基于翻转课堂的结构力学课程教学改革研究

阳令明　张俭明



基于翻转课堂的结构力学课程教学改革研究

阳令明张俭明

（湖南科技学院 土木与环境工程学院，湖南 永州 425199）

翻转课堂通过学生课外完成知识的学习，课堂变成老师与学生之间、学生与学生之间互动场所的教学理念革新了传统的教学方式，基于结构力学课程教学改革的困境和教学目标，探讨了翻转课堂在结构力学课程教学的适应性，构建了教学应用模型，可为地方高校结构力学课程教学改革提供参考。

翻转课堂；结构力学；教学改革

结构力学是土木工程专业一门重要的基础课程，具有知识点多、技巧性强、与工程实际联系紧密等特点，旨在培养学生基于工程实际问题，运用相关理论和计算分析软件进行分析和求解的基本能力，在整个专业培养计划中占有极其重要的地位。

1　结构力学教学改革的现状

随着教师教学理念从“以教师为中心”向“以教师为主导、学生为中心”转变，探究式、研讨式、参与式、成果导向式、启发式教学等教学方式日渐成为结构力学课程教学的重要组成，课堂教学也从单向灌输向多向交流，从封闭课程到开放式教学，从共性培养转向因材施教。然而，在教师尝试“以学生为中心”的教学过程中，许多学生并没有如预期那样积极主动参与课堂教学，也没有从知识的“接受者”、课堂的“观众”自觉地向知识的“建构者”、课堂的“演员”或者学习的“共同体”转变，课堂提问应答者寥寥无几，小组讨论“搭便车”的居多，主题发言沦为“各自为政”的表演，考核评价成为“相互关照”[1]。

部分学者基于结构力学课程教学改革的实践，指出如何加强对学生能力的培养是结构力学课程的教学重点，而如何激发学生对结构力学课程的兴趣，让学生从被动学习变为主动学习，是结构力学教学改革的难点[2，3]。根据历年土木工程结构力学课程教学的谈话和调查，大部分学生对“以学生为中心”的教学方式存在期望，也希望通过这种教学方式加强对结构力学知识点的掌握，但由于课程知识点重要性不清楚、综合性问题设置的偏难、教学方式的不适应、教学课时偏少、学习自制力的较弱、不善于提问、考核标准的不配套等种种原因导致学习兴趣降低，学习效果不佳，结果大部分学生选择诸如观望、逃避、应付、不参与的行为。“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”，因此，制定合理的课程教学设计，因材施教，从而提高学生的求知兴趣，以及课堂教学的参与程度，是提高结构力学课程教学质量的有效途径。

2　翻转课堂的内涵及应用现状

翻转课堂，又称为反转课堂或颠倒课堂，是英文“Flipped Class Model”的翻译。它是一种在信息化环境中产生的新的教学方式，教师课前提供教学视频或电子材料等媒介，学习者课外完成该知识点和概念的自主学习，而课堂变成教师与学习者答疑、合作探究、互动交流场所。因此，翻转课堂教学是一种“以教师为主导、学生为中心”的教学方式。

2.1翻转课堂国外应用实践

2000年，MaureenLage, Glenn Platt等首次介绍翻转教学在美国迈阿密大学“经济学入门”课程的应用，指出翻转课堂在学生的学习自主性、团队协作精神、创新精神、课堂氛围以及知识的内化均比传统课堂更有优势。之后，J.Wesley Baker在第11届大学教学国际会议上发表论文“The classroom flip：using web course management tools to become the guide by the side”，提出教师应“成为身边的指导”而不是以前的“讲台上的圣人”成为大学课堂翻转运动口号。波多黎哥大学工程学院Christopher Papadopoulos等在“工程静力学”课程中实施了翻转课堂，指出翻转方法使学生比常规的方法时更努力，模块设计的优劣直接影响学生的兴趣和参与度。

