基于雨課堂的混合式教學在結構力學中的應用與探索

孟慶成 齊欣 李翠娟 江南 許滸

[摘 要]針對目前結構力學課程教學模式單一，學生的主體性被忽略且缺少互動的現狀，在教學中引入雨課堂，通過設計教學過程、充分考慮在線教學需求，完善整合教學內容，充實教學方法及手段，實踐了基于雨課堂平臺的混合式“線上線下結合”的教學模式，實現了“互聯網+教育”。通過探討雨課堂的特點及其對結構力學教學改革的推動作用，分析了雨課堂在結構力學中的應用現狀、面臨的問題和解決辦法，并通過多維度對教學效果進行評價。研究表明：基于雨課堂的混合式教學，為教師和學生提供了便利，有效地提升了學生自主學習的積極性，體現了以學生為中心的教學理念和指導思想，提高了教學效果。研究成果為基于雨課堂的混合式教學提供了參考。

[關鍵詞]結構力學;混合式教學;雨課堂;教學評價

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）11-0067-05

2010年教育部提出要“建立新型信息化教學觀念，改進教學方法，創新在線和傳統合理混合的新型教學模式，利用信息技術手段來推動學習者的自主學習、協作學習”[1] 。2012年教育部再次倡導“推動信息技術和高等教育的合理融合，利用信息化工具和平臺提升教學水平，培養學生進行自主管理、自主服務、自主學習的意識與能力”[2]。2018年全國教育工作會議上，教育部科技司司長再次提出：進入教育信息化2.0時代，信息化將對我國教育事業產生革命性的深遠影響。信息化已不再僅限于技術，而是一種內化為師生的基本素養[3]。2020年，教育改革的緊迫性再次凸顯，發展基于信息化技術的“線上線下結合”的教育模式具有明顯的現實意義。可以看出，在“互聯網+”的時代大背景下，充分發揮信息技術的優勢，對高校相關課程的各環節，如教學環境、教學理念、教學方法、教學手段、教學模式、考核方式、評價體系、教學科研等進行較為系統化的變革，以期能夠更好地應對需求變化及突發事態等問題，力求實現教學目標及適應社會發展，已然是順應信息時代發展潮流進行教育教學改革研究和創新突破的迫切需求和必然趨勢。

而要實現上述目標，需要一線教育工作者充分發揮主觀能動性，將以往教學過程中的經驗、資源與成熟的經過實踐檢驗的信息化技術平臺相結合，形成全新的教學模式、教學體系以及對應的教學理念，同時對整個實踐過程不斷總結分析，反復完善。

結構力學是土木大類各學科專業的一門重要的專業基礎課，其教學任務是在學生完成包括理論力學和材料力學等前置力學課程學習的基礎上，讓學生進一步系統的理解與掌握平面桿件結構分析計算的基本概念、原理、方法和計算流程，了解各類常見桿系結構的受力特征和變形機理，培養學生結構快速分析與精準計算方面的能力，為后續專業課程學習、工程結構設計和科研環節打好力學基礎。傳統結構力學教學，教師一般通過不斷地講解來給學生灌輸知識，學生大多只能被動接受相關內容。這種模式對系統性知識的傳授是有一定效果的，能夠在教學過程中發揮出教師的主導作用，尤其是能夠較好的保證教學任務的順利完成。但作為傳統教學方法，其缺點也很明顯，如教學模式過于教條單一，缺乏足夠的師生互動交流，學生在自主學習過程中遇到的一些問題不能及時得到有效解決，難以做到充分發揮廣大學生的學習積極性、創造性，學生在學習實踐活動中很難全身心投入。這會導致學生學習興趣不高，班級整體學習效果分化較大，教學效果難以達到預期。為解決目前存在的各種問題，需要結合實際，探索出能夠適應時代變化需要的新的教學對策和先進的教學思想，改變目前的教學現狀，提升課程的實際教學水平，適應時代發展。

