黃 霄 吐爾迪·吾買爾 尚志勇 紀(jì) 鋒 申帥輝

新疆工程學(xué)院數(shù)理學(xué)院 新疆烏魯木齊 830023

工程力學(xué)是高校絕大多數(shù)工科專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課程,它是公共基礎(chǔ)課程和專業(yè)工程課程之間的橋梁,通常包括靜力學(xué)和材料力學(xué)兩大部分,是一門應(yīng)用一套理論分析和工程應(yīng)用的專業(yè)基礎(chǔ)課程。從現(xiàn)階段教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生接受度較低,沒有學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生缺乏將基礎(chǔ)知識與工程問題聯(lián)系起來的力學(xué)思維[1]。而在工程力學(xué)這門課程中教師如何能夠在講解理論知識時(shí)讓學(xué)生在腦海中建立實(shí)際工程模型,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力,這是絕大多數(shù)力學(xué)教師面臨的挑戰(zhàn)。

近年來,“混合式教學(xué)”一詞作為對技術(shù)教學(xué)的特殊形式的描述,已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。五星教學(xué)模型近年來受到中國教育者的廣泛關(guān)注,有學(xué)者研究表明五星教學(xué)模型對于提高課程教學(xué)具有一定積極的作用。在工程力學(xué)這門課程中如何正確使用基于混合式教學(xué)的五星教學(xué)原理從而提高教學(xué)質(zhì)量是亟待解決的問題。因此,本文基于混合式教學(xué)構(gòu)建工程力學(xué)課程的五星教學(xué)模型以針對現(xiàn)階段所面臨的教學(xué)問題提供理論支持。

一、混合式教學(xué)中的五星教學(xué)原理

什么是混合式教學(xué)?一些研究人員定義了混合學(xué)習(xí)。例如,Driscoll(2002)將混合學(xué)習(xí)定義為任何教學(xué)形式的混合,以實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)。而Garrison和Kanuka(2004)解釋說,混合僅僅意味著將課堂教學(xué)與在線體驗(yàn)相結(jié)合[2]。Singh(2003)將混合學(xué)習(xí)視為結(jié)合不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),以促進(jìn)有意義和激勵(lì)性的學(xué)習(xí),現(xiàn)場聊天、社交網(wǎng)絡(luò)、論壇、應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)都是教師可以用來將在線機(jī)會(huì)納入課堂的工具示例,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛使用改變了教育的面貌[3]。高等教育應(yīng)該順應(yīng)學(xué)生日益增長的期望,幫助學(xué)生在這樣一個(gè)以技術(shù)為基礎(chǔ)的環(huán)境中有效生存。將技術(shù)與面對面教學(xué)相結(jié)合可以加強(qiáng)教師與學(xué)生互動(dòng)和交流學(xué)習(xí),并得到優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)成果。值得關(guān)注的是,混合式教學(xué)是多種多樣的,因此根據(jù)學(xué)習(xí)環(huán)境從多種選擇中進(jìn)行選擇時(shí)取決于教師的決定,此前提是教師應(yīng)確定學(xué)期結(jié)束時(shí)學(xué)生應(yīng)掌握的目標(biāo)技能。在工程力學(xué)這門課程中,考慮到不同班級學(xué)生的差異性以及高科技的快速發(fā)展,混合式教學(xué)的定義更趨向于將傳統(tǒng)的面對面教學(xué)與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)科技混合激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;混合不同學(xué)習(xí)偏好和風(fēng)格的學(xué)生使用多種學(xué)習(xí)模式。

五星教學(xué)的優(yōu)勢在多媒體和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中,不能忘記教學(xué)過程中的“教學(xué)”主題。此模型有五個(gè)環(huán)節(jié)[4]:(1)關(guān)注問題,即針對教學(xué)目標(biāo)獲得具體的預(yù)期學(xué)習(xí)效果。(2)激活原始知識,夯實(shí)基礎(chǔ),即激發(fā)學(xué)生回憶以前的經(jīng)驗(yàn)或與課程相關(guān)的知識。(3)展示新知識,即學(xué)生獨(dú)立思考,從沒有認(rèn)知或認(rèn)知不足到形成完善的成熟系統(tǒng)認(rèn)知。(4)學(xué)習(xí)新知識應(yīng)用新知識,即學(xué)習(xí)者根據(jù)剛剛學(xué)到的新知識練習(xí)或解決問題。(5)綜合掌握,融會(huì)貫通,即將新學(xué)到的知識應(yīng)用到生活和學(xué)習(xí)中。教師的教學(xué)過程和學(xué)生的學(xué)習(xí)過程一致性可以實(shí)現(xiàn)有效教學(xué),可以被視為高效優(yōu)質(zhì)的教學(xué)[5]。

