微课在“结构力学”教学中的应用研究

微课在“结构力学”教学中的应用研究

作者：黄欢唐贵和李文雄张静

来源：《教育教学论坛》2020年第33期

[摘要]该文探讨了微课在大学本科结构力学课程教学中的应用。微课作为信息时代的产物，以其内容短小精悍、主题突出、灵活性、趣味性等优点受到教育工作者的青睐。结构力学作为土木专业的基础力学课程，概念繁多，问题形式多变，增大了学生接受知识的难度，影响教学效果。将微课融入到结构力学课程多媒体教学中，可有效地提高结构力学的教学效果。

[关键词]结构力学;教学改革;微课

[基金项目]2018年度华南农业大学质量工程项目“结构力学在线开放课程”

（7600/K18193）;2017年度华南农业大学校级质量工程项目“土木工程计算机软件应用精品资源共享课”（7900/K16271）

[作者简介]黄欢（1986—），男，河南南阳人，博士，华南农业大学水利与土木工程学院讲师，主要从事非线性结构随机振动研究;唐贵和（1980—），男，湖南衡阳人，博士，华南农业大学水利与土木工程学院副教授，主要从事结构工程设计理论研究;李文雄（1979—），男，广东江门人，博士，华南农业大学水利与土木工程学院副教授，主要从事工程数值模拟研究;张静（1988—），女，湖北洪湖人，硕士，广东华路交通科技有限公司政工师。

[中图分类号] G434 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）33-0169-02 [收稿日期] 2020-03-29

结构力学[1]（P1-8）是土木工程专业及其相关专业的一门基础力学课程，在整个专业培养计划中占据极其重要的地位。它承继理论力学和材料力学，为后续混凝土结构设计、钢结构、基础工程和抗震设计等课程奠定基础。伴随着高校课程改革的不断推进，高校课程改革亦成为高等学校能否培养出符合时代要求的人才的关键问题之一[2]，且高校中诸多课程的课时不断被压缩，结构力学课程的总课时也被拦腰折半。在此情况下，如何保证结构力学的教学质量成为亟待解决的问题。

微课是近些年来兴起的一种知识传播工具，它具备内容短小精悍、灵活性和趣味性等优点，在教育行业中的展现了极大的优越性。因此，在结构力学多媒体教学的基础上引入微课，将其作为必要的教学辅助手段，不但丰富了结构力学课程的多媒体教学方式，也使学生更深刻地理解结构力学中的基本问题和概念。

一、结构力学教学的发展及其存在的问题

结构力学主要研究杆件系统的静力问题和动力问题，其中静力问题包括杆件系统的机动分析、静定结构的内力和位移分析、超静定结构的内力和位移分析、静定结构和超静定结构的影响线分析与构件极限承载能力等;而动力问题则主要讲述单自由度和多自由度系统的自由振动和受迫振动的基本概念及其应用。在当前高校专业课程课时不断缩减的情况下，该课程侧重于讲授结构力学中的静力学部分。

在结构力学课时较为充裕的时期（如2010年以前），教师主要通过黑板板书的方式进行授课，教师主导整个课堂，在板书过程中，学生可利用其板书的间隙进行相关问题的思考。在此情况下，学生对知识的理解更到位，能及时消化大部分知识。然而，结构力学有些知识较为抽象、艰涩难懂，即使有充分的板书和讲解也难以让学生深刻地理解和掌握。如果任课教师能够将结构力学中抽象的问题具体化和形象化，那么教学效果将会有较大的提升。

伴随着高校教育改革的推进，高校课程课时被大量压缩，作为土木专业基础课程的结构力学也未能幸免。结构力学课程传统的教学手段显然已不能满足新形势下教学的需要，多媒体教学工具应运而生。多媒体教学可大幅度提高教学效率，较为有效地缓解结构力学课时被不断压缩的窘境。多媒体教学带来的好处是多方面的：（1）多媒体教学将教师从繁重的课堂板书中解放出来，让师生之间有了更多的交流;（2）能够将一些教科书上隐藏的知识点图形化和形象化，使学生加深对知识的理解和运用;（3）多媒体可以呈现给学生更多的知识点，有意识地引导和激发学生去探索未知领域，活跃课堂气氛;（4）通过多媒体教学，教师可有效地将实际工程結构问题呈现给学生。不过，在受益于上述好处的同时，也必须注意到一些问题，例如部分教师制作教学用的PPT质量不高;多媒体播放速度远比教师板书要快，使得对知识接受能力弱的学生感到较为吃力。

