力學教學改革實踐的微課融入

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摘要：針對工科專業(yè)力學課程理論性強、應用廣泛、學習難度大的特點，在互聯(lián)網(wǎng)與教學不斷融合的趨勢推動下，將力學微課融入教學，降低力學課程的學習難度，提高學生的學習積極性及自主學習能力，教學效果與僅進行課堂教學相比有顯著提高。微課形式融入教學的過程以及取得的良好效果，體現(xiàn)了以學生為本、以學生為主體觀念的正確性，符合新時代高等教育改革的要求，相關研究成果可為工科專業(yè)力學課程的教學改革提供路徑。

關鍵詞：微課；力學課程；教學改革；力學微課

隨著網(wǎng)絡科技的快速發(fā)展和生活節(jié)奏不斷加快，人們的學習方式也在發(fā)生轉變，碎片化學習時代已經(jīng)來臨[1]。當代大學生作為網(wǎng)絡原住民，獲取學習資源的方式逐漸多元化，在專業(yè)課的學習上對傳統(tǒng)課堂教學方式的興趣逐漸降低，學習效果下降。工科專業(yè)的力學課程（理論力學、材料力學、結構力學等）作為專業(yè)基礎課，理論性強，知識體系完善，對學生掌握程度的要求較高，學習難度較大。在學生注意力穩(wěn)定性下降的趨勢下，如何繼續(xù)保證甚至提高學生對力學課程的學習效果，成為了力學教學改革重點關注的問題之一。要解決碎片化學習形勢下力學課程的教學改革問題，微課與傳統(tǒng)課堂結合是兼顧專業(yè)課特點以及學生學習特點轉變這二者的一種教學方式。這一教學方式的采用需解決兩個問題。首先對教學資源提出了新的要求，即如何設計力學微課及配套資源；其次是解決微課如何融入教學的問題，即微課在教學環(huán)節(jié)中如何發(fā)揮優(yōu)勢，提高力學課程的學習效果。本文以相關的研究成果對以上問題進行簡要闡述。

1微課與傳統(tǒng)課堂相結合的方法概述

類似微課的概念在國外提出、發(fā)展和實踐的時間較早，例如較早提出的“60-SecondCourse”以及后續(xù)提出的時長約1min～3min的“Microlecture”，此外MOOC在線平臺的誕生也促進了微課程的發(fā)展[2]。國內(nèi)關于微課的相關研究起步較晚。2011年胡鐵生在文章中給出微課的定義[3]，并在之后對其內(nèi)涵及外延的發(fā)展進行了進一步的說明。微課是指針對某個相對獨立的知識點通過視頻載體進行講授，其特點是：1）時間短，符合碎片化學習的客觀要求，可使學生學習時注意力保持較高水平；2）使用方便，視頻在各設備上均可隨時播放，便于預習和復習；3）重點突出，針對某一個知識點進行完整的邏輯推導，或對某一類實際應用問題進行訓練。在與傳統(tǒng)課堂結合時，按照知識點制作的微課視頻，可以穿插在課前、課中、課后的教與學的過程中，取得課堂上加深理解、預習復習效果提高、學生自主學習能力提高的效果。

1.1微課和傳統(tǒng)課堂的對比分析

微課以及傳統(tǒng)課堂在教學過程中的特點及發(fā)揮的作用各不相同。陸仁強在其文章中從用表格的方式，從教學時長、教學內(nèi)容、教學方式、學習條件、主題針對性及可操作性等六個方面，對微課與常規(guī)課堂教學進行了對比分析[4]。其中微課具有時長短、知識點單一、可重復學習、學習設備及場所多元化、主題針對性較強、可操作性靈活等特點。此外袁金超在其碩士論文中也從開發(fā)理念、資源類型組成、資源粒度、資源結構、應用領域等五個方面對微課資源及傳統(tǒng)視頻教學資源進行了對比分析[5]。其中微課的特點是更突出對“學”的設計、以“解惑”為主、粒度小、容量小、資源半結構化、使用人群廣泛、功能多樣等。微課以其上述特點，可以在教學及學習過程中發(fā)揮優(yōu)勢，但是并不能全部替代課堂教學。其原因是，微課可針對某一個知識點或者概念進行講解，針對某一類例題進行練習和總結，但是時長短、知識點聯(lián)系少會導致學生對該學科內(nèi)容的邏輯關系、學科的發(fā)展以及應用缺乏整體認知。要避免上述問題，需通過在傳統(tǒng)課堂90min的集中學習講授中，由教師介紹學科背景及知識點的前后聯(lián)系等，來加深學生的理解和知識網(wǎng)絡的構建。因此，對于專業(yè)課學習來說，微課不是課堂，微課應作為輔助方式穿插在課程學習的各個環(huán)節(jié)中。

