《工程力學(xué)》課堂教學(xué)采用合作教學(xué)法的探索和實(shí)踐

李穎 郭書祥 姚宏 趙雪

摘 要：該文對(duì)在《工程力學(xué)》課堂教學(xué)中采用一種能更好地體現(xiàn)“學(xué)為主體，教為主導(dǎo)”教學(xué)理念的合作教學(xué)法進(jìn)行了初步探索和實(shí)踐。文中介紹了合作教學(xué)法的概念、起源、實(shí)施模式和意義，并結(jié)合《工程力學(xué)》課堂教學(xué)進(jìn)行實(shí)踐，闡述了合作教學(xué)法在這門課中的具體實(shí)施方法，對(duì)適合該方法的部分課程內(nèi)容進(jìn)行試點(diǎn)，并以一個(gè)具體的教學(xué)示例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明如何把這種方法有效地貫穿到教學(xué)中去。教學(xué)實(shí)踐證明，合作教學(xué)法是培養(yǎng)學(xué)員自主、合作、探究的有效課堂教學(xué)模式之一。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué) 課堂教學(xué) 合作教學(xué)法 實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）01（b）-0117-03

傳統(tǒng)的教學(xué)方法是以教員為中心的講授法，教員生怕在課堂上講的不夠多、不夠深，卻往往忽略了學(xué)員的主體性和自主性。即使教員講得再好，那也僅僅是你個(gè)人的精彩。更新課程的教學(xué)理念，“把教的創(chuàng)造性留給教員，把學(xué)的主動(dòng)權(quán)還給學(xué)員”，開展以學(xué)員為中心、以問(wèn)題引導(dǎo)為主線的研究性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)員的自主學(xué)習(xí)能力，是一項(xiàng)迫切而且艱巨的長(zhǎng)期性任務(wù)，任重道遠(yuǎn)。同時(shí)對(duì)教員提出了更高的要求：注重自身的知識(shí)更新，能把學(xué)員學(xué)習(xí)的主動(dòng)性調(diào)動(dòng)起來(lái)，能教會(huì)學(xué)員自學(xué)。經(jīng)過(guò)查閱大量資料，并根據(jù)自己多年的教學(xué)積淀，從2013年上半年開始我們?cè)凇豆こ塘W(xué)》課堂教學(xué)中嘗試引進(jìn)了“合作教學(xué)法”，并對(duì)這種不同于以往傳統(tǒng)教學(xué)方法的全新教學(xué)理念進(jìn)行探索和實(shí)踐，取得了較好的效果，并積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。下面就來(lái)介紹這種更能體現(xiàn)“學(xué)為主體、教為主導(dǎo)”的新教學(xué)模式的理論以及如何將這種方法有效地貫穿到教學(xué)實(shí)踐中的具體做法。

1 合作教學(xué)法的概念和起源

所謂合作教學(xué)法是指以合作小組為基本形式，系統(tǒng)利用教學(xué)中動(dòng)態(tài)因素之間的互動(dòng)，促進(jìn)學(xué)員的學(xué)習(xí)，共同達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)活動(dòng)。合作學(xué)習(xí)是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的課堂教學(xué)組織形式，作為一種古老的教育觀念和實(shí)踐，其源頭可以追溯到人類紀(jì)元初期。早在2千多年前，我國(guó)古典的教育名著《學(xué)記》中就有“獨(dú)學(xué)而無(wú)友，則孤陋而寡聞”的記載，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中的合作；在西方，早在公元一世紀(jì)，古羅馬昆體良學(xué)派就指出，學(xué)生們可以從互教中受益。1806年合作學(xué)習(xí)小組的觀念從英國(guó)傳入美國(guó)，受到美國(guó)教育家帕克、杜威等人的推崇并被廣為應(yīng)用，最終于20世紀(jì)70年代初在美國(guó)興起了現(xiàn)代的合作學(xué)習(xí)理論[1]。而這種合作學(xué)習(xí)的教學(xué)理念以前在我們國(guó)家的大學(xué)教育中卻少見(jiàn)沿用，但近幾年來(lái)，隨著教學(xué)改革的深入發(fā)展，教學(xué)理念的推陳出新，一部分學(xué)校也逐步開始對(duì)這種合作學(xué)習(xí)的教學(xué)模式進(jìn)行探索研究。

