力學(xué)教學(xué)改革實(shí)踐的微課融入

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摘要：針對(duì)工科專業(yè)力學(xué)課程理論性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛、學(xué)習(xí)難度大的特點(diǎn)，在互聯(lián)網(wǎng)與教學(xué)不斷融合的趨勢(shì)推動(dòng)下，將力學(xué)微課融入教學(xué)，降低力學(xué)課程的學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及自主學(xué)習(xí)能力，教學(xué)效果與僅進(jìn)行課堂教學(xué)相比有顯著提高。微課形式融入教學(xué)的過(guò)程以及取得的良好效果，體現(xiàn)了以學(xué)生為本、以學(xué)生為主體觀念的正確性，符合新時(shí)代高等教育改革的要求，相關(guān)研究成果可為工科專業(yè)力學(xué)課程的教學(xué)改革提供路徑。

關(guān)鍵詞：微課；力學(xué)課程；教學(xué)改革；力學(xué)微課

隨著網(wǎng)絡(luò)科技的快速發(fā)展和生活節(jié)奏不斷加快，人們的學(xué)習(xí)方式也在發(fā)生轉(zhuǎn)變，碎片化學(xué)習(xí)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨[1]。當(dāng)代大學(xué)生作為網(wǎng)絡(luò)原住民，獲取學(xué)習(xí)資源的方式逐漸多元化，在專業(yè)課的學(xué)習(xí)上對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式的興趣逐漸降低，學(xué)習(xí)效果下降。工科專業(yè)的力學(xué)課程（理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等）作為專業(yè)基礎(chǔ)課，理論性強(qiáng)，知識(shí)體系完善，對(duì)學(xué)生掌握程度的要求較高，學(xué)習(xí)難度較大。在學(xué)生注意力穩(wěn)定性下降的趨勢(shì)下，如何繼續(xù)保證甚至提高學(xué)生對(duì)力學(xué)課程的學(xué)習(xí)效果，成為了力學(xué)教學(xué)改革重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一。要解決碎片化學(xué)習(xí)形勢(shì)下力學(xué)課程的教學(xué)改革問(wèn)題，微課與傳統(tǒng)課堂結(jié)合是兼顧專業(yè)課特點(diǎn)以及學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)轉(zhuǎn)變這二者的一種教學(xué)方式。這一教學(xué)方式的采用需解決兩個(gè)問(wèn)題。首先對(duì)教學(xué)資源提出了新的要求，即如何設(shè)計(jì)力學(xué)微課及配套資源；其次是解決微課如何融入教學(xué)的問(wèn)題，即微課在教學(xué)環(huán)節(jié)中如何發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，提高力學(xué)課程的學(xué)習(xí)效果。本文以相關(guān)的研究成果對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

1微課與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的方法概述

類似微課的概念在國(guó)外提出、發(fā)展和實(shí)踐的時(shí)間較早，例如較早提出的“60-SecondCourse”以及后續(xù)提出的時(shí)長(zhǎng)約1min～3min的“Microlecture”，此外MOOC在線平臺(tái)的誕生也促進(jìn)了微課程的發(fā)展[2]。國(guó)內(nèi)關(guān)于微課的相關(guān)研究起步較晚。2011年胡鐵生在文章中給出微課的定義[3]，并在之后對(duì)其內(nèi)涵及外延的發(fā)展進(jìn)行了進(jìn)一步的說(shuō)明。微課是指針對(duì)某個(gè)相對(duì)獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)通過(guò)視頻載體進(jìn)行講授，其特點(diǎn)是：1）時(shí)間短，符合碎片化學(xué)習(xí)的客觀要求，可使學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)注意力保持較高水平；2）使用方便，視頻在各設(shè)備上均可隨時(shí)播放，便于預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)；3）重點(diǎn)突出，針對(duì)某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行完整的邏輯推導(dǎo)，或?qū)δ骋活悓?shí)際應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行訓(xùn)練。在與傳統(tǒng)課堂結(jié)合時(shí)，按照知識(shí)點(diǎn)制作的微課視頻，可以穿插在課前、課中、課后的教與學(xué)的過(guò)程中，取得課堂上加深理解、預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)效果提高、學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力提高的效果。

