應(yīng)用型本科結(jié)構(gòu)力學(xué)自適應(yīng)混合式教學(xué)探討★

汪洪菊，樊友景，歐 忙

(鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 451100)

1 概述

結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程及相近專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課[1]，其具有理論性強、分析計算相對復(fù)雜多變的特點。通過學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生獲得清晰的力學(xué)概念，掌握常見結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析方法和建立合理力學(xué)模型的基本技能[2]。鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院是一所地方性應(yīng)用型本科高校，招收學(xué)生層次主要以中下游本科生為主，學(xué)生學(xué)情多樣化(基本分為理科統(tǒng)招、文科統(tǒng)招、有力學(xué)基礎(chǔ)專升本、無力學(xué)基礎(chǔ)專升本四類)，多數(shù)學(xué)生基礎(chǔ)差、學(xué)習(xí)能力不足、自我約束力不高。在土木類課程教學(xué)中，結(jié)構(gòu)力學(xué)成了難教難學(xué)的代名詞。教學(xué)反饋時，一小部分學(xué)生反饋課程還可以跟得上，多數(shù)學(xué)生反饋太難學(xué)，期末考試不及格率偏高。學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差異較大，認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)主動性也不同，教師很難顧及到每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，導(dǎo)致有些學(xué)生“吃不飽”，有些學(xué)生“吃不了”[3]。

針對這種現(xiàn)象，一些學(xué)者提出了“MOOC(SPOC)+翻轉(zhuǎn)課堂”“微課+翻轉(zhuǎn)課堂”[4-5]等體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)理念手段，但在應(yīng)用型本科高校進(jìn)行混合式教學(xué)的時候如果照搬常規(guī)混合式教學(xué)方式即課前預(yù)習(xí)、問題導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動，課中重點釋疑、討論探究，課后作業(yè)訓(xùn)練、實踐反思，此模式將難以開展，主要原因是學(xué)習(xí)能力、自主性差別較大，多數(shù)學(xué)生不能完成課前自學(xué)目標(biāo)，導(dǎo)致課堂上面臨“翻不動”現(xiàn)象。因此，通過多年教學(xué)實踐與改革，提出了基于省級精品在線開放課程、十四五規(guī)劃教材等自適應(yīng)混合式教學(xué)體系，以期為同類型院校結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)改革提供參考。

2 問題的提出

2.1 教與學(xué)之間存在預(yù)期差距

應(yīng)用型本科學(xué)生基礎(chǔ)差，鮮有課前預(yù)習(xí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，課堂上即使教師講解非常清晰，放慢教學(xué)進(jìn)度，學(xué)生仍然普遍存在聽不懂的現(xiàn)象，學(xué)習(xí)體驗差。其根本原因是學(xué)生基礎(chǔ)差，自學(xué)能力不夠，導(dǎo)致部分學(xué)生跟不上進(jìn)度，從聽不懂到不想聽，最后演變?yōu)榉艞墝W(xué)習(xí)，造成教學(xué)質(zhì)量日益下降。據(jù)統(tǒng)計，學(xué)生觀看視頻長度完成率99.5%，課中基礎(chǔ)知識小測驗當(dāng)中正確率約59.6%。主要原因是教師監(jiān)控不到位，學(xué)生為完成視頻時長，學(xué)習(xí)流于形式，并未真正學(xué)習(xí)相關(guān)知識。而教師授課是基于學(xué)生已經(jīng)具備一定基礎(chǔ)進(jìn)行的，學(xué)生學(xué)情未定位精確，導(dǎo)致課堂中學(xué)生分層嚴(yán)重，教學(xué)效果不理想。

2.2 未體現(xiàn)以學(xué)生為主的教學(xué)思想

首先，對于慕課課程，多數(shù)學(xué)校采用的是完全平行式的線上線下混合式教學(xué)。教師仍然是滿堂灌，線上教學(xué)只是作為課堂教學(xué)的補充，是學(xué)生課后自學(xué)或者復(fù)習(xí)的地方，全靠學(xué)生自覺性，教師無法監(jiān)控，改革效果甚微。其次，學(xué)生參與度不夠，學(xué)習(xí)興趣與積極性并不高，線上資源利用效果不明顯，學(xué)習(xí)成效低。另外，教師教學(xué)方式單一，教學(xué)設(shè)計單調(diào)。教師對學(xué)生學(xué)情、知識結(jié)構(gòu)不夠了解，面對不同層次學(xué)生教學(xué)設(shè)計及實施缺乏針對性、有效性，教學(xué)成效不顯著。