1.2微課融入教學的方法分析

微課融入教學，即在教學的各個環(huán)節(jié)，包括預習、課堂講解及復習過程中。采用傳統(tǒng)課堂在教與學的過程中，學生的預習過程主要通過課程安排、授課計劃、教材等文字材料進行；在教學信息化的發(fā)展趨勢下，微課以視頻為載體，可作為預習過程的學習資料，方便學生對知識點的初步學習和了解。在傳統(tǒng)課堂講授的過程中，教師通過板書和多媒體，對課程內(nèi)容（知識點及知識網(wǎng)絡）進行講解；將微課與傳統(tǒng)課堂結合后，由于微課視頻對于每一個知識點的講解比較全面、透徹，學生易于掌握，預習效果提高，因此，在課堂上可設計更多的討論環(huán)節(jié)，也有時間更多地講解知識點之間的以及與后續(xù)課程的聯(lián)系，提高知識網(wǎng)絡構建能力，為后續(xù)課程學習打下良好基礎。此外，課下復習過程及練習過程中，微課視頻也可作為非常重要的輔助資料。還可借助MOOC等網(wǎng)絡開放平臺在線進行微課的學習，利用答疑區(qū)、討論區(qū)提高學生的參與度和自主解決問題的能力，提高學習效果。

2工科專業(yè)力學微課融入教學的具體實踐

2.1力學課程微課的制作

微課視頻的制作，是將微課與傳統(tǒng)課堂相結合的第一步。不同學科的微課視頻既有共性特點，如時長短、知識點集中等，又有針對各學科、各章節(jié)具體情況的不同設計方法，如知識點拆分、講解思路的不同等。同時，微課需在較短的時長中對某知識點的內(nèi)涵及外延進行完整的說明。在進行力學課程教學設計時，傳統(tǒng)課堂根據(jù)知識之間的聯(lián)系、教學重難點、總學時數(shù)等進行每學時或每兩個學時課程內(nèi)容的安排，多以章節(jié)劃分。設計微課時，在以章節(jié)劃分的基礎上，將課程內(nèi)容劃分為若干單個知識點或多個知識點組成的知識板塊，在每個知識點或知識板塊的講解過程中，根據(jù)教學目標設計教學方法，完成整個微課內(nèi)容的知識框架及講解思路。此外，根據(jù)知識點的應用，也可以選擇典型例題作為基本內(nèi)容。以材料力學為例，線下教學有12章共64學時的內(nèi)容，可劃分為102個知識點，即102個微課視頻，每個知識點相對完整、相對獨立又相互聯(lián)系。其中在梁彎曲時的位移這部分內(nèi)容中，傳統(tǒng)課堂內(nèi)容講授為4學時，微課設計時可分為相對獨立且完整的6個微課視頻，如表1所示。

