微課在高校實踐教學(xué)中的應(yīng)用研究

夏京 蘇占東 徐占品

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微課作為一種新穎的教學(xué)方式越來越受到高校教育工作者的重視。文章結(jié)合微課特點，以巖體力學(xué)實踐教學(xué)為例，針對高校實踐教學(xué)中研究對象復(fù)雜、師資有限、設(shè)備短缺以及對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重視程度不夠等現(xiàn)狀，對微課在高校實踐教學(xué)中的應(yīng)用路徑進(jìn)行了探索。利用Camtasia和Edius軟件將現(xiàn)場工程實例、室內(nèi)實驗過程和相關(guān)科研成果有效地整合到微課中，并將其植入巖體力學(xué)課程的課堂教學(xué)中，對相關(guān)知識點的理解具有良好的效果，這在高校的實踐教學(xué)中具有重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：微課；實踐教學(xué)；巖體力學(xué)；數(shù)值實驗

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）18-0205-02

一、引言

在當(dāng)前的人才市場上，“技術(shù)基礎(chǔ)理論實、工程實踐能力強(qiáng)”的工程技術(shù)專業(yè)人才越來越受到青睞。許多高校開設(shè)了地質(zhì)工程專業(yè)，其目標(biāo)是培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型的專業(yè)技術(shù)人才，而巖體力學(xué)作為該專業(yè)本科生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，實踐教學(xué)可培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和動手的能力，使學(xué)生能真正從實踐中理解和掌握巖體力學(xué)的基本理論和基本方法，這對于人才培養(yǎng)質(zhì)量有著極為重要的作用。

隨著生活節(jié)奏的加快及信息技術(shù)和多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，“微課”作為一種新型的教學(xué)概念被提出并引入我國。它的核心是課堂教學(xué)微視頻，此外還包括與特定教學(xué)課程有關(guān)的微型課程教案、微課件及師生互動等輔助性教學(xué)資源。微課以“短小精悍、主題突出、交互性好”等特點被廣泛認(rèn)可，并在教育領(lǐng)域迅速傳播，相關(guān)實踐和應(yīng)用也迅速展開。該種教學(xué)模式的推廣，在促進(jìn)信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)融合的同時，可不斷推動高校教師專業(yè)發(fā)展和教學(xué)能力的提升。

二、微課在巖體力學(xué)實踐教學(xué)中應(yīng)用的必要性

1.巖體力學(xué)研究對象復(fù)雜，傳統(tǒng)實驗效果較差。巖體是在地質(zhì)歷史過程中形成的，具有一定的成分和結(jié)構(gòu)，其成分、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不均勻，導(dǎo)致實驗結(jié)果可重復(fù)性差。另外，大多數(shù)硬質(zhì)巖石屬于脆性材料，在實驗過程中，很難直觀地觀察到裂紋逐步擴(kuò)展的過程，使得實驗過程很難直觀呈現(xiàn)巖體的變形及破壞機(jī)理。例如，進(jìn)行巖石單軸壓縮實驗時，在實驗加載過程中實驗機(jī)會產(chǎn)生受拉變形，從而貯存一定的變形能。在巖石試件未喪失承載力之前，變形能不能釋放；當(dāng)巖石施加荷載到巖石破壞時，試驗機(jī)反力系統(tǒng)突然失去支撐，變形能突然釋放，這種變形反彈作用于已無承載能力的巖石試件，加速了試件的破壞（見圖1），巖石在實驗機(jī)剛度效應(yīng)的作用下，在很短的時間內(nèi)即呈現(xiàn)出破碎狀態(tài)，使學(xué)生很難理解巖塊變形的全過程曲線特性以及相應(yīng)的特征參數(shù)含義。