一、混合式教學研究

混合式學習（Blended-learning）是一種將在線學習（E-learning）和傳統學習相結合的有機學習方式，其以達到學習目標為目的，充分發揮傳統教學與在線學習在各自領域中的優勢，根據學生自主學習的特征、教學各環節的實際學習內容、教學安排和最終教學目標，優化組合所有相關的教學要素，進而提升為一種以學習質量為導向的教學思想[4]。該教學方式，一方面以教師本身為主導，繼承傳統課堂教學能夠充分對學生進行引導，較好完成教學過程的優勢，保持教師在教學活動中的作用;另一方面，該教學模式可以發揮學生作為學習主體的中心作用，實現以學生為中心，盡可能充分地調動學生學習的自主性、積極性和創造性，適應新時代青年學生的變化與特點，能達到教學效果的最優化。混合式教學方式，已成為教學改革發展的新的可行方向，值得深入探索與不斷實踐。

現階段國內外的混合式教學核心理念是“以學生為中心”。在混合式教學模式的相關研究中，衷克定[5]研究了學習者的主體意識發展，研究表明：從學習者的實踐意識、關系意識、自我意識等三個方面，均體現了學習者的主體意識，而其進一步研究了學習者在學習過程中成績改善與其主體意識的變化分布關系。張成龍[6]對影響學習適應性的因素進行了分析，研究結果表明：不同人群的學習適應性存在較大的不同，雖然大部分學習者處于中上水平，但按照性別對比，男性優于女性;對學習適應性有比較明顯促進作用的影響因素包括學習平臺、課程設置等。范太峰[7]建立了一種基于極富空間的混合式學習模型，該模型的基本模式為“e+c+a——Learning”（e 指網絡學習+c 代表傳統教室學習+a 表示行動或體驗學習）。該研究表明，學習者應該通過進行深度經驗學習，重視對各個學科綜合素養的有效培養，其中一個核心應該是經驗學習者能夠通過借助一定的技術工具實現素養的成功轉化;對教學過程中的各要素，需要注重素養化目標、數字化的學習空間以及體驗化創造性學習等方面的結合。張務農[8]探討了混合式學習的相關認知工具概念與要求，認為其不僅可以起到信息通道的作用，還應具有深度學習的特點，如建構性、復雜性、混合性等，以拓展的實現為目標，并不僅僅是簡化教學，同時需要對其核心進行具體關照，而不是物質技術的實現。李寶[9]分析了影響混合式學習滿意度的相關因素，總結出主要影響因素包括交互行為、學習動機、學習氛圍等方面;要實現較為滿意的混合式教學效果，需要重視的基本因素有教師、課程助教、學生的學習背景、學習風格、平臺功能設計等方面。

目前，課堂教學受各種因素的限制較多，從時間和空間兩方面來看，傳統模式下都很難實現學生與教師的充分互動，僅是在課堂上有限的時間內，學生才能與教師進行交流，課下環節，如課后練習、拓展學習等，均很難與教師進一步溝通，從而影響到學生學習效率與學習熱情，這是所有線下課程在不改變傳統教學模式與理念時所存在的共同問題。即便目前的在線課程也沒能解決這問題。在實際教學過程中，我們已經意識到這些問題的存在，并逐步在教學設計中改變。例如：習題課采用學生分組共同解決問題，最終的期末成績由多個環節構成，注重實際工程的應用、課堂教學與視頻課程相結合等，但教學效果并未得到明顯提高，學生自主學習的積極性始終較低。在這種情況下，結構力學作為一門經典的傳統課程，急需進行改革和創新，從而激發學生的學習熱情，提高教學質量。

