《工程力學(xué)》實(shí)施對(duì)分課堂教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

李穎 姚宏

摘? 要：本文對(duì)在《工程力學(xué)》課堂教學(xué)中采用一種能夠提高學(xué)員主動(dòng)學(xué)習(xí)能力的創(chuàng)新教學(xué)模式——“對(duì)分課堂”進(jìn)行了初步探索和實(shí)踐。本文中闡述了對(duì)分課堂教學(xué)模式的起源、主題思想，結(jié)合《工程力學(xué)》課堂教學(xué)實(shí)踐，從課堂討論、課堂講授、對(duì)分作業(yè)的布置3個(gè)方面闡述了一些在教學(xué)中摸索出的具體經(jīng)驗(yàn)方法，采用這種教學(xué)模式在授課過程中取得了一定效果。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué)? 創(chuàng)新? 對(duì)分課堂? 教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642;TB12-4? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）05（c）-0213-04

Exploration and Practice on the PAD Teaching Model in Engineering Mechanics Teaching

LI Ying? YAO Hong

（Department of Basic Sciences，Air Force Engineering University，Xi'an，Shaanxi Province， 710051? China）

Abstract： This paper makes a preliminary exploration and Practice on adopting an innovative teaching mode "PAD"， which can improve students' active learning ability in the classroom teaching of engineering mechanics. This paper expounds the origin and theme of PAD m teaching mode. Combined with the classroom teaching practice of Engineering Mechanics， this paper expounds some specific experience and methods explored in teaching from three aspects： classroom discussion， classroom teaching and the arrangement of split homework. This teaching mode has achieved certain results in the teaching process.

Key Words：? Engineering Mechanics; Innovate; PAD; Teaching mode

“教為主導(dǎo)，學(xué)為主體”的教學(xué)理念已經(jīng)提了很多年，但要想真正在教學(xué)中有效實(shí)施卻并不易。教學(xué)本身就是一個(gè)復(fù)雜多變的系統(tǒng)工程，教學(xué)活動(dòng)的復(fù)雜性決定了教學(xué)方法的多樣性。

美國(guó)學(xué)者埃德加·戴爾在1946年提出了學(xué)習(xí)金字塔理論（見圖1），指出主動(dòng)學(xué)習(xí)的幾種方式。如果每個(gè)人仔細(xì)思考一下自己的學(xué)習(xí)、生活經(jīng)歷，應(yīng)該都會(huì)有這樣的體會(huì)。所以，讓學(xué)員有機(jī)會(huì)參與課堂討論或是讓學(xué)員有機(jī)會(huì)當(dāng)同學(xué)的小老師，當(dāng)條件允許，設(shè)計(jì)好實(shí)踐環(huán)節(jié)讓學(xué)員參與，應(yīng)該會(huì)在很大程度上提升學(xué)員主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。因此，作為一名教師，要通過不斷地學(xué)習(xí)，去調(diào)整改變自己的教學(xué)方法，同時(shí)學(xué)員也要通過不懈地努力，轉(zhuǎn)變自己的學(xué)習(xí)方法，“教為主導(dǎo)，學(xué)為主體”的理念才能夠真正實(shí)現(xiàn)。根據(jù)學(xué)習(xí)金字塔理論，我們?cè)凇豆こ塘W(xué)》教學(xué)中采用了一種全新的教學(xué)模式——對(duì)分課堂，簡(jiǎn)稱PAD課堂，即講授（Presentation）、內(nèi)化和吸收（Assimilation）、討論（Discussion）。