2 合作教學(xué)的實(shí)施模式和意義

2.1 合作學(xué)習(xí)的實(shí)施模式

合作小組是合作學(xué)習(xí)模式的最基本組成部分，也是最重要的因素。對(duì)小組的劃分要做到均衡平等，要考慮到各種因素，如學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績(jī)、興趣愛(ài)好、個(gè)性特征等，一般要采用互補(bǔ)的分組形式，即采用“組內(nèi)異質(zhì)、組間同質(zhì)”的原則（即強(qiáng)中弱分組搭配），每組4～6人為宜，小組成員之間的合理分配有利于提高學(xué)習(xí)的效率。為保障每個(gè)小組都能參與，盡量采取小班上課的方式，一般一個(gè)班不超過(guò)30～40人。每個(gè)小組選出一名責(zé)任心強(qiáng)的組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)召集、組織小組討論等工作，各個(gè)小組的討論地點(diǎn)應(yīng)該彼此分開。課堂上采用同組前后位坐法，分組合作討論學(xué)習(xí)。各小組在討論時(shí)，每個(gè)成員都可以發(fā)表自己的意見(jiàn)。學(xué)員按照教員布置的任務(wù)、提出的問(wèn)題自主探究、合作學(xué)習(xí)。對(duì)于問(wèn)題，課堂分組交流，相互補(bǔ)充。

在合作學(xué)習(xí)中，教員是活動(dòng)的組織者、引導(dǎo)者、合作者。合作學(xué)習(xí)對(duì)教員提出了比傳統(tǒng)教學(xué)更高的要求，要求教員具有現(xiàn)代的教育思想和教育理念，由傳統(tǒng)的以“教”為中心轉(zhuǎn)到以“學(xué)”為中心，還要實(shí)現(xiàn)二者的有機(jī)結(jié)合。組織學(xué)員小組合作學(xué)習(xí)時(shí)，教員應(yīng)考慮學(xué)習(xí)的內(nèi)容，考慮學(xué)習(xí)的內(nèi)容的合作目的和合作價(jià)值。小組合作學(xué)習(xí)應(yīng)該用到重點(diǎn)上、難點(diǎn)上，用在培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新的精神和應(yīng)用能力上，合作學(xué)習(xí)數(shù)量也不易過(guò)多，時(shí)間也不易過(guò)長(zhǎng)，可以采取課前、課中、課后合作的形式，可以用在50%～60%的課堂教學(xué)中。

2.2 合作學(xué)習(xí)的實(shí)施意義

小組合作活動(dòng)將教學(xué)變成了一種教員與學(xué)員、學(xué)員與學(xué)員之間的多向型互動(dòng)，這種互動(dòng)能夠有效調(diào)動(dòng)所有參與者的積極投入，充分發(fā)揮每個(gè)人的聰明才智，激發(fā)高度的求異思維。學(xué)員們?cè)谶@種多邊互動(dòng)與合作的群體活動(dòng)中，在交流信息、探討問(wèn)題的過(guò)程中，增長(zhǎng)知識(shí)、發(fā)展能力，有利于互相交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短，有利于拓展思維，有利于培養(yǎng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)、自主分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)員的團(tuán)隊(duì)合作精神，鍛煉學(xué)員的交際能力和口頭表達(dá)能力。

3 合作教學(xué)法在《工程力學(xué)》課堂教學(xué)中的具體實(shí)施方法和教學(xué)實(shí)踐

3.1 具體實(shí)施方法

在日常課堂教學(xué)中，教員可根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、課程內(nèi)容的特點(diǎn)，提前布置閱讀任務(wù)，圍繞教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)提出一些有價(jià)值、有討論空間的理論問(wèn)題或者習(xí)題等作為討論題，提前打印出來(lái)發(fā)給每位學(xué)員。請(qǐng)每位學(xué)員先自學(xué)指定內(nèi)容，思考討論題，然后由各小組合作討論，討論結(jié)果要在課堂上展示；也可以當(dāng)堂布置課堂討論題，現(xiàn)場(chǎng)組織學(xué)員合作討論。課堂上可由教員先精講核心內(nèi)容和典型例題，留出半小時(shí)左右甚至45分鐘的時(shí)間來(lái)組織學(xué)員展開討論（這種情況比較適合理論內(nèi)容少而應(yīng)用比較多的教學(xué)內(nèi)容），也可按照提前精心做好的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)適時(shí)恰當(dāng)?shù)卮┎逭归_討論（這種情況比較適合理論內(nèi)容多的教學(xué)內(nèi)容）。討論題的回答，可由小組成員進(jìn)行搶答，由搶答成功小組的組長(zhǎng)輪派一名代表到黑板前面講解本小組的觀點(diǎn)，各小組間可以相互質(zhì)疑，然后由教員進(jìn)一步更清晰地闡述該小組的思想，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)評(píng)和打分。講述正確率滿分90分，語(yǔ)言表達(dá)學(xué)員評(píng)價(jià)滿分5分，教員評(píng)價(jià)滿分5分，計(jì)入平時(shí)成績(jī)。[2]