2.3 分層嚴(yán)重，有些學(xué)生“吃不飽”，有些學(xué)生“吃不了”

結(jié)構(gòu)力學(xué)開設(shè)在土木工程及道橋等相關(guān)專業(yè)第五學(xué)期，授課學(xué)生基本學(xué)情較為復(fù)雜，主要分為理科統(tǒng)招、文科統(tǒng)招、對口(無物理基礎(chǔ))、專升本(又分有工程力學(xué)基礎(chǔ)和無力學(xué)基礎(chǔ))四大類，學(xué)生占比分別為：45%，10%，35%，10%。其中理科統(tǒng)招學(xué)生理解能力強，易接受；文科和對口學(xué)生由于無相關(guān)物理基礎(chǔ)，缺乏信心，往往理論力學(xué)和材料力學(xué)也沒學(xué)好，認(rèn)為自己基礎(chǔ)沒打好，結(jié)構(gòu)力學(xué)更學(xué)不好；專升本學(xué)生由于來自不同?？茖I(yè)，建筑工程技術(shù)等對口專業(yè)學(xué)生由于學(xué)過建筑力學(xué)已具備一定力學(xué)基礎(chǔ)，而測量技術(shù)等專升本學(xué)生未學(xué)過相關(guān)力學(xué)課程，沒有力學(xué)基礎(chǔ)。學(xué)生學(xué)情復(fù)雜，而教師課堂授課很難全都顧及到，就會導(dǎo)致一部分程度好的學(xué)生(考研學(xué)生)吃不飽，基礎(chǔ)差的學(xué)生“吃不了”。

3 應(yīng)對策略及實施方法

分析產(chǎn)生應(yīng)用型本科結(jié)構(gòu)力學(xué)難教、難學(xué)問題的深層次原因，圍繞滿足不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)需求、工程應(yīng)用能力為目標(biāo)制定對策。針對難教、難學(xué)問題改進(jìn)教學(xué)模式，改變教學(xué)理念，聚焦專業(yè)核心素養(yǎng)，倡導(dǎo)注重發(fā)散思維的問題探究，激發(fā)學(xué)生基于興趣的內(nèi)生動力，實現(xiàn)由以教師講授為中心向以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心轉(zhuǎn)變的教學(xué)改革。

3.1 分析產(chǎn)生難教、難學(xué)問題的原因，明確教學(xué)改革方向

從教與學(xué)兩個方面分析產(chǎn)生難教、難學(xué)問題的原因發(fā)現(xiàn)，核心問題是學(xué)生的力學(xué)思維模式難以建立，教師填鴨式教學(xué)。主要原因包括土木工程背景知識欠缺，工程應(yīng)用融入較少，教學(xué)模式單一，教學(xué)資源與學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不匹配等。

3.2 教學(xué)理念從“教師中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生中心”

傳統(tǒng)以“教”為中心的教學(xué)方式已經(jīng)無法適應(yīng)應(yīng)用型高校學(xué)生，學(xué)生學(xué)情復(fù)雜多樣。為了切實體現(xiàn)教學(xué)以學(xué)生為中心，理念是“缺啥補啥”(吃得了)“能者多勞”(吃得飽)，故實行以“學(xué)生學(xué)習(xí)效果評價”替代“教師教學(xué)水平評價”。

3.3 構(gòu)建自適應(yīng)混合式教學(xué)模式，使學(xué)生學(xué)之有徑

根據(jù)學(xué)前關(guān)于學(xué)情問卷測試及調(diào)查將學(xué)生進(jìn)行分類，有針對性的調(diào)整基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)(材料力學(xué)、理論力學(xué)基礎(chǔ))、教學(xué)內(nèi)容，分層次設(shè)置教學(xué)資源、測驗，學(xué)生根據(jù)教學(xué)目標(biāo)及自身學(xué)習(xí)能力自適應(yīng)有選擇的學(xué)習(xí)和測試，使學(xué)之有徑。教學(xué)模式以混合式教學(xué)為主，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)基礎(chǔ)講究“搭配合理”分組，學(xué)生自適應(yīng)選擇任務(wù)，合理分工，實現(xiàn)“人人參與，人盡其能”。

