基于雨课堂的混合式教学在结构力学中的应用与探索

孟庆成 齐欣 李翠娟 江南 许浒

[摘 要]针对目前结构力学课程教学模式单一，学生的主体性被忽略且缺少互动的现状，在教学中引入雨课堂，通过设计教学过程、充分考虑在线教学需求，完善整合教学内容，充实教学方法及手段，实践了基于雨课堂平台的混合式“线上线下结合”的教学模式，实现了“互联网+教育”。通过探讨雨课堂的特点及其对结构力学教学改革的推动作用，分析了雨课堂在结构力学中的应用现状、面临的问题和解决办法，并通过多维度对教学效果进行评价。研究表明：基于雨课堂的混合式教学，为教师和学生提供了便利，有效地提升了学生自主学习的积极性，体现了以学生为中心的教学理念和指导思想，提高了教学效果。研究成果为基于雨课堂的混合式教学提供了参考。

[关键词]结构力学;混合式教学;雨课堂;教学评价

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2020）11-0067-05

2010年教育部提出要“建立新型信息化教学观念，改进教学方法，创新在线和传统合理混合的新型教学模式，利用信息技术手段来推动学习者的自主学习、协作学习”[1] 。2012年教育部再次倡导“推动信息技术和高等教育的合理融合，利用信息化工具和平台提升教学水平，培养学生进行自主管理、自主服务、自主学习的意识与能力”[2]。2018年全国教育工作会议上，教育部科技司司长再次提出：进入教育信息化2.0时代，信息化将对我国教育事业产生革命性的深远影响。信息化已不再仅限于技术，而是一种内化为师生的基本素养[3]。2020年，教育改革的紧迫性再次凸显，发展基于信息化技术的“线上线下结合”的教育模式具有明显的现实意义。可以看出，在“互联网+”的时代大背景下，充分发挥信息技术的优势，对高校相关课程的各环节，如教学环境、教学理念、教学方法、教学手段、教学模式、考核方式、评价体系、教学科研等进行较为系统化的变革，以期能够更好地应对需求变化及突发事态等问题，力求实现教学目标及适应社会发展，已然是顺应信息时代发展潮流进行教育教学改革研究和创新突破的迫切需求和必然趋势。

而要实现上述目标，需要一线教育工作者充分发挥主观能动性，将以往教学过程中的经验、资源与成熟的经过实践检验的信息化技术平台相结合，形成全新的教学模式、教学体系以及对应的教学理念，同时对整个实践过程不断总结分析，反复完善。

结构力学是土木大类各学科专业的一门重要的专业基础课，其教学任务是在学生完成包括理论力学和材料力学等前置力学课程学习的基础上，让学生进一步系统的理解与掌握平面杆件结构分析计算的基本概念、原理、方法和计算流程，了解各类常见杆系结构的受力特征和变形机理，培养学生结构快速分析与精准计算方面的能力，为后续专业课程学习、工程结构设计和科研环节打好力学基础。传统结构力学教学，教师一般通过不断地讲解来给学生灌输知识，学生大多只能被动接受相关内容。这种模式对系统性知识的传授是有一定效果的，能够在教学过程中发挥出教师的主导作用，尤其是能够较好的保证教学任务的顺利完成。但作为传统教学方法，其缺点也很明显，如教学模式过于教条单一，缺乏足够的师生互动交流，學生在自主学习过程中遇到的一些问题不能及时得到有效解决，难以做到充分发挥广大学生的学习积极性、创造性，学生在学习实践活动中很难全身心投入。这会导致学生学习兴趣不高，班级整体学习效果分化较大，教学效果难以达到预期。为解决目前存在的各种问题，需要结合实际，探索出能够适应时代变化需要的新的教学对策和先进的教学思想，改变目前的教学现状，提升课程的实际教学水平，适应时代发展。

一、混合式教学研究

混合式学习（Blended-learning）是一种将在线学习（E-learning）和传统学习相结合的有机学习方式，其以达到学习目标为目的，充分发挥传统教学与在线学习在各自领域中的优势，根据学生自主学习的特征、教学各环节的实际学习内容、教学安排和最终教学目标，优化组合所有相关的教学要素，进而提升为一种以学习质量为导向的教学思想[4]。该教学方式，一方面以教师本身为主导，继承传统课堂教学能够充分对学生进行引导，较好完成教学过程的优势，保持教师在教学活动中的作用;另一方面，该教学模式可以发挥学生作为学习主体的中心作用，实现以学生为中心，尽可能充分地调动学生学习的自主性、积极性和创造性，适应新时代青年学生的变化与特点，能达到教学效果的最优化。混合式教学方式，已成为教学改革发展的新的可行方向，值得深入探索与不断实践。

