多元融合的基礎力學有效教學研究與實踐

徐鋒　張永炬　范劍

[摘 要] 從教學環境、課程理論性和工程模型以及以教為主向以學為主轉變三個方面展開研究，通過“外因—內因—實施—校核”一整套方法，借助精品課程建設、微課程教學改革、教與學競賽以及教與學模式的轉變等手段，逐步形成一套教書與育人、課內與課外、理論與實踐、教學與科研、設計與競賽相結合的集課堂教學、課程實驗、綜合設計、教學競賽多元融合的基礎力學課程教學體系，建立了一種注重師生互動，鼓勵學生主動學習與相互協作，強調時間投入并提供及時反饋，尊重學生差異和不同學習方式并綜合考慮“環境—過程—結果”的有效教學模式。

[關鍵詞] 基礎力學課程;有效教學;微素材

[作者簡介] 徐 鋒（1980—），男，安徽宿州人，博士，講師，研究方向：課程教學。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）25-0257-02? ? [收稿日期] 2019-11-18

一、研究背景

基礎力學課程是工科學生接觸到的第一門理論聯系工程實踐的重要專業技術基礎課程。由于課程開設時，學生對專業知識還不夠了解，課程講解過程中經常出現諸如結構看不懂、原理弄不清的狀況，致使學生在學習過程中強行被動接納理論知識，無法感受課程作為專業技術在解決實際工程問題時的樂趣。另外，力學課程的知識邏輯和模型的真實應用場景需要較長思考和吸收的時間并輔以大量習題和相應的實踐加以鞏固，學生基礎薄弱但可塑性強的特點[1]對教學過程提出挑戰。如何充分利用“可塑性”來激發學習興趣和主動性，弱化“基礎薄弱”，讓課堂效果和習題鞏固環節都能得以順利進行（避免大面積的課后作業抄襲），是教學模式構建需要解決的核心問題。

面對學情（學生層次、能力、特點）、師情（教師能力、風格、素養）、課情（課程特征、重點、難點）、校情（培養目標、規劃、制度）等復雜環境變量對基礎力學課程教學過程的影響，如何上好基礎力學課程并發揮其在培養學生的工程思維和工程實踐能力中的先導作用，以適應應用型人才培養目標的要求，是在教學過程中面臨的新問題。為此，課程組經過多年教學實踐和不斷凝練，主要針對教學過程如何應對復雜教學環境（校情、課情、學情、師情）;課程理論性強、工程模型抽象且與實踐聯系不緊密;以教為主向以學為主轉變三個方面展開研究。

二、研究問題的方法

1.針對教學過程如何應對復雜教學環境問題，通過主成分分析方法降維復雜環境變量，建立構建主義學習模式。有效教學實質上是通過一系列的教育活動，使學生學習達到預期的最佳效果，包括教學效果、教學效率和教學效益[2]。而建構主義學習注重知識的建構性、境脈性、復雜性和社會性，尤其強調外在整體環境的重要性，而學習者的個人行為則決定了其知識的建構[3]。針對學情（學生層次、能力、特點）、師情（教師能力、風格、素養）、課情（課程特征、重點、難點）、校情（培養目標、規則、制度）等一系列復雜且具有耦合性的環境變量，利用主成分分析方法將上述環境變量逐次降維處理，確定學情分析、教師素養、課程系統以及培養目標與定位等影響有效教學的主因，根據主因和影響機制來確定一種強調以學習者為中心，注重學習過程的真實境脈和外部信息資源對學習的支撐作用，重視互動與協作性學習以及在學習過程中主動構建知識的構建主義學習模式。

2.針對課程理論性強、模型抽象等問題，加強理論與實踐的聯系，建立多元融合的課程教學體系。將科研成果引入課堂，讓學生參與科研工作，加強理論與實踐的結合;注重以動畫模擬輔助力學模型的真實境況講解，增設有限元課程，培養學生工程思維和建模能力;邀請經驗豐富的教授對青年教師“傳、幫、帶”，定期舉辦教學研討和觀摩課，鼓勵教師參加校級、省級教學技能大賽，提高教學水平;引導學生參加省力學競賽、機械設計競賽和全國包裝結構設計大賽，培養理論用于實踐的能力;自主研發實驗設備，開設綜合性實驗，逐步形成“教研相長、學賽互補、上下聯動、內外兼修”的多元融合教學體系。