二、雨課堂的應用及探討

近幾年，隨著電子技術的快速發展，智慧教學手段也隨之不斷涌現，并不斷豐富。而信息化技術發展的勢頭不減，技術更迭速度不斷加快，新的技術手段不斷得到應用。目前，引用較為廣泛且得到一定實踐認可的平臺有如下幾種：在國外，如Google Classroom[10]在教學活動中采用得較多;在國內，主要有基于微信公眾平臺的雨課堂[11];網易制作的提供公開課的網易云課堂[12];有中國版Google Classroom 之稱的“課堂派”[13]。其中雨課堂平臺具有較為強大的后臺功能，人性化的模塊設計，較為貼心的人工服務支持、對用戶相關問題能夠及時給予反饋，版本更迭較為迅速等優勢，作為在混合式學習智慧教學中的一種工具，其得到了大量高校的支持與信賴[14]。典型的雨課堂平臺中將PowerPoint與微信相結合，將傳統教學活動和移動互聯學習活動相結合，契合了“互聯網+教育”時代的需求，其能夠在授課前、授課過程中以及課后等各個教學環節保障教師實現“線上線下相結合”的混合式教學模式，方便廣大學生進行“以學生為中心”的混合式學習，能讓學習者進行更加有效和有針對性的高效學習[15]。該平臺得到了大量高校的認可與實踐檢驗，目前已成為廣泛應用于我國高校的一種智慧教學手段。但雨課堂平臺目前更多的還是在基礎課和通識課的相關教學中開展實踐應用，對于其在專業課的適用性鮮有探索，尤其是在結構力學課程的教學中，創新方法較少，急需將其引入到現有的教學環節中，以提高教學效率，提升學生的學習積極性。

三、基于雨課堂平臺的“線上線下結合”混合教學模式的構建

“線上線下結合”的混合式教學模式主要關注于多手段的融合和互動，通過教師和學生的交互、反饋，結合雨課堂構建起全過程的混合式學習模式，如圖1所示。

（一）課前預習

通過微信平臺，回顧上一講課程的要點，將本次課程講解的主要知識點定時推送，對相關知識點、對學生的難點進行預測。學生在正式上課前，對基礎知識點有一定的了解，通過學生反饋（圖2）可以讓教師在授課之前了解學生知識點的掌握情況和總體的能力，從而在課堂教學環節中有側重點、有針對性地進行講述。

（二）課堂授課

開啟雨課堂教學，學生通過微信掃碼進入課堂。教師通過設置相關題目，隨堂對學生進行檢測并設定作答時間，實時查看學生整體作答的正確率，判斷學生對知識點的掌握情況，有選擇性的對重點內容進行加強。每個知識點小結時段，利用“彈幕”這一學生接受度較高的特色功能，實現師生實時互動，在提高學生參與積極性及趣味性的基礎上，達到教師與學生實時溝通的目的，引導學生積極參與，并根據學生實時反饋的意見，尤其是意見較為集中的問題，及時對相關授課內容進行調整，并對后續的教學環節進行有針對性的安排，這增加了課堂教學的互動性、趣味性，提高了學生的注意力。此外，對不同難度的題目我們還設置了金額不同的獎勵紅包，形成競爭機制，這提升了學生的參與感，進一步實踐了以學生為中心的教育目標。

（三）課后分析與總結

下課后，所有學生都能夠實時看到本節課的教學教案和教學總結，以及本節課所有練習題的整體作答情況;教師可以發布作業，并設置附加題，這對于有考研和競賽需求的學生來說，可以提高其綜合應用知識的能力，實現教學的最大化。

期末復習階段，通過微信端推送復習題和自測題，并且通過微信群實現實時的在線答疑，解除了空間和時間的限制和約束。

這種基于雨課堂平臺的“線上線下結合”的教學模式，形成了整個教學過程授課前、授課中和課后的良性閉環，實現了這三個環節的有效銜接，將傳統的授課模式改變為教師和學生的雙向互動。

四、應用效果分析

本文選取了2017級景觀工程專業的51名本科生為研究對象，依托結構力學課程開展了基于雨課堂的混合式教學模式的探索，同期以城市規劃的51名本科生仍沿用傳統的教學手段，課程結束后通過調查問卷和學生訪談的形式，對學生的學習滿意度、學生評價以及學生的成績進行了分析，對基于雨課堂的結構力學混合式教學效果進行綜合評定。