3.4 注重資源建設(shè)，為解決難教難學(xué)問題提供硬件支撐

編寫應(yīng)用型本科《結(jié)構(gòu)力學(xué)》配套教材，教學(xué)內(nèi)容適應(yīng)應(yīng)用型本科學(xué)生的知識基礎(chǔ)、理解能力和學(xué)習(xí)特點。以后續(xù)專業(yè)課及工程應(yīng)用所需的內(nèi)容為主。強調(diào)對知識的理解和應(yīng)用，突出工程應(yīng)用與后續(xù)課程的聯(lián)系。教材嵌入了近百個教學(xué)視頻資源。學(xué)生可通過掃書中二維碼，反復(fù)的觀看教師對重點和難點內(nèi)容的講解視頻。方便學(xué)生課下預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和查漏補缺。

3.5 注重實驗室建設(shè)及以賽促學(xué)機制建立，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

設(shè)置建筑虛擬仿真實驗室及專門結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽教室，購買SF7-4軸流風(fēng)機設(shè)備，促進(jìn)學(xué)生參與大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽。定期組織學(xué)生參觀結(jié)構(gòu)設(shè)計模型，提高學(xué)生興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

3.6 運用過程監(jiān)控反饋實施效果

通過教學(xué)環(huán)節(jié)、“三測試”等構(gòu)建閉合監(jiān)控體系，運用該體系對成果實施過程進(jìn)行評價，及時反饋成果實施的信息并進(jìn)行質(zhì)量控制。

考評主要分為三大塊，平時成績20%，線上學(xué)習(xí)30%，筆試50%。平時成績的細(xì)化指標(biāo)包括出勤10分、作業(yè)20分、討論互動30分、翻轉(zhuǎn)課堂30分、互幫互助10分，其中出勤、作業(yè)實行一票否決制，即曠課3次以上，作業(yè)抄襲2次以上，平時成績均為0。線上學(xué)習(xí)主要包括視頻學(xué)習(xí)時長30分、隨堂測驗30分、參與討論40分，被老師點贊的帖子加5分。各考評指標(biāo)在學(xué)期初告知每一位學(xué)生，并且及時公布學(xué)生的階段性成績，同時能給一些學(xué)生起到警示作用。

4 實踐效果

經(jīng)過三年的探索、實踐、改革，重在契合培養(yǎng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)效果初顯成效，學(xué)生對結(jié)構(gòu)力學(xué)也從原來的“恐學(xué)、厭學(xué)”到現(xiàn)在的“期待、爭搶座位”，同學(xué)之間經(jīng)常討論到深夜，遇到問題老師隨時在線答疑。學(xué)生在進(jìn)行教學(xué)評價時反饋“老師講的通俗易懂，幽默有趣，認(rèn)真負(fù)責(zé)，教學(xué)方法多元化”。從近三年期末考試成績分析來看，學(xué)生整體成績提升明顯，相比于多年前結(jié)構(gòu)力學(xué)期末測試成績平均分提高5分～10分，80分以上比例增加，不及格率由原來的40%～50%下降穩(wěn)定至5%～20%。通過加強平時成績、線上考核培養(yǎng)了學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，自學(xué)能力得到提升，考研率提高1.5%～2%。同時結(jié)構(gòu)力學(xué)課程分別于2017年、2020年被認(rèn)定為河南省在線精品開放課程和線上線下一流混合式課程，土木工程專業(yè)被認(rèn)定為省級一流專業(yè)。另外，經(jīng)過多年努力和摸索，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程組青年教師在負(fù)責(zé)人的指導(dǎo)和歷練下，各教師的教學(xué)水平也得到了大幅度提升，作者在國家、省及校級教學(xué)技能大賽中屢次獲獎，多次被評為優(yōu)秀教師。

5 結(jié)語

課程組從教學(xué)思想、教學(xué)模式、教學(xué)資源、教學(xué)實踐等方面全方位入手，形成了系統(tǒng)化解決難教難學(xué)問題的方案。探索形成了以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，“自適應(yīng)混合式”教學(xué)模式，構(gòu)建了針對難教難學(xué)問題的立體化教學(xué)資源。自適應(yīng)混合式教學(xué)模式符合地方性應(yīng)用型本科高校學(xué)生的知識基礎(chǔ)、理解能力和學(xué)習(xí)特點。秉承每個學(xué)生都能“吃得了”，個別學(xué)生“吃得飽”原則，滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)。同時，以更科學(xué)的“學(xué)生學(xué)習(xí)效果評價”替代“教師教學(xué)水平評價”，該模式可推廣至與結(jié)構(gòu)力學(xué)課程性質(zhì)相近的難教、難學(xué)課程的教學(xué)中。