BOPPPS教學(xué)法在《結(jié)構(gòu)力學(xué)》教學(xué)中的應(yīng)用

顏媛媛　王濤

摘 要 筆者針對(duì)《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程在當(dāng)前獨(dú)立學(xué)院教學(xué)中存在的問(wèn)題，將國(guó)際前沿的教學(xué)理念—BOPPPS六步教學(xué)法運(yùn)用到課程教學(xué)實(shí)踐中，經(jīng)過(guò)兩學(xué)年的教學(xué)實(shí)踐表明，該方法取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 BOPPPS 教學(xué)模式 教學(xué)目標(biāo) 零桿

中圖分類號(hào)：G642.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1當(dāng)前獨(dú)立學(xué)院《結(jié)構(gòu)力學(xué)》 授課現(xiàn)狀

獨(dú)立學(xué)院是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型、獨(dú)特的辦學(xué)模式，它介于公辦本科與專科之間，學(xué)生具有個(gè)性突出、自我意識(shí)強(qiáng)、自我管理能力弱等特點(diǎn)。此外，由于學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣不良、學(xué)習(xí)方法也不科學(xué)，導(dǎo)致課堂學(xué)習(xí)效率不高。這一現(xiàn)象同樣出現(xiàn)在《結(jié)構(gòu)力學(xué)》的學(xué)習(xí)過(guò)程中：此門課程所涉及的問(wèn)題復(fù)雜多變，有時(shí)甚至出人意料，而且解決的手段和方法并非唯一。學(xué)生剛開始可能懷著期盼的熱情，隨著時(shí)間的推移，理論知識(shí)逐漸增多，學(xué)習(xí)難度也增大，許多學(xué)生漸漸地“掉隊(duì)了”。因此，傳統(tǒng)的 “填鴨式” 被動(dòng)教學(xué)模式不再適用，這要求在獨(dú)立學(xué)院教學(xué)過(guò)程中需要進(jìn)行嘗試和創(chuàng)新，盡量使學(xué)生參與到教學(xué)活動(dòng)中，形成一套符合學(xué)生特點(diǎn)的教學(xué)方法。

2 BOPPPS教學(xué)法簡(jiǎn)介

BOPPPS教學(xué)法主張將教學(xué)方案設(shè)計(jì)過(guò)程按照人們對(duì)事物的逐漸認(rèn)識(shí)程度由了解到熟悉依次分為 B，O，P，P，P，S 6 個(gè)不同階段，其中B（Bridge-in）為課程引入，在教學(xué)開始階段選擇合適的問(wèn)題引入所學(xué)知識(shí)點(diǎn)；O（Objective）為學(xué)習(xí)目標(biāo)，通過(guò)問(wèn)題引入，讓學(xué)生明白所學(xué)知識(shí)點(diǎn)要達(dá)到的目標(biāo)；第一個(gè)P（Pre-Test）為課前測(cè)試，開講前通過(guò)提問(wèn)，了解學(xué)生課前預(yù)習(xí)所達(dá)到的效果；第二個(gè)P（Participatory Learning）為參與式學(xué)習(xí)，在教學(xué)過(guò)程中讓學(xué)生參與互動(dòng)，提升學(xué)習(xí)效率；第三個(gè)P（Post-assessment）為課后測(cè)試，在講解完知識(shí)點(diǎn)后通過(guò)提出問(wèn)題來(lái)檢驗(yàn)教學(xué)效果；S（Summary）為總結(jié)，在課堂最后時(shí)間提出問(wèn)題讓學(xué)生取思考，也可以是為后期課程做鋪墊。BOPPPS模式根據(jù)人的注意力大約只能維持15min的自然規(guī)律，將課堂教學(xué)內(nèi)容切割為15min左右的小單元，不僅每個(gè)教學(xué)小單元內(nèi)具有“起承轉(zhuǎn)合”的功能，還要求所有小單元組合而成的課堂亦遵循“起承轉(zhuǎn)合”的脈絡(luò)。

因此，可在 《結(jié)構(gòu)力學(xué)》 課程的教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用BOPPPS教學(xué)法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生主動(dòng)參與課堂教學(xué)， 促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)掌握和領(lǐng)會(huì)， 從而實(shí)現(xiàn)改善教學(xué)效果的目的。

3基于BOPPPS教學(xué)法的《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課堂設(shè)計(jì)

