鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)踐★

張 晨 孫召花 劉云平 顧鎮(zhèn)媛

(南通大學(xué)交通與土木工程學(xué)院，江蘇 南通 226019)

在當(dāng)前信息技術(shù)快速發(fā)展的背景下，信息技術(shù)與課程教學(xué)全方位融合的混合式教學(xué)模式是提升課程教學(xué)水平的必要方式和目標(biāo)。教師應(yīng)充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)的突出優(yōu)勢，讓學(xué)生在信息化環(huán)境下自主學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，從而促進(jìn)教學(xué)方式與教育模式的不斷創(chuàng)新，這就要求教學(xué)更加注重課外教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)[1-3]。在今年以來疫情在全球蔓延的背景下，教師只能通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行授課，學(xué)生全部通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，這一客觀情況要求全體教師必須轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，積極進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式的研究和實(shí)踐。

1 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程教學(xué)中存在的問題

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，屬于學(xué)科基礎(chǔ)課程平臺(tái)中的必修課程和學(xué)位課程。該課程要求學(xué)生全面掌握本專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，如力學(xué)知識(shí)、土木工程材料知識(shí)等，由于知識(shí)點(diǎn)分散、部分內(nèi)容抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)的難度很大。教學(xué)中存在的主要問題有:

1)課程教師對信息技術(shù)的掌握和應(yīng)用不足。

本課程的授課教師均具備豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，但是在教學(xué)過程中對信息化技術(shù)的應(yīng)用不足。其原因主要有兩個(gè)方面：一是在思想上認(rèn)為課堂教學(xué)是主要的教學(xué)環(huán)節(jié)，因此在備課時(shí)重點(diǎn)對課堂教學(xué)的內(nèi)容和過程進(jìn)行設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備，對課堂外的教學(xué)環(huán)節(jié)準(zhǔn)備不足；二是教師本人對教學(xué)平臺(tái)資源的學(xué)習(xí)不足，未能將課程主要知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)學(xué)習(xí)資源網(wǎng)絡(luò)化，對信息化技術(shù)的掌握不足。

2)信息化技術(shù)與課程教學(xué)的融合程度不夠。

教師的教學(xué)內(nèi)容依據(jù)教學(xué)大綱確定，在教學(xué)過程中不可避免地與前修課程的相關(guān)內(nèi)容發(fā)生聯(lián)系。如《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程中涉及到力學(xué)課程中的很多知識(shí)，如應(yīng)力的概念、計(jì)算等，在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)，教師無法將這些知識(shí)完整地向同學(xué)解釋或說明，因此引入信息化技術(shù)是解決上述問題的有效措施。另外，教材的內(nèi)容有滯后性，不能完全體現(xiàn)現(xiàn)行規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，所以有必要將相關(guān)信息資源進(jìn)行梳理，并以信息化的手段分享至網(wǎng)絡(luò)資源，供學(xué)生學(xué)習(xí)。

自去年年底以來，“新冠”疫情在全球廣泛傳播，所有高校全部延期開學(xué)，學(xué)生只能通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)。對授課教師而言，如何在全面推行“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)”的形勢下提高自身的信息化教學(xué)水平，進(jìn)而提高教學(xué)效果成為當(dāng)前面臨的嚴(yán)峻問題。

在前期調(diào)研的基礎(chǔ)上，課程組教學(xué)團(tuán)隊(duì)在學(xué)校、學(xué)院的支持和指導(dǎo)下，進(jìn)行了課堂教學(xué)的創(chuàng)新性實(shí)踐，突出“師生互動(dòng)”、全過程管理，獲得了豐碩的成果和經(jīng)驗(yàn)。

2 愛課程SPOC課程建設(shè)[4,5]

2020年2月4日，教育部發(fā)布《在疫情防控期間做好普通高等學(xué)校在線教學(xué)組織與管理工作的指導(dǎo)意見》，推薦了包括22個(gè)在線課程平臺(tái)在內(nèi)的約2.4萬門課程。這些課程涵蓋了幾乎所有的國家級精品課程資源，面向全國所有高校免費(fèi)開放。

