以學(xué)生學(xué)為中心的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革

1、以學(xué)生學(xué)為中心的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革摘 要課題組通過剖析傳統(tǒng)高等教育結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)難、學(xué)生學(xué)不會(huì)和不感興趣等特點(diǎn)，進(jìn)行了新工科背景下結(jié)構(gòu)力 學(xué)課程教學(xué)改革與創(chuàng)新方案的探索。課題組以大學(xué)生學(xué)為中心，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)背景，提出了一種線上和線下相結(jié)合的混合式 教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)的興趣。此外，在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)過程中課題組教師還融入了思政教育，將思政教育與工 程實(shí)踐相結(jié)合，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷。關(guān)鍵詞結(jié)構(gòu)力學(xué);課程改革；新工科；學(xué)生學(xué)為中心結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是高等工科院校近土木類各專業(yè)的 專業(yè)基礎(chǔ)課,其任務(wù)是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論力學(xué)和材料力 學(xué)等課程的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步學(xué)習(xí)由桿件所組成結(jié)構(gòu)的計(jì) 算

2、原理和方法，了解各類結(jié)構(gòu)的受力特征，具備熟練的 結(jié)構(gòu)分析、計(jì)算能力和良好的科學(xué)素質(zhì)、解決工程問題 的綜合能力，并為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和研究打下必要 的基礎(chǔ)?？梢?學(xué)好結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是非常重要的。然而，在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)過程中存在著很多問 題。其一，對任課教師而言，當(dāng)前課程傳統(tǒng)教學(xué)模式單 一，教師多習(xí)慣于板書形式講授,把結(jié)構(gòu)力學(xué)知識點(diǎn)講 得清清楚楚，習(xí)慣于只要學(xué)生最后考試及格就算通過的 考試制度;其二，對學(xué)生而言，結(jié)構(gòu)力學(xué)枯燥、難學(xué)難懂， 學(xué)生對結(jié)構(gòu)力學(xué)課程不感興趣，上課積極性不高，認(rèn)為 “及格萬歲其三，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程最終考核方式單一，主 要以期末閉卷考試為主，很多學(xué)生為了應(yīng)付期末考試， 在最后考試

3、階段死記硬背考試內(nèi)容，這與我們?yōu)榱伺囵B(yǎng) 學(xué)生分析和解決問題的能力而教學(xué)的目的相違背；其 四，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的傳統(tǒng)教學(xué)普遍偏重理論，遵循“教材 內(nèi)容一課件制作一課堂講授一作業(yè)解題”的標(biāo)準(zhǔn)過程， 學(xué)的知識難以和工程實(shí)際相聯(lián)系。由于結(jié)構(gòu)力學(xué)課程 本身較難，注重理論的講解方式會(huì)讓學(xué)生覺得枯燥無 味，喪失學(xué)習(xí)的興趣。在結(jié)構(gòu)力學(xué)授課過程中，教師要改變理念、改變傳 統(tǒng)習(xí)慣，讓啟發(fā)式教學(xué)、課堂互動(dòng)式教學(xué)、課題討論式教 學(xué)、非標(biāo)準(zhǔn)答案考試成為課程教學(xué)常態(tài)。結(jié)構(gòu)力學(xué)的教 學(xué)改革首先應(yīng)明確三個(gè)教學(xué)目標(biāo):一是使學(xué)生獲得足夠 的知識，更能參與到創(chuàng)造新知識的過程中；二是使學(xué)生 習(xí)得一種思維方式，更能夠勝任未來任何的職業(yè)；三

4、是 使學(xué)生的學(xué)習(xí)從被動(dòng)的行為轉(zhuǎn)化為自主的行為。為了 達(dá)到這三個(gè)目標(biāo)，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革切確實(shí)了解學(xué)生需 求，以大學(xué)生學(xué)為中心來進(jìn)行教學(xué)改革。以學(xué)生為中心 的教學(xué)本質(zhì)為：教學(xué)就是教學(xué)生如何學(xué)，學(xué)什么，怎么 學(xué),教學(xué)生“樂學(xué)”“會(huì)學(xué)”“學(xué)會(huì)”。其中“會(huì)學(xué)”是核心， 要“會(huì)自己學(xué)、會(huì)思中學(xué)、會(huì)做中學(xué)”叫近年來，以學(xué)生 學(xué)為主體的教育理念已被廣大高校推廣可。我們只有在 課程教學(xué)過程中改變理念,為教學(xué)改革投入更多時(shí)間, 不斷拓展教學(xué)廣度，建立“以學(xué)生學(xué)為中心”的課程教學(xué) 改革,才能提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，真正體現(xiàn)大學(xué)作為學(xué)術(shù) 殿堂和教育最本真的內(nèi)涵。、課程改革背景以學(xué)生學(xué)為主體進(jìn)行課程改革，要考慮兩個(gè)背景。 一