《結(jié)構(gòu)力學(xué)》是土木工程及相關(guān)專業(yè)的一門重要的核心基礎(chǔ)課程，它的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握各類結(jié)構(gòu)的受力性能，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算（包括手算與電算）等方面的能力，為學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程及進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。筆者主要圍繞靜定平面桁架結(jié)構(gòu)中的零桿判別這一知識(shí)點(diǎn)，按照BOPPPS教學(xué)法的模式，設(shè)計(jì)了一堂15分鐘的課堂教學(xué)。

3.1課堂引入（1min）

此環(huán)節(jié)的目的是為了吸引大家的注意力，提高學(xué)生對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的興趣，幫助學(xué)生專注即將要講解的內(nèi)容。筆者是這樣引入問(wèn)題的：上次課我給大家講解了靜定平面桁架的定義、特點(diǎn)及求解其內(nèi)力的基本方法—結(jié)點(diǎn)法，同梁和剛架相比，桁架各桿截面上的內(nèi)力只有軸力而無(wú)剪力及彎矩，內(nèi)力較為簡(jiǎn)單單一，但它的桿件和結(jié)點(diǎn)的數(shù)目比較多，在用結(jié)點(diǎn)法求解它的內(nèi)力時(shí)，要依次取單個(gè)結(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象，工作量較大。我們一起看一下圖1。拋出問(wèn)題后，學(xué)生就會(huì)感嘆這個(gè)例題有15個(gè)結(jié)點(diǎn)、27根桿，用結(jié)點(diǎn)法進(jìn)行計(jì)算時(shí)工作量太大了，有沒(méi)有簡(jiǎn)便省事的計(jì)算方法呢？于是大家?guī)е@個(gè)疑問(wèn)進(jìn)入本堂課的學(xué)習(xí)內(nèi)容-零桿判別。

3.2學(xué)習(xí)目標(biāo)（1min）

教師言簡(jiǎn)意賅的闡明學(xué)習(xí)目的、傳達(dá)教學(xué)目標(biāo)，特別是課程的重點(diǎn)知識(shí)和學(xué)習(xí)價(jià)值，通過(guò)明確告知學(xué)生通過(guò)這節(jié)課能夠懂得什么或者即將學(xué)會(huì)做什么，從而讓學(xué)生明確掌握學(xué)習(xí)的方向。針對(duì)這堂課，筆者希望能達(dá)到的目標(biāo)是：學(xué)生通過(guò)對(duì)結(jié)點(diǎn)法概念的理解，掌握特殊結(jié)點(diǎn)的平衡規(guī)律，結(jié)合零桿判別的方法，在受力分析前對(duì)桁架結(jié)構(gòu)中的零桿進(jìn)行判別拆除。

3.3課前測(cè)試（1min）

建立學(xué)習(xí)目標(biāo)后對(duì)學(xué)生開展先測(cè)或摸底，有助于教師了解學(xué)生的興趣和能力，協(xié)助調(diào)整講課內(nèi)容的深度與進(jìn)度，也有助于學(xué)生向教師準(zhǔn)確傳達(dá)其基礎(chǔ)能力和學(xué)習(xí)的愿望，促進(jìn)教師授課方式的及時(shí)改進(jìn)，通過(guò)師生雙方的密切配合，奠定課堂教學(xué)目標(biāo)的有效達(dá)成。針對(duì)這個(gè)環(huán)節(jié)，主要是以向?qū)W生提問(wèn)的方式完成課前測(cè)試，例如：結(jié)點(diǎn)法求解桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)力時(shí)用什么方程進(jìn)行求解？平面匯交力系的平衡方程是什么？有幾個(gè)表達(dá)式？假如桁架中有些桿件的內(nèi)力正好為零，我們?cè)撊绾畏Q呼它？通過(guò)學(xué)生與老師的積極互動(dòng)，充分體現(xiàn)了學(xué)生參與課堂活動(dòng)。

3.4參與式學(xué)習(xí)（9min）

參與式學(xué)習(xí)作為課堂教學(xué)的核心，要求教師能夠隨機(jī)應(yīng)變、靈活運(yùn)用各種教學(xué)媒體和資源，創(chuàng)造一個(gè)輕松活潑的學(xué)習(xí)環(huán)境，鼓勵(lì)更多的學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)環(huán)節(jié)，從而幫助學(xué)生達(dá)到既定學(xué)習(xí)目的，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)目標(biāo)。這堂課筆者采用了教師與學(xué)生互動(dòng)的方式進(jìn)入新課的講解，并在講解后讓學(xué)生自主思考。

