翻转课堂教学模式在结构力学中的应用
中图分类号：G642.0 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.03.060
1 翻转课堂提出
目前在我们的大学课堂上学生迟到、早退、上课睡觉、玩手机的现象比较普遍。原因主要在于以下几个方面：（1）授课方式单一，课堂授课成了老师讲解或者跟读事先准备好的PPT的过程；（2）教师在课堂上传授的知识几乎是不变的，封闭的。例如有些课程教材已经换了好几版，但是教师的课件或教案还是几年前的，没有什么变化。表现在结构力学课堂上就是学生学习兴趣不高，课堂气氛不活跃，随着课程的深入，学习难度加大，学生课堂理解变得困难，因此缺课的同学不断增加。个人认为学生对于理论知识的理解尚且容易，但是原理方法的应用就显得力不从心，提笔解题困难重重，做作业花费时间长，效率低。
让学生喜欢课堂，回到课堂，老师仅有认真负责的态度，扎实严密的知识结构还不够。因为我们处在日新月异的信息时代，面对的是一群充满活力的21世纪新青年，作为一个优秀的老师必须思考采纳好的教学模式激发学生兴趣。首先，要改变教师课堂教学方法。应该少讲、精讲，留出相当部分时间给学生思考、提问、讨论和练习。其次，教师在课堂上应该补充一些教材以外的知识内容，把知识的原始出处、演变告诉学生，把日常生活、工程实际和最新成果引入到课堂教学过程中来，形成开放式知识体系，能有效地激发学生的好奇心和求知欲。最后，教师要善于利用网络信息技术、资源引导学生自主学习，探究问题，加强和学生课后的联系与交流。翻转课堂就是适合这种特点的新型教学模式。它把对知识点的学习放在课后，学生分组通过录制好的视频学习。课堂上重点在于知识的运用分析，讨论和做作业上；是改变老师一个人在讲台上讲，学生在下面被动地听的单调枯燥课堂教学过程。使学生也参与到教学过程中来，提升学生的学习兴趣。笔者根据多年的教学经验，针对结构力学课程特点，对课堂教学进行了改革，取得了显著的效果。
2 课堂教学改革实践
本着提高学生学习兴趣，提高学习效率的原则 ，笔者对所教的结构力学课堂教学进行了改革。教学对象是水电专业大二学生，教材是清华大学编著的《结构力学I》第3版，课堂教学63学时。学生的学习活动包括课前视频学习、课堂讲授和课堂做作业三部分。
2.1 选择教学内容
选择教学内容时，不仅要考虑理论知识，也要考虑学习方式，时间活动，应该在学生现有的知识积累的基础上，结合学生兴趣和能力让学生有所提高。教师应把教学内容分为三个层次：
一是学生应该熟练掌握，但是难度不大，不需要在课堂上精讲的，可以在课堂上提一下的概念和原理等知识点提前录制成微视频；每个视频录制时间控制在20分钟左右，便于学生集中精力学习。组长负责组织学习，时间相对灵活，又利于讨论和监督，保证学习有序进行。每段视频后有与所学内容相关的问题需要思考，便于在课堂中进行交流讨论。
二是学生应该熟练掌握，并且有一定难度的是学习利用基本原理分析问题、解决问题的方法。这是老师在课堂上应该细讲、精讲的部分。需要通过具体例题讲解，重点讲授学生疑惑的部分，老师注重引导学生思考，打开学生思维。
三是学生应该熟练运用已有知识自主解决问题的部分。这部分通过课堂做作业来强化。把作业放在课堂上进行利于学生对所学的原理方法及时巩固和掌握，有问题可以及时讨论。注重培养训练学生驾驭基本原理解决复杂问题的能力。
通过比较发现，课堂完成作业比课后完成效率大大提高，更容易理解和掌握知识，而且记忆持续时间更长。由于时间的限制，在课堂上做作业重点在于梳理出解题的思路，讨论多解的方法，书写作业过程可以放在课后完成。
2.2 一个教学单元的设计
课前学习和课堂学习不是分裂开来的，而是相辅相成的，翻转课堂就是改变现有传统教学过程的课前、课中学习顺序，即课前利用视频学习资源进行自主学习，而利用课中时间在教师和同学的互动下学习运用视频中学到的知识解决问题。这样不仅提高了学习者学习的主动性和积极性，而且在某种程度上也大大提高了?W习者的学习效率。在这个过程中学生必须积极主动地参与进来。老师和学生协同努力完成学习。老师要选择和制作好课前视频、充分备课为课中学习选择典型例题和制作课堂PPT课件，准备补充材料。学生则需要保证课前视频学习到位 。因此第一次课后学生以宿舍为单位分成若干组。为之后以组为单位进行课前视频学习和讨论做准备，组长对每次课前视频学习做好考勤，保证每个人都能完成学习，对学习中存在的问题做好记录，便于课堂上进行讨论。以每次两节课连上，90分钟为一个时间单元，选5个章节以表格的形式给出一个学习单元的组织流程图，见表1。
