大班授課環(huán)境下理論力學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐

1、大班授課環(huán)境下理論力學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐摘 要理論力學(xué)是各工科專業(yè)的必修課，多采取大班授課模式。為落實(shí)“四位一體”創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，作者在理論力 學(xué)大班授課環(huán)境下進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐，分析了大班翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)面臨的問(wèn)題并提出了相應(yīng)的解決措施，從“創(chuàng)新型人才培養(yǎng)” 的教學(xué)目標(biāo)出發(fā)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容再設(shè)計(jì)，以學(xué)生為中心，注重多元化評(píng)價(jià)和過(guò)程考核，取得了良好的教學(xué)效果，提高了教學(xué)質(zhì)量。關(guān)鍵詞以學(xué)生為中心；翻轉(zhuǎn)課堂；理論力學(xué)學(xué)生在線討論視頻F學(xué)生在線討論視頻FPPT _文獻(xiàn)一 測(cè)驗(yàn)題 討論題一在線學(xué)習(xí)資源一、“翻轉(zhuǎn)課堂”的內(nèi)涵隨著信息技術(shù)和教學(xué)理念的不斷更新,翻轉(zhuǎn)課堂作 為一種新型教學(xué)模式受到了廣泛關(guān)注I。翻轉(zhuǎn)

2、課堂的 核心思想就是“以學(xué)生為中心”,根據(jù)學(xué)生個(gè)體情況進(jìn)行 因材施教，將傳統(tǒng)教學(xué)模式中“教師課堂傳授知識(shí)、學(xué)生 課下練習(xí)”變?yōu)椤坝蓪W(xué)生在課前利用在線教學(xué)資源完成 知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，課堂上通過(guò)教師與學(xué)生共同討論完成知 識(shí)內(nèi)化”,如圖1所示。學(xué)生完成知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)tI互動(dòng)討論,課程管理在線學(xué)習(xí)平臺(tái)追蹤學(xué)習(xí)情況t統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)效果教師制作或提供學(xué)生教師管理 針對(duì)性答疑教師制作或提供學(xué)生教師管理 針對(duì)性答疑圖1翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式由于翻轉(zhuǎn)課堂特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，其課堂 設(shè)計(jì)方面可以參考建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。該理論認(rèn)為，環(huán) 境和學(xué)習(xí)者的個(gè)體特征是確定學(xué)習(xí)效果的兩個(gè)決定性 因素同。其中，環(huán)境不僅指先進(jìn)的物質(zhì)設(shè)備環(huán)境，如

3、在線 教育資源庫(kù)、在線教學(xué)管理平臺(tái)、電腦等終端設(shè)備，還包 括學(xué)生之間的互助學(xué)習(xí)以及教師給予學(xué)生的熱情關(guān)懷、 耐心指導(dǎo)和思想啟發(fā)。學(xué)習(xí)者個(gè)人的行為特征決定了 其知識(shí)圖像的形成、認(rèn)知模式的構(gòu)建。每個(gè)學(xué)習(xí)者都是 以自身的知識(shí)背景為前提構(gòu)建自己對(duì)新信息和知識(shí)的 理解與認(rèn)識(shí)，是認(rèn)知模式構(gòu)建的主體。在此過(guò)程中，教 師是學(xué)生學(xué)習(xí)的合作者和引導(dǎo)者。我國(guó)正在大力實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略,互聯(lián)網(wǎng)、大 數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)滲透到各個(gè)領(lǐng)域。在這個(gè)新時(shí)代， 信息化使得學(xué)習(xí)信息渠道豐富，純粹的知識(shí)記憶也將不 再重要。本科階段是學(xué)生抽象思維能力和理性思維能 力發(fā)展的重要階段。只有學(xué)生形成了自己的認(rèn)知模式， 才能更客觀、準(zhǔn)確地感知