桁架結(jié)構(gòu)中凡內(nèi)力力為零的桿，稱為零桿。如在受力分析前能直接判別出哪些桿件為零桿并拆除，可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，將給計(jì)算帶來(lái)很大的方便。零桿判別以結(jié)點(diǎn)法為基礎(chǔ)，結(jié)合桁架中常有的一些特殊形狀的結(jié)點(diǎn)類型，根據(jù)適當(dāng)?shù)耐队捌胶夥匠痰贸觯Ｒ?jiàn)的特殊結(jié)點(diǎn)如下所示：

（1）L形結(jié)點(diǎn)。這是兩桿結(jié)點(diǎn)。當(dāng)結(jié)點(diǎn)上無(wú)外載時(shí)兩桿內(nèi)力皆為零（圖2所示）；有

外載且與其中一桿共線時(shí)，共線的桿件內(nèi)力等于外載，另一桿內(nèi)力為零（圖3所示）。

（2）T形結(jié)點(diǎn)。這是三桿匯交的結(jié)點(diǎn)且其中兩桿共線。當(dāng)結(jié)點(diǎn)上無(wú)外載時(shí)，共線兩桿內(nèi)力相等，第三桿必為零桿（圖4所示）。

（3）X形結(jié)點(diǎn)。這是四桿結(jié)點(diǎn)且兩兩共線。結(jié)點(diǎn)上無(wú)外載時(shí)，則共線兩桿內(nèi)力相等（圖5所示）。endprint

（4）K形結(jié)點(diǎn)。這也是四桿結(jié)點(diǎn)，四桿中兩桿共線，另外兩桿在此直線同側(cè)且交角相等。結(jié)點(diǎn)上如無(wú)外載，非共線兩桿內(nèi)力大小相等而符號(hào)相反（圖6所示）。

上述四條結(jié)論，學(xué)生根據(jù)教師引導(dǎo)均可采用適當(dāng)?shù)钠矫鎱R交力系平衡方程，自行思考證明得出。講完判別方法之后，回到前面的例題，讓學(xué)生通過(guò)所學(xué)知識(shí)解決課堂引入中提出的問(wèn)題，達(dá)到師生交互式學(xué)習(xí)的真正效果。

3.5課堂課后測(cè)試（2min）

在課堂快要結(jié)束之際，通過(guò)有針對(duì)性的測(cè)評(píng)方式檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，了解學(xué)生本次課的學(xué)習(xí)效果是否達(dá)成上課時(shí)既定的教學(xué)目標(biāo)。應(yīng)用以上結(jié)論，學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)1為T形結(jié)點(diǎn)，14桿為零桿，拆除零桿后結(jié)點(diǎn)4又變?yōu)門形結(jié)點(diǎn)，桿42為零桿，依次類推，不難判斷出例題中共有19根零桿，8根非零桿（圖7所示），且8根非零桿四四共線，共線四桿內(nèi)力相等且符號(hào)相同，本題中真正需要受力分析的只有2根桿（圖8所示），計(jì)算工作大為簡(jiǎn)化。

圖7 圖8

3.6課堂總結(jié)（1min）

課堂總結(jié)起著承前啟后的作用，任課教師通過(guò)用簡(jiǎn)練的語(yǔ)言總結(jié)課堂內(nèi)容，整合學(xué)習(xí)要點(diǎn)、布置課后作業(yè)、預(yù)告下次課的教學(xué)內(nèi)容并對(duì)下一次課堂教學(xué)所需要準(zhǔn)備的工作提出要求。針對(duì)這堂課，主要以提問(wèn)及做題等方式進(jìn)行小結(jié)。如：什么叫零桿？零桿有哪些類型？如何判別零桿？通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生回憶概念，總結(jié)出解題的關(guān)鍵，并布置相應(yīng)地課后作業(yè)進(jìn)行鞏固。

4結(jié)語(yǔ)

在該節(jié)課中，筆者結(jié)合BOPPPS六步教學(xué)法講授零桿判別相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)上述六個(gè)模塊的連貫構(gòu)成一個(gè)有效地完整課堂過(guò)程。實(shí)踐表明，該過(guò)程中充分考慮了教師教和學(xué)生學(xué)的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)師生參與式互動(dòng)學(xué)習(xí)的核心環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生積極參與課堂學(xué)習(xí)，能充分激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果得到明顯改善。而且，這種教學(xué)模式對(duì)于不同學(xué)科來(lái)說(shuō)都具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和可操作性，可大規(guī)模推廣應(yīng)用。

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