5、是新工科建設(shè)的背景。新工科建設(shè)是建設(shè)五個(gè)新理 念：新標(biāo)準(zhǔn)、新模式、新方法、新技術(shù)、新文化?！疤齑笮?動(dòng)”中也明確表示要“問學(xué)生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育 方式與手段”。因此，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革不僅要從學(xué)生 學(xué)入手,更要推陳革新,摒棄舊的觀念，以培養(yǎng)學(xué)生的興 趣和創(chuàng)新能力為主導(dǎo)。二是學(xué)生心理背景。要了解學(xué) 生心理背景，就要及時(shí)了解學(xué)生的上課情況，以及對課 程的認(rèn)知與想法。為此，課題組采用問卷調(diào)查的形式對 學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查,并對調(diào)查結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，調(diào)查結(jié)果如 圖1所示。調(diào)查結(jié)果顯示，個(gè)別學(xué)生的平時(shí)成績與考試 成績相悖，平時(shí)成績和過程考核成績很好，但期末考試 成績卻相差甚遠(yuǎn)；有的學(xué)生作業(yè)不整齊，但考試成績很

6、 好。調(diào)查還顯示：可能存在個(gè)別學(xué)生平時(shí)作業(yè)抄襲現(xiàn) 象；課堂上思維比較活躍、坐在前排以及上課認(rèn)真聽講 的學(xué)生，考試成績普遍偏好;平時(shí)聽課，總是坐在后面以 及不交作業(yè)的學(xué)生，期末考試成績普遍偏低?；谝陨蟽蓚€(gè)背景和以學(xué)生為主體的教育理念，課圖1學(xué)生調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)題組認(rèn)為以學(xué)生學(xué)為中心的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革應(yīng)從以 下四個(gè)方面入手，如圖2圖1學(xué)生調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)生導(dǎo)堂寫主生導(dǎo)堂寫主圖2 結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革的四個(gè)方面二、以學(xué)生學(xué)為中心的課程改革方案（一）以學(xué)生學(xué)為中心的教學(xué)要強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課堂的 主導(dǎo)地位以學(xué)生學(xué)為中心，要將課堂的主導(dǎo)人從教師換位為 學(xué)生,相比于傳統(tǒng)的以教師講解為中心的課堂，學(xué)生主 導(dǎo)課堂更容易激發(fā)學(xué)生

7、的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生主導(dǎo)課堂有 兩個(gè)要求:1.教師在上課時(shí)對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)1） 對學(xué)生提出疑問?？梢酝ㄟ^生活中常見的例子引入問 題，吸引學(xué)生的興趣。例如:雞蛋的外殼又薄又脆，為什 么用手使勁握它，雞蛋卻很難捏破呢?又如在講靜定結(jié) 構(gòu)時(shí)給學(xué)生看穩(wěn)定的桁架結(jié)構(gòu)（比如輸電鐵塔結(jié)構(gòu)），反 問：如果拆掉其中一根桿會(huì)怎樣？（2）讓學(xué)生提出問題。 每章節(jié)結(jié)束后讓學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容提出自己不懂的地方 或者是拓展問題。學(xué)生主導(dǎo)課堂能夠培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思 考，自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。2.課件的制作也要以學(xué)生學(xué)為中 心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主導(dǎo)地位。以學(xué)生學(xué)為中心是課件設(shè)計(jì) 制作的靈魂。課件制作強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)突出、圖文結(jié)合、簡潔 清楚、教學(xué)用具合

