張新春　汪玉林

[摘要]課題組通過剖析傳統(tǒng)高等教育結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)難、學(xué)生學(xué)不會(huì)和不感興趣等特點(diǎn)，進(jìn)行了新工科背景下結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革與創(chuàng)新方案的探索。課題組以大學(xué)生學(xué)為中心，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)背景，提出了一種線上和線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)的興趣。此外，在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)過程中課題組教師還融入了思政教育，將思政教育與工程實(shí)踐相結(jié)合，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)情懷。

[關(guān)鍵詞]結(jié)構(gòu)力學(xué);課程改革;新工科;學(xué)生學(xué)為中心

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)]2095—3437（2021）01—0072—04

結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是高等工科院校近土木類各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，其任務(wù)是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論力學(xué)和材料力學(xué)等課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)由桿件所組成結(jié)構(gòu)的計(jì)算原理和方法，了解各類結(jié)構(gòu)的受力特征，具備熟練的結(jié)構(gòu)分析、計(jì)算能力和良好的科學(xué)素質(zhì)、解決工程問題的綜合能力，并為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和研究打下必要的基礎(chǔ)?？梢姡瑢W(xué)好結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是非常重要的。

然而，在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)過程中存在著很多問題。其一，對(duì)任課教師而言，當(dāng)前課程傳統(tǒng)教學(xué)模式單一，教師多習(xí)慣于板書形式講授，把結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)點(diǎn)講得清清楚楚，習(xí)慣于只要學(xué)生最后考試及格就算通過的考試制度;其二，對(duì)學(xué)生而言，結(jié)構(gòu)力學(xué)枯燥、難學(xué)難懂，學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程不感興趣，上課積極性不高，認(rèn)為“及格萬(wàn)歲”;其三，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程最終考核方式單一，主要以期末閉卷考試為主，很多學(xué)生為了應(yīng)付期末考試，在最后考試階段死記硬背考試內(nèi)容，這與我們?yōu)榱伺囵B(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力而教學(xué)的目的相違背;其四，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的傳統(tǒng)教學(xué)普遍偏重理論，遵循“教材內(nèi)容→課件制作→課堂講授→作業(yè)解題”的標(biāo)準(zhǔn)過程，學(xué)的知識(shí)難以和工程實(shí)際相聯(lián)系。由于結(jié)構(gòu)力學(xué)課程本身較難，注重理論的講解方式會(huì)讓學(xué)生覺得枯燥無味，喪失學(xué)習(xí)的興趣。

在結(jié)構(gòu)力學(xué)授課過程中，教師要改變理念、改變傳統(tǒng)習(xí)慣，讓啟發(fā)式教學(xué)、課堂互動(dòng)式教學(xué)、課題討論式教學(xué)、非標(biāo)準(zhǔn)答案考試成為課程教學(xué)常態(tài)。結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)改革首先應(yīng)明確三個(gè)教學(xué)目標(biāo)：一是使學(xué)生獲得足夠的知識(shí)，更能參與到創(chuàng)造新知識(shí)的過程中;二是使學(xué)生習(xí)得一種思維方式，更能夠勝任未來任何的職業(yè);三是使學(xué)生的學(xué)習(xí)從被動(dòng)的行為轉(zhuǎn)化為自主的行為。為了達(dá)到這三個(gè)目標(biāo)，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革切確實(shí)了解學(xué)生需求，以大學(xué)生學(xué)為中心來進(jìn)行教學(xué)改革。以學(xué)生為中心的教學(xué)本質(zhì)為：教學(xué)就是教學(xué)生如何學(xué)，學(xué)什么，怎么學(xué)，教學(xué)生“樂學(xué)”“會(huì)學(xué)”“學(xué)會(huì)”。其中“會(huì)學(xué)”是核心，要“會(huì)自己學(xué)、會(huì)思中學(xué)、會(huì)做中學(xué)”。近年來，以學(xué)生學(xué)為主體的教育理念已被廣大高校推廣。我們只有在課程教學(xué)過程中改變理念，為教學(xué)改革投入更多時(shí)間，不斷拓展教學(xué)廣度，建立“以學(xué)生學(xué)為中心”的課程教學(xué)改革，才能提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，真正體現(xiàn)大學(xué)作為學(xué)術(shù)殿堂和教育最本真的內(nèi)涵。

