微課在“結(jié)構(gòu)力學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用研究

黃歡 唐貴和 李文雄 張靜

[摘 要]該文探討了微課在大學(xué)本科結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用。微課作為信息時代的產(chǎn)物，以其內(nèi)容短小精悍、主題突出、靈活性、趣味性等優(yōu)點受到教育工作者的青睞。結(jié)構(gòu)力學(xué)作為土木專業(yè)的基礎(chǔ)力學(xué)課程，概念繁多，問題形式多變，增大了學(xué)生接受知識的難度，影響教學(xué)效果。將微課融入到結(jié)構(gòu)力學(xué)課程多媒體教學(xué)中，可有效地提高結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]結(jié)構(gòu)力學(xué);教學(xué)改革;微課

[基金項目]2018年度華南農(nóng)業(yè)大學(xué)質(zhì)量工程項目“結(jié)構(gòu)力學(xué)在線開放課程”（7600/K18193）;2017年度華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校級質(zhì)量工程項目“土木工程計算機軟件應(yīng)用精品資源共享課”（7900/K16271）

[作者簡介]黃 歡（1986—），男，河南南陽人，博士，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院講師，主要從事非線性結(jié)構(gòu)隨機振動研究;唐貴和（1980—），男，湖南衡陽人，博士，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院副教授，主要從事結(jié)構(gòu)工程設(shè)計理論研究;李文雄（1979—），男，廣東江門人，博士，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院副教授，主要從事工程數(shù)值模擬研究;張 靜（1988—），女，湖北洪湖人，碩士，廣東華路交通科技有限公司政工師。

[中圖分類號] G434 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2020）33-0169-02 [收稿日期] 2020-03-29

結(jié)構(gòu)力學(xué)[1]（P1-8）是土木工程專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)的一門基礎(chǔ)力學(xué)課程，在整個專業(yè)培養(yǎng)計劃中占據(jù)極其重要的地位。它承繼理論力學(xué)和材料力學(xué)，為后續(xù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)工程和抗震設(shè)計等課程奠定基礎(chǔ)。伴隨著高校課程改革的不斷推進，高校課程改革亦成為高等學(xué)校能否培養(yǎng)出符合時代要求的人才的關(guān)鍵問題之一[2]，且高校中諸多課程的課時不斷被壓縮，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的總課時也被攔腰折半。在此情況下，如何保證結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量成為亟待解決的問題。

微課是近些年來興起的一種知識傳播工具，它具備內(nèi)容短小精悍、靈活性和趣味性等優(yōu)點，在教育行業(yè)中的展現(xiàn)了極大的優(yōu)越性。因此，在結(jié)構(gòu)力學(xué)多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上引入微課，將其作為必要的教學(xué)輔助手段，不但豐富了結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的多媒體教學(xué)方式，也使學(xué)生更深刻地理解結(jié)構(gòu)力學(xué)中的基本問題和概念。

一、結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)的發(fā)展及其存在的問題

結(jié)構(gòu)力學(xué)主要研究桿件系統(tǒng)的靜力問題和動力問題，其中靜力問題包括桿件系統(tǒng)的機動分析、靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移分析、超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移分析、靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)的影響線分析與構(gòu)件極限承載能力等;而動力問題則主要講述單自由度和多自由度系統(tǒng)的自由振動和受迫振動的基本概念及其應(yīng)用。在當(dāng)前高校專業(yè)課程課時不斷縮減的情況下，該課程側(cè)重于講授結(jié)構(gòu)力學(xué)中的靜力學(xué)部分。

在結(jié)構(gòu)力學(xué)課時較為充裕的時期（如2010年以前），教師主要通過黑板板書的方式進行授課，教師主導(dǎo)整個課堂，在板書過程中，學(xué)生可利用其板書的間隙進行相關(guān)問題的思考。在此情況下，學(xué)生對知識的理解更到位，能及時消化大部分知識。然而，結(jié)構(gòu)力學(xué)有些知識較為抽象、艱澀難懂，即使有充分的板書和講解也難以讓學(xué)生深刻地理解和掌握。如果任課教師能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)力學(xué)中抽象的問題具體化和形象化，那么教學(xué)效果將會有較大的提升。

伴隨著高校教育改革的推進，高校課程課時被大量壓縮，作為土木專業(yè)基礎(chǔ)課程的結(jié)構(gòu)力學(xué)也未能幸免。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程傳統(tǒng)的教學(xué)手段顯然已不能滿足新形勢下教學(xué)的需要，多媒體教學(xué)工具應(yīng)運而生。多媒體教學(xué)可大幅度提高教學(xué)效率，較為有效地緩解結(jié)構(gòu)力學(xué)課時被不斷壓縮的窘境。多媒體教學(xué)帶來的好處是多方面的：（1）多媒體教學(xué)將教師從繁重的課堂板書中解放出來，讓師生之間有了更多的交流;（2）能夠?qū)⒁恍┙炭茣想[藏的知識點圖形化和形象化，使學(xué)生加深對知識的理解和運用;（3）多媒體可以呈現(xiàn)給學(xué)生更多的知識點，有意識地引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生去探索未知領(lǐng)域，活躍課堂氣氛;（4）通過多媒體教學(xué)，教師可有效地將實際工程結(jié)構(gòu)問題呈現(xiàn)給學(xué)生。不過，在受益于上述好處的同時，也必須注意到一些問題，例如部分教師制作教學(xué)用的PPT質(zhì)量不高;多媒體播放速度遠比教師板書要快，使得對知識接受能力弱的學(xué)生感到較為吃力。

