基于在线视频辅助的材料力学教学实践研究
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作者:陈俊旗 曹世豪 陈家豪
摘 要 材料力学课程是许多工科专业重要的专业基础课，随着高校的扩招，教师教学压力相应增大，计算机和网络技术的发展为在线视频辅助教学提供了条件。河南工业大学工程力学中心开展了传统课堂教学、传统课堂教学与在线视频相结合、翻转课堂等多种方式的材料力学教学实践，利用材料力学国家精品资源共享课和材料力学河南省精品在线开放课程等平台，提供在线视频辅助学生学习。结果表明，在线视频辅助学习可以较好的帮助学生提高学习材料力学的兴趣和学习效果。
关键词 材料力学 在线视频 教学实践
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2020.01.052
Abstract Material mechanics course is an important professional basic course for many engineering majors. With the college enrollment， the pressure of teachers increased accordingly. The development of computer and network technology provides the conditions for online video-assisted teaching. Engineering Mechanics Center of Henan University of Technology carried out the traditional teaching of the classroom， the combination of traditional classroom teaching and online video， flip the classroom and other means of material mechanics teaching practice. The results show that online video-assisted learning can better help students to improve the learning interest and learning effect of material mechanics.
Keywords material mechanics; online video; teaching practice
材料力学课程是土建类、机械类、水利水电类、航空航天类等众多工学类专业的核心课程之一，每年有大量工科学生学习材料力学课程。[1]计算机技术和网络技术的迅速发展，提供了许多与传统教学方式有较大区别的新的创造性的教学活动。[2]目前，国家精品资源共享课、大规模在线开放课程等项目进一步促进在线视频辅助教学的应用。[3]
1 河南工业大学材料力学课程建设
河南工业大学工程力学教学团队2012年被評为国家级教学团队，团队负责人为全国力学教学优秀教师、河南省教学名师，现任教育部高等学校力学类专业教学指导委员会委员，团队成员有国务院特殊津贴专家、河南省优秀教师等，业务素质较高。
河南工业大学工程力学中心负责全校相关专业的材料力学课程，工程力学中心各位教师潜心教学，积极开展各项教学实践活动。材料力学课程是教学理念、方法与手段先进、特色鲜明的国家精品课程。工程力学中心在2012年建设了材料力学国家精品资源共享课，在2017年又开始建设材料力学河南省精品在线开放课程，也积累了一些在线开放课程的经验。目前，由工程力学中心所建设的材料力学在线开放课程，所录制的视频主要包括有基本概念讲解、习题讲解、演示实验等内容。
在近几年的教学过程中，力学中心采用多种方式开展材料力学教学实践，并对不同的教学方式进行对比分析。采用的教学方式主要有传统的课堂授课、传统课堂授课与在线视频结合、翻转式课堂。根据学生期末考试成绩对不同教学方式进行评价，结果表明，不同教学方式下学生整体成绩变化不大，而部分成绩优异学生对翻转式课堂较为适应。
2 在线视频教学的必要性
随着高等教育的普及和大学扩招的影响，学生人数不断增加，教师授课任务越来越繁重。比如我校开设材料力学的年教学班级数目，从2013年的24个班上升到2017年30个班级，而承担教学任务的教师数量增加有限。图1所示为2013年至2017年材料力学教学班级数目的变化情况。
材料力学课程课堂讲授学时较长，教师授课压力较大。另一方面，力学课程的学生课下作业较多，如果没有助教帮助，教师批改作业任务繁重。整体来看，工程力学中心各位教师的年终工作量每年都呈上升趋势。
随着教学改革的推进，力学课程的学时相对有所减少，而授课内容基本不变。教学班级数量大，而教师数量相对较小。从期末考试成绩分布来看，材料力学教学效果不容乐观。各种因素，要求我们必须开展教学改革活动。
在线视频辅助教学不再单纯地依赖授课教师传授知识，教师更多的责任是了解学生的问题和引导学生运用知识解决问题。学生通过网络平台、各类学习资源等，课后自主规划学习时间、学习节奏，完成知识性内容的学习;而课堂变成教师与学生之间、学生与学生之间互动的场所，包括研讨、答疑解惑、知识运用等。