4、和應(yīng)對(duì)外部世界,創(chuàng)造新事物。 創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求以學(xué)生發(fā)展為中心，注重“品行養(yǎng) 成、知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和思維創(chuàng)新”的“四位一體”回。 翻轉(zhuǎn)課堂特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，強(qiáng)調(diào)教師對(duì)學(xué)生 的啟發(fā)與引導(dǎo)，因此翻轉(zhuǎn)課堂是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、實(shí) 現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)的一個(gè)重要授課手段。二、理論力學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐探索理論力學(xué)是各工科專業(yè)的必修課。課程具有鮮明 的工程色彩和嚴(yán)密的理論系統(tǒng)性,密切聯(lián)系工程實(shí)際， 為后繼課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。理論力學(xué)課程作為大面積 技術(shù)基礎(chǔ)課，目前多實(shí)行大班授課，基本上是100人左 右組成一個(gè)大班,采用以教師講解為主的授課模式；教 材中所舉的例題和習(xí)題雖來(lái)源于工程實(shí)際，但習(xí)題、例 題

5、都是已經(jīng)簡(jiǎn)化過(guò)的力學(xué)模型，討論重點(diǎn)仍然是具體知 識(shí)的掌握。這種現(xiàn)狀使學(xué)生感到所學(xué)知識(shí)脫離了實(shí)際, 即學(xué)生常反映的“理論力學(xué)學(xué)起來(lái)不難,做題卻容易錯(cuò), 實(shí)踐中不知道怎么用”。這種授課模式顯然與“四位一 體”創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)有一定差距。筆者在本校開(kāi) 展了大班授課環(huán)境下理論力學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)改革與 實(shí)踐,下面就大班翻轉(zhuǎn)課堂遇到的問(wèn)題與相應(yīng)的解決措 施、教學(xué)內(nèi)容的再設(shè)計(jì)及考核評(píng)價(jià)的多元化進(jìn)行闡述。（一）大班翻轉(zhuǎn)課堂面臨的問(wèn)題眾多周知,大班課堂最顯著的特點(diǎn)就是學(xué)生人數(shù)眾 多，而且學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)參差不齊、學(xué)習(xí)風(fēng)格多樣、學(xué)習(xí)訴 求也不盡相同。有的學(xué)生想提高能力、訓(xùn)練思維的創(chuàng)新 性，而有的學(xué)生卻只想“六十分

6、萬(wàn)歲”；有的學(xué)生希望教 師多進(jìn)行“難題、實(shí)踐應(yīng)用題”的訓(xùn)練，而有的學(xué)生卻連 課程基本內(nèi)容的接受都感到有些困難。因此，如何在大 班課堂上有效開(kāi)展課堂討論，如何激發(fā)學(xué)生參與討論話 題的積極性就很值得探討。翻轉(zhuǎn)課堂特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，學(xué)生在完成 任務(wù)的過(guò)程中培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力及合作精 神。那么，對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)就不能再局限于傳統(tǒng)的“期末 一考定成績(jī)”的模式，需要對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程及投入程 度進(jìn)行過(guò)程評(píng)價(jià)。學(xué)生之間的互助學(xué)習(xí)（小組協(xié)作）是 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的必要組成部分，很多教學(xué)內(nèi)容、拓 展作業(yè)都是以互助、團(tuán)隊(duì)的形式完成的。這就容易出現(xiàn) “多數(shù)學(xué)生很認(rèn)真，少數(shù)學(xué)生搭便車”的現(xiàn)象，也給教師 監(jiān)

7、測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程帶來(lái)了很大的困難和工作量。如何 有效組織小組協(xié)作，如何客觀地、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)每位學(xué)生 在課程學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)，這些問(wèn)題值得認(rèn)真探討。（二）解決大班翻轉(zhuǎn)課堂所面臨問(wèn)題的措施1.合理設(shè)置引導(dǎo)性、開(kāi)放性的討論題為了有效地開(kāi)展課堂討論，調(diào)動(dòng)學(xué)生的話題參與積 極性，就必須設(shè)置合理的具有引導(dǎo)性、開(kāi)放性的討論題。 在選取討論問(wèn)題和討論案例時(shí)，不僅需要考慮所選取的 問(wèn)題和案例在課程學(xué)習(xí)中的重要性，符合教學(xué)大綱的能 力培養(yǎng)目標(biāo)，更需要考慮學(xué)生原有的知識(shí)水平，使基礎(chǔ) 好的學(xué)生能進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，加強(qiáng)創(chuàng)新思維訓(xùn)練，使基 礎(chǔ)差的學(xué)生也能加入到討論中，加深對(duì)基本概念、方法 的理解和掌握，體會(huì)到理論力學(xué)學(xué)習(xí)的實(shí)用性、

