基于心流理論的結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)思考

周海龍　安珍

摘 ?要：新工科建設(shè)與金課建設(shè)迫切需要?jiǎng)?chuàng)新教育理念與教學(xué)方法。文章創(chuàng)新地從積極心理學(xué)的角度，將心流理論首次引入結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中，分析了心流體驗(yàn)的9個(gè)構(gòu)成要素，介紹了三通道、四通道、八通道與用戶體驗(yàn)四種心流體驗(yàn)?zāi)Ｐ停岢隽私Y(jié)構(gòu)力學(xué)中心流體驗(yàn)產(chǎn)生的教學(xué)設(shè)計(jì)思路，即明確的教學(xué)目標(biāo)、適度的學(xué)習(xí)任務(wù)、及時(shí)的作業(yè)反饋和創(chuàng)新的知識(shí)體系四個(gè)方面，對(duì)于推動(dòng)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：心流理論;結(jié)構(gòu)力學(xué);教學(xué)設(shè)計(jì);心流體驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2021）01-0082-04

Abstract： The construction of new engineering and the construction of gold courses urgently need innovative educational concepts and teaching methods. From the perspective of positive psychology， this paper introduces the theory of heart-flow to the teaching of structural mechanics for the first time. It analyzes and explains the nine components of the heart-flow experience， three channels， four channels， eight channels and user experience four kinds of heart-flow experience model. It puts forward the teaching design ideas generated by the heart-flow experience of structural mechanics， that is， the four aspects of clear teaching objectives， moderate learning task， timely homework feedback and innovative knowledge system， which are of great guiding significance for promoting the reform of structural mechanics teaching.

Keywords： the theory of heart-flow; structural mechanics; teaching design; heart-flow experience

美國(guó)心理學(xué)家，積極心理學(xué)奠基人米哈里·契克森米哈賴（Mihaly Csikszentmihalyi）于1975年，在大量案例研究的基礎(chǔ)上，開創(chuàng)性地提出了“心流”的概念[1]?！靶牧鳌笔侵溉藗?cè)谧瞿承┦虑闀r(shí)，那種全神貫注、投入忘我的狀態(tài)——這種狀態(tài)下，你甚至感覺不到時(shí)間的存在，在這件事情完成以后會(huì)有一種充滿能量并且非常滿足的感受[2]。這種狀態(tài)可以出現(xiàn)在自己非常喜歡，有挑戰(zhàn)并且擅長(zhǎng)的活動(dòng)中，比如爬山、游泳、打球、玩游戲、閱讀、演奏樂器甚至工作的時(shí)候。結(jié)構(gòu)力學(xué)是土建類專業(yè)十分重要同時(shí)又是相當(dāng)難學(xué)的課程，該課程具有理論概念性比較強(qiáng)、方法技巧性要求高、計(jì)算工作量大等特點(diǎn)，很多學(xué)生反映該課程學(xué)習(xí)比較吃力，興趣性不濃，教學(xué)效果不太理想。如何將枯燥復(fù)雜的力學(xué)知識(shí)變得生動(dòng)有趣，讓學(xué)生回歸課堂，專心聽課，收到良好的教學(xué)效果，是許多結(jié)構(gòu)力學(xué)授課教師必須面臨的難題。筆者認(rèn)為課程的趣味性，需要教師有意識(shí)地去發(fā)掘，通過生活、工程案例去激發(fā)，通過交流互動(dòng)與討論式的教學(xué)方法活躍課堂氛圍，將心流理論融入課程教學(xué)中，在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入“心流”狀態(tài)，沉浸在最優(yōu)體驗(yàn)當(dāng)中，學(xué)生就會(huì)“樂學(xué)”，繼而對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生明確的方向。

