首页 >
论文范文 >
自然科学论文 >
力学论文 >
应用力学论文 >
探讨工程力学在线课程建设及教学与桑代克学习律的融合
摘要：随着互联网技术与教育的深度融合,工程力学课程在线课程的建设和教学是顺应时代发展,进行教学变革的重要途径。而在线课程的建设质量直接影响教学质量的提升。本文通过研究学习桑代克创立的学习理论,将其应用到工程力学在线课程的建设和教学中,从学习兴趣的激发、线上资源的配置、师生的互动形式等多方面进行改进,从而在提高学生学习积极性、增强学生获得感、提升教学质量等方面为力学类在线课程的建设和教学提供参考。
加入收藏
工程力学是许多非机类工科专业必修的一门技术基础课,在工科专业的教学计划中占有重要地位。目前学生在工程力学的学习中遇到许多困难,如课程内容理论性较强,内容抽象难以理解;教学学时少而内容多,不易消化;习惯被动接受式学习,自主学习能力不足。面对这样的情况,许多专家和学者进行了大量的研究和探索,如张树翠和赵卫兵以成果为导向,通过增加工程案例讨论与分析,提高学生的学习兴趣[1];郭勇分析了信息化背景下工程力学教学中存在的问题,并从教学内容和过程提出了改革意见[2];梁志达探讨了新工科背景下课程教学质量提高的途径和方法[3]。这些研究和探索对工程力学教学水平的提高有着十分重要的意义。
随着互联网技术与教育的深度融合,近年来在线课程以其不受时空限制、多维互动等优点,得到国内外许多高校的认可和推广[4],但在线课程在建设和实践过程中,也出现了许多问题,如学生学习动力不足、被动学习及缺乏交流互动等[5]。现代教育心理学之父桑代克对于学习的规律进行了大量深入的研究,提出准备律、练习律和效果律三大学习律[6],本文将此三大学习律应用在工程力学在线课程的建设和教学中,以学生的学习为中心,探索提高学生学习效率的有效措施,使在线课程建设和实施更符合学生的学习规律,从而提升教学质量。
一、桑代克的学习律
桑代克是美国著名的教育心理学家,其提出的学习律是在大量动物实验基础上总结出来的,包括准备律、练习律和效果律。准备律反映了导致学习者倾向于满意或烦恼的许多状态的特征;练习律体现了一个联结的应用是增强或减弱这个联结,联结指的是刺激与反映之间的联结;而效果律反映的是一个联结的后果是否会加强或削弱这个联结。下面具体探讨准备律、练习律和效果律的具体表达及其在工程力学在线课程建设及教学中的应用。
二、桑代克准备律在工程力学在线课程建设及教学中的应用
桑代克提出的准备律主要有三个方面:如果对一个动作序列的强烈愿望被激活,那么顺利地完成那个序列就是满意的;如果那个动作序列受压制或受阻碍而不能完成,那么这压阻就是烦恼的;如果动作到了过度疲劳或过度满足的阶段,那么强行使这个动作重复出现就是烦恼的[6]。如果将准备律应用在工程力学的学习中,可以这样认为:如果学生对于学习工程力学的强烈愿望被激活,那么顺利进行课程的学习就是满意的;如果学习工程力学的行为受压或受阻而不能完成,那么就是烦恼的;如果学习工程力学的行为使得学生过度疲劳或过度满足,那么强行让学生再学习知识就是烦恼的。
准备律第一个方面体现的是要实现有效的学习,首先是课程学习的兴趣要被激发出来,桑代克强调,兴趣的激发是由于学生认为学习的内容对于达到个人目标有重大的意义,兴趣也能成为学生注意学习的动力。不同的学生对于课程要达到的个人目标是不一样的,要想激发每个学生的兴趣,就要知道每个学生的个人目标,不仅仅是教学大纲的目标,比如往常我们所讲的培养学生的分析能力、理解能力、解决问题的能力等,要因人而异,分析同学们的个性需求,将大纲目标和学生个性化的目标相结合,可以设置线上实名调查问卷,了解同学们的学习目标,可通过线上互动交流、作业回馈交流等,向学生针对性地传达课程学习对个人目标的达成意义,让学生真切感受到工程力学课程学习对个人目标的重大意义,从而激活学生学习工程力学的强烈愿望。
