工程力学在对分课堂的实践

来源：职称阁分类：建筑论文时间：2020-03-03 09:18热度：

　　将对分课堂引入工程力学课程教学，结合课程特点制订了该教学模式的实施方案，探索了基于该模式的课堂教学实践步骤，并对实践效果进行了评价。此外，对该教学模式下的工程力学作业类型和作业批改方式也进行了探索。实践结果表明，工程力学采用对分课堂模式后，学生的课程学习参与度和学习效果都有了明显提高，学生的沟通能力、担当意识和团队协作精神也得到了很大的锻炼和提升。

工程力学在对分课堂的实践

　　关键词：对分课堂；工程力学；教学模式

　　一、引言

　　工程力学是高等工科院校机械类本科及机械类专科各专业重要的学科基础课程，对学生后续专业知识的学习会起到强有力的支撑作用，同时对培养学生的创新精神和创新能力也会起到很好的促进作用。工程力学具有基础课与技术课的双重性质，除了与工程实际联系比较紧密外，还具有基本理论、基本概念比较多，公式推导比较多的特点。目前虽然教师课堂上大都采用多媒体技术、案例式教学、多媒体与板书相结合等多种教学手段和教学方法授课，但由于教学模式仍采用以教师讲授为主、学生被动接受的传统模式，学生对课程学习参与度低，因此学生的学习兴趣和学习积极性仍然不高，课堂上学生睡觉、玩手机的现象比较普遍。此外，尽管教师针对课堂内容都布置了相应的作业要求学生课后完成，但是作业类型基本以课后习题为主，往往只是对单一知识点的强化练习，而且由于各高校扩招后工程力学基本都采用大班上课，教师每次作业基本只批改三分之一，因此作业对教学的促进作用不理想，故工程力学期末考试的不及格率相对于专业课来说一般偏高，学生课程学习达成度较低。这种传统的课堂教学模式及作业形式压制了学生学习的主动性，降低了学生的学习兴趣，束缚了学生的想象力和创新力，严重影响了各高校的人才培养质量。慕课[1]是基于互联网环境开发的大型在线开放课程，具有灵活性和开放性等优点，是目前备受关注的新型教学模式之一。但是由于涉及大量视频制作，需要强大的网络支持和资金人力投入，因此限制了其广泛应用。而“对分课堂”（简称PAD课堂）是复旦大学张学新教授近两年提出来的一种新的教学模式[2]。该教学模式把教学分为相互联系的三个环节：教师的课堂讲授（Presentation）、学生课后的内化吸收（Assimila-tion）及学生的课堂讨论（Discussion）。“对分课堂”把讲授和讨论错开，让学生在中间有一定的时间自主安排学习，进行个性化的内化吸收，然后以讨论和作业的形式强化学习的成果。该教学模式不仅能够克服讲授式教学中学生被动接受的现象，引导学生参与课堂教学活动，使学生通过听课、自学、作业、讨论等方式对知识进行积极建构，增加教学中的师生交流与生生沟通，使教师和学生在教学中都发挥作用，而且其考核方式强调过程性评价，平时课后作业、课堂回答问题、小组报告等避免了学期末的突击式学习，这为解决当前工程力学教学中存在的突出问题提供了经济可行的可借鉴模式。目前，国内高校如武汉大学[3]、广东石油化工学院[4]、浙江中医药大学[5]、杭州电子科技大学[6]等的一些课程已经开始使用对分课堂模式授课，取得了较好的使用效果，但少见有工程力学课程采用对分课堂模式授课的相关报道。基于上述背景，笔者本学期将对分课堂引入工程力学课堂教学，探索了该教学模式的实践步骤及基于该教学模式的作业类型和作业批改方式，并评价了其实践效果，以期扭转当前工程力学教学教师满堂灌、学生课程学习参与度低、过程评价不健全的现状，使工程力学教学能真正体现“以学生为中心”的教育教学理念，提高学生工程力学的学习兴趣和学习效果，从而提高各高校的人才培养质量。

　　二、基于PAD课堂的工程力学教学模式设计及实践

　　笔者首先对基于PAD课堂的工程力学教学模式进行了设计，完成了相关的教学资料准备及课程学习评价体系，教学模式框图如下图所示。然后在本学期面向2016级环境工程专业开设的工程力学课中进行了PAD课堂教学实践。该教学班包括四个自然班，学生共110人，每周上课两次，每次100分钟，实际上课10周。具体实践过程如下图。

　　（一）课前准备

　　在上课之前，首先向学生简单介绍对分课堂教学模式，让学生了解该教学模式的一般教学流程，明白在每个教学环节中学生须完成的工作，并且把课程教学大纲传授给学生，让学生明白课程的主要教学内容、教学目标、进程安排和考核方式。然后把每个自然班分成3个小组，每组9—10人，选出临时组长。分组原则上男女搭配，学习成绩优劣搭配。根据每次学习任务不同，组长由组员轮流担任。

　　（二）教师课堂讲授

　　结合课程内容，选择适当的章节进行对分模式授课。授课时，只大体讲解本部分内容的框架、重点和难点、教学目标和教学要求等，而不具体讲解细节。课上布置相应的作业要求学生课下完成。

　　（三）学生课后内化吸收

　　学生根据教师课堂的要求，课下自主学习，完成作业。学生完成作业的过程，就是发挥各自的主观能动性、自我调配时间、调动思维、激活记忆、对知识的再次吸收过程。作业类型分课后习题和综合题两大类，一般包括“亮、考、帮”三个层面，即本节（或本章）内容的最大收获或最大亮点是什么、哪些内容掌握得很透彻可以考考别人、哪些地方还有疑问需要小组同学的帮助。

