基于自制微视频的《结构力学》混合式教学探索与实践
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摘 要：混合式教学是体现“以学生为中心”教学理念的重要手段。文章以高校土木工程专业《结构力学》课程为例，基于自制的课程微视频资源，提出实现混合式教学的三个阶段模式：“问题导向、任务驱动”的课前准备、“重点释疑、讨论探究”的课堂互动、“作业训练、实践反思”的课后强化。实践表明，该教学模式充分体现了混合式教学的“双主”思想，使学生和教师均成为直接受益者，也为提高本科课程教学质量提供了研究和实践的参考借鉴。
关键词：以学生为中心;混合式教学;微课;结构力学
中图分类号： G642.0;TU311 文献标志码： B 文章编号：1673-8454（2019）20-0051-04
当前我国各高校正在广泛开展各项教育改革和课程建设工作，其中一项重要的内容就是如何提高本科课程的课堂教学质量[1]。随着网络和教育信息技术的发展，各类基于网络的在线教学技术、慕课、视频教学课程等层出不穷，对课程教学质量的提高起到了推动作用。其中慕课的迅速发展引起了各高校的极大关注，慕课课程建设已成为各高校的一项重要工作。
然而由于慕课课程建设周期长，技术要求高，建设资金有限，人员投入大等特点[2]，各高校慕课立项课程的数量有限，很多课程的质量无法真正得以提高。本文介绍一种基于自制微视频的混合式教学实践方法[3][6]，既可切实提高课堂教学质量，也可为后期升级为慕课课程作好相关准备。
一、《结构力学》混合式教学和微课短视频教学的必要性
互联网和信息技术、教育学、心理学以及教育技术的发展，改变了知识的传播方式、学生的学习方式以及教师的教学模式，尤其是在线课程、翻转课堂、MOOCs以及微课技术的兴起与快速发展，对高校的教育教学产生了深刻而重大的影响。
目前国际教育技术界的共识是只有将传统课堂与基于数字化资源的网络学习方式结合起来，使二者优势互补，才能获得最佳的学习效果。所谓混合式教学模式就是把传统的课堂教学和基于网络的数字化远程教学优势结合起来，既发挥教师引导、啟发、监控教学过程的主导作用，又充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性[4]。
相关教学研究及实践表明，教学方式决定了学生的学习成效。在传统教学中，教师提供给学生的资料主要是教材、讲义、课件以及作业等，“课前阅读教材，课堂上听教师讲授，课后完成作业，必要的时候进行答疑”是主要的教学模式，在课堂上教师的讲授占据了大部分时间。对学生来说，单纯的听讲是枯燥的，即使课件非常精美，对学生的吸引力也有限，进而出现学生注意力持续时间短、跟不上教师授课节奏、放弃听讲转做其他事情等现象，这些都是授课教师在课堂教学中面临的现实问题，必须借助于网络中的各类资源，运用多种信息手段来解决。
在各类网络资源中，微课形式的视频资源是以知识点为单位，对课程知识点进行分解，录制一段8-12分钟左右的教学短视频，视频比纯文字的教材更加生动、通俗，更易于被学生接受，而且可以反复播放，不断加深理解，视频时间较短，学生也不容易疲劳，能极大地提高学习兴趣。
《结构力学》是高校土木类各专业重要的专业必修课，主要通过讲授结构的几何构造特征、静动力分析计算方法，为涉及结构强度、刚度、稳定性的设计工作奠定基础，重在培养学生的基本力学概念和逻辑思维方法。
目前各高校《结构力学》课程教学主要还是“教师课堂讲授—学生课后完成作业”的模式，该模式存在以下一些问题：在这种统一课件、统一进度的教学模式中，教师与学生之间缺乏深层互动和情感交流;教师在教学中获得的价值感和成就感不足，缺少进一步的教学激情;不能很好地激发学生的学习兴趣和主观能动性，提高学生自我学习和自我管理能力，无法有效提高其学习效果;再加上学生接受能力的不同，使得《结构力学》课程教学与其他基础力学课程（理论力学与材料力学）一样，面临着“部分学生吃不饱、部分学生跟不上”的局面[5]，从而影响教学和人才培养质量。
笔者认为，基于微视频的混合式教学模式是信息时代的教学趋势，应当成为高校各类理论课程、实验课程、实践实训课程教学中的主要手段。因此在上述背景下，本文开展基于微课的《结构力学》课程教学实践方法研究。
二、基于微视频的混合式教学模式设计
在笔者开展的《结构力学》课程实际教学中，以提升课程的教学效果、培养学生的综合能力为目标，按照混合式教学“双主”思想（即学生是学习过程的体验主体，教师是教学过程的引导主体），提出由以下三个阶段组成的混合式教学模式：①“问题导向、任务驱动”的课前准备;②“重点释疑、讨论探究”的课堂互动;③“作业训练、实践反思”的课后强化。各个阶段中都是以授课教师为主导，提出指导性问题，引导与带领学生进行学习。
