多元融合的基礎(chǔ)力學(xué)有效教學(xué)研究與實(shí)踐

徐鋒　張永炬　范劍

[摘 要] 從教學(xué)環(huán)境、課程理論性和工程模型以及以教為主向以學(xué)為主轉(zhuǎn)變?nèi)齻€方面展開研究，通過“外因—內(nèi)因—實(shí)施—校核”一整套方法，借助精品課程建設(shè)、微課程教學(xué)改革、教與學(xué)競賽以及教與學(xué)模式的轉(zhuǎn)變等手段，逐步形成一套教書與育人、課內(nèi)與課外、理論與實(shí)踐、教學(xué)與科研、設(shè)計與競賽相結(jié)合的集課堂教學(xué)、課程實(shí)驗、綜合設(shè)計、教學(xué)競賽多元融合的基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)體系，建立了一種注重師生互動，鼓勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)與相互協(xié)作，強(qiáng)調(diào)時間投入并提供及時反饋，尊重學(xué)生差異和不同學(xué)習(xí)方式并綜合考慮“環(huán)境—過程—結(jié)果”的有效教學(xué)模式。

[關(guān)鍵詞] 基礎(chǔ)力學(xué)課程;有效教學(xué);微素材

[作者簡介] 徐 鋒（1980—），男，安徽宿州人，博士，講師，研究方向：課程教學(xué)。

[中圖分類號] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）25-0257-02? ? [收稿日期] 2019-11-18

一、研究背景

基礎(chǔ)力學(xué)課程是工科學(xué)生接觸到的第一門理論聯(lián)系工程實(shí)踐的重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。由于課程開設(shè)時，學(xué)生對專業(yè)知識還不夠了解，課程講解過程中經(jīng)常出現(xiàn)諸如結(jié)構(gòu)看不懂、原理弄不清的狀況，致使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中強(qiáng)行被動接納理論知識，無法感受課程作為專業(yè)技術(shù)在解決實(shí)際工程問題時的樂趣。另外，力學(xué)課程的知識邏輯和模型的真實(shí)應(yīng)用場景需要較長思考和吸收的時間并輔以大量習(xí)題和相應(yīng)的實(shí)踐加以鞏固，學(xué)生基礎(chǔ)薄弱但可塑性強(qiáng)的特點(diǎn)[1]對教學(xué)過程提出挑戰(zhàn)。如何充分利用“可塑性”來激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和主動性，弱化“基礎(chǔ)薄弱”，讓課堂效果和習(xí)題鞏固環(huán)節(jié)都能得以順利進(jìn)行（避免大面積的課后作業(yè)抄襲），是教學(xué)模式構(gòu)建需要解決的核心問題。

面對學(xué)情（學(xué)生層次、能力、特點(diǎn)）、師情（教師能力、風(fēng)格、素養(yǎng)）、課情（課程特征、重點(diǎn)、難點(diǎn)）、校情（培養(yǎng)目標(biāo)、規(guī)劃、制度）等復(fù)雜環(huán)境變量對基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)過程的影響，如何上好基礎(chǔ)力學(xué)課程并發(fā)揮其在培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和工程實(shí)踐能力中的先導(dǎo)作用，以適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，是在教學(xué)過程中面臨的新問題。為此，課程組經(jīng)過多年教學(xué)實(shí)踐和不斷凝練，主要針對教學(xué)過程如何應(yīng)對復(fù)雜教學(xué)環(huán)境（校情、課情、學(xué)情、師情）;課程理論性強(qiáng)、工程模型抽象且與實(shí)踐聯(lián)系不緊密;以教為主向以學(xué)為主轉(zhuǎn)變?nèi)齻€方面展開研究。