一、“心流”的構(gòu)成要素及體驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

Csikszentmihalyi根據(jù)大量的訪談、問卷和收集的資料進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，使人產(chǎn)生無窮樂趣的因素大致相同，感覺極為類似。于是構(gòu)建了心流體驗(yàn)的9個(gè)要素，Novak 和Hoffman 依據(jù)心流體驗(yàn)的過程，進(jìn)一步將其歸納成心流產(chǎn)生的3類因素，即條件因素、體驗(yàn)因素和結(jié)果因素[3-4]，其中條件因素有1. 清晰明確的目標(biāo)、2. 準(zhǔn)確而及時(shí)的反饋、3. 技能與挑戰(zhàn)相平衡;體驗(yàn)因素有4. 行為與意識(shí)的融合、5. 注意力完全的集中、6. 潛在的主控感;結(jié)果因素有7. 自我意識(shí)的喪失、8. 時(shí)間感受的失真、9. 自成目的的參與。當(dāng)一個(gè)人所從事的活動(dòng)具有挑戰(zhàn)性，而且其技能能夠恰好應(yīng)付挑戰(zhàn)，加上清楚的目標(biāo)和及時(shí)的回饋，確立了意識(shí)的秩序，從而產(chǎn)生無窮的樂趣，也永遠(yuǎn)沒有精神熵的心理狀態(tài)，心流就產(chǎn)生了。心流體驗(yàn)也會(huì)呈現(xiàn)出最普遍、最清晰的特質(zhì)：當(dāng)事人全神貫注，一切動(dòng)作都不假思索，幾乎完全自動(dòng)自發(fā)，其知覺甚至消失，人與行動(dòng)完全合一;當(dāng)一個(gè)人完全浸漬在這種體驗(yàn)中時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生渾然忘我的感覺，時(shí)間感跟平時(shí)的傳統(tǒng)時(shí)鐘記錄不再一樣，做一件事情也不追求未來的報(bào)酬，做這件事本身就是最大的回饋。

目標(biāo)決定方向，心流會(huì)使人有上癮的魔力，因此，正確地在學(xué)習(xí)過程中利用心流會(huì)帶來享受和內(nèi)心的滿足，不恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用會(huì)使自己迷失人生的方向。按照技能與挑戰(zhàn)兩個(gè)維度，用縱軸表示挑戰(zhàn)，橫軸表示技能，心流體驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?jīng)歷了三通道、四通道、八通道和用戶體驗(yàn)?zāi)Ｐ退膫€(gè)發(fā)展階段[5]。

1. 三通道模型。該模型是最初的心流體驗(yàn)?zāi)Ｐ托问?，由Csikszentmihalyi于1975提出，見圖1所示。該模型認(rèn)為個(gè)體感知的技能與挑戰(zhàn)水平相匹配，就會(huì)產(chǎn)生心流體驗(yàn)，即低技能對(duì)應(yīng)低挑戰(zhàn)，高技能對(duì)應(yīng)高挑戰(zhàn)。當(dāng)個(gè)體感知的技能與挑戰(zhàn)水平不相匹配時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生厭倦和焦慮的消極體驗(yàn)，即當(dāng)挑戰(zhàn)要求過高，個(gè)體技能不足時(shí)，會(huì)產(chǎn)生焦慮;當(dāng)挑戰(zhàn)難度過低，個(gè)體技能水平較高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生厭倦感。

2. 四通道模型。1988年，馬西米尼（Massimini）和卡里（Carli）等人的研究發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)技能水平較高，挑戰(zhàn)難度也較高時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生心流體驗(yàn);當(dāng)個(gè)體在低技能與低挑戰(zhàn)相平衡時(shí)，無法獲得心流體驗(yàn)，相反會(huì)產(chǎn)生冷漠的情緒。于是，對(duì)Csikszentmihalyi提出的三通道模型進(jìn)行改進(jìn)，得到心流體驗(yàn)的四通道模型，見圖2所示。

3. 八通道模型。在四通道模型的基礎(chǔ)上，Massimini和Carli結(jié)合研究獲得的數(shù)據(jù)，對(duì)“挑戰(zhàn)”和“技能”根據(jù)不同水平之間的關(guān)系進(jìn)一步梳理，將原來的四個(gè)區(qū)域劃分為八個(gè)區(qū)域，建立了八通道模型，見圖3所示。