一、課程改革背景

以學(xué)生學(xué)為主體進(jìn)行課程改革，要考慮兩個(gè)背景。一是新工科建設(shè)的背景。新工科建設(shè)是建設(shè)五個(gè)新理念：新標(biāo)準(zhǔn)、新模式、新方法、新技術(shù)、新文化?！疤齑笮袆?dòng)”中也明確表示要“問學(xué)生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段”。因此，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革不僅要從學(xué)生學(xué)入手，更要推陳革新，摒棄舊的觀念，以培養(yǎng)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新能力為主導(dǎo)。二是學(xué)生心理背景。要了解學(xué)生心理背景，就要及時(shí)了解學(xué)生的上課情況，以及對(duì)課程的認(rèn)知與想法。為此，課題組采用問卷調(diào)查的形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查，并對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，調(diào)查結(jié)果如圖1所示。調(diào)查結(jié)果顯示，個(gè)別學(xué)生的平時(shí)成績(jī)與考試成績(jī)相悖，平時(shí)成績(jī)和過程考核成績(jī)很好，但期末考試成績(jī)卻相差甚遠(yuǎn);有的學(xué)生作業(yè)不整齊，但考試成績(jī)很好。調(diào)查還顯示：可能存在個(gè)別學(xué)生平時(shí)作業(yè)抄襲現(xiàn)象;課堂上思維比較活躍、坐在前排以及上課認(rèn)真聽講的學(xué)生，考試成績(jī)普遍偏好;平時(shí)聽課，總是坐在后面以及不交作業(yè)的學(xué)生，期末考試成績(jī)普遍偏低。

基于以上兩個(gè)背景和以學(xué)生為主體的教育理念，課題組認(rèn)為以學(xué)生學(xué)為中心的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革應(yīng)從以下四個(gè)方面人手，如圖2所示。一是在課堂教學(xué)中讓學(xué)生主導(dǎo)課堂，教師與學(xué)生不斷互動(dòng)，真正啟迪學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力;二是課堂教學(xué)中采用線上和線下相結(jié)合的混合教學(xué)模式;三是在課堂教學(xué)中融入思政教育，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)情懷;四是考試采用綜合考核模式，而不是傳統(tǒng)的“一卷式”期末考試。

二、以學(xué)生學(xué)為中心的課程改革方案

（一）以學(xué)生學(xué)為中心的教學(xué)要強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課堂的主導(dǎo)地位

以學(xué)生學(xué)為中心，要將課堂的主導(dǎo)人從教師換位為學(xué)生，相比于傳統(tǒng)的以教師講解為中心的課堂，學(xué)生主導(dǎo)課堂更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生主導(dǎo)課堂有兩個(gè)要求：1.教師在上課時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。（1）對(duì)學(xué)生提出疑問。可以通過生活中常見的例子引入問題，吸引學(xué)生的興趣。例如：雞蛋的外殼又薄又脆，為什么用手使勁握它，雞蛋卻很難捏破呢？又如在講靜定結(jié)構(gòu)時(shí)給學(xué)生看穩(wěn)定的桁架結(jié)構(gòu)（比如輸電鐵塔結(jié)構(gòu)），反問：如果拆掉其中一根桿會(huì)怎樣？（2）讓學(xué)生提出問題。每章節(jié)結(jié)束后讓學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容提出自己不懂的地方或者是拓展問題。學(xué)生主導(dǎo)課堂能夠培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考，自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。2.課件的制作也要以學(xué)生學(xué)為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主導(dǎo)地位。以學(xué)生學(xué)為中心是課件設(shè)計(jì)制作的靈魂。課件制作強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)突出、圖文結(jié)合、簡(jiǎn)潔清楚、教學(xué)用具合理運(yùn)用、巧用動(dòng)畫、引用典型工程案例、互動(dòng)恰當(dāng)、習(xí)題鞏固。優(yōu)秀的課件不僅能夠清楚地展示知識(shí)，還應(yīng)從學(xué)生角度出發(fā)，幫助學(xué)生理解和運(yùn)用知識(shí)，讓學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)功底更為扎實(shí)，為培養(yǎng)卓越優(yōu)秀的工程師打下基礎(chǔ)。

