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探究式教學(xué)是指學(xué)生通過(guò)自主閱讀、思考、聽(tīng)講等方式去獨(dú)立探索，教師在課堂起到引導(dǎo)啟發(fā)作用，學(xué)生自行發(fā)現(xiàn)并掌握所學(xué)知識(shí)的一種教學(xué)方法。杜威最早提出在教學(xué)中使用該方法，他認(rèn)為科學(xué)教育最重要的是學(xué)習(xí)科學(xué)研究的過(guò)程或方法；教育家施瓦布認(rèn)為教師應(yīng)該用探究的方式展現(xiàn)科學(xué)知識(shí)，學(xué)生應(yīng)該用探究的方式學(xué)習(xí)科學(xué)內(nèi)容；20世紀(jì)五六十年代，施瓦布、杜威、布魯納和皮亞杰等提出的教學(xué)材料的共同點(diǎn)是讓學(xué)生參與到其中去。目前國(guó)內(nèi)理論力學(xué)課程教學(xué)存在兩個(gè)極端：一是偏重于數(shù)學(xué)推導(dǎo)，忽視理論的物理意義闡述和工程實(shí)例的引入，教學(xué)內(nèi)容枯燥無(wú)味，理論與實(shí)際脫鉤；二是偏重強(qiáng)調(diào)課程為專(zhuān)業(yè)服務(wù)，過(guò)多泛泛地講述案例，不深究理論基礎(chǔ)。采用探究式課堂教學(xué)理念并結(jié)合微視頻教學(xué)模式，開(kāi)展探究式教學(xué)方法研究，將會(huì)提高學(xué)生對(duì)理論力學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，達(dá)到培養(yǎng)人才的教學(xué)目的。

一、理論力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的科學(xué)，也稱(chēng)為經(jīng)典力學(xué)。理論力學(xué)通常分為兩大部分：牛頓力學(xué)和分析力學(xué)。其中，牛頓力學(xué)是以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)，從分析物體受力情況入手，探討物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律；分析力學(xué)是以達(dá)朗伯原理為基礎(chǔ)，分析物體的能量情況，由此探討物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律。大部分工科專(zhuān)業(yè)都會(huì)接觸較多的機(jī)械運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，所以理論力學(xué)是工科院校的技術(shù)基礎(chǔ)課。又因?yàn)槔碚摿W(xué)研究的是最普遍最基本的規(guī)律，所以也是一系列后續(xù)課程的理論基礎(chǔ)，很多課程如“材料力學(xué)”“結(jié)構(gòu)力學(xué)”“彈性力學(xué)”“流體力學(xué)”“振動(dòng)理論”“斷裂力學(xué)”都以理論力學(xué)的內(nèi)容為基礎(chǔ)?？梢?jiàn)，理論力學(xué)是大學(xué)工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修課，在課程建設(shè)中占有重要地位。目前大多數(shù)理論力學(xué)教學(xué)采取傳統(tǒng)的教學(xué)模式。開(kāi)學(xué)初，教師會(huì)根據(jù)教學(xué)大綱制定教學(xué)計(jì)劃，然后按照教學(xué)計(jì)劃中的教學(xué)進(jìn)度給學(xué)生上課。上課的時(shí)間是固定的，這使得教師很難根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行自主和拓展教學(xué)。而且在高校倡導(dǎo)縮減課時(shí)的大背景下，理論力學(xué)課時(shí)有限，對(duì)力學(xué)基礎(chǔ)要求高的專(zhuān)業(yè)如土木工程、機(jī)械工程等設(shè)置為72學(xué)時(shí)，而對(duì)于力學(xué)基礎(chǔ)要求不高的專(zhuān)業(yè)如消防和安全專(zhuān)業(yè)為64學(xué)時(shí)，這還包括4~6學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)。在這樣的條件下，教師在課堂上會(huì)用大部分時(shí)間講解基本概念、基本原理以及公式推導(dǎo)，很難有時(shí)間進(jìn)行課堂測(cè)試和練習(xí)。教師為了完成課時(shí)進(jìn)度，會(huì)忽略學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)和掌握的效果。

