基于“對分課堂”模式的《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程教學(xué)設(shè)計

張賢才，周基，嚴(yán)思甜

（湖南科技學(xué)院土木與環(huán)境工程學(xué)院，湖南永州 425199）

2014年，復(fù)旦大學(xué)教授張學(xué)新結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)與討論式教學(xué)的優(yōu)點提出“對分課堂”模式。其核心理念：把課堂分成兩半，一半用來教師講授，另一半用來學(xué)生以討論的方式進(jìn)行交互式學(xué)習(xí)。其過程分為講授、獨(dú)立思考、獨(dú)立做作業(yè)、小組討論、全班交流等；在考核上，采用過程性評價和結(jié)果性評價相結(jié)合，以過程性評價為主的考核方式[1]。盡管“對分課堂”提出后就受到廣泛關(guān)注，引起全國教育者的深入研究，通過知網(wǎng)搜索綜述可知，目前，在土木工程專業(yè)課程中采用“對分課堂”模式教學(xué)的只有《工程制圖》《工程流體力學(xué)》兩門課程，故探索其在《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程中的應(yīng)用具有重要的意義。

《結(jié)構(gòu)力學(xué)》是土木過程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，為后續(xù)的專業(yè)課程提供理論知識，并培養(yǎng)其解決實際問題的能力。課程主要著眼于工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及位移計算。該課程涵蓋的知識面廣，內(nèi)容較多，并涉及數(shù)學(xué)公式及推導(dǎo)，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易感到枯燥難懂，并逐漸失去學(xué)習(xí)的興趣和動力，使得教學(xué)效果不容樂觀。如何提高課程教學(xué)效果，是一個亟待解決的問題。

1 《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)大綱陳舊，內(nèi)容重復(fù)性多

目前，《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程教學(xué)大綱根據(jù)教材內(nèi)容按部就班編制，與工程實際聯(lián)系較少，科學(xué)前沿理論與教學(xué)內(nèi)容矛盾突出，課程內(nèi)容與理論力學(xué)、材料力學(xué)等課程重復(fù)性多，如梁的內(nèi)力計算與《材料力學(xué)》中梁的內(nèi)力重復(fù)、能量法與《理論力學(xué)》中的能量法重復(fù)等。

1.2 課程教學(xué)以教師講授為主，學(xué)生參與較少

《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程內(nèi)容涉及結(jié)構(gòu)幾何分析、梁、拱、桁架、剛架、組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及位移計算，結(jié)構(gòu)動力計算等。課程教學(xué)方法仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式即填鴨式的教學(xué)形式，主要以教師講授為主，學(xué)生被動地接受知識，該種教學(xué)模式下，教學(xué)內(nèi)容枯燥抽象、學(xué)生的主動參與性不高，教學(xué)內(nèi)容的信息量有限，師生之間的互動性少，降低了授課效率，影響教學(xué)質(zhì)量。

1.3 課程內(nèi)容理論偏多，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不大

課程中如位移計算、力法、位移法等知識點理論性較強(qiáng)，講授過程中過多地注重數(shù)學(xué)上的公式推導(dǎo)，忽略了理論的工程應(yīng)用背景及其與專業(yè)的聯(lián)系。另外，對于需要理解的知識點，不少學(xué)生不求甚解，只是一味地死記硬背，以應(yīng)付考試。因此，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動性，導(dǎo)致厭學(xué)，未形成自己的認(rèn)識，從而影響創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

1.4 考核內(nèi)容不夠全面，形式單一

該課程采用閉卷考試，考試內(nèi)容以課本、作業(yè)和課堂例題為主，試卷題型往往千篇一律，缺乏創(chuàng)新和思考性的綜合題。該考核機(jī)制難于準(zhǔn)確全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。另外，不少學(xué)生通過考前突擊復(fù)習(xí)即可獲得較好的考試成績，但這并不利于學(xué)生打下良好的專業(yè)基礎(chǔ)，在一定程度上也助長了學(xué)生不良的學(xué)習(xí)風(fēng)氣。