8、趣味性， 獲得成就感。學(xué)生一旦覺(jué)得這門課學(xué)起來(lái)有意思、有成 效，其學(xué)習(xí)的自主性、討論的積極性也就會(huì)自然而然地 激發(fā)出來(lái)了。下面舉兩個(gè)例子。圖2是一個(gè)機(jī)構(gòu)平衡的例子。當(dāng)主動(dòng)力及主 動(dòng)力偶矩M滿足一定關(guān)系丁丁丁時(shí)，機(jī)構(gòu)會(huì)平衡在如圖所示 的位置。在講解虛位移原理 的時(shí)候，很多教材會(huì)把該題 # 密密， - 目或類似題目作為例（習(xí)）/ 忽茲一 題。在講解這道題時(shí)，我們?cè)O(shè)置了這樣四個(gè)層次的問(wèn)圖2機(jī)構(gòu)平衡問(wèn)題題：（1）用虛位移原理求解。（2）用剛體靜力學(xué)平衡方程求解。（3）對(duì)于CD桿的導(dǎo)軌， 為什么畫(huà)成如圖3所示的兩個(gè)光滑支撐面約束的樣子， 而不是一個(gè)光滑支撐面約束呢?（4）如果把CD桿導(dǎo)軌畫(huà) 成一個(gè)光滑支

9、撐面約束，分別應(yīng)用虛位移原理和剛體靜 力學(xué)去分析，會(huì)有哪些不同？對(duì)于前兩個(gè)問(wèn)題,學(xué)生很 容易就求解出三個(gè)主動(dòng)力（偶）滿足的關(guān)系式，完成熟練 掌握基本理論與基本方法的教學(xué)要求；對(duì)于第（3）問(wèn)和 第（4）問(wèn)，絕大部分學(xué)生反映從沒(méi)這樣想過(guò)”。整個(gè)課 堂討論氣氛非常熱烈，達(dá)到了理論聯(lián)系實(shí)際、訓(xùn)練創(chuàng)新 思維的教學(xué)目的。2. “組間同質(zhì)、組內(nèi)異質(zhì)、自由組合、綜合評(píng)價(jià)”策略 為了有效組織小組協(xié)作，盡量避免或減少“搭便車” 現(xiàn)象，我們采取了“組間同質(zhì)、組內(nèi)異質(zhì)、自由組合、綜合 評(píng)價(jià)”的解決策略。一是給出具有一定難度與工程應(yīng)用背景的項(xiàng)目研 究題目，即必須要進(jìn)行文獻(xiàn)查閱、建模計(jì)算才能完成的 題目。由于理論力學(xué)的授

10、課對(duì)象通常是大二上學(xué)期的 學(xué)生,他們?nèi)粝氇?dú)立完成這樣的題目頗具挑戰(zhàn)性，因此 必須要組成團(tuán)隊(duì)，攻堅(jiān)克難。二是以四至六人的規(guī)模自由組合成合作小組，但每 個(gè)小組中必須有概念清晰的、基礎(chǔ)扎實(shí)的、計(jì)算能力強(qiáng) 的、語(yǔ)言表達(dá)能力強(qiáng)的、協(xié)調(diào)組織能力強(qiáng)的組員。這樣， 每個(gè)小組之間的差距不是很大，而組內(nèi)成員形成了互 補(bǔ)，每個(gè)人都要發(fā)揮自己的長(zhǎng)處，才能保證整個(gè)小組取 得優(yōu)異的成績(jī)。三是采用合理的量表，將小組合作學(xué)習(xí)中個(gè)人或者 小組的表現(xiàn)進(jìn)行量化，通過(guò)客觀的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來(lái)，得到 小組內(nèi)部對(duì)各個(gè)成員的評(píng)分，見(jiàn)表1。然后，將該分?jǐn)?shù)與 教師對(duì)每個(gè)小組的評(píng)分加權(quán)，得到每位學(xué)生的具體分 值。表1 組內(nèi)評(píng)價(jià)量表234文獻(xiàn)調(diào)研參與度

