基于《有限元分析》课程的微课教学方法研究

孙颖 黄月芹 秦臻

摘要：《有限元分析》这门课程是高等教育中机械类课程体系里比较重要的一门专业课。本文首先介绍了该课程在本校的教学现状，进而分析了该课程在教学中存在的一些具体问题，剖析了在该课程中引入微课教学方法的必要性，并给出了具体的实施方案。该方法有望提高《有限元分析》这门课程的教学质量，并对同类型的课程教学改革提供了一定的参考依据。

关键词：有限元;微课;教学方法

1.引言

《有限元分析》是我校机械制造及其自动化专业大三学生的一门专业课，这门课程对理论基础要求比较高。而我校是刚刚转设完成的二本民办院校，授课对象仍是三本独立院校的招生，学生的基础相对薄弱，对于这门课程学习中需要的数学、力学、机械基础等方面的理论知识比较匮乏，所以在以往的讲课过程中会出现学生不理解的情况、对于有些上机操作死板照做的情况。而本门课只有40个学时，如何在有限的学时里让同学们对这门比较难的专业课达到入门效果，是授课时着重考虑的问题。

2.微课的概念及特点

“微课”是以授课对象为主题，使用多媒体技术，将课程中的部分重点和难点按照一定的教学设计制作成的短视频。它的主要特点有：

1）教学时间短，与传统的课堂相比，微课的时长在10分钟左右，并且观看地点相对自由，使学生不会有太大的压力，从而比较有耐心和信心学习微课上的知识;

2）教学内容少，一个微课只包含一个知识点，通常是教学内容中的重点或难点，主题突出，不会像传统课堂那么宽泛;

3）资源容量小，容易传播，微课视频、教案、PPT等资源只有几十兆，并且视频支持在线观看，也可以下载保存在终端观看，不费流量，不占空间。

3.将微课应用于《有限元分析》教学中的意义

基于授课对象的特点，《有限元分析》这门课程主要从应用的角度进行授课，采用理实一体化的方式，以上机为主，前半部分主要基于abaqus这款软件分模块进行常用命令的学习及主要参数的讲解，其中涉及到的一些理论知识会有了解层面的补充。后半部分主要是各种类型分析实例的综合应用，也会引导大家如何调试错误及分析结果的正确性。教学过程中就会出现一下几种情况：

1）凭记忆死板操作，不懂原因;这门课程前半部分主要是对abaqus这款软件的学习，基本的授课环节是老师讲解并演示-学生练习-老师就共性问题进行讲解纠正-下一环节，这部分常常出现学生凭着老师操作时的记忆机械的操作而不理解每一步具体含义的现象。

2）部分同学反映课堂进度快;每个同学吸取知识的能力不同，在授课过程中会有小部分同学反映课程进度有些快，跟不上节奏。而课程学时有限，这个时候就没有很有效的办法解决这个问题。

3）综合训练的时候忘记之前的内容;课程的后半部分是几个不同类型的工程实例的应用，这里会用到前半部分所学的知识，但有些同学已经忘记了，导致这部分进度很慢。

基于以上《有限元分析》课程教学中存在的一些问题，考虑采用微课的形式把课程中的重点、难点、疑点制成微课视频供同学们课堂上学习，也供他们课前预习及课后随时复习。比如把某个难以理解的概念以生动形象的方式制成微课，供同学们课上理解、课下复习;把一个系统的上机操作过程制成微课，供同学们课上一边看一边操作，或课下巩固复习。这种相对新颖的授课方式，既能提高学生的积极性，又能利用有限的时间达到教学目标，起到事半功倍的效果。

4.微课在《有限元分析》课程中的具体应用

4.1.基于《有限元分析》课程录制微课

基于传统的《有限元分析》课程教学中存在的具体问题，将《有限元分析》课程中的重点、难点、疑点进行提炼，并与课题组成员及相关课程教学经验丰富的老师一起，最终确定适合做微课的内容，并对这些内容的微课呈现方式进行讨论，重新设计以上知识点的教学方案，录制微课并剪辑，使之满足微课“ 短小精悍”的特点。

4.2将微课应用于课前预习。

这部分主要由每位同学单独完成，时间地点比较自由，微课内容也比较简单，主要包括介绍下节课的主要内容，并由知识点引出一些问题供大家思考，同时也让同学们带着目的性进入下节课的学习，使同学们一直在寻求答案的状态下听课，注意力比较专注。比如在讲到划分网格这部分，在用于预习的微课中可以提出：有限元分析为什么要划分网格，进行六面体剖分的依据是什么这样的问题来引导同学们进行思考。

4.3将微课应用于课堂。

这部分通常是全班一起观看，并由教师做一定的讲解及补充。这部分微课包括对某个知识点的讲解及操作演示，课堂上先播放微课给同学们观看，然后教师就微课中比较难理解的部分做讲解和补充，必要的时候做现场演示。仍然以网格划分这部分内容为例，微课的前半部分介绍网格的概念、分类、检测标准等内容，后半部分以一个简单的支架模型为例操作演示划分六面体网格的过程。这样一个微课看下来同学们就对网格的相关概念有了一定的了解，并且可以根据微课中的实例进行练习，从而掌握网格划分的常用的命令及网格划分的思路。

4.4将微课应用于课后复习。

本课程只有40学时，可用于课堂上练习的时间很有限，会有一小部分学生跟不上进度的情况;还有一大部分同学即使在课堂上弄懂了，但是课后又对某个点不清晰了，这样也不利于最终的考试复习。如果有重要知识点的微课视频，同学们课后就可以根据自己的掌握情况选择性的进行多次观看、练习，并最终掌握该知识点，这样就会大幅度提高知识的掌握程度。该部分的微课内容即为用于课堂上的微课。

5.结论

本文以《有限元分析》这门课程为例，叙述了其教学现状及微课教学方法的应用。它打破了传统的《有限元分析》课程教学模式，将重要知识点提炼出来并制成微课，供同学们课前预习、课上学习及课后巩固复习使用，达到了提高学生学习兴趣，在有限的课时内掌握有限元基礎知识的目的;以新颖的教学方式改变以往的《有限元分析》课程教学中同学们理解困难，挂科率很高等问题，形成符合本校以及本校学生特点的教学方式。该教学方法也为后续同类型课程的教学改革提供了参考依据。该教学方法的实施过程也存在一些问题，如对教师更高的教学水平的要求，教师没有足够的时间学习微课制作软件，进行微课教学设计等，希望学校在这方面给予更大的支持。

6.参考文献

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项目基金：2017年广西科技大学鹿山学院教学改革项目： 基于《有限元分析》课程的微课教学方法研究（2017JGZ005）