微課融入的力學(xué)教學(xué)改革實(shí)踐研究

1、微課融入的力學(xué)教學(xué)改革實(shí)踐研究摘 要：針對(duì)工科專(zhuān)業(yè)力學(xué)課程理論性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛、學(xué)習(xí)難度大的特點(diǎn)，在互聯(lián)網(wǎng)與教學(xué)不斷融合的趨勢(shì)推動(dòng)下，將力 學(xué)微課融入教學(xué)，降低力學(xué)課程的學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及自主學(xué)習(xí)能力，教學(xué)效果與僅進(jìn)行課堂教學(xué)相O 有顯著提高。微課形式融入教學(xué)的過(guò)程以及取得的良好效果，體現(xiàn)了以學(xué)生為本、以學(xué)生為主體觀念的正確性，符合新時(shí) 代高等教育改革的要求，相關(guān)研究成果可為工科專(zhuān)業(yè)力學(xué)課程的教學(xué)改革提供路徑。關(guān)鍵詞：微課；力學(xué)課程；教學(xué)改革；力學(xué)微課Research on IntegratingMicro-course Online Resourceinto Teaching R

2、eformand Vractice of Mechanics Co0rsesAbstract：In view of the characteristics of strongly theoretical, widely applicable and great learning difficulty of mechanics courses for engineering majors, and the trend of integration of Internet and teaching, we integrate micro-course online resource ) into

3、teaching process of mechanics courses, to reduce the learning difficulty and improve students learning enthusiasm and self-learning ability. The teaching effect is significantly improved. The mode and effect of integrating micro courses into teaching, reflects the correctness of the concept of stude

4、nt-oriented, and accords with the requirements of higher education reform in the new era. The related research results can provide some ideas for the teaching of mechanics course of engineering majors.Keywords： Micro-course; Mechanics Courses; Teaching Reform; Mechanics Micro-course隨著網(wǎng)絡(luò)科技的快速發(fā)展和生活節(jié)奏不

5、斷加快，人們 的學(xué)習(xí)方式也在發(fā)生轉(zhuǎn)變，碎片化學(xué)習(xí)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨當(dāng) 代大學(xué)生作為網(wǎng)絡(luò)原住民，獲取學(xué)習(xí)資源的方式逐漸多 元化，在專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)上對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式的興趣逐 漸降低，學(xué)習(xí)效果下降。工科專(zhuān)業(yè)的力學(xué)課程（理論力學(xué)、 材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等）作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，理論性強(qiáng)，知識(shí) 體系完善，對(duì)學(xué)生掌握程度的要求較高，學(xué)習(xí)難度較大。 在學(xué)生注意力穩(wěn)定性下降的趨勢(shì)下，如何繼續(xù)保證甚至 提高學(xué)生對(duì)力學(xué)課程的學(xué)習(xí)效果，成為了力學(xué)教學(xué)改革 重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一。要解決碎片化學(xué)習(xí)形勢(shì)下力學(xué)課程的教學(xué)改革問(wèn) 題，微課與傳統(tǒng)課堂結(jié)合是兼顧專(zhuān)業(yè)課特點(diǎn)以及學(xué)生學(xué) 習(xí)特點(diǎn)轉(zhuǎn)變這二者的一種教學(xué)方式。這一教學(xué)方式的采 用需解決兩個(gè)

6、問(wèn)題。首先對(duì)教學(xué)資源提出了新的要求，即 如何設(shè)計(jì)力學(xué)微課及配套資源；其次是解決微課如何融 入教學(xué)的問(wèn)題，即微課在教學(xué)環(huán)節(jié)中如何發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，提高 力學(xué)課程的學(xué)習(xí)效果。本文以相關(guān)的研究成果對(duì)以上問(wèn) 題進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。1微課與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的方法概述類(lèi)似微課的概念在國(guó)外提出、發(fā)展和實(shí)踐的時(shí)間較 早，例如較早提出的（60-Second Course）以及后續(xù)提出的 時(shí)長(zhǎng)約lmin3min的Microlecture），此外MOOC在線平臺(tái) 的誕生也促進(jìn)了微課程的發(fā)展氣國(guó)內(nèi)關(guān)于微課的相關(guān)研 究起步較晚。2011年胡鐵生在文章中給出微課的定義同，并 在之后對(duì)其內(nèi)涵及外延的發(fā)展進(jìn)行了進(jìn)一步的說(shuō)明。微課是指針對(duì)某個(gè)