二、研究問題的方法

1.針對教學(xué)過程如何應(yīng)對復(fù)雜教學(xué)環(huán)境問題，通過主成分分析方法降維復(fù)雜環(huán)境變量，建立構(gòu)建主義學(xué)習(xí)模式。有效教學(xué)實(shí)質(zhì)上是通過一系列的教育活動，使學(xué)生學(xué)習(xí)達(dá)到預(yù)期的最佳效果，包括教學(xué)效果、教學(xué)效率和教學(xué)效益[2]。而建構(gòu)主義學(xué)習(xí)注重知識的建構(gòu)性、境脈性、復(fù)雜性和社會性，尤其強(qiáng)調(diào)外在整體環(huán)境的重要性，而學(xué)習(xí)者的個人行為則決定了其知識的建構(gòu)[3]。針對學(xué)情（學(xué)生層次、能力、特點(diǎn)）、師情（教師能力、風(fēng)格、素養(yǎng)）、課情（課程特征、重點(diǎn)、難點(diǎn)）、校情（培養(yǎng)目標(biāo)、規(guī)則、制度）等一系列復(fù)雜且具有耦合性的環(huán)境變量，利用主成分分析方法將上述環(huán)境變量逐次降維處理，確定學(xué)情分析、教師素養(yǎng)、課程系統(tǒng)以及培養(yǎng)目標(biāo)與定位等影響有效教學(xué)的主因，根據(jù)主因和影響機(jī)制來確定一種強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)者為中心，注重學(xué)習(xí)過程的真實(shí)境脈和外部信息資源對學(xué)習(xí)的支撐作用，重視互動與協(xié)作性學(xué)習(xí)以及在學(xué)習(xí)過程中主動構(gòu)建知識的構(gòu)建主義學(xué)習(xí)模式。

2.針對課程理論性強(qiáng)、模型抽象等問題，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系，建立多元融合的課程教學(xué)體系。將科研成果引入課堂，讓學(xué)生參與科研工作，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合;注重以動畫模擬輔助力學(xué)模型的真實(shí)境況講解，增設(shè)有限元課程，培養(yǎng)學(xué)生工程思維和建模能力;邀請經(jīng)驗豐富的教授對青年教師“傳、幫、帶”，定期舉辦教學(xué)研討和觀摩課，鼓勵教師參加校級、省級教學(xué)技能大賽，提高教學(xué)水平;引導(dǎo)學(xué)生參加省力學(xué)競賽、機(jī)械設(shè)計競賽和全國包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽，培養(yǎng)理論用于實(shí)踐的能力;自主研發(fā)實(shí)驗設(shè)備，開設(shè)綜合性實(shí)驗，逐步形成“教研相長、學(xué)賽互補(bǔ)、上下聯(lián)動、內(nèi)外兼修”的多元融合教學(xué)體系。

3.巧用現(xiàn)代信息工具，形成微課和翻轉(zhuǎn)課堂深度融合的有效教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)以教為主向以學(xué)為主轉(zhuǎn)變。考慮課程的理論性和學(xué)生基礎(chǔ)，改變滿堂灌的教學(xué)模式，精講多練，制作多“微”素材，譬如，對課程中出現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和原理制作微模型;針對專業(yè)背景和培養(yǎng)目標(biāo)制作微教案;結(jié)合知識難點(diǎn)、學(xué)生層次和水平錄制微視頻;對于容易犯錯的課后難題制作微練習(xí);針對具有知識外延性的課外拓展布置微實(shí)踐;針對教師難以掌控學(xué)生知識內(nèi)化程度問題讓師生角色互換，分享學(xué)習(xí)經(jīng)驗;針對課后作業(yè)抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重影響知識消化問題定期舉辦微測試。多“微”素材的制定有效解決了基礎(chǔ)力學(xué)課程面臨的理論性強(qiáng)、模型抽象、學(xué)生學(xué)習(xí)倦怠畏難等問題。另外，巧用信息化搭建微社交和課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺;考評改革激勵學(xué)生學(xué)習(xí)方式的多元化，從而建立了一種注重師生互動、鼓勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)與相互協(xié)作、強(qiáng)調(diào)時間投入并提供及時反饋、尊重學(xué)生差異和不同學(xué)習(xí)方式并綜合考慮“環(huán)境—過程—結(jié)果”的有效教學(xué)模式。

