陽(yáng)令明　張儉明

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基于翻轉(zhuǎn)課堂的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革研究

陽(yáng)令明張儉明

（湖南科技學(xué)院 土木與環(huán)境工程學(xué)院，湖南 永州 425199）

翻轉(zhuǎn)課堂通過(guò)學(xué)生課外完成知識(shí)的學(xué)習(xí)，課堂變成老師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間互動(dòng)場(chǎng)所的教學(xué)理念革新了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，基于結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革的困境和教學(xué)目標(biāo)，探討了翻轉(zhuǎn)課堂在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)的適應(yīng)性，構(gòu)建了教學(xué)應(yīng)用模型，可為地方高校結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革提供參考。

翻轉(zhuǎn)課堂；結(jié)構(gòu)力學(xué)；教學(xué)改革

結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程專業(yè)一門(mén)重要的基礎(chǔ)課程，具有知識(shí)點(diǎn)多、技巧性強(qiáng)、與工程實(shí)際聯(lián)系緊密等特點(diǎn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生基于工程實(shí)際問(wèn)題，運(yùn)用相關(guān)理論和計(jì)算分析軟件進(jìn)行分析和求解的基本能力，在整個(gè)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中占有極其重要的地位。

1　結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革的現(xiàn)狀

隨著教師教學(xué)理念從“以教師為中心”向“以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為中心”轉(zhuǎn)變，探究式、研討式、參與式、成果導(dǎo)向式、啟發(fā)式教學(xué)等教學(xué)方式日漸成為結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)的重要組成，課堂教學(xué)也從單向灌輸向多向交流，從封閉課程到開(kāi)放式教學(xué)，從共性培養(yǎng)轉(zhuǎn)向因材施教。然而，在教師嘗試“以學(xué)生為中心”的教學(xué)過(guò)程中，許多學(xué)生并沒(méi)有如預(yù)期那樣積極主動(dòng)參與課堂教學(xué)，也沒(méi)有從知識(shí)的“接受者”、課堂的“觀眾”自覺(jué)地向知識(shí)的“建構(gòu)者”、課堂的“演員”或者學(xué)習(xí)的“共同體”轉(zhuǎn)變，課堂提問(wèn)應(yīng)答者寥寥無(wú)幾，小組討論“搭便車”的居多，主題發(fā)言淪為“各自為政”的表演，考核評(píng)價(jià)成為“相互關(guān)照”[1]。

部分學(xué)者基于結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革的實(shí)踐，指出如何加強(qiáng)對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)是結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)重點(diǎn)，而如何激發(fā)學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的興趣，讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，是結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革的難點(diǎn)[2，3]。根據(jù)歷年土木工程結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)的談話和調(diào)查，大部分學(xué)生對(duì)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)方式存在期望，也希望通過(guò)這種教學(xué)方式加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)點(diǎn)的掌握，但由于課程知識(shí)點(diǎn)重要性不清楚、綜合性問(wèn)題設(shè)置的偏難、教學(xué)方式的不適應(yīng)、教學(xué)課時(shí)偏少、學(xué)習(xí)自制力的較弱、不善于提問(wèn)、考核標(biāo)準(zhǔn)的不配套等種種原因?qū)е聦W(xué)習(xí)興趣降低，學(xué)習(xí)效果不佳，結(jié)果大部分學(xué)生選擇諸如觀望、逃避、應(yīng)付、不參與的行為?！爸卟蝗绾弥撸弥卟蝗鐦?lè)之者”，因此，制定合理的課程教學(xué)設(shè)計(jì)，因材施教，從而提高學(xué)生的求知興趣，以及課堂教學(xué)的參與程度，是提高結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。

2　翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵及應(yīng)用現(xiàn)狀

翻轉(zhuǎn)課堂，又稱為反轉(zhuǎn)課堂或顛倒課堂，是英文“Flipped Class Model”的翻譯。它是一種在信息化環(huán)境中產(chǎn)生的新的教學(xué)方式，教師課前提供教學(xué)視頻或電子材料等媒介，學(xué)習(xí)者課外完成該知識(shí)點(diǎn)和概念的自主學(xué)習(xí)，而課堂變成教師與學(xué)習(xí)者答疑、合作探究、互動(dòng)交流場(chǎng)所。因此，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是一種“以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為中心”的教學(xué)方式。

