孫明

摘 要：根據應用型高?！督Y構力學》課程教學現(xiàn)狀與“翻轉課堂”發(fā)展歷程，從課前準備、課堂教學、課后回顧三個方面研究，如何將“翻轉課堂”應用于教學全過程，提出改革學生考核制度的具體舉措。指出在課程中開展這種模式鍛煉了學生能力，培養(yǎng)了他們理論聯(lián)系實際的工程思維和團隊協(xié)作精神，為后續(xù)專業(yè)課程學習打下良好的基礎，值得教師在教學改革中繼續(xù)深入探索和研究。

關鍵詞：結構力學；翻轉課堂；實踐；教學改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）09-0117-03

Abstract： According to the current teaching situation in classes of Structural Mechanics in application-oriented universities and the development process of flipped classroom， this research is done from three aspects： before-class preparation， classroom teaching and after-class review so as to find out how to apply flipped classrooms into teaching process. Measures of checkup system reform for students are presented. It also points out that this pattern is beneficial to development of student capability and cultivation of team spirit and engineering thinking uniting theory with practice. In this way， a solid foundation can be laid for their following specialized courses. Therefore， it is a method that deserves teachers' exploration and research in later teaching reform.

Keywords： structural mechanics； flipped classroom； practice； teaching reform

《結構力學》是土木工程專業(yè)力學系列課程中一門非常重要的專業(yè)基礎課，其教學質量對于培養(yǎng)基礎扎實、高素質、實踐能力強的土木工程師起著舉足輕重的作用[1]。應用型高校土木專業(yè)學生本科畢業(yè)后大多數都會直接走向工程一線從事技術工作，《結構力學》課堂上所學的理論知識都會在工程實踐中體現(xiàn)。因此如何提高結構力學的教學質量一直都是各院校力學教師關注的重點。隨著現(xiàn)代網絡信息技術的飛速發(fā)展，“翻轉課堂”作為新興的教學模式，為結構力學課程教學改革開辟了一條新的道路。

一、教學現(xiàn)狀

（一）應用型高校結構力學教學現(xiàn)狀

《結構力學》作為土木專業(yè)理論聯(lián)系實際的樞紐課程，在專業(yè)教學體系中占據著承前啟后的核心地位，如圖1所示?！督Y構力學》課程與《高等數學》、《理論力學》、《材料力學》這些先導課程環(huán)環(huán)相扣，學習基礎決定了學生對課程的理解程度。由于應用型高校生源基礎比較薄弱，很多同學從《高等數學》開始就跟不上講課節(jié)奏，問題日積月累，到了學習《結構力學》的時候就非常費勁。而且這門課程內容多、理論性強、計算過程繁瑣、方法技巧性要求高，學生普遍感到該課程難度大、枯燥，提不起興趣[2]，學習效果不佳，進而影響后續(xù)專業(yè)課程學習。

考慮到應用型高校學生的實際能力，教師往往將教學重點集中在經典結構力學的能力培養(yǎng)，而對定性結構力學能力培養(yǎng)方面嚴重不足，學生在畢業(yè)后工作中缺乏定性判斷的能力，難以適應社會發(fā)展的需求[3]。而且現(xiàn)在工程實踐中的結構計算部分基本都是通過計算機進行，應用型高校的學生對這種理論性強、手工計算量大的課程缺乏重視，很多人學習態(tài)度敷衍，平時作業(yè)抄襲現(xiàn)象嚴重，臨考靠記憶教師劃重點的題目突擊應付，如果考試靈活出題通過率就會慘不忍睹。

（二）“翻轉課堂”發(fā)展歷程

“翻轉課堂”理論起源于美國，2000年邁阿密大學開始在《經濟學導論》這門課程中應用“翻轉課堂”進行教學[4]，2007年美國教師Jonathan Bergmann和Aaron Sams在高中采取“翻轉課堂”后獲得社會廣泛關注[5]，2011年經過“可汗學院”的大力推廣[6]，“翻轉課堂”在全世界教育領域都得到迅速發(fā)展。我國力學教育工作者基于教學實踐，在考慮課程特點和學生層次的前提下，對在《理論力學》和《材料力學》課程上實施“翻轉課堂”教學進行了探索[7-8]，將傳統(tǒng)教學模式中教師課堂傳授知識，由學生課下通過練習、作業(yè)或者實踐完成知識內化的過程進行了顛倒，變?yōu)橛蓪W生在課前通過信息技術的幫助完成知識的接受，課堂上在教師與同學的共同協(xié)助下完成知識的內化[9]。

“翻轉課堂”這種全新的教學模式在力學類課程上受到了學生廣泛歡迎，但也存在部分學生無心學習，借小組學習之便蒙混過關的現(xiàn)象。而且應用型高校的結構力學教師很多都是土木工程專業(yè)或力學類碩士畢業(yè)后即從教，既缺少工程實踐也缺少教學經驗，成為教學質量提升的瓶頸。

二、翻轉課堂在結構力學中的教學實踐

（一）課前學習

課前學習的質量直接決定了翻轉課程的教學效果。學生課前學習與傳統(tǒng)預習的最大差別就是將傳統(tǒng)的學生獨立閱讀書本預習方式改成了學生觀看任課老師制作的微課視頻再分組討論。由于學生注意力集中時間有限，將過去授課用PPT加上音頻做成照本宣科式45分鐘網絡課程就失去了微課的意義。而且考慮應用型高校學生對理論課興趣低、基礎差的情況，不能直接套用其他研究型高校的教學視頻，因材施教為學生量身定制合適的微課，教學流程如圖2所示。