二、探究式教學(xué)方法理論背景和實(shí)施

探究性教學(xué)方法開(kāi)展由問(wèn)題開(kāi)始，采用探索性學(xué)習(xí)方式，發(fā)揮了學(xué)生的自主性，具有合作交流的特征；探索性教學(xué)要遵循適度、引發(fā)興趣以及可操作原則；探索性教學(xué)通過(guò)教師創(chuàng)設(shè)情境、提出問(wèn)題，學(xué)生分析問(wèn)題、提出猜想、驗(yàn)證猜想、分析總結(jié)等環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)施。由此可見(jiàn)，探究性學(xué)習(xí)是一種積極的學(xué)習(xí)過(guò)程。翻轉(zhuǎn)課堂是近年來(lái)教育界關(guān)注的熱點(diǎn)，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過(guò)程中，教師提前制作學(xué)習(xí)任務(wù)的微視頻，讓學(xué)生在課前學(xué)習(xí)微視頻課程，課內(nèi)師生通過(guò)交流方式完成解惑和知識(shí)內(nèi)化的過(guò)程。這種模式激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，有效改善了灌輸式教育的弊端。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，微視頻設(shè)計(jì)和制作是一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。微視頻要求短小精悍，長(zhǎng)度在3~30分鐘為宜，方便學(xué)生利用移動(dòng)終端如手機(jī)、平板電腦在碎片式的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)。教學(xué)微視頻的內(nèi)容必須是完整的，集中解決一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，層次結(jié)構(gòu)清晰，循序漸進(jìn)。微視頻要生動(dòng)形象，圖文并茂便于理解和記憶，長(zhǎng)短適中，抓住學(xué)習(xí)者的注意力?？梢越梃b網(wǎng)絡(luò)科普微視頻制作的優(yōu)點(diǎn)，如畫(huà)面簡(jiǎn)潔而靈動(dòng)、知識(shí)點(diǎn)集中，但又要兼顧教學(xué)視頻的嚴(yán)謹(jǐn)和避免過(guò)多的娛樂(lè)性。

三、理論力學(xué)適合探究式教學(xué)方法的設(shè)計(jì)流程

理論力學(xué)不同于數(shù)學(xué)課，研究實(shí)際問(wèn)題，關(guān)注物理意義；又不同于物理課，研究既定性又定量，會(huì)有大量數(shù)學(xué)推導(dǎo)。探究式教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)可以是與生活息息相關(guān)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件問(wèn)題，這容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。理論力學(xué)這門(mén)課程內(nèi)容多而抽象，為了在較短的學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生完成教學(xué)大綱所規(guī)定的內(nèi)容，并充分利用課下時(shí)間進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)和題目的強(qiáng)化，所以借鑒探究式學(xué)習(xí)方法的新理念，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)新模式，借助微視頻新媒體手段，具體的教學(xué)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。理論力學(xué)探究式教學(xué)流程中，課前教師圍繞課程重點(diǎn)和難點(diǎn)，選擇一個(gè)完整的知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合例題，按照前述微視頻制作的注意事項(xiàng)準(zhǔn)備能吸引學(xué)生注意力的教學(xué)微視頻。微視頻并下達(dá)課前任務(wù)書(shū)，同時(shí)將學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，小組成員完成微視頻的學(xué)習(xí)并查閱相關(guān)資料，通過(guò)QQ、微信等聊天工具進(jìn)行交流，共同完成任務(wù)書(shū)中的學(xué)習(xí)任務(wù)。在這一過(guò)程中，小組組長(zhǎng)負(fù)責(zé)監(jiān)督，教師根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況給予考核評(píng)分。課堂上主要由教師和學(xué)生互動(dòng)完成教學(xué)任務(wù)，首先教師會(huì)針對(duì)微視頻中所涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行提問(wèn)，了解學(xué)生掌握情況。再在課堂上播放微視頻，并針對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)和提醒，然后與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的舉一反三題目進(jìn)行隨堂測(cè)試，教師走下講臺(tái)做巡回指導(dǎo)。在這一過(guò)程中，教師發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)和講解。在這一輪中似乎并沒(méi)有節(jié)約課堂時(shí)間，但實(shí)際上由于學(xué)生主動(dòng)參與，對(duì)問(wèn)題反復(fù)認(rèn)識(shí)和消化，使得課堂講授變得容易和順暢，會(huì)節(jié)約課堂講授時(shí)間。課后，學(xué)生要完成作業(yè)，并把問(wèn)題反饋給教師，教師對(duì)學(xué)習(xí)效果做進(jìn)一步評(píng)價(jià)，學(xué)生如果還存在疑問(wèn)，可以進(jìn)行單獨(dú)答疑，如果發(fā)現(xiàn)整體學(xué)習(xí)效果不好，還要返回課堂重新幫助學(xué)生解惑。