2.1翻轉(zhuǎn)課堂國(guó)外應(yīng)用實(shí)踐

2000年，MaureenLage, Glenn Platt等首次介紹翻轉(zhuǎn)教學(xué)在美國(guó)邁阿密大學(xué)“經(jīng)濟(jì)學(xué)入門(mén)”課程的應(yīng)用，指出翻轉(zhuǎn)課堂在學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、創(chuàng)新精神、課堂氛圍以及知識(shí)的內(nèi)化均比傳統(tǒng)課堂更有優(yōu)勢(shì)。之后，J.Wesley Baker在第11屆大學(xué)教學(xué)國(guó)際會(huì)議上發(fā)表論文“The classroom flip：using web course management tools to become the guide by the side”，提出教師應(yīng)“成為身邊的指導(dǎo)”而不是以前的“講臺(tái)上的圣人”成為大學(xué)課堂翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)口號(hào)。波多黎哥大學(xué)工程學(xué)院Christopher Papadopoulos等在“工程靜力學(xué)”課程中實(shí)施了翻轉(zhuǎn)課堂，指出翻轉(zhuǎn)方法使學(xué)生比常規(guī)的方法時(shí)更努力，模塊設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響學(xué)生的興趣和參與度。

2.2翻轉(zhuǎn)課堂國(guó)內(nèi)應(yīng)用實(shí)踐

翻轉(zhuǎn)課堂在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用目前主要集中在中小學(xué)課程中。2011年，重慶市聚奎中學(xué)是國(guó)內(nèi)第一所運(yùn)用信息技術(shù)整合策略實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂新課程改革的學(xué)校，提出3翻轉(zhuǎn)、4環(huán)節(jié)、5步驟。之后，信陽(yáng)師范學(xué)院、北京大學(xué)、濰坊醫(yī)學(xué)院等高校也逐步開(kāi)展了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)實(shí)踐研究，指出要真正實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂，建議重新定位師生角色，精制課程教學(xué)視頻，重建課堂對(duì)話。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)從內(nèi)涵、適用性、實(shí)踐模式等方面進(jìn)行了大量的研究與探索，何朝陽(yáng)副教授根據(jù)美國(guó)各大學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的比較分析，得出高等工程教育課堂教學(xué)也適合實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式可以讓高等工程教育的課堂回歸到學(xué)生能力的培養(yǎng)[4]。

翻轉(zhuǎn)課程與其他“以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為中心”的教學(xué)方式相輔相成，又有所區(qū)別，表現(xiàn)為教學(xué)視頻短小精美、教學(xué)內(nèi)容清晰、自主復(fù)習(xí)方便、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、課堂時(shí)間充足，從而學(xué)生參與積極性高，學(xué)習(xí)興趣也高，因此，開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中的改革探索具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

3　《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程與“翻轉(zhuǎn)課堂”

根據(jù)董黎明[5]教授的翻轉(zhuǎn)課堂理念，結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)，以及地方高校學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際狀況，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)力學(xué)課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)應(yīng)用模型。

3.1課外應(yīng)用階段

翻轉(zhuǎn)課堂中，對(duì)教師提出了新的要求和挑戰(zhàn)，教師的角色轉(zhuǎn)變和教學(xué)能力是翻轉(zhuǎn)課堂成功的關(guān)鍵，盡管教師課堂上不再“一言堂”，但對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程的安排，教師仍然在整個(gè)教學(xué)過(guò)程起主導(dǎo)作用。

3.1.1教學(xué)分析與設(shè)計(jì)。首先，由教師課題組或者課程群組織幾名結(jié)構(gòu)力學(xué)任課教師負(fù)責(zé)教學(xué)設(shè)計(jì)，教師應(yīng)對(duì)授課對(duì)象的學(xué)習(xí)情況開(kāi)展調(diào)查，了解實(shí)際的學(xué)習(xí)狀況，確定對(duì)于任意一個(gè)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)宜采用的教學(xué)方法，如案例教學(xué)法、比較法、啟發(fā)式教學(xué)等。其次，應(yīng)結(jié)合課程教學(xué)任務(wù)，分層次地細(xì)化教學(xué)目標(biāo)，著重處理課程的重難點(diǎn)，公布考核標(biāo)準(zhǔn)，使學(xué)生知道要學(xué)習(xí)什么，學(xué)到什么程度。最后，為提高結(jié)構(gòu)力學(xué)課程學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，應(yīng)考慮引入工程實(shí)際結(jié)構(gòu)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)性實(shí)踐任務(wù)，構(gòu)建出結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖，通過(guò)計(jì)算分析完成相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容，這樣既使學(xué)生能學(xué)用結(jié)合，也讓其明白所學(xué)內(nèi)容能切實(shí)解決現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題。

