基于目標(biāo)問(wèn)題導(dǎo)向的“材料力學(xué)”課程教學(xué)創(chuàng)新

于月民 劉寶良 梁翠香

摘 ? ?要：文章基于目標(biāo)問(wèn)題導(dǎo)向式課程教學(xué)理念，對(duì)“材料力學(xué)”課程開(kāi)展教學(xué)創(chuàng)新，把信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，提出了目標(biāo)問(wèn)題導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，將案例教學(xué)法貫穿于整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，將思政元素有機(jī)融入教學(xué)全過(guò)程，兼顧知識(shí)學(xué)習(xí)、能力發(fā)展和價(jià)值引領(lǐng)，將素質(zhì)教育、工程教育和創(chuàng)新教育結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和解決問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：目標(biāo)問(wèn)題導(dǎo)向;案例教學(xué);材料力學(xué);課程思政

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1002-4107（2022）03-0045-02

廣東石油化工學(xué)院依據(jù)學(xué)校、專業(yè)、課程三個(gè)層級(jí)目標(biāo)，提出了“目標(biāo)問(wèn)題導(dǎo)向”式教學(xué)理念，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)五類“目標(biāo)問(wèn)題”，以學(xué)生為中心，圍繞五類“目標(biāo)問(wèn)題”展開(kāi)一系列教學(xué)活動(dòng)。通過(guò)目標(biāo)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生課前自主學(xué)習(xí);課中通過(guò)教師梳理主要知識(shí)點(diǎn)，組織學(xué)生進(jìn)行討論;課后布置拓展問(wèn)題和拓展閱讀等環(huán)節(jié)組織教學(xué)，有效地促進(jìn)了課程教學(xué)不斷逼近人才培養(yǎng)目標(biāo)。使學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)“激發(fā)興趣、引發(fā)思考、課堂參與、學(xué)用知識(shí)、素質(zhì)培養(yǎng)”的目標(biāo)[1-3]。

“材料力學(xué)”課程基于目標(biāo)問(wèn)題導(dǎo)向式課程教學(xué)理念開(kāi)展教學(xué)創(chuàng)新，以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向設(shè)計(jì)，以基礎(chǔ)問(wèn)題、重點(diǎn)問(wèn)題、難點(diǎn)問(wèn)題、實(shí)踐問(wèn)題和拓展問(wèn)題五類目標(biāo)問(wèn)題的分析和解決來(lái)組織教學(xué)活動(dòng)。通過(guò)設(shè)計(jì)循序漸進(jìn)的基礎(chǔ)問(wèn)題、重點(diǎn)問(wèn)題、難點(diǎn)問(wèn)題、實(shí)踐問(wèn)題和拓展問(wèn)題五類目標(biāo)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生課前自學(xué);課中通過(guò)研討交流答惑解疑，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題;課后引導(dǎo)學(xué)生探索創(chuàng)新。通過(guò)目標(biāo)問(wèn)題的設(shè)置和解析，吸引學(xué)生參與，激發(fā)學(xué)生開(kāi)放式思維，引導(dǎo)學(xué)生深度思考，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和實(shí)踐能力。

一、教學(xué)創(chuàng)新的必要性

“材料力學(xué)”課程是機(jī)械類與土木類專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其研究?jī)?nèi)容涉及各類工程結(jié)構(gòu)中的受力、變形和破壞現(xiàn)象?！安牧狭W(xué)”課程既是專業(yè)課的基礎(chǔ)，又直接服務(wù)于工程實(shí)際，具有基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)的雙重性質(zhì)[4]?！安牧狭W(xué)”課程的授課對(duì)象是大二學(xué)生，他們雖然掌握了一定的力學(xué)理論基礎(chǔ)，對(duì)工程構(gòu)件已有初步的認(rèn)識(shí)，但沒(méi)有相關(guān)工程背景和實(shí)踐知識(shí)。在傳統(tǒng)“材料力學(xué)”課程教學(xué)中，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中參與度不夠，工程意識(shí)和解決問(wèn)題的能力欠缺，缺乏過(guò)程性反饋;教師的教學(xué)缺乏針對(duì)性和精準(zhǔn)性，并且缺失過(guò)程性評(píng)價(jià)，難以合理地評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)掌握和綜合素質(zhì)情況。