四、理論力學(xué)探究式教學(xué)方法案例

現(xiàn)結(jié)合一個(gè)教學(xué)案例來(lái)說(shuō)明理論力學(xué)探究式教學(xué)方法的實(shí)施。點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)中速度合成定理這部分內(nèi)容是教學(xué)難點(diǎn)。本案例中假設(shè)已經(jīng)講過(guò)了點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)中相關(guān)概念和定理，討論過(guò)簡(jiǎn)單的例題。為了表述一個(gè)完整的知識(shí)點(diǎn)，在微視頻中首先把速度合成定理相關(guān)概念和定理交代清楚，如動(dòng)點(diǎn)動(dòng)系選取，絕對(duì)運(yùn)動(dòng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、牽連運(yùn)動(dòng)、絕對(duì)速度、相對(duì)速度、牽連速度概念、速度合成定理。注意微視頻制作過(guò)程中充分利用生活實(shí)例使概念和公理通俗易懂。微視頻中的單元包括：①引入單旋翼式直升機(jī)例子如圖2（P73），分析螺旋槳上M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)：在地面上看M點(diǎn)作螺旋線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在飛機(jī)上看M點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)，機(jī)身相對(duì)地面直線(xiàn)平移。②要弄清“一點(diǎn)二系三運(yùn)動(dòng)”，“一點(diǎn)”即動(dòng)點(diǎn)，此例中選M點(diǎn)；二系所指固結(jié)于地面上的靜坐標(biāo)系“Oxy”，固結(jié)于相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)物體上的動(dòng)坐標(biāo)系O’x’y’，如機(jī)艙。三運(yùn)動(dòng)包括絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，即動(dòng)點(diǎn)相對(duì)于靜系的運(yùn)動(dòng)，如：P點(diǎn)相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)；相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即動(dòng)點(diǎn)相對(duì)于動(dòng)系的運(yùn)動(dòng)，如：P點(diǎn)相對(duì)于飛機(jī)機(jī)身的運(yùn)動(dòng)；牽連運(yùn)動(dòng)，即動(dòng)系相對(duì)于靜系的運(yùn)動(dòng)，如：飛機(jī)相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)。③將實(shí)例上升為理論模型。微視頻中通過(guò)動(dòng)畫(huà)顯示理論模型并配以解說(shuō)來(lái)說(shuō)明模型中各個(gè)量的物理量含義。用解析法推導(dǎo)和說(shuō)明三大速度，并推導(dǎo)點(diǎn)的速度合成定理。④然后通過(guò)一道例題來(lái)生動(dòng)的說(shuō)明動(dòng)點(diǎn)動(dòng)系如何選取以及速度合成定理的應(yīng)用。例題可選如圖3所示機(jī)構(gòu)的經(jīng)典題目分析，但是要注意深入淺出的講解，讓學(xué)生容易理解。采取探究式的教學(xué)模式，由于微視頻的制作中所挑選的例題具有一定的代表性，能很好地反映知識(shí)點(diǎn)難度，并且微視頻是一個(gè)完整的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生可以通過(guò)自學(xué)來(lái)完成學(xué)習(xí)任務(wù)，在這一過(guò)程中學(xué)生會(huì)充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的積極性，提高對(duì)知識(shí)的掌握度，并大量的節(jié)省課堂時(shí)間，改善學(xué)習(xí)效果。

作者:李英杰 左建平 張 芳 劉德軍 單位:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)

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