1.1微課和傳統(tǒng)課堂的對(duì)比分析

微課以及傳統(tǒng)課堂在教學(xué)過(guò)程中的特點(diǎn)及發(fā)揮的作用各不相同。陸仁強(qiáng)在其文章中從用表格的方式，從教學(xué)時(shí)長(zhǎng)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)條件、主題針對(duì)性及可操作性等六個(gè)方面，對(duì)微課與常規(guī)課堂教學(xué)進(jìn)行了對(duì)比分析[4]。其中微課具有時(shí)長(zhǎng)短、知識(shí)點(diǎn)單一、可重復(fù)學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)設(shè)備及場(chǎng)所多元化、主題針對(duì)性較強(qiáng)、可操作性靈活等特點(diǎn)。此外袁金超在其碩士論文中也從開(kāi)發(fā)理念、資源類型組成、資源粒度、資源結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等五個(gè)方面對(duì)微課資源及傳統(tǒng)視頻教學(xué)資源進(jìn)行了對(duì)比分析[5]。其中微課的特點(diǎn)是更突出對(duì)“學(xué)”的設(shè)計(jì)、以“解惑”為主、粒度小、容量小、資源半結(jié)構(gòu)化、使用人群廣泛、功能多樣等。微課以其上述特點(diǎn)，可以在教學(xué)及學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，但是并不能全部替代課堂教學(xué)。其原因是，微課可針對(duì)某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或者概念進(jìn)行講解，針對(duì)某一類例題進(jìn)行練習(xí)和總結(jié)，但是時(shí)長(zhǎng)短、知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系少會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)該學(xué)科內(nèi)容的邏輯關(guān)系、學(xué)科的發(fā)展以及應(yīng)用缺乏整體認(rèn)知。要避免上述問(wèn)題，需通過(guò)在傳統(tǒng)課堂90min的集中學(xué)習(xí)講授中，由教師介紹學(xué)科背景及知識(shí)點(diǎn)的前后聯(lián)系等，來(lái)加深學(xué)生的理解和知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。因此，對(duì)于專業(yè)課學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，微課不是課堂，微課應(yīng)作為輔助方式穿插在課程學(xué)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。

1.2微課融入教學(xué)的方法分析

微課融入教學(xué)，即在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括預(yù)習(xí)、課堂講解及復(fù)習(xí)過(guò)程中。采用傳統(tǒng)課堂在教與學(xué)的過(guò)程中，學(xué)生的預(yù)習(xí)過(guò)程主要通過(guò)課程安排、授課計(jì)劃、教材等文字材料進(jìn)行；在教學(xué)信息化的發(fā)展趨勢(shì)下，微課以視頻為載體，可作為預(yù)習(xí)過(guò)程的學(xué)習(xí)資料，方便學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的初步學(xué)習(xí)和了解。在傳統(tǒng)課堂講授的過(guò)程中，教師通過(guò)板書和多媒體，對(duì)課程內(nèi)容（知識(shí)點(diǎn)及知識(shí)網(wǎng)絡(luò)）進(jìn)行講解；將微課與傳統(tǒng)課堂結(jié)合后，由于微課視頻對(duì)于每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講解比較全面、透徹，學(xué)生易于掌握，預(yù)習(xí)效果提高，因此，在課堂上可設(shè)計(jì)更多的討論環(huán)節(jié)，也有時(shí)間更多地講解知識(shí)點(diǎn)之間的以及與后續(xù)課程的聯(lián)系，提高知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建能力，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。此外，課下復(fù)習(xí)過(guò)程及練習(xí)過(guò)程中，微課視頻也可作為非常重要的輔助資料。還可借助MOOC等網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放平臺(tái)在線進(jìn)行微課的學(xué)習(xí)，利用答疑區(qū)、討論區(qū)提高學(xué)生的參與度和自主解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)習(xí)效果。