现阶段国内外的混合式教学核心理念是“以学生为中心”。在混合式教学模式的相关研究中，衷克定[5]研究了学习者的主体意识发展，研究表明：从学习者的实践意识、关系意识、自我意识等三个方面，均体现了学习者的主体意识，而其进一步研究了学习者在学习过程中成绩改善与其主体意识的变化分布关系。张成龙[6]对影响学习适应性的因素进行了分析，研究结果表明：不同人群的学习适应性存在较大的不同，虽然大部分学习者处于中上水平，但按照性别对比，男性优于女性;对学习适应性有比较明显促进作用的影响因素包括学习平台、课程设置等。范太峰[7]建立了一种基于极富空间的混合式学习模型，该模型的基本模式为“e+c+a——Learning”（e 指网络学习+c 代表传统教室学习+a 表示行动或体验学习）。该研究表明，学习者应该通过进行深度经验学习，重视对各个学科综合素养的有效培养，其中一个核心应该是经验学习者能够通过借助一定的技术工具实现素养的成功转化;对教学过程中的各要素，需要注重素养化目标、数字化的学习空间以及体验化创造性学习等方面的结合。张务农[8]探讨了混合式学习的相关认知工具概念与要求，认为其不仅可以起到信息通道的作用，还应具有深度学习的特点，如建构性、复杂性、混合性等，以拓展的实现为目标，并不仅仅是简化教学，同时需要对其核心进行具体关照，而不是物质技术的实现。李宝[9]分析了影响混合式学习满意度的相关因素，总结出主要影响因素包括交互行为、学习动机、学习氛围等方面;要实现较为满意的混合式教学效果，需要重视的基本因素有教师、课程助教、学生的学习背景、学习风格、平台功能设计等方面。

目前，课堂教学受各种因素的限制较多，从时间和空间两方面来看，传统模式下都很难实现学生与教师的充分互动，仅是在课堂上有限的时间内，学生才能与教师进行交流，课下环节，如课后练习、拓展学习等，均很难与教师进一步沟通，从而影响到学生学习效率与学习热情，这是所有线下课程在不改变传统教学模式与理念时所存在的共同问题。即便目前的在线课程也没能解决这问题。在实际教学过程中，我们已经意识到这些问题的存在，并逐步在教学设计中改变。例如：习题课采用学生分组共同解决问题，最终的期末成绩由多个环节构成，注重实际工程的应用、课堂教学与视频课程相结合等，但教学效果并未得到明显提高，学生自主学习的积极性始终较低。在这种情况下，结构力学作为一门经典的传统课程，急需进行改革和创新，从而激发学生的学习热情，提高教学质量。

二、雨课堂的应用及探讨

近几年，随着电子技术的快速发展，智慧教学手段也随之不断涌现，并不断丰富。而信息化技术发展的势头不减，技术更迭速度不断加快，新的技术手段不断得到应用。目前，引用较为广泛且得到一定实践认可的平台有如下几种：在国外，如Google Classroom[10]在教学活动中采用得较多;在国内，主要有基于微信公众平台的雨课堂[11];网易制作的提供公开课的网易云课堂[12];有中国版Google Classroom 之称的“课堂派”[13]。其中雨课堂平台具有较为强大的后台功能，人性化的模块设计，较为贴心的人工服务支持、对用户相关问题能够及时给予反馈，版本更迭较为迅速等优势，作为在混合式学习智慧教学中的一种工具，其得到了大量高校的支持与信赖[14]。典型的雨课堂平台中将PowerPoint与微信相结合，将传统教学活动和移动互联学习活动相结合，契合了“互联网+教育”时代的需求，其能够在授课前、授课过程中以及课后等各个教学环节保障教师实现“线上线下相结合”的混合式教学模式，方便广大学生进行“以学生为中心”的混合式学习，能让学习者进行更加有效和有针对性的高效学习[15]。该平台得到了大量高校的认可与实践检验，目前已成为广泛应用于我国高校的一种智慧教学手段。但雨课堂平台目前更多的还是在基础课和通识课的相关教学中开展实践应用，对于其在专业课的适用性鲜有探索，尤其是在结构力学课程的教学中，创新方法较少，急需将其引入到现有的教学环节中，以提高教学效率，提升学生的学习积极性。

