《結構力學》課堂與信息化平臺協(xié)同教學模式探索

李松 張賢才 黃林華 湖南科技學院土木與環(huán)境工程學院

引言

《結構力學》是大土木專業(yè)核心基礎課程，是課程教學、考試、考研的重點和難點，依據(jù)教育部對土木類專業(yè)課程設置指導意見，不同學校設置了80～120 不等教學課時，其課程教學過程漫長，而各章節(jié)知識十分緊湊，環(huán)環(huán)相扣，學生一旦脫節(jié)，難以彌補，所以針對《結構力學》教學模式的探索一直是個熱門課題。

針對《結構力學》教學模式改革的相關研究較多，取得了不少成果，陳玉驥[1]等針對結構力學課程建設進行了探索與實踐，楊麗紅[2]將研究型教學應用在結構力學課程教學中，孔凡廣[3]對結構力學課程中實踐性教學進行了相關探索，時金娜等[4]對不同授課方式下結構力學課程教學效果的調(diào)查研究，陳斌等[5]對土木工程專業(yè)結構力學課程實踐教學方式進行了探討，在教學中取得顯著的效果。

針對信息化教學方面的探索也有了一定成果，張營營等[6]對結構力學課后交流平臺建設進行了探討，侯祥林等[7]對將多媒體輔助教學軟件在結構力學課程中應用進行了研發(fā)，任偉杰[8]對結構力學虛擬仿真實驗教學進行了研究，李毅卉等[9]基于網(wǎng)絡教學平臺的混合式教學在結構力學課程中的應用進行了研究，郭彤等[10]對結構力學II 課程建設中數(shù)字化教學手段進行了探討。

基于以上研究現(xiàn)狀，系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)的教學資源作為寶貴的資源，仍然較少實現(xiàn)資源共享，高效運行的信息化教學平臺仍然較少，進行信息化平臺建設與課堂協(xié)同發(fā)展的教學模式探索仍然是具有重要意義的工作。

1 信息化平臺資源

構建高質(zhì)量的信息化教學資源平臺，依托該平臺為校內(nèi)外學習者提供課堂教學視頻、電子教案、課件、計算軟件及教程、作業(yè)庫及參考答案、在線輔導答疑、在線研討、在線測試和成績評定等形式的教學。

1.1 通識教育資源

本部分資源主要包括視頻、圖片及課件。視頻內(nèi)容為結構設計、計算，模擬、實驗、檢測等方面的應用，圖片內(nèi)容主要為實際工程施工、運營及檢修等實例，課件內(nèi)容以簡明的方式揭示工程結構中的力學原理，本部分資源旨在建立學生對本課程重要性的認識，激發(fā)學生學習興趣。

1.2 靜力學靜定部分教學資源

該部分資源主要包括教學視頻、電子教案、課件、作業(yè)庫及參考答案、經(jīng)典考題及網(wǎng)上答疑。教學視頻為團隊成員課堂教學現(xiàn)場錄制，團隊成員組建公開課制作組委會，錄制授課視頻時其他成員旁聽或邀請系部和學校督導前來聽課，確保課程質(zhì)量。電子教案為通過系部或?qū)W校督導團檢查的指導整個課程教學的文件，課件為教學視頻相匹配的PPT 文件。作業(yè)庫遴選自經(jīng)典教材課后習題，通過課堂課后在學生中征集完整答案，由項目小組整理成規(guī)范的習題答案。經(jīng)典考題來自于近年來期考、競賽及考研試題，共享題目不公開答案，由項目小組成員定時負責網(wǎng)上答疑、討論。

1.3 靜力學超靜定部分教學資源

該部分資源主要包括教學視頻、電子教案、課件、計算軟件及教程、作業(yè)庫及參考答案、經(jīng)典考題及網(wǎng)上答疑，其中教學視頻、電子教案、課件、作業(yè)庫及考題、網(wǎng)上答疑與上部分相同。計算軟件主要包括結構力學求解器、PKPM、Midas 等軟件程序及視頻示例或使用說明，示例應該演示結構漸近變形過程，揭示位移法與有限元的內(nèi)在聯(lián)系，演示簡單工程實例，為后續(xù)課程打下基礎。

1.4 動力學教學資源

該部分資源主要包括教學視頻、電子教案、課件、計算軟件及教程、作業(yè)庫及參考答案、經(jīng)典考題及網(wǎng)上答疑，其中教學視頻、電子教案、作業(yè)庫及考題、網(wǎng)上答疑與上部分相同。課件部分側重動力效應，制作能夠響應動力效果的FLASH、GIF 等動態(tài)示例。計算軟件部分增加Midas 或Ansys 動力計算范例，演示其在工程中的應用。

1.5 考試考研專題資料

該部分資源包括期考測試試題、結構力學競賽和考研試題的深度解析與網(wǎng)上答疑。

2 基于信息化平臺與課堂協(xié)同教學的模式

信息化平臺建設完成后，線上教學與線下教學同步進行，實現(xiàn)課堂教學與網(wǎng)絡自主學習協(xié)同發(fā)展的模式，學習方式更靈活，學習效率更高。

2.1 協(xié)同教學模式的構架

在平臺構架過程中，教師的核心地位不容忽視，平臺的初始信息來自于專任教師的知識體系，前述信息化平臺資源雖然會參考教材、輔導手冊、網(wǎng)絡資源和同行意見，但是還應該有教師個人的教學經(jīng)驗、知識功底、教學風格。

課堂教學效果的提升不僅僅是教學水平的體現(xiàn)，培養(yǎng)一批對課程理解透徹能靈活運用所學知識的學生對于平臺運行是必要的。建立課堂學習考評小組，負責對班級課堂和課后學習情況的檢查和記錄，教師負責對考評小組成員的學習成績考評，課堂教學完成后，遴選學習優(yōu)異的學生進行為期一年的平臺運行管理。

依據(jù)這些基本原則，教師首先應當將課堂的教學體系納入平臺，包括教學任務、知識講解、學習任務、監(jiān)督指導和學習評價方法以激勵學習優(yōu)異的學生涌現(xiàn)，其次是共享教學任務、教學資源、設計問題等平臺資源的建設，最后由學生進行平臺上的學習方法、在線答疑等運行管理。

2.2 信息化平臺的交互

學生是教學的主體，信息平臺的完善不能忽視學生的參與，學生通過瀏覽下載信息平臺里的初始信息，結合課堂聽課、課堂討論、課堂練習、課堂展示對平臺內(nèi)的學習任務進行自主協(xié)作、在線做題、成果展示、網(wǎng)上交流討論。在這個過程中可充暴露平臺信息的缺漏，通過師生交互將意見反饋到信息平臺建設方進行完善。

圖1 依托信息化平臺的教學模式

3 信息化平臺協(xié)同教學模式的效益評價

一個教學周期結束后進行抽樣調(diào)查，按表1 的指標對該信息化平臺教學模式的效益進行評價，對分值較低的項目應當進行整改，以提高平臺運行效益。

表1 信息化平臺教學模式評價指標

4 結論

本文論述了《結構力學》信息化平臺與課堂協(xié)同教學的建設方案，包括創(chuàng)建教學視頻、電子教案、課件、作業(yè)庫及參考答案、經(jīng)典考題及網(wǎng)上答疑等教學資源，探討了課堂與信息化平臺協(xié)同的新教學模式，最后建立了信息化平臺教學模式效益評價系統(tǒng)，依托該平臺能有效解決教學難、不及格率高、考研復習壓力大等難題。