二、基于混合式教學(xué)工程力學(xué)課程的五星教學(xué)模型構(gòu)建

在五星教學(xué)原理的指導(dǎo)下混合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和不同學(xué)習(xí)偏好風(fēng)格的學(xué)生使用多種學(xué)習(xí)模式,“以學(xué)生為中心”和教師“教學(xué)”為主題,以教師課前準(zhǔn)備分析、教學(xué)過程中的課前準(zhǔn)備活動(dòng)、課中教學(xué)活動(dòng)、課后輔導(dǎo)活動(dòng)、課程結(jié)束的反思總結(jié)為主線,構(gòu)建基于混合教學(xué)工程力學(xué)五星教學(xué)模型,如下圖所示。

混合式教學(xué)視角下五星教學(xué)模型構(gòu)建圖

(一)教師課前準(zhǔn)備

1.開課前教學(xué)準(zhǔn)備分析

(1)分析教材。教師在開課前細(xì)致分析教材中以下幾方面內(nèi)容:分析每章節(jié)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)、主要教學(xué)內(nèi)容、實(shí)際工程案例與教材的契合點(diǎn)等。

(2)分析學(xué)生。在課堂教學(xué)前,教師從四個(gè)方面著重分析授課學(xué)生:分析授課班的學(xué)習(xí)氛圍;分析學(xué)生高數(shù)和物理成績,該課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容與高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理密切相關(guān);分析班級男女生比例;分析學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。根據(jù)以上分析結(jié)果教師提前劃分好學(xué)習(xí)小組,后期可根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況進(jìn)行微調(diào)。

(3)搜集實(shí)際工程案例。根據(jù)教材分析結(jié)果,采用互聯(lián)網(wǎng)、走訪調(diào)研、企業(yè)掛職鍛煉等方法大范圍搜索與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的工程案例,教師盡可能從以下四方面搜集案例。首先,搜集的每一個(gè)案例盡可能貼切實(shí)際生活,讓學(xué)生感觸到生活中處處有力學(xué);其次,搜集著名水利、土木工程建筑物,如趙州橋、大昭寺、港珠澳大橋等,讓學(xué)生在理解工程力學(xué)知識的基礎(chǔ)上樹立民族自豪感;再次,搜集學(xué)生實(shí)習(xí)的廠房圖片,加深力學(xué)知識點(diǎn)的理解;最后,在學(xué)校與企業(yè)合作的過程中,教師通過實(shí)地拍照或者請教一線工作者搜集案例。

(4)搜集試題集。教師在課前搜集完成大量的試題集,根據(jù)每章節(jié)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)重難點(diǎn)整理歸類試題集,用于在課堂教學(xué)中的練習(xí)題、課后作業(yè)布置以及期末考試。

2.實(shí)際工程和生活案例設(shè)計(jì)與制作

基于課前教學(xué)準(zhǔn)備搜集的實(shí)際案例,教師需根據(jù)每章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)整理歸類所有的工程案例。最終以兩種形式呈現(xiàn)給學(xué)生,整理成word文檔+圖片及工程案例視頻。分析每個(gè)教學(xué)案例與教學(xué)內(nèi)容的結(jié)合點(diǎn),并通過實(shí)際工程案例設(shè)計(jì)多個(gè)問題,讓學(xué)生們帶著問題和案例學(xué)習(xí)新知識點(diǎn)。下表為工程案例舉例。

工程案例舉例表

(二)教學(xué)過程

1.課前準(zhǔn)備活動(dòng)

課前準(zhǔn)備活動(dòng)主要分為課前劃分小組、發(fā)布問題、激活原始知識夯實(shí)基礎(chǔ)三部分任務(wù)。

(1)課前劃分小組。班級人均數(shù)為45人,授課教師根據(jù)課前分析學(xué)生的結(jié)果將一個(gè)班平均劃分成四至五組。為混合不同學(xué)習(xí)偏好和風(fēng)格的學(xué)生使用多種學(xué)習(xí)模式,每組約為9人,這9人中3人學(xué)習(xí)程度好,3人為中等水平,3人為較差水平。在平時(shí)學(xué)習(xí)過程中,大家互幫互助,小組合作學(xué)習(xí)為學(xué)生們創(chuàng)造了相互了解、相互交流的好機(jī)會(huì),同時(shí)也更有助于個(gè)人的獨(dú)立思考,避免了教師傳統(tǒng)機(jī)械性灌輸知識。

