力學(xué)教學(xué)改革實踐的微課融入

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摘要：針對工科專業(yè)力學(xué)課程理論性強、應(yīng)用廣泛、學(xué)習(xí)難度大的特點，在互聯(lián)網(wǎng)與教學(xué)不斷融合的趨勢推動下，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)時代已經(jīng)來臨[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，知識體系完善，對學(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)定性下降的趨勢下，如何繼續(xù)保證甚至提高學(xué)生對力學(xué)課程的學(xué)習(xí)效果，成為了力學(xué)教學(xué)改革重點關(guān)注的問題之一。要解決碎片化學(xué)習(xí)形勢下力學(xué)課程的教學(xué)改革問題，微課與傳統(tǒng)課堂結(jié)合是兼顧專業(yè)課特點以及學(xué)生學(xué)習(xí)特點轉(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問題。首先對教學(xué)資源提出了新的要求，即如何設(shè)計力學(xué)微課及配套資源；其次是解決微課如何融入教學(xué)的問題，即微課在教學(xué)環(huán)節(jié)中如何發(fā)揮優(yōu)勢，提高力學(xué)課程的學(xué)習(xí)效果。本文以相關(guān)的研究成果對以上問題進(jìn)行簡要闡述。

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外提出、發(fā)展和實踐的時間較早，例如較早提出的“60-SecondCourse”以及后續(xù)提出的時長約1min～3min的“Microlecture”，此外MOOC在線平臺的誕生也促進(jìn)了微課程的發(fā)展[2]。國內(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]，并在之后對其內(nèi)涵及外延的發(fā)展進(jìn)行了進(jìn)一步的說明。微課是指針對某個相對獨立的知識點通過視頻載體進(jìn)行講授，其特點是：1）時間短，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)備上均可隨時播放，便于預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)；3）重點突出，針對某一個知識點進(jìn)行完整的邏輯推導(dǎo)，或?qū)δ骋活悓嶋H應(yīng)用問題進(jìn)行訓(xùn)練。在與傳統(tǒng)課堂結(jié)合時，按照知識點制作的微課視頻，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)課堂的對比分析

微課以及傳統(tǒng)課堂在教學(xué)過程中的特點及發(fā)揮的作用各不相同。陸仁強在其文章中從用表格的方式，從教學(xué)時長、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)條件、主題針對性及可操作性等六個方面，對微課與常規(guī)課堂教學(xué)進(jìn)行了對比分析[4]。其中微課具有時長短、知識點單一、可重復(fù)學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)設(shè)備及場所多元化、主題針對性較強、可操作性靈活等特點。此外袁金超在其碩士論文中也從開發(fā)理念、資源類型組成、資源粒度、資源結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等五個方面對微課資源及傳統(tǒng)視頻教學(xué)資源進(jìn)行了對比分析[5]。其中微課的特點是更突出對“學(xué)”的設(shè)計、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，可以在教學(xué)及學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮優(yōu)勢，但是并不能全部替代課堂教學(xué)。其原因是，微課可針對某一個知識點或者概念進(jìn)行講解，針對某一類例題進(jìn)行練習(xí)和總結(jié)，但是時長短、知識點聯(lián)系少會導(dǎo)致學(xué)生對該學(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。要避免上述問題，需通過在傳統(tǒng)課堂90min的集中學(xué)習(xí)講授中，由教師介紹學(xué)科背景及知識點的前后聯(lián)系等，來加深學(xué)生的理解和知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。因此，對于專業(yè)課學(xué)習(xí)來說，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)的各個環(huán)節(jié)，包括預(yù)習(xí)、課堂講解及復(fù)習(xí)過程中。采用傳統(tǒng)課堂在教與學(xué)的過程中，學(xué)生的預(yù)習(xí)過程主要通過課程安排、授課計劃、教材等文字材料進(jìn)行；在教學(xué)信息化的發(fā)展趨勢下，微課以視頻為載體，可作為預(yù)習(xí)過程的學(xué)習(xí)資料，方便學(xué)生對知識點的初步學(xué)習(xí)和了解。在傳統(tǒng)課堂講授的過程中，教師通過板書和多媒體，對課程內(nèi)容（知識點及知識網(wǎng)絡(luò)）進(jìn)行講解；將微課與傳統(tǒng)課堂結(jié)合后，由于微課視頻對于每一個知識點的講解比較全面、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)計更多的討論環(huán)節(jié)，也有時間更多地講解知識點之間的以及與后續(xù)課程的聯(lián)系，提高知識網(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)過程及練習(xí)過程中，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)開放平臺在線進(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，如時長短、知識點集中等，又有針對各學(xué)科、各章節(jié)具體情況的不同設(shè)計方法，如知識點拆分、講解思路的不同等。同時，微課需在較短的時長中對某知識點的內(nèi)涵及外延進(jìn)行完整的說明。在進(jìn)行力學(xué)課程教學(xué)設(shè)計時，傳統(tǒng)課堂根據(jù)知識之間的聯(lián)系、教學(xué)重難點、總學(xué)時數(shù)等進(jìn)行每學(xué)時或每兩個學(xué)時課程內(nèi)容的安排，多以章節(jié)劃分。設(shè)計微課時，在以章節(jié)劃分的基礎(chǔ)上，將課程內(nèi)容劃分為若干單個知識點或多個知識點組成的知識板塊，在每個知識點或知識板塊的講解過程中，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計教學(xué)方法，完成整個微課內(nèi)容的知識框架及講解思路。此外，根據(jù)知識點的應(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)時的內(nèi)容，可劃分為102個知識點，即102個微課視頻，每個知識點相對完整、相對獨立又相互聯(lián)系。其中在梁彎曲時的位移這部分內(nèi)容中，傳統(tǒng)課堂內(nèi)容講授為4學(xué)時，微課設(shè)計時可分為相對獨立且完整的6個微課視頻，如表1所示。