在上述三个阶段的教学模式中，微课视频资源的应用始终贯穿其中，学生和教师都要反复运用视频进行自主学习和释疑讨论，因此微课视频资源的制作和应用是完成混合式教学模式的关键。为此，本课程组教师自行录制了课程的微课视频，对实现上述三段式混合教学模式起到关键的带动作用。
本课程已完成制作大量微视频，在自行制作视频时，教师先要根据课程目标，重新梳理知识体系;再将每次课程内容分解为若干知识点，将原来每节课45分钟的内容，按逻辑重新进行内容编排和视频拍摄;注意制作出的短视频要精练，每段时长不要超过15分钟，最好在8-12分钟，以保证学生观看时能够始终保持注意力的集中。
在《结构力学》课程中运用微课视频进行教学的过程具体如下：教师先指导学生在课外完整地观看视频，在课堂上进行重点讲解并展开讨论，课后继续指导学生观看视频进行知识巩固。实践结果表明，这些做法对提高教学质量产生了很好的效果，也提高了学生的自主学习能力。 三、基于自制微课视频的混合式课堂教学实践
课程组在《结构力学》教学中进行了相关课程信息化教学改革，采用自制微视频进行实际教学，具体教学过程如下：
1.“问题导向、任务驱动”的课前准备
课前准备的第一项内容就是课程微视频制作，我们首先进行面向本课程的微课知识点体系教学方案设计，按课程知识点及其逻辑顺序，精心制作短视频，每段视频基于知识点提出一个学习问题进行录制，知识讲解过程力求推演简洁清晰。制作视频时，教师的出镜画面要采用近距离拍摄技术，自然切换且不需要全程出镜，让学生有一种身临其境的感觉，仿佛教师就在身边给自己上课，而不是看教师给别人上课。有了这样制作精良的短视频后，课程教师和学生将带着极大的兴趣和热情反复应用此视频进行教与学。
具体实施时，教师在每次课开始的前一天，根据本次课程内容，先设置一个小任务或提出一个引导性问题，学生根据任务或问题，自主选择时间观看微视频中的相应知识点，先进行学习与思考，并准备好相应的疑惑和问题，将其发送到课程的网络学习平台上。这样带着思考和问题的学生再走进课堂时就有了一种期待，激发了他们学习知识和讨论问题的欲望。而教师也将根据学生的课前问题和疑惑等反馈信息，明确课堂教学的重点与难点，并制定好本次课堂具体的教学策略和实施步骤。
2.“重点释疑、讨论探究”的课堂互动
面对面教学是师生交流、互动讨论、知识理解与运用的关键。在本课程中，我们将课堂教学分解为四个环节，即问题或任务分析、理论部分重点难点讲解、典型实例例题讨论、学生互评教师小结。同时在课堂开始时，通过微助教或雨课堂等即时教学平台，先将学生分成若干组，每组人数在10人左右，方便进行随后的小组讨论。
教师先带领学生分析课前学习问题和任务，呈现总结学生反馈的典型疑惑;然后与学生一起观看自制的微课视频，在疑惑之处或重难点之处暂停，教师进行本节课知识点内容的详细讲解和重点强调，以此集中解决课前学习中的疑惑和问题。我们的教学实践发现，在此环节中，教师需要控制好时间并经常关注学生的听讲精神状态，其中也可穿插点名提问及回答等形式，以避免陷入长时间的枯燥講解而产生新的疲惫状态。
在讨论互动环节，教师分别布置2-3个典型例题进行讨论，问题讨论时间按照本次课需要解决的知识点的数量和难度确定，由教师根据微助教或雨课堂等即时教学平台计时。先由各小组学生在组内进行讨论，给出组内的解决方案，教师可进行课堂巡查或小组讨论。然后，每组派出一名学生进行解决方案的展示讲解，而其他组学生可发送评论意见至教学平台，进一步实时交流讨论，并由教学平台统计出讨论的关键想法等数据。最后教师根据学生讨论过程及展现出的问题进行集中点评，指出各解决方案的异同点、优缺点和注意点，巩固学生对本节课知识点的深入理解与掌握。
在课堂讨论互动时，教师应注意由于知识点较多、课堂时间有限，小组讨论结束后，并不需要所有分组都上台展示，随机抽出2-3组作为代表即可，关键是要通过这个过程激发出每个学生参与讨论的兴趣。并且课堂讨论次数也不宜过多，90分钟课堂有2-3次讨论即可，以免影响课堂的效率。同时注意对某些提出不寻常解决方案的学生给予平时成绩额外加分鼓励，以提倡和促进学生创新解决问题的想法。
3.“作业训练、实践反思”的课后强化
经过课前学习思考和课中释疑讨论，学生对本节课的知识点已经有了较好的理解。而本门《结构力学》课程的特点是需要通过较多的练习与实践才能扎实掌握，因此在课后再布置一些分类、分层次的作业题目和综合性训练题目。学生在课后解决作业题目的过程中，若出现问题，可先反复观看课程微视频，自行解决相应问题，以此加深知识的理解与内化，加强自主学习能力;对一些单独学习解决不了的问题，可在小组内线上讨论互助解决，或借助教学平台和其他工具与教师交流答疑。
