应用型本科结构力学自适应混合式教学探讨★

汪洪菊，樊友景，欧 忙

(郑州工业应用技术学院，河南 郑州 451100)

1 概述

结构力学是土木工程及相近专业的专业基础必修课[1]，其具有理论性强、分析计算相对复杂多变的特点。通过学习，可以使学生获得清晰的力学概念，掌握常见结构的力学分析方法和建立合理力学模型的基本技能[2]。郑州工业应用技术学院是一所地方性应用型本科高校，招收学生层次主要以中下游本科生为主，学生学情多样化(基本分为理科统招、文科统招、有力学基础专升本、无力学基础专升本四类)，多数学生基础差、学习能力不足、自我约束力不高。在土木类课程教学中，结构力学成了难教难学的代名词。教学反馈时，一小部分学生反馈课程还可以跟得上，多数学生反馈太难学，期末考试不及格率偏高。学生的学习基础差异较大，认知水平、学习主动性也不同，教师很难顾及到每一个学生的学习状况，导致有些学生“吃不饱”，有些学生“吃不了”[3]。

针对这种现象，一些学者提出了“MOOC(SPOC)+翻转课堂”“微课+翻转课堂”[4-5]等体现以学生为中心的教学理念手段，但在应用型本科高校进行混合式教学的时候如果照搬常规混合式教学方式即课前预习、问题导向、任务驱动，课中重点释疑、讨论探究，课后作业训练、实践反思，此模式将难以开展，主要原因是学习能力、自主性差别较大，多数学生不能完成课前自学目标，导致课堂上面临“翻不动”现象。因此，通过多年教学实践与改革，提出了基于省级精品在线开放课程、十四五规划教材等自适应混合式教学体系，以期为同类型院校结构力学课程的教学改革提供参考。

2 问题的提出

2.1 教与学之间存在预期差距

应用型本科学生基础差，鲜有课前预习的学习习惯，课堂上即使教师讲解非常清晰，放慢教学进度，学生仍然普遍存在听不懂的现象，学习体验差。其根本原因是学生基础差，自学能力不够，导致部分学生跟不上进度，从听不懂到不想听，最后演变为放弃学习，造成教学质量日益下降。据统计，学生观看视频长度完成率99.5%，课中基础知识小测验当中正确率约59.6%。主要原因是教师监控不到位，学生为完成视频时长，学习流于形式，并未真正学习相关知识。而教师授课是基于学生已经具备一定基础进行的，学生学情未定位精确，导致课堂中学生分层严重，教学效果不理想。

2.2 未体现以学生为主的教学思想

首先，对于慕课课程，多数学校采用的是完全平行式的线上线下混合式教学。教师仍然是满堂灌，线上教学只是作为课堂教学的补充，是学生课后自学或者复习的地方，全靠学生自觉性，教师无法监控，改革效果甚微。其次，学生参与度不够，学习兴趣与积极性并不高，线上资源利用效果不明显，学习成效低。另外，教师教学方式单一，教学设计单调。教师对学生学情、知识结构不够了解，面对不同层次学生教学设计及实施缺乏针对性、有效性，教学成效不显著。

2.3 分层严重，有些学生“吃不饱”，有些学生“吃不了”

结构力学开设在土木工程及道桥等相关专业第五学期，授课学生基本学情较为复杂，主要分为理科统招、文科统招、对口(无物理基础)、专升本(又分有工程力学基础和无力学基础)四大类，学生占比分别为：45%，10%，35%，10%。其中理科统招学生理解能力强，易接受；文科和对口学生由于无相关物理基础，缺乏信心，往往理论力学和材料力学也没学好，认为自己基础没打好，结构力学更学不好；专升本学生由于来自不同专科专业，建筑工程技术等对口专业学生由于学过建筑力学已具备一定力学基础，而测量技术等专升本学生未学过相关力学课程，没有力学基础。学生学情复杂，而教师课堂授课很难全都顾及到，就会导致一部分程度好的学生(考研学生)吃不饱，基础差的学生“吃不了”。

3 应对策略及实施方法

分析产生应用型本科结构力学难教、难学问题的深层次原因，围绕满足不同学习基础、学习需求、工程应用能力为目标制定对策。针对难教、难学问题改进教学模式，改变教学理念，聚焦专业核心素养，倡导注重发散思维的问题探究，激发学生基于兴趣的内生动力，实现由以教师讲授为中心向以学生学习为中心转变的教学改革。

