疫情形势下基于微课的翻转课堂模式在教学改革中的应用

魏丽华，于本福，刘丹

摘  要： 2020年初，新冠肺炎疫情爆发，为使教学不停摆，各院校各专业全面开展在线教学。文章以混凝土结构设计原理课程为例分析了传统教学模式的不足，介绍了基于微课的翻转课堂的优势，对将微课应用到混凝土结构设计原理课程教学实践、实现翻转课堂模式进行了初步研究，分析了微课制作和翻转课堂实现方式及注意事项，可为教学模式改革提供参考。为完善高质量的教学体系提供了新的教学秩序和方式。

关键词：新冠肺炎疫情;教学模式;混凝土结构设计原理;微课;翻转课堂

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）30-0005-04

Abstract： At the beginning of 2020， facing the sudden outbreak of COVID-19， in order to keep teaching， universities and majors carried out online teaching in full swing. The paper takes the course of Design principle of concrete structure as an example， analyzes the deficiency of the traditional teaching mode， introduces the advantages of the classroom based on micro class flip， makes a preliminary study on the application of micro-lesson to the teaching practice of Design principle of concrete structure to realize the flipped classroom model， and analyzes the way of making micro-lesson and implementing flipped classroom and matters for attention， providing reference for the reform of teaching mode and provide a new teaching order and way for improving the high quality teaching system.

Keywords： COVID-19; teaching mode; Design principle of concrete structure; micro class; flipped classroom

2020年初新冠肺炎疫情爆发，在教育部“停课不停学”精神的指导下，为使教学不停摆，各院校各专业如火如荼地开展了在线教学。原在实验室统一上课并实践的教学经验在新形势下变得苍白无力，实验部分一度受到影响而中断。后续，虽然日常社会生活和学校教学秩序恢复正常，但师生仍迫切地需要新的教学模式来适应新的形势。

传统教学方式常为幻灯片演示和板书相结合。幻灯片演示不仅能节省公式的推导时间，还能通过插入录像、图片链接更直观、生动地再现试验过程，一定程度上提高了教学质量和效果[1]。但有限的学时和丰富的课程内容有明显的矛盾，面对大量的计算设计过程，教师讲授知识点的时间有限。同时，混凝土结构设计原理课程连贯性强，从材料到设计原理，从构件设计到结构设计环环相扣。不掌握前面的知识势必会影响理解和掌握后面的内容，进而降低整体的学习成效。

异于传统课堂，翻转课堂在课堂外完成知识传授过程，而在课堂内完成知识内化过程。学生在课外通过老师提供动画、微课、微视频等学习资料，预习并练习，课堂时间则用来讨论、联系、合作、汇报、辅导等。可见，翻转课堂的混合式学习模式可以发挥网络教学和课堂教学各自的优势，特别是在新冠肺炎疫情没有彻底结束的情况下，学习方式灵活，可随时调整线上线下教学方式，更有助于提升学习效果、提高学习效率[2]。

随着快手、抖音等短视频分享平台受到许多年轻用户的青睐，微课在网络教学的应用研究也迅速发展。微课是以阐释某个知识点为目标，以短时长的在线视频为载体，针对性设计作业、练习、讨论、评价等教学过程和资源的微视频网络课程。国内外关于微课的理论研究较多，且由于其重难点突出、表现方式灵活多样，学生可随时随地观看，在高校教学中也正在普及。

针对混凝土結构设计原理课程，研究疫情形势下基于微课的翻转课堂模式在教学中的应用，分析微课的制作过程和翻转课堂的具体实现，用微课的长处弥补常规教学的短处，从而适应新形势下的时代发展和各种突发状况，提高教学效果和学生自学能力[1]。

一、课程目标及设计原则

混凝土结构设计原理为土木工程专业本科生的专业核心课程，是一门理论和应用同等重要的课程。前修课程主要有“三大力学”，后续课程主要有混凝土结构设计、土力学与基础工程及各类结构类专业课。本课程是很多院校考研的必考课程，在毕业设计和注册类考试中也起着重要的作用。然而，本课程计算公式多而长、符号多易混淆、知识点琐碎、构造要求繁多、理解难度较大， 理论和实践性强。传统的教学模式已难以满足各类学生的需求，学生有畏难思想，导致学习效果不佳[3]。如何在较少的学时内使学生掌握该课程的精髓，仅通过课堂教学显然无法实现。在信息时代背景下，学生的学习行为模式发生变化，讨论、互动、协作成为最常见的学习模式，建设混凝土结构设计原理基于微课的翻转课堂，开展混合式教学，将教师的教学行为由课堂扩展到课外，可有效提高学生的学习效率和学习效果。

混凝土结构设计原理的课程目标包括三个，分别是知识目标、能力目标和素质目标。

知识目标是使学生掌握混凝土材料的力学性能，了解概率可靠度极限状态设计方法，掌握混凝土基本构件在承载能力极限状态下的设计和配筋计算，掌握其配筋及构造，熟悉正常使用极限状态下混凝土基本构件的验算。