（一）問卷調查分析

在51 名采用了混合式教學的調查對象中，最終回收有效問卷48分，有效率為94%。問卷就采用雨課堂教學工具調研顯示：83%的學生認為雨課堂讓課堂教學更有趣，激發了他們的學習興趣，并調動起了他們的學習積極性。同時調查顯示，12%的學生認為這占用了過多的時間，尤其是挑戰題，學習起來有困難，打擊了他們學習的積極性。調查問卷采用5分制，前1—9題針對雨課堂的接受程度，平均分超過了4.8分，并且方差僅為0.2左右，這說明雨課堂受到了大家的普遍歡迎。最后一道雨課堂占用過多時間的調查，平均分為3.76，方差為0.89，表現在占用時間的選項上，大家的分歧較大。通過問卷調查可以看出，采用雨課堂這樣的“互聯網+教育”手段，改變了原有課堂授課的教學模式，在上課前、授課中以及課后等形成了全過程的監督和管理，這一定程度上增大了學生的學習壓力，并增加了學生的學習時間，但這種混合式學習模式仍受到了學生的喜歡，明顯提高了結構力學的教學效果。

（二）學生訪談

在對學生的訪談中，大部分的學生表示喜歡這種新的教學模式，這種教學模式有助于提高自主學習能力;同時帶著疑問和問題再來聽課，能明顯提高學習效率。大部分學生都喜歡課堂中設置的一些問答，不僅是因為這些問題調節了課堂氛圍，而且這些問題還可以對自己進行檢測。但也有部分學生提出，課前預習的內容最好能跟課堂教學內容有所區別，同時任務不要太重，不希望預習占用太多的時間。

（三）成績分析

分別對比了采用傳統教學模式的2017級城市規劃專業和采用混合式教學模式的2017級景觀專業的學生成績（見圖4）。從考試成績分布圖分析，采用了雨課堂教學后，各個分數段的成績均有提高，平均分從73.84分提高到77.33分，及格率從87.91%提高到95.65%。同時普通班的標準差為15.51，采用了雨課堂的教學班，標準差降低為10.79，這表明采用了雨課堂教學后，班級整體的教學效果得到了提高。

（四）存在的問題及對策

在雨課堂的實踐過程中我們發現了一些問題，其中突出表現在頻繁使用手機，容易導致學生的注意力不集中。疫情期間，因同時涉及在線教學平臺等其他內容，可能會導致為保證在不同環節與不同時段的流暢切換，進而對設備需求較高或需要多臺相關設備的情況，教學中需考慮不同學生的實際情況并做一定的處理。另外，學生可能會被瀏覽網頁、游戲等與課堂教學無關的信息干擾，因此需要教師控制授課節奏并適當的監督，以保證學生的注意力一直能夠專注于課堂。同時，預習環節沒有設置考核和監管制度，只能靠學生自覺，需要合理設計預習內容，預習內答應兼顧趣味性和知識性，這樣才能真正起到引導作用。目前的最終期末考核尚未考慮雨課堂，部分學生參與積極性不高，仍選擇傳統的學習模式。在以后的教學中，要考慮將每堂雨課堂學生的參與度和參與質量納入期末最終的考核，督促學生積極參與到教學活動中，進一步深化結構力學的教學改革。

五、結束語

在結構力學的教學活動中引入基于雨課堂的混合式教學模式，能滿足“線上線下相結合”的教學需求，能夠適應疫情期間特殊的在線教學需要，同時這有效激發了學生的學習興趣，明顯提高了教學效果，促進了結構力學這個基礎學科的傳統教學模式的改革。但結構力學是一門注重基礎知識的學科，在應用雨課堂的教學實踐中，要明確雨課堂只是一種教學手段，要提高學生對課程的興趣，關鍵是合理利用雨課堂設計教學環節，安排教學內容，控制教學節奏，更加有力地推進結構力學課程的教學改革，提升結構力學的教學質量。

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[責任編輯：陳 明]