翻转课堂模式在工程力学教学中的应用

2015-12-16杨菊庄英

新课程研究 2015年6期

关键词：工程力学桁架知识点

◆杨菊庄英

翻转课堂模式在工程力学教学中的应用

◆杨菊庄英

本文分析翻转课堂的含义、特征，以“静定平面桁架内力分析”课题为例解析“翻转课堂”模式在“工程力学”中的应用，进而指出：在采用“翻转课堂”模式时需要学生逐步培养自主学习的意识，同时需要进一步加强课程评价体系的改革。

翻转课堂；工程力学；自主学习

2007年“翻转课堂”教学模式在美国形成，并于2010年开始被引入中国。其中焦建利、胡铁生等是将翻转课堂和微课概念传入中国的先锋人物。传统的教学模式主要是老师在课堂上讲授知识点，学生在课后完成相应的作业。而翻转课堂颠覆了这种传统的教学架构。课前，学生通过网络平台提供的多种教学资源完成知识点的学习；而在课堂上，师生则通过开展各种形式的讨论、交流与探索活动，解决学生自学所无法理解的问题。这种创新的课堂教学模式核心思想是提高学生的学习能力和主动学习性，让学生成为教学活动的主体。

“工程力学”是建筑工程技术的一门专业基础课程，也是学生将来从事施工员、质量员等岗位必须掌握的核心课程。因为其有大量的理论知识与计算，所以“工程力学”成为高职学生每学期补考率和重修率较高的课程之一。

针对这种现象，考虑翻转课堂模式的优势，我校也在本课程的教学上进行初步的尝试与探索。下面将以“静定平面桁架内力分析”课题为例解析“翻转课堂”模式在“工程力学”中的应用。

一、教学流程设计

图1 教学流程

表1 Moodle平台资源列表

明确教学目标，选定教学方法。如何让课堂教学发挥最大的作用，关键就在于教学过程的组织与设计。根据翻转课堂的内涵以及建构主义学习理论，本课堂的教学过程分为课前准备、集中解疑、能力训练、实验验证、成果拓展、课后补全这六个阶段，课堂教学为4个课时（见图1)。

1.课前准备

在课前的准备工作中，首先将班级人员分成9组，在Moodle网络课程平台中上传学习资料。在平台上，为保证学生对课程难点的掌握，教师对知识点进行合理划分。同时为了满足学生学习能力各异的需求，平台上整合了能搜集到的开放教育资源，如中国国家精品课程、大学公开课等，让学生根据兴趣、能力进行选择，对于不懂的知识点，学生可以选择不同老师的视频或者课件进行学习。

学生登录网络课程平台，结合视频和各种课件，通过反复观看与练习来完成知识点的学习，通过习题分析和老师的点评来完成知识点的强化。

学生在论坛区将疑难问题相互交流，老师时刻关注论坛，能即刻解决的个别问题要当场解决；学生同时在虚拟课堂区将不懂的或者难以理解的内容记录下来。学生收集多桁架桥梁的工程案例并由小组做好记录与汇总。

最后教师提取出学生在平台上表现的共性问题：节点法求解内力时对投影、三角函数等数学知识的不熟练。同时分析学生产生困难的原因：数学基础较差，对于复杂的桁架模式计算缺乏耐心。

2.集中答疑

在课堂教学中首先重点讲解学生在课前预习中遇到的共性问题。

方法是：复习常用的三角函数，并将节点法简化为三角形法则的简便运用，将复杂的桁架模型与三角函数建立有效的链接，化繁为简，培养学生的耐心，克服其畏难情绪。

我们如今的生活状态当然不能跟这些“大时代”中的前辈们“媲美”，相信我们大部分读者也不会忙到只能“放养”孩子，而是天天恨不得在养育上精益求精。改革开放以来，经济、社会、教育等诸多方面的进步，让我们有了更好的社会“育儿”环境，而我们对于孩子安全、教育的关注度，更是远超过历史上任何一个时代。我们的这些努力，其实就是让孩子不再必须以及只能靠“自己打回去”来维护自己的安全。

3.能力训练

在讲完原理及例题后是学生的能力训练时间。桁架内力图计算不准确的根本原因是课本的例题只是个别案例，针对力的变化，学生的练习太少。课堂的内力分析练习能让学生立刻熟悉并消化学习的知识。

利用工作页的形式，请学生完成相关的练习，强化内力计算的方法。教师对例题进行适当的变动，学生分组完成不同的题目（难度相同)，并进行讨论,然后选代表问答。教师在这过程中巡查并回答学生的疑问，给回答问题的学生及能发现并纠正错误的学生即时加分，调动课堂气氛，激发学生兴趣。

4.实验验证

实践出真知。实验演示与操作能深化学生对桁架内力的理解，同时能活跃课堂气氛，激发学习热情。

采用简易桁架，在讲台搭设简易的加载台，请学生用所学知识先计算并猜想实验结果，所有杆件先用透明胶粘上，将计算出的压杆用蓝色指示贴标示、拉杆用红色指示贴标示。然后请学生进行加载，同时观察杆件的变化，松弛的即为压杆，紧张的即为拉杆，无变化的即为零杆（见图2)。最后比较其计算与实验结果是否一致，并分析其误差产生的原因，最后进一步分析现实中桁架工程事故发生的原因及应当采取的措施。

5.成果拓展

工程案例的整理分析及辩论需要发散思维，能提高学生分析问题、解决问题的能力，能使学生主动认识到本课程对于工程实践与就业的密切相关性。而模型比赛的讨论能激发学生自主学习的热情及培养团队意识。

首先各组汇报收集的桁架结构工程案例并进行分析、辩论，教师对讨论进行适当的引导。

图2 课堂实验

然后教师发布任务单：以小组为单位制作木材桁架模型，全体进行方案设计与讨论，争取参加学校举办的桥梁模型大赛。教师在方案设计过程中巡视查看各组学生的情况，随时了解学生的设计进展，指正容易发生的错误，并对大多数学生出现的共性问题进行集中指导。

6.课后补全

最后学生需要在网络课程平台中完成课程单元小测试，在平台的项目评分中进行自我评分，组长对组员表现进行评分，同时在老师的辅导下参加桥梁模型比赛。

而教师不仅要鼓励学生利用现有模型参加校桥梁模型设计大赛，同时在平台完成对学生的评分，查看整理最后的总评成绩,分析学生的表现。最后将这些在课堂上实时生成的资源（重难点的集中答疑视频)收集整理后打包共享。请假的学生以及性格内向、不敢提问的学生，也可以利用这些资源进行补课或补救性学习。通过课后的资源整合，可以有效地实现培优补差的教学目的。