2.師資有限，設(shè)備短缺，學(xué)生參與度不高。巖體力學(xué)是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，所以在教學(xué)過程中必須重視室內(nèi)實驗教學(xué)質(zhì)量和原位試驗教學(xué)環(huán)節(jié)。但面臨的問題有：一方面，很多高校巖體力學(xué)實驗室由于缺乏足夠的資金和場地，全套實驗只能由實驗教師完成，學(xué)生并沒有真正參與到實驗中；另一方面，受高校擴(kuò)招和專業(yè)調(diào)整等因素的影響，許多高校生師比已經(jīng)超過20∶1，導(dǎo)致在實驗過程中，學(xué)生基本上都是以超員編組的形式進(jìn)行實驗，有的學(xué)生往往只參與其中的部分試驗環(huán)節(jié)，并沒有真正參與到整個試驗的操作和測試中。顯然，這不利于學(xué)生理解和掌握巖體力學(xué)的基本變形原理和破壞機(jī)理。

3.微課在巖體力學(xué)實踐教學(xué)中的應(yīng)用前景較好。隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以數(shù)學(xué)和力學(xué)理論為基礎(chǔ)，以計算機(jī)技術(shù)為手段的各種數(shù)值分析軟件越來越成熟，利用計算機(jī)對巖石試樣在外荷載作用下的內(nèi)力變化及其破壞過程進(jìn)行數(shù)值模擬，這樣可以獲得常規(guī)試驗中難以觀測的重要信息。微課作為一種新型的微視頻教學(xué)資源，其視頻雖然短小卻“麻雀雖小，五臟俱全”，利用微視頻的制作軟件將巖石試樣的單軸壓縮試驗和三軸壓縮試驗等數(shù)值模擬結(jié)果、室內(nèi)實驗過程以及現(xiàn)場工程視頻和圖片材料同窗口同步展示，從而能夠聯(lián)系實際解決巖體工程變形、失穩(wěn)以及破壞等相關(guān)問題。

將微課融入巖體力學(xué)實踐教學(xué)中，需要把握以下幾個問題：（1）微資源的制作與編輯。以巖體力學(xué)實踐教學(xué)大綱為核心，把握教材的重點和難點，查閱相關(guān)的書籍和材料，結(jié)合當(dāng)前巖體工程領(lǐng)域的新問題和最新研究成果，設(shè)計微課教案，突出實驗注意事項和重點試驗環(huán)節(jié)，整理制作微課件。邀請巖體力學(xué)教學(xué)組有經(jīng)驗的教師和專家對微教案進(jìn)行修改和完善，將這些微課教學(xué)資源逐步在巖體力學(xué)實踐教學(xué)中推廣，聽取廣大學(xué)生的意見和建議，進(jìn)一步完善和規(guī)范針對巖體力學(xué)實踐教學(xué)的微資源。同時，在巖體力學(xué)實踐教學(xué)微課件中設(shè)計不同難度的問題，通過任務(wù)驅(qū)動等方式使學(xué)生能專注地參與到巖石力學(xué)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中。（2）現(xiàn)場實例的搜集與整理。許多工科高校在培養(yǎng)方案中均非常重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在平時的教學(xué)中非常重視理論聯(lián)系實際。對于地質(zhì)工程專業(yè)的學(xué)生而言，解決有關(guān)的巖體工程變形及破壞方面的工程問題時需要更多地關(guān)注巖體工程現(xiàn)場實例。因此在實踐教學(xué)中，廣大教師要結(jié)合自身的研究項目和工程中的實際問題，整理和搜集不同時段、不同類型的工程應(yīng)用實例，針對某一具體的知識點，整理和匯集不同角度的現(xiàn)場實例，尤其是一些新近發(fā)生的、引起廣泛社會效應(yīng)的工程實例，并對這些工程實例進(jìn)行剖析和歸類，建立巖體力學(xué)實踐教學(xué)的工程實例素材庫。選擇其中的典型工程，逐步建立一批典型工程的虛擬演示素材庫，不斷豐富巖體力學(xué)實踐教學(xué)的微課設(shè)計。

三、結(jié)語

“微課”在巖體力學(xué)實踐教學(xué)中始終要體現(xiàn)“微”的特點，視頻雖短，但是通過精心設(shè)計，將室內(nèi)實驗過程、數(shù)值模擬成果以及現(xiàn)場工程實例相結(jié)合，通過多素材、廣角度、大空間的整體展示，全面反映巖體介質(zhì)在外力作用下的變形損傷演化過程，這樣既可以較好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，又可以讓學(xué)生在實踐教學(xué)中保持較高的專注度，提高學(xué)習(xí)效率，提高應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

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