课后巩固练习阶段，教师仍然要给予相应的指导，比如针对某些具体题目，制作了提示问题解决的微视频，或者对一些综合性题目中出现的新问题，提出进一步的思考问题与建议等。并且教师通过微助教或雨课堂教学平台了解到学生作业训练中反馈的问题后，应给予即时在线答疑，或将问题集中起来进行统一答疑，或者整理成一个需要继续深入理解的知识点或专题，安排在下次课堂的讨论环节。
四、混合式教学课程教与学反馈
课程组运用三段式混合式教学方法对《结构力学》课程进行了教学改革，并已连续两年应用于土木工程、水利水电工程、工程力学等多个专业的实际教学课堂。课程中依托教学团队自制的微课短视频，在课前、课中、课后反复应用微视频，并分别应用微助教和雨课堂等教学平台搜集学习数据等反馈信息，课堂上较多地采用了讨论互动方式，带来了较好的教学效果。
在整个混合式教学过程中，授课教师团队和学生均感受到了这种混合式教学带来的良好效果，也充分认识到了自制微视频的关键作用，不仅促使学生产生极大的兴趣学习视频，也促使教师投入极大的热情使用和改进制作视频。
很多学生参加了这样的混合式课堂教学后，表示学习体验很好并给出了较高的课程评价，比如，“教师自制的微课视频极大地激发了我们的学习兴趣，提高了我们参与课堂的积极性，提升了我们的学习效率”“本学期的结构力学微视频的教学方法独具特色，学习体验很好，一点都不觉得高深的力学学习枯燥了”等等。
授课教师团队在采用了这样的混合式教学后，也激发了更高的教学兴趣并给出了积极的评价，比如，“采用微课视频辅助教学后，课堂不再显得那么枯燥，教师可能要做更多的工作，但因为教学难度降低，也就不会感觉那么累了，在重难点的地方也有更多的时间进行讲解，能听懂的学生多了，教师的成就感也增强了”“微课视频的运用、课堂上的问答和讨论让气氛活跃了很多，激发了学生的求知欲，教师也更加喜欢看到与学生讨论讲解时的眼神，上课就更有激情了”。教师有了这种自发的教学激情后，也会投入更多的精力切实地提高教学质量。 总之，通过本门课程的具体实践，采用微课视频资源的三段式混合式教学和问题讨论式学习模式，突出了学生的学习主体地位，也突出了教师的引导带领作用，学生带着问题去学习微课视频，再到课堂小组讨论、课堂互动讨论、教师答疑讲解总结、课后强化练习运用掌握。这些结果均表明这种教学模式效果很好，学生和教师都成为直接的受益者。
五、总结与思考
本文采用的微课视频三段式混合式教学方式，提供了一种不同于传统课堂知识的传播模式和学习方式，这种新的教学方式让学生成为了学习的主角，尤其是微课视频的运用，学生带着问题随时观看并反复观看，提高了学习效率，并培养了学习的自觉性和主动性。
授课教师反复利用微课视频，实现了教学模式从原来的“讲多练少、以讲为主”转变为“精讲多练、以练为主”;从原来的面面俱到转变为只侧重于重难点问题，并且可以更好地探索和实践本课程中与学生进行有效课堂讨论的最佳方式，以此提高教学质量。
这种三段式混合式教学模式对学生和教师提出了新的要求和挑战。在教学实践中，还存在以下一些问题：
1.學生层面
①混合式教学模式对学生的自觉性提出了更高的要求，学生要有一定的自主学习能力，要管理分配好自己的课前、课后时间，并主动积累问题和思考问题;②课堂上的讨论互动，上台展示回答问题，将无形中增加学生的精神压力，如果课前学习不足，将导致无法进行课堂讨论，直接影响知识的理解和学习效果;③学生从个人独立学习方式向小组讨论学习方式转变时，要有团队合作精神，若意见不一致而又得不到教师指导时，过多的讨论将浪费时间，反而降低学习效率。
2.教师层面
①良好的视频制作成本较高，教师团队需要投入很大的精力完成此项关键工作，视频质量的好坏将影响到学生实际学习的兴趣和效果;②教学备课关注点将发生变化，以前教师上课关注讲什么、怎么讲，现在教师将关注重问什么、怎么问、怎么组织讨论等;③教师角色将发生变化，从单纯的知识传授者转变为引导和助力学生学习的导师;从以前监督和评判学生知识理解的“裁判”转变为帮助学生提高知识运用能力的“教练”。
综上所述，本文介绍了在《结构力学》课程中实践基于自制微课视频的三段式混合式教学方式的经验，通过融合在线教学资源与课堂教学的双重优势，实现了以“学生为主体，教师为主导”的教学理念，极大地促进了课程教学质量，具有较好的推广意义，但仍然需要在后续教学实践中继续探索，不断解决新出现的问题，最终达到培养高质量人才的目的。
参考文献：
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[5]张娟，王艳，余龙.理论力学“四堂融合”混合式教学和考核模式改革的实践[J].力学与实践，2019，41（2）：210-215.
[6]杨静，刘佳，郭丹.基于雨课堂平台的混合式教学模式探索[J].产业与科技论坛，2017（19）：168-169.
（编辑：李晓萍）
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