11、組內(nèi)討論參與度建模、計(jì)算參與度報(bào)告撰寫(xiě)參與度綜合得分（三）依據(jù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)內(nèi) 容再設(shè)計(jì)理論力學(xué)課程具有概念多、公式多、定理多的特點(diǎn)， 工程色彩鮮明，理論系統(tǒng)性強(qiáng)。因此，我們?cè)趯?shí)踐過(guò)程 中并沒(méi)有進(jìn)行全部課程內(nèi)容的翻轉(zhuǎn)，而是選擇部分內(nèi)容 進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。那么，問(wèn)題就來(lái)了：應(yīng)該對(duì)哪些內(nèi)容進(jìn)行翻 轉(zhuǎn)呢？翻轉(zhuǎn)內(nèi)容與課堂授課內(nèi)容之間該怎么組織才能 更符合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)要求？授課教師應(yīng)該根據(jù)教學(xué)目標(biāo)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分解、 再設(shè)計(jì)。創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該包括知識(shí)目 標(biāo)、能力目標(biāo)、情感目標(biāo)同,因此在做教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要首先 分析和明確課程教學(xué)以及每堂課的知識(shí)目標(biāo)，確定能力 培養(yǎng)目標(biāo)以及學(xué)

12、生情感、態(tài)度、價(jià)值觀目標(biāo)，然后選擇合 適的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)并設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)施策略來(lái)實(shí)現(xiàn)這些教學(xué) 目標(biāo)。下面以“動(dòng)點(diǎn)、動(dòng)系、牽連點(diǎn)”的教學(xué)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明。“動(dòng)點(diǎn)、動(dòng)系、牽連點(diǎn)”是理論力學(xué)中的重要內(nèi)容和 難點(diǎn)內(nèi)容。它不僅是描述“點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)”的分析方法， 同時(shí)也體現(xiàn)了人們對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的分析與求解認(rèn)識(shí)，是培 養(yǎng)創(chuàng)新思維的好抓手。我們首先在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)布了該 部分學(xué)習(xí)內(nèi)容的視頻資源、參考資料、基本測(cè)驗(yàn)題及如 圖3所示的討論思考題:“長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)桿在半徑為R的固 定圓盤(pán)上無(wú)滑動(dòng)地運(yùn)動(dòng)，當(dāng)桿水平時(shí)，桿的中點(diǎn)與圓盤(pán)接觸。若桿以勻角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，如a何分析桿端點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)？”該題 目中圓輪是固定不動(dòng)的,僅有桿AB是運(yùn)動(dòng)的。題目發(fā)布以后

13、， 八） 很多學(xué)生表示很好奇:哪里會(huì)有丁丁該丁該如該 “動(dòng)系”呢？于是筆者首先請(qǐng)學(xué)圖3 動(dòng)點(diǎn)、動(dòng)系、牽 生在線上學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)言、在組內(nèi)連點(diǎn)”教學(xué)設(shè)計(jì)中的討 展開(kāi)討論,然后在課堂上以小組論題 為單位分別闡述組內(nèi)的研討結(jié)果。課堂上不同小組間 討論的碰撞以及教師的引導(dǎo)，使學(xué)生加深了對(duì)基本概念 的理解，認(rèn)識(shí)到“所有的定義、分析方法都是服務(wù)于如何 解決問(wèn)題這一終極目的”。學(xué)生反映這樣的教學(xué)效果良 好。（四）注重評(píng)價(jià)多元化和考核過(guò)程化由于翻轉(zhuǎn)課堂特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，學(xué)生在 完成任務(wù)的過(guò)程中培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力及合 作精神，因此需要對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程給予關(guān)注和評(píng)價(jià)。 目前，我校理論力學(xué)仍然是傳統(tǒng)的