相對(duì)于四通道模型，八通道模型又增加了四種心理狀態(tài)：覺醒、控制、輕松、擔(dān)憂。當(dāng)外界的挑戰(zhàn)水平很高，而個(gè)體感知的技能水平處于中等時(shí)，強(qiáng)烈的獲勝感容易被激發(fā)，產(chǎn)生覺醒的心理;當(dāng)外界的挑戰(zhàn)水平中等，而個(gè)體感知的技能水平很高，有種“庖丁解?！钡目旄?，產(chǎn)生控制的心理;當(dāng)外界的挑戰(zhàn)水平很低，而個(gè)體感知的技能水平中等，有種輕而易舉的通過感，使主體產(chǎn)生輕松的心理;當(dāng)外界的挑戰(zhàn)水平中等，而個(gè)體感知的技能水平偏低，有種望而生畏的恐懼感，產(chǎn)生擔(dān)憂的心理。只有當(dāng)外界的挑戰(zhàn)處于高水平，對(duì)應(yīng)的個(gè)體感知的技能水平也很高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種成就感，身心處于最積極，意識(shí)處于最享受的狀態(tài)，即為心流體驗(yàn)，所以要制造心流體驗(yàn)的關(guān)鍵在于調(diào)整挑戰(zhàn)和技能的相對(duì)關(guān)系，規(guī)律的進(jìn)行1區(qū)→2區(qū)，3區(qū)→2區(qū)的循環(huán)。與四通道模型相比，八通道模型劃分更細(xì)，更科學(xué)，更符合實(shí)際。

4. 用戶體驗(yàn)?zāi)Ｐ?。隨著心流理論研究的不斷深入，1997年Hoffman和Novak針對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶提出了新的結(jié)構(gòu)模型，見圖4所示。

該模型中將影響用戶達(dá)到心流體驗(yàn)的因素分為11項(xiàng)，即技能、控制、響應(yīng)速度、重要性、集中精力、激勵(lì)、挑戰(zhàn)、遠(yuǎn)程呈現(xiàn)、時(shí)間扭曲、正面影響和探究行為，然后以心流為中心，將這11項(xiàng)因素的相互關(guān)系用箭頭連接起來，形成了網(wǎng)絡(luò)用戶心流體驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

二、基于心流理論的教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)有助于突出學(xué)習(xí)者的主體地位和增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣;有助于增強(qiáng)教學(xué)工作的科學(xué)性，提高教學(xué)效率和教學(xué)效果[6]。本文從四個(gè)方面提出基于心流理論的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)思路：

（一）制定明確的教學(xué)目標(biāo)，讓教學(xué)活動(dòng)激發(fā)內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

教育部高等學(xué)校工科基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)在《結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)基本要求（A類）》[7]中明確指出該課程的任務(wù)是在學(xué)習(xí)理論力學(xué)和材料力學(xué)等課程的基礎(chǔ)上進(jìn)一步掌握平面桿件結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的基本概念、基本原理和基本方法，了解各類結(jié)構(gòu)的受力性能，為學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程以及進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和科學(xué)研究打好力學(xué)基礎(chǔ)，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算等方面的能力。因此，對(duì)學(xué)生“三基”（基本概念、基本原理和基本方法）的培養(yǎng)是該課程的核心教學(xué)目標(biāo)。