第二个方面体现的是要促进学生的学习,就要为学生学习提供有利条件。工程力学在线课程建设和教学实践要以学生的学习为中心,多从学生的角度去设计知识的呈现形式,比如对于知识点视频的呈现方式,可结合具体的知识点特点,合理采用动画、图片、视屏等呈现形式。比如,在静力学中,学生很容易混淆力的投影与分力的概念,视频设计时,可通过动画介绍力的投影的概念以及投影的要素,分析力在轴上的投影为什么用代数量来表达,而力在面上的投影要用矢量来表达,另外,力在轴上的投影与力沿轴方向的分力之间的区别和联系,当视频展现的思路清晰了,配合动画的演示,学生就容易理解了。另外,在材料力学部分,涉及理论公式的推导过程,内容抽象不易理解,虽然书本也有配图,但是理论的推导过程是逐步展开的,静止的图片是无法展示推导的过程,因此在视频设计中,我们将公式推导、语言讲解与动画展示三个方面进行同步输出,多渠道进行知识的展示,从而利于同学们快速理解公式的来龙去脉,促进学生顺利进行课程的学习。此外,在线课程的建设不是一劳永逸的事情,要经常倾听学生学习中的困难,针对性地提出解决方案,从而减少学生学习的阻力。
第三个方面体现的是学习的强度和难度要适当,不要让学生感到过度疲劳,也不要让学生感到过度满足。布置的学习任务要考虑学生的时间和能力,开课前可了解学生本学期的课表,掌握学生的自由安排时间和要完成的科目,做到心中有数,从而合理布置线上任务。另外,知识点的设置要难易结合,适当提高挑战度,做好线上学情反馈,适当增减学业难度。
桑代克的准备律反映了导致学生倾向于满意或烦恼的三种状态特征,更是给我们教师促使学生获得满意状态和避免或减弱烦恼状态指明了方向,教师可通过学习兴趣的激发、内容的展现形式、任务的多少以及难度的把握等方面进行线上课程的建设及实施准备。
三、桑代克练习律在工程力学在线课程建设及教学中的应用
练习律通俗的讲就是习惯的重复增加了习惯的力量,其前提是“熟能生巧”。练习律有两种形式:一个联结的应用会增强这个联结的力量;一个联结的失用(不练习)则会导致这一联结的减弱或遗忘[6]。这里的应用,指的是受奖或受罚反应的正确应用,也就是强调练习要有反馈,包括奖励的反馈和惩罚的反馈,这里的奖励和惩罚的具体含义要根据具体的练习来定。如果将练习律应用在工程力学的学习中,可以这样认为:学习工程力学需要进行练习,而有效的练习需要练习结果的及时反馈。
工程力学是高中物理在力学知识方面的延伸和扩展,分为静力学和材料力学两个部分,静力学研究物体的受力分析,力系的简化和力系的平衡问题,而材料力学研究构件在外力作用下的强度、刚度和稳定性的问题。涉及大量的理论推导、分析和计算,没有足够有效的练习很难完成知识的巩固和掌握。根据桑代克的练习律,知识的掌握需要进行练习,而练习效果的及时反馈可以增强学习的效果。对于工程力学的在线课程来说,由于不受时空的限制,线上布置练习任务,学生进行线上练习,提交答案后,系统自动批改,于是练习结果可以及时得到反馈,并且难点问题要配置答案解析,同学们可以及时了解知识的掌握情况,而且对于难点问题根据答案解析,可以很快得到指导。而在传统教学中,学生做完课后作业,提交给教师批改,教师再找时间进行集中讲评,经历的时间比较久,遇到问题也不能及时有效解决,而在线课程的及时性,大大缩短了学生做完练习到结果反馈的中间时间,学生的学习效率将大大提高。
及时的练习对工程力学知识的掌握和巩固起到非常重要的作用,而练习的内容、数量、形式和节奏将直接影响学习的质量。本课程以学生的学习为中心,结合学生的认知特点进行合理设置。线上视频按照学生的注意力集中时间规律,通常围绕一个知识点进行8到15分钟的视频讲解,然后是与知识点内容紧密相关的3-5个小练习,小练习多以选择和判断题的形式呈现,一是方便学生随时随地使用手机作答,二是方便系统自动批改。小练习的难度要适当,如果太高,容易挫伤学生的学习积极性,产生畏难情绪,太容易则难以达到知识巩固的目的,难度是否合适要通过学生答题情况的反馈,不断优化练习的难度。