2.2力學微課融入教學過程的具體實踐

力學微課融入教學的過程中，采用線上線下相結合的方式，學生主要借助微課視頻及配套使用的PPT課件文件，更高效地進行知識點的課前預習及課下復習；課堂上授課時，教師將更多的時間分配到引導學生思考、講授知識點的外延以及工程實例的教學內(nèi)容上。從時間上看，微課視頻總時長遠遠小于傳統(tǒng)課堂學習時間。以材料力學課程為例，微課視頻總計約14.5h，線下課堂64學時共計48h。需要注意的是，雖然微課視頻具有可重復學習、在線使用方便等優(yōu)點，但是傳統(tǒng)課堂仍不可缺少，傳統(tǒng)課堂具有的交互性好、時間集中的優(yōu)勢不可替代。二者有機結合，可明顯提高教學效果。在線資源除微課視頻外，還設置了對應的作業(yè)、考試、討論區(qū)板塊，遵從學習規(guī)律，針對力學課程對學生計算能力和實際應用能力的較高要求，及時跟進練習和討論。學生學習后可通過典型例題的訓練以及考試來檢驗課程內(nèi)容掌握的情況，針對日常學習的內(nèi)容在討論區(qū)中提出疑問，進行師生答疑或學生互答，提高學生的參與度和自主學習能力。在線教學資源制作完成后，經(jīng)過充分的論證，先在小班進行試驗，根據(jù)試驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題，對在線教學資源和微課與傳統(tǒng)課堂的結合形式進行調(diào)整和改進。在教學中根據(jù)教學內(nèi)容的不同，可采用以下幾種結合形式：部分簡單內(nèi)容由教師指導學生自學，并進行考核以確定學生自學效果；部分內(nèi)容由學生自學后，課堂組織分組討論，每組推舉一名同學進行講解，教師進行點評，最后由教師與各組組長共同評定各組成績；部分內(nèi)容教師講解后，選擇適當?shù)臅r機進行測驗。在采用微課融入教學的方法后，力學課程成績的考核也需根據(jù)實際情況進行調(diào)整。例如上述線上考核及參與討論等平時成績以適當比例計入結課成績，將結果考核改為過程考核，綜合考量學生對本門課程的學習效果。以材料力學課程為例，學生線上課程的成績計算方法如表2所示。線上課程成績與線下期末考試成績綜合考慮作為本門課程的最終成績。2.3微課融入教學的力學課程教學改革成效為對力學微課融入教學過程實踐模式進行不斷改進，從學生成績、學生評價及同行評價等方面進行了教學效果的統(tǒng)計和調(diào)研。如圖1所示，從不同年級4個平行班的學生成績來看，只采用傳統(tǒng)課堂教學的班級平均分在74.2分；采用微課與傳統(tǒng)課堂結合的教學模式后，班級平均成績提高到78.7分。學生（共106人）對課程的評價平均分為4.08分，多數(shù)同學認為課程內(nèi)容建設以及考核標準較好。在調(diào)研訪談過程中，有學生也提出“線上線下結合，提前預習，提高了課堂上的效率”“對專業(yè)課的興趣提高了”“討論環(huán)節(jié)特別好，能及時解決問題，還能拓寬思路”。在與同行交流調(diào)研的過程中，同行對材料力學在線課程也提出了寶貴意見，如“可以將工程實例或演示動畫加入知識點講解視頻中”“增加專業(yè)相關的知識點或與后續(xù)課程的聯(lián)系，作業(yè)及考試題目中可添加專業(yè)背景”等。目前在線課程正在根據(jù)學生及同行反饋的信息進行進一步的更新和維護，爭取為力學課程教學改革做出更多的研究及實踐成果。

3總結

微課與傳統(tǒng)課堂相結合的教學過程中，發(fā)揮了網(wǎng)絡教學的優(yōu)勢，形成了適應現(xiàn)代教育需要、能提高學生學習興趣、使學生養(yǎng)成良好的自主學習習慣、提高學生綜合素質(zhì)和能力的新的教學形式，培養(yǎng)學生的自學、自我管理以及解決問題的能力，培養(yǎng)理論知識扎實、能力突出的高素質(zhì)應用技術技能型人才。在工科專業(yè)力學課程的教學過程中，堅持以學生為中心，不斷創(chuàng)新教學模式，取得更好的教學效果，能保證為學生學習專業(yè)課打下良好基礎。

參考文獻：

[1]王覓.面向碎片化學習時代微視頻課程的內(nèi)容設計[D].上海：華東師范大學，2013.

[2]滿志敏.不同知識類型的預習型微課呈現(xiàn)方式設計與應用研究[D].天津：天津師范大學，2020.

[3]胡鐵生.“微課”：區(qū)域教育信息資源發(fā)展的新趨勢[J].電化教育研究，2011(10)：61-65.

[4]陸仁強.基于微課的《工程力學》課程教學模式改革[J].教育教學論壇，2015(35)：123-124.

[5]袁金超.基礎教育微課資源設計開發(fā)的現(xiàn)狀分析與策略研究[D].西安：陜西師范大學，2013.

作者：劉立悅 李桐棟 路維 孫瑞敬 孫曉勇 單位：河北水利電力學院