桑代克學(xué)習(xí)律在工程力學(xué)在線課程建設(shè)及教學(xué)中的應(yīng)用

楊旭娟,李兆軍,楊 蓉

(廣西大學(xué) 機械工程學(xué)院，廣西 南寧 530004)

工程力學(xué)是許多非機類工科專業(yè)必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，在工科專業(yè)的教學(xué)計劃中占有重要地位。目前學(xué)生在工程力學(xué)的學(xué)習(xí)中遇到許多困難，如課程內(nèi)容理論性較強，內(nèi)容抽象難以理解；教學(xué)學(xué)時少而內(nèi)容多，不易消化；習(xí)慣被動接受式學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)能力不足。面對這樣的情況，許多專家和學(xué)者進行了大量的研究和探索，如張樹翠和趙衛(wèi)兵以成果為導(dǎo)向，通過增加工程案例討論與分析，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[1]；郭勇分析了信息化背景下工程力學(xué)教學(xué)中存在的問題，并從教學(xué)內(nèi)容和過程提出了改革意見[2]；梁志達探討了新工科背景下課程教學(xué)質(zhì)量提高的途徑和方法[3]。這些研究和探索對工程力學(xué)教學(xué)水平的提高有著十分重要的意義。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與教育的深度融合，近年來在線課程以其不受時空限制、多維互動等優(yōu)點，得到國內(nèi)外許多高校的認(rèn)可和推廣[4]，但在線課程在建設(shè)和實踐過程中，也出現(xiàn)了許多問題，如學(xué)生學(xué)習(xí)動力不足、被動學(xué)習(xí)及缺乏交流互動等[5]。現(xiàn)代教育心理學(xué)之父桑代克對于學(xué)習(xí)的規(guī)律進行了大量深入的研究，提出準(zhǔn)備律、練習(xí)律和效果律三大學(xué)習(xí)律[6]，本文將此三大學(xué)習(xí)律應(yīng)用在工程力學(xué)在線課程的建設(shè)和教學(xué)中，以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心，探索提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的有效措施，使在線課程建設(shè)和實施更符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，從而提升教學(xué)質(zhì)量。

一、桑代克的學(xué)習(xí)律

桑代克是美國著名的教育心理學(xué)家，其提出的學(xué)習(xí)律是在大量動物實驗基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，包括準(zhǔn)備律、練習(xí)律和效果律。準(zhǔn)備律反映了導(dǎo)致學(xué)習(xí)者傾向于滿意或煩惱的許多狀態(tài)的特征；練習(xí)律體現(xiàn)了一個聯(lián)結(jié)的應(yīng)用是增強或減弱這個聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)指的是刺激與反映之間的聯(lián)結(jié)；而效果律反映的是一個聯(lián)結(jié)的后果是否會加強或削弱這個聯(lián)結(jié)。下面具體探討準(zhǔn)備律、練習(xí)律和效果律的具體表達及其在工程力學(xué)在線課程建設(shè)及教學(xué)中的應(yīng)用。

二、桑代克準(zhǔn)備律在工程力學(xué)在線課程建設(shè)及教學(xué)中的應(yīng)用

桑代克提出的準(zhǔn)備律主要有三個方面：如果對一個動作序列的強烈愿望被激活，那么順利地完成那個序列就是滿意的；如果那個動作序列受壓制或受阻礙而不能完成，那么這壓阻就是煩惱的；如果動作到了過度疲勞或過度滿足的階段，那么強行使這個動作重復(fù)出現(xiàn)就是煩惱的[6]。如果將準(zhǔn)備律應(yīng)用在工程力學(xué)的學(xué)習(xí)中，可以這樣認(rèn)為：如果學(xué)生對于學(xué)習(xí)工程力學(xué)的強烈愿望被激活，那么順利進行課程的學(xué)習(xí)就是滿意的；如果學(xué)習(xí)工程力學(xué)的行為受壓或受阻而不能完成，那么就是煩惱的；如果學(xué)習(xí)工程力學(xué)的行為使得學(xué)生過度疲勞或過度滿足，那么強行讓學(xué)生再學(xué)習(xí)知識就是煩惱的。