需要提醒的是课前视频学习并不是每次课前都有，也不是每次课前仅学一个，有时可能是两个知识点，需要两个视频学习。例如结构几何组成分析中课前6个概念知识点学完后，课堂上仅用极少的时间供学生提出不懂的地方，老师做出解释和简单的提问就可以结束。在这种情况下课前需要学习两个视频，两知识点之间不需要进阶的练习，学起来也很容易，但仍然可以分阶段学习。课堂上大部分时间放在运用三个规则分析各种各样复杂几何体系上，这是我们的这一章的难点和重点内容。有时一个课前视频学习需要结合两次课堂练习才可完成，或者需要补充一些新内容，例如引入一些工程实际，历史背景，学科前沿等，课前就不安排视频学习。做作业30分钟也可以穿插在讲解完每个类型例题之后进行，不必要一定集中在最后完成。 考核是对教学效果的有力推进。也是保证学习效果的有效手段。学生期末总评成绩有课堂作业、中期论文、综合讨论课和期末考试4部分组成，为了提高学生学习的积极性，主动性和参与性，尤其是课堂讨论和课堂作业这一块的平时成绩所占的比例应加大，降低期末成绩所占的比例。对学习的积极性具有一定的促进作用。
2.3 教学效果评价
一个教学方法的的好坏，关键是学生的评价和认可度。也是教师改进方法、提高教学效果的重要参考和依据。因此在课程结束时对教学效果在网上进行无记名投票调查，参与投票的人数65人。调查分两个方面：一是给出定量的评价问题，学生给分的形式，每题满分100；二是开放性问题提问，学生做出回答。
定量评价问题：（1）教学方法灵活多样，合理使用各种教学手段，有启发性（98.3）；（2）作业时间设置合理（98.8）；（3）激发了我的学习兴趣，上课出勤率高、学习投入量大（98.3）；（4）该课程安排、考试方式合适（98.6）。
开放型问题：我对该授课形式的意见和建议。学生回答普遍认为：（1）上课气氛活跃，老师和学生的互动性得到了充分的体现，能调节同学积极地参与课堂讨论和发言；（2）课上给时间写作业，课上交流与讨论很多，每一章上完了还会组织大家一起讨论，让结构力学也变得轻松起来；（3）老师上课课堂形式多样，开拓了我们的视野，让人感觉不是为了讲课而讲课，很有吸引力，让人乐意去集中注意力听讲。
总体上说，结构力学翻转课堂模式设计比较合理，授课形式新颖，学生普遍认可，明显激发了学习兴趣和提高了学习效率。
3 总结
从课前视频学习、课堂教学、课堂做作业三个环节看，学生对于这种课堂模式的认可度和完成效果评价较高。与传统课堂相比，它的优点主要体现在如下几个方面：
（1）调动学生课堂参与的积极性，提高了学习兴趣。在传统课堂下，教师讲授力求完整详尽，学生没有发挥余地，趋向被动接受。在翻转课堂下，把一些易懂的概念和原理放在课前视频学习，课堂上老师只讲重点难点内容，讲授学（下转第130页）（上接第128页）生疑惑的部分，可以留出更多时间给学生进一步主动探索的空间，能够引发学生学习的主动性。
（2）增加生生、师生互动交流。在传统课堂下，教师讲授后学生各自学习，缺乏交流，学习难度大，兴趣不高，翻转课堂下，把互动交流放到课堂上，学习环境好，对于问题来相互协作共同解答。学生在讨论中锻炼表达能力，学会借鉴他人。
（3）提高了做作业的效率。在传统课堂下，教师讲授后学生各自做作业，比较枯燥，碰到问题不易解决，容易受挫。翻转课堂模式下，把题目思路梳理放到课堂上，学生可以充分表达自己的观点和疑惑，老师只是点拨和引导，作业书写过程利用课后很少的时间就可完成。
综上所述，基于结构力学翻转课堂教学模式的探索出发点是调动学生的学习?e极性、提高学生的学习兴趣。因此要让学生能够主动参与到教学中来，教师在课堂上必须让出部分时间，交给学生掌控，形成师生互动的课堂，这是翻转课堂教学模式的特点，也是目前比较有效的教学模式。其具有极为广泛的应用，也为进一步实现网络视频课程、大学慕课提供基础。
