静力学(Statics)作为理论力学的分支,是工科院校重要的基础课程之一[1]。该课程一般包含静力学基本概念、平面力系与空间力系三大主要教学内容,涉及内容多且平面与空间数学逻辑关系复杂。线下授课过程中,受软硬件条件限制复杂的力学原理与受力分析内容本就难以达到直观讲授,学生不易理解概念而造成知识掌握程度不理想。转入2020年全面网上授课过程时,这些问题变得更加突出。为了在有限的学时中能够尽快引导学生入门,作者从课程内容体系安排和教学方式方面进行了一定的探索和研究。
一、课程教学体系调整
静力学课程要求学生具有明确的基本概念、必要的基础知识、熟悉理论计算和初步工程设计分析等能力。同时线上授课时,学生学习时间碎片化、易受家人影响和授课高峰网络不稳定性等问题影响,授课效果不理想。作者重新梳理了静力学课程主线,将课程梳理为以短时、易懂且可反复学习的模式,有效整合已有课程素材与互联网资源[2],降低学生理解、掌握与应用知识的难度。
(一)教学主线设置与内容分解
在线上静力学教学实践时,课程主线需要学生达到:较熟练地进行受力分析,熟练对结构的受力情况、稳定情况,掌握构件的强度、刚度和稳定性的问题分析方法等基本要求。
结合教学主线和线上教学短平快特点,设立课程主线为—(a)静力学概述,2学时;(b)静力学基本概念和物体的受力分析,4学时;(c)平面力系,10学时;(d)空间力系,10学时;(e)工程实践课题,4学时。
(二)作业与考核改革
加强作业考核环节改革,在本课程中作业内容约占总评分的75%,将作业环节分为习题求解(25%)、编程实践(25%)和工程案例应用(25%)三大部分。其余25%分数为学生平时出勤与课堂回答问题表现打分。这个过程考核的重点在于学生对知识整体掌握,通过较长时间的反复练习培养学生的学习兴趣,更加重视知识应用于实践。在期末的教学总结中也确实有学生对相关课程表现得更有热情。
二、线上教学方式改革
(一)可重复教学方式设计
线上授课,学生的注意力容易受到其它网络媒体的打扰,学习时间碎片化不利于学生掌握知识。作者在教学过程中摸索出了短时多次、直播授课、云端回放与回看打卡的组合方式完成课堂教学。尤其是,学生做习题时遇到不容易掌握的知识,能够通过反复播放云端短视频重新学习,降低了教师工作强度。同时,这个教学方式对于网络环境较差或网络授课高峰拥堵,都能够起到一定的缓解作用。
(二)新式教学工具应用
面对线上授课空间的隔离与知识需直观演示之间的矛盾。作者在教学实践中,大胆引入GeoGebra这一结合几何、代数与微积分的动态数学软件[3,4],建立了大量的关于平面力系、空间力系的演示与计算模型。这些模型能够发放给学生进行反复输入参数分析。同时,还能借用GeoGebra的平台,给学生设置一定难度的编程问题,达到知识的学以致用。
(三)拥抱线上开放资源
布置作业时,给学生留出较为宽松的时间,学生可根据个人的学习进度予以完成;利用线上存储的优势,将作业习题分析录制短视频,学生可以自主查找并反复思考;并且引导学生利用线上搜索视频、图书和文献,观看其他高校优秀课程视频,更深入了解静力学工程实践,增加学习兴趣。
三、教学效果评价
(一)课堂授课效果
线上教学期间,学生出勤积极,发挥了主体作用,知识掌握与应用能力明显得到了提升。尤其是线上GeoGebra工具更能增加学生分析问题的趣味性,有利于学生自主动手,深入掌握知识。而直播授课工具的使用,教师能够实时了解学生知识难点掌握情况。比如,学生可以发送匿名信息,比线下更容易解决简单却易错的知识盲区。
(二)作业反馈效果
因疫情开设网上教学期间,作者对授课班级与往届学生作业情况做了对比。线上教学过程中,基本达到教学任务要求,能够很好完成学生知识掌握的训练。尤其是学生在完成工程实践大作业过程中,通过文献的参考和思考,初步掌握了对静力学模型建立、编程计算分析与计算结果分析应用这一基本流程,反倒优于往届学生表现。总之,这不仅是一次较系统的科技方法训练,巩固了课堂和教材上的内容,还增强学生融合课程与实践的信息能力。
文章来源:《电子元器件与信息技术》 网址: http://www.dzyqjyxxjs.cn/qikandaodu/2021/0319/877.html
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