面向应用型人才培养的力学课程立体化资源建设与多元化教学模式实践

发布者:荆栋发布时间:2018-12-04

力学课程教学团队由16名教师组成,其中山东省教学名师1人,山东理工大学教学名师1人,1名教师担任教育部力学教学指导委员会委员。团队承担全校机械工程类和土木工程类本科理论力学、材料力学和环境工程类本科等工程力学课程的教学任务。

一、存在问题

在长期的教学实践中,教学团队发现如下几个问题:

问题1:部分学生学习积极性差,工程应用能力普遍较低。即存在学生学习动机偏低和工程应用能力不足的问题,这也是普通高校共同存在的问题。

问题2:力学课程的教学目标和教学设计对课程的教学资源提出了更高的要求,单纯依靠教材和课件不能满足教学目标的实现。即存在教学资源单一的问题。

问题3:信息化技术环境下,教学实践中存在如何以学生的健康成长为中心的教学问题。即存在教学模式不利于学生全面发展的问题。

问题4:以终结性考试为主的传统课程考核方法不能充分调动学生学习的积极性,不利于学生综合素质的提高。即存在课程评价的问题。

二、解决问题的方法

     1、提高学生学习的积极性

教学团队研究了学习动机在推动学生进行学习活动的内部动力的作用效能。依据教育教学原理设计了学生学习动机调查表,并在课程开学的第一次上课课前对学生进行调查,针对调查结果对学习动机、学习需求、发展愿景进行分析。

在调查分析的前提下,全体教师在教学中根据90后学生的学情特点,以激发学生的内部动机为切入点,始终贯彻没有爱就没有教育的中心思想,以爱为教育教学的基石,教书和育人并举,辅以外部动机激励措施,借以提高学生的学习动机。采取做学生的良师益友、爱严相济等措施建立和谐融洽的师生关系;采取在课堂教学中注重新旧知识的糅合、强化知识迁移和类比等能力培养的措施;采取灵活应用多种教学方式激发学生的学习兴趣、好奇心和探究欲,使学生产生长期持久的学习动力;采取在课堂讲授中教师充满激情,以教师的人格魅力给学生的学习增加动力。

2、教学资源建设

教学团队以学生的学习为中心,面向学生的全面发展,出版了交互式《工程力学》数字化教材该教材包含微视频89,约计时长1210分钟。

团队借助山东理工大学网络教学平台,开发了力学课程网络教学平台。整理了力学课程电子教案和多媒体课件,录制了微视频约计3810分钟整理工程案例40开发了研究型学习项目16小组讨论学习项目14体验学习项目10在线测试200余套、答疑讨论300余项、常见问题500余项平台累计访问量达到10万人次

教学团队老师利用课程网站、QQ、微信建立了多元化答疑交流平台,全员参与、集体答疑,为学生提供了宽广即时的信息交流渠道,促进生师、生生、师师之间的即时交流互动,营造交流讨论的学习环境。

3、教学模式改革

在教学模式的改革上,重点开展三方面的改革与实践:①教师教学方式的改变:教师从知识的传授者,转变为学生学习的引导者、帮助者。教师致力于培养学生学习的主动性,引导学生在思考、讨论、反思的过程中实现知识的吸收和内化。②学生学习方式的改变:由被动接受知识转变到主动获取知识-实现教到学的转变;由学习知识转变到运用知识解决问题,实现知识到能力的转变;③“课堂”以及组织方式的改变:通过概念讨论、基本原理应用、工程问题分析“三个层次”和课堂研讨、网络讨论、平时作业、小组协作探究学习“四个环节”,注重对学生全方位的培养,强化“非正式能力”的提升,做到每次课都有讨论、人人能发言。

经过教学实践和教学反思,提出并实践了在线自主学习模式、基于问题的讨论模式 、基于工程案例讨论模式、教师精讲与学生研讨相结合模式、同学结对互助学习与小组协作探究学习相结合模式、课内课外深度融合及教与学互补六种教学模式,激发了学生学习的主动性与参与性。

模式1:在线自主学习模式

基于网络在线教学平台,针对学生有自学基础的内容进行学生学习模式的转变教师提前布置任务、在平台上发布学习任务和学习指导。学生通过查阅文献、研读教材、课件、观看微视频等资源进行学习。撰写学习报告、提出学习收获和疑惑,提交到网络平台上。教师审阅学习报告并掌握学生的疑惑,就学生学习的效果进行跟踪指导和评价,将发现的问题及时通过网络平台反馈给学生。针对多数学生存在的共性问题进行课堂反馈和交流。所有的环节结束后,学生独立完成在线测试,以检测学习效果。

模式2:基于问题的讨论模式

这种模式是翻转课堂的模式。

针对课程模块的重点内容,以及每一个模块中简单的知识点,进行翻转课堂针对课程中模块的重点内容如理论力学课程中物体系统平衡计算约束力计算,只要学生掌握了前期课程中的受力分析、单个刚体的平衡问题约束力的计算,余下的问题就是如何解决问题系统平衡问题的方法和策略了。教师用一节课的时间只讲授解决问题的思想和策略,学生需要以学习小组为单位针对教师精心选取的8-9个问题先自主学习,再结对学习,然后再以小组为单位协作学习。最后分工制作PPT,课堂进行学习成果交流演示,并互相质疑。最后由教师总结和补充。