7、相對(duì)獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)通過(guò)視頻載體 進(jìn)行講授，其特點(diǎn)是：1）時(shí)間短，符合碎片化學(xué)習(xí)的客觀要 求，可使學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)注意力保持較高水平;2）使用方便，視 頻在各設(shè)備上均可隨時(shí)播放，便于預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)；3）重點(diǎn)突 出，針對(duì)某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行完整的邏輯推導(dǎo)，或?qū)δ骋活?lèi)實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行訓(xùn)練*在與傳統(tǒng)課堂結(jié)合時(shí)，按照知識(shí) 點(diǎn)制作的微課視頻，可以穿插在課前、課中、課后的教與學(xué) 的過(guò)程中，取得課堂上加深理解、預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)效果提高、學(xué)生 自主學(xué)習(xí)能力提高的效果。1.1微課和傳統(tǒng)課堂的對(duì)比分析r 微課以及傳統(tǒng)課堂在教學(xué)對(duì)程中的特占及卷?yè)]的作用各不相同。陸仁強(qiáng)在其文章中從用表格的方式,從教學(xué) 時(shí)長(zhǎng)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)條件、主題

8、針對(duì)性及可操 作性等六個(gè)方面，對(duì)微課與常規(guī)課堂教學(xué)進(jìn)行了對(duì)比分 析123。其中微課具有時(shí)長(zhǎng)短、知識(shí)點(diǎn)單一、可重復(fù)學(xué)習(xí)、學(xué) 習(xí)設(shè)備及場(chǎng)所多元化、主題針對(duì)性較強(qiáng)、可操作性靈活等 特點(diǎn)。此外袁金超在其碩士論文中也從開(kāi)發(fā)理念、資源類(lèi) 型組成、資源粒度、資源結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等五個(gè)方面對(duì)微 課資源及傳統(tǒng)視頻教學(xué)資源進(jìn)行了對(duì)比分析其中微課 的特點(diǎn)是更突出對(duì)“學(xué)”的設(shè)計(jì)、以“解惑”為主、粒度小、容 量小、資源半結(jié)構(gòu)化、使用人群廣泛、功能多樣等。微課以其上述特點(diǎn)，可以在教學(xué)及學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)揮 優(yōu)勢(shì)，但是并不能全部替代課堂教學(xué)。其原因是,微課可 針對(duì)某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或者概念進(jìn)行講解，針對(duì)某一類(lèi)例題 進(jìn)行練習(xí)和總結(jié),但是時(shí)

9、長(zhǎng)短、知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系少會(huì)導(dǎo)致學(xué)生 對(duì)該學(xué)科內(nèi)容的邏輯關(guān)系、學(xué)科的發(fā)展以及應(yīng)用缺乏整 體認(rèn)知。要避免上述問(wèn)題，需通過(guò)在傳統(tǒng)課堂90min的集 中學(xué)習(xí)講授中，由教師介紹學(xué)科背景及知識(shí)點(diǎn)的前后聯(lián) 系等，來(lái)加深學(xué)生的理解和知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。因此，對(duì)于 專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō),微課不是課堂，微課應(yīng)作為輔助方式穿 插在課程學(xué)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。1.2微課融入教學(xué)的方法分析微課融入教學(xué)，即在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括預(yù)習(xí)、課 堂講解及復(fù)習(xí)過(guò)程中。采用傳統(tǒng)課堂在教與學(xué)的過(guò)程中，學(xué)生的預(yù)習(xí)過(guò)程 主要通過(guò)課程安排、授課計(jì)劃、教材等文字材料進(jìn)行；在 教學(xué)信息化的發(fā)展趨勢(shì)下，微課以視頻為載體，可作為預(yù) 習(xí)過(guò)程的學(xué)習(xí)資料，方便學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的初

10、步學(xué)習(xí)和了 解。在傳統(tǒng)課堂講授的過(guò)程中，教師通過(guò)板書(shū)和多媒體， 對(duì)課程內(nèi)容（知識(shí)點(diǎn)及知識(shí)網(wǎng)絡(luò)）進(jìn)行講解；將微課與傳 統(tǒng)課堂結(jié)合后，由于微課視頻對(duì)于每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講解 比較全面、透徹，學(xué)生易于掌握，預(yù)習(xí)效果提高，因此，在課 堂上可設(shè)計(jì)更多的討論環(huán)節(jié)，也有時(shí)間更多地講解知識(shí) 點(diǎn)之間的以及與后續(xù)課程的聯(lián)系，提高知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建能 力，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。此外，課下復(fù)習(xí)過(guò)程 及練習(xí)過(guò)程中，微課視頻也可作為非常重要的輔助資料。 還可借助MOOC等網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放平臺(tái)在線進(jìn)行微課的學(xué)習(xí)， 利用答疑區(qū)、討論區(qū)提高學(xué)生的參與度和自主解決問(wèn)題 的能力，提高學(xué)習(xí)效果。2工科專(zhuān)業(yè)力學(xué)（課融入教學(xué)的具體實(shí)踐 2.1力學(xué)課

