基于重构教学内容的分组合作学习教学实践

韩超　李桐栋　吴金花　孙晓勇

［摘 要］文章归纳了结构力学课程传统教学中的“痛点”问题，重构了课程的教学内容，形成了由课程教学内容基本体系、延伸体系和课程思政融入体系三部分组成的三维度两层次教学内容体系；采用分组合作学习模式，设计了合作学习的组织和教学过程；介绍了课程教学评价内容、评价方法、评价主体和运用信息技术进行的即时反馈；总结了教学改革的成效，并提出展望。

［关键词］结构力学；教学改革；内容重构；合作学习；课程思政

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2022）09-0092-03

自新时代全国高校本科教育工作会议召开以来，全国各高校、各专业纷纷落实会议精神，坚持立德树人根本任务，以“新工科、新农科、新医科、新文科”建设理念为引领，聚焦教学创新，推进教学改革和课程建设[1]。专业基础课程是各专业课程体系中的关键环节，其教学质量直接关系到专业教育质量。结构力学作为土木工程、水利水电工程和其他有关工科专业的一门重要专业基础课[2]，一方面它以高等数学、线性代数、理论力学和材料力学等基础课程为先修课程；另一方面，它又是工程结构设计、施工及抗震等相关的各专业课程的基础，在各工程专业课程体系中处于承前启后的中心地位，是连接基础力学课与专业课的纽带[3]。本文将对结构力学课程教学改革过程中有关教学内容重构和分组合作学习模式的实践进行介绍。

一、 结构力学课程传统教学中的“痛点”

根据笔者的长期教学工作总结和对学生进行的问卷调查，本文对传统结构力学教学中主要存在的“痛点”问题归纳如下。

（一）对学生已有理论知识基础要求较高，部分学生接受较困难

学习结构力学前需要先修的数学和其他基础力学课程均为有一定理论深度的课程。学生的上述课程的知识基础在很大程度上影响着他们对本门课程的兴趣、学习积极性和学习效果[4]。在传统的课程教育中，教师对所用到的先修基础课程知识的处理往往是提点其出处，部分基础知识扎实的学生能够当堂领会，而大部分学生只能理解个似是而非。长期的应试教育使学生对已经通过考试的基础理论课程有天然的惰性，很少有学生会再翻看“尘封”的基础课教材，因此对新知识的学习也只能是囫囵吞枣。

（二）部分学生专业认知度低，难以做到理实结合

各工程专业的结构力学课程一般在大三开设。这时的学生对工程的认知度不高，结构工程经验几乎为零，虽知道本课程是一门重要的专业基础课，但对其与实际工程的关联了解不深[5]。对课程指向的工程实际意义理解的缺失，使学生在学习本课程的过程中疲于对各种算法的掌握，却不清楚为什么算，更谈不上对课程所蕴含的方法论和价值观的体会。

（三）学生之间的学习态度和学习效果差异较大

只有为数不多的学生喜欢本课程是出于兴趣、专业需求和自身素质提高，这部分学生的学习效果也相对较好；大部分学生更为关注的是本课程对学业成绩、考研和就业方面的作用，这些学生基本能达到本课程的学习要求；也存在一定比例的学生对本课程的学习处于被动状态，难以顺利通过课程考核。

二、明确教学理念与教学目标

针对以上问题，课题组进行了教学改革设计，并坚持以学生发展为中心、使学生的知识能力与工程伦理融合发展、科学素养与价值观协同养成的理念，实施课程建设和教学改革。

基于高等学校力学教学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会发布的《高等学校理工科非力学专业力学基础课程教学基本要求》，并根据社会发展需求、产业转型发展的需求以及学生本身的发展需求，学校对课程原有的知识目标和能力目标进行了调整，同时根据《高等学校课程思政建设指导纲要》，增加了情感、态度、价值观目标，形成了现在的三维目标体系。

三、重构课程教学内容

本课程摒弃了平铺直叙的一维知识性教学内容体系，采用三维度两层次的教学内容体系。本体系包括课程教学内容基本体系、延伸体系和课程思政融入体系三部分。

（一）教学内容基本体系的形成

首先，解构结构力学课程原有教学内容，并多渠道收集整理与课程的知识、能力、态度、情感和价值观培养目标直接相关的元素，对其进行提炼和分类后形成课程的核心学习点，这是教学内容体系的第一维度。