　　（四）学生隔堂讨论

　　课堂讨论以小组为单位进行，组员轮流发言，讲亮点、问考点、解疑点，时间一般控制在10—15分钟。小组讨论结束后，教师随机抽查，每个小组随机抽查一人，要求学生就本组讨论的过程和结果进行概述，时间一般为5分钟左右。抽查完后学生可以自由提问，以教师解答为主、同学解答为辅；最后教师总结大多数同学存在的共性问题，时间控制在10分钟以内。

　　（五）课程考核

　　本课程平时成绩占30%，期末闭卷考试占70%。其中，平时成绩包括实验、作业、测验和期中考试四部分，各占10%、10%、5%和5%。

　　三、基于PAD课堂的工程力学作业探索

　　作业是教学过程中的一个重要环节。它不仅是学生强化课堂教学内容的有效手段，也是教师获取教学反馈信息的重要渠道，因此作业的内容、题量、难易程度及综合程度等对教与学的效果都有着重要的影响。本学期，笔者结合工程力学课程特点及PAD课堂教学模式特点布置的作业类型有课后习题（即左图中的小作业）和综合题（即左图中的大作业）两大类。小作业一般是对课堂基本概念的理解、对基本公式或单一知识点的强化和练习，学生课下作业用时一般为半个小时左右。该类型作业一般每章节布置1—2次。而大作业一般是比较综合性的题目，需要学生课下结合课堂所学的力学知识查阅相关文献资料完成。如静力学部分，让学生针对工程中的典型约束类型，搜集相关工程实例，每种约束给出3—4个实例，做成PPT、WORD或PDF格式，并在小组内讨论查找的实例与典型约束的对应关系是否合适。每组选派1名组员为代表，向全班展示本组的最佳作业成果。再如材料力学部分，让学生课下分析拉压杆接头部位失效的形式有哪些，并说明原因。然后在小组内集体讨论，并选派1名代表向全班讲解本组的讨论结果。为减轻学生负担，大作业一般每个月布置1次。此外，在作业批改方面，尽量调动各小组的积极性，同班组与组之间交叉批改，或不同班的各小组之间交叉批改，每位组员轮流当组长，负责作业批改质量的把关和成绩统计。

　　四、工程力学PAD课堂实践效果评价

　　通过与前几学期采用传统教学模式授课相比，笔者发现本学期工程力学课采用PAD课堂模式教学有了以下几个变化：（1）学生学习的积极性和主动性明显提高。传统课堂以教师讲授为主，学生很少参与到课堂上，即使有讨论也是个别积极性较强的学生主动参与。而采用PAD教学后，学生角色由被动接受知识向主动学习知识转变，成为课堂教学的中心。课堂上师生、生生互动明显增加。讨论课上，基本每位学生都能积极发言，学生将课后准备的内容积极表现出来，真正达到了全体学生积极参与。（2）学生学习效果明显提高。PAD课堂鼓励学生课后自学，把有效学习时间分散在课后进行内化吸收，并以作业的形式体现学习成果，通过讨论交流，进一步加深了对知识点的理解。因此学生的作业质量、回答问题的准确度、测验成绩等都有了明显提高。（3）学生的沟通能力、担当意识和团队协作精神得到了很大的锻炼和提升。学生通过参与小组讨论、课堂轮流发言、作业轮流批改等，担当意识逐渐增强，交流能力和团队协作精神也得到了很大的锻炼。通过对期中和期末两次学生问卷调查反馈结果的统计，发现大多数学生对采用PAD模式教学的反馈为：（1）课堂形式比较新颖，气氛比较活跃。（2）综合性大作业才是真正的大学作业。通过做大作业，不仅综合分析、计算能力得到了提高，而且PPT制作和WORD排版技术也得到很大提高。（3）作业交叉批改效率较高，作业结果反馈及时。（4）课下自主学习、独立思考能力提高了。

　　五、结束语

　　教学模式对于教学目标的实现起着至关重要的作用。传统工程力学教学模式压制了学生学习的主动性，束缚了学生的想象力和创新力，降低了学生的学习兴趣，严重影响了各高校的人才培养质量。本学期笔者将对分课堂模式引入工程力学课堂教学，探索了该教学模式的实施方案和实践步骤，探讨了基于该教学模式的作业类型及作业批改方式。实践结果表明，该教学模式既能提高学生的课程学习参与度，又便于过程管理，还能培养学生独立分析解决问题、敢于与他人合作沟通、勇于探索创新的综合能力，是一种处处体现“以学生为中心”的工程力学教学新模式。

　　参考文献：

　　[1]金文国.慕课对我国高等教育的冲击及调适[J].南方论刊,2017,(10):89-91.

　　[2]张学新.对分课堂:大学课堂教学改革的新探索[J].复旦教育论坛,2014,12(5):5-10.

　　[3]尹万科.对分课堂模式在工科复变函数教学中的应用[J].高师理科学刊,2016,36(9):58-60.

　　[4]黄寿生.对分课堂教学模式在高等数学教学中的运用[J].教育教学论坛,2017,(12):184-185.

　　[5]吴小明.对分课堂教学模式在中医各家学说课程教学中的应用[J].中国中医药现代远程教育,2017,15(12):11-12.

　　[6]王芳,王瑞金,冯莉媚,等.高校对分课堂(PAD)教学模式实践[J].教育教学论坛,2017,(11):148-149.

　　作者：孙双双李红艳单位：青岛科技大学机电工程学院

文章名称：工程力学在对分课堂的实践

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