11、程微課的制作微課視頻的制作，是將微課與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的第 一步。不同學(xué)科的微課視頻既有共性特點(diǎn)，如時(shí)長(zhǎng)短、知 識(shí)點(diǎn)集中等，又有針對(duì)各學(xué)科、各章節(jié)具體情況的不同設(shè) 計(jì)方法，如知識(shí)點(diǎn)拆分、講解思路的不同等。同時(shí),微課需 在較短的時(shí)長(zhǎng)中對(duì)某知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)涵及外延進(jìn)行完整的說(shuō) 明。在進(jìn)行力學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，傳統(tǒng)課堂根據(jù)知識(shí)之間 的聯(lián)系、教學(xué)重難點(diǎn)、總學(xué)時(shí)數(shù)等進(jìn)行每學(xué)時(shí)或每?jī)蓚€(gè)學(xué) 節(jié)劃分的基礎(chǔ)上，將課程內(nèi)容劃分為若干單個(gè)知識(shí)點(diǎn)或多 個(gè)知識(shí)點(diǎn)組成的知識(shí)板塊，在每個(gè)知識(shí)點(diǎn)或知識(shí)板塊的講 解過(guò)程中，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)教學(xué)方法，完成整個(gè)微課內(nèi) 容的知識(shí)框架及講解思路。此外，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，也 可以選擇典型例題作為基

12、本內(nèi)容。以材料力學(xué)為例，線下教學(xué)有12章共64學(xué)時(shí)的內(nèi) 容，可劃分為102個(gè)知識(shí)點(diǎn)，即102個(gè)微課視頻，每個(gè)知識(shí) 點(diǎn)相對(duì)完整、相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系。其中在梁彎曲時(shí)的位 移這部分內(nèi)容中，傳統(tǒng)課堂內(nèi)容講授為4學(xué)時(shí)，微課設(shè)計(jì) 時(shí)可分為相對(duì)獨(dú)立且完整的6個(gè)微課視頻，如表1所示。表1梁彎曲時(shí)的位移章節(jié)微課設(shè)計(jì)Tab.1 Micro-course design of the chapter of deflection ofbeams微課知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)及時(shí)長(zhǎng) TOC o 1-5 h z 梁的位移-梁的撓度和轉(zhuǎn)角撓曲線近似微分方程6:58用積分法求梁的撓度和轉(zhuǎn)角12:58按疊加原理計(jì)算梁的撓度和轉(zhuǎn)角6:49梁的剛度

13、校核6:24提高梁剛度的措施3:07梁內(nèi)的彎曲應(yīng)變能4:402.2力學(xué)（課融入教學(xué)過(guò)程的具體實(shí)踐力學(xué)微課融入教學(xué)的過(guò)程中，采用線上線下相結(jié)合的 方式，學(xué)生主要借助微課視頻及配套使用的PPT課件文 件，更高效地進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的課前預(yù)習(xí)及課下復(fù)習(xí) ；課堂上 授課時(shí)，教師將更多的時(shí)間分配到引導(dǎo)學(xué)生思考、講授知 識(shí)點(diǎn)的外延以及工程實(shí)例的教學(xué)內(nèi)容上。從時(shí)間上看，微 課視頻總時(shí)長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)時(shí)間。以材料力學(xué) 課程為例，微課視頻總計(jì)約14.5h,線下課堂64學(xué)時(shí)共計(jì) 48h。需要注意的是，雖然微課視頻具有可重復(fù)學(xué)習(xí)、在線 使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但是傳統(tǒng)課堂仍不可缺少，傳統(tǒng)課堂具 有的交互性好、時(shí)間集中的優(yōu)勢(shì)不

14、可替代。二者有機(jī)結(jié)合, 可明顯提高教學(xué)效果。在線資源除微課視頻外，還設(shè)置了 對(duì)應(yīng)的作業(yè)、考試、討論區(qū)板塊，遵從學(xué)習(xí)規(guī)律，針對(duì)力學(xué) 課程對(duì)學(xué)生計(jì)算能力和實(shí)際應(yīng)用能力的較高要求，及時(shí)跟 進(jìn)練習(xí)和討論。學(xué)生學(xué)習(xí)后可通過(guò)典型例題的訓(xùn)練以及 考試來(lái)檢驗(yàn)課程內(nèi)容掌握的情況，針對(duì)日常學(xué)習(xí)的內(nèi)容在 討論區(qū)中提出疑問(wèn) ，進(jìn)行師生答疑或?qū)W生互答 ，提高學(xué)生 的參與度和自主學(xué)習(xí)能力。在線教學(xué)資源制作完成后，經(jīng)過(guò)充分的論證,先在小 班進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,對(duì)在線教學(xué)資 源和微課與傳統(tǒng)課堂的結(jié)合形式進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。在教 學(xué)中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同，可采用以下幾種結(jié)合形式:部 分簡(jiǎn)單內(nèi)容由教師指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，并進(jìn)