8、理運(yùn)用、巧用動(dòng)畫、引用典型工程案 例、互動(dòng)恰當(dāng)、習(xí)題鞏固。優(yōu)秀的課件不僅能夠清楚地 展示知識，還應(yīng)從學(xué)生角度出發(fā)，幫助學(xué)生理解和運(yùn)用 知識，讓學(xué)生的基礎(chǔ)知識功底更為扎實(shí)，為培養(yǎng)卓越優(yōu) 秀的工程師打下基礎(chǔ)。（二）以學(xué)生學(xué)為中心的教學(xué)應(yīng)采用混合教學(xué)模式以學(xué)生學(xué)為中心的教學(xué)應(yīng)采用線上線下、課上課下 相結(jié)合的混合教學(xué)模式來培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和 創(chuàng)新能力。線上線下指利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和軟件，通過網(wǎng)絡(luò)和課堂 混合的方式對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。其一，通過合理使用課堂 派等軟件,能夠快速考勤、分發(fā)資料、查收作業(yè)等，縮減 其占用課程的時(shí)間。學(xué)生也可以利用課堂派與教師實(shí) 時(shí)進(jìn)行互動(dòng)，隨時(shí)提出自己的問題。其二，教學(xué)課件的 設(shè)

9、計(jì)制作與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合。例如：將二維碼附在課件 中。首先教師利用課件講解例題，那么結(jié)果是否正確 呢？學(xué)生可以自主掃碼查詢結(jié)果，將自己的解答與結(jié)構(gòu) 力學(xué)求解器求解結(jié)果進(jìn)行對比，同時(shí)還能夠?qū)⒂邢拊?想與結(jié)構(gòu)力學(xué)相聯(lián)系，如圖3所示。其三,將優(yōu)秀教師的 慕課鏈接發(fā)送給學(xué)生，讓學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上隨時(shí)隨地地學(xué) 習(xí)。線上線下混合教學(xué)既能提高學(xué)生的積極性，又能使 上課效率大大提高。（a）典型例題講解mi(I 3O,268fld6o0.2S96d00y|q|：|-O. iGOOOOO-1600000-f-o oooi?se:fTomneIL.求解器的求解結(jié)果為：點(diǎn)的豎向IL.求解器的求解結(jié)果為：點(diǎn)的豎向位移,向下3

10、g Su 3EZZo ooo o oooToo0 I I P I Too0 I I P I oooo.odT課上課下混合教學(xué)模式指課上的理論學(xué)習(xí)和課下 的實(shí)踐學(xué)習(xí)相結(jié)合的混合教學(xué)模式。學(xué)生僅有理論基 礎(chǔ)，是無法真正理解知識內(nèi)容的?！凹埳系脕斫K覺淺，絕 知此事要躬行”，只有讓學(xué)生動(dòng)手去做，才能在實(shí)踐中發(fā) 現(xiàn)問題、思考問題、解決問題。通過布置一些小的、有趣 的實(shí)踐作業(yè)，讓學(xué)生將理論應(yīng)用到實(shí)際中。例如:讓學(xué) 生用小木棍搭建桁架結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行承重測試，同時(shí)與有 限元計(jì)算相結(jié)合。實(shí)踐作業(yè)一方面可以引起學(xué)生的興 趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，另一方面也考查 了學(xué)生對知識的使用，培養(yǎng)了學(xué)生自主思考學(xué)習(xí)的能

11、 力，可以有效幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和理解結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識。（三）以學(xué)生學(xué)為中心的教學(xué)應(yīng)采用新的考核方式傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程考核的計(jì)算方式是：平時(shí)成績 （課堂表現(xiàn)+作業(yè)）X0.3+期末考試成績x0.7=總成績考核， 這種考查形式更多注重于考試與出勤情況，很多學(xué)生為 了應(yīng)對考試，在最后階段開始對書上公式內(nèi)容死記硬 背，這與我們的教學(xué)目的相違背。課題組認(rèn)為,應(yīng)圍繞 學(xué)生學(xué)為中心，結(jié)合以下四個(gè)方面來進(jìn)行考核,最終考 核成績構(gòu)成如圖4所示。期末成績圖4考核成績構(gòu)成課堂表現(xiàn)及出勤。依據(jù)對學(xué)生的調(diào)查，課堂表現(xiàn) 較好的學(xué)生成績普遍較好?？梢?將課堂表現(xiàn)加入成績 考核中，能夠激勵(lì)學(xué)生積極思考,增強(qiáng)學(xué)生上課時(shí)的緊 張感,有效提