每章大概有4到8个知识点,每章进行一次线上测验。测验围绕线上知识点展开,考虑学生学习掌握情况有好有坏,难度也要有区分度,由易到难,都有涉及。由于线上习题多采用客观题,知识点的考查相对比较集中,而工程力学要解决的问题通常要用到许多的知识点,特别是到了材料力学部分,比如弯曲梁的强度校核问题,要用到静力学的受力分析、平衡方程的建立、截面法求内力、横截面上的应力计算和分布等,还要有相当多的主观题的练习,这部分可以安排在线下进行,并通过线下课堂进行反馈和讲评。线上习题和测验设置是否合理,可通过线上平台的数据统计及分析功能了解学生的学习情况,并根据学习情况对线上练习进行调整。
另外,在线课程也扩展了练习的广度和深度,不仅通过测验和习题可达到练习的效果,还可以通过线上讨论,达到练习的效果。比如在材料力学部分,引入截面法求内力的时候,可以让同学们线上讨论为什么引入截面法以及为什么内力采用设正法进行预设,通过这样的线上讨论,同学们可以发表自己的看法,同时还可以了解其他同学的看法,比较各种看法的异同,最终加深截面法的应用价值。
四、桑代克效果律在工程力学在线课程建设及教学中的应用
桑代克早期效果律的内容是:在对同一个情境作出的若干反应中,那些伴随着或紧接着有使动物满意的事态发生的反应,在其他条件相等的情况下,将与这个情境更加牢固地联结起来,哪些伴随或紧接着有使动物不适的事态发生的反应,在其他条件相等的情况下,与这个情境的联结则削弱下去。所谓满意的事态意指动物不作任何举动予以回避而经常作一些举动以便维持或恢复的事态。所谓烦恼的事态,则意指动物不作任何举动予以保持而经常作一些举动以便结束的事态[6]。根据早期的效果律可知,奖励会加强联结,而惩罚会削弱联结。但桑代克后期的许多实验又表明:奖励和惩罚的效果不是相等或相反,在某些条件下,奖励比惩罚更为有效。
对于工程力学在线课程来说,如何运用奖励和惩罚对于学生的学习效果起着非常重要的作用。工程力学是工科课程里面相对比较有难度的课程之一,静力学部分和高中物理中关于力的分析有一定联系,学生容易理解,而在材料力学部分,研究构件在外力作用下的应力、应变和变形分析,涉及大量的公式推导,而且有的内容比较抽象,有相当一部分的同学难以理解,如果不经常性地给予鼓励,学习的热情很难继续。根据桑代克的效果律,我们可以给予适当的奖励和惩罚,但在哪些环节可以进行奖励和惩罚以及如何进行奖励和惩罚是我们在工程力学在线课程建设及实施中需要仔细挖掘的问题。我们将从线上学习环节去寻找可以奖励或惩罚的切入点。首先,学生学习完知识点视频,我们可以设置相应的在线练习,根据前述的练习律,学生练习完后可及时反馈练习的结果,包括对错和答案解析。由于不是在实体课堂,教师不能面对面直接对学生的练习效果进行评价。此时我们可以在答案解析里面,增加一些奖励或惩罚色彩的语言,让学生感受到教师的肯定或督促,激发学生学习的积极性。其次对于一些重点或难点问题,教师可在讨论区设置讨论主题,并根据学生的作答情况,参与对部分回帖的评价,不仅可以提高讨论区的互动程度,也可以更加激发学生深入思考的热情。最后还可以在在线作业批改环节进行实施。系统可以自动批改的练习基本都是客观题,而对于主观题可通过学生互评或教师批改的方式进行。对于教师批改的作业,教师就可以根据具体的作答情况,给出适度的评价,让学生感受到激励和鞭策。所有这些环节都是要促进学生的继续学习,促使学生保持学习的持续积极性,从而提高学习效率。
桑代克指出人类的学习基本上是准备律、练习律和效果律的作用。本文通过引入桑代克的学习律,深入分析其在工程力学在线课程建设以及实践中的具体应用,通过多种方法和途径实现本科教学方法的创新,激发学生的学习兴趣,扩展学习的广度和深度,从而提高本科教学质量。
参考文献:
[1]张树翠,赵卫兵.以工程教育认证为导向的工程力学教学改革研究[J].教育教学论坛,2020(3):104-105.
