陈国 张延泰 赵曜

摘  要：结构力学是土木工程专业一门重要的专业基础课，理论性、工程性和实践性较强。针对《结构力学》教学中存在教学内容陈旧、教学方法单一和缺乏专业针对性的问题，探讨了翻转课堂在结构力学课程教学中的可行性，构建了新的教学组织形式并实施于教学实践。结构力学实现了从传统教学到翻转式教学的转变，教学效果获得了显著提升，可为高校结构力学课堂教学改革提供有益的参考。

关键词：结构力学  翻转课堂  教学模式  教学改革

中图分类号：O342-4                         文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）10（c）-0191-04

Abstract： Structural mechanics is one of the important fundamental courses for civil engineering majors， with strong theory， engineering and practice. Aiming at these problems in the process of teaching， such as the boring teaching contents， single teaching methods and lack of pertinence， the feasibility of flipped classroom in the structural mechanics classroom teaching is discussed， and the new teaching is constructed and put into practice. The structural mechanics has already transformed from traditional teaching to flipped teaching and therefore the teaching effect is improved significantly. It can provide a useful reference for the structural mechanics classroom teaching reform in universities.

Key Words： Structural mechanics; Flipped classroom; Teaching mode; Teaching reform

信息化是当今时代发展的必然趋势，如何科学合理地将多媒体网络技术应用于课程教学领域已经成为广大教育工作者关注的问题之一。翻转课堂，又称颠倒课堂，是一种基于信息技术的新型教学模式，是将信息技术与课程教学改革相融合的一次教育革命[1]。传统的讲授法通过教师的口头语言，并适当辅以其他教学手段向学生传递知识信息，充分发挥了教师的主导作用，学生在短期内可以获得大量的知识信息。然而，在教师填鸭式的讲授过程中，学生只能机械地、被动地接受知识，无法有效发挥学生的主观能动性，学生的个性化发展显然无法得到有效的教育支持。显而易见，这种满堂灌的方式以及无法适应新时代条件下的课堂教学，尤其无法满足深奥难懂的专业课的教学要求[2]。本文以“结构力学”课程教学为例，探索了将翻转课堂引入专业基础课程教学的可行性。

1  “结构力学”课堂教学过程中存在的问题

“结构力学”课程是土木工程学院一门非常重要的专业基础课，在整个课程体系中处于承上启下的核心地位[3]。一方面它以高等数学、理论力学和材料力学等课程为基础，另一方面，它又是钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构和现代竹木结构等专业课程的基础。

1.1 教学内容陈旧

“结构力学”课程教学内容主要包括几何组成分析、静定结构的内力计算、超静定结构的内力计算、影响线和结构的位移计算等内容。由于该课程内容多、逻辑性强和方法技巧高，初学者往往感觉学习结构力学非常吃力。随着土木工程学科的发展，结构力学课程教学内容与时代发生了严重脱节，所学知识无法真正的指导工程实践，尤其是对于毕业后从事土木工程行业的学生而言，其感受尤为深刻，总感觉大学期间学习的结构力学知识与工程实践相距甚远，从而形成结构力学无用论的社会思潮。部分开设“结构力学”课程的本科院校在“结构力学”的课堂教学过程中，仍以传统的讲授法为主，通过教师在课堂满堂灌式的方式在短期内灌输大量的力學知识给学生，教学内容陈旧，针对不同专业的学生采取相同的教学大纲，无差别的进行教学[4]。更为重要的是，教师没有足够的时间了解每个学生对理论力学和材料力学知识掌握程度的差异，课堂教学过程中无法顾及每个学生，这就导致教师无法合理地把握教学进度和安排教学难度。

1.2 教学方法单一

理论力学和材料力学分别以研究质点和杆件的力学问题为主，而结构力学主要研究处于平面内和三维空间内的理想化的杆件结构。理论知识更加抽象，要求学生具有良好的空间想象力。而实际工程的杆件结构往往处于多种复杂的受力状态下，并不是真正意义上的理想化的结构体系。以往的“结构力学”课堂通常都是采用“一块黑板、一支粉笔、一张挂图”的教学形式进行授课[5]。近年来，随着电脑的普及程度越来越高，年轻教师更多的是采用以多媒体课件为主，板书为辅的形式，但年轻老师过分依赖多媒体播放PPT课件，甚至出现部分老师没有课件不会上课的极端情况。教师讲，学生听;教师问，学生答。教学方法非常单一，课堂气氛沉闷，给人枯燥乏味的感觉。显而易见，单纯的板书或多媒体课件均无法充分考虑到学生的个性化发展，教师与学生之间缺乏必要的互动且忽视了学生自主探索能力的培养，导致教学效果不佳。传统教学方式完全依赖课堂教学，忽视了线上教学的作用。