圖1.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)應(yīng)用模型

3.1.2教學(xué)內(nèi)容的制作。首先，應(yīng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行選擇，確定哪些內(nèi)容可以讓學(xué)生課外學(xué)習(xí)，哪些內(nèi)容還需要在課堂上適當(dāng)講解，一般要求課程的考核內(nèi)容均要在課外學(xué)習(xí)中體現(xiàn)。其次是知識(shí)點(diǎn)碎片化處理，每一章節(jié)內(nèi)容均按教學(xué)知識(shí)點(diǎn)錄制，錄制時(shí)長(zhǎng)控制在5-10分鐘，可根據(jù)不同班級(jí)學(xué)生的差異性錄制多種版本的教學(xué)視頻。再次，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)按知識(shí)的遞進(jìn)排序，對(duì)于基本概念和相關(guān)要求，要講清楚與前續(xù)課程的聯(lián)系或者區(qū)別，而對(duì)于基本原理，要能讓學(xué)生明白為什么，可適當(dāng)設(shè)計(jì)幾個(gè)層次的教學(xué)內(nèi)容，由學(xué)生任選，實(shí)現(xiàn)“智者加速”。最后，每次錄制完成，需要對(duì)該教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，強(qiáng)調(diào)重難點(diǎn)，每錄制完成一章，應(yīng)提出4-5個(gè)問(wèn)題思考，設(shè)置1道綜合性難題選做，布置課后作業(yè)3道。

3.1.3教學(xué)效果的檢驗(yàn)。沒(méi)有相應(yīng)的配套措施規(guī)范引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，學(xué)生會(huì)自覺(jué)按時(shí)的觀看視頻嗎？根據(jù)對(duì)14級(jí)同學(xué)的交談得出，全大多數(shù)同學(xué)給出答案是“否”。因此必須向?qū)W生強(qiáng)調(diào)，要及時(shí)觀看視頻并做好學(xué)習(xí)筆記，存在的問(wèn)題可以通過(guò)微信、QQ和學(xué)習(xí)單等通訊工具和紙質(zhì)材料及時(shí)反饋交流，并按時(shí)完成課后作業(yè)，從而使學(xué)生學(xué)會(huì)了怎么做，怎么分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，也讓教師掌握了學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，為課堂講授提供參考。

3.1.4課堂教學(xué)的準(zhǔn)備。首先，教師通過(guò)微信、QQ等交流平臺(tái)搜集到學(xué)生所提出的疑問(wèn)，作業(yè)存在的問(wèn)題，以及學(xué)生填寫(xiě)的學(xué)習(xí)單，總結(jié)出一些普遍的探究性問(wèn)題，設(shè)計(jì)安排好課堂討論的交流與互動(dòng)。最后，學(xué)生掌握碎片化了的知識(shí)點(diǎn)，教師應(yīng)按根據(jù)知識(shí)的連續(xù)性、整體性連線。因此，本階段既要做好課堂討論、答疑和交流的準(zhǔn)備，也要完成各教學(xué)模塊的串講，打通學(xué)生的“任督二脈”，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)效果質(zhì)的提升。

3.2課堂應(yīng)用階段

3.2.1討論環(huán)境的創(chuàng)建。包括討論時(shí)間安排、學(xué)生分組、討論時(shí)間分配等。教師課前將學(xué)生進(jìn)行分組，可以自由組合，也可以按寢室分組，組員間應(yīng)相互學(xué)習(xí)、相互討論、相互糾正。

3.2.2課堂的答疑、交流。這是翻轉(zhuǎn)課程教學(xué)最關(guān)鍵的一環(huán)，也是最能提高學(xué)生能力、素質(zhì)的環(huán)節(jié)。很多同學(xué)在這個(gè)階段認(rèn)為知識(shí)點(diǎn)都掌握了，不用來(lái)討論，也不需要討論，逃課、曠課、不參與、不討論者甚多，基于此，教師要注意與學(xué)生構(gòu)建良好的師生關(guān)系，營(yíng)造討論氛圍，激發(fā)學(xué)生的討論興趣，提高學(xué)生的參與度，也可通過(guò)考勤或隨堂考試來(lái)檢查出勤率，對(duì)未到課者所在組組員一律取消成績(jī)。答疑交流過(guò)程中，首先指明搶答成績(jī)作為教學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，教師一般選擇一個(gè)難度適中的問(wèn)題熱身，激發(fā)學(xué)生情緒，然后再將準(zhǔn)備的問(wèn)題一一提出，由各小組組員搶答，通常找到小組中那個(gè)最不自信的學(xué)生來(lái)回答、解決問(wèn)題。