總體而言，多媒體教學(xué)較傳統(tǒng)教學(xué)模式已有較大進步，但這種教學(xué)手段并非十全十美。從學(xué)生訪談中了解到，采用多媒體教學(xué)方式時，由于教師板書的機會少了，且PPT播放后一般不再回播、進度較快，學(xué)生在課堂上似乎都聽懂了，但是在處理實際問題時卻往往表現(xiàn)出不知所措。這一問題反映了學(xué)生缺乏對問題的深刻理解，這也就是為什么多媒體教學(xué)為任課教師所詬病的原因。實際上，不管是傳統(tǒng)教學(xué)模式還是多媒體教學(xué)模式，對學(xué)生而言，課堂上的知識均一閃而過，而只有個別學(xué)生能及時地筆錄下各知識點。在課后，當(dāng)學(xué)生需要重新溫習(xí)任課教師當(dāng)時所講的內(nèi)容時，卻發(fā)現(xiàn)無從入手。如何能讓學(xué)生在課后還能重溫到教師對相關(guān)核心知識點的講解，是進一步提升結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)效果的有效途徑。

二、結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)新工具—微課

微課發(fā)起于美國，現(xiàn)今熱議的微課是由美國人David Penrose在2008年提出，于2010年被引入國內(nèi)并發(fā)展至今。雖然不同學(xué)者、教育企業(yè)及教育行政部分對微課的定義也略有差異[3-7]，但對此有一個共同的認識，那就是要求微課做到“短小精悍”。目前，在國內(nèi)具有較大影響力的微課資源網(wǎng)站主要有針對中小學(xué)微課資源的中國微課網(wǎng)和針對高校師生的高校微課資源網(wǎng)站。

縱觀微課的發(fā)展，筆者認為，微課作為一種數(shù)字化教學(xué)資源，應(yīng)包括目標(biāo)、內(nèi)容和表現(xiàn)形式三個重要的構(gòu)成因素。目標(biāo)，是指任課教師采用微課要達到的教學(xué)效果;內(nèi)容即需要傳遞的教學(xué)信息（如概念、知識難點及例題剖析等）;表現(xiàn)形式則指微課視頻中采用圖像、動畫等方式對教學(xué)內(nèi)容進行表現(xiàn)。由于微課時長一般控制在5分鐘左右（也有將微課做到10分鐘的），因此要求微課能夠重點突出，最好能夠獨立為一個單一的知識點，甚至在某些情況下，即便不是專業(yè)人士也可從中受益。

鑒于微課的特點，并考慮到目前結(jié)構(gòu)力學(xué)課程多媒體教學(xué)中所遇到的問題，應(yīng)將微課作為一種輔助教學(xué)手段，引入結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中，以求達到更好的教學(xué)效果。在當(dāng)前結(jié)構(gòu)力學(xué)課時嚴(yán)重不足的情況下，將任課教師制作的微課資源分享給學(xué)生，能讓學(xué)生在課后自主復(fù)習(xí)中有效地回顧各核心知識點，反復(fù)咀嚼。這種方式不但可以提高學(xué)生課程學(xué)習(xí)的趣味性，而且能夠幫助學(xué)生理解知識難點。此外，在微課片段中實現(xiàn)力學(xué)概念與實際工程問題的有效融合，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的能力和創(chuàng)新能力。在有限的結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)課時內(nèi)，通過微課輔助，擴大了課堂之外的授課信息量，使得多媒體教學(xué)和微課在結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中實現(xiàn)優(yōu)勢互補、各取所長，從而取得良好的教學(xué)效果。

三、結(jié)論

針對當(dāng)前結(jié)構(gòu)力學(xué)在本科階段教學(xué)中課時嚴(yán)重不足的情況，提出了將微課作為結(jié)構(gòu)力學(xué)多媒體教學(xué)的一種輔助教學(xué)手段的教學(xué)思路。微課具有內(nèi)容短小精悍、主題突出、靈活性、趣味性等優(yōu)點，將其融入結(jié)構(gòu)力學(xué)多媒體教學(xué)中，可有效克服該課程在教學(xué)中枯燥、艱澀難懂、題型繁雜之弊病，亦為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和綜合能力的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。微課在結(jié)構(gòu)力學(xué)中的應(yīng)用效果會在后續(xù)的研究中繼續(xù)深入探討。

參考文獻

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Application Research for Micro-lecture in the Teaching of Structural Mechanics （1）

HUANG Huan1， TANG Gui-he1， LI Wen-xiong1， ZHANG Jing2

（1.College of Water Conservancy and Civil Engineering， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642， China; 2.Guangdong Hualu Transport Technology CO.， Ltd.， Guangzhou，

Guangdong 510420， China）

Abstract： The application of micro-lecture in the teaching of Structural Mechanics for undergraduates is investigated. As the product of the information age， the micro-lecture is becoming more and more attractive among educators for its shortness and conciseness， outstanding theme， and flexibility. Structural Mechanics， as the basic mechanics course of civil engineering， consists of multiplicity of concepts and various problem forms， which increases the difficulty for students to accept knowledge and affects the teaching effect. Combining the micro-lecture with the conventional teaching method of Structural Mechanics， the effectiveness for the teaching of Structural Mechanics will be enhanced greatly.

Key words： Structural Mechanics; teaching reform; micro-lecture