微课在高校实践教学中的应用研究

夏京 苏占东 徐占品

摘要：随着科学技术的不断发展，微课作为一种新颖的教学方式越来越受到高校教育工作者的重视。文章结合微课特点，以岩体力学实践教学为例，针对高校实践教学中研究对象复杂、师资有限、设备短缺以及对实践教学环节的重视程度不够等现状，对微课在高校实践教学中的应用路径进行了探索。利用Camtasia和Edius软件将现场工程实例、室内实验过程和相关科研成果有效地整合到微课中，并将其植入岩体力学课程的课堂教学中，对相关知识点的理解具有良好的效果，这在高校的实践教学中具有重要的现实意义。

关键词：微课；实践教学；岩体力学；数值实验

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）18-0205-02

一、引言

在当前的人才市场上，“技术基础理论实、工程实践能力强”的工程技术专业人才越来越受到青睐。许多高校开设了地质工程专业，其目标是培养应用型、创新型的专业技术人才，而岩体力学作为该专业本科生必修的一门专业基础课程，实践教学可培养学生独立思考和动手的能力，使学生能真正从实践中理解和掌握岩体力学的基本理论和基本方法，这对于人才培养质量有着极为重要的作用。

随着生活节奏的加快及信息技术和多媒体技术的快速发展，“微课”作为一种新型的教学概念被提出并引入我国。它的核心是课堂教学微视频，此外还包括与特定教学课程有关的微型课程教案、微课件及师生互动等辅助性教学资源。微课以“短小精悍、主题突出、交互性好”等特点被广泛认可，并在教育领域迅速传播，相关实践和应用也迅速展开。该种教学模式的推广，在促进信息技术与学科教学融合的同时，可不断推动高校教师专业发展和教学能力的提升。

二、微课在岩体力学实践教学中应用的必要性

1.岩体力学研究对象复杂，传统实验效果较差。岩体是在地质历史过程中形成的，具有一定的成分和结构，其成分、结构复杂且不均匀，导致实验结果可重复性差。另外，大多数硬质岩石属于脆性材料，在实验过程中，很难直观地观察到裂纹逐步扩展的过程，使得实验过程很难直观呈现岩体的变形及破坏机理。例如，进行岩石单轴压缩实验时，在实验加载过程中实验机会产生受拉变形，从而贮存一定的变形能。在岩石试件未丧失承载力之前，变形能不能释放；当岩石施加荷载到岩石破坏时，试验机反力系统突然失去支撑，变形能突然释放，这种变形反弹作用于已无承载能力的岩石试件，加速了试件的破坏（见图1），岩石在实验机刚度效应的作用下，在很短的时间内即呈现出破碎状态，使学生很难理解岩块变形的全过程曲线特性以及相应的特征参数含义。

2.师资有限，设备短缺，学生参与度不高。岩体力学是一门实践性很强的学科，所以在教学过程中必须重视室内实验教学质量和原位试验教学环节。但面临的问题有：一方面，很多高校岩体力学实验室由于缺乏足够的资金和场地，全套实验只能由实验教师完成，学生并没有真正参与到实验中；另一方面，受高校扩招和专业调整等因素的影响，许多高校生师比已经超过20∶1，导致在实验过程中，学生基本上都是以超員编组的形式进行实验，有的学生往往只参与其中的部分试验环节，并没有真正参与到整个试验的操作和测试中。显然，这不利于学生理解和掌握岩体力学的基本变形原理和破坏机理。

3.微课在岩体力学实践教学中的应用前景较好。随着计算机技术的快速发展，以数学和力学理论为基础，以计算机技术为手段的各种数值分析软件越来越成熟，利用计算机对岩石试样在外荷载作用下的内力变化及其破坏过程进行数值模拟，这样可以获得常规试验中难以观测的重要信息。微课作为一种新型的微视频教学资源，其视频虽然短小却“麻雀虽小，五脏俱全”，利用微视频的制作软件将岩石试样的单轴压缩试验和三轴压缩试验等数值模拟结果、室内实验过程以及现场工程视频和图片材料同窗口同步展示，从而能够联系实际解决岩体工程变形、失稳以及破坏等相关问题。

将微课融入岩体力学实践教学中，需要把握以下几个问题：（1）微资源的制作与编辑。以岩体力学实践教学大纲为核心，把握教材的重点和难点，查阅相关的书籍和材料，结合当前岩体工程领域的新问题和最新研究成果，设计微课教案，突出实验注意事项和重点试验环节，整理制作微课件。邀请岩体力学教学组有经验的教师和专家对微教案进行修改和完善，将这些微课教学资源逐步在岩体力学实践教学中推广，听取广大学生的意见和建议，进一步完善和规范针对岩体力学实践教学的微资源。同时，在岩体力学实践教学微课件中设计不同难度的问题，通过任务驱动等方式使学生能专注地参与到岩石力学实践教学环节中。（2）现场实例的搜集与整理。许多工科高校在培养方案中均非常重视实践教学环节，在平时的教学中非常重视理论联系实际。对于地质工程专业的学生而言，解决有关的岩体工程变形及破坏方面的工程问题时需要更多地关注岩体工程现场实例。因此在实践教学中，广大教师要结合自身的研究项目和工程中的实际问题，整理和搜集不同时段、不同类型的工程应用实例，针对某一具体的知识点，整理和汇集不同角度的现场实例，尤其是一些新近发生的、引起广泛社会效应的工程实例，并对这些工程实例进行剖析和归类，建立岩体力学实践教学的工程实例素材库。选择其中的典型工程，逐步建立一批典型工程的虚拟演示素材库，不断丰富岩体力学实践教学的微课设计。

三、结语

“微课”在岩体力学实践教学中始终要体现“微”的特点，视频虽短，但是通过精心设计，将室内实验过程、数值模拟成果以及现场工程实例相结合，通过多素材、广角度、大空间的整体展示，全面反映岩体介质在外力作用下的变形损伤演化过程，这样既可以较好地调动学生的学习主动性，又可以让学生在实践教学中保持较高的专注度，提高学习效率，提高应用型人才的培养质量。

参考文献：

[1]黄明奎，曾艳.对目前我国高校实验教学的思考[J].当代教育论坛，2007，（10）：120-121.

[2]陈建峰，许铁欧，俞松波，等.岩石三轴压缩强度实验教学改革研究[J].高等建筑教育，2012，（01）：103-106.

[3]黄明奎.岩石力学课程数值实验教学探索[J].高等建筑教育，2009，（04）：129-132.

[4]胡斌，唐辉明，刘强.岩石力学课程实验教学改革的探索[J].科教文汇（下旬刊），2012，（10）：111-112.

[5]胡铁生.“微课”：区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究，2011，（10）：61-65.

[6]刘桂花.微课在高校课堂教学中的应用[J].中国成人教育，2014，（06）：122-124.

[7]俞跃，赵玉阁.移动互联网环境下“混合式学习”方式研究——以智能手机和QQ群为例[J].高等工程教育研究，2017，（4）：187-191.

[8]王新国.基于高校微课教学的微视频开发初探[J].中国信息技术教育，2014，（09）：115-117.

[9]周丙锋，谢新水，刘星期.高校微课中的教学要素及教学效果评价[J].现代教育技术，2015，（09）：30-36.

[10]冯一兵，戴启润，余本海，等.扩招对大学物理实验教学的影响及对策研究[J].科技信息：学术版，2006，（1）：7-10.

[11]郭绍青，杨滨.高校微课“趋同进化”教学设计促进翻转课堂教学策略研究[J].中国电化教育，2014，（04）：98-103.