2 《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程“對分課堂”教學(xué)設(shè)計

針對《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程教學(xué)中存在的主要問題，改變教學(xué)方式是一個切實可行的方案。對于《結(jié)構(gòu)力學(xué)》這樣一門工科專業(yè)基礎(chǔ)課，以桁架的位移計算為例，設(shè)計“對分課堂”教學(xué)模式，為課程的其他內(nèi)容提供參考。

2.1 課前準(zhǔn)備

針對教學(xué)內(nèi)容，制定一個清晰完整的教學(xué)大綱，提煉知識點，列出學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容及考核方式。在了解學(xué)生的基本情況基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機(jī)性、地域性及男女搭配等原則對講授班級學(xué)生進(jìn)行分組，每組4人。

2.2 “對分課堂”模式教學(xué)設(shè)計

2.2.1 課堂講授

（1）“火柴桿”游戲。

圖1

圖1（a）所示的式子本身是錯誤的，可移動兩根火柴桿，可以變成一個正確的等式（b），還可只移動一根火柴桿，將它變成等式（c）。

（2）結(jié)構(gòu)中的“火柴桿游戲”。

圖2

根據(jù)“火柴桿”游戲，可將圖2中（a）所示的幾何不變體系，移動一根“火柴桿”，就變成了圖2（b）所示的幾何可變體系。

（3）計算公式及例題講解。

其中，F(xiàn)N、FNP分別為桁架桿件在單位荷載、外荷載作用下的軸力；為桿件的長度；為桿件的抗拉剛度。

圖3 桁架1

如圖3桁架1所示，求E點的豎向位移。

2.2.2 課后作業(yè)

如圖3桁架1，設(shè)EA=常數(shù)，在荷載作用下，如果將桁架上弦中點的撓度取為衡量剛度的指標(biāo)，撓度越小則剛度越大。

設(shè)置問題1：那么，有沒有辦法只改變兩根“火柴桿”的位置，就能使桁架的剛度提高1倍，即在相同的荷載作用下?lián)隙葴p少一半？

設(shè)置問題2：為什么相似的桁架，其剛度會有如此之大的差別？

2.2.3 課堂討論

（1）小組討論。

第一，按照預(yù)先分組方案，引導(dǎo)學(xué)生對設(shè)置問題進(jìn)行自主討論，要求在規(guī)定的時間內(nèi)每個小組就各組的解題思路進(jìn)行闡述，討論出答案；第二，就 “亮考幫”進(jìn)行討論，交換各組的“亮考幫”特別是組內(nèi)沒有解決的“幫幫我”，以尋求其他組員的幫助。

（2）全班交流。

小組討論結(jié)束后，教師隨機(jī)抽查幾個小組，每個小組隨機(jī)抽查一人，要求學(xué)生就討論的過程和結(jié)果進(jìn)行闡述，其后，學(xué)生自由提問，教師可自己回答也可要求其他組回答，以增加學(xué)生的互動。最后總結(jié)應(yīng)注意的問題，并就一些共性問題給予解答。

2.2.4 成績考核

“對分課堂”模式成績考核側(cè)重于對學(xué)生學(xué)習(xí)的過程性評價，增加平時成績的比重，淡化考試成績。平時成績包括作業(yè)完成情況及在課堂上參與討論的情況。如：將每次作業(yè)最高5分，共十次，只要交了至少得3分，有創(chuàng)新點的得5分。課堂討論每次都參加的得10分，缺席一次扣1分，在全部討論中提出共性問題或幫助他人解答問題加2分/次，加上限20分。剩余20分為期末考試成績，其考試內(nèi)容全部為講授的內(nèi)容及課堂上討論總結(jié)出來的難點、易混點等。

3 結(jié)語

“對分課堂”教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)師生之間、學(xué)生與學(xué)生間的互動性，突出學(xué)生的主體地位。為了改變目前《結(jié)構(gòu)力學(xué)》教學(xué)中學(xué)生應(yīng)付式學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，采用“對分課堂”是一個值得探索并實踐的教學(xué)模式。但在具體實施的過程中，需處理好教師授課與學(xué)生討論時間、作業(yè)布置的難易程度、成績考核各部分比重等問題，需教師在教學(xué)工作中不斷地積累經(jīng)驗、深入探索，使課程改革符合現(xiàn)代高等教育發(fā)展的要求。