通过在线视频辅助教学的改革，旨在实践“以学生为中心”的教育理念，改善学生就学体验，让学习更加灵活、主动，让学生的参与度更强，培养学生学习兴趣与自主学习能力，对其他课程改革起到示范作用与借鉴意义。 3 在线视频教学具体开展情况
河南工业大学工程力学中心在材料力学授课过程中，主要采用了三种授课方式，分别是传统的课堂授课、传统课堂授课与在线视频结合、翻转式课堂。
传统的课堂授课，教师按照教学大纲要求，认真备课、讲课，学生如果没有提前预习，将会被动的接受。另外一方面，学生如果参加体育比赛、竞赛活动等其他临时性的活动或自身事务影响不能上课的话，不易弥补缺勤带来的学习影响。
传统课堂授课与在线视频结合，教师在课堂上按照教学大纲授课，学生如果课堂上没有听明白，或者由于自身事务缺勤，可以在课下利用在线视频进行补课。另外，课堂听讲的同学也可以利用在线视频内容进行预习或者复习。
翻转式课堂，学生完全利用在线开放课程进行学习，上课时间用来对学生进行答疑指导。学生根据自己的学习情况，可以自由选择答疑。
借助于材料力学国家精品资源共享课的建设，我们录制了材料力学课程的一系列视频，上传到国家精品资源共享课网站，其中，课堂教学视频62学时，习题课8学时，演示实验12学时，供学生利用在线视频进行学习。
借助于材料力学河南省在线开放课程的建设，我们重新录制视频，按照单元模块、知识点重新制作，把单个视频控制在15分钟以内，更方便学生随时随地利用移动网络或者手机客户端进行学习。
4 在线视频辅助教学方法
在线视频辅助教学包括课外教学和课堂教学两部分。课外教学注重学习资源的整合、学习平台的利用和学生学习行为的分析。课堂教学注重在学生自主学习之后，根据教学内容组织重点知识讲解、知识运用、知识答疑等。
在开设课程前，首先向学生发放执行大纲，让学生了解该门课程主要内容、教学模式、教学安排、考核方式等，课程应参考教学大纲模板进行填写，必须在学生第一次选课前让学生了解。
课堂是在线视频辅助教学模式的重要部分，是督促学生学习、检查学生学习情况、开展课程研讨等重要环节。课堂外要求学生借助视频资源自主学习，教师利用网络平台开展授课、辅导和答疑。
学期结束后，教师应以自评报告的形式对课程进行自我评价，对学生学习效果进行数据分析与评价;如有平行的普通班应进行对比评价。评价内容包括授课内容、授课方式与手段，学生考核评价、学生学习效果等，实现对课程实施情况的分析与反思。
5 在线视频辅助教学效果分析
力学中心统计了2016年和2017年采用各种教学方式的教学班数，每个学期对各个教学班的成绩进行统计，分析不同教学方式的教学效果。表1所示为从2016年和2017年材料力学教学班不同教学方式的班级数。
所有教学班级采用同样的期末考试试卷，根据近几年材料力学期末考试成绩的统计结果，每个学期对不同教学方式的教学效果进行评估分析。表2所示为2016年和2017年不同教学方式班级的平均成绩。
从期末考試成绩的平均值来看，采用传统课堂授课的班级成绩最低，采用翻转式课堂授课的班级次之，而采用传统课堂授课与在线视频结合方式授课的班级成绩最高。
发放调查问卷，调查学生对不同教学方式的接受程度以及相关意见建议。结果表明，绝大多数学生会使用在线视频辅助学习，认为在线视频确实对课下的预习和复习有积极作用。不同的视频对学生的吸引程度不一样，包含有具体工程应用背景和生活实例的视频更加的吸引学生，更能提高学生学习材料力学的动力。在线视频辅助教学有助于提高学生的学习兴趣，提高学生学习材料力学的参与度。
传统课堂教学每节课时长一般为45分钟，学生不易长时间注意力集中，而在线视频辅助教学允许学生分段学习，学生更易集中精力学习某个知识点。在视频辅助学习时，应该把每个视频时长控制在15分钟以内，按照知识点重新制作视频，要求学生完成相关习题或作业之后才能进入下一个知识点的学习，提高学生利用视频学习的效果。
另外在在线视频辅助教学开展过程中，也发现了一些问题。如何保证学生学习时有更高的参与度，如何确定学生学习了全部的视频内容，如何使视频更加的吸引学生，都是教师在制作视频时需要考虑的内容。
6 结语
在线视频辅助材料力学教学可以帮助学生更好的学习材料力学，在线视频是学生学习的有效工具。传统课堂授课与在线视频辅助教学相互结合，更加能提高学习效果。在线视频在制作时更应注意提高学生兴趣的方法，把学生吸引在视频上，使学生有更好的完成度。
基金项目：河南工业大学2018年本科教育教学改革研究与实践专项项目（GJYJ-ZX14） 基于案例教学法的工程力学教学设计
参考文献
[1] 沈玉凤，许英姿，刘露.材料力学教学中多种教学方法并用，提高学生创新思维能力[J].大学教育，2015（4）：146-147.
[2] 王莉，许娜.网络在线视频课程建设研究——以《计算机辅助项目管理》课程为例[J].教育现代化，2017（5）.
[3] 俞敬松.“计算机辅助翻译原理与实践”在“学堂在线”实现MOOC教学有感[J].工业和信息化教育，2014（11）：68-74.
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