基于“对分课堂”模式的《结构力学》课程教学设计

张贤才，周基，严思甜

（湖南科技学院土木与环境工程学院，湖南永州 425199）

2014年，复旦大学教授张学新结合传统教学与讨论式教学的优点提出“对分课堂”模式。其核心理念：把课堂分成两半，一半用来教师讲授，另一半用来学生以讨论的方式进行交互式学习。其过程分为讲授、独立思考、独立做作业、小组讨论、全班交流等；在考核上，采用过程性评价和结果性评价相结合，以过程性评价为主的考核方式[1]。尽管“对分课堂”提出后就受到广泛关注，引起全国教育者的深入研究，通过知网搜索综述可知，目前，在土木工程专业课程中采用“对分课堂”模式教学的只有《工程制图》《工程流体力学》两门课程，故探索其在《结构力学》课程中的应用具有重要的意义。

《结构力学》是土木过程专业一门重要的专业基础课，为后续的专业课程提供理论知识，并培养其解决实际问题的能力。课程主要着眼于工程结构的内力及位移计算。该课程涵盖的知识面广，内容较多，并涉及数学公式及推导，因此，学生在学习过程中容易感到枯燥难懂，并逐渐失去学习的兴趣和动力，使得教学效果不容乐观。如何提高课程教学效果，是一个亟待解决的问题。

1 《结构力学》课程教学现状

1.1 教学大纲陈旧，内容重复性多

目前，《结构力学》课程教学大纲根据教材内容按部就班编制，与工程实际联系较少，科学前沿理论与教学内容矛盾突出，课程内容与理论力学、材料力学等课程重复性多，如梁的内力计算与《材料力学》中梁的内力重复、能量法与《理论力学》中的能量法重复等。

1.2 课程教学以教师讲授为主，学生参与较少

《结构力学》课程内容涉及结构几何分析、梁、拱、桁架、刚架、组合结构的内力及位移计算，结构动力计算等。课程教学方法仍采用传统的教学模式即填鸭式的教学形式，主要以教师讲授为主，学生被动地接受知识，该种教学模式下，教学内容枯燥抽象、学生的主动参与性不高，教学内容的信息量有限，师生之间的互动性少，降低了授课效率，影响教学质量。

1.3 课程内容理论偏多，学生学习兴趣不大

课程中如位移计算、力法、位移法等知识点理论性较强，讲授过程中过多地注重数学上的公式推导，忽略了理论的工程应用背景及其与专业的联系。另外，对于需要理解的知识点，不少学生不求甚解，只是一味地死记硬背，以应付考试。因此，学生缺乏学习主动性，导致厌学，未形成自己的认识，从而影响创新型人才的培养。

1.4 考核内容不够全面，形式单一

该课程采用闭卷考试，考试内容以课本、作业和课堂例题为主，试卷题型往往千篇一律，缺乏创新和思考性的综合题。该考核机制难于准确全面地反映学生的学习状况，不利于培养学生的工程意识。另外，不少学生通过考前突击复习即可获得较好的考试成绩，但这并不利于学生打下良好的专业基础，在一定程度上也助长了学生不良的学习风气。

2 《结构力学》课程“对分课堂”教学设计

针对《结构力学》课程教学中存在的主要问题，改变教学方式是一个切实可行的方案。对于《结构力学》这样一门工科专业基础课，以桁架的位移计算为例，设计“对分课堂”教学模式，为课程的其他内容提供参考。

2.1 课前准备

针对教学内容，制定一个清晰完整的教学大纲，提炼知识点，列出学习目标和内容及考核方式。在了解学生的基本情况基础上，根据随机性、地域性及男女搭配等原则对讲授班级学生进行分组，每组4人。

2.2 “对分课堂”模式教学设计

2.2.1 课堂讲授

（1）“火柴杆”游戏。

图1

图1（a）所示的式子本身是错误的，可移动两根火柴杆，可以变成一个正确的等式（b），还可只移动一根火柴杆，将它变成等式（c）。

（2）结构中的“火柴杆游戏”。

图2

根据“火柴杆”游戏，可将图2中（a）所示的几何不变体系，移动一根“火柴杆”，就变成了图2（b）所示的几何可变体系。

（3）计算公式及例题讲解。

其中，FN、FNP分别为桁架杆件在单位荷载、外荷载作用下的轴力；为杆件的长度；为杆件的抗拉刚度。

图3 桁架1

如图3桁架1所示，求E点的竖向位移。

2.2.2 课后作业

如图3桁架1，设EA=常数，在荷载作用下，如果将桁架上弦中点的挠度取为衡量刚度的指标，挠度越小则刚度越大。

设置问题1：那么，有没有办法只改变两根“火柴杆”的位置，就能使桁架的刚度提高1倍，即在相同的荷载作用下挠度减少一半？

设置问题2：为什么相似的桁架，其刚度会有如此之大的差别？

2.2.3 课堂讨论

（1）小组讨论。

第一，按照预先分组方案，引导学生对设置问题进行自主讨论，要求在规定的时间内每个小组就各组的解题思路进行阐述，讨论出答案；第二，就 “亮考帮”进行讨论，交换各组的“亮考帮”特别是组内没有解决的“帮帮我”，以寻求其他组员的帮助。

（2）全班交流。

小组讨论结束后，教师随机抽查几个小组，每个小组随机抽查一人，要求学生就讨论的过程和结果进行阐述，其后，学生自由提问，教师可自己回答也可要求其他组回答，以增加学生的互动。最后总结应注意的问题，并就一些共性问题给予解答。

2.2.4 成绩考核

“对分课堂”模式成绩考核侧重于对学生学习的过程性评价，增加平时成绩的比重，淡化考试成绩。平时成绩包括作业完成情况及在课堂上参与讨论的情况。如：将每次作业最高5分，共十次，只要交了至少得3分，有创新点的得5分。课堂讨论每次都参加的得10分，缺席一次扣1分，在全部讨论中提出共性问题或帮助他人解答问题加2分/次，加上限20分。剩余20分为期末考试成绩，其考试内容全部为讲授的内容及课堂上讨论总结出来的难点、易混点等。

3 结语

“对分课堂”教学模式强调师生之间、学生与学生间的互动性，突出学生的主体地位。为了改变目前《结构力学》教学中学生应付式学习的现状，采用“对分课堂”是一个值得探索并实践的教学模式。但在具体实施的过程中，需处理好教师授课与学生讨论时间、作业布置的难易程度、成绩考核各部分比重等问题，需教师在教学工作中不断地积累经验、深入探索，使课程改革符合现代高等教育发展的要求。