（二）以學(xué)生學(xué)為中心的教學(xué)應(yīng)采用混合教學(xué)模式

以學(xué)生學(xué)為中心的教學(xué)應(yīng)采用線上線下、課上課下相結(jié)合的混合教學(xué)模式來培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

線上線下指利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和軟件，通過網(wǎng)絡(luò)和課堂混合的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。其一，通過合理使用課堂派等軟件，能夠快速考勤、分發(fā)資料、查收作業(yè)等，縮減其占用課程的時(shí)間。學(xué)生也可以利用課堂派與教師實(shí)時(shí)進(jìn)行互動(dòng)，隨時(shí)提出自己的問題。其二，教學(xué)課件的設(shè)計(jì)制作與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合。例如：將二維碼附在課件中。首先教師利用課件講解例題，那么結(jié)果是否正確呢？學(xué)生可以自主掃碼查詢結(jié)果，將自己的解答與結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器求解結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)還能夠?qū)⒂邢拊枷肱c結(jié)構(gòu)力學(xué)相聯(lián)系，如圖3所示。其三，將優(yōu)秀教師的慕課鏈接發(fā)送給學(xué)生，讓學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上隨時(shí)隨地地學(xué)習(xí)。線上線下混合教學(xué)既能提高學(xué)生的積極性，又能使上課效率大大提高。

課上課下混合教學(xué)模式指課上的理論學(xué)習(xí)和課下的實(shí)踐學(xué)習(xí)相結(jié)合的混合教學(xué)模式。學(xué)生僅有理論基礎(chǔ)，是無法真正理解知識(shí)內(nèi)容的?！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事要躬行”，只有讓學(xué)生動(dòng)手去做，才能在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題。通過布置一些小的、有趣的實(shí)踐作業(yè)，讓學(xué)生將理論應(yīng)用到實(shí)際中。例如：讓學(xué)生用小木棍搭建桁架結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行承重測(cè)試，同時(shí)與有限元計(jì)算相結(jié)合。實(shí)踐作業(yè)一方面可以引起學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，另一方面也考查了學(xué)生對(duì)知識(shí)的使用，培養(yǎng)了學(xué)生自主思考學(xué)習(xí)的能力，可以有效幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和理解結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識(shí)。

（三）以學(xué)生學(xué)為中心的教學(xué)應(yīng)采用新的考核方式

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程考核的計(jì)算方式是：平時(shí)成績(jī)（課堂表現(xiàn)+作業(yè)）×0.3+期末考試成績(jī)×0.7=總成績(jī)考核，這種考查形式更多注重于考試與出勤情況，很多學(xué)生為了應(yīng)對(duì)考試，在最后階段開始對(duì)書上公式內(nèi)容死記硬背，這與我們的教學(xué)目的相違背。課題組認(rèn)為，應(yīng)圍繞學(xué)生學(xué)為中心，結(jié)合以下四個(gè)方面來進(jìn)行考核，最終考核成績(jī)構(gòu)成如圖4所示。

1.課堂表現(xiàn)及出勤。依據(jù)對(duì)學(xué)生的調(diào)查，課堂表現(xiàn)較好的學(xué)生成績(jī)普遍較好。可見，將課堂表現(xiàn)加入成績(jī)考核中，能夠激勵(lì)學(xué)生積極思考，增強(qiáng)學(xué)生上課時(shí)的緊張感，有效提高學(xué)習(xí)效率。

2.期末成績(jī)。期末成績(jī)不能僅僅采用簡(jiǎn)單的閉卷考試模式。傳統(tǒng)的考試存在考試目的功利化、考試形式單一化、考試內(nèi)容片面化、考試質(zhì)量簡(jiǎn)單化、作弊現(xiàn)象屢禁不止等問題。依據(jù)以學(xué)生學(xué)為中心的教育理念，課題組提出新的期末考試方法——試卷加小論文考核。試卷和小論文各占百分之五十的期末成績(jī)。試卷內(nèi)容分為兩部分：（1）計(jì)算、概念等理論性試題。考查學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的掌握與理論應(yīng)用。（2）開放性試題。開放性試題沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，題目需提前告知學(xué)生，讓學(xué)生自己去查閱資料，翻閱文獻(xiàn)，進(jìn)而提出自己的想法。例如：你認(rèn)為結(jié)構(gòu)力學(xué)未來的應(yīng)用前景如何？讓學(xué)生在掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上，不再拘泥于課本，發(fā)散思維，認(rèn)真思考自己所學(xué)的知識(shí)。小論文的考查分三個(gè)方面：（1）要求學(xué)生對(duì)某一基220kV輸電鐵塔繪制簡(jiǎn)圖;（2）利用有限元軟件對(duì)鐵塔簡(jiǎn)化模型在各種工況下進(jìn)行受力分析;（3）得出結(jié)論，撰寫小論文，分組答辯。教師依據(jù)學(xué)生繪圖的完整性、建模的優(yōu)劣、答辯的表現(xiàn)，給予不同的評(píng)分。小論文不僅考查了學(xué)生的知識(shí)功底，還著重考查了學(xué)生將理論知識(shí)與本專業(yè)實(shí)際相結(jié)合的能力、自主解決問題的能力等，是綜合性很強(qiáng)的考查。