SPOC(Small Private Online Course)即小規(guī)模私有在線課程，其面向本校學(xué)生開設(shè)，是一種相對于MOOC更小眾化的在線開放課程。采用SPOC模式進(jìn)行授課，便于任課教師根據(jù)本校學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，對教學(xué)進(jìn)度適當(dāng)調(diào)整。SPOC分為同步SPOC、異步SPOC、獨(dú)立SPOC三種型式。其中，異步SPOC是被眾多普通高校廣泛采用的授課形式，教師可以拷貝一門現(xiàn)有MOOC課程的教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)可對源課程內(nèi)容進(jìn)行修改。教師不但可在異步SPOC中依據(jù)個(gè)人的教學(xué)理念對MOOC內(nèi)容進(jìn)行編輯調(diào)整，而且還可根據(jù)自己的課表時(shí)間決定相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容的發(fā)布進(jìn)度。

愛課程是目前主流的在線課程平臺(tái)，其在線課程資源涵蓋了土木工程專業(yè)所有的主干核心課，是學(xué)生學(xué)習(xí)的優(yōu)秀資源庫。課程組在學(xué)校的支持下，依托愛課程平臺(tái)同濟(jì)大學(xué)《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》精品課程資源，結(jié)合本校實(shí)際情況，建立了《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》異步SPOC在線學(xué)習(xí)平臺(tái)。課程組對同濟(jì)大學(xué)精品課程中原有的視頻資源進(jìn)行了認(rèn)真地學(xué)習(xí)和研究，針對本校學(xué)生的能力水平對少量的內(nèi)容進(jìn)行了刪減，同時(shí)對原有的習(xí)題進(jìn)行了編輯和補(bǔ)充，使其更加適合本校學(xué)生使用。該平臺(tái)的建立，極大地保證了學(xué)習(xí)資源的權(quán)威性和針對性，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)變得更加高效率和高質(zhì)量。

3 基于現(xiàn)代信息技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式研究

如何建立適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式是本文研究的重點(diǎn)，課程組嘗試從課前、課堂、課后三個(gè)階段入手，創(chuàng)建全方位的新型教學(xué)模式，包括：課前學(xué)生預(yù)習(xí)模式的研究、網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)模式的研究、課后學(xué)生復(fù)習(xí)模式的研究。

1)教學(xué)資源模塊化構(gòu)建研究。

針對學(xué)生線上學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，重新對全課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，按照不同層次、不同難易程度對知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分類標(biāo)識(shí)，方便學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行有選擇地學(xué)習(xí)。

基于課程組多年的教學(xué)積累，建立了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理試題庫，該試題庫涵蓋了課程所有的重點(diǎn)、難點(diǎn)，針對各章的知識(shí)點(diǎn)模塊設(shè)計(jì)了相應(yīng)的習(xí)題，題型多樣，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抽題。將每節(jié)課需要掌握的主要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整理，按照難、中、易進(jìn)行標(biāo)記，并附相應(yīng)的習(xí)題。學(xué)生可根據(jù)自己的具體情況有選擇地重點(diǎn)學(xué)習(xí)，并將學(xué)習(xí)情況通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與教師交流，可更高效地掌握重要的知識(shí)點(diǎn)。

2)課前預(yù)習(xí)模式研究。

學(xué)生可根據(jù)課表，有計(jì)劃地進(jìn)行相應(yīng)課程的預(yù)習(xí)和自學(xué)。學(xué)生的視頻學(xué)習(xí)情況可在愛課程慕課堂中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，該系統(tǒng)可精確顯示每節(jié)課學(xué)習(xí)的學(xué)生人數(shù)以及每一名學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)長，教師可根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行有針對性的干預(yù)和指導(dǎo)。為了培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)，實(shí)現(xiàn)互幫互助，課程組將學(xué)生進(jìn)行分組，每組4人～6人，要求每組學(xué)生在課前將預(yù)習(xí)報(bào)告上傳至課程平臺(tái)。學(xué)生在預(yù)習(xí)報(bào)告中需寫明本次課程內(nèi)容的主要知識(shí)點(diǎn)以及存在的問題，便于老師了解其學(xué)習(xí)中存在的問題，從而在教學(xué)中采取措施進(jìn)行針對性的指導(dǎo)。

3)網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)模式研究。

在專業(yè)課學(xué)時(shí)數(shù)不斷被縮減的情況下，如何保證教學(xué)效果和質(zhì)量是任課教師應(yīng)重點(diǎn)解決的問題。課堂派等在線教育管理平臺(tái)的出現(xiàn)，在很大程度上解決了上述問題。課程組在課堂(線上)教學(xué)中充分利用了現(xiàn)有在線教育管理平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)，在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)中進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。