準(zhǔn)備律第一個方面體現(xiàn)的是要實現(xiàn)有效的學(xué)習(xí)，首先是課程學(xué)習(xí)的興趣要被激發(fā)出來，桑代克強調(diào)，興趣的激發(fā)是由于學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)的內(nèi)容對于達到個人目標(biāo)有重大的意義，興趣也能成為學(xué)生注意學(xué)習(xí)的動力。不同的學(xué)生對于課程要達到的個人目標(biāo)是不一樣的，要想激發(fā)每個學(xué)生的興趣，就要知道每個學(xué)生的個人目標(biāo)，不僅僅是教學(xué)大綱的目標(biāo)，比如往常我們所講的培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、理解能力、解決問題的能力等，要因人而異，分析同學(xué)們的個性需求，將大綱目標(biāo)和學(xué)生個性化的目標(biāo)相結(jié)合，可以設(shè)置線上實名調(diào)查問卷，了解同學(xué)們的學(xué)習(xí)目標(biāo)，可通過線上互動交流、作業(yè)回饋交流等，向?qū)W生針對性地傳達課程學(xué)習(xí)對個人目標(biāo)的達成意義，讓學(xué)生真切感受到工程力學(xué)課程學(xué)習(xí)對個人目標(biāo)的重大意義，從而激活學(xué)生學(xué)習(xí)工程力學(xué)的強烈愿望。

第二個方面體現(xiàn)的是要促進學(xué)生的學(xué)習(xí)，就要為學(xué)生學(xué)習(xí)提供有利條件。工程力學(xué)在線課程建設(shè)和教學(xué)實踐要以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心，多從學(xué)生的角度去設(shè)計知識的呈現(xiàn)形式，比如對于知識點視頻的呈現(xiàn)方式，可結(jié)合具體的知識點特點，合理采用動畫、圖片、視屏等呈現(xiàn)形式。比如，在靜力學(xué)中，學(xué)生很容易混淆力的投影與分力的概念，視頻設(shè)計時，可通過動畫介紹力的投影的概念以及投影的要素，分析力在軸上的投影為什么用代數(shù)量來表達，而力在面上的投影要用矢量來表達，另外，力在軸上的投影與力沿軸方向的分力之間的區(qū)別和聯(lián)系，當(dāng)視頻展現(xiàn)的思路清晰了，配合動畫的演示，學(xué)生就容易理解了。另外，在材料力學(xué)部分，涉及理論公式的推導(dǎo)過程，內(nèi)容抽象不易理解，雖然書本也有配圖，但是理論的推導(dǎo)過程是逐步展開的，靜止的圖片是無法展示推導(dǎo)的過程，因此在視頻設(shè)計中，我們將公式推導(dǎo)、語言講解與動畫展示三個方面進行同步輸出，多渠道進行知識的展示，從而利于同學(xué)們快速理解公式的來龍去脈，促進學(xué)生順利進行課程的學(xué)習(xí)。此外，在線課程的建設(shè)不是一勞永逸的事情，要經(jīng)常傾聽學(xué)生學(xué)習(xí)中的困難，針對性地提出解決方案，從而減少學(xué)生學(xué)習(xí)的阻力。

第三個方面體現(xiàn)的是學(xué)習(xí)的強度和難度要適當(dāng)，不要讓學(xué)生感到過度疲勞，也不要讓學(xué)生感到過度滿足。布置的學(xué)習(xí)任務(wù)要考慮學(xué)生的時間和能力，開課前可了解學(xué)生本學(xué)期的課表，掌握學(xué)生的自由安排時間和要完成的科目，做到心中有數(shù)，從而合理布置線上任務(wù)。另外，知識點的設(shè)置要難易結(jié)合，適當(dāng)提高挑戰(zhàn)度，做好線上學(xué)情反饋，適當(dāng)增減學(xué)業(yè)難度。

桑代克的準(zhǔn)備律反映了導(dǎo)致學(xué)生傾向于滿意或煩惱的三種狀態(tài)特征，更是給我們教師促使學(xué)生獲得滿意狀態(tài)和避免或減弱煩惱狀態(tài)指明了方向，教師可通過學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)、內(nèi)容的展現(xiàn)形式、任務(wù)的多少以及難度的把握等方面進行線上課程的建設(shè)及實施準(zhǔn)備。