1? 采用對(duì)分課堂教學(xué)模式的起源

在2013年9月《工程力學(xué)》課程教學(xué)中，選取了一個(gè)25人的新訓(xùn)班長(zhǎng)班，根據(jù)課程內(nèi)容的特點(diǎn)以及自己的教學(xué)積淀，按照合作教學(xué)法的實(shí)施模式和具體方法[1]在課堂上試行實(shí)施，取得了較好的課堂教學(xué)效果。但由于學(xué)校后期安排的班級(jí)都是80人左右的大班，人數(shù)太多，另外討論的內(nèi)容一般也僅限于一到兩個(gè)問題，所以只實(shí)施了3年。在2019年筆者無意中接觸到了復(fù)旦大學(xué)心理系張學(xué)新教授提出的對(duì)分課堂，與之前所實(shí)踐的合作教學(xué)相比，感覺有相似之處，又有更多的亮點(diǎn)，也更能體現(xiàn)學(xué)習(xí)金字塔理論，所以在《工程力學(xué)》課堂教學(xué)中選取了6次課程對(duì)“對(duì)分課堂”教學(xué)模式進(jìn)行了試點(diǎn)授課。

2? “對(duì)分課堂”教學(xué)模式主題思想

對(duì)分課堂教學(xué)模式是把課堂時(shí)間分為兩半，前一半時(shí)間用于課堂討論，后一半時(shí)間由教員精講新課。討論主要是隔堂討論，即一堂課的前一半時(shí)間討論的是上次課留給學(xué)員討論的內(nèi)容。討論分4個(gè)環(huán)節(jié)：小組討論、教員抽查、自由提問、教員總結(jié)。后3個(gè)環(huán)節(jié)總和稱為全班交流。小組討論通常4人一組，分組原則為“組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)”（即每個(gè)小組成員都按“好、中、中、差”來分組）;對(duì)分的講授原則主要是精講和留白，教員只有原來一半的時(shí)間進(jìn)行講授，不可能細(xì)致覆蓋，也沒有時(shí)間講得非常生動(dòng)、有趣，應(yīng)該做引導(dǎo)性的、框架式的講授，對(duì)分的精講就是要在相對(duì)宏觀的層面上，學(xué)的是框架、重點(diǎn)、難點(diǎn)，可以比喻為骨架、脈絡(luò)與關(guān)節(jié)[2]。

課后作業(yè)是連接講授與討論的核心環(huán)節(jié)，是對(duì)分成功的關(guān)鍵，也是初期實(shí)施對(duì)分最重要的抓手，作業(yè)的布置十分關(guān)鍵。除了傳統(tǒng)形式的作業(yè)外，對(duì)分作業(yè)還包括一個(gè)新的部分，稱為“亮考幫”。學(xué)員在聽課、讀書、完成常規(guī)作業(yè)后，要總結(jié)出學(xué)習(xí)過程中自己感受最深、受益最大、最欣賞的內(nèi)容等，稱為“亮閃閃”。要把自己弄懂了，但是覺得別人可能存在困惑的地方，用問題的形式表述出來，用來挑戰(zhàn)別人，稱為“考考你”。要把自己不懂、不會(huì)的地方或想要了解的內(nèi)容，用問題的形式表述出來，在討論時(shí)求助同學(xué)，稱為“幫幫我”[2]。