2工科專業(yè)力學(xué)微課融入教學(xué)的具體實(shí)踐

2.1力學(xué)課程微課的制作

微課視頻的制作，是將微課與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的第一步。不同學(xué)科的微課視頻既有共性特點(diǎn)，如時(shí)長(zhǎng)短、知識(shí)點(diǎn)集中等，又有針對(duì)各學(xué)科、各章節(jié)具體情況的不同設(shè)計(jì)方法，如知識(shí)點(diǎn)拆分、講解思路的不同等。同時(shí)，微課需在較短的時(shí)長(zhǎng)中對(duì)某知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)涵及外延進(jìn)行完整的說(shuō)明。在進(jìn)行力學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，傳統(tǒng)課堂根據(jù)知識(shí)之間的聯(lián)系、教學(xué)重難點(diǎn)、總學(xué)時(shí)數(shù)等進(jìn)行每學(xué)時(shí)或每?jī)蓚€(gè)學(xué)時(shí)課程內(nèi)容的安排，多以章節(jié)劃分。設(shè)計(jì)微課時(shí)，在以章節(jié)劃分的基礎(chǔ)上，將課程內(nèi)容劃分為若干單個(gè)知識(shí)點(diǎn)或多個(gè)知識(shí)點(diǎn)組成的知識(shí)板塊，在每個(gè)知識(shí)點(diǎn)或知識(shí)板塊的講解過(guò)程中，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)教學(xué)方法，完成整個(gè)微課內(nèi)容的知識(shí)框架及講解思路。此外，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，也可以選擇典型例題作為基本內(nèi)容。以材料力學(xué)為例，線下教學(xué)有12章共64學(xué)時(shí)的內(nèi)容，可劃分為102個(gè)知識(shí)點(diǎn)，即102個(gè)微課視頻，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)相對(duì)完整、相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系。其中在梁彎曲時(shí)的位移這部分內(nèi)容中，傳統(tǒng)課堂內(nèi)容講授為4學(xué)時(shí)，微課設(shè)計(jì)時(shí)可分為相對(duì)獨(dú)立且完整的6個(gè)微課視頻，如表1所示。