[2]郭勇.信息化背景下的工程力学教学改革措施[J].高教学刊,2019(14):124-126.
[3]梁志达.新工科背景下应用型本科院校工程力学课程教学质量提高的途径和方法探讨[J].当代教育实践与教学研究,2019(8):81-82.
[4]覃慧玲,李嘉泽楷.广西高校线上线下课程建设与应用路径探究——基于中国大学MOOC运营情况分析[J].高教论坛,2019(6):26-28.
[5]韩佳伶,徐委政,庞丽艳.在线课程背景下“五位一体”混合式教学模式研究[J].教育教学论坛,2019(39):186-187.
[6]鲍尔GH,希尔加德ER.学习论——学习活动的规律探索[M].邵瑞珍,皮连生,吴庆麟,等,译.上海:上海教育出版社,1987.
杨旭娟,李兆军,杨蓉.桑代克学习律在工程力学在线课程建设及教学中的应用[J].高教论坛,2020(06):24-26.
基金:广西高等教育本科教学改革工程项目“‘虚拟仿真+MOOC+课例研究’一体化教学模式下工程力学课程教学改革与实践”(2017JGA125);广西高等教育本科教学改革工程项目“基于闭环反馈的机自专业人才培养目标和教学过程质量监控机制及运行模式研究与实践”(2015JGZ106);2018-2020年广西本科高校特色专业及实验实训教学基地(中心)建设项目
分享：
量子不确定关系表明,即使我们知道了量子态的全部信息,我们也无法同时精确地预测任意两个互不对易的可观测量的测量结果.量子不确定关系是量子力学和经典力学的本质区别,因此对不确定关系的研究能够帮助我们更好的认知量子力学.此外,不确定关系被广泛的应用于量子信息科学的每一分支中,比如,量子非克隆理论,量子密码,纠缠探测,量子自旋压缩,量子度量学和量子同步.
2020-12-08
地震研究的终极目标是对地震事件的发生时间、位置和震级进行准确的预测.目前,地震短期预测仍是具有高复杂度的世界性科学难题,现有的预测方法仍存在很大的可创新空间(周硕愚等,2019).对于地壳内部的构造地震而言,地震事件的发生是整体断层系统长期演化的结果.因此,地震预测方法的发展离不开对发震断层内部的摩擦过程及触发机制的研究.
