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          2. 面向應用型人才培養的力學課程立體化資源建設與多元化教學模式實踐

            發布者:荊棟發布時間:2018-12-04

            力學課程教學團隊由16名教師組成,其中山東省教學名師1人,山東理工大學教學名師1人,1名教師擔任教育部力學教學指導委員會委員。團隊承擔全校機械工程類和土木工程類本科理論力學、材料力學和環境工程類本科等工程力學課程的教學任務。

            一、存在問題

            在長期的教學實踐中,教學團隊發現如下幾個問題:

            問題1:部分學生學習積極性差,工程應用能力普遍較低。即存在學生學習動機偏低和工程應用能力不足的問題,這也是普通高校共同存在的問題。

            問題2:力學課程的教學目標和教學設計對課程的教學資源提出了更高的要求,單純依靠教材和課件不能滿足教學目標的實現。即存在教學資源單一的問題。

            問題3:信息化技術環境下,教學實踐中存在如何以學生的健康成長為中心的教學問題。即存在教學模式不利于學生全面發展的問題。

            問題4:以終結性考試為主的傳統課程考核方法不能充分調動學生學習的積極性,不利于學生綜合素質的提高。即存在課程評價的問題。

            二、解決問題的方法

                 1、提高學生學習的積極性

            教學團隊研究了學習動機在推動學生進行學習活動的內部動力的作用效能。依據教育教學原理設計了學生學習動機調查表,并在課程開學的第一次上課課前對學生進行調查,針對調查結果對學習動機、學習需求、發展愿景進行分析。

            在調查分析的前提下,全體教師在教學中根據90后學生的學情特點,以激發學生的內部動機為切入點,始終貫徹沒有愛就沒有教育的中心思想,以愛為教育教學的基石,教書和育人并舉,輔以外部動機激勵措施,借以提高學生的學習動機。采取做學生的良師益友、愛嚴相濟等措施建立和諧融洽的師生關系;采取在課堂教學中注重新舊知識的糅合、強化知識遷移和類比等能力培養的措施;采取靈活應用多種教學方式激發學生的學習興趣、好奇心和探究欲,使學生產生長期持久的學習動力;采取在課堂講授中教師充滿激情,以教師的人格魅力給學生的學習增加動力。

            2、教學資源建設

            教學團隊以學生的學習為中心,面向學生的全面發展,出版了交互式《工程力學》數字化教材該教材包含微視頻89,約計時長1210分鐘。

            團隊借助山東理工大學網絡教學平臺,開發了力學課程網絡教學平臺。整理了力學課程電子教案和多媒體課件,錄制了微視頻約計3810分鐘整理工程案例40開發了研究型學習項目16小組討論學習項目14體驗學習項目10在線測試200余套、答疑討論300余項、常見問題500余項平臺累計訪問量達到10萬人次

            教學團隊老師利用課程網站、QQ、微信建立了多元化答疑交流平臺,全員參與、集體答疑,為學生提供了寬廣即時的信息交流渠道,促進生師、生生、師師之間的即時交流互動,營造交流討論的學習環境。

            3、教學模式改革

            在教學模式的改革上,重點開展三方面的改革與實踐:①教師教學方式的改變:教師從知識的傳授者,轉變為學生學習的引導者、幫助者。教師致力于培養學生學習的主動性,引導學生在思考、討論、反思的過程中實現知識的吸收和內化。②學生學習方式的改變:由被動接受知識轉變到主動獲取知識-實現教到學的轉變;由學習知識轉變到運用知識解決問題,實現知識到能力的轉變;③“課堂”以及組織方式的改變:通過概念討論、基本原理應用、工程問題分析“三個層次”和課堂研討、網絡討論、平時作業、小組協作探究學習“四個環節”,注重對學生全方位的培養,強化“非正式能力”的提升,做到每次課都有討論、人人能發言。

            經過教學實踐和教學反思,提出并實踐了在線自主學習模式、基于問題的討論模式 、基于工程案例討論模式、教師精講與學生研討相結合模式、同學結對互助學習與小組協作探究學習相結合模式、課內課外深度融合及教與學互補六種教學模式,激發了學生學習的主動性與參與性。

            模式1:在線自主學習模式

            基于網絡在線教學平臺,針對學生有自學基礎的內容進行學生學習模式的轉變教師提前布置任務、在平臺上發布學習任務和學習指導。學生通過查閱文獻、研讀教材、課件、觀看微視頻等資源進行學習。撰寫學習報告、提出學習收獲和疑惑,提交到網絡平臺上。教師審閱學習報告并掌握學生的疑惑,就學生學習的效果進行跟蹤指導和評價,將發現的問題及時通過網絡平臺反饋給學生。針對多數學生存在的共性問題進行課堂反饋和交流。所有的環節結束后,學生獨立完成在線測試,以檢測學習效果。

