微课教学模式在混凝土结构基本原理课程建设中的应用研究

摘  要：针对混凝土结构基本原理课程传统教学模式中存在的主要问题，结合南京理工大学的教学实践，对微课教学模式在该课程建设中的应用展开研究。通过重塑既有教学内容，选择合适知识点，合理设计教学内容，为学生准备“短、平、快”的“碎片化”的微课（程）资源，供其灵活自主地按需选择学习，增加学生的课程参与度并提高教学效率，使学生在有限的学时内获得更多的专业知识，取得了良好的教学效果，为其他土木工程专业课程建设提供了参考与借鉴。

关键词：微课;混凝土结构基本原理;教学模式;课程建设;教学单元

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）28-0103-04

Abstract： In view of existing problems in the traditional teaching model of the course of Principle of Concrete Structures， the study on the application of micro-lecture teaching model in this course development is carried out based on the teaching practice in Nanjing University of Science and Technology. By re-organizing the course contents， selecting appropriate knowledge points and designing the teaching materials properly， "short， adaptable and fast" fragmented micro-lecture curriculum resources are prepared for students to satisfy their needs of learning flexibly. Such actions will also be beneficial to enhance the course participation and increase the teaching efficiency. Students are able to acquire more technical knowledge in limited course hours with the assistance of micro-lecture materials， which gains good teaching effects and provides references for the development of other courses in the civil engineering discipline.

Keywords： micro-lecture; principle of concrete structures; teaching model; course development; teaching unit

混凝土结构基本原理是高等院校土木工程专业最重要的专业基础课程之一，内容涉及土木工程制图、土木工程材料和结构力学等多门前序课程，并对结构试验、混凝土及砌体结构设计和高层及特种结构等后续课程有着重要影响，在土木专业课程体系中具有承上启下的作用[1]。本课程教学内容多、知识点繁杂且综合性强，与工程实践联系紧密，目前采用传统的大班讲授式教学模式在有限的课时内难以达到教学目标要求;此外，混凝土结构理论的不断发展给本课程教学也带来一定的难度，学生理论基础薄弱，难以独立自主地进行探索式学习。因此有必要对现行的教学模式进行改革，以提高混凝土结构基本原理课程的教学效果[2]。

近年来，微课、微课程的出现推动了教育教学的不断发展。微课是以5～10分钟微型教学视频为主要载体，围绕某一知识点而展开的供学生或大众学习的视频、动画等教学资源的组合[3-4]。微课程是由多个微课按照一定逻辑关系组合，针对一系列知识点而设计开发的在线课程资源[5]。混凝土结构基本原理课程中一些教学单元内容艰涩、知识点繁多，在传统的45分钟课堂教学模式中，学生认知负荷过高，注意力容易涣散，对重难点把握不准。针对混凝土结构基本原理课程的上述特点，微课（程）的“短小精悍”可以很好地解决这些问题，通过将教学内容碎片化、情景化地整合重组，制作一系列可融合于课堂并在线服务大众的微型视频单元，以取得更好的教学效果。

本文结合南京理工大学混凝土结构基本原理课程的教学实践，对微课教学模式在本课程建设中的应用展开研究，以增加学生的课堂参与度并提高教学效率，使学生在有限的学时内获得更多的专业知识。同时，微课教学模式在混凝土结构基本原理课程建设中的应用探索也可为其他土木工程专业课程建设提供参考与借鉴。

一、传统混凝土基本原理课程教学存在的主要问题

（一）课时较少与内容较多的矛盾

混凝土结构基本原理课程涵盖内容非常丰富，通常包括混凝土结构材料的一般性能，混凝土结构受弯构件、受压构件、受拉构件和受扭构件等基本构件的承载力计算，裂缝和变形的计算原理和计算方法，预应力混凝土结构的分析计算。在本课程的教学过程中，常常伴随着大量的概念、符号、公式和各类简化假定;此外，结构构造内容烦琐零散，规范性条文多，系统性较差。这些都给学生理解掌握相关知识带来了困难[6-7]。

混凝土结构理论的不断发展也给本课程教学带来一定的难度，既要重点讲解计算的基本原理，又要根据混凝土规范的修订情况介绍相关条文。此外，课程中还有必要根据工程实践的进步增加对新结构、新技术的介绍，如钢与混凝土组合构件和BIM技术在混凝土结构设计中的应用等知识。目前有限的学时也对混凝土结构基本原理的教学方式提出了新的要求，学生既要掌握足够的基本知识，又要了解一定的前沿知识以适应社会对人才的知识需求。

（二）教学过程师生互动不足

目前国内高等院校的混凝土结构基本原理课程主要采用班级讲授式教学，一般采用教师板书、口述并结合以PPT为主的多媒体教学模式。课堂教学以传授知识为主，形式单一，师生间的交流互动较少[8]。混凝土结构由于知识点多、难点多且综合性强，学生不易准确定位重难点，积极性不高;被动接受知识为主的学习过程让学生对知识掌握效果差，难以激发其学习兴趣。

传统的“教师为主体”的单向教学方式适合普适性知识的传授，讲究知识的层层拓展深入，如高等数学、线性代数等基础课程。该方式虽然能较好地保证教学进度，但由于师生间缺少交流互动、学生参与度不够，使其逐渐丧失学习的主动性。对于混凝土结构基本原理课程，许多知识点与工程实践紧密相关，如结构的性能及构造问题。这些内容如果仅通过课堂讲解，学生往往难以识记且对其工程应用理解不深刻。此外，混凝土结构课程由于知识点繁杂，传统45分钟的一节课往往包含多个知识点的讲解，较长时间的理论推导，使部分学生学习注意力下降，无法取得良好的学习效果。