針對(duì)上述教學(xué)問(wèn)題，我們對(duì)“材料力學(xué)”課程進(jìn)行了教學(xué)創(chuàng)新。基于“從實(shí)踐中認(rèn)識(shí)規(guī)律，再回到實(shí)踐中指導(dǎo)實(shí)踐”的認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)合實(shí)際工程問(wèn)題實(shí)施案例式教學(xué)，通過(guò)工程案例講授力學(xué)理論，并利用力學(xué)理論解決“實(shí)際工程問(wèn)題”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的課堂參與度。從“專業(yè)基礎(chǔ)課服務(wù)專業(yè)課程”的理念出發(fā)，收集整理與專業(yè)相關(guān)的工程案例，將之與抽象的課堂理論知識(shí)結(jié)合。通過(guò)案例式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中抓主要矛盾的能力，將實(shí)際工程問(wèn)題抽象為力學(xué)模型的力學(xué)思維工程意識(shí)和解決問(wèn)題的能力。基于“雨課堂智慧平臺(tái)”實(shí)施多元化考核，線上與線下考核相結(jié)合，實(shí)施過(guò)程性與終結(jié)性考核，兼顧知識(shí)、能力和思政考核。

二、教學(xué)創(chuàng)新的思路和舉措

（一）教學(xué)目標(biāo)創(chuàng)新

廣東石油化工學(xué)院圍繞學(xué)校的辦學(xué)特色和人才培養(yǎng)目標(biāo)，確立了包含知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和思政目標(biāo)的“材料力學(xué)”課程教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)的有機(jī)統(tǒng)一，有效支撐了專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)，符合學(xué)校辦學(xué)定位。

1.知識(shí)目標(biāo)。熟練掌握桿件基本變形和組合變形下的內(nèi)力、應(yīng)力和變形分析方法，并能進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算;熟練掌握壓桿臨界荷載的計(jì)算方法，并能進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。

2.能力目標(biāo)。掌握分析和研究工程問(wèn)題的方法，能對(duì)工程實(shí)際中的桿件合理地建立力學(xué)模型，應(yīng)用強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性條件進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析;培養(yǎng)學(xué)生辯證性分析復(fù)雜綜合案例、應(yīng)用知識(shí)、有效溝通、清晰表達(dá)的能力，并能考慮工程倫理等因素，具備應(yīng)用信息檢索與軟件、完成報(bào)告及設(shè)計(jì)文稿撰寫(xiě)的能力。

3.思政目標(biāo)。結(jié)合課程知識(shí)點(diǎn)介紹我國(guó)領(lǐng)先技術(shù)，增強(qiáng)學(xué)生民族自信心與自豪感;結(jié)合業(yè)界前輩生平事跡與貢獻(xiàn)，培育學(xué)生耐心專注、百折不撓、精益求精的工匠精神和科學(xué)精神;結(jié)合經(jīng)典創(chuàng)新工程案例，培養(yǎng)學(xué)生勇于突破陳舊觀點(diǎn)，實(shí)踐創(chuàng)新的思維;通過(guò)歷史失敗工程案例分析予以警示，培養(yǎng)學(xué)生擔(dān)當(dāng)精神與社會(huì)責(zé)任感。

（二）教學(xué)模式創(chuàng)新

“材料力學(xué)”課程采用的是基于目標(biāo)問(wèn)題導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式（O-DIRTCTSH），從空間和時(shí)間兩個(gè)維度對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，在空間上分為課內(nèi)和課外兩個(gè)場(chǎng)所，在時(shí)間上分為課前、課中和課后三個(gè)階段。翻轉(zhuǎn)課堂的課前視頻學(xué)習(xí)是以學(xué)生在線學(xué)習(xí)的形式為主，課中的合作探究和問(wèn)題解決是在傳統(tǒng)的線下課堂進(jìn)行主要以能力發(fā)展為主。翻轉(zhuǎn)課堂把線上和線下學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主動(dòng)性。

基于目標(biāo)問(wèn)題導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，在課前利用“雨課堂智慧平臺(tái)”推送預(yù)習(xí)課件、拓展課件、錄播視頻，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供資源，并設(shè)置問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，掌握課程知識(shí)點(diǎn)并解決問(wèn)題。課中首先，回顧和梳理錄播視頻中的主要知識(shí)點(diǎn)。其次，通過(guò)集中學(xué)習(xí)、小組討論、合作探究等方式進(jìn)一步梳理重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。最后，基于工程案例進(jìn)行深層次的教學(xué)活動(dòng)，師生共同交流、探討，解決實(shí)踐問(wèn)題，重在培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在課中的總結(jié)環(huán)節(jié)總結(jié)本次課的知識(shí)點(diǎn)，形成知識(shí)脈絡(luò)圖，鍛煉學(xué)生的歸納總結(jié)能力。課后利用“雨課堂智慧平臺(tái)”推送課后作業(yè)和拓展資料，利用教學(xué)QQ群和微信進(jìn)行答疑，學(xué)生以個(gè)體或小組的形式在教師的啟發(fā)下解決拓展問(wèn)題，完成教師布置的課后任務(wù)，提升應(yīng)用力學(xué)理論解決工程問(wèn)題的能力。另外，根據(jù)具體的授課內(nèi)容將思政素材融入到課前錄播視頻、課前拓展課件、課中案例、課后拓展課件中。

