钢结构设计原理课程网络教学实践★

2020-11-03孙召花刘云平顾镇媛

山西建筑 2020年21期

张晨孙召花刘云平顾镇媛

(南通大学交通与土木工程学院，江苏南通 226019)

在当前信息技术快速发展的背景下，信息技术与课程教学全方位融合的混合式教学模式是提升课程教学水平的必要方式和目标。教师应充分利用现代信息技术的突出优势，让学生在信息化环境下自主学习，充分发挥其主观能动性，从而促进教学方式与教育模式的不断创新，这就要求教学更加注重课外教学和学生自主学习能力的培养[1-3]。在今年以来疫情在全球蔓延的背景下，教师只能通过网络进行授课，学生全部通过网络学习，这一客观情况要求全体教师必须转变教学理念，积极进行网络教学模式的研究和实践。

1 《钢结构设计原理》课程教学中存在的问题

《钢结构设计原理》是土木工程专业的一门专业核心课程，属于学科基础课程平台中的必修课程和学位课程。该课程要求学生全面掌握本专业基础知识，如力学知识、土木工程材料知识等，由于知识点分散、部分内容抽象，学生学习的难度很大。教学中存在的主要问题有:

1)课程教师对信息技术的掌握和应用不足。

本课程的授课教师均具备丰富的教学经验，但是在教学过程中对信息化技术的应用不足。其原因主要有两个方面：一是在思想上认为课堂教学是主要的教学环节，因此在备课时重点对课堂教学的内容和过程进行设计和准备，对课堂外的教学环节准备不足；二是教师本人对教学平台资源的学习不足，未能将课程主要知识点的相关学习资源网络化，对信息化技术的掌握不足。

2)信息化技术与课程教学的融合程度不够。

教师的教学内容依据教学大纲确定，在教学过程中不可避免地与前修课程的相关内容发生联系。如《钢结构设计原理》课程中涉及到力学课程中的很多知识，如应力的概念、计算等，在有限的教学时间内，教师无法将这些知识完整地向同学解释或说明，因此引入信息化技术是解决上述问题的有效措施。另外，教材的内容有滞后性，不能完全体现现行规范、行业标准的要求，所以有必要将相关信息资源进行梳理，并以信息化的手段分享至网络资源，供学生学习。

自去年年底以来，“新冠”疫情在全球广泛传播，所有高校全部延期开学，学生只能通过网络进行学习。对授课教师而言，如何在全面推行“网络教学”的形势下提高自身的信息化教学水平，进而提高教学效果成为当前面临的严峻问题。

在前期调研的基础上，课程组教学团队在学校、学院的支持和指导下，进行了课堂教学的创新性实践，突出“师生互动”、全过程管理，获得了丰硕的成果和经验。

2 爱课程SPOC课程建设[4,5]

2020年2月4日，教育部发布《在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》，推荐了包括22个在线课程平台在内的约2.4万门课程。这些课程涵盖了几乎所有的国家级精品课程资源，面向全国所有高校免费开放。

SPOC(Small Private Online Course)即小规模私有在线课程，其面向本校学生开设，是一种相对于MOOC更小众化的在线开放课程。采用SPOC模式进行授课，便于任课教师根据本校学生的实际情况进行教学内容设计，对教学进度适当调整。SPOC分为同步SPOC、异步SPOC、独立SPOC三种型式。其中，异步SPOC是被众多普通高校广泛采用的授课形式，教师可以拷贝一门现有MOOC课程的教学内容，同时可对源课程内容进行修改。教师不但可在异步SPOC中依据个人的教学理念对MOOC内容进行编辑调整，而且还可根据自己的课表时间决定相应教学内容的发布进度。

爱课程是目前主流的在线课程平台，其在线课程资源涵盖了土木工程专业所有的主干核心课，是学生学习的优秀资源库。课程组在学校的支持下，依托爱课程平台同济大学《钢结构基本原理》精品课程资源，结合本校实际情况，建立了《钢结构设计原理》异步SPOC在线学习平台。课程组对同济大学精品课程中原有的视频资源进行了认真地学习和研究，针对本校学生的能力水平对少量的内容进行了删减，同时对原有的习题进行了编辑和补充，使其更加适合本校学生使用。该平台的建立，极大地保证了学习资源的权威性和针对性，使得学生的学习变得更加高效率和高质量。