      用讨论课完全取代习题课。如理论力学课程共开展5次基于问题的讨论,学生不需要制作PPT,教师将需要学生讨论的问题发布在网络教学平台上,每一个讨论问题内包含若干子问题;第一次课抽签抽到讨论题的小组(讲授组),提前一周在课下以小组为单位针对每一个讨论问题中的若干小问题,进行讨论。不在讲授组的其他同学只需要提前一次课,以小组为单位进行问题的讨论和学习。在这个过程中,学生遇到问题,教师鼓励学生小组之间互相学习,共性问题则留待课堂中讨论。按照授课计划,课堂教学中由教师任意指定讲授组内同学在课堂对问题进行讲解,并要求该同学针对共性问题带领全班一起讨论。在讨论过程中,讲授组内的其他同学负责解答全班同学包括教师提出的质疑。

模式3:基于工程案例的讨论模式

为了提升学生的学习兴趣和工程实践能力,在进行了案例式教学课之后,又进行了基于工程案例的讨论模式。如理论力学课程中案例的选取以工程中的三个典型的运动机构-刨床急回机构、曲柄滑块机构和偏心凸轮机构,这样的案例选取既培养了学生工程实践的能力又加强了运动学的基础。 

模式4教师精讲与学生研讨相结合的模式

教师在课堂讲授过程中应该讲授什么?应该如何讲?学生应该如何学?这似乎是老生常谈的一些问题,但这些问题也是我们教学过程中必须研究的内容。

教师依据教学经验和在对学生的学情进行充分调查研究的基础上,讲授的内容必须是学生掌握起来有一定难度的知识点的核心部分。如在点的合成运动中,动点和动参考系的选取是解决合成运动的关键问题,牵连速度和加速度的定义是合成运动的难点,加速度计算中的投影轴的选取和如何写出计算未知量的投影方程是保证问题正确求解问题的前提。这些问题教师精讲。精讲的内容学生是否掌握了,怎么知道学生是否掌握了,需要任课教师在课堂教学中给学生提出若干问题让学生以小组为单位进行讨论,小组讨论中人人发表自己的观点,在充分民主的前提下,小组内达成统一意见,最后由教师指定某个成员代表该小组发言。其他小组有不同的意见可以再讨论,意见相左时由教师引导全体同学思考。在这样的研讨过程中让学生达到知识的吸收和内化。

模式5:学生结对互助与小组协作探究相结合的学习模式

该学习模式贯穿于学生整个的学习过程中。小组互助,合作完成,提升团队协作能力,培养探索精神,提升学生在众人面前表达自己思想的自信心。

模式6:课内课外教与学互补模式

针对学生工程应用能力低的问题,采取了课内课外教与学互补模式。课堂教学中教师针对所有知识点能以工程案例为切入点的尽力以工程案例切入。为了弥补课内教学中工程案例分析的不足,适当增加与工程和生活实际有关的课后讨论,将课内教学与课外讨论深度融合,培养学生利用所学知识解决工程实际问题的能力。

课外辅助教学中引进CAE软件,引领学生将眼光投向学科前沿,对于学有余力且对科技感兴趣的学生,吸收其参与老师的教学研究项目和科研项目,在老师的指导下,学生参加第二课堂,自己动手设计、制作相应的科技作品,一方面巩固了学生对力学课程基本概念和基本理论的认识,另一方面通过科技创新活动,做到了理论与实践相结合,锻炼了动手、动脑、科技创新能力和应变能力,同时培养了学生团队协作精神。

4、考核方式改革

改革课程考核方式,由注重课程考试成绩向关注学生学习过程转变,加强对学习过程和学习效果的监督指导,由作业、在线测试、探究论文、学习报告、随堂测验等构成的形成性评价占比达到30%-50%,极大激发了学生学习的主动性和创造性。多元化的考核模式更加注重学生学习的参与度和学习态度的培养,以及严谨的科学工作方法和作风的养成

三、取得的成果

在学生学习成绩提高的前提下,综合素质得到了提升。大学生科技创新活动取得了令人可喜的成就。仅四年学生共获得国家级科技创新比赛三等奖及以上奖励15项,省级科技创新比赛三等奖及以上奖励30项,完成国家级大学生科技创新项目8项,教师指导学生申报专利20余项,发表学术论文2篇。组织参加周培源全国大学生力学竞赛,获得多项奖励。

锻炼了师资队伍,促进了青年教师的成长。团队获得山东省教学成果一等奖1项,校级教学成果一等奖、二等奖各一项;2012年度至2017年度教学团队共获得山东理工大学教学质量奖26人次,教学优秀奖8人次;主持山东省教学研究项目5,山东理工大学教学研究课题10项,发表教学研究论文20篇,其中核心期刊5篇。


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