12、高學(xué)習(xí)效率。期末成績。期末成績不能僅僅采用簡單的閉卷 考試模式。傳統(tǒng)的考試存在考試目的功利化、考試形式 單一化、考試內(nèi)容片面化、考試質(zhì)量簡單化、作弊現(xiàn)象屢 禁不止等問題。依據(jù)以學(xué)生學(xué)為中心的教育理念，課 題組提出新的期末考試方法一一試卷加小論文考核。 試卷和小論文各占百分之五十的期末成績。試卷內(nèi)容 分為兩部分:（1）計(jì)算、概念等理論性試題?？疾閷W(xué)生對 于基礎(chǔ)知識的掌握與理論應(yīng)用。（2）開放性試題。開放 性試題沒有標(biāo)準(zhǔn)答案,題目需提前告知學(xué)生,讓學(xué)生自 己去查閱資料，翻閱文獻(xiàn)，進(jìn)而提出自己的想法。例如： 你認(rèn)為結(jié)構(gòu)力學(xué)未來的應(yīng)用前景如何？讓學(xué)生在掌握 知識的基礎(chǔ)上，不再拘泥于課本，發(fā)散思維,認(rèn)真

13、思考自 己所學(xué)的知識。小論文的考查分三個(gè)方面：（1）要求學(xué) 生對某一基220kV輸電鐵塔繪制簡圖；（2）利用有限元 軟件對鐵塔簡化模型在各種工況下進(jìn)行受力分析；（3） 得出結(jié)論，撰寫小論文，分組答辯。教師依據(jù)學(xué)生繪圖 的完整性、建模的優(yōu)劣、答辯的表現(xiàn)，給予不同的評分。 小論文不僅考查了學(xué)生的知識功底，還著重考查了學(xué)生 將理論知識與本專業(yè)實(shí)際相結(jié)合的能力、自主解決問題 的能力等,是綜合性很強(qiáng)的考查。分層次過程考核?？己藘?nèi)容除了期末考試和出 勤以外，應(yīng)依據(jù)不同的學(xué)生進(jìn)行分層次過程考核,具體 如表1所示。實(shí)踐能力較強(qiáng)的學(xué)生，考核時(shí)應(yīng)更偏重于 實(shí)踐方向；理論學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生則相反。這樣有助 于選拔出

14、各個(gè)方面優(yōu)秀的學(xué)生,為國家培養(yǎng)更多的卓越 工程師和優(yōu)秀人才。表1 分層次過程考核構(gòu)成能力等級平時(shí)表現(xiàn)理論基礎(chǔ)對理論 的理解對理論 的應(yīng)用能力較強(qiáng)要求要求要求要求能力中等要求要求要求能力較弱要求要求實(shí)踐成績。課上課下的混合教學(xué)模式，要求學(xué)生 動(dòng)手去實(shí)踐，因此實(shí)踐也是重要的考核環(huán)節(jié)之一。實(shí)踐 成績需要驗(yàn)收學(xué)生的實(shí)踐成果，例如在搭建輸電鐵塔工 程案例中，綜合承重的多少、結(jié)構(gòu)的重量、結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣性 等方面給學(xué)生計(jì)分,并將分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)到綜合考核中。將實(shí) 踐成績計(jì)入綜合考核成績中，讓學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)更積極 用心，有助于培養(yǎng)動(dòng)手能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的學(xué)生，更能 讓學(xué)生開放思維,將知識應(yīng)用到工程實(shí)踐,提高學(xué)生發(fā) 現(xiàn)問題

15、、分析問題和解決問題的能力。（四）以學(xué)生學(xué)為中心的教學(xué)應(yīng)將思政教育融入課 堂中學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，首要的是培養(yǎng)其正確的人生觀、價(jià) 值觀,將思政融入以學(xué)生學(xué)為中心的教學(xué)課堂中是全程 育人、全方位育人的必由之路。思政教育分為兩個(gè)部分。1.教師要以身作則，做好 學(xué)生的榜樣。教師是學(xué)生的引路人，只有品德高尚的教 師才能教授出品德優(yōu)秀的學(xué)生。2.教師要將思政教育 與課堂知識穿插起來,在學(xué)習(xí)的過程中培養(yǎng)學(xué)生正確的三觀、情感和思維。例如：結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教材第二章的 幾何組成分析中，分析規(guī)則有三剛片規(guī)則、兩剛片規(guī)則 和二元體規(guī)則。對于不同的問題,要采用不同的分析規(guī) 則，但也要看到：三個(gè)規(guī)則可以轉(zhuǎn)化，均可以用來分析， 這就體現(xiàn)了矛盾的同一性和斗爭性原理將哲學(xué)思想 應(yīng)用到結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中，可以培養(yǎng)學(xué)生的唯物辯證思想。三、結(jié)束語面對新的機(jī)遇