然后，理清与结构力学课程各核心学习点相关的先修课程知识点，并将其作为本课程的支撑学习点，建立核心学习点与支撑学习点的精准联系。收集对应先修课程的在线开放课程资源，并进行拆分处理，形成支撑学习点的微课视频，用于在课前推送给学生。

接下来，针对各核心学习点，或找出其与后续课程的联系，或引入工程情境、融合实际案例，或联系学科、产业和社会历史及发展，形成课程的作用学习点。课程的支撑学习点和作用学习点共同构建起了教学内容体系的第二维度。

最后，梳理各核心学习点、支撑学习点和作用学习点之间的关系，重构结构力学课程教学内容基本体系。结构力学课程中各部分的学习点数量分布见表1。

（二）教学内容延伸体系的形成

对应基本体系中的各学习点，将学生竞赛（如大学生力学竞赛、结构大赛等）、产业转型发展趋势、学科发展的前沿及社会热点等有机融入，尤其要选取具有开放性的、便于学生自主探究的及有一定挑战度的元素。这些元素构成教学内容的延伸体系。这个延伸体系是开放性的，可以增删、替换，或者随着其内容的成熟固化到基本体系中。

（三）课程思政融入体系的形成

课程思政是本教学内容体系的第三维度。课程思政内容体系的设计要注意以下两点：第一，立足于本专业和本课程，不能“牵强附会”，不要“另起炉灶”，要在“守正”的前提下進行深入的挖掘；第二，课程中的思政内容虽然多是以散点形式呈现，但应该理清其内在联系，并形成体系，以避免功能性重复或遗漏。

具体实施时，在结构力学课程教学内容基本体系的核心学习点、作用学习点中提取带有课程思政性质的学习点或元素，分析其与各情感、态度、价值观培养目标的对应关系，对其思政性质进行比较和筛选，最后将总体教学内容中的课程思政内容融入体系。

四、构建分组合作学习模式

为激发学生的学习兴趣，课题组调查了学生对各种热门课外活动（棋类、体育、网络游戏、社交平台和自媒体等）的兴趣与主动性的来源，结果见表2。由调查结果可知，对未知事物的探索、被他人信任和认可、群体合作和成功的喜悦等是学生共有的最主要的动因。通过教学组织和教学过程的设计，将这些动因引入结构力学课程学习中，构建引导学生进行自主探究和合作学习的分组合作学习模式。

（一）分组合作学习的组织

将班级学生以8～10人一組分成若干学习小组。小组成员轮流担任组长，轮值组长负责该小组本轮次的组内学习活动的组织和记录工作，担任小组间分享和讨论时的发言代表，并组织本组本轮次的学生互评。学生分组进行合作学习，变个体独立认识过程为群体合作探究过程，创建融独立学习与群体学习于一体的学习共同体。同时，将师生关系由传统教学中的“教师主导—学生服从”转变为“教师引领—学生探究”，以更好地激发学生的学习主动性[6]。

（二）分组合作学习的教学过程

教师对课堂和课外的教学活动进行一体化的教学设计：课堂教学、课外线上资源、调研项目、讨论问题、作业和实践等紧扣教学内容体系，并相互连接，保证其高效性和适用性。在这个过程中，教师要充分利用线上智慧教学平台进行教学活动的组织、管理和记录。

课前将相应支撑学习点等在线学习内容推送给学生，学生按需自主学习。轮值组长掌握本组成员对支撑学习点的学习情况，以便其组织后续的组内学习和讨论。

课堂教学采用对分课堂方式。根据结构力学的课程性质将讲授、内化吸收和讨论过程的时间比例定为6：2：2。其中，教师讲授涵盖教学内容的核心学习点和部分作用学习点，并融入课程思政。讲授过程注重利用智慧教学平台进行师生互动：教师可以在线点名、在线发布问题、在线评价；学生可在线发言、在线投稿或在线测验，每位学生都能参与。内化吸收和讨论过程则以小组形式进行，讨论主题针对教学内容的作用学习点和延伸体系进行设置。在讨论过程中鼓励学生输出、分享、质疑，从而形成小组成员相互带动机制。