能力目标是指学生能够利用钢筋混凝土设计的基本原理和方法解决实际工程中混凝土构件设计、分析、校核问题，具有从事基本构件的设计能力，对于常见的工程案例，能做出合理的分析与评价。

素质目标是指培养学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力，培养独立思考、钻研探索的兴趣。

本课程的设计使命：凿开混沌得乌金;罄澄心以凝思;巧夺天工根植于土。

基于以上三个培养目标和课程使命，本课程的设计遵循以下三个原则：

1. 课程内容优化调整，重点强调对基本概念的理解;引入数值模拟加深对知识的理解。

2. 结合教师参加的科研活动及工程实践，引入到在线课程教学中，引导学生运用所学的理论知识来分析问题、解决问题。

3. 增加学生课外在线学习时间，线上开展讨论课、专题课，激发学生的兴趣和思考。

本课程的关键词可用三个词语概括：博学，实践，领悟。

二、翻转课堂在混凝土结构设计原理课程教学中的应用

（一）翻转课堂的优势

首先，课前通过雨课堂等教学APP把微课推送给学生，学生提前预习，合理利用碎片时间，安排学习时间和进度，不懂的部分可多次觀看视频并且已弄懂的部分可以跳过，从而实现最大化的自由，即“我的学习我做主”，有利于培养学生真正的自学能力，是一种真正意义上的分层次学习。

其次，翻转课堂在时间相对宽裕环境下进行，是一种创新的教学形式。最大限度地利用课下时间，短视频和情境素材的融入，提高了学生的求知欲。同时，使预习内容由课本上单调而枯燥的文字转换为有声有色的影像，从而更能激发学生的学习兴趣。

最后，该教学方式使教学内容更丰富，教学信息量也更大，学有余力的学生可通过平台获得海量的学习资源，显著提高学生的综合能力。生活在信息时代，更要利用好信息资源。学生可通过网络和多媒体随时随地查阅、使用学习资源。实验视频可以反复观看，学生可以更深入地了解各种受力构件破坏原理，从而对结构设计和截面复核起到很大的帮助作用。

除此之外，基于微课的翻转课堂教学模式，通过课前对微课预习，学生的学习变被动为主动，简单的基础知识课前消化吸收，带着课前理解不了的知识点进课堂，既提高了学习兴趣又提高了学习效率。同时教师也得以从讲解中解放出来，有更多的时间和精力组织研讨、答疑解惑。对于土木工程专业的学生来说，这种教学模式将会削弱或消除畏难情绪从而培养学习兴趣，进而更好地学习后续课程。

（二）微课的制作

微课短小精悍，时长控制在5-15分钟，更紧密地联系教学内容和教学目标，在最短的时间用通俗易懂的方式传递最大的信息量（图1）。微课的制作是翻转课堂展开的前提和基础，这对教师提出更高的要求，需要花费大量的时间搜集素材，合理设计构思微视频的录制。同时要针对每个微视频和教学目标选择合适的习题、作业和拓展资料，从而更好地发挥微课的作用并帮助学生独立学习、理解并建构知识体系[4]。

首先，微课选题要侧重于重、难点，易出错，易混淆的概念公式等，有针对性地解决教学中的关键问题。还要精细化和有针对性地设计课件、作业、练习、讨论和评价等活动。以课程中“单筋矩形截面受弯构件”为例，微课知识点表1所示。每点的讲解时间为5-15分钟，便于学生以高度集中的注意力理解和学习。微课虽然有时间上的“微”但是内容却很凝练。

其次，微视频包括屏幕式和外拍式两种制作方式。我们在本课程利用录屏软件录制，完整记录教学过程，结合其他素材进行编辑。制作时还要保证精细化，动画要突出重、难点逐步呈现，同时还可在触控面板上选择不同颜色的彩笔，随画随录，这样的方式更直观也易于接受。

微视频的“微”主要体现在时间短，这就要求必须省去很多繁文缛节，简明扼要地引入知识点，迅速引起学生注意。知识点的讲解还要兼顾承上启下，逐步启发，循序渐进地引导学生用已学会的知识来解决出现的新问题，从而掌握新知识。例如，讲解大小偏心受压破坏的判别时，要把它的破坏原理同前期学过的双筋受弯构件来类比，通过了解受拉钢筋、受压钢筋和受压混凝土这三种材料破坏的先后顺序，来理解受压破坏的原理，从而通过力学知识列出大小偏心相应受力平衡方程，是在理解的基础上来学习，而不是通过死记硬背。

（三）翻转课堂的实现

翻转课堂的实现是通过在实践教学中引入微课，借助互联网的优势和雨课堂等教学APP，把课前预习和课堂教学有机结合，最大程度地引导学生发挥学习主体的主动性，又能体现教师的主导作用，通过提前录制发布微课，设计作业、习题、讨论等教学环节，教师课堂上可更好地解决学生预习中的难点问题，引导和启发学生发现新的问题，从而更好地培养学生的主动性和创造性，达到教与学并重的效果[5]。

