引論:我們為您整理了1篇材料力學課程教學創新探索范文,供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源,期望它們能夠激發您的創作靈感,讓您的文章更具深度。
一、課程發展現狀
國內目前普遍采用的材料力學教材、教學內容、教學手段和方法是在二十世紀五十年代蘇聯模式的基礎上建立起來的,通常存在以下教學“痛點”問題。
(一)以教師課堂講授為主的“滿堂灌、填鴨式”大班
授課模式仍然是主流教學模式教師只負責站在講臺上把書本的內容灌輸給學生,學生只負責全盤接收老師傳遞的信息。教師對于課堂教學實時過程中學生掌握知識的情況、理解知識的深度、運用知識的能力并不關注,導致本應相互促進、共同提升的“教”與“學”完全脫節。而學生由于中小學階段的學習慣性,對此類教學模式通常并無任何不適之處。
(二)課堂內容重經典,輕發展,結構僵化,缺乏時代性和前沿性
傳統的材料力學課程內容一般僅局限于處于線彈性、小變形范圍內的各向同性金屬材料,顯然不能充分反映現代材料科學發展的特點。后工業化時代金屬材料的理論和工藝已經基本成熟,研究對象必須適度拓展到現代先進工程材料(如復合材料、負泊松比材料、高強混凝土等)、新的強度準則、新的可靠性和優化設計思想等。
(三)重公式定義背誦、輕知識架構搭建
傳統材料力學課程教學普遍圍繞“拉扭彎剪”等四種基本變形逐一展開,該方式雖然便于教學內容的組織與安排,但也在無形中割裂了學生的認知,容易導致死記硬背的發生,不利于學生認知結構網絡的建立和邏輯思維體系的培養。導致經常有學生在計算時出現了“張冠李戴”的笑話,例如使用“拉伸”的公式去計算“彎曲”的問題。隨著信息技術的發展,現代教育教學理念結合信息化教學手段為解決材料力學課程教學中的上述“痛點”提供了必要的方法和工具。改革傳統教學方法、更新課程內容、融入課程思政和提高學生綜合素質的舉措勢在必行。
二、“以學生為中心,以成果為導向”的課程總體設計
針對上述具體問題,課程堅持“立德樹人”,貫徹“以學生為中心,以成果為導向”的教育教學理念,以密切聯系課堂教學與實際應用為指導方針,以提升學生解決復雜工程問題的能力,傳授工程倫理知識,加強學生的世界觀、人生觀和價值觀的教育為根本目標,對課程的總體設計進行了調整。
(一)明晰課程定位
通過與本課程密切相關的先修、后續專業核心課程的教師團隊進行了深入討論并認真研判,明確課程在專業培養方案中的精準定位,繪制專業課程地圖,理清材料力學課程為后續課程所要提供的必備教學內容,同時也對本課程的先修課程提出了明確的要求。
(二)修訂教學大綱
教學團隊從本專業學生的實際學情出發,仔細分析,認真研判,適度融合本課程內容的學科前沿,貫徹少而精、量力性原則,修訂了新版教學大綱,并通過2個學期的試用完善后最終定稿。
(三)有機融合專業知識與課程思政元素
授課教師通過組織研討、分享交流等形式,提高自身的思想政治素質和教育意識,明確思政教育與課程教學內容之間的關系。教學團隊將本課程的教學內容劃分為五種類型,將可能涉及的思政元素劃分為六種類型,并設計出合理的對應關系,如圖1所示。從教學內容自然引出思政元素,以期達成思政教育“潤物細無聲”的目的,踐行“立德樹人”的根本理念。
三、具體創新舉措
經過多年的探索與實踐,本課程在教學中多措并舉,對傳統的教學方式進行了大膽的改革與創新,具體實施如下。
(一)改進課程教學模式
為了提升學生在課程學習過程中的主動性和積極性,申請人積極探索并使用多種教學手段和方法(表1),力爭改進傳統的教學模式,打造線上線下、課內課外一體的混合式教學模式,提高學生的學習興趣和動力,提升教學效果。
(二)積累教學資料、豐富教學儲備
在教學改革不斷深入、教學方法不斷創新的環境下,豐富的教學資源尤為重要。需要教師長期不斷地創編和積累教學資源、豐富教學儲備、服務課堂教學并提升教學質量。在精品資源共享課、省在線開放課程等項目的支持下,本課程教學團隊主要成員自2015年開始,持續自行編寫并逐步完善PPT課件、課程網站、預習報告、實驗指導書、實驗報告、實驗錄像、教學動畫和試題習題等。在課堂講授中適當結合動畫來安排教學過程,不僅能夠有效吸引學生注意力,調動學生學習興趣,還能針對一些相對較為復雜的知識點或難以想象的復雜空間結構起到易于理解和化難為易的作用。課程團隊通過自行制作或聘請專業動畫制作團隊的方式,為本門課程制作了數十個直觀生動、制作精良的動畫,極大提升了學生們的學習效果。如圖2所示,在試題習題的創編上,教學團隊秉承“理論聯系實際”的基本思想,引導學生靈活運用所需知識,力爭融會貫通。在訓練學生熟練運用基本理論的基礎上,培養學生解決復雜問題的思維能力,幫助學生明確“有什么用”“怎么用”的關鍵問題,體現課程的“高階性”。
(三)教學內容的更新與編排
