趙玉萍，彭 劍，儲愛民

(1.湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201；2.湖南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

1 引言

在高等學(xué)校的本科課程中，理論力學(xué)是許多理工科專業(yè)的必修課。理論力學(xué)屬于經(jīng)典力學(xué)的范疇，介紹了諸多的力學(xué)原理和方法，它們既可以獨立應(yīng)用于解決一些工程實際問題，又是學(xué)習(xí)其它主干課程的基礎(chǔ)，因此理論力學(xué)這門課程的重要性是不言而喻的。為了保障理論力學(xué)的教學(xué)效果，一線教師們對理論力學(xué)的教學(xué)改革與研究展開過多方面的工作[1-7]，包含教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)體系等，并且實踐了在實體課堂中融入線上學(xué)習(xí)的元素[8]，以適應(yīng)信息時代的發(fā)展。當(dāng)前，加強(qiáng)線上教學(xué)建設(shè)，使得線上教學(xué)長期性、常態(tài)化、正規(guī)化是高等教育必然發(fā)展的趨勢[9]。本文結(jié)合實踐闡述互聯(lián)網(wǎng)+智能+理論力學(xué)線上教學(xué)的幾點做法和體會，以期和廣大同仁探討和交流，共同探索在培養(yǎng)高質(zhì)量人才過程中理論力學(xué)課程線上教學(xué)的方法。

2 引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計

高等學(xué)校理工科非力學(xué)專業(yè)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求[10]（以下簡稱基本要求）對理論力學(xué)每個知識點用“掌握”“熟練”“會”“了解”等字眼做出了具體的目標(biāo)要求。因此，在理論力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)都非常明確的前提下，采用互聯(lián)網(wǎng)+智能+理論力學(xué)在線教學(xué)模式時，教師對教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行頂層設(shè)計則尤為重要，教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計得好壞直接影響到學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握、對教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的程度。

2.1 利用在線慕課資源合理布置教學(xué)內(nèi)容。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，目前各種在線精品課程的供給較為豐富，其中一些被擇優(yōu)納入全國數(shù)字教育資源免費平臺如中國大學(xué)MOOC平臺、學(xué)堂在線和智慧樹平臺等。利用線上精品慕課資源，以及手機(jī)、平板等智能移動設(shè)備，線下課堂中的教師可從知識的直接傳播者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R的分享者和學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者。

首先，教師根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案中規(guī)定的學(xué)時數(shù)，進(jìn)行教學(xué)進(jìn)度的總體安排。在這個安排中以每次課（2課時）為基本單元，教師預(yù)先給出每個單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容（知識點）和學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)生通過教師推薦或指定的線上慕課資源，觀看相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行第一輪自主學(xué)習(xí)。在這個環(huán)節(jié)中學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)的知識點有個初步印象，和在線下課堂中聽教師現(xiàn)場授課具有等同的效果。通過在學(xué)生中的調(diào)查了解到，學(xué)生認(rèn)為第一輪的線上自主學(xué)習(xí)相比于線下課堂跟隨老師的學(xué)習(xí)更具有靈活性，比如哪個知識點沒有聽明白，學(xué)生可以反復(fù)觀看視頻和課件；又或者學(xué)生目前注意力還不夠集中，他可以選另一個時間段觀看視頻，讓自己在學(xué)習(xí)時始終處于最佳的狀態(tài)。這樣自由靈活的學(xué)習(xí)方式是線下課堂所不能給予的。

2.2 通過設(shè)置問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

教學(xué)設(shè)計的宗旨是，讓學(xué)生真正發(fā)生學(xué)習(xí)行為。由于理論力學(xué)課程理論性強(qiáng)、邏輯性強(qiáng)，為了在學(xué)習(xí)知識的過程中培養(yǎng)學(xué)生演算、推導(dǎo)、分析問題等高階思維能力，需要教師設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，將知識點引入到問題中，學(xué)生通過解決什么問題或做什么事情，達(dá)到對相應(yīng)知識點的深入學(xué)習(xí)。

教師根據(jù)知識點的具體要求，給學(xué)生布置一定數(shù)量的問題或習(xí)題，以書面練習(xí)為主，考查并引導(dǎo)學(xué)生對知識點深入學(xué)習(xí)。例如，《基本要求》中對平面力系這部分內(nèi)容有一個要求是“掌握平面各種力系的簡化方法”，針對該要求，教師可以設(shè)計問題為“概述平面任意力系的簡化過程”或“平面任意力系的簡化依據(jù)是什么？”；又如，《基本要求》中對動量矩定理這部分內(nèi)容有一個要求是“掌握對固定點和質(zhì)心的動量矩定理”，針對該要求，教師可以設(shè)計問題為“為什么只有對固定點和對質(zhì)心的動量矩定理而沒有對其他任意動點的動量矩定理？”。在這個環(huán)節(jié)中，教師不是直接告訴學(xué)生問題答案的前因后果，而是讓學(xué)生通過思考自己得出結(jié)論，因而更能加深對所學(xué)內(nèi)容的理解和掌握，同時也逐步培養(yǎng)了學(xué)生分析、辨析、概括等高階思維能力。