2.2翻转课堂国内应用实践

翻转课堂在国内的应用目前主要集中在中小学课程中。2011年，重庆市聚奎中学是国内第一所运用信息技术整合策略实施翻转课堂新课程改革的学校，提出3翻转、4环节、5步骤。之后，信阳师范学院、北京大学、潍坊医学院等高校也逐步开展了翻转课堂的教学实践研究，指出要真正实现翻转课堂，建议重新定位师生角色，精制课程教学视频，重建课堂对话。国内学者对翻转课堂教学从内涵、适用性、实践模式等方面进行了大量的研究与探索，何朝阳副教授根据美国各大学翻转课堂教学模式的比较分析，得出高等工程教育课堂教学也适合实施翻转课堂教学模式，认为翻转课堂教学模式可以让高等工程教育的课堂回归到学生能力的培养[4]。

翻转课程与其他“以教师为主导、学生为中心”的教学方式相辅相成，又有所区别，表现为教学视频短小精美、教学内容清晰、自主复习方便、知识网络重构、课堂时间充足，从而学生参与积极性高，学习兴趣也高，因此，开展翻转课堂在结构力学课程中的改革探索具有较强的现实意义。

3　《结构力学》课程与“翻转课堂”

根据董黎明[5]教授的翻转课堂理念，结合结构力学课程的教学目标，以及地方高校学生学习的实际状况，构建了结构力学课程翻转课堂教学应用模型。

3.1课外应用阶段

翻转课堂中，对教师提出了新的要求和挑战，教师的角色转变和教学能力是翻转课堂成功的关键，尽管教师课堂上不再“一言堂”，但对整个教学过程的安排，教师仍然在整个教学过程起主导作用。

3.1.1教学分析与设计。首先，由教师课题组或者课程群组织几名结构力学任课教师负责教学设计，教师应对授课对象的学习情况开展调查，了解实际的学习状况，确定对于任意一个教学知识点宜采用的教学方法，如案例教学法、比较法、启发式教学等。其次，应结合课程教学任务，分层次地细化教学目标，着重处理课程的重难点，公布考核标准，使学生知道要学习什么，学到什么程度。最后，为提高结构力学课程学习兴趣，强化学习动机，应考虑引入工程实际结构，创设真实性实践任务，构建出结构的计算简图，通过计算分析完成相应教学内容，这样既使学生能学用结合，也让其明白所学内容能切实解决现实中的问题。

图1.翻转课堂教学应用模型

3.1.2教学内容的制作。首先，应对教学内容进行选择，确定哪些内容可以让学生课外学习，哪些内容还需要在课堂上适当讲解，一般要求课程的考核内容均要在课外学习中体现。其次是知识点碎片化处理，每一章节内容均按教学知识点录制，录制时长控制在5-10分钟，可根据不同班级学生的差异性录制多种版本的教学视频。再次，教学内容应按知识的递进排序，对于基本概念和相关要求，要讲清楚与前续课程的联系或者区别，而对于基本原理，要能让学生明白为什么，可适当设计几个层次的教学内容，由学生任选，实现“智者加速”。最后，每次录制完成，需要对该教学内容进行总结，强调重难点，每录制完成一章，应提出4-5个问题思考，设置1道综合性难题选做，布置课后作业3道。

3.1.3教学效果的检验。没有相应的配套措施规范引导学生自学，学生会自觉按时的观看视频吗？根据对14级同学的交谈得出，全大多数同学给出答案是“否”。因此必须向学生强调，要及时观看视频并做好学习笔记，存在的问题可以通过微信、QQ和学习单等通讯工具和纸质材料及时反馈交流，并按时完成课后作业，从而使学生学会了怎么做，怎么分析问题、解决问题，也让教师掌握了学生的学习状况，为课堂讲授提供参考。

3.1.4课堂教学的准备。首先，教师通过微信、QQ等交流平台搜集到学生所提出的疑问，作业存在的问题，以及学生填写的学习单，总结出一些普遍的探究性问题，设计安排好课堂讨论的交流与互动。最后，学生掌握碎片化了的知识点，教师应按根据知识的连续性、整体性连线。因此，本阶段既要做好课堂讨论、答疑和交流的准备，也要完成各教学模块的串讲，打通学生的“任督二脉”，实现学习效果质的提升。

3.2课堂应用阶段

3.2.1讨论环境的创建。包括讨论时间安排、学生分组、讨论时间分配等。教师课前将学生进行分组，可以自由组合，也可以按寝室分组，组员间应相互学习、相互讨论、相互纠正。