(2)發(fā)布問題。課前教師利用智課堂、釘釘或雨課堂發(fā)布問題。發(fā)布問題的形式可多樣化,主要有“工程實(shí)例視頻+力學(xué)簡圖+問題”“工程實(shí)例圖片+力學(xué)簡圖+問題”“力學(xué)簡圖+問題”、僅為“問題”。需注意的是,教師發(fā)布的問題可有兩種類型,第一種類型是:設(shè)置的問題需由淺入深,問題中既需要包括舊知識也需要引發(fā)新知識,如“請大家列舉出此視頻(圖片)應(yīng)用了之前所學(xué)習(xí)的哪些知識點(diǎn),并請大家思考此結(jié)構(gòu)為什么會(huì)斷裂,如何干預(yù)斷裂現(xiàn)象的發(fā)生?”第二種類型是:拋出兩個(gè)問題,第一個(gè)問題是回顧性的問題,第二個(gè)問題與工程實(shí)例有關(guān),如“請大家認(rèn)真回顧靜力學(xué)篇的所有知識點(diǎn)并以思維導(dǎo)圖的形式呈現(xiàn)結(jié)果;請思考該圖片(視頻)中工程結(jié)構(gòu)為什么歷經(jīng)多年依然很安全”。

(3)激活原始知識,夯實(shí)基礎(chǔ)。學(xué)生接受教師發(fā)布的問題后,大家以小組為單位聚焦問題,解決問題。以“問題”為中心,引導(dǎo)學(xué)生們回憶舊知識點(diǎn)、梳理舊知識點(diǎn),同時(shí)在以解決問題的前提下,引入新知識點(diǎn)。以小組為單位,大家集思廣益,將最終的結(jié)果匯總成圖表或思維導(dǎo)圖的形式在課堂中匯報(bào)。

2.課中教學(xué)活動(dòng)

(1)聚焦問題,匯報(bào)成果。每個(gè)小組選一名成員匯報(bào)成果或者以頭腦風(fēng)暴的形式展示課前教師布置問題的結(jié)果,學(xué)生集中精力,不僅能鍛煉膽量和勇氣同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)自己不足,查漏補(bǔ)缺、加深記憶、拓展思維。

(2)課堂傳授,接收新知。這一環(huán)節(jié)是需要學(xué)生積累新知識點(diǎn),由“薄”到“厚”的過程,為下一環(huán)節(jié)做鋪墊。在課堂教學(xué)中,適度的課堂講授在課堂教學(xué)中也是必要的。一味地采用多種方法有可能也會(huì)適得其反。在小組匯報(bào)完成后,教師總結(jié)各小組匯報(bào)的結(jié)果引入新的知識點(diǎn)。主要涵蓋教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)重難點(diǎn),最后聚焦問題,突出教學(xué)目的,完成新知識點(diǎn)的傳授。

(3)展示新知,指導(dǎo)拓展。這一環(huán)節(jié)對于學(xué)生理解和掌握知識點(diǎn)至關(guān)重要。學(xué)生需總結(jié)概括教師講解的重點(diǎn)知識,是由“厚”到“薄”的過程,學(xué)生需要不斷地做減法從而鞏固課堂中接收的知識點(diǎn)。在課堂教學(xué)中主要的教學(xué)活動(dòng)任務(wù);有學(xué)生自我概括簡化新知識點(diǎn),教師需針對不同的學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo);學(xué)生根據(jù)自己概括的知識點(diǎn)建立與舊知識之間的聯(lián)系,學(xué)以致用;教師需最后總結(jié)重點(diǎn)知識,強(qiáng)化記憶。