3.1 分析产生难教、难学问题的原因，明确教学改革方向

从教与学两个方面分析产生难教、难学问题的原因发现，核心问题是学生的力学思维模式难以建立，教师填鸭式教学。主要原因包括土木工程背景知识欠缺，工程应用融入较少，教学模式单一，教学资源与学生学习基础不匹配等。

3.2 教学理念从“教师中心”转变为“学生中心”

传统以“教”为中心的教学方式已经无法适应应用型高校学生，学生学情复杂多样。为了切实体现教学以学生为中心，理念是“缺啥补啥”(吃得了)“能者多劳”(吃得饱)，故实行以“学生学习效果评价”替代“教师教学水平评价”。

3.3 构建自适应混合式教学模式，使学生学之有径

根据学前关于学情问卷测试及调查将学生进行分类，有针对性的调整基础导学(材料力学、理论力学基础)、教学内容，分层次设置教学资源、测验，学生根据教学目标及自身学习能力自适应有选择的学习和测试，使学之有径。教学模式以混合式教学为主，根据学生学习能力及学习基础讲究“搭配合理”分组，学生自适应选择任务，合理分工，实现“人人参与，人尽其能”。

3.4 注重资源建设，为解决难教难学问题提供硬件支撑

编写应用型本科《结构力学》配套教材，教学内容适应应用型本科学生的知识基础、理解能力和学习特点。以后续专业课及工程应用所需的内容为主。强调对知识的理解和应用，突出工程应用与后续课程的联系。教材嵌入了近百个教学视频资源。学生可通过扫书中二维码，反复的观看教师对重点和难点内容的讲解视频。方便学生课下预习、复习和查漏补缺。

3.5 注重实验室建设及以赛促学机制建立，促进学生创新能力培养

设置建筑虚拟仿真实验室及专门结构设计竞赛教室，购买SF7-4轴流风机设备，促进学生参与大学生结构设计竞赛。定期组织学生参观结构设计模型，提高学生兴趣，培养创新能力。

3.6 运用过程监控反馈实施效果

通过教学环节、“三测试”等构建闭合监控体系，运用该体系对成果实施过程进行评价，及时反馈成果实施的信息并进行质量控制。

考评主要分为三大块，平时成绩20%，线上学习30%，笔试50%。平时成绩的细化指标包括出勤10分、作业20分、讨论互动30分、翻转课堂30分、互帮互助10分，其中出勤、作业实行一票否决制，即旷课3次以上，作业抄袭2次以上，平时成绩均为0。线上学习主要包括视频学习时长30分、随堂测验30分、参与讨论40分，被老师点赞的帖子加5分。各考评指标在学期初告知每一位学生，并且及时公布学生的阶段性成绩，同时能给一些学生起到警示作用。

4 实践效果

经过三年的探索、实践、改革，重在契合培养应用型人才培养目标。结构力学教学效果初显成效，学生对结构力学也从原来的“恐学、厌学”到现在的“期待、争抢座位”，同学之间经常讨论到深夜，遇到问题老师随时在线答疑。学生在进行教学评价时反馈“老师讲的通俗易懂，幽默有趣，认真负责，教学方法多元化”。从近三年期末考试成绩分析来看，学生整体成绩提升明显，相比于多年前结构力学期末测试成绩平均分提高5分～10分，80分以上比例增加，不及格率由原来的40%～50%下降稳定至5%～20%。通过加强平时成绩、线上考核培养了学生良好的学习习惯，自学能力得到提升，考研率提高1.5%～2%。同时结构力学课程分别于2017年、2020年被认定为河南省在线精品开放课程和线上线下一流混合式课程，土木工程专业被认定为省级一流专业。另外，经过多年努力和摸索，结构力学课程组青年教师在负责人的指导和历练下，各教师的教学水平也得到了大幅度提升，作者在国家、省及校级教学技能大赛中屡次获奖，多次被评为优秀教师。

5 结语

课程组从教学思想、教学模式、教学资源、教学实践等方面全方位入手，形成了系统化解决难教难学问题的方案。探索形成了以“学生为中心”的教学理念，“自适应混合式”教学模式，构建了针对难教难学问题的立体化教学资源。自适应混合式教学模式符合地方性应用型本科高校学生的知识基础、理解能力和学习特点。秉承每个学生都能“吃得了”，个别学生“吃得饱”原则，满足不同层次学生的学习目标。同时，以更科学的“学生学习效果评价”替代“教师教学水平评价”，该模式可推广至与结构力学课程性质相近的难教、难学课程的教学中。