3? “對(duì)分課堂”教學(xué)模式的實(shí)踐

3.1 課堂討論

課堂討論的環(huán)節(jié)，上課一開始就是小組內(nèi)成員自己相互交流討論，提出各自的“亮考幫”，然后形成小組“亮考幫”。但經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，由于每次事先提出的討論內(nèi)容難易程度不同，所占用的時(shí)間也不同，若這個(gè)環(huán)節(jié)占20min，后面的環(huán)節(jié)完成會(huì)比較倉促;如果給的時(shí)間較短，小組內(nèi)的有效交流就打了折扣。而學(xué)員還要學(xué)習(xí)其他諸多課程、完成各項(xiàng)作業(yè)和任務(wù)，他們的時(shí)間也是有限的，不可能花大量的精力在力學(xué)一門課上，所以討論還是盡可能利用課上的時(shí)間進(jìn)行。因此在這個(gè)環(huán)節(jié)做了一些變動(dòng)，根據(jù)討論內(nèi)容的多少，難易程度來決定課上討論還是課下討論。內(nèi)容少些的就采用小組課上討論，如果內(nèi)容多一些的，由各小組組長(zhǎng)負(fù)責(zé)召集小組成員課外線下討論，也可以利用對(duì)分易線上教學(xué)平臺(tái)，由學(xué)員建立對(duì)分易線上小組群或微信小組群，實(shí)施線上討論，打破時(shí)空限制。經(jīng)過小組討論后，可以先在小組內(nèi)部解決一些低層次的“考考你”“幫幫我”的問題，然后通過討論形成小組的“亮考幫”?！傲量紟汀笔菍?duì)分課堂教學(xué)模式的一個(gè)亮點(diǎn)。通過做“亮考幫”作業(yè)，能夠鍛煉學(xué)員的歸納總結(jié)能力，培養(yǎng)學(xué)員發(fā)現(xiàn)問題、提出問題以及解決問題的能力，在小組內(nèi)部解決每個(gè)成員的“考考你”和“幫幫我”問題時(shí)，也是學(xué)員當(dāng)小老師講授給他人的一個(gè)過程，并且也培養(yǎng)了學(xué)員的團(tuán)隊(duì)合作精神。同時(shí)，“亮考幫”也是對(duì)分課堂教學(xué)實(shí)施的難點(diǎn)之一，如何提出高質(zhì)量的“亮考幫”，這對(duì)學(xué)員也有著較高的要求。當(dāng)然，這也是我們的終極目標(biāo)。在目前的教學(xué)實(shí)踐中，“考考你”和“幫幫我”，學(xué)員完成的還不錯(cuò)，在“亮閃閃”中，有少部分學(xué)員會(huì)提出一些有深度、有新意的問題，大部分學(xué)員主要是對(duì)所學(xué)的一些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，從總結(jié)中也可以看出學(xué)員的不同，有的學(xué)員總結(jié)直擊要點(diǎn)，能總結(jié)出知識(shí)點(diǎn)背后的思想方法，有的就是泛泛地把知識(shí)點(diǎn)搬遷到紙面上。不過，無論“亮閃閃”的質(zhì)量好壞，至少讓學(xué)員向前邁進(jìn)了一步—— 學(xué)會(huì)通過自己的思考去歸納總結(jié)、發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。

當(dāng)然，如果學(xué)員有充足的課下討論時(shí)間，建議還是將小組討論由課上放在課下，這樣討論就能更充分、更從容，也為課堂全班交流的討論保障了質(zhì)量。

在全班交流環(huán)節(jié)，每個(gè)小組提出的“考考你”和“幫幫我”的問題，可先由小組間相互解決，教員予以引導(dǎo)和提煉總結(jié)，或者共性問題由教員來解決。提煉總結(jié)可放在最后，也可放在中間過程中。由于課堂時(shí)間有限，對(duì)于學(xué)員提出的很多問題，不可能課上一一解答，可以放在課外線下輔導(dǎo)答疑時(shí)間解決，或者利用線上教學(xué)平臺(tái)答疑解決。