三、實(shí)踐效果

1.學(xué)生成績穩(wěn)步提升，實(shí)踐能力增強(qiáng)，相關(guān)競賽取得突破。學(xué)生卷面及格率穩(wěn)步提升，對基礎(chǔ)力學(xué)課程的認(rèn)知和態(tài)度逐步改觀，學(xué)生的反饋和評價大都是課程與專業(yè)關(guān)系密切，實(shí)踐性強(qiáng)，老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，上課充滿激情，教學(xué)方法適合等。其中在材料力學(xué)及實(shí)驗課程對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成度分析中，在分析工程問題、清晰表達(dá)設(shè)計目標(biāo)、實(shí)施機(jī)械領(lǐng)域相關(guān)實(shí)驗等方面表現(xiàn)良好（當(dāng)量值分別為0.86/0.82/0.90），為應(yīng)用型培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)認(rèn)證做出一定貢獻(xiàn)。學(xué)生積極參加省級大學(xué)生力學(xué)競賽，三年共獲得一等獎1項、二等獎3項、三等獎5項，實(shí)現(xiàn)學(xué)校在此項賽事的重大突破。在全國大學(xué)生包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽中，以有限元法分析包裝結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的參賽作品《植物秸稈包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計及有限元分析》獲全國二等獎。

2.精品課程建設(shè)初見成效，教材、項目和論文等成果豐富。自材料力學(xué)及實(shí)驗立項建設(shè)精品課程以來，課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺得以完善，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)隨時隨地學(xué)習(xí)相關(guān)理論和實(shí)驗課程，而材料力學(xué)課程也被評為校首屆“魅力課堂”。課程組以基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)改革為內(nèi)容共申請了省教育科學(xué)規(guī)劃項目2項、市教育科學(xué)規(guī)劃項目1項，已舉辦四屆大學(xué)生力學(xué)競賽，發(fā)表教改論文10余篇，其中2篇被EI收錄。

3.青年教師成長迅速，課堂評價連年優(yōu)秀，教學(xué)競賽屢創(chuàng)佳績?；A(chǔ)力學(xué)課程團(tuán)隊和諧、精干、富有朝氣，具有良好的創(chuàng)新意識。近年來，課程組全部青年教師均獲得過各類各級別教學(xué)技能競賽獎，其中作者本人獲得浙江省第九屆高校青年教師教學(xué)技能競賽一等獎、浙江省“三育人”先進(jìn)個人和市校級教學(xué)成果獎。青年教師教學(xué)技能的不斷提升得以反哺教學(xué)，并在同行教學(xué)觀摩課中起到良好的示范作用。

參考文獻(xiàn)

[1]徐鋒.面向不同群體的層次教學(xué)法在力學(xué)課程中的應(yīng)用與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2015，（42）：107-108.

[2]陳玲玲.有效教學(xué)的類型、問題及改進(jìn)建議[J].教學(xué)與管理，2019，（6）：4-7.

[3]余姿.基于認(rèn)知耦合范式的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計與應(yīng)用[J].高等工程教育研究，2016，（2）：180-185.

Abstract：Basic Mechanics course is a very important technical basic course for the mechanical specialty，yet the teaching effect is always unsatisfactory.In view of the? main problems in teaching process，research is conducted from three aspects：teaching environment，theoretical characteristics，and engineering model.Through high-quality course construction，micro-lecture teaching reform，teaching competition and the transformation of teaching model，the teaching system of Basic Mechanics is gradually formed，which combines theory and practice，teaching and scientific research，design and competition.An effective teaching model is also established，which pays attention to teacher-student interaction，encourages students to study and cooperate actively，emphasizes time investment and provides timely feedback，and respects students' differences and different learning methods.

Key words：Basic Mechanics;effective teaching;micro materials