15、行考核以確定學(xué) 生自學(xué)效果;部分內(nèi)容由學(xué)生自學(xué)后，課堂組織分組討論, 每組推舉一名同學(xué)進(jìn)行講解，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，最后由教師 與各組組長(zhǎng)共同評(píng)定各組成績(jī)；部分內(nèi)容教師講解后，選時(shí)課程內(nèi)容的安排，多以章節(jié)劃分。設(shè)計(jì)微課時(shí)，在以章?lián)襁m當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。作業(yè)單元 測(cè)驗(yàn)20%30%期末考試平均分教學(xué)效果統(tǒng)計(jì)1作業(yè)單元 測(cè)驗(yàn)20%30%期末考試平均分教學(xué)效果統(tǒng)計(jì)1采用說(shuō)課與傳統(tǒng)課堂結(jié)合教學(xué)班級(jí)只采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)班級(jí)學(xué)生評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)分析在采用微課融入教學(xué)的方法后，力學(xué)課程成績(jī)的考 核也需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。例如上述線上考核及參 與討論等平時(shí)成績(jī)以適當(dāng)比例計(jì)入結(jié)課成績(jī)，將結(jié)果考 核改為過(guò)程考核,綜合考量學(xué)生對(duì)

16、本門(mén)課程的學(xué)習(xí)效果 以材料力學(xué)課程為例，學(xué)生線上課程的成績(jī)計(jì)算方法如 表2所示。線上課程成績(jī)與線下期末考試成績(jī)綜合考慮 作為本門(mén)課程的最終成績(jī)。表2材料力學(xué)在線成績(jī)考核標(biāo)準(zhǔn)Tab. 2 Assessment criteria of results of material mechanicsonline course分?jǐn)?shù)計(jì)算方法權(quán)重除第一章緒論外，每章一次作業(yè)。每次作業(yè)滿(mǎn)分oo分，以 平均分計(jì)入最終作業(yè)部分的成績(jī) 每三到四章一次單元測(cè)驗(yàn)，共三次，每次單元測(cè)驗(yàn)滿(mǎn)分00 分，以平均分計(jì)入最終單元測(cè)驗(yàn)部分的成績(jī) （課單項(xiàng)選擇題、填空題、判斷題等客觀題分?jǐn)?shù)）卷面總分?jǐn)?shù)（試 的40%，作圖題、計(jì)算題等主觀

17、題數(shù)）卷面總分?jǐn)?shù)的60%, 50% 考試滿(mǎn)分00分總分100分，學(xué)生得分=作業(yè)成績(jī)*0.2+單元測(cè)驗(yàn)成績(jī)*0.3+（課考試） 績(jī) *0.52.3微課融入教學(xué)的力學(xué)課程教學(xué)改革成效為對(duì)力學(xué)微課融入教學(xué)過(guò)程實(shí)踐模式進(jìn)行不斷改 進(jìn)，從學(xué)生成績(jī)、學(xué)生評(píng)價(jià)及同行評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了教學(xué) 效果的統(tǒng)計(jì)和調(diào)研。如圖1所示，從不同年級(jí)4個(gè)平行班 的學(xué)生成績(jī)來(lái)看，只采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)的班級(jí)平均分在 74.2分；采用微課與傳統(tǒng)課堂結(jié)合的教學(xué)模式后，班級(jí)平 均成績(jī)提高到78.7分。學(xué)生（共106人）對(duì)課程的評(píng)價(jià)平 均分為4.08分，多數(shù)同學(xué)認(rèn)為課程內(nèi)容建設(shè)以及考核標(biāo) 準(zhǔn)較好。在調(diào)研訪談過(guò)程中，有學(xué)生也提出線上線下（ 合，提前預(yù)習(xí)，提高了課堂上的效率”“對(duì)專(zhuān)業(yè)課的興趣提 高了”“討論環(huán)節(jié)特別好，能及時(shí)解決問(wèn)題，還能拓寬思 路”。在與同行交流調(diào)研的過(guò)程中，同行對(duì)材料力學(xué)在線 課程也提出了寶貴意見(jiàn)，如“可以將工程實(shí)例或演示動(dòng)畫(huà) 加入知識(shí)點(diǎn)講解視頻中”“增加專(zhuān)業(yè)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)或與后 續(xù)課程的聯(lián)系，作業(yè)及考試題目中可添加專(zhuān)業(yè)背景（等。 目前在線課程正在根據(jù)學(xué)生及同行反饋的信息