总体而言，多媒体教学较传统教学模式已有较大进步，但这种教学手段并非十全十美。从学生访谈中了解到，采用多媒体教学方式时，由于教师板书的机会少了，且PPT播放后一般不再回播、进度较快，学生在课堂上似乎都听懂了，但是在处理实际问题时却往往表现出不知所措。这一问题反映了学生缺乏对问题的深刻理解，这也就是为什么多媒体教学为任课教师所诟病的原因。实际上，不管是传统教学模式还是多媒体教学模式，对学生而言，课堂上的知识均一闪而过，而只有个别学生能及时地笔录下各知识点。在课后，当学生需要重新温习任课教师当时所讲的内容时，却发现无从入手。如何能让学生在课后还能重温到教师对相关核心知识点的讲解，是进一步提升结构力学教学效果的有效途径。

二、结构力学教学新工具—微课

微课发起于美国，现今热议的微课是由美国人David Penrose在2008年提出，于2010年被引入国内并发展至今。虽然不同学者、教育企业及教育行政部分对微课的定义也略有差异[3-7]，但对此有一个共同的认识，那就是要求微课做到“短小精悍”。目前，在国内具有较大影响力的微课资源网站主要有针对中小学微课资源的中国微课网和针对高校师生的高校微课资源网站。

纵观微课的发展，笔者认为，微课作为一种数字化教学资源，应包括目标、内容和表现形式三个重要的构成因素。目标，是指任课教师采用微课要达到的教学效果;内容即需要传递的教学信息（如概念、知识难点及例题剖析等）;表现形式则指微课视频中采用图像、动画等方式对教学内容进行表现。由于微课时长一般控制在5分钟左右（也有将微课做到10分钟的），因此要求微课能够重点突出，最好能够独立为一个单一的知识点，甚至在某些情况下，即便不是专业人士也可从中受益。

鉴于微课的特点，并考虑到目前结构力学课程多媒体教学中所遇到的问题，应将微课作为一种辅助教学手段，引入結构力学教学中，以求达到更好的教学效果。在当前结构力学课时严重不足的情况下，将任课教师制作的微课资源分享给学生，能让学生在课后自主复习中有效地回顾各核心知识点，反复咀嚼。这种方式不但可以提高学生课程学习的趣味性，而且能够帮助学生理解知识难点。此外，在微课片段中实现力学概念与实际工程问题的有效融合，可以更好地培养学生解决工程问题的能力和创新能力。在有限的结构力学教学课时内，通过微课辅助，扩大了课堂之外的授课信息量，使得多媒体教学和微课在结构力学教学中实现优势互补、各取所长，从而取得良好的教学效果。

三、结论

针对当前结构力学在本科阶段教学中课时严重不足的情况，提出了将微课作为结构力学多媒体教学的一种辅助教学手段的教学思路。微课具有内容短小精悍、主题突出、灵活性、趣味性等优点，将其融入结构力学多媒体教学中，可有效克服该课程在教学中枯燥、艰涩难懂、题型繁杂之弊病，亦为学生自主学习和综合能力的发展奠定基础。微课在结构力学中的应用效果会在后续的研究中继续深入探讨。

参考文献

[1]李廉锟.结构力学（上）[M].北京：高等教育出版社，2010：1-8.

[2]丛尤军，刘青.我国高校课程改革及发展趋势分析[J].高等教育研究学报，2004，27（2）：39-42.

[3]胡铁生，周晓清.高校微课建设的现状分析与发展对策研究[J].现代教育技术，2014，24（2）：5-13.

[4]胡铁生.“微课”：区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究，2011，（10）：61-65.

[5]黎加厚.微课的含义与发展[J].中小学信息技术教育，2013，（4）：10-12.