三、基于雨课堂平台的“线上线下结合”混合教学模式的构建

“线上线下结合”的混合式教学模式主要关注于多手段的融合和互动，通过教师和学生的交互、反馈，结合雨课堂构建起全过程的混合式学习模式，如图1所示。

（一）课前预习

通过微信平台，回顾上一讲课程的要点，将本次课程讲解的主要知识点定时推送，对相关知识点、对学生的难点进行预测。学生在正式上课前，对基础知识点有一定的了解，通过学生反馈（图2）可以让教师在授课之前了解学生知识点的掌握情况和总体的能力，从而在课堂教学环节中有侧重点、有针对性地进行讲述。

（二）课堂授课

开启雨课堂教学，学生通过微信扫码进入课堂。教师通过设置相关题目，随堂对学生进行检测并设定作答时间，实时查看学生整体作答的正确率，判断学生对知识点的掌握情况，有选择性的对重点内容进行加强。每个知识点小结时段，利用“弹幕”这一学生接受度较高的特色功能，实现师生实时互动，在提高学生参与积极性及趣味性的基础上，达到教师与学生实时沟通的目的，引导学生积极参与，并根据学生实时反馈的意见，尤其是意见较为集中的问题，及时对相关授课内容进行调整，并对后续的教学环节进行有针对性的安排，这增加了课堂教学的互动性、趣味性，提高了学生的注意力。此外，对不同难度的题目我们还设置了金额不同的奖励红包，形成竞争机制，这提升了学生的参与感，进一步实践了以学生为中心的教育目标。

（三）课后分析与总结

下课后，所有学生都能够实时看到本节课的教学教案和教学总结，以及本节课所有练习题的整体作答情况;教师可以发布作业，并设置附加题，这对于有考研和竞赛需求的学生来说，可以提高其综合应用知识的能力，实现教学的最大化。

期末复习阶段，通过微信端推送复习题和自测题，并且通过微信群实现实时的在线答疑，解除了空间和时间的限制和约束。

这种基于雨课堂平台的“线上线下结合”的教学模式，形成了整个教学过程授课前、授课中和课后的良性闭环，实现了这三个环节的有效衔接，将传统的授课模式改变为教师和学生的双向互动。

四、应用效果分析

本文选取了2017级景观工程专业的51名本科生为研究对象，依托结构力学课程开展了基于雨课堂的混合式教学模式的探索，同期以城市规划的51名本科生仍沿用傳统的教学手段，课程结束后通过调查问卷和学生访谈的形式，对学生的学习满意度、学生评价以及学生的成绩进行了分析，对基于雨课堂的结构力学混合式教学效果进行综合评定。

（一）问卷调查分析

在51 名采用了混合式教学的调查对象中，最终回收有效问卷48分，有效率为94%。问卷就采用雨课堂教学工具调研显示：83%的学生认为雨课堂让课堂教学更有趣，激发了他们的学习兴趣，并调动起了他们的学习积极性。同时调查显示，12%的学生认为这占用了过多的时间，尤其是挑战题，学习起来有困难，打击了他们学习的积极性。调查问卷采用5分制，前1—9题针对雨课堂的接受程度，平均分超过了4.8分，并且方差仅为0.2左右，这说明雨课堂受到了大家的普遍欢迎。最后一道雨课堂占用过多时间的调查，平均分为3.76，方差为0.89，表现在占用时间的选项上，大家的分歧较大。通过问卷调查可以看出，采用雨课堂这样的“互联网+教育”手段，改变了原有课堂授课的教学模式，在上课前、授课中以及课后等形成了全过程的监督和管理，这一定程度上增大了学生的学习压力，并增加了学生的学习时间，但这种混合式学习模式仍受到了学生的喜欢，明显提高了结构力学的教学效果。

（二）学生访谈

在对学生的访谈中，大部分的学生表示喜欢这种新的教学模式，这种教学模式有助于提高自主学习能力;同时带着疑问和问题再来听课，能明显提高学习效率。大部分学生都喜欢课堂中设置的一些问答，不仅是因为这些问题调节了课堂氛围，而且这些问题还可以对自己进行检测。但也有部分学生提出，课前预习的内容最好能跟课堂教学内容有所区别，同时任务不要太重，不希望预习占用太多的时间。