基于微课的翻转课堂教学模式主要包含课内和课外，课外的自主学习依赖于提前设计和推送的微课资源，以学生为主导，教师起引导作用;课内的互动学习活动，教师为主导，重点解决学生预习中的难点和易混淆知识点，引导和开发学生的创造力和综合应用能力。通过精心设计的微课资源和雨课堂APP等推送软件引导学生在课前独立学习，了解相关知识，变被动为主动，带着问题去学习，为课堂上知识的内化，灵活和综合运用打好基础。翻转课堂的应用创造了更加高效和充实的课堂，实现了教师的主导性和学生的主体性，改变了传统教学中教师满堂灌、学生被动听的学习窘状。其基本模式如图2所示。

以“偏心受压构件破坏”部分为例。课前学生通过微课的学习已对大小偏心受压有所了解，课堂教学时，教师先重点讲解原理，同时也对课前有疑问的同学解惑。而更多的时间则用于典型例题的讨论，如大小偏心受压的本质区别是受拉区的钢筋是否能屈服，引导同学们能够画出大小偏心受压的计算简图，并且能够区分几个偏心距之间的关系。从而引导学生们通过计算简图列出大小偏心受压产生破坏的计算公式;再进一步分情况讨论受压区和受压区配筋面积是否已知对解题方法的影响。通过这样的对比使知识得以内化，教师经过讲解规范和总结讨论结果，学生课后再通过课程网站复习，从而更好地掌握所学。

（四）翻转课堂对教师的要求

翻转课堂既是对传统课堂教学顺序的翻转，也是对传统教学理念的变革，教师不仅需要有广博的专业知识和职业素养，还需熟练掌握现代教育教学理论，并灵活运用现代教育技术。翻转课堂的核心内容——微课制作过程，就对教师的综合素质提出了挑战。为保障学生课前学习效果还需制定措施并布置对应章节的习题。要保证微课与教学目标、课程设计、教学内容一致，教师需考虑的因素包括视频效果、视频时间等，对于重、难点还需录制不同版本的视频方便学生分层次学习和分小组讨论[6]。

三、弹题、章节测试及习题库的制作

微课录制完成，为让学生更好地巩固每个知识点，需要为每个知识点准备对应的练习题，即弹题。方便学生在看该段录像时，及时通过弹题巩固本小节知识。根据每章内容会划分为多个知识点录制多个微课，根据微课的长短，通常每5分钟布置一个弹题。然后每一章节内容完成后，有对应的章节练习题（客观题）和章节讨论题（主观题）。

最后再建一个本门课程的题库，涵盖本门课程的各个章节，包含主观题和客观题，学生学完本门课程后，可以随机组卷，通過看视频、做题巩固所学课程知识（图3）。

四、结束语

本文以混凝土结构设计原理课程为例，微课与课堂教学内容结合，课外和课内结合，改革传统教学模式，开展新形势下高校网络教学建设，改变以教师为中心到以“教师为主导，学生为主体，学生为中心”的教学模式，从传统的“填鸭式”教学转变为“综合型、设计型、研究型”的学生自主学习过程，更大程度地调动学生学习主动性[7]。

针对我国土木工程专业教育领域面临的新形势，任课教师只有在课程内容、教学方式和考评机制等多方面、持续地进行改进和与时俱进，才能保证教学质量的不断提高，使培养学生获得满意的效果。

新冠肺炎疫情对教学的影响巨大， 为确保教学质量，各部门各学科教师均在谋求新的教学方式以适应新的环境。

混凝土结构设计原理属于一门应用性较强的课程，课程的开展离不开教材应用、课堂组织和计算机软硬件的配合使用。通过调整教材内容、面授与在线教学方式相结合和充分利用一切可用实验设备等多种方式，目前已经在教学实践中取得了一定的成效，未来也能应对随时出现的疫情，为完善高质量的教学体系提供了新的教学秩序和方式。

参考文献：

[1]赵俊芳，崔莹.翻转课堂的内在意蕴及高校教学改革的未来走向[J].中国高教研究，2016（6）：105-110.

[2]谭三勤.新冠肺炎疫情下组织学线上教学的探索[J].高教学刊，2020（36）：27-30.

[3]汤水净，赵勇.混凝土结构基本原理课程教改中新模式和新平台的应用[J].高等建筑教育，2017，26（1）：99-103.

[4]舒前进.新形势下钢筋混凝土结构课程设计教学改革[J].高教学刊，2016（8）：61-62.

[5]祝海燕.翻转课堂教法在土木工程概论教学中的应用探讨[J].吉林建筑大学学报，2016，33（5）：117-120.

[6]张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志，2012（4）：46-51.

[7]于本福.“自媒体”在土木工程专业教学的应用研究[J].教育教学论坛，2017（11）：263-264.