3.2.2课堂的答疑、交流。这是翻转课程教学最关键的一环，也是最能提高学生能力、素质的环节。很多同学在这个阶段认为知识点都掌握了，不用来讨论，也不需要讨论，逃课、旷课、不参与、不讨论者甚多，基于此，教师要注意与学生构建良好的师生关系，营造讨论氛围，激发学生的讨论兴趣，提高学生的参与度，也可通过考勤或随堂考试来检查出勤率，对未到课者所在组组员一律取消成绩。答疑交流过程中，首先指明抢答成绩作为教学评价指标之一，教师一般选择一个难度适中的问题热身，激发学生情绪，然后再将准备的问题一一提出，由各小组组员抢答，通常找到小组中那个最不自信的学生来回答、解决问题。

3.2.3综合模块的讲授。在翻转课堂中，教师已转变成视频的开发者和建构者、学习活动的组织者和参与者、课后学习的辅导者，但是，由于教学内容碎片化处理，知识结构的无序、缺乏逻辑使得学生“知识断层”，影响知识的连续性和整体性，因此，教师应及时对各知识串讲、连线，重构知识网络，一般将结构力学课程划分以下几个模块进行讲授。同时结合考研大纲，延伸知识内容，适当提高结构力学课程的难度。

教学模块知识内容 平面杆件体系几何组成分析三个基本判定规则 静力荷载静定结构内力计算力矩和力的投影平衡 静力荷载超静定结构内力计算力法、位移法、矩阵位移法、力矩分配法 静力荷载结构位移计算单位荷载法 结构影响线计算静力法、机动法 动力荷载结构的动力响应分析柔度法、刚度法

表1.结构力学课程教学模块划分

3.2.4综合评价与反馈。教学评价一般分为诊断性评价、形成性评价和总结性评价三种类型。翻转课堂教学的评价，要注重学生学习能力、创新能力、沟通能力、协作能力及实践能力培养的考核，放弃“一卷定高下”的评价方式，宜采用形成性评价体系。评价指标包括出勤、学习笔记（学习单）、课程作业、卷面成绩、教师评价、自我评价、同学间评价，其中出勤、教师评价、自我评价、同学间评价取小组平均成绩。其分别占总成绩的比例为：出勤占10%、学习笔记（学习单）占5%、课程作业占5%、卷面成绩占60%、教师评价占10%、自我评价占5%、同学间评价占5%。

教学内容每完成一章应进行一次课程的教学反馈，可通过访谈、调查问卷实施，根据教学取得的成果及存在的问题，改正和完善相关内容，最大限度的调动学生参与的积极性，提高教学质量。结构力学课程是考研的重头戏，同时开展对已参加考研学生的回访，了解教学质量情况，改进教学方法。

4　结　语

质量是地方高校的生命线，教学有法，但无定法，结构力学课程教学改革的目的是提高教学质量，培养出学习型、创新型和实践型的高素质人才。翻转课堂鼓励学生走上讲台，促进学生独立思考、小组协作学习，培养了学生的分析能力、学习能力、表达能力和协作能力，是提高结构力学课程教学质量的有效途径，而翻转课堂教学视频的优劣是结构力学课程教学质量高低的关键。

[1]顾建民,沈其娟.以教促学推进课堂教学改革[J].中国高等教育,2013(13):48-49，65.

[2]李国华,罗健,董军,戚承志.结构力学教学方法研究[J].高等建筑教育,2012,(1):81-83.

[3]蔡东升,刘荣桂.土木工程大类专业结构力学教学探讨[J].高等建筑教育, 2012,(4):62-65.

[4]何朝阳,欧玉芳,曹祁.美国大学翻转课堂教学模式的启示[J].高等工程教育研究,2014,(2):148-151.

[5]董黎明,焦宝聪.基于翻转课堂理念的教学应用模型研究[J].电化教育研究, 2014,(7):108-113.

（责任编校：何俊华）

2017－04－01

湖南科技学院教改项目“应用型地方本科院校《结构力学》课程研讨式教学改革的研究与实践”（项目编号XKYJ2016035）

阳令明（1984－），男，湖南邵阳人，讲师，硕士，研究方向为力学教学。

G642.0

A

1673-2219（2017）06-0086-03