(4)嘗試應(yīng)用,目標(biāo)操練。這一環(huán)節(jié)是通過操練鞏固學(xué)生接收到的新知識點(diǎn)。本環(huán)節(jié)需要完成三項(xiàng)任務(wù):第一,教師需提前將應(yīng)用題、計(jì)算題、畫圖題等多種類型的題目發(fā)布在釘釘、智課堂或雨課堂中,這樣做的好處是既能節(jié)約上課的時(shí)間,又能留給學(xué)生充分思考的時(shí)間;第二,教師需要幫助和指導(dǎo)在計(jì)算過程中遇到困難的同學(xué),最終教師須完整詳細(xì)地講解每道題目;第三,接收并會(huì)應(yīng)用理論知識后迅速讓學(xué)生操作實(shí)驗(yàn),如軸向拉伸/壓縮的力學(xué)性能的內(nèi)容,當(dāng)學(xué)生已經(jīng)通過理論的學(xué)習(xí)對軸力、線應(yīng)變、應(yīng)力等知識點(diǎn)掌握后,通過學(xué)生自己實(shí)操實(shí)驗(yàn)觀察塑性材料和脆性材料的力學(xué)特性,進(jìn)而理論與實(shí)踐結(jié)合加深知識點(diǎn)的理解。

(5)引入案例,融會(huì)貫通。學(xué)習(xí)工程力學(xué)的最終目的是解決工程中的實(shí)際問題。在學(xué)生已經(jīng)熟練應(yīng)用工程力學(xué)相關(guān)知識計(jì)算的基礎(chǔ)上,教師需將實(shí)際工程案例按照由簡單到復(fù)雜的順序發(fā)布在釘釘、智課堂或雨課堂中,以小組為單位解決案例中的問題。學(xué)生的目標(biāo)一致,解決問題的過程中激發(fā)學(xué)生探究欲望,學(xué)生們互相查漏補(bǔ)缺,共同進(jìn)步,最后由教師精細(xì)講解,給出正確答案。該環(huán)節(jié)的主要目的是通過案例引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合之前學(xué)習(xí)過的所有的知識點(diǎn),激發(fā)學(xué)生迫切解決問題的欲望;讓學(xué)生認(rèn)識到該課程的重要性,課本上的知識是可應(yīng)用到實(shí)際工作中;培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科態(tài)度和愛國主義情懷。

3.課后輔導(dǎo)教學(xué)活動(dòng)

(1)布置作業(yè)。教師利用釘釘、智課堂或雨課堂下發(fā)作業(yè),并將作業(yè)成績列為期末綜合成績的考核指標(biāo),提前設(shè)置好作業(yè)提交截止時(shí)間,課后進(jìn)一步快速鞏固知識點(diǎn)。學(xué)生提交完作業(yè)后,教師第一時(shí)間公布正確答案,教師與學(xué)生一起利用課后輔導(dǎo)時(shí)間答疑解惑。

(2)持續(xù)鞏固。新知識點(diǎn)對于部分學(xué)生的記憶力是短暫的,因此,學(xué)生需定期回顧復(fù)習(xí)把短期記憶及時(shí)轉(zhuǎn)化成長期記憶。

4.反思與總結(jié)

課程結(jié)束后,學(xué)生根據(jù)對這門課程的掌握程度進(jìn)行反思總結(jié),同時(shí),學(xué)生需指出在這門課程學(xué)習(xí)過程中的不足,最后將自己的反思總結(jié)的結(jié)果及建議提交至釘釘作業(yè)中。教師針對教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)過程、教學(xué)效果等方面進(jìn)行反思總結(jié)。針對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合在教學(xué)中發(fā)揮的作用、小組劃分的合理性、工程案例設(shè)置的合理性、五星教學(xué)模型構(gòu)建等方面內(nèi)容,教師需持續(xù)修改完善。教師也要根據(jù)學(xué)生的反思情況,找出自己在教學(xué)中的不足和可取之處,為今后高質(zhì)量的教學(xué)奠定牢固的基礎(chǔ)。

結(jié)語

以解決實(shí)際教學(xué)問題為導(dǎo)向,探索創(chuàng)新教育和專業(yè)基礎(chǔ)教育的有機(jī)融合,定義了在工程力學(xué)教學(xué)中的混合式教學(xué),混合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和不同學(xué)習(xí)偏好風(fēng)格的學(xué)生使用多種學(xué)習(xí)模式以達(dá)到有效教學(xué)的初衷。將五星教學(xué)模式中的五個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)用到整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中,構(gòu)建基于混合式教學(xué)的五星教學(xué)模式,力求發(fā)揮混合教學(xué)和五星教學(xué)模式的優(yōu)勢,避免了傳統(tǒng)機(jī)械性教學(xué),實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)質(zhì)的教學(xué),體現(xiàn)出該專業(yè)基礎(chǔ)課從課前、課中、課后流程的創(chuàng)新性,培養(yǎng)出應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才。