（三）成绩分析

分别对比了采用传统教学模式的2017级城市规划专业和采用混合式教学模式的2017级景观专业的学生成绩（见图4）。从考试成绩分布图分析，采用了雨课堂教学后，各个分数段的成绩均有提高，平均分从73.84分提高到77.33分，及格率从87.91%提高到95.65%。同时普通班的标准差为15.51，采用了雨课堂的教学班，标准差降低为10.79，这表明采用了雨课堂教学后，班级整体的教学效果得到了提高。

（四）存在的问题及对策

在雨课堂的实践过程中我们发现了一些问题，其中突出表现在频繁使用手机，容易导致学生的注意力不集中。疫情期间，因同时涉及在线教学平台等其他内容，可能会导致为保证在不同环节与不同时段的流畅切换，进而对设备需求较高或需要多台相关设备的情况，教学中需考虑不同学生的实际情况并做一定的处理。另外，学生可能会被浏览网页、游戏等与课堂教学无关的信息干扰，因此需要教师控制授课节奏并适当的监督，以保证学生的注意力一直能够专注于课堂。同时，预习环节没有设置考核和监管制度，只能靠学生自觉，需要合理设计预习内容，预习内答应兼顾趣味性和知识性，这样才能真正起到引导作用。目前的最终期末考核尚未考虑雨课堂，部分学生参与积极性不高，仍选择传统的学习模式。在以后的教学中，要考虑将每堂雨课堂学生的参与度和参与质量纳入期末最终的考核，督促学生积极参与到教学活动中，进一步深化结构力学的教学改革。

五、结束语

在结构力学的教学活动中引入基于雨课堂的混合式教学模式，能满足“线上线下相结合”的教学需求，能够适应疫情期间特殊的在线教学需要，同时这有效激发了学生的学习兴趣，明显提高了教学效果，促进了结构力学这个基础学科的传统教学模式的改革。但结构力学是一门注重基础知识的学科，在应用雨课堂的教学实践中，要明确雨课堂只是一种教学手段，要提高学生对课程的兴趣，关键是合理利用雨课堂设计教学环节，安排教学内容，控制教学节奏，更加有力地推进结构力学课程的教学改革，提升结构力学的教学质量。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 张明洁. 基于微信的混合学习模式研究[D].兰州大学，2016.

[2] 教育信息化十年发展规划[EB/OL].[2012-03-30].http：//www.edu.cn/html/info/10plan/.

[3] 中华人民共和国教育部.让“奋进之笔”从字面落到行动：教育工作会议观察。[EB/OL]. （2018-01-26）[2019-09-20]http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s5147/201801/t20180126_325584.html

[4] 张秀梅. 基于微信的混合式学习研究[D].河北大学，2014.

[5] 衷克定，岳超群.混合学习模式下学习者主体意识发展研究[J].现代远程教育研究，2017（6）：48-56.

[6] 张成龙，李丽娇，李建凤.基于MOOCs的混合式学习适应性影响因素研究：以Y高校的实践为例[J].中国电化教育，2017（4）：60-66.

[7] 范太峰.数字化背景下的核心素养培育：基于极富空间的混合式学习模型构建[J].人民教育，2017（Z1）：92-95.

[8] 张务农.混合式学习认知工具研究[J].中国远程教育，2017（6）：17-22+79.

[9] 李宝，张文兰，张思琦，等.混合式学习中学习满意度影响因素的模型研究[J].远程教育杂志，2016，34（1）：69-75.

[10] I Ketut Sudarsana，Ida Bagus Made Anggara Putra，I Nyoman Temon Astawa，I Wayan Lali Yogantara. The use of Google classroom in the learning process[J]. Journal of Physics： Conference Series，2019，1175（1）.

[11] 马山刚，于歆杰.在线开放课程相关名词及其相互关系[J].电气电子教学学报，2017，39（6）：1-4+46.

[12] 牛淑丽. 基于网易云课堂的SPOC翻转教学模式设计研究[D].河北师范大学，2017.

[13] 孙亚志.在线课堂管理工具在高校教学中的应用：以课堂派为例[J].黑龙江科学，2017，8（13）：42-43.

[14] 廖云丹，丁云飞.雨课堂模式下的教学设计探索与实践研究：以本科《建筑类专业英语》为例[J].教育现代化，2018，5（32）：254-256+266.

[15] 杨芳，张歡瑞，张文霞.基于MOOC与雨课堂的混合式教学初探：以“生活英语听说”MOOC与雨课堂的教学实践为例[J].现代教育技术，2017，27（5）：33-39.

[责任编辑：陈 明]