應用型本科結構力學自適應混合式教學探討★

汪洪菊，樊友景，歐 忙

(鄭州工業應用技術學院，河南 鄭州 451100)

1 概述

結構力學是土木工程及相近專業的專業基礎必修課[1]，其具有理論性強、分析計算相對復雜多變的特點。通過學習，可以使學生獲得清晰的力學概念，掌握常見結構的力學分析方法和建立合理力學模型的基本技能[2]。鄭州工業應用技術學院是一所地方性應用型本科高校，招收學生層次主要以中下游本科生為主，學生學情多樣化(基本分為理科統招、文科統招、有力學基礎專升本、無力學基礎專升本四類)，多數學生基礎差、學習能力不足、自我約束力不高。在土木類課程教學中，結構力學成了難教難學的代名詞。教學反饋時，一小部分學生反饋課程還可以跟得上，多數學生反饋太難學，期末考試不及格率偏高。學生的學習基礎差異較大，認知水平、學習主動性也不同，教師很難顧及到每一個學生的學習狀況，導致有些學生“吃不飽”，有些學生“吃不了”[3]。

針對這種現象，一些學者提出了“MOOC(SPOC)+翻轉課堂”“微課+翻轉課堂”[4-5]等體現以學生為中心的教學理念手段，但在應用型本科高校進行混合式教學的時候如果照搬常規混合式教學方式即課前預習、問題導向、任務驅動，課中重點釋疑、討論探究，課后作業訓練、實踐反思，此模式將難以開展，主要原因是學習能力、自主性差別較大，多數學生不能完成課前自學目標，導致課堂上面臨“翻不動”現象。因此，通過多年教學實踐與改革，提出了基于省級精品在線開放課程、十四五規劃教材等自適應混合式教學體系，以期為同類型院校結構力學課程的教學改革提供參考。

2 問題的提出

2.1 教與學之間存在預期差距

應用型本科學生基礎差，鮮有課前預習的學習習慣，課堂上即使教師講解非常清晰，放慢教學進度，學生仍然普遍存在聽不懂的現象，學習體驗差。其根本原因是學生基礎差，自學能力不夠，導致部分學生跟不上進度，從聽不懂到不想聽，最后演變為放棄學習，造成教學質量日益下降。據統計，學生觀看視頻長度完成率99.5%，課中基礎知識小測驗當中正確率約59.6%。主要原因是教師監控不到位，學生為完成視頻時長，學習流于形式，并未真正學習相關知識。而教師授課是基于學生已經具備一定基礎進行的，學生學情未定位精確，導致課堂中學生分層嚴重，教學效果不理想。

2.2 未體現以學生為主的教學思想

首先，對于慕課課程，多數學校采用的是完全平行式的線上線下混合式教學。教師仍然是滿堂灌，線上教學只是作為課堂教學的補充，是學生課后自學或者復習的地方，全靠學生自覺性，教師無法監控，改革效果甚微。其次，學生參與度不夠，學習興趣與積極性并不高，線上資源利用效果不明顯，學習成效低。另外，教師教學方式單一，教學設計單調。教師對學生學情、知識結構不夠了解，面對不同層次學生教學設計及實施缺乏針對性、有效性，教學成效不顯著。

2.3 分層嚴重，有些學生“吃不飽”，有些學生“吃不了”

結構力學開設在土木工程及道橋等相關專業第五學期，授課學生基本學情較為復雜，主要分為理科統招、文科統招、對口(無物理基礎)、專升本(又分有工程力學基礎和無力學基礎)四大類，學生占比分別為：45%，10%，35%，10%。其中理科統招學生理解能力強，易接受；文科和對口學生由于無相關物理基礎，缺乏信心，往往理論力學和材料力學也沒學好，認為自己基礎沒打好，結構力學更學不好；專升本學生由于來自不同專科專業，建筑工程技術等對口專業學生由于學過建筑力學已具備一定力學基礎，而測量技術等專升本學生未學過相關力學課程，沒有力學基礎。學生學情復雜，而教師課堂授課很難全都顧及到，就會導致一部分程度好的學生(考研學生)吃不飽，基礎差的學生“吃不了”。

3 應對策略及實施方法

分析產生應用型本科結構力學難教、難學問題的深層次原因，圍繞滿足不同學習基礎、學習需求、工程應用能力為目標制定對策。針對難教、難學問題改進教學模式，改變教學理念，聚焦專業核心素養，倡導注重發散思維的問題探究，激發學生基于興趣的內生動力，實現由以教師講授為中心向以學生學習為中心轉變的教學改革。