針對(duì)以上課程總的教學(xué)目標(biāo)，教師要制定單元的教學(xué)目標(biāo)與學(xué)時(shí)教學(xué)目標(biāo)，將課程總的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行細(xì)化，從而使得目標(biāo)更加準(zhǔn)確與具體。課前，教師可以利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布單元導(dǎo)學(xué)的相關(guān)要求，布置相關(guān)的預(yù)習(xí)任務(wù)。課中講課時(shí)教師首先應(yīng)明確本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，指出本節(jié)學(xué)習(xí)的內(nèi)容在整個(gè)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中的地位與作用，與其他章節(jié)內(nèi)容的關(guān)系，便于學(xué)生有針對(duì)性學(xué)習(xí)，做到有的放矢。課后教師應(yīng)針對(duì)本節(jié)的知識(shí)點(diǎn)布置一些思考題，啟發(fā)學(xué)生思考，讓其更加深刻的理解本節(jié)的內(nèi)容，以檢驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)效果。課堂的講授環(huán)節(jié)盡量講得有趣生動(dòng)，將深?yuàn)W難懂的力學(xué)原理用通俗的語(yǔ)言進(jìn)行闡述，同時(shí)也要根據(jù)內(nèi)容的需要適當(dāng)穿插講解哲學(xué)觀點(diǎn)在結(jié)構(gòu)力學(xué)中的應(yīng)用，加強(qiáng)課程思政實(shí)踐，促使學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)積極性被調(diào)動(dòng)，教學(xué)效果比較明顯。例如在講結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，采用PPT動(dòng)畫進(jìn)行展示，使學(xué)生更清楚地看到空間的廠房結(jié)構(gòu)如何簡(jiǎn)化為平面結(jié)構(gòu)，每一步計(jì)算簡(jiǎn)圖的要點(diǎn)是如何處理;例如在講平面體系的自由度計(jì)算時(shí)，分別按照一般桿件體系與鉸結(jié)鏈桿體系給出計(jì)算自由度的計(jì)算公式，再結(jié)合一般與特殊的矛盾分析方法進(jìn)行哲學(xué)上的理解，學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了專業(yè)理論知識(shí)，也能夠潛移默化地將馬克思主義哲學(xué)中的相關(guān)觀點(diǎn)在力學(xué)分析中進(jìn)行具體應(yīng)用，做到從認(rèn)識(shí)到實(shí)踐的應(yīng)用，再?gòu)膶?shí)踐到認(rèn)識(shí)的升華。一切教學(xué)活動(dòng)的安排，教學(xué)方法的選擇，教學(xué)手段的應(yīng)用都要圍繞有效地保證教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)為根本。

（二）布置適度的學(xué)習(xí)任務(wù)，使技能與挑戰(zhàn)相平衡

學(xué)習(xí)任務(wù)的難度要以中等層次水平的同學(xué)能夠經(jīng)過一定的努力完成作為參照標(biāo)準(zhǔn)。布置過難的作業(yè)，很多同學(xué)會(huì)由于自身的能力不足，難以完成而產(chǎn)生焦慮;布置相對(duì)簡(jiǎn)單的作業(yè)，對(duì)于大多數(shù)同學(xué)，由于作業(yè)本身缺乏挑戰(zhàn)性，很多同學(xué)會(huì)覺得太容易完成，而失去學(xué)習(xí)與鉆研的興趣。例題的選擇也要體現(xiàn)這個(gè)特點(diǎn)，既能覆蓋需要掌握的知識(shí)要點(diǎn)，又要具有一定的挑戰(zhàn)性，啟發(fā)學(xué)生去思考，提高其學(xué)習(xí)能力，從而迎接更高難度的挑戰(zhàn)，取得優(yōu)異的成績(jī)。例如在講授結(jié)構(gòu)力學(xué)課前，最好布置讓學(xué)生深入圖書館，以小組為單位或者以宿舍為單位借閱幾本結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)的復(fù)習(xí)參考書，下一節(jié)上課時(shí)進(jìn)行逐個(gè)檢查，相關(guān)內(nèi)容講完后，教師應(yīng)有選擇性地就有關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行提問;在每章內(nèi)容學(xué)習(xí)完之后，教師最好要求學(xué)生自己繪制一張思維導(dǎo)圖，可以采用手繪的方式，也可以利用相關(guān)思維導(dǎo)圖繪制軟件進(jìn)行繪制，將其作為一次作業(yè)，這些都要計(jì)入平時(shí)成績(jī)考核中，在最終成績(jī)?cè)u(píng)定時(shí)使用，學(xué)生通過思維導(dǎo)圖的繪制，更加理解了知識(shí)點(diǎn)相互的關(guān)系，將碎片化的知識(shí)形成了一個(gè)連貫的體系，便于其深刻理解與掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)在線開放課程學(xué)習(xí)，更好地補(bǔ)充課堂教學(xué)的不足，在對(duì)比學(xué)習(xí)中提高。

（三）及時(shí)的作業(yè)反饋，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的自信與主動(dòng)性

