微课融入的力学教学改革实践研究*

(河北水利电力学院土木工程学院，河北 沧州 061000)

随着网络科技的快速发展和生活节奏不断加快，人们的学习方式也在发生转变，碎片化学习时代已经来临[1]。当代大学生作为网络原住民，获取学习资源的方式逐渐多元化，在专业课的学习上对传统课堂教学方式的兴趣逐渐降低，学习效果下降。工科专业的力学课程（理论力学、材料力学、结构力学等）作为专业基础课，理论性强，知识体系完善，对学生掌握程度的要求较高，学习难度较大。在学生注意力稳定性下降的趋势下，如何继续保证甚至提高学生对力学课程的学习效果，成为了力学教学改革重点关注的问题之一。

要解决碎片化学习形势下力学课程的教学改革问题，微课与传统课堂结合是兼顾专业课特点以及学生学习特点转变这二者的一种教学方式。这一教学方式的采用需解决两个问题。首先对教学资源提出了新的要求，即如何设计力学微课及配套资源；其次是解决微课如何融入教学的问题，即微课在教学环节中如何发挥优势，提高力学课程的学习效果。本文以相关的研究成果对以上问题进行简要阐述。

1 微课与传统课堂相结合的方法概述

类似微课的概念在国外提出、发展和实践的时间较早，例如较早提出的“60-Second Course”以及后续提出的时长约1min～3min 的“Microlecture”，此外MOOC 在线平台的诞生也促进了微课程的发展[2]。国内关于微课的相关研究起步较晚。2011 年胡铁生在文章中给出微课的定义[3]，并在之后对其内涵及外延的发展进行了进一步的说明。

微课是指针对某个相对独立的知识点通过视频载体进行讲授，其特点是：1）时间短，符合碎片化学习的客观要求，可使学生学习时注意力保持较高水平；2）使用方便，视频在各设备上均可随时播放，便于预习和复习；3）重点突出，针对某一个知识点进行完整的逻辑推导，或对某一类实际应用问题进行训练。在与传统课堂结合时，按照知识点制作的微课视频，可以穿插在课前、课中、课后的教与学的过程中，取得课堂上加深理解、预习复习效果提高、学生自主学习能力提高的效果。

1.1 微课和传统课堂的对比分析

微课以及传统课堂在教学过程中的特点及发挥的作用各不相同。陆仁强在其文章中从用表格的方式，从教学时长、教学内容、教学方式、学习条件、主题针对性及可操作性等六个方面，对微课与常规课堂教学进行了对比分析[4]。其中微课具有时长短、知识点单一、可重复学习、学习设备及场所多元化、主题针对性较强、可操作性灵活等特点。此外袁金超在其硕士论文中也从开发理念、资源类型组成、资源粒度、资源结构、应用领域等五个方面对微课资源及传统视频教学资源进行了对比分析[5]。其中微课的特点是更突出对“学”的设计、以“解惑”为主、粒度小、容量小、资源半结构化、使用人群广泛、功能多样等。

微课以其上述特点，可以在教学及学习过程中发挥优势，但是并不能全部替代课堂教学。其原因是，微课可针对某一个知识点或者概念进行讲解，针对某一类例题进行练习和总结，但是时长短、知识点联系少会导致学生对该学科内容的逻辑关系、学科的发展以及应用缺乏整体认知。要避免上述问题，需通过在传统课堂90min 的集中学习讲授中，由教师介绍学科背景及知识点的前后联系等，来加深学生的理解和知识网络的构建。因此，对于专业课学习来说，微课不是课堂，微课应作为辅助方式穿插在课程学习的各个环节中。

1.2 微课融入教学的方法分析

微课融入教学，即在教学的各个环节，包括预习、课堂讲解及复习过程中。

采用传统课堂在教与学的过程中，学生的预习过程主要通过课程安排、授课计划、教材等文字材料进行；在教学信息化的发展趋势下，微课以视频为载体，可作为预习过程的学习资料，方便学生对知识点的初步学习和了解。在传统课堂讲授的过程中，教师通过板书和多媒体，对课程内容（知识点及知识网络）进行讲解；将微课与传统课堂结合后，由于微课视频对于每一个知识点的讲解比较全面、透彻，学生易于掌握，预习效果提高，因此，在课堂上可设计更多的讨论环节，也有时间更多地讲解知识点之间的以及与后续课程的联系，提高知识网络构建能力，为后续课程学习打下良好基础。此外，课下复习过程及练习过程中，微课视频也可作为非常重要的辅助资料。还可借助MOOC 等网络开放平台在线进行微课的学习，利用答疑区、讨论区提高学生的参与度和自主解决问题的能力，提高学习效果。