針對《結構力學》課程特點，可將課前學習用的微課分為3節(jié)，時長設置為5-10分鐘，既保證學生在注意力集中的情況下學習，也便于他們利用閑暇碎片時間復習。第1節(jié)5分鐘微課用于復習課前所需基礎知識，微課結束后學生可以根據自己對已學內容的掌握情況選擇復習前導知識或繼續(xù)學習新內容。第2節(jié)微課時長為10分鐘，用于講授課堂上講要學習的知識點和與之相關的工程實例，最后留下習題讓學生在課下完成。應用型高校學生普遍對工程實踐充滿興趣，都希望早日接觸實際工程。所以第2節(jié)微課可以采取圖3所示的教學過程，在講解完知識點學生注意力開始分散的時候，引入與知識點相關的工程實例介紹，重新激發(fā)學生的學習熱情。

由于微課是采用錄制的形式制作，這樣就脫離了課堂教學只能用教室里電腦的掣肘。在介紹了知識點在工程實踐中的具體應用后，先通過Revit Architecture、CATIA、MIDAS、ABAQUS等計算機輔助工程軟件展示工程實例的仿真模型，再利用軟件的多角度視圖告訴學生計算機模型如何變成計算簡圖進行分析。因為很多學生在課堂上順著老師的思路感覺都能聽懂，課后自己做題思緒全無。所以在第2節(jié)微課最后需以工程實例演化的計算簡圖為基礎，布置習題讓學生自己動手解答。學生做完習題后再學習第3節(jié)微課，核對自己的計算思路與結果是否與微課解析一致。由于微課視頻可以隨時暫停，所以學生亦步亦趨，慢慢思考，消化理解相關知識點。

為保證學生學習的有效性，在課程開始前由班長和學習委員負責將班級學生按成績分5檔，每檔抽1人出來組成5人學習小組。學習微課后正式上課前，學生首先進行組內討論，讓學生通過互相交流查漏補缺，增進對知識的理解。如果存在小組成員都無法解決或者觀點不一致的問題，則由組長提交到網絡課程中心的《結構力學》教學網站。教師根據學生的問題調整課堂教學側重點。

（二）課堂教學

微課授課時間有限，闡述的是獨立知識點，所以需要教師在課堂上將知識點串聯(lián)成一個完整的知識體系，引導學生將課前學習內容與課程聯(lián)系起來。然后教師結合課前學習反饋的問題和課程中的重點、難點，提出工程案例與對應習題，讓學生進行討論、分析和演算。在討論結束后再選取學生代表走上講臺向大家講授與工程案例相關的關鍵知識點，解析習題，以上臺講課的壓力帶動學生課后學習的動力。學生講解完畢后，教師再根據學生在討論和講解中暴露出的問題，詳細剖析關鍵知識點，并安排課后作業(yè)。

（三）課后回顧

教師規(guī)定學生上交課后作業(yè)的時間，讓他們及時通過練習加深對課堂所學的理解。教師則根據學生在課堂上的表現(xiàn)與課后作業(yè)的完成情況評估他們的學習程度，及時調整教學內容，保證學習難度和進度處于學生可以接受范圍的同時，也滿足教學大綱對知識水平的要求。

（四）學生考核制度改革

《結構力學》課程一般開設在大學二年級下期，此時應用型高校學生面臨著公共課多，專業(yè)基礎課多，課外活動多的情況。而開展翻轉課堂必然要占用學生一定課余時間，為了使學生重視學習過程，課程總成績分為期末考試成績、課堂表現(xiàn)成績、作業(yè)評分三個組成部分。因為采用小組討論學習的模式，學生基本都能上交正確的課后作業(yè)，但是很難辨別是否存在抄襲情況，所以作業(yè)評分主要用來考察學生的作業(yè)完成情況，只占10%的總成績。為了防止學生在小組中渾水摸魚不思進取，并鼓勵他們互相促進共同提高，每次課堂上均采取隨機方式抽取學生代表上臺闡述討論結果，講解知識點和習題，教師根據學生代表對知識的掌握程度進行評分，學生代表的表現(xiàn)直接決定全組成績，課堂表現(xiàn)占40%的總成績?！督Y構力學》課程一學期至少有64課時的課堂教學時間，因此每個學生都會有成為本組代表的機會，這就使得每個小組成員都要認真參與教學全程。

三、結束語

根據湖南科技學院2014級土木工程4個班學習《結構力學》課程后的學生反饋意見，并分析期末考試成績，可以發(fā)現(xiàn)在此類應用型高校《結構力學》課程推行“翻轉課堂”，以小組形式進行學習、討論，鍛煉了學生的自學能力、溝通能力、表達能力，培養(yǎng)了他們理論聯(lián)系實際的工程思維和團隊協(xié)作精神，實現(xiàn)了學生互相促進提高學習效果的目的，為學生進行后續(xù)專業(yè)課程學習打下了良好的基礎。

在應用型高?！督Y構力學》課程進行“翻轉課堂”教學改革，順應了應用型高校理工科專業(yè)課程教學改革的發(fā)展趨勢，值得教師根據課程性質和學生特點，繼續(xù)探索和研究這種模式在教學改革中的應用。

參考文獻

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