2020-09-05
创新不仅是民族进步的灵魂，也是国家蓬勃发展的不竭动力。有关数据表明，教育部正在制定本科专业的教学质量标准，重点纳入创新精神和能力的培养。同时，全国各高校都在结合自己学校专业的特点，组织修改培养方案，将创新精神和能力作为重要培养指标之一。 空气动力学是能源与动力工程专业的技术基础课，是研究作为流体的空气的力学运动规律及其应用的学科。
2020-08-10
风洞试验、数值计算和模型飞行试验是空气动力学研究的三大手段，通过三大手段的综合应用，形成闭环的气动试验研究体系。气动试验研究体系着眼设备发展大局和信息化发展趋势，以CPS技术为核心，实现“人”、“信息系统”和“物理系统”的综合集成，形成链路通畅、高度数字化的试验研究环境，形成气动数据从生产到应用生态链，用多维度融合赋能气动研究创新发展，为气动研究工作注入新的活力[3,4]。
2020-08-10
风洞是航空航天领域极为重要的地面试验设施，油源系统是风洞的动力系统，为风洞所有阀门和执行机构提供液压动力，用于实现试验模型各种高难度状态的自动驱动和控制，是十分重要的组成部分。文中风洞是国内主力生产型风洞，控制系统已非常老旧，故障频发，另外随着国内各新型装备吹风试验对风洞的运行性能及功能要求进一步提高，原控制系统已不能很好地满足试验需求。
2020-08-10
“材料力学”课程是全国高等院校机械工程、土木建筑、车辆工程等专业的必修科目，根据国家对本科教育和人才培养的整改优化，国内高校对“材料力学”课程的教学课时做出相应调整[1]。“材料力学”课程因内容较抽象、研究问题较繁琐，因此对于基础较薄弱、理解能力较差的学生学习该课程会更加困难[2]。
2020-08-10
平流层浮空器是指利用轻于空气的浮升气体产生的浮力在平流层底部进行持久驻空飞行的浮空类飞行器,主要包括平流层飞艇和高空气球,具有飞行时间长、搭载能力强、使用效费比高等优点.平流层浮空器在全天候、全天时的信息获取应用中具有显著优势,可为对地观测、通信保障、防灾减灾、环境监测等应用需求提供重要的技术解决方案,具有巨大的军民应用前景[1].
2020-08-10
间隙这一非光滑因素广泛存在于机械系统中,比如齿轮传动系统中的齿侧间隙、导杆滑块机构中的多运动副间隙、起落架系统中的扭转间隙、空间机械臂的关节间隙、共振筛内的弹簧间隙等[1,2,3,4,5]。系统结构内的间隙,是引起分段约束问题的主要因素,它会对机械系统的动力学特性产生重要的影响,因此吸引了许多学者对含间隙系统的动力学行为进行研究。
2020-08-10
当飞机、车、船及火车运行速度较高时,湍流边界层激励的结构振动噪声成为该类交通工具内噪声的重要组成部分,会大大降低乘坐舒适度。舰艇在10kn以上中高航速时,流激振动噪声是声呐自噪声的重要组成部分,对声呐正常工作有不利影响[1]。湍流边界层激励结构振动主要包括湍流壁面脉动压力功率谱和结构随机振动响应功率谱两大内容。
2020-08-10
当一个物体在流体中作刚体运动或模态振动时,会带动其周围的流体一起发生运动,其中运动流体的动能可以用相应的附加质量进行度量。若假定流体无黏无旋,则依据势流理论,完全浸没物体的附加质量取决于其形状及运动模式,而与位移大小、速度及加速度无关[1]。对于附加质量,除极个别简单情形存在解析解外,一般需由数值方法或实验进行计算。
2020-08-10
人气：6027
人气：3748
人气：2961
人气：2955
人气：2857
我要评论
期刊名称：力学季刊
期刊人气：1479
主管单位：上海市科学技术协会
主办单位：同济大学,上海交通大学,上海市力学会,中国力学学会
出版地方：上海
专业分类：科学
国际刊号：0254-0053
国内刊号：31-1829/O3
邮发代号：4-278
创刊时间：1980年
发行周期：季刊
期刊开本：大16开
见刊时间：一年半以上
影响因子：0.963
影响因子：1.730
影响因子：0.542
影响因子：1.028
影响因子：0.878
科普杂志阅读、期刊信息查询、论文下载、文献查询、原创文章检测等多项服务。
服务热线
您的论文已提交，我们会尽快联系您，请耐心等待！
你的密码已发送到您的邮箱，请查看！
2020-07-04
173
上传者：管理员