2.2力學(xué)微課融入教學(xué)過(guò)程的具體實(shí)踐

力學(xué)微課融入教學(xué)的過(guò)程中，采用線上線下相結(jié)合的方式，學(xué)生主要借助微課視頻及配套使用的PPT課件文件，更高效地進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的課前預(yù)習(xí)及課下復(fù)習(xí)；課堂上授課時(shí)，教師將更多的時(shí)間分配到引導(dǎo)學(xué)生思考、講授知識(shí)點(diǎn)的外延以及工程實(shí)例的教學(xué)內(nèi)容上。從時(shí)間上看，微課視頻總時(shí)長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)時(shí)間。以材料力學(xué)課程為例，微課視頻總計(jì)約14.5h，線下課堂64學(xué)時(shí)共計(jì)48h。需要注意的是，雖然微課視頻具有可重復(fù)學(xué)習(xí)、在線使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但是傳統(tǒng)課堂仍不可缺少，傳統(tǒng)課堂具有的交互性好、時(shí)間集中的優(yōu)勢(shì)不可替代。二者有機(jī)結(jié)合，可明顯提高教學(xué)效果。在線資源除微課視頻外，還設(shè)置了對(duì)應(yīng)的作業(yè)、考試、討論區(qū)板塊，遵從學(xué)習(xí)規(guī)律，針對(duì)力學(xué)課程對(duì)學(xué)生計(jì)算能力和實(shí)際應(yīng)用能力的較高要求，及時(shí)跟進(jìn)練習(xí)和討論。學(xué)生學(xué)習(xí)后可通過(guò)典型例題的訓(xùn)練以及考試來(lái)檢驗(yàn)課程內(nèi)容掌握的情況，針對(duì)日常學(xué)習(xí)的內(nèi)容在討論區(qū)中提出疑問(wèn)，進(jìn)行師生答疑或?qū)W生互答，提高學(xué)生的參與度和自主學(xué)習(xí)能力。在線教學(xué)資源制作完成后，經(jīng)過(guò)充分的論證，先在小班進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)在線教學(xué)資源和微課與傳統(tǒng)課堂的結(jié)合形式進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。在教學(xué)中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同，可采用以下幾種結(jié)合形式：部分簡(jiǎn)單內(nèi)容由教師指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，并進(jìn)行考核以確定學(xué)生自學(xué)效果；部分內(nèi)容由學(xué)生自學(xué)后，課堂組織分組討論，每組推舉一名同學(xué)進(jìn)行講解，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，最后由教師與各組組長(zhǎng)共同評(píng)定各組成績(jī)；部分內(nèi)容教師講解后，選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。在采用微課融入教學(xué)的方法后，力學(xué)課程成績(jī)的考核也需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。例如上述線上考核及參與討論等平時(shí)成績(jī)以適當(dāng)比例計(jì)入結(jié)課成績(jī)，將結(jié)果考核改為過(guò)程考核，綜合考量學(xué)生對(duì)本門課程的學(xué)習(xí)效果。以材料力學(xué)課程為例，學(xué)生線上課程的成績(jī)計(jì)算方法如表2所示。線上課程成績(jī)與線下期末考試成績(jī)綜合考慮作為本門課程的最終成績(jī)。2.3微課融入教學(xué)的力學(xué)課程教學(xué)改革成效為對(duì)力學(xué)微課融入教學(xué)過(guò)程實(shí)踐模式進(jìn)行不斷改進(jìn)，從學(xué)生成績(jī)、學(xué)生評(píng)價(jià)及同行評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了教學(xué)效果的統(tǒng)計(jì)和調(diào)研。如圖1所示，從不同年級(jí)4個(gè)平行班的學(xué)生成績(jī)來(lái)看，只采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)的班級(jí)平均分在74.2分；采用微課與傳統(tǒng)課堂結(jié)合的教學(xué)模式后，班級(jí)平均成績(jī)提高到78.7分。學(xué)生（共106人）對(duì)課程的評(píng)價(jià)平均分為4.08分，多數(shù)同學(xué)認(rèn)為課程內(nèi)容建設(shè)以及考核標(biāo)準(zhǔn)較好。在調(diào)研訪談過(guò)程中，有學(xué)生也提出“線上線下結(jié)合，提前預(yù)習(xí)，提高了課堂上的效率”“對(duì)專業(yè)課的興趣提高了”“討論環(huán)節(jié)特別好，能及時(shí)解決問(wèn)題，還能拓寬思路”。在與同行交流調(diào)研的過(guò)程中，同行對(duì)材料力學(xué)在線課程也提出了寶貴意見(jiàn)，如“可以將工程實(shí)例或演示動(dòng)畫加入知識(shí)點(diǎn)講解視頻中”“增加專業(yè)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)或與后續(xù)課程的聯(lián)系，作業(yè)及考試題目中可添加專業(yè)背景”等。目前在線課程正在根據(jù)學(xué)生及同行反饋的信息進(jìn)行進(jìn)一步的更新和維護(hù)，爭(zhēng)取為力學(xué)課程教學(xué)改革做出更多的研究及實(shí)踐成果。

3總結(jié)

微課與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的教學(xué)過(guò)程中，發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，形成了適應(yīng)現(xiàn)代教育需要、能提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、使學(xué)生養(yǎng)成良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣、提高學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的新的教學(xué)形式，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)、自我管理以及解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)理論知識(shí)扎實(shí)、能力突出的高素質(zhì)應(yīng)用技術(shù)技能型人才。在工科專業(yè)力學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，不斷創(chuàng)新教學(xué)模式，取得更好的教學(xué)效果，能保證為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課打下良好基礎(chǔ)。

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作者：劉立悅 李桐棟 路維 孫瑞敬 孫曉勇 單位：河北水利電力學(xué)院