3.2 教學(xué)實(shí)踐示例

在《工程力學(xué)》課程教學(xué)中，我們根據(jù)課程內(nèi)容的特點(diǎn)以及自己的教學(xué)積淀，選定了一部分適于合作教學(xué)的內(nèi)容作為試點(diǎn)，它們分別是靜力學(xué)部分的《物體的受力分析和受力圖》《平面任意力系的簡(jiǎn)化》《平面桁架和物體系的平衡習(xí)題課》，材料力學(xué)部分的《彎曲正應(yīng)力》《彎曲變形》《壓桿穩(wěn)定》等。按照合作教學(xué)法的實(shí)施模式和具體方法，重新精心修改了它們的課堂設(shè)計(jì)，并在課堂上試行實(shí)施，取得了較好的課堂教學(xué)效果。

下面我們就以《壓桿穩(wěn)定》一課為示例，來(lái)闡述如何實(shí)施合作教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)。

首先，大約提前一周左右時(shí)間布置閱讀任務(wù)，發(fā)給每個(gè)小組合作討論題目：閱讀《材料力學(xué)》教材上冊(cè)第9章壓桿穩(wěn)定9.1～9.4節(jié)的內(nèi)容，小組合作討論如下問(wèn)題：

（1）通過(guò)查閱資料，在軍事上、尤其是在和我們相關(guān)的飛機(jī)上，你能夠找到哪些部位可能存在著壓桿穩(wěn)定性問(wèn)題？制作成PPT講解。

（2）推導(dǎo)細(xì)長(zhǎng)壓桿臨界壓力計(jì)算公式的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在哪里？要注意什么問(wèn)題？

（3）采用變形比較法給出其它桿端約束細(xì)長(zhǎng)壓桿的臨界壓力計(jì)算公式，這種方法的關(guān)鍵點(diǎn)在哪里？

請(qǐng)每個(gè)人先自學(xué)，然后由各小組合作討論，討論結(jié)果在課堂上展示，小組間可以相互質(zhì)疑，討論情況要進(jìn)行互評(píng)打分，計(jì)入平時(shí)成績(jī)。

由于這次課的特點(diǎn)是理論內(nèi)容比較多，因此我們采用了穿插進(jìn)行小組合作討論的策略。我們首先從一起魁北克大橋坍塌的工程事故引出失穩(wěn)問(wèn)題，給出部分日常生活中常見(jiàn)的有可能存在失穩(wěn)問(wèn)題的構(gòu)件，然后引導(dǎo)各小組來(lái)展示第一個(gè)合作討論題的討論結(jié)果。由于每個(gè)小組的學(xué)員事先都積極查閱資料，通過(guò)合作學(xué)習(xí)，提前制作好PPT，在課堂上各小組積極搶答，相互補(bǔ)充。找出了導(dǎo)彈發(fā)射車中的液壓缸活塞桿、雷達(dá)桁架結(jié)構(gòu)中的壓桿、飛機(jī)四沖程活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中的連桿、飛機(jī)起落架的減震支柱以及斜撐桿，還有飛機(jī)機(jī)翼中的腹板和支柱，火箭發(fā)射架桁架結(jié)構(gòu)中的壓桿，火箭箱間段中桁架結(jié)構(gòu)中的壓桿等存在著壓桿穩(wěn)定性問(wèn)題的軍事實(shí)例。對(duì)有的小組提出的飛機(jī)機(jī)翼中的腹板實(shí)例，其他小組還進(jìn)行了質(zhì)疑，指出從嚴(yán)格意義上來(lái)講，它不屬于壓桿的穩(wěn)定性問(wèn)題，而是屬于薄板條受壓側(cè)向失穩(wěn)的問(wèn)題。之所以設(shè)置這個(gè)帶有探究性任務(wù)的合作討論題目，目的是想結(jié)合我們軍事院校的特點(diǎn)，為了將理論與軍事實(shí)際緊密聯(lián)系，開拓視野。通過(guò)這個(gè)探究性的任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)員查閱資料的能力以及探究性學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力。在查閱資料的同時(shí)，他們也了解了很多關(guān)于飛機(jī)方面的知識(shí)，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)員學(xué)好這門課程的使命感與責(zé)任感。