1.3 课程教学缺乏专业针对性

选修“结构力学”课程的学生主要来自土木工程学院的土木工程专业、给排水科学与工程专业、工程管理专业和森林工程专业，另外还有来自材料科学与工程学院和交通运输工程学院的学生。来自不同专业的学生的知识架构体系之间差异化非常显著，“结构力学”课堂教学过程中仅仅以学时和学分进行划分，显然不能适应新时期不同专业对“结构力学”的差异化要求。一个多媒体课件吃遍天下，部分基础薄弱的学生普遍反映课程内容相对较难，不能学以致用，虽有详细的多媒体课件和课本，但开展自主学习还是有一定的难度，所以学生花费了很多时间和精力，但还是无法良好的学习效果。

2  基于翻转课堂的“结构力学”课程教学的探索

2.1 前期准备

在进行《结构力学》课堂教学前，有必要做好前期的准备工作。要讲好一堂课，并不是一件简单的事情，更不是对着课本照本宣科，而必须做到六备：备教材、备学生、备教法、备教具、备习题[6]。针对每个章节的内容，筛选出重点和难点，哪些知识只需要了解，哪些知识是必须要熟练掌握的，并制作相应的多媒体课件和微视频，录制的微视频时长控制在5～10min，根據不同专业和不同年级的学生录制多种版本的视频。短小精悍的教学视频针对某个特点的问题，更容易激起学生的学习兴趣，也更符合学生对新知识的接受能力。建立《结构力学》课堂教学的QQ群或微信群，授课老师在课前按期将制作好的课件、微视频和学习资料上传至群文件。同时预设一些启发式的问题，学生利用自己的碎片化时间带着问题去探索未知，并约定每周网络交流时间进行小组讨论。对于学生在观看视频自学过程中不能解决的问题，可以记录下来作为线下课堂教学中重点学习的对象。

2.2 授课过程

课堂教学的好坏是教师圆满完成教学任务，保证教学质量的核心环节。教师通过微信群和QQ群等网络平台收集到学生看视频的反馈，根据做作业的情况，提炼出一些共性的问题，作为下一趟课堂教学的交流互动话题。学生通过微视频获得的知识比较零碎，教师通过课堂教学就可以将碎片化的知识再整合加工，确保知识体系的连续性和层层递进。根据每堂课的教学内容合理进行分组，可以自由组合，也可以根据学习能力分组。各组员在思想碰撞的过程中互相学习、相互纠正，从而取长补短。在翻转课堂中，教师的角色不再是简单的授课，而是转变为微视频的制作者、学习活动的组织者和参与者、课后学习的辅导者。良好的师生关系是保证课堂教学顺利进行的关键环节，营造良好的课堂秩序，激发学生的讨论兴趣，提高学生的参与度，也可以通过课堂随机小测验进行。在讲授重点和难点知识内容前，随机提出一个难度适中的问题供学生抢答，创设情境，激起学生对知识的渴望，从而引出本节课的主要内容。

2.3 改变考核方式

传统的教学方式主要采用以期末考试的卷面分数和平时成绩为依据评判学生对结构力学课程知识点的掌握程度。期末考试成绩通常占比70%，而平时成绩占比30%。然而考试能力强的同学，并非学习能力强，考试分数不能完全反映学生的真实水平，考试前2周临时抱佛脚的学生不在少数。平时成绩主要根据考勤、上课表现和作业完成情况进行最终的评分。然后，实际教学过程中，教师很难做到每堂课都考勤，也不可能提问所有学生。翻转课堂对应的所有知识点都有老师预留的问题，观看完视频后，随即回答问题。教师据此可以掌握所有学生对每个知识点的掌握程度并给出相应的分数，并且在课堂教学过程中可以灵活地安排教学内容，突出重难点和易错题。

2.4 后期反馈

翻转课堂教学的评价，后期反馈必不可少。在结束一堂课的教学内容之后，教师根据教学大纲的要求设计一套包含讨论题和计算题的小测验供学生课后练习。教师借此小测验可以及时收集来自学生的反馈信息，哪些共性问题仍然没有掌握，哪些问题是易错的，哪些问题是易混淆的。正确的及时肯定，错误的及时纠正，疑惑的及时纠正，疑惑的及时剖析。