14、期末統(tǒng)一閉卷考試， 主要側(cè)重于基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)方法的考查。學(xué)生成績(jī)由 “期末考試成績(jī)+平時(shí)成績(jī)”組成，其中，平時(shí)成績(jī)就是課 程作業(yè)、考勤和實(shí)驗(yàn)成績(jī)的組合，內(nèi)容單一。根據(jù)學(xué)校 的有關(guān)規(guī)定,筆者在理論力學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂的考核與評(píng)價(jià)上 做了一些改變，強(qiáng)化了平時(shí)成績(jī)占比，突出了評(píng)價(jià)多元 化和考核過(guò)程化，如圖4。!一期末考試成績(jī)（60%）L在線討論參與度總成績(jī)（100）線上習(xí)主一在線檢測(cè)總成績(jī)（100）線上習(xí)主一在線檢測(cè)平時(shí)成績(jī)課堂討論課堂討論參與度（40%）表建立多元化評(píng)價(jià)機(jī)制。以課程論文的寫(xiě)作為例（評(píng)分 量表如表2）。在課程開(kāi)始的三周內(nèi)，教師把課程論文的 題目發(fā)布給各個(gè)小組，要求學(xué)生查閱資料，對(duì)論文選題 的

15、認(rèn)識(shí)及所需知識(shí)儲(chǔ)備進(jìn)行梳理；于課程進(jìn)行到半程時(shí) 提交開(kāi)題報(bào)告；到課程結(jié)束時(shí)，要求學(xué)生提交論文報(bào)告， 在課堂上答辯。這樣使論文的選題、開(kāi)題、框架構(gòu)建、查 閱資料、寫(xiě)作和答辯等一整套程序都能按部就班地完 成，從而提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力及寫(xiě)作交流、團(tuán)隊(duì)協(xié) 作的能力。表2課程報(bào)告評(píng)分量表課程報(bào)告得分項(xiàng)目分值文獻(xiàn)調(diào)研（10分）開(kāi)題報(bào)告（30分）力學(xué)建模（20分）計(jì)算與繪圖（20分）課堂答辯（20分）綜合得分（100分）多元化評(píng)價(jià)和過(guò)程性考核消除了學(xué)生平時(shí)松懈、期 末考試前臨時(shí)抱佛腳的心理，同時(shí)也滿足了不同學(xué)習(xí)層 次、興趣和特長(zhǎng)的學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。這樣既肯定了思想 活躍、參與度高的學(xué)生的努力和付出，又調(diào)動(dòng)了基礎(chǔ)差 的學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。三、結(jié)語(yǔ)理論力學(xué)教學(xué)改革是一個(gè)持續(xù)的探索過(guò)程，在做好 充分預(yù)案的基礎(chǔ)上要勇于嘗試。翻轉(zhuǎn)課堂特別強(qiáng)調(diào)學(xué) 生的學(xué)習(xí)自主性，強(qiáng)調(diào)教師對(duì)學(xué)生的啟發(fā)與引導(dǎo)是激發(fā) 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、達(dá)到創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求的一個(gè)重要授 課手段。要從創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)出發(fā)對(duì)教學(xué) 內(nèi)容進(jìn)行分解、再設(shè)計(jì)，要注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的考核 和評(píng)價(jià)，充分發(fā)揮翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢(shì)。實(shí)踐結(jié)果表明，學(xué) 生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性提高了，溝通協(xié)作能力增強(qiáng)了，創(chuàng)新思 維也得到了一定的培養(yǎng)。1課后作業(yè) 廠實(shí)驗(yàn)課訓(xùn)練展第二課堂參與度1-項(xiàng)目研究完成度評(píng)價(jià)多元化和考核