問題導(dǎo)向混合教學(xué)法在材料力學(xué)課程中的實(shí)踐探索

緱瑞賓 于敏 張立勇 但文蛟

[摘? ? ? ? ? ?要]? 為了解決抬頭率低的課堂難題，采用問題導(dǎo)向混合教學(xué)法，教學(xué)時以梁的彎曲強(qiáng)度措施應(yīng)用為設(shè)計對象，通過課堂教學(xué)進(jìn)行驗證。教學(xué)設(shè)計分為新課導(dǎo)入、新課學(xué)習(xí)和課程思政三部分，通過精選廣為人知的典型工程案例將三部分內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來;通過采用案例法、實(shí)物展示等多樣化的混合教學(xué)手段，增強(qiáng)課程吸引力、趣味性和易記性。通過層層設(shè)問和啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生積極思考、追本溯源;通過將設(shè)計者的心理變化與梁力學(xué)模型演化相結(jié)合，增強(qiáng)課程的生動性;通過關(guān)鍵詞“安全”將課程思政有機(jī)融入授課內(nèi)容中，提出安全的課程初心、保障安全的課程使命。教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明，該教學(xué)設(shè)計法對提高課堂抬頭率具有顯著效果。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 教學(xué)方法;材料力學(xué);彎曲強(qiáng)度;課程思政;問題導(dǎo)向

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）15-0048-02

隨著高等教育教學(xué)要求的不斷變化，傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)無法滿足新形勢下教學(xué)的基本要求，引發(fā)了玩手機(jī)、睡覺、抬頭率低[1，2]等一系列課堂頑疾。為了解決這些頑疾，課堂教學(xué)方法改革一直是各高校教學(xué)的改革熱點(diǎn)問題之一，出現(xiàn)了問題導(dǎo)向法[3-5]、設(shè)問法、案例式[6，7]、啟發(fā)式[8]、討論式[8]、翻轉(zhuǎn)課堂[9]等多種教學(xué)方法，大量的教學(xué)實(shí)踐活動證明這些方法對改善課堂頑疾具有一定效果，尤其是小班教學(xué)。但是，對于大班教學(xué)，這些方法的效果并不明顯。

對大部分應(yīng)用型本科院校而言，由于受師資力量薄弱、教室數(shù)量緊張、教學(xué)任務(wù)重等客觀條件限制，很難大范圍推廣小班化教學(xué)，因此，案例式、討論式及翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方法對改善抬頭率低課堂頑疾的效果并不明顯。因此，如何有效解決大班教學(xué)課堂頑疾仍然是當(dāng)前應(yīng)用型本科院校教學(xué)方法改革中的難點(diǎn)。

本文以材料力學(xué)中梁的彎曲強(qiáng)度應(yīng)用為例，對大班模式下問題導(dǎo)向的混合教學(xué)法的教學(xué)設(shè)計、組織及效果進(jìn)行分析，旨在探尋一種能夠有效解決抬頭率低課堂頑疾的方法。

一、梁強(qiáng)度措施應(yīng)用的問題導(dǎo)向混合教學(xué)設(shè)計

為了提高材料力學(xué)課程的教學(xué)效果，在梁強(qiáng)度措施應(yīng)用教學(xué)過程中，采用案例法、實(shí)物展示、設(shè)問法、啟發(fā)式等多種教學(xué)手段，教學(xué)按照“新課導(dǎo)入→新課學(xué)習(xí)→課程思政”三大模塊進(jìn)行設(shè)計。

新課導(dǎo)入模塊的作用是引入新課并調(diào)動學(xué)生的好奇心和積極性，該模塊通過懸臂梁案例“金字塔和倒金字塔”引入梁的強(qiáng)度安全問題，拋出“設(shè)計者如何保證倒金字塔結(jié)構(gòu)中梁的強(qiáng)度安全”問題，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和好奇心。新課學(xué)習(xí)模塊的作用是利用案例“東方之冠”中國館分析強(qiáng)度措施在工程梁中的應(yīng)用情況，使學(xué)生掌握梁強(qiáng)度措施應(yīng)用的分析方法。該模塊以“東方之冠”為分析對象，通過“選取橫梁→構(gòu)建力學(xué)模型→措施揭秘”三步實(shí)現(xiàn)中國館橫梁上強(qiáng)度措施的應(yīng)用分析，以層層設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生積極思考，采用實(shí)物力學(xué)模型揭秘設(shè)計者的心態(tài)由“忐忑不安”到“非常自信”的轉(zhuǎn)變過程，進(jìn)而完成強(qiáng)度措施在橫梁中的應(yīng)用分析。課堂思政模塊的作用是將所講內(nèi)容與學(xué)習(xí)材料力學(xué)的初心和使命巧妙結(jié)合起來，使學(xué)生深刻理解為什么要學(xué)以及學(xué)習(xí)梁強(qiáng)度措施的重要意義。

二、梁強(qiáng)度措施應(yīng)用的混合教學(xué)實(shí)施過程

整個教學(xué)以案例“東方之冠”中國館為中心，以問題“如何保證中國館橫梁的強(qiáng)度安全”為主線，以橫梁的強(qiáng)度安全保障措施為主要內(nèi)容，采用多樣化的教學(xué)手段對中國館橫梁中強(qiáng)度措施的應(yīng)用情況進(jìn)行抽絲剝繭式講解。