3.分層次過程考核。考核內(nèi)容除了期末考試和出勤以外，應(yīng)依據(jù)不同的學(xué)生進(jìn)行分層次過程考核，具體如表1所示。實(shí)踐能力較強(qiáng)的學(xué)生，考核時(shí)應(yīng)更偏重于實(shí)踐方向;理論學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生則相反。這樣有助于選拔出各個(gè)方面優(yōu)秀的學(xué)生，為國(guó)家培養(yǎng)更多的卓越工程師和優(yōu)秀人才。

4.實(shí)踐成績(jī)。課上課下的混合教學(xué)模式，要求學(xué)生動(dòng)手去實(shí)踐，因此實(shí)踐也是重要的考核環(huán)節(jié)之一。實(shí)踐成績(jī)需要驗(yàn)收學(xué)生的實(shí)踐成果，例如在搭建輸電鐵塔工程案例中，綜合承重的多少、結(jié)構(gòu)的重量、結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣性等方面給學(xué)生計(jì)分，并將分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)到綜合考核中。將實(shí)踐成績(jī)計(jì)入綜合考核成績(jī)中，讓學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)更積極用心，有助于培養(yǎng)動(dòng)手能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的學(xué)生，更能讓學(xué)生開放思維，將知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)踐，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

（四）以學(xué)生學(xué)為中心的教學(xué)應(yīng)將思政教育融入課堂中

學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，首要的是培養(yǎng)其正確的人生觀、價(jià)值觀，將思政融入以學(xué)生學(xué)為中心的教學(xué)課堂中是全程育人、全方位育人的必由之路。

思政教育分為兩個(gè)部分。1.教師要以身作則，做好學(xué)生的榜樣。教師是學(xué)生的引路人，只有品德高尚的教師才能教授出品德優(yōu)秀的學(xué)生。2.教師要將思政教育與課堂知識(shí)穿插起來，在學(xué)習(xí)的過程中培養(yǎng)學(xué)生正確的三觀、情感和思維。例如：結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教材第二章的幾何組成分析中，分析規(guī)則有三剛片規(guī)則、兩剛片規(guī)則和二元體規(guī)則。對(duì)于不同的問題，要采用不同的分析規(guī)則，但也要看到：三個(gè)規(guī)則可以轉(zhuǎn)化，均可以用來分析，這就體現(xiàn)了矛盾的同一性和斗爭(zhēng)性原理。將哲學(xué)思想應(yīng)用到結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中，可以培養(yǎng)學(xué)生的唯物辯證思想。

三、結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，新工科建設(shè)為課程教學(xué)改革指明了方向。課題組依托新工科背景，以學(xué)生學(xué)為中心，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)背景，進(jìn)行了新時(shí)代結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革機(jī)制與模式探索，提出了一種線上和線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式。通過改變?cè)薪虒W(xué)理念，課上教師與學(xué)生互動(dòng)頻繁，提出問題和學(xué)會(huì)獨(dú)立思考的學(xué)生越來越多;學(xué)生在課下實(shí)踐的積極性也大大提升，這有效提升了學(xué)生的實(shí)踐和自主創(chuàng)新能力。相對(duì)于傳統(tǒng)的教學(xué)方式來說，啟發(fā)式講授和互動(dòng)式教學(xué)更符合新工科背景下培養(yǎng)大學(xué)生能力的教學(xué)目標(biāo)，取得了良好的效果。

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