2 工科专业力学微课融入教学的具体实践

2.1 力学课程微课的制作

微课视频的制作，是将微课与传统课堂相结合的第一步。不同学科的微课视频既有共性特点，如时长短、知识点集中等，又有针对各学科、各章节具体情况的不同设计方法，如知识点拆分、讲解思路的不同等。同时，微课需在较短的时长中对某知识点的内涵及外延进行完整的说明。在进行力学课程教学设计时，传统课堂根据知识之间的联系、教学重难点、总学时数等进行每学时或每两个学时课程内容的安排，多以章节划分。设计微课时，在以章节划分的基础上，将课程内容划分为若干单个知识点或多个知识点组成的知识板块，在每个知识点或知识板块的讲解过程中，根据教学目标设计教学方法，完成整个微课内容的知识框架及讲解思路。此外，根据知识点的应用，也可以选择典型例题作为基本内容。

以材料力学为例，线下教学有12 章共64 学时的内容，可划分为102 个知识点，即102 个微课视频，每个知识点相对完整、相对独立又相互联系。其中在梁弯曲时的位移这部分内容中，传统课堂内容讲授为4 学时，微课设计时可分为相对独立且完整的6 个微课视频，如表1 所示。

2.2 力学微课融入教学过程的具体实践

力学微课融入教学的过程中，采用线上线下相结合的方式，学生主要借助微课视频及配套使用的PPT 课件文件，更高效地进行知识点的课前预习及课下复习；课堂上授课时，教师将更多的时间分配到引导学生思考、讲授知识点的外延以及工程实例的教学内容上。从时间上看，微课视频总时长远远小于传统课堂学习时间。以材料力学课程为例，微课视频总计约14.5h，线下课堂64 学时共计48h。需要注意的是，虽然微课视频具有可重复学习、在线使用方便等优点，但是传统课堂仍不可缺少，传统课堂具有的交互性好、时间集中的优势不可替代。二者有机结合，可明显提高教学效果。在线资源除微课视频外，还设置了对应的作业、考试、讨论区板块，遵从学习规律，针对力学课程对学生计算能力和实际应用能力的较高要求，及时跟进练习和讨论。学生学习后可通过典型例题的训练以及考试来检验课程内容掌握的情况，针对日常学习的内容在讨论区中提出疑问，进行师生答疑或学生互答，提高学生的参与度和自主学习能力。

在线教学资源制作完成后，经过充分的论证，先在小班进行试验，根据试验过程中发现的问题，对在线教学资源和微课与传统课堂的结合形式进行调整和改进。在教学中根据教学内容的不同，可采用以下几种结合形式：部分简单内容由教师指导学生自学，并进行考核以确定学生自学效果；部分内容由学生自学后，课堂组织分组讨论，每组推举一名同学进行讲解，教师进行点评，最后由教师与各组组长共同评定各组成绩；部分内容教师讲解后，选择适当的时机进行测验。

在采用微课融入教学的方法后，力学课程成绩的考核也需根据实际情况进行调整。例如上述线上考核及参与讨论等平时成绩以适当比例计入结课成绩，将结果考核改为过程考核，综合考量学生对本门课程的学习效果。以材料力学课程为例，学生线上课程的成绩计算方法如表2 所示。线上课程成绩与线下期末考试成绩综合考虑作为本门课程的最终成绩。

2.3 微课融入教学的力学课程教学改革成效

为对力学微课融入教学过程实践模式进行不断改进，从学生成绩、学生评价及同行评价等方面进行了教学效果的统计和调研。如图1 所示，从不同年级4 个平行班的学生成绩来看，只采用传统课堂教学的班级平均分在74.2 分；采用微课与传统课堂结合的教学模式后，班级平均成绩提高到78.7 分。学生（共106 人）对课程的评价平均分为4.08 分，多数同学认为课程内容建设以及考核标准较好。在调研访谈过程中，有学生也提出“线上线下结合，提前预习，提高了课堂上的效率”“对专业课的兴趣提高了”“讨论环节特别好，能及时解决问题，还能拓宽思路”。在与同行交流调研的过程中，同行对材料力学在线课程也提出了宝贵意见，如“可以将工程实例或演示动画加入知识点讲解视频中”“增加专业相关的知识点或与后续课程的联系，作业及考试题目中可添加专业背景”等。目前在线课程正在根据学生及同行反馈的信息进行进一步的更新和维护，争取为力学课程教学改革做出更多的研究及实践成果。

3 总结

微课与传统课堂相结合的教学过程中，发挥了网络教学的优势，形成了适应现代教育需要、能提高学生学习兴趣、使学生养成良好的自主学习习惯、提高学生综合素质和能力的新的教学形式，培养学生的自学、自我管理以及解决问题的能力，培养理论知识扎实、能力突出的高素质应用技术技能型人才。在工科专业力学课程的教学过程中，坚持以学生为中心，不断创新教学模式，取得更好的教学效果，能保证为学生学习专业课打下良好基础。