在教學(xué)中，每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的反饋，可以讓教師了解學(xué)生對(duì)知識(shí)要點(diǎn)的掌握程度，適當(dāng)放慢或者加快教學(xué)的進(jìn)度。課上的眼神交流、問答環(huán)節(jié)或者課下的作業(yè)提交都是很好的反饋方式，課下作業(yè)的反饋是比較有效的方式，但要求教師必須在下一次上課前，要將上一次課的作業(yè)批改完成，在課堂上利用一定的時(shí)間或者在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行反饋。對(duì)于存在普遍的問題，一定要當(dāng)面在黑板上指出，原則性的問題，要指出具體的某些同學(xué)，要引起他們的注意。例如在講第二章平面體系的幾何組成分析時(shí)，盡管在黑板上反復(fù)強(qiáng)調(diào)“剛片”的“剛”應(yīng)該為“剛”非“鋼”，仍然有部分同學(xué)在作業(yè)中繼續(xù)出現(xiàn)類似的用錯(cuò)問題，下次上課前要點(diǎn)名并重點(diǎn)地指出。還有部分同學(xué)將繪制某截面內(nèi)力的影響線題按照繪制內(nèi)力圖去完成，將影響線與內(nèi)力圖概念混淆;在結(jié)構(gòu)位移計(jì)算中，沒有按照題目的要求采用圖乘法或者積分法完成位移的計(jì)算，經(jīng)常將這兩種方法混用;在用力法與位移法計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力時(shí)，只追求計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算步驟常被忽略等等問題，這些都要旗幟鮮明地指出，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和規(guī)范的解題步驟。

（四）創(chuàng)新知識(shí)體系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力

創(chuàng)新是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的源動(dòng)力，是實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)的必由途徑。大學(xué)生是活躍的創(chuàng)新群體，在學(xué)習(xí)基本理論知識(shí)的同時(shí)，要注重灌輸學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，開發(fā)心智，提高其學(xué)習(xí)興趣。在結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中，要注重運(yùn)用理論聯(lián)系實(shí)際，聯(lián)系與發(fā)展的觀點(diǎn)，既要傳授經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識(shí)，也要適當(dāng)提及定性結(jié)構(gòu)力學(xué)與計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)的相關(guān)概念;既要掌握線性結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本知識(shí)，也要了解非線性結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的內(nèi)容;既要明白結(jié)構(gòu)手算的方法，也要略知結(jié)構(gòu)電算的內(nèi)容，打開其思維，讓有興趣的同學(xué)可以在相應(yīng)的道路上繼續(xù)探索。結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器是非常好的結(jié)構(gòu)力學(xué)輔助學(xué)習(xí)工具，操作簡(jiǎn)單，容易掌握，可以推薦給同學(xué)們學(xué)習(xí)時(shí)使用，通過手算與電算的對(duì)比，使其更加深刻理解結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)的能力與興趣也得到提高。

三、結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)正在大力推進(jìn)新工科建設(shè)和金課建設(shè)，需要用新的理念，新的思路去改進(jìn)教學(xué)方法，心流理論作為積極心理學(xué)方面的奠基石，在教育教學(xué)領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。本文介紹了心流的概念、構(gòu)成要素以及四種心流體驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并將心流理論?chuàng)新性地引入結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)中，并從四個(gè)方面給出了讓學(xué)生產(chǎn)生心流體驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)思路，對(duì)于推動(dòng)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革，打造一流金課建設(shè)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟迪學(xué)生探索與思考，讓學(xué)生沉浸在“心流”體驗(yàn)中，享受課程與課堂帶來的樂趣具有重要的指導(dǎo)意義。

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基金項(xiàng)目：2019年教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“新規(guī)范下橋梁工程課程資源庫(kù)建設(shè)”（編號(hào)：201901262011）;內(nèi)蒙古自治區(qū)教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度立項(xiàng)課題“‘互聯(lián)網(wǎng)+下思維導(dǎo)圖在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究”（編號(hào)：NGJGH2018063）;內(nèi)蒙古自治區(qū)研究生教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目“新工科背景下產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新研究生培養(yǎng)機(jī)制的研究”（編號(hào)：YJG20181012902）;內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)第三批示范課程建設(shè)項(xiàng)目“結(jié)構(gòu)力學(xué)”（內(nèi)農(nóng)大教字〔2019〕42號(hào)）

作者簡(jiǎn)介：周海龍（1981-），男，漢族，內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)市人，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，在站博士后，研究方向：力學(xué)與工程教學(xué)研究。

通訊作者：安珍（1958-），男，漢族，內(nèi)蒙古土貴烏拉人，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，研究方向：木材加工裝備與過程自動(dòng)化。