3.2.3綜合模塊的講授。在翻轉(zhuǎn)課堂中，教師已轉(zhuǎn)變成視頻的開(kāi)發(fā)者和建構(gòu)者、學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者和參與者、課后學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)者，但是，由于教學(xué)內(nèi)容碎片化處理，知識(shí)結(jié)構(gòu)的無(wú)序、缺乏邏輯使得學(xué)生“知識(shí)斷層”，影響知識(shí)的連續(xù)性和整體性，因此，教師應(yīng)及時(shí)對(duì)各知識(shí)串講、連線，重構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，一般將結(jié)構(gòu)力學(xué)課程劃分以下幾個(gè)模塊進(jìn)行講授。同時(shí)結(jié)合考研大綱，延伸知識(shí)內(nèi)容，適當(dāng)提高結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的難度。

教學(xué)模塊知識(shí)內(nèi)容 平面桿件體系幾何組成分析三個(gè)基本判定規(guī)則 靜力荷載靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算力矩和力的投影平衡 靜力荷載超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算力法、位移法、矩陣位移法、力矩分配法 靜力荷載結(jié)構(gòu)位移計(jì)算單位荷載法 結(jié)構(gòu)影響線計(jì)算靜力法、機(jī)動(dòng)法 動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)分析柔度法、剛度法

表1.結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)模塊劃分

3.2.4綜合評(píng)價(jià)與反饋。教學(xué)評(píng)價(jià)一般分為診斷性評(píng)價(jià)、形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)三種類型。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的評(píng)價(jià)，要注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、溝通能力、協(xié)作能力及實(shí)踐能力培養(yǎng)的考核，放棄“一卷定高下”的評(píng)價(jià)方式，宜采用形成性評(píng)價(jià)體系。評(píng)價(jià)指標(biāo)包括出勤、學(xué)習(xí)筆記（學(xué)習(xí)單）、課程作業(yè)、卷面成績(jī)、教師評(píng)價(jià)、自我評(píng)價(jià)、同學(xué)間評(píng)價(jià)，其中出勤、教師評(píng)價(jià)、自我評(píng)價(jià)、同學(xué)間評(píng)價(jià)取小組平均成績(jī)。其分別占總成績(jī)的比例為：出勤占10%、學(xué)習(xí)筆記（學(xué)習(xí)單）占5%、課程作業(yè)占5%、卷面成績(jī)占60%、教師評(píng)價(jià)占10%、自我評(píng)價(jià)占5%、同學(xué)間評(píng)價(jià)占5%。

教學(xué)內(nèi)容每完成一章應(yīng)進(jìn)行一次課程的教學(xué)反饋，可通過(guò)訪談、調(diào)查問(wèn)卷實(shí)施，根據(jù)教學(xué)取得的成果及存在的問(wèn)題，改正和完善相關(guān)內(nèi)容，最大限度的調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性，提高教學(xué)質(zhì)量。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是考研的重頭戲，同時(shí)開(kāi)展對(duì)已參加考研學(xué)生的回訪，了解教學(xué)質(zhì)量情況，改進(jìn)教學(xué)方法。

4　結(jié)　語(yǔ)

質(zhì)量是地方高校的生命線，教學(xué)有法，但無(wú)定法，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革的目的是提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出學(xué)習(xí)型、創(chuàng)新型和實(shí)踐型的高素質(zhì)人才。翻轉(zhuǎn)課堂鼓勵(lì)學(xué)生走上講臺(tái)，促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立思考、小組協(xié)作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力、學(xué)習(xí)能力、表達(dá)能力和協(xié)作能力，是提高結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的有效途徑，而翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)視頻的優(yōu)劣是結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量高低的關(guān)鍵。

[1]顧建民,沈其娟.以教促學(xué)推進(jìn)課堂教學(xué)改革[J].中國(guó)高等教育,2013(13):48-49，65.

[2]李國(guó)華,羅健,董軍,戚承志.結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)方法研究[J].高等建筑教育,2012,(1):81-83.

[3]蔡?hào)|升,劉榮桂.土木工程大類專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)探討[J].高等建筑教育, 2012,(4):62-65.

[4]何朝陽(yáng),歐玉芳,曹祁.美國(guó)大學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的啟示[J].高等工程教育研究,2014,(2):148-151.

[5]董黎明,焦寶聰.基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的教學(xué)應(yīng)用模型研究[J].電化教育研究, 2014,(7):108-113.

（責(zé)任編校：何俊華）

2017－04－01

湖南科技學(xué)院教改項(xiàng)目“應(yīng)用型地方本科院校《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程研討式教學(xué)改革的研究與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)XKYJ2016035）

陽(yáng)令明（1984－），男，湖南邵陽(yáng)人，講師，碩士，研究方向?yàn)榱W(xué)教學(xué)。

G642.0

A

1673-2219（2017）06-0086-03