翻转课堂是大数据时代一种全新的教学理念与方法，为进一步提升翻转课堂的教学效果和学习者对这种模式的满意程度和认可度，设置问卷调查并下宿舍走访学生。教师事先将各个知识点的微视频、PPT等相关的教学资料上传至网络平台共享，学生利用空闲时间自主规划学习并完成教师布置的任务。这种新型的教学模式貌似将学习的主动权从教室转移给学生，但是翻转课堂也存在2个明显的缺点[7]，尤其是对于包含深奥难懂的力学类课程。部分积极性和自控力稍差的学生对这种教学方式存在较大的抵触心理，随着翻转课堂的推行，学生使用电脑或手机的频次明显提升，自控力差的学生很容易疲劳犯困，甚至沉迷于网络游戏无法自拔。翻转课堂的目的并非弱化教师的作用，而是充分发挥现代信息技术的优势，对老师的要求更高了，同时对学生的自学能力和自控性也有了更高的要求。授课老师需要掌握非常熟练的计算机技术，将每个章节的知识点制作成精美的视频需要花费大量的时间，对于年龄稍大的老师而言并不是非常适合。

3  实践效果

在《结构力学》的教学过程中，教师应注重农林类院校的特色，体现结构力学在农林类发展的重要作用，如现代竹木结构中的梁柱构件的截面尺寸通常由位移变形决定，而非承载能力决定。通过学习具体的竹木结构工程案例，使学生掌握竹木结构的竖向承载力、抗侧承载力和位移计算，有益于学生日后的专业学习和科技创新的需要。作为在线教学平台的管理者和设计者，任课教师根据教学日历和教学大纲的要求逐步开放学习内容，切忌一次性开放所有的学习内容，学生按时依次学习下堂课的知识点，观看完每个视频后，随即回答老师预留的问题。传统的教学过程中，过分强调教师在学习过程中的主导作用，弱化了学生的主观能动性。尽管教师在课堂也组织了随堂讨论，但受时间所限，教学效果往往差强人意。针对各个年级和各个专业方向的学生的差异化特点，设置不同的教学视频和测试题，构建适合不同层次和不同难度的学习主题，因材施教，从而实现差异化的培养目标。学期末，笔者对学生进行了随机问卷调查并根据期中考试和期末考试成绩的分布特点，结果表明，基于翻转课堂的“结构力学”课程教学改革符合当今信息时代教育方式的变革要求，极大增强学生的学习兴趣，同时学生的自学能力得到了大幅提高。

4  结语

教学有法，但无定法。基于翻转课堂的结构力学课堂教学改革的目的是为了是提高教学质量，培养出高素质的创新型和实践型人才。翻转课堂实施的关键不在于课程教学中如何运用先进的信息技术，而在于通过教学形式的设计与创新，完成教学理念的转变和课程学习效果的提升。翻转课堂教学模式为“结构力学”教学改革提供了新思路和新指导，在教学理念和反馈评价体系等方面发生了“翻转”，为真正实现“以学生为中心”的个性化教学和培养学生自主学习提供了依据。翻转课堂只是一门工具，其背后的教学思想和教学理念才是最关键的。对于自律性和主动性稍差的学生，尤其是习惯了被动式学习的学生而言，还需要时间逐步适应。

参考文献

[1] 贾英.翻转课堂教学模式在高校英语教学中的应用研究[J].文化创新比较研究，2019，3（17）：109-110.

[2] 阳令明，张俭明.基于翻转课堂的结构力学课程教学改革研究[J].湖南科技学院学报，2017，38（6）：86-88.

[3] 张贤才，周基，严思甜.基于“对分课堂”模式的《结构力学》课程教学设计[J].文化创新比较研究，2019，3（2）：129-130.

[4] 李秀珍，孙钰.翻转课堂在外语教学模式中的构建和实施[J].高教学刊，2020（19）：111-114.

[5] 李娟.“结构力学”课程“四维一体”教学体系探索[J].教育教学论坛，2020（23）：318-319.

[6] 王磊.“互联网+”背景下基于翻转课堂的分析化学教学模式的构建[J].长春教育学院学报，2019，35（8）：27-28.

[7] 邱宜干.翻转课堂研究存在的问题分析[J].科技资讯，2020，18（3）：243-244.