3 基于现代信息技术的网络教学模式研究

如何建立适应现代化教学的网络教学模式是本文研究的重点，课程组尝试从课前、课堂、课后三个阶段入手，创建全方位的新型教学模式，包括：课前学生预习模式的研究、网络课堂教学模式的研究、课后学生复习模式的研究。

1)教学资源模块化构建研究。

针对学生线上学习的特点，重新对全课程的知识点进行梳理，按照不同层次、不同难易程度对知识点进行分类标识，方便学生根据自己的实际情况进行有选择地学习。

基于课程组多年的教学积累，建立了钢结构设计原理试题库，该试题库涵盖了课程所有的重点、难点，针对各章的知识点模块设计了相应的习题，题型多样，并可实现自动抽题。将每节课需要掌握的主要知识点进行整理，按照难、中、易进行标记，并附相应的习题。学生可根据自己的具体情况有选择地重点学习，并将学习情况通过网络平台与教师交流，可更高效地掌握重要的知识点。

2)课前预习模式研究。

学生可根据课表，有计划地进行相应课程的预习和自学。学生的视频学习情况可在爱课程慕课堂中进行实时监控，该系统可精确显示每节课学习的学生人数以及每一名学生学习的时长，教师可根据学生的学习情况进行有针对性的干预和指导。为了培养团队意识，实现互帮互助，课程组将学生进行分组，每组4人～6人，要求每组学生在课前将预习报告上传至课程平台。学生在预习报告中需写明本次课程内容的主要知识点以及存在的问题，便于老师了解其学习中存在的问题，从而在教学中采取措施进行针对性的指导。

3)网络课堂教学模式研究。

在专业课学时数不断被缩减的情况下，如何保证教学效果和质量是任课教师应重点解决的问题。课堂派等在线教育管理平台的出现，在很大程度上解决了上述问题。课程组在课堂(线上)教学中充分利用了现有在线教育管理平台的优点，在课堂教学环节设计中进行了相应的改进。

不同于传统课堂教学中任课教师须将所有知识点一一进行讲授的情况，由于学生已经在爱课程平台进行了预习和自学，因此教师可以集中精力讲授重点和难点。教师讲授时充分注重以学生为中心，通过典型例题讲解，课堂互动答疑等教学环节，有效帮助学生掌握相关知识点。在互动过程中，利用课堂派平台先进的抢答模式、随机抽取回答模式、弹幕互动模式，大大激发了学生在课堂教学过程中的积极性、主动性，提高了课堂教学的趣味性。课堂教学不再枯燥，学生参与度高，教师好管理，同时也解决了学生上课睡觉、玩手机等影响课堂教学的问题。土木17级学生在《钢结构设计原理》网络课堂教学中参与互动的情况见表1。

为了帮助同学深刻理解钢结构构件的受力特点和破坏特征，课程组积极利用钢结构实训仿真平台辅助教学。课程组教师根据课程特点和学生认知水平，在各级虚拟仿真平台精心挑选了适合同学自学的钢结构仿真课程，通过进行虚拟实验帮助同学深刻理解各类受力构件的稳定性问题。根据不同受力类型构件(轴心受压、受弯、压弯等)，拟定若干种工况，学生可选择构件的截面形式、规格、尺寸以及荷载大小等；根据不同工况下构件的变形模式和承载力大小，对其破坏原因进行研究，分析各类受力钢构件的稳定问题；汇总仿真实验结果，得出结论，形成报告。上述措施有效地提高了教学的效果与质量，拓展了教学内容的深度和广度，与用人单位的需求接轨，有助于培养应用型的合格人才。

表1 学生参与网络课堂互动情况

4)课后学生复习模式研究。

在对学生课后学习环节的管理中，充分利用课堂派平台的管理模块，对学生的学习进行有效干预。教师可以在系统中设置每次作业的截至时间，学生的课后作业必须在规定的时间内上传至系统，否则将无法提交。该管理方式有效地解决了部分学生不按时交作业，甚至在课堂上抄作业的情况。该系统同时具备“作业查重”功能，重复率过高的作业将被自动打回，较好地遏制了抄作业的现象。为了更好地解决学生课后答疑的问题，促进同学之间的学习交流，课程组在平台上定时发布疑难问题的讨论帖，学生可自由发帖讨论，所有的回帖均计入平时成绩。学生在学习中遇到的疑难问题也可以上传至讨论区，师生共同讨论，有效地解决了学生课后答疑的问题。土木17级学生在《钢结构设计原理》课后复习环节中按时提交作业、参与话题讨论的情况如表2所示。