（一）新課導(dǎo)入

為了通過獨(dú)特的視角引入梁強(qiáng)度措施應(yīng)用的授課主題，本部分選用胡夫金字塔和倒金字塔結(jié)構(gòu)建筑為導(dǎo)入案例——變截面懸臂梁，具體實(shí)施過程為：首先，利用金字塔的結(jié)構(gòu)特征和壽命使學(xué)生認(rèn)識到這種結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度非常安全。然后，引入倒金字塔建筑結(jié)構(gòu)，拋出“倒金字塔結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度安全嗎”的問題，學(xué)生根據(jù)兩種結(jié)構(gòu)實(shí)物圖片對比，便可以直接獲得答案——不安全！最后，拋出“設(shè)計者是如何保證倒金字塔結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度安全”的問題，從而引入新課內(nèi)容并過渡到新課學(xué)習(xí)模塊。

（二）新課學(xué)習(xí)

為了增強(qiáng)課程的吸引力、說服力和視覺沖擊力，本模塊精選被譽(yù)為“東方之冠”的中國館為分析對象。根據(jù)新課導(dǎo)入部分拋出課程任務(wù)，圍繞中國館的56根橫梁強(qiáng)度安全問題展開，主要的教學(xué)過程見圖1。

首先，展示中國館的關(guān)鍵信息，如建筑結(jié)構(gòu)框架圖、開放夜景圖、結(jié)構(gòu)尺寸、總用鋼量等，通過展示強(qiáng)調(diào)中國館宏偉壯觀的外在美是由橫梁的強(qiáng)度安全所賦予的，達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生對橫梁強(qiáng)度安全重要性的認(rèn)知。其次，通過拋出問題“設(shè)計者采用了哪些措施保證橫梁強(qiáng)度安全”引導(dǎo)學(xué)生積極思考并過渡到下一個知識點(diǎn)——揭秘橫梁中的強(qiáng)度措施。然后，采用“選橫梁→構(gòu)建橫梁力學(xué)模型→分析橫梁力學(xué)模型的前世今生→提取橫梁中的強(qiáng)度措施”的授課思路，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度措施大揭秘的新課任務(wù)。主要的特色做法包括以下方面。

1.為了提高趣味性，增加設(shè)計者心理變化環(huán)節(jié)，將設(shè)計者心理由“忐忑不安（梁非常不安全）”到“非常自信（梁非常安全）”的轉(zhuǎn)變過程與梁力學(xué)模型演化過程結(jié)合起來。

2.為了調(diào)動學(xué)生思維，講解過程中設(shè)置多個問題，如選取哪一根梁為研究對象、研究對象有幾個支座和幾個支撐點(diǎn)、橫梁力學(xué)模型的構(gòu)成要素有哪些、橫梁力學(xué)模型是在什么模型的基礎(chǔ)上演化而來的、強(qiáng)度措施的理論基礎(chǔ)是什么。

3.為了增強(qiáng)課程的生動性與學(xué)習(xí)印象，制作與橫梁力學(xué)模型演化相關(guān)的實(shí)物模型，進(jìn)行展示教學(xué)。

4.為了達(dá)到溯本求源與提升課程難度的目的，在明確梁中的強(qiáng)度措施之后，對措施的理論基礎(chǔ)進(jìn)行分析，使學(xué)生理解強(qiáng)度措施應(yīng)用的理論依據(jù)。

綜合梁的力學(xué)模型演化、設(shè)計者心理變化以及梁的三大構(gòu)成要素（支座、載荷和梁本體），通過實(shí)物和多媒體動畫展示對強(qiáng)度措施的應(yīng)用情況進(jìn)行生動講述，逐步分析得到橫梁中應(yīng)用的強(qiáng)度措施，分析結(jié)果如表1和表2所示。

由表1、2知，每根橫梁上采用了五種措施來提高其強(qiáng)度。

（三）課程思政

為了落實(shí)課堂育人要求，增設(shè)課程思政環(huán)節(jié)，通過安全凝煉出課程的安全初心和使命。守住課程初心就是守住梁強(qiáng)度安全的初心，要守住安全初心，需要學(xué)生樹立積極的學(xué)習(xí)觀、高度負(fù)責(zé)的職業(yè)道德觀和正確的人生價值觀。但安全使命則是合理運(yùn)用強(qiáng)度措施保證梁的強(qiáng)度安全，并具備三能：能設(shè)計安全可靠的梁、能識別梁強(qiáng)度安全隱患、能消除梁的安全隱患。該模塊利用正反面案例進(jìn)行講授，強(qiáng)調(diào)只有當(dāng)我們具備三能時，才能有效杜絕一次次人間悲劇（反面案例警示），才能賦予一件件偉大作品以力學(xué)靈魂和宏偉壯觀的外在美（正面案例激勵），才能真正踐行“不忘初心、牢記使命”。

三、總結(jié)

本文圍繞梁強(qiáng)度措施應(yīng)用，以問題導(dǎo)向為基本原則進(jìn)行教學(xué)設(shè)計和授課過程分析，采用設(shè)問法、啟發(fā)式、案例式、實(shí)物展示、多媒體動畫等混合教學(xué)手段。問題導(dǎo)向的混合教學(xué)設(shè)計法對于增強(qiáng)課程的吸引力、趣味性、邏輯性、生動性和易記性，提高學(xué)生的抬頭率均具有較好效果。在梁強(qiáng)度措施應(yīng)用的教學(xué)設(shè)計與實(shí)施中，主要特色包括：（1）通過采用金字塔、倒金字塔、“東方之冠”中國館等精選案例，將新課導(dǎo)入、新課學(xué)習(xí)和課程思政三部分有機(jī)結(jié)合起來，達(dá)到提高課程吸引力、趣味性、邏輯性等目的。（2）通過設(shè)置多個問題持續(xù)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行積極思考，顯著活躍了課堂討論氛圍。在橫梁強(qiáng)度措施的揭秘過程中，引入了設(shè)計者的心理變化歷程，使授課更加生動、更加易記。（3）通過安全將授課內(nèi)容和課程思政有機(jī)結(jié)合起來，提出了安全的課程初心與使命。

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◎編輯 鄭曉燕