三、桑代克練習(xí)律在工程力學(xué)在線課程建設(shè)及教學(xué)中的應(yīng)用

練習(xí)律通俗的講就是習(xí)慣的重復(fù)增加了習(xí)慣的力量，其前提是“熟能生巧”。練習(xí)律有兩種形式：一個聯(lián)結(jié)的應(yīng)用會增強這個聯(lián)結(jié)的力量；一個聯(lián)結(jié)的失用(不練習(xí))則會導(dǎo)致這一聯(lián)結(jié)的減弱或遺忘[6]。這里的應(yīng)用，指的是受獎或受罰反應(yīng)的正確應(yīng)用，也就是強調(diào)練習(xí)要有反饋，包括獎勵的反饋和懲罰的反饋，這里的獎勵和懲罰的具體含義要根據(jù)具體的練習(xí)來定。如果將練習(xí)律應(yīng)用在工程力學(xué)的學(xué)習(xí)中，可以這樣認(rèn)為：學(xué)習(xí)工程力學(xué)需要進行練習(xí)，而有效的練習(xí)需要練習(xí)結(jié)果的及時反饋。

工程力學(xué)是高中物理在力學(xué)知識方面的延伸和擴展，分為靜力學(xué)和材料力學(xué)兩個部分，靜力學(xué)研究物體的受力分析，力系的簡化和力系的平衡問題，而材料力學(xué)研究構(gòu)件在外力作用下的強度、剛度和穩(wěn)定性的問題。涉及大量的理論推導(dǎo)、分析和計算，沒有足夠有效的練習(xí)很難完成知識的鞏固和掌握。根據(jù)桑代克的練習(xí)律,知識的掌握需要進行練習(xí)，而練習(xí)效果的及時反饋可以增強學(xué)習(xí)的效果。對于工程力學(xué)的在線課程來說，由于不受時空的限制，線上布置練習(xí)任務(wù)，學(xué)生進行線上練習(xí)，提交答案后，系統(tǒng)自動批改，于是練習(xí)結(jié)果可以及時得到反饋，并且難點問題要配置答案解析，同學(xué)們可以及時了解知識的掌握情況，而且對于難點問題根據(jù)答案解析，可以很快得到指導(dǎo)。而在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生做完課后作業(yè)，提交給教師批改，教師再找時間進行集中講評，經(jīng)歷的時間比較久，遇到問題也不能及時有效解決，而在線課程的及時性，大大縮短了學(xué)生做完練習(xí)到結(jié)果反饋的中間時間，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率將大大提高。

及時的練習(xí)對工程力學(xué)知識的掌握和鞏固起到非常重要的作用，而練習(xí)的內(nèi)容、數(shù)量、形式和節(jié)奏將直接影響學(xué)習(xí)的質(zhì)量。本課程以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點進行合理設(shè)置。線上視頻按照學(xué)生的注意力集中時間規(guī)律，通常圍繞一個知識點進行8到15分鐘的視頻講解，然后是與知識點內(nèi)容緊密相關(guān)的3-5個小練習(xí)，小練習(xí)多以選擇和判斷題的形式呈現(xiàn)，一是方便學(xué)生隨時隨地使用手機作答，二是方便系統(tǒng)自動批改。小練習(xí)的難度要適當(dāng)，如果太高，容易挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，產(chǎn)生畏難情緒，太容易則難以達到知識鞏固的目的，難度是否合適要通過學(xué)生答題情況的反饋，不斷優(yōu)化練習(xí)的難度。每章大概有4到8個知識點，每章進行一次線上測驗。測驗圍繞線上知識點展開，考慮學(xué)生學(xué)習(xí)掌握情況有好有壞，難度也要有區(qū)分度，由易到難，都有涉及。由于線上習(xí)題多采用客觀題，知識點的考查相對比較集中，而工程力學(xué)要解決的問題通常要用到許多的知識點，特別是到了材料力學(xué)部分，比如彎曲梁的強度校核問題，要用到靜力學(xué)的受力分析、平衡方程的建立、截面法求內(nèi)力、橫截面上的應(yīng)力計算和分布等，還要有相當(dāng)多的主觀題的練習(xí)，這部分可以安排在線下進行，并通過線下課堂進行反饋和講評。線上習(xí)題和測驗設(shè)置是否合理，可通過線上平臺的數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析功能了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)學(xué)習(xí)情況對線上練習(xí)進行調(diào)整。

另外，在線課程也擴展了練習(xí)的廣度和深度，不僅通過測驗和習(xí)題可達到練習(xí)的效果，還可以通過線上討論，達到練習(xí)的效果。比如在材料力學(xué)部分，引入截面法求內(nèi)力的時候，可以讓同學(xué)們線上討論為什么引入截面法以及為什么內(nèi)力采用設(shè)正法進行預(yù)設(shè)，通過這樣的線上討論，同學(xué)們可以發(fā)表自己的看法，同時還可以了解其他同學(xué)的看法，比較各種看法的異同，最終加深截面法的應(yīng)用價值。