课后推送作业和实践任务，并根据学生完成情况进行反馈和过程评价。利用各组组长提交的学习记录和教学平台的信息系统进行课前—课上—课后全周期的教学数据分析，服务于教学监控、评价、保障及反思等工作。

（三）评价与反馈

评价内容对学习环节全覆盖，即包括课前学习、课上表现和课后学习中的知识、能力、情感、态度、思想等。评价方法多样，除考试、问答、作业、考勤等传统评价方法外，合作学习过程中的分享、质疑、汇报、协作等也被纳入评价内容中。评价主体要多元化，除教师评价以外，还可以引入小组评分和学生互评。

传统教学中的教师反馈主要是面对面辅导答疑、作业批改和考后评分，但由于课外时间师生空间的阻隔，学生往往不能得到即时反馈。信息技术的运用可以从两个方面很好地解决这一问题：第一，打破了课外时间师生的空间阻隔，利用智慧教学平台拍照和附件上传、语音回复、屏幕手写和分享链接等功能，使得在线辅导效果不亚于面对面辅导，甚至效果更好；第二，在线上习题中，教师可以预先设置答案，学生答题之后即刻自动公布答案。这样，对学生在学习过程中的疑惑和除考试以外的评价过程中发现的问题，可以进行即时反馈，建立评价、反馈和改进的闭合体系，使评价不仅是教师了解学生学习效果的手段，更是学生持续改进的需要。

五、成效和展望

通过建立核心学习点与支撑学习点的精准联系，以及充分利用各支撑学习点的在线资源，解决了学生先修课程理论知识基础欠缺的问题；通过引入作用学习点，使学生对本课程与实际工程的关联性有了清晰的认识，对课程内容更易于掌握；课程思政内容的融入，使学生对课程所蕴含的方法论和价值观有所体会。问卷调查发现，有94%的学生认为重构后的教学内容体系对结构力学课程的学习有帮助。统计学生提交的课程报告中有关情感、态度和思想元素出现的频次，发现除了有几个热点词汇高频出现，学生们还给出了很多令人惊喜的新元素，并且古今中外都有，见表3。

分组合作学习增加了课程教学对每个学生的关注度，使每个学生都有主动参与的机会，小组内各成员能够相互带动、共同进步，缩小了学生之间的学习态度和学习效果差异。2020年秋期，课题组所执教的土木工程专业班级的结构力学成绩优良率为88.89%，平均成绩为85.22分，无不及格学生，成绩标准差6.66。可见，基于重构教学内容的小组合作学习，较有效地解决了传统结构力学课程教学中存在的问题。

为了进一步提高教学质量，今后课题组将在此基础之上探索把翻转课堂和SPOC混合教学等应用于结构力学教学的路径。另外，在现阶段各高校本科课程的教学改革中，各门课程“自扫门前雪”的现象还较为普遍，期待今后在进行教学改革与创新时，各高校能加强课程间的联系和学科间的互动，从各门课程“单兵作战”发展为相关课程组乃至课程体系协同的“集体发力”，营造全面“质量改革”的良好氛围。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 陈宝生.在新时代全国高等学校本科教育工作会议上的讲话[J].中国高等教育，2018（Z3）：4-10.

[2] 高等学校力学教学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会.高等学校理工科非力学专业力学基础课程教学基本要求[M].北京：高等教育出版社，2012：19.

[3] 张新春，汪玉林.以学生学为中心的结构力学课程教学改革[J].大学教育，2021（1）：72-75.

[4] 路维，杨建功，王邵臻，等.结构力学课程教学方法改革和实践的探讨[J].教育教学论坛， 2017（19）：125-126.

[5] 张学元，吕春，张道明，等.结构力学教学中结构设计的情境创设[J].力学与实践， 2017（4）：392-395.

[6] 唐巧梅.基于任务的分组协作学习全周期教学设计与实践[J].大学教育，2020（1）：87-89，104.

［责任编辑：钟 岚］