3.1 分析產生難教、難學問題的原因，明確教學改革方向

從教與學兩個方面分析產生難教、難學問題的原因發現，核心問題是學生的力學思維模式難以建立，教師填鴨式教學。主要原因包括土木工程背景知識欠缺，工程應用融入較少，教學模式單一，教學資源與學生學習基礎不匹配等。

3.2 教學理念從“教師中心”轉變為“學生中心”

傳統以“教”為中心的教學方式已經無法適應應用型高校學生，學生學情復雜多樣。為了切實體現教學以學生為中心，理念是“缺啥補啥”(吃得了)“能者多勞”(吃得飽)，故實行以“學生學習效果評價”替代“教師教學水平評價”。

3.3 構建自適應混合式教學模式，使學生學之有徑

根據學前關于學情問卷測試及調查將學生進行分類，有針對性的調整基礎導學(材料力學、理論力學基礎)、教學內容，分層次設置教學資源、測驗，學生根據教學目標及自身學習能力自適應有選擇的學習和測試，使學之有徑。教學模式以混合式教學為主，根據學生學習能力及學習基礎講究“搭配合理”分組，學生自適應選擇任務，合理分工，實現“人人參與，人盡其能”。

3.4 注重資源建設，為解決難教難學問題提供硬件支撐

編寫應用型本科《結構力學》配套教材，教學內容適應應用型本科學生的知識基礎、理解能力和學習特點。以后續專業課及工程應用所需的內容為主。強調對知識的理解和應用，突出工程應用與后續課程的聯系。教材嵌入了近百個教學視頻資源。學生可通過掃書中二維碼，反復的觀看教師對重點和難點內容的講解視頻。方便學生課下預習、復習和查漏補缺。

3.5 注重實驗室建設及以賽促學機制建立，促進學生創新能力培養

設置建筑虛擬仿真實驗室及專門結構設計競賽教室，購買SF7-4軸流風機設備，促進學生參與大學生結構設計競賽。定期組織學生參觀結構設計模型，提高學生興趣，培養創新能力。

3.6 運用過程監控反饋實施效果

通過教學環節、“三測試”等構建閉合監控體系，運用該體系對成果實施過程進行評價，及時反饋成果實施的信息并進行質量控制。

考評主要分為三大塊，平時成績20%，線上學習30%，筆試50%。平時成績的細化指標包括出勤10分、作業20分、討論互動30分、翻轉課堂30分、互幫互助10分，其中出勤、作業實行一票否決制，即曠課3次以上，作業抄襲2次以上，平時成績均為0。線上學習主要包括視頻學習時長30分、隨堂測驗30分、參與討論40分，被老師點贊的帖子加5分。各考評指標在學期初告知每一位學生，并且及時公布學生的階段性成績，同時能給一些學生起到警示作用。

4 實踐效果

經過三年的探索、實踐、改革，重在契合培養應用型人才培養目標。結構力學教學效果初顯成效，學生對結構力學也從原來的“恐學、厭學”到現在的“期待、爭搶座位”，同學之間經常討論到深夜，遇到問題老師隨時在線答疑。學生在進行教學評價時反饋“老師講的通俗易懂，幽默有趣，認真負責，教學方法多元化”。從近三年期末考試成績分析來看，學生整體成績提升明顯，相比于多年前結構力學期末測試成績平均分提高5分～10分，80分以上比例增加，不及格率由原來的40%～50%下降穩定至5%～20%。通過加強平時成績、線上考核培養了學生良好的學習習慣，自學能力得到提升，考研率提高1.5%～2%。同時結構力學課程分別于2017年、2020年被認定為河南省在線精品開放課程和線上線下一流混合式課程，土木工程專業被認定為省級一流專業。另外，經過多年努力和摸索，結構力學課程組青年教師在負責人的指導和歷練下，各教師的教學水平也得到了大幅度提升，作者在國家、省及校級教學技能大賽中屢次獲獎，多次被評為優秀教師。

5 結語

課程組從教學思想、教學模式、教學資源、教學實踐等方面全方位入手，形成了系統化解決難教難學問題的方案。探索形成了以“學生為中心”的教學理念，“自適應混合式”教學模式，構建了針對難教難學問題的立體化教學資源。自適應混合式教學模式符合地方性應用型本科高校學生的知識基礎、理解能力和學習特點。秉承每個學生都能“吃得了”，個別學生“吃得飽”原則，滿足不同層次學生的學習目標。同時，以更科學的“學生學習效果評價”替代“教師教學水平評價”，該模式可推廣至與結構力學課程性質相近的難教、難學課程的教學中。