四、桑代克效果律在工程力學(xué)在線課程建設(shè)及教學(xué)中的應(yīng)用

桑代克早期效果律的內(nèi)容是：在對同一個情境作出的若干反應(yīng)中,那些伴隨著或緊接著有使動物滿意的事態(tài)發(fā)生的反應(yīng) ,在其他條件相等的情況下,將與這個情境更加牢固地聯(lián)結(jié)起來，哪些伴隨或緊接著有使動物不適的事態(tài)發(fā)生的反應(yīng)，在其他條件相等的情況下，與這個情境的聯(lián)結(jié)則削弱下去。所謂滿意的事態(tài)意指動物不作任何舉動予以回避而經(jīng)常作一些舉動以便維持或恢復(fù)的事態(tài)。所謂煩惱的事態(tài)，則意指動物不作任何舉動予以保持而經(jīng)常作一些舉動以便結(jié)束的事態(tài)[6]。根據(jù)早期的效果律可知，獎勵會加強聯(lián)結(jié)，而懲罰會削弱聯(lián)結(jié)。但桑代克后期的許多實驗又表明：獎勵和懲罰的效果不是相等或相反，在某些條件下，獎勵比懲罰更為有效。

對于工程力學(xué)在線課程來說，如何運用獎勵和懲罰對于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果起著非常重要的作用。工程力學(xué)是工科課程里面相對比較有難度的課程之一，靜力學(xué)部分和高中物理中關(guān)于力的分析有一定聯(lián)系，學(xué)生容易理解，而在材料力學(xué)部分，研究構(gòu)件在外力作用下的應(yīng)力、應(yīng)變和變形分析，涉及大量的公式推導(dǎo)，而且有的內(nèi)容比較抽象，有相當(dāng)一部分的同學(xué)難以理解，如果不經(jīng)常性地給予鼓勵，學(xué)習(xí)的熱情很難繼續(xù)。根據(jù)桑代克的效果律，我們可以給予適當(dāng)?shù)莫剟詈蛻土P，但在哪些環(huán)節(jié)可以進行獎勵和懲罰以及如何進行獎勵和懲罰是我們在工程力學(xué)在線課程建設(shè)及實施中需要仔細(xì)挖掘的問題。我們將從線上學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)去尋找可以獎勵或懲罰的切入點。首先，學(xué)生學(xué)習(xí)完知識點視頻，我們可以設(shè)置相應(yīng)的在線練習(xí)，根據(jù)前述的練習(xí)律，學(xué)生練習(xí)完后可及時反饋練習(xí)的結(jié)果，包括對錯和答案解析。由于不是在實體課堂，教師不能面對面直接對學(xué)生的練習(xí)效果進行評價。此時我們可以在答案解析里面，增加一些獎勵或懲罰色彩的語言，讓學(xué)生感受到教師的肯定或督促，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。其次對于一些重點或難點問題，教師可在討論區(qū)設(shè)置討論主題，并根據(jù)學(xué)生的作答情況，參與對部分回帖的評價，不僅可以提高討論區(qū)的互動程度，也可以更加激發(fā)學(xué)生深入思考的熱情。最后還可以在在線作業(yè)批改環(huán)節(jié)進行實施。系統(tǒng)可以自動批改的練習(xí)基本都是客觀題，而對于主觀題可通過學(xué)生互評或教師批改的方式進行。對于教師批改的作業(yè)，教師就可以根據(jù)具體的作答情況，給出適度的評價，讓學(xué)生感受到激勵和鞭策。所有這些環(huán)節(jié)都是要促進學(xué)生的繼續(xù)學(xué)習(xí)，促使學(xué)生保持學(xué)習(xí)的持續(xù)積極性，從而提高學(xué)習(xí)效率。

桑代克指出人類的學(xué)習(xí)基本上是準(zhǔn)備律、練習(xí)律和效果律的作用。本文通過引入桑代克的學(xué)習(xí)律，深入分析其在工程力學(xué)在線課程建設(shè)以及實踐中的具體應(yīng)用，通過多種方法和途徑實現(xiàn)本科教學(xué)方法的創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，擴展學(xué)習(xí)的廣度和深度，從而提高本科教學(xué)質(zhì)量。