1.強化不同核心課程的有機聯系作為一門重要的專業基礎課,在教學內容的編排上必須要從專業人才培養的高處站位,不同課程之間,特別是幾門關聯密切的核心主干課程的教學內容必須形成一個完整統一的整體,強化各課程之間的有機聯系。不同課程各教各課,“各人自掃門前雪”的做法將對學生的學習起到非常不利的作用。為此,教學團隊多次組織本門課程的先修后修課程(如理論力學、結構力學、混凝土設計原理、鋼結構原理和土木工程施工等)的資深主講教師,共同探討材料力學所需先修課程的重要知識點,以及哪些知識點將在后繼課程中使用或進一步深化。如對先修課程理論力學提出加強平面任意力系知識點的學習,特別是平衡方程、力的平移與力系的簡化等知識點。后續專業核心課混凝土設計原理也提出材料力學應強化“偏心壓縮”的概念,因此本課程在講授“組合變形”一章的“偏心壓縮”知識點時,通過展示混凝土設計原理中受壓構件大偏心、小偏心、附加偏心距的工程實例來說明該知識點的實際應用,為后續課程打好基礎。并引導學生思考兩門課程中同一知識點的差別與聯系,達到舉一反三的效果。2.增加富有前沿性和時代性的教學內容隨著科技水平的日新月異,新型材料大量涌現并廣泛應用于工程結構當中,作為研究材料力學行為的基礎課程,研究對象僅局限于傳統的各向同性金屬材料顯然不能充分反映現代材料科學發展的特點。本課程在教學內容的編排上,除了講授傳統的課程內容之外,還適當增加了現代先進工程材料(如復合材料)、新的強度準則、新的可靠性和優化設計思想等內容的介紹。在如講解“材料的基本力學性能”知識點時,在完成各向同性材料的力學性能介紹之后,利用C919大飛機、復興號高鐵等大量應用纖維復合材料替代金屬材料以實現結構整體增強減重的案例,幫助學生將各向同性材料的概念拓展到各向異性材料,如圖3、圖4所示,體現課程的“創新性”,提高教學內容的“挑戰度”,同時還能培養學生的民族自豪感。此外,還向學生展示授課教師主持的科研項目中所涉及的復合材料及力學性能特點,為學生將來的知識外延奠定基礎。授課團隊深度總結十多年教學經驗,將本課程的所有教學內容整理并制作成思維導圖,用A3銅版紙彩色打印并在第一堂課發放給班級的每一位同學,幫助學生快速把握本課程的知識體系和知識框架,精準定位學習內容和學習目標。
(四)加強與學生的溝通交流
隨著現代化通訊手段的普及使用,學生在課下與教師的直接交流變得越來越少。為了更好地加強與學生的溝通,提升學生的學習興趣和對教師的了解,本課程負責人在每個開課學期的中后段,都會專門安排出時間與授課班級的每一位學生進行一對一的交流。具體操作方式為確定時間表,每人10分鐘,學生在指定時間前往教師本人的辦公室與教師進行一對一交流。交流內容主要包括但不限于學生對本課程知識的掌握、學生對課程教學方法和手段的意見和建議、課程學習過程中的困難和困惑等。該措施自2019年開始已連續實施了三個學期,效果顯著。在交流過程中學生們提出了非常好的意見和建議,對教師改進教學方法、提升教學質量起到了極大的幫助作用。
(五)加強同行交流,努力取長補短
為了更好地學習兄弟院校的教學經驗,課程負責人多次前往內地知名高校的力學類國家實驗示范中心進行學習交流。通過拜訪實驗中心負責人和實驗指導教師,參觀實驗室,潛心學習,開拓視野。課程負責人還多次邀請校外專家來校指導,與課程教學團隊相關人員就材料力學課程的教學理念、教學設計等環節進行了深入的討論與交流。此外,課程負責人及教學團隊成員長期積極報名參與教學研討、教學培訓班和教學大賽等,苦練內功,全方位、多角度的持續加強本課程教師教學能力培養,創新教學理念,提高教學水平。
(六)積極申報各級各類教學項目,撰寫教研論文
課程教學團隊歷年來積極申報各級各類教研項目和課題,旨在充分發揮教研工作對提升教學水平和人才培養質量的重要支撐作用,在課題研究中形成自己的特色,積累卓有成效的做法和經驗,既推進了教學改革,豐富了研究成果,又顯著提升了教師自身的教學水平,為努力打造精品課程奠定了良好的基礎。
四、現代信息技術的應用
本課程基于“以學生為中心,以成果為導向”的教學理念,從多方面融合了現代信息技術,主要包括以下幾個方面。
(一)MOOC平臺的推出
明確教學目標,融合豐富教學資源,集中優勢力量推出符合本校學情的本課程MOOC資源。該舉措可以幫助學生不受時間、地點限制進行自主學習,提高對基礎理論與實踐技能的認知和理解,提升學生獨立探究、創新創造的意識與能力。
(二)在線教學工具的引入
在教學過程中有效運用多種智慧教學軟件,如超星“學習通”、學堂在線“雨課堂”等,目前使用較多的是“學習通”。通過使用“課前推送預習”“隨堂習題”“隨堂小測”“隨機點名”“互動答疑”等功能,活躍了課堂氛圍,第一時間了解學生的知識掌握情況,有效提升了課堂教學效果。
五、成效與收獲
通過長期持續建設,本課程已擁有一流的教學團隊和豐富的教學資源,在突出技能培養、實踐滲透教學等方面做出了有益的探索,取得了明顯的成績。在長期教學實踐中形成了獨特的風格,教學理念先進、方法科學、質量高、效果好,得到眾多同行教師和專家的好評和認可,在同類課程中具有較大的影響力和較強的示范性。課程團隊所講授的材料力學課程一直深受學生歡迎,教學評價及課堂教學測評分數始終位居本單位前列。古人云“教學相長”,教與學互相促進,教師與學生彼此成就,共同提高。未來,本課程將在教學創新方面繼續深入探索,努力打造“有知識、有溫度、有思想”的優秀課程。
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作者:楊磊 黃文 楊向龍 王耀城 單位:深圳大學