3.2 課堂講授

對(duì)分課堂的講授原則主要是精講和留白，課前需要思考準(zhǔn)備如何設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容精講留白，也就是要解決講什么的問題。畢竟是大學(xué)課程，并不能因?yàn)榻虒W(xué)模式的改變而講淺講少，降低內(nèi)容的難度和深度。除了去掉一些可講可不講的內(nèi)容外，精講本節(jié)課內(nèi)容的框架、重點(diǎn)、難點(diǎn)、重要例題，例題不在于多而在于精，例題的編寫要具有目的性、啟發(fā)性和綜合性，以加深學(xué)員對(duì)基本概念、基本理論、基本方法的正確理解，提高課堂效率。筆者對(duì)課件也進(jìn)行了改動(dòng)，PPT里的內(nèi)容原來是逐一出現(xiàn)的，需要引發(fā)學(xué)員思考討論的內(nèi)容還是按照需要逐條出現(xiàn)，而不需要討論的陳述性內(nèi)容就一版整體展現(xiàn)，這樣也能省出一些時(shí)間;同時(shí)，對(duì)于板書也做了改革，把板書設(shè)計(jì)提前展現(xiàn)出來，如果是智慧教室，可用投影儀直接放映到屏幕上，學(xué)員隨時(shí)可以觀看，另一塊屏幕展現(xiàn)的是PPT的播放，互不影響。即使板書是提前寫好的，講課時(shí)也依然要注意講解和板書的適時(shí)配合。如果沒有智慧教室，課前需將板書設(shè)計(jì)提前手寫好展現(xiàn)在黑板上。這樣做的好處是可以節(jié)省出一部分時(shí)間，也可以拍照發(fā)給學(xué)員，學(xué)員上課可以不用手記筆記，專心聽講，并且隨時(shí)可看，課后也便于整理記筆記。即使不是對(duì)分課堂，這樣做也可以把省出的時(shí)間用于和學(xué)員做當(dāng)堂的互動(dòng)討論交流。把課堂授課內(nèi)容制作成思維導(dǎo)圖發(fā)布給學(xué)員，學(xué)完一章后還可接著做章節(jié)思維導(dǎo)圖，以及時(shí)做階段性整理歸納，這樣也有利于學(xué)員全方位、系統(tǒng)地掌握所學(xué)內(nèi)容的框架與脈絡(luò)。根據(jù)學(xué)員的學(xué)情，也可要求由他們來制作思維導(dǎo)圖，由于思維導(dǎo)圖制作的靈活性，這樣也可以發(fā)展學(xué)員的思考能力和提高思考水平。

3.3 作業(yè)的布置

除了日常的基本作業(yè)（我們使用的是本校自編的練習(xí)冊(cè)），用對(duì)分課堂教學(xué)模式授課的內(nèi)容，還需額外布置補(bǔ)充的對(duì)分討論作業(yè)。補(bǔ)充討論作業(yè)同樣也不能過多，需根據(jù)學(xué)情酌情而定，以免加重學(xué)員負(fù)擔(dān)而流于應(yīng)付。對(duì)分作業(yè)的水平，也是對(duì)分課堂教學(xué)模式實(shí)施的關(guān)鍵。理想的對(duì)分作業(yè)，要滿足幾個(gè)特點(diǎn)：相關(guān)性、基本性、挑戰(zhàn)性、開放性、選擇性、個(gè)性化、梯度性。這就需要教員在課前提前思考，準(zhǔn)備布置什么樣具體的作業(yè)，選擇什么樣的作業(yè)題，使得討論能開展起來。從形式上并沒有一個(gè)固定的模式，教員可以充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性。題目形式可以是判斷、選擇辨析、簡(jiǎn)單的綜合計(jì)算、工程應(yīng)用分析等?？梢哉宫F(xiàn)一題多解、逆向思維、解決實(shí)際問題等等，但這些問題都應(yīng)該是圍繞所學(xué)的相關(guān)內(nèi)容而提出的[3-11]。

例如，在講授完拉壓桿的強(qiáng)度條件應(yīng)用和拉壓桿的變形后，除了練習(xí)冊(cè)上的基本作業(yè)外，我們布置了三道能引發(fā)起學(xué)員討論的對(duì)分作業(yè)。

（1）圖2示結(jié)構(gòu)中，AB、AC兩桿的長(zhǎng)度均為l，抗拉（壓）剛度均為EA，AC桿位于水平位置。若在力P作用下，節(jié)點(diǎn)A不產(chǎn)生水平位移，則α= （? ? ? ? ）。在此情況下，設(shè)β=60°，則節(jié)點(diǎn)A的鉛垂位移δA= （? ? ? ? ? ）。