            模式2:基于問題的討論模式

            這種模式是翻轉課堂的模式。

            針對課程模塊的重點內容,以及每一個模塊中簡單的知識點,進行翻轉課堂針對課程中模塊的重點內容如理論力學課程中物體系統平衡計算約束力計算,只要學生掌握了前期課程中的受力分析、單個剛體的平衡問題約束力的計算,余下的問題就是如何解決問題系統平衡問題的方法和策略了。教師用一節課的時間只講授解決問題的思想和策略,學生需要以學習小組為單位針對教師精心選取的8-9個問題先自主學習,再結對學習,然后再以小組為單位協作學習。最后分工制作PPT,課堂進行學習成果交流演示,并互相質疑。最后由教師總結和補充。

                  用討論課完全取代習題課。如理論力學課程共開展5次基于問題的討論,學生不需要制作PPT,教師將需要學生討論的問題發布在網絡教學平臺上,每一個討論問題內包含若干子問題;第一次課抽簽抽到討論題的小組(講授組),提前一周在課下以小組為單位針對每一個討論問題中的若干小問題,進行討論。不在講授組的其他同學只需要提前一次課,以小組為單位進行問題的討論和學習。在這個過程中,學生遇到問題,教師鼓勵學生小組之間互相學習,共性問題則留待課堂中討論。按照授課計劃,課堂教學中由教師任意指定講授組內同學在課堂對問題進行講解,并要求該同學針對共性問題帶領全班一起討論。在討論過程中,講授組內的其他同學負責解答全班同學包括教師提出的質疑。

            模式3:基于工程案例的討論模式

            為了提升學生的學習興趣和工程實踐能力,在進行了案例式教學課之后,又進行了基于工程案例的討論模式。如理論力學課程中案例的選取以工程中的三個典型的運動機構-刨床急回機構、曲柄滑塊機構和偏心凸輪機構,這樣的案例選取既培養了學生工程實踐的能力又加強了運動學的基礎。 

            模式4教師精講與學生研討相結合的模式

            教師在課堂講授過程中應該講授什么?應該如何講?學生應該如何學?這似乎是老生常談的一些問題,但這些問題也是我們教學過程中必須研究的內容。

            教師依據教學經驗和在對學生的學情進行充分調查研究的基礎上,講授的內容必須是學生掌握起來有一定難度的知識點的核心部分。如在點的合成運動中,動點和動參考系的選取是解決合成運動的關鍵問題,牽連速度和加速度的定義是合成運動的難點,加速度計算中的投影軸的選取和如何寫出計算未知量的投影方程是保證問題正確求解問題的前提。這些問題教師精講。精講的內容學生是否掌握了,怎么知道學生是否掌握了,需要任課教師在課堂教學中給學生提出若干問題讓學生以小組為單位進行討論,小組討論中人人發表自己的觀點,在充分民主的前提下,小組內達成統一意見,最后由教師指定某個成員代表該小組發言。其他小組有不同的意見可以再討論,意見相左時由教師引導全體同學思考。在這樣的研討過程中讓學生達到知識的吸收和內化。

            模式5:學生結對互助與小組協作探究相結合的學習模式

            該學習模式貫穿于學生整個的學習過程中。小組互助,合作完成,提升團隊協作能力,培養探索精神,提升學生在眾人面前表達自己思想的自信心。

            模式6:課內課外教與學互補模式

            針對學生工程應用能力低的問題,采取了課內課外教與學互補模式。課堂教學中教師針對所有知識點能以工程案例為切入點的盡力以工程案例切入。為了彌補課內教學中工程案例分析的不足,適當增加與工程和生活實際有關的課后討論,將課內教學與課外討論深度融合,培養學生利用所學知識解決工程實際問題的能力。

            課外輔助教學中引進CAE軟件,引領學生將眼光投向學科前沿,對于學有余力且對科技感興趣的學生,吸收其參與老師的教學研究項目和科研項目,在老師的指導下,學生參加第二課堂,自己動手設計、制作相應的科技作品,一方面鞏固了學生對力學課程基本概念和基本理論的認識,另一方面通過科技創新活動,做到了理論與實踐相結合,鍛煉了動手、動腦、科技創新能力和應變能力,同時培養了學生團隊協作精神。

            4、考核方式改革

            改革課程考核方式,由注重課程考試成績向關注學生學習過程轉變,加強對學習過程和學習效果的監督指導,由作業、在線測試、探究論文、學習報告、隨堂測驗等構成的形成性評價占比達到30%-50%,極大激發了學生學習的主動性和創造性。多元化的考核模式更加注重學生學習的參與度和學習態度的培養,以及嚴謹的科學工作方法和作風的養成

            三、取得的成果

            在學生學習成績提高的前提下,綜合素質得到了提升。大學生科技創新活動取得了令人可喜的成就。僅四年學生共獲得國家級科技創新比賽三等獎及以上獎勵15項,省級科技創新比賽三等獎及以上獎勵30項,完成國家級大學生科技創新項目8項,教師指導學生申報專利20余項,發表學術論文2篇。組織參加周培源全國大學生力學競賽,獲得多項獎勵。

            鍛煉了師資隊伍,促進了青年教師的成長。團隊獲得山東省教學成果一等獎1項,校級教學成果一等獎、二等獎各一項;2012年度至2017年度教學團隊共獲得山東理工大學教學質量獎26人次,教學優秀獎8人次;主持山東省教學研究項目5,山東理工大學教學研究課題10項,發表教學研究論文20篇,其中核心期刊5篇。


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