不同于傳統(tǒng)課堂教學(xué)中任課教師須將所有知識(shí)點(diǎn)一一進(jìn)行講授的情況，由于學(xué)生已經(jīng)在愛課程平臺(tái)進(jìn)行了預(yù)習(xí)和自學(xué)，因此教師可以集中精力講授重點(diǎn)和難點(diǎn)。教師講授時(shí)充分注重以學(xué)生為中心，通過典型例題講解，課堂互動(dòng)答疑等教學(xué)環(huán)節(jié)，有效幫助學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。在互動(dòng)過程中，利用課堂派平臺(tái)先進(jìn)的搶答模式、隨機(jī)抽取回答模式、彈幕互動(dòng)模式，大大激發(fā)了學(xué)生在課堂教學(xué)過程中的積極性、主動(dòng)性，提高了課堂教學(xué)的趣味性。課堂教學(xué)不再枯燥，學(xué)生參與度高，教師好管理，同時(shí)也解決了學(xué)生上課睡覺、玩手機(jī)等影響課堂教學(xué)的問題。土木17級學(xué)生在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)中參與互動(dòng)的情況見表1。

為了幫助同學(xué)深刻理解鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點(diǎn)和破壞特征，課程組積極利用鋼結(jié)構(gòu)實(shí)訓(xùn)仿真平臺(tái)輔助教學(xué)。課程組教師根據(jù)課程特點(diǎn)和學(xué)生認(rèn)知水平，在各級虛擬仿真平臺(tái)精心挑選了適合同學(xué)自學(xué)的鋼結(jié)構(gòu)仿真課程，通過進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)幫助同學(xué)深刻理解各類受力構(gòu)件的穩(wěn)定性問題。根據(jù)不同受力類型構(gòu)件(軸心受壓、受彎、壓彎等)，擬定若干種工況，學(xué)生可選擇構(gòu)件的截面形式、規(guī)格、尺寸以及荷載大小等；根據(jù)不同工況下構(gòu)件的變形模式和承載力大小，對其破壞原因進(jìn)行研究，分析各類受力鋼構(gòu)件的穩(wěn)定問題；匯總仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論，形成報(bào)告。上述措施有效地提高了教學(xué)的效果與質(zhì)量，拓展了教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度，與用人單位的需求接軌，有助于培養(yǎng)應(yīng)用型的合格人才。

表1 學(xué)生參與網(wǎng)絡(luò)課堂互動(dòng)情況

4)課后學(xué)生復(fù)習(xí)模式研究。

在對學(xué)生課后學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的管理中，充分利用課堂派平臺(tái)的管理模塊，對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行有效干預(yù)。教師可以在系統(tǒng)中設(shè)置每次作業(yè)的截至?xí)r間，學(xué)生的課后作業(yè)必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)上傳至系統(tǒng)，否則將無法提交。該管理方式有效地解決了部分學(xué)生不按時(shí)交作業(yè)，甚至在課堂上抄作業(yè)的情況。該系統(tǒng)同時(shí)具備“作業(yè)查重”功能，重復(fù)率過高的作業(yè)將被自動(dòng)打回，較好地遏制了抄作業(yè)的現(xiàn)象。為了更好地解決學(xué)生課后答疑的問題，促進(jìn)同學(xué)之間的學(xué)習(xí)交流，課程組在平臺(tái)上定時(shí)發(fā)布疑難問題的討論帖，學(xué)生可自由發(fā)帖討論，所有的回帖均計(jì)入平時(shí)成績。學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的疑難問題也可以上傳至討論區(qū)，師生共同討論，有效地解決了學(xué)生課后答疑的問題。土木17級學(xué)生在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)中按時(shí)提交作業(yè)、參與話題討論的情況如表2所示。

表2 學(xué)生按時(shí)提交作業(yè)、參與話題討論情況

4 結(jié)語

課程組基于愛課程、課堂派等網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)平臺(tái)建立了面向本校學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，更新理念，利用信息技術(shù)采用對學(xué)生學(xué)習(xí)全過程管理的新型管理模式，有效地解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端。在“新冠”病毒肆虐的特殊時(shí)期，本課題的研究成果為今后網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的開展提供了有價(jià)值的參考。