《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課堂與信息化平臺協(xié)同教學(xué)模式探索

李松 張賢才 黃林華 湖南科技學(xué)院土木與環(huán)境工程學(xué)院

引言

《結(jié)構(gòu)力學(xué)》是大土木專業(yè)核心基礎(chǔ)課程，是課程教學(xué)、考試、考研的重點和難點，依據(jù)教育部對土木類專業(yè)課程設(shè)置指導(dǎo)意見，不同學(xué)校設(shè)置了80～120 不等教學(xué)課時，其課程教學(xué)過程漫長，而各章節(jié)知識十分緊湊，環(huán)環(huán)相扣，學(xué)生一旦脫節(jié)，難以彌補，所以針對《結(jié)構(gòu)力學(xué)》教學(xué)模式的探索一直是個熱門課題。

針對《結(jié)構(gòu)力學(xué)》教學(xué)模式改革的相關(guān)研究較多，取得了不少成果，陳玉驥[1]等針對結(jié)構(gòu)力學(xué)課程建設(shè)進行了探索與實踐，楊麗紅[2]將研究型教學(xué)應(yīng)用在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)中，孔凡廣[3]對結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中實踐性教學(xué)進行了相關(guān)探索，時金娜等[4]對不同授課方式下結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)效果的調(diào)查研究，陳斌等[5]對土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程實踐教學(xué)方式進行了探討，在教學(xué)中取得顯著的效果。

針對信息化教學(xué)方面的探索也有了一定成果，張營營等[6]對結(jié)構(gòu)力學(xué)課后交流平臺建設(shè)進行了探討，侯祥林等[7]對將多媒體輔助教學(xué)軟件在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中應(yīng)用進行了研發(fā)，任偉杰[8]對結(jié)構(gòu)力學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)進行了研究，李毅卉等[9]基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的混合式教學(xué)在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中的應(yīng)用進行了研究，郭彤等[10]對結(jié)構(gòu)力學(xué)II 課程建設(shè)中數(shù)字化教學(xué)手段進行了探討。

基于以上研究現(xiàn)狀，系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源作為寶貴的資源，仍然較少實現(xiàn)資源共享，高效運行的信息化教學(xué)平臺仍然較少，進行信息化平臺建設(shè)與課堂協(xié)同發(fā)展的教學(xué)模式探索仍然是具有重要意義的工作。

1 信息化平臺資源

構(gòu)建高質(zhì)量的信息化教學(xué)資源平臺，依托該平臺為校內(nèi)外學(xué)習(xí)者提供課堂教學(xué)視頻、電子教案、課件、計算軟件及教程、作業(yè)庫及參考答案、在線輔導(dǎo)答疑、在線研討、在線測試和成績評定等形式的教學(xué)。

1.1 通識教育資源

本部分資源主要包括視頻、圖片及課件。視頻內(nèi)容為結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算，模擬、實驗、檢測等方面的應(yīng)用，圖片內(nèi)容主要為實際工程施工、運營及檢修等實例，課件內(nèi)容以簡明的方式揭示工程結(jié)構(gòu)中的力學(xué)原理，本部分資源旨在建立學(xué)生對本課程重要性的認識，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

1.2 靜力學(xué)靜定部分教學(xué)資源

該部分資源主要包括教學(xué)視頻、電子教案、課件、作業(yè)庫及參考答案、經(jīng)典考題及網(wǎng)上答疑。教學(xué)視頻為團隊成員課堂教學(xué)現(xiàn)場錄制，團隊成員組建公開課制作組委會，錄制授課視頻時其他成員旁聽或邀請系部和學(xué)校督導(dǎo)前來聽課，確保課程質(zhì)量。電子教案為通過系部或?qū)W校督導(dǎo)團檢查的指導(dǎo)整個課程教學(xué)的文件，課件為教學(xué)視頻相匹配的PPT 文件。作業(yè)庫遴選自經(jīng)典教材課后習(xí)題，通過課堂課后在學(xué)生中征集完整答案，由項目小組整理成規(guī)范的習(xí)題答案。經(jīng)典考題來自于近年來期考、競賽及考研試題，共享題目不公開答案，由項目小組成員定時負責(zé)網(wǎng)上答疑、討論。

1.3 靜力學(xué)超靜定部分教學(xué)資源

該部分資源主要包括教學(xué)視頻、電子教案、課件、計算軟件及教程、作業(yè)庫及參考答案、經(jīng)典考題及網(wǎng)上答疑，其中教學(xué)視頻、電子教案、課件、作業(yè)庫及考題、網(wǎng)上答疑與上部分相同。計算軟件主要包括結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器、PKPM、Midas 等軟件程序及視頻示例或使用說明，示例應(yīng)該演示結(jié)構(gòu)漸近變形過程，揭示位移法與有限元的內(nèi)在聯(lián)系，演示簡單工程實例，為后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。