3.巧用現代信息工具，形成微課和翻轉課堂深度融合的有效教學模式，實現以教為主向以學為主轉變。考慮課程的理論性和學生基礎，改變滿堂灌的教學模式，精講多練，制作多“微”素材，譬如，對課程中出現的復雜結構和原理制作微模型;針對專業背景和培養目標制作微教案;結合知識難點、學生層次和水平錄制微視頻;對于容易犯錯的課后難題制作微練習;針對具有知識外延性的課外拓展布置微實踐;針對教師難以掌控學生知識內化程度問題讓師生角色互換，分享學習經驗;針對課后作業抄襲現象嚴重影響知識消化問題定期舉辦微測試。多“微”素材的制定有效解決了基礎力學課程面臨的理論性強、模型抽象、學生學習倦怠畏難等問題。另外，巧用信息化搭建微社交和課程網絡學習平臺;考評改革激勵學生學習方式的多元化，從而建立了一種注重師生互動、鼓勵學生主動學習與相互協作、強調時間投入并提供及時反饋、尊重學生差異和不同學習方式并綜合考慮“環境—過程—結果”的有效教學模式。

三、實踐效果

1.學生成績穩步提升，實踐能力增強，相關競賽取得突破。學生卷面及格率穩步提升，對基礎力學課程的認知和態度逐步改觀，學生的反饋和評價大都是課程與專業關系密切，實踐性強，老師認真負責，上課充滿激情，教學方法適合等。其中在材料力學及實驗課程對專業培養目標的達成度分析中，在分析工程問題、清晰表達設計目標、實施機械領域相關實驗等方面表現良好（當量值分別為0.86/0.82/0.90），為應用型培養目標和專業認證做出一定貢獻。學生積極參加省級大學生力學競賽，三年共獲得一等獎1項、二等獎3項、三等獎5項，實現學校在此項賽事的重大突破。在全國大學生包裝結構設計大賽中，以有限元法分析包裝結構力學性能的參賽作品《植物秸稈包裝容器結構設計及有限元分析》獲全國二等獎。

2.精品課程建設初見成效，教材、項目和論文等成果豐富。自材料力學及實驗立項建設精品課程以來，課程網絡學習平臺得以完善，學生可以通過網絡隨時隨地學習相關理論和實驗課程，而材料力學課程也被評為校首屆“魅力課堂”。課程組以基礎力學課程教學改革為內容共申請了省教育科學規劃項目2項、市教育科學規劃項目1項，已舉辦四屆大學生力學競賽，發表教改論文10余篇，其中2篇被EI收錄。

3.青年教師成長迅速，課堂評價連年優秀，教學競賽屢創佳績。基礎力學課程團隊和諧、精干、富有朝氣，具有良好的創新意識。近年來，課程組全部青年教師均獲得過各類各級別教學技能競賽獎，其中作者本人獲得浙江省第九屆高校青年教師教學技能競賽一等獎、浙江省“三育人”先進個人和市校級教學成果獎。青年教師教學技能的不斷提升得以反哺教學，并在同行教學觀摩課中起到良好的示范作用。

參考文獻

[1]徐鋒.面向不同群體的層次教學法在力學課程中的應用與實踐[J].教育教學論壇，2015，（42）：107-108.

[2]陳玲玲.有效教學的類型、問題及改進建議[J].教學與管理，2019，（6）：4-7.

[3]余姿.基于認知耦合范式的翻轉課堂教學設計與應用[J].高等工程教育研究，2016，（2）：180-185.

Abstract：Basic Mechanics course is a very important technical basic course for the mechanical specialty，yet the teaching effect is always unsatisfactory.In view of the? main problems in teaching process，research is conducted from three aspects：teaching environment，theoretical characteristics，and engineering model.Through high-quality course construction，micro-lecture teaching reform，teaching competition and the transformation of teaching model，the teaching system of Basic Mechanics is gradually formed，which combines theory and practice，teaching and scientific research，design and competition.An effective teaching model is also established，which pays attention to teacher-student interaction，encourages students to study and cooperate actively，emphasizes time investment and provides timely feedback，and respects students' differences and different learning methods.

Key words：Basic Mechanics;effective teaching;micro materials