2.2力學(xué)微課融入教學(xué)過程的具體實踐

力學(xué)微課融入教學(xué)的過程中，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)行知識點的課前預(yù)習(xí)及課下復(fù)習(xí)；課堂上授課時，教師將更多的時間分配到引導(dǎo)學(xué)生思考、講授知識點的外延以及工程實例的教學(xué)內(nèi)容上。從時間上看，微課視頻總時長遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)時間。以材料力學(xué)課程為例，微課視頻總計約14.5h，線下課堂64學(xué)時共計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，但是傳統(tǒng)課堂仍不可缺少，傳統(tǒng)課堂具有的交互性好、時間集中的優(yōu)勢不可替代。二者有機結(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，針對力學(xué)課程對學(xué)生計算能力和實際應(yīng)用能力的較高要求，及時跟進(jìn)練習(xí)和討論。學(xué)生學(xué)習(xí)后可通過典型例題的訓(xùn)練以及考試來檢驗課程內(nèi)容掌握的情況，針對日常學(xué)習(xí)的內(nèi)容在討論區(qū)中提出疑問，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)過充分的論證，先在小班進(jìn)行試驗，根據(jù)試驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題，對在線教學(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)行點評，最后由教師與各組組長共同評定各組成績；部分內(nèi)容教師講解后，選擇適當(dāng)?shù)臅r機進(jìn)行測驗。在采用微課融入教學(xué)的方法后，力學(xué)課程成績的考核也需根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。例如上述線上考核及參與討論等平時成績以適當(dāng)比例計入結(jié)課成績，將結(jié)果考核改為過程考核，綜合考量學(xué)生對本門課程的學(xué)習(xí)效果。以材料力學(xué)課程為例，學(xué)生線上課程的成績計算方法如表2所示。線上課程成績與線下期末考試成績綜合考慮作為本門課程的最終成績。2.3微課融入教學(xué)的力學(xué)課程教學(xué)改革成效為對力學(xué)微課融入教學(xué)過程實踐模式進(jìn)行不斷改進(jìn)，從學(xué)生成績、學(xué)生評價及同行評價等方面進(jìn)行了教學(xué)效果的統(tǒng)計和調(diào)研。如圖1所示，從不同年級4個平行班的學(xué)生成績來看，只采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)的班級平均分在74.2分；采用微課與傳統(tǒng)課堂結(jié)合的教學(xué)模式后，班級平均成績提高到78.7分。學(xué)生（共106人）對課程的評價平均分為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”“對專業(yè)課的興趣提高了”“討論環(huán)節(jié)特別好，能及時解決問題，還能拓寬思路”。在與同行交流調(diào)研的過程中，同行對材料力學(xué)在線課程也提出了寶貴意見，如“可以將工程實例或演示動畫加入知識點講解視頻中”“增加專業(yè)相關(guān)的知識點或與后續(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)，爭取為力學(xué)課程教學(xué)改革做出更多的研究及實踐成果。

3總結(jié)

微課與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的教學(xué)過程中，發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢，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題的能力，培養(yǎng)理論知識扎實、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)過程中，堅持以學(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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[3]胡鐵生.“微課”：區(qū)域教育信息資源發(fā)展的新趨勢[J].電化教育研究，2011(10)：61-65.

[4]陸仁強.基于微課的《工程力學(xué)》課程教學(xué)模式改革[J].教育教學(xué)論壇，2015(35)：123-124.

[5]袁金超.基礎(chǔ)教育微課資源設(shè)計開發(fā)的現(xiàn)狀分析與策略研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2013.

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