（2）已知圖3所示AC、CB兩段桿的長(zhǎng)度分別為l1和l2，縱向線應(yīng)變分別為ε1和ε2。則以下正確的是（? ? ? ? ）。

A. AB桿的總縱向線應(yīng)變?chǔ)?ε1+ε2

B. AB桿的總伸長(zhǎng)量Δl=ε1l1+ε2l2

C. AB桿的總伸長(zhǎng)量Δl=（ε1+ε2）（l1+ l2）

D. AB桿的總縱向線應(yīng)變?chǔ)?（ε1+ε2）/2

（3）多年在外求學(xué)的你，某年回到自己的家鄉(xiāng)，發(fā)現(xiàn)家鄉(xiāng)正在修建一座石拱橋。在一石橋橋墩的頂面上，有一個(gè)軸向荷載P=3000kN作用，已知橋墩的設(shè)計(jì)高度為l=30m，材料的許用壓應(yīng)力[σ]=1MPa，容重γ=25kN/m3。對(duì)于此橋墩村民提出了三套設(shè)計(jì)方案，分別為等直桿、階梯形（三段的高度相等）和等強(qiáng)度桿（見圖4），如圖所示。村長(zhǎng)一時(shí)難以決斷，于是求助于你。村長(zhǎng)說：“你現(xiàn)在在大學(xué)已學(xué)了不少知識(shí)吧，看看咋辦？”

①對(duì)此橋墩，試根據(jù)這3種情況分別計(jì)算所需的截面積、體積和石料的重量。

②決定哪種方案最為合適[12]。

第一題體現(xiàn)的是求結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)位移（以切代?。┑闹R(shí)點(diǎn)，有一定的靈活性，目的是訓(xùn)練學(xué)員的逆向思維能力;第二題體現(xiàn)的是用分段求和的方法求拉壓桿的變形量以及應(yīng)變和變形量的關(guān)系的知識(shí)點(diǎn)，有一定的迷惑性，目的是澄清易混淆的錯(cuò)誤概念;第三題通過等直桿、變截面桿、等強(qiáng)度桿的設(shè)計(jì)截面尺寸以及方案優(yōu)化問題，體現(xiàn)的是拉壓桿的內(nèi)力、應(yīng)力、強(qiáng)度計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，并初步建立等強(qiáng)度的概念，有一定的綜合性，目的是培養(yǎng)學(xué)員綜合解決問題的能力。學(xué)員在課下根據(jù)自己的內(nèi)化吸收獨(dú)立完成作業(yè)和補(bǔ)充的對(duì)分作業(yè)，形成自己的“亮考幫”，然后上課進(jìn)行小組討論以及全班交流討論。課堂上學(xué)員討論比較熱烈，效果較好。而對(duì)拉壓桿變形問題的討論，同時(shí)也為第二節(jié)課簡(jiǎn)單拉壓超靜定問題的精講做好了鋪墊。

在小組討論前要求學(xué)員將各自的對(duì)分補(bǔ)充作業(yè)和“亮考幫”作業(yè)在限定時(shí)間內(nèi)通過對(duì)分易線上教學(xué)平臺(tái)上傳提交，一方面教員可在線上提前大致瀏覽學(xué)員的“亮考幫”作業(yè)及對(duì)分討論作業(yè)，做到心里有數(shù)，針對(duì)課堂討論及時(shí)做好預(yù)案，從而保障課堂討論的高效性。另一方面，也有利于對(duì)每個(gè)學(xué)員平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定的公平性。

4? 結(jié)語

實(shí)踐表明，對(duì)分課堂這種全新的教學(xué)模式，能夠培養(yǎng)學(xué)員主動(dòng)學(xué)習(xí)和思考的能力、歸納總結(jié)能力、口頭表達(dá)能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，但目前還處于探索實(shí)踐階段中，雖然取得了一些成功經(jīng)驗(yàn)，但也有一些需要改進(jìn)提升的地方，比如如何讓對(duì)分作業(yè)少而精，使一道討論題目涵蓋的知識(shí)點(diǎn)更多，更具有綜合性、開放性及實(shí)踐性等，使得討論更加高效。這還需要我們后續(xù)不斷地去探索和研究。

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