（三）教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新

“材料力學(xué)”課程在內(nèi)容上以四種基本變形為基礎(chǔ)，介紹組合變形以及壓桿穩(wěn)定等內(nèi)容，進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性三方面分析。重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建“模塊化”教學(xué)體系，將課程內(nèi)容分為5個(gè)模塊和12個(gè)教學(xué)單元，納入學(xué)科研究的新進(jìn)展，滲透專業(yè)思想。

“材料力學(xué)”課程在知識(shí)傳授的同時(shí)注重依據(jù)知識(shí)模塊設(shè)計(jì)課程思政，以案例穿插、專題嵌入和隱性滲透方式融入到對(duì)應(yīng)的目標(biāo)問(wèn)題中。通過(guò)知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和思政目標(biāo)的達(dá)成，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)的教學(xué)目標(biāo)。

（四）教學(xué)方法創(chuàng)新

“材料力學(xué)”課程構(gòu)建了基于雨課堂的翻轉(zhuǎn)課堂六步教學(xué)法，讓學(xué)生有準(zhǔn)備地進(jìn)入課堂。圍繞五類“目標(biāo)問(wèn)題”組織課前、課中和課后的教學(xué)環(huán)節(jié)。教師通過(guò)引入工程案例，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論和總結(jié)，學(xué)生通過(guò)積極思考、主動(dòng)探索，進(jìn)而得出結(jié)論或解決問(wèn)題的方案，深化對(duì)相關(guān)理論的認(rèn)知和對(duì)科學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)掌握，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中抓主要矛盾和將實(shí)際問(wèn)題抽象為力學(xué)模型的力學(xué)思維。實(shí)施案例式教學(xué)可以充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主動(dòng)性，體現(xiàn)了“以生為本”和“理論聯(lián)系實(shí)際”的教育理念[5-6]。

案例教學(xué)貫穿于整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，結(jié)合學(xué)生專業(yè)選編案例，基于目標(biāo)問(wèn)題對(duì)案例教學(xué)進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，挖掘案例中蘊(yùn)含的材料力學(xué)知識(shí)，明確要培養(yǎng)學(xué)生的哪些能力，由淺入深地設(shè)計(jì)需要討論的問(wèn)題，通過(guò)問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生思考，從而掌握相關(guān)的材料力學(xué)知識(shí)。

（五）考核方式創(chuàng)新

“材料力學(xué)”課程基于“雨課堂智慧平臺(tái)”實(shí)施多元化考核，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生能力目標(biāo)和思政目標(biāo)的考核，考核內(nèi)容包含課程的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和思政目標(biāo)?！安牧狭W(xué)”課程考核分為過(guò)程性考核與終結(jié)性考核兩個(gè)階段，采取線上考核與線下考核相結(jié)合的方式。

過(guò)程性考核主要包括課前預(yù)習(xí)2%、課堂出勤1%、課堂測(cè)驗(yàn)4%、課后作業(yè)3%、綜合設(shè)計(jì)10%（小組，能力目標(biāo)為主要評(píng)價(jià)依據(jù)）、案例分析10%（小組，思政目標(biāo)為主要評(píng)價(jià)依據(jù)）和實(shí)驗(yàn)報(bào)告10%。期末考試60%，采取閉卷的形式，從試題庫(kù)中抽取考題進(jìn)行考核。

三、課程教學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐的成效

“材料力學(xué)”課程團(tuán)隊(duì)收集案例素材，編寫(xiě)出版材料力學(xué)案例教材一部，主持在研省級(jí)案例教學(xué)項(xiàng)目一項(xiàng)，主持校級(jí)課程思政項(xiàng)目?jī)身?xiàng)，團(tuán)隊(duì)成員有3人獲建工學(xué)院課程思政說(shuō)課比賽獎(jiǎng)項(xiàng)?！盎诜D(zhuǎn)課堂的材料力學(xué)案例教學(xué)”獲廣東省本科高校在線教學(xué)優(yōu)秀案例一等獎(jiǎng)?！安牧狭W(xué)”課程教學(xué)創(chuàng)新獲廣東省高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽三等獎(jiǎng)。

“材料力學(xué)”課程教學(xué)創(chuàng)新在土木專業(yè)的授課中取得了較為理想的教學(xué)效果。這激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了學(xué)生思考，實(shí)現(xiàn)了參與式教學(xué)。

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