1.4 動力學(xué)教學(xué)資源

該部分資源主要包括教學(xué)視頻、電子教案、課件、計算軟件及教程、作業(yè)庫及參考答案、經(jīng)典考題及網(wǎng)上答疑，其中教學(xué)視頻、電子教案、作業(yè)庫及考題、網(wǎng)上答疑與上部分相同。課件部分側(cè)重動力效應(yīng)，制作能夠響應(yīng)動力效果的FLASH、GIF 等動態(tài)示例。計算軟件部分增加Midas 或Ansys 動力計算范例，演示其在工程中的應(yīng)用。

1.5 考試考研專題資料

該部分資源包括期考測試試題、結(jié)構(gòu)力學(xué)競賽和考研試題的深度解析與網(wǎng)上答疑。

2 基于信息化平臺與課堂協(xié)同教學(xué)的模式

信息化平臺建設(shè)完成后，線上教學(xué)與線下教學(xué)同步進行，實現(xiàn)課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)協(xié)同發(fā)展的模式，學(xué)習(xí)方式更靈活，學(xué)習(xí)效率更高。

2.1 協(xié)同教學(xué)模式的構(gòu)架

在平臺構(gòu)架過程中，教師的核心地位不容忽視，平臺的初始信息來自于專任教師的知識體系，前述信息化平臺資源雖然會參考教材、輔導(dǎo)手冊、網(wǎng)絡(luò)資源和同行意見，但是還應(yīng)該有教師個人的教學(xué)經(jīng)驗、知識功底、教學(xué)風(fēng)格。

課堂教學(xué)效果的提升不僅僅是教學(xué)水平的體現(xiàn)，培養(yǎng)一批對課程理解透徹能靈活運用所學(xué)知識的學(xué)生對于平臺運行是必要的。建立課堂學(xué)習(xí)考評小組，負責(zé)對班級課堂和課后學(xué)習(xí)情況的檢查和記錄，教師負責(zé)對考評小組成員的學(xué)習(xí)成績考評，課堂教學(xué)完成后，遴選學(xué)習(xí)優(yōu)異的學(xué)生進行為期一年的平臺運行管理。

依據(jù)這些基本原則，教師首先應(yīng)當(dāng)將課堂的教學(xué)體系納入平臺，包括教學(xué)任務(wù)、知識講解、學(xué)習(xí)任務(wù)、監(jiān)督指導(dǎo)和學(xué)習(xí)評價方法以激勵學(xué)習(xí)優(yōu)異的學(xué)生涌現(xiàn)，其次是共享教學(xué)任務(wù)、教學(xué)資源、設(shè)計問題等平臺資源的建設(shè)，最后由學(xué)生進行平臺上的學(xué)習(xí)方法、在線答疑等運行管理。

2.2 信息化平臺的交互

學(xué)生是教學(xué)的主體，信息平臺的完善不能忽視學(xué)生的參與，學(xué)生通過瀏覽下載信息平臺里的初始信息，結(jié)合課堂聽課、課堂討論、課堂練習(xí)、課堂展示對平臺內(nèi)的學(xué)習(xí)任務(wù)進行自主協(xié)作、在線做題、成果展示、網(wǎng)上交流討論。在這個過程中可充暴露平臺信息的缺漏，通過師生交互將意見反饋到信息平臺建設(shè)方進行完善。

圖1 依托信息化平臺的教學(xué)模式

3 信息化平臺協(xié)同教學(xué)模式的效益評價

一個教學(xué)周期結(jié)束后進行抽樣調(diào)查，按表1 的指標(biāo)對該信息化平臺教學(xué)模式的效益進行評價，對分值較低的項目應(yīng)當(dāng)進行整改，以提高平臺運行效益。

表1 信息化平臺教學(xué)模式評價指標(biāo)

4 結(jié)論

本文論述了《結(jié)構(gòu)力學(xué)》信息化平臺與課堂協(xié)同教學(xué)的建設(shè)方案，包括創(chuàng)建教學(xué)視頻、電子教案、課件、作業(yè)庫及參考答案、經(jīng)典考題及網(wǎng)上答疑等教學(xué)資源，探討了課堂與信息化平臺協(xié)同的新教學(xué)模式，最后建立了信息化平臺教學(xué)模式效益評價系統(tǒng)，依托該平臺能有效解決教學(xué)難、不及格率高、考研復(fù)習(xí)壓力大等難題。