信息时代下知识的快速传播，使部分学生不再满足于在固定的教学课时内获取知识，他们的学习过程变得更加跳跃。比如在前期基础理论教学阶段，学生会通过网络获取后期复杂的应用知识，甚至对某些前沿技术产生兴趣并进行学习;这种跳跃式的知识传播，对循序渐进的传统教学体系提出了挑战[9]。因此，如何在教学模式中加强与学生的互动，充分调动学生主动学习的积极性，使其在较短的学时内理解掌握相对较多的知识，以及采用何种方式将部分专业知识延伸到课外学习，都是值得进一步探讨的问题。

（三）课程考核不能反映学生在教学过程的参与度

混凝土结构基本原理课程考核主要由课堂考勤、平时作业完成情况和考试成绩组成。在实际教学中发现，考勤只能说明学生出现在教室里，无法体现其课堂的参与度;平时作业可能存在一定范围的抄袭现象，教师难以准确评估学生的学习效果;考试成绩侧重于理论知识的考查，学生考前“突击复习”也可能会取得较好的卷面成绩，但无法有效激励学生参与教学过程并获得扎实的专业知识[10]。因此，如何改进混凝土结构基本原理课程的考核方式，将考核内容和标准细化到学生对各知识点的掌握程度，使其能真实反映学生在教学过程中的参与程度和专业知识的掌握程度，还有待进一步摸索。

二、微课教学模式的构建

针对当前混凝土结构基本原理课程教学存在的主要问题，南京理工大学在混凝土类课程建设中引入一系列微课（程），通过整合部分关键知识点重塑传统的教学内容，为学生准备“短、平、快”的“碎片化”学习资源，供其灵活自主地按需选择学习，既可查漏补缺，又能强化巩固知识，取得了良好的效果。

（一）知识点的选择

混凝土结构基本原理课程教学单元内容艰涩、知识点繁多，学生在45分钟的课堂中，认知负荷过高，注意力容易涣散。本课程团队在教学实践中针对性地选择课程的重点难点制作微课（程）视频，单个时长约5～10分钟，集中讲授某一关键知识点，促进学生自主学习。

表1为微课（程）的知识点列表。微课由3个系列组成，分别为前序课程重要知识点、本课程重/难点和关键试验介绍;微课程包括2个专题：基本构件的性能与计算和正常使用极限状态知识，每个专题包括6～8个视频。正常使用极限状态知识专题的首节微课视频截图如图1所示。

通过将课程中的重难点和关键试验做成单个微课视频上传到网络，要求学生在课前预习及课后复习过程中观看视频，明确课外学习的要求，配合课堂讲授的同时将学习的主动权交给学生，有效地发挥学生的主体作用，提高课堂效率。在微课制作过程中，对试验现象等感性认识的内容，采用录像能让学生加深印象;对抽象的受力机理等内容通过动画的方式能使学生的认识更加深刻，从而加深对理论知识的理解。

由一系列视频串联组成的微课程自成体系，为本校土木专业学生和感兴趣的大众提供专题知识。在基本构件的性能与计算专题中，微课视频可以将复杂难懂的问题形象地表达出来，便于学生理解。例如，钢筋的布置、混凝土的浇筑等视频形象地表现出了混凝土构件中钢筋布置及其作用;构件的受力过程和材料应力应变的变化情况通过渐变的动画播放，让学习者了解受力破坏的全部过程。此外，在知识点的阐述中，把新方法、新技术和新工艺等前沿知识及时地融入课程之中，激发学生的创新意识，比如在正常使用极限状态知识专题中，介绍最新的变形监测技术和基于人工智能的裂缝自动识别方法（图2），以此来扩大学生的视野，激发其求知欲。在微课程专题策划中，可以充分挖掘蕴含在相关知识点中的德育元素，实现专业教育与思政教育同向同行协同育人的目的，将知识传授和思想引领融入微课程教学的全过程，潜移默化地培养学生形成良好的职业素养，形成爱国、敬业的情怀，全方位培养全面发展的高素质土木人才。

（二）教学方案的设计

根据课程特点确定微课选题后，需对每一节微课视频进行教学方案设计。为了增加课程的生动性，应针对微课知识点整理素材课件，收集典型的工程图片、视频动画等辅助资料。以“裂缝”微课为例（表2），在总时长约10分钟的教学视频内包括片头、课程引入、讲解进程、课程总结和片尾共计五个部分。首先，通过图片的形式介绍生活中常见的裂缝，并说明过宽裂缝的危害。在讲解进程中，主要内容包括裂缝的成因、裂缝形成发展的过程、裂缝宽度的计算方法、国内外规范的限值对比和前沿知识介绍;讲解的方式包括图片说明、动画演示和理论推导等，各部分内容力求言简意赅，衔接自然。在完成裂缝宽度理论介绍后，通过对比国内外混凝土规范对裂缝宽度的控制标准及计算方法的异同，让学生了解国内混凝土结构理论的进步，激发民族自豪感。此外，在讲解进程的最后一个部分介绍混凝土裂缝识别与无人机、人工智能等其他学科内容交叉形成的新技术、新方法，启发学生创新思考。结尾宣传下一个微课，体现真正意义的“微课程”。