圍繞教學(xué)難點(diǎn)歐拉公式的推導(dǎo)，布置了第二和第三個(gè)研究性合作討論任務(wù)，研究清楚了這些問(wèn)題，就等于破解了難點(diǎn)，掌握了一種方法。由于各小組已經(jīng)提前自學(xué)了教材內(nèi)容，通過(guò)小組合作討論，各小組根據(jù)自己的理解和思考?xì)w納總結(jié)了各自的答案，所以講到臨界壓力的確定時(shí)，先由教員引導(dǎo)各小組來(lái)展示第二個(gè)合作討論題的討論結(jié)果，各小組在教員的組織引導(dǎo)下，可以相互補(bǔ)充、相互提問(wèn)。最終由教員點(diǎn)評(píng)并總結(jié)指出各小組的觀點(diǎn)：關(guān)鍵點(diǎn)在于，第一，正確寫出壓桿任意截面上的彎矩方程，從而正確寫出撓曲線近似微分方程；第二，正確寫出邊界條件，從而確定通解中的積分常數(shù)。要注意的問(wèn)題是用壓桿變形以后的位置來(lái)計(jì)算彎矩，不再使用原始尺寸原理；壓桿失穩(wěn)后撓曲線向空間任意方向凹凸，彎矩和撓度之間始終要相差一個(gè)負(fù)號(hào)。關(guān)于這部分推導(dǎo)內(nèi)容，課堂上可以快速再現(xiàn)，關(guān)鍵點(diǎn)和注意點(diǎn)在推導(dǎo)快速再現(xiàn)的過(guò)程中再一次強(qiáng)調(diào)，以加深印象。而對(duì)于第三個(gè)合作討論題，請(qǐng)搶答成功的小組派一名代表上講臺(tái)講解，指出關(guān)鍵點(diǎn)在于尋找撓曲線上的拐點(diǎn)，是拐點(diǎn)就意味著在該點(diǎn)處相當(dāng)于有一個(gè)鉸支，并結(jié)合教員PPT上的圖向大家講述幾種常見(jiàn)理想桿端約束細(xì)長(zhǎng)壓桿的臨界壓力計(jì)算公式是如何得來(lái)的。通過(guò)這兩個(gè)研究性合作討論任務(wù)，鍛煉了學(xué)員自學(xué)能力、自我分析能力、歸納總結(jié)能力以及口頭表達(dá)能力，實(shí)現(xiàn)了先學(xué)后教，自主探究。圍繞教學(xué)重點(diǎn)歐拉公式及臨界應(yīng)力總圖我們又設(shè)置了當(dāng)堂合作討論題：起重臂角鋼如何放置這樣具有開放性的問(wèn)題，誤用臨界應(yīng)力公式會(huì)帶來(lái)什么結(jié)果這樣具有探究性的問(wèn)題等等。小組成員相互討論，爭(zhēng)先搶答，小組間相互質(zhì)疑補(bǔ)充，課堂氣氛十分熱烈。最后，由教員講評(píng)，小組間相互評(píng)價(jià)打分，計(jì)入平時(shí)成績(jī)。整個(gè)課堂氣氛生動(dòng)活躍，完全體現(xiàn)了學(xué)員的主體性，受到了學(xué)員的好評(píng)。

4 結(jié)語(yǔ)

近三年的教學(xué)實(shí)踐證明，“合作教學(xué)法”是培養(yǎng)學(xué)員自主、合作、探究的有效課堂教學(xué)模式之一。這種方法可操作性強(qiáng)，通過(guò)精心的課堂設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)先學(xué)后教，真正體現(xiàn)教員的主導(dǎo)性和學(xué)員的主體性。這種方法活躍了學(xué)員的思維，受到了學(xué)員的認(rèn)可，是一種真正意義上的互動(dòng)，可以結(jié)合它來(lái)真正實(shí)現(xiàn)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的“翻轉(zhuǎn)課堂”。當(dāng)然目前所做的工作還是一些初步的研究，還需要在今后的時(shí)間里去不斷地深入探索和研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 余文森，林高明.經(jīng)典教學(xué)法50例[M].福州：福建教育出版社，2010.

[2] 宋少云.在理論力學(xué)教學(xué)中采用協(xié)作學(xué)習(xí)的改革實(shí)踐研究[J].力學(xué)與實(shí)踐，2013，35（3）：85-86.

[3] 劉鴻文.材料力學(xué)[M].5版.北京：高等教育出版社，2011.