2.3 根據(jù)問題反饋及時答疑解惑。

以學(xué)生為主的學(xué)習(xí)，不是給學(xué)生布置了學(xué)習(xí)任務(wù)、要求學(xué)生自己認(rèn)真琢磨就行了，還需要老師適時的指導(dǎo)及解惑，尤其是對一些難度較大的知識點，老師通過與學(xué)生的溝通與交流，幫助學(xué)生解決困惑或難題仍是必不可少的。

比如，在理論力學(xué)中學(xué)習(xí)到動力學(xué)內(nèi)容時，有學(xué)生在班級QQ群問到：“質(zhì)點系的動量矩定理、定軸轉(zhuǎn)動微分方程和對質(zhì)心的動量矩定理分別在什么情況下使用？”、“質(zhì)心運動定理與質(zhì)點系的動量定理有什么關(guān)系？”等。從學(xué)生們的提問中可以看出，學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識點時是動了腦筋、經(jīng)過思考的。對這些較復(fù)雜的復(fù)合性問題，由學(xué)生自己提出后，教師通過交流平臺為學(xué)生指出要點、給出解釋或關(guān)鍵說明，能讓學(xué)生有豁然開朗的感覺，這樣，自主的學(xué)習(xí)行為就真正發(fā)生了。除此之外，在班級交流平臺如QQ群內(nèi)，教師還對每一節(jié)的內(nèi)容提出一些與知識點有關(guān)的簡單問題，要求學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)所知進(jìn)行回答，其中有畫圖題，有總結(jié)題，有計算圖，有辨析題等，都是教師自行設(shè)計的題目，都要圍繞著讓學(xué)生解決什么問題或做什么事情來展開。這樣的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計能顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的成就感。

3 引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程管理

對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的了解和評價需要將學(xué)生學(xué)習(xí)的表現(xiàn)、學(xué)習(xí)的態(tài)度、學(xué)習(xí)的效率，及考試成績幾方面聯(lián)合，體現(xiàn)全面的學(xué)習(xí)過程，并將以往以應(yīng)試考核為主向過程考核傾斜，以此來激勵學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)內(nèi)動力，同時向?qū)W生傳遞“學(xué)習(xí)不是一時的事，而是一種持續(xù)的行為和習(xí)慣”這樣的學(xué)習(xí)理念。

3.1 制定同步學(xué)習(xí)過程的考核方法。

基于線上課程資源的線上教學(xué)是一種學(xué)校認(rèn)可并逐漸鼓勵和推廣的教學(xué)模式，學(xué)生自主學(xué)習(xí)也不是完全脫離教師的自我學(xué)習(xí)。線上教學(xué)可分同步和異步兩部分。同步是指教師和學(xué)生同時在線上的同一平臺，通過交流平臺教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)難點、習(xí)題講解、解決共性問題、討論與交流等的時段。同線下教學(xué)一樣，線上同步教學(xué)同樣需要在班級中形成有紀(jì)律、有秩序、有氛圍的學(xué)習(xí)環(huán)境?？紤]到線上教學(xué)目前還沒有形成常態(tài)化，一般來說學(xué)校都還沒有為此制定相關(guān)的教學(xué)規(guī)章制度，因此需要教師為自己所教授的線上班級制定一個規(guī)則，來保障線上同步教學(xué)的規(guī)范、有序和有效。

線上同步教學(xué)時，由于學(xué)生與老師的交流與溝通無法面對面進(jìn)行，因此先在交流平臺建立云班級，如QQ群或微信群。搭建了空中線上班級后，每位學(xué)生在線上課堂上的提問、回答問題、參與討論、上傳圖片等學(xué)習(xí)表現(xiàn)都可以被保存下來，作為課程成績評價的依據(jù)。線上同步教學(xué)結(jié)束后教師以此依據(jù)給予每位學(xué)生相應(yīng)的課堂表現(xiàn)分?jǐn)?shù)，作為過程考核內(nèi)容的一部分。用這種方式鼓勵學(xué)生積極主動參與學(xué)習(xí)，又能一目了然地展示學(xué)生的課堂表現(xiàn)，比線下課堂中轉(zhuǎn)瞬即逝的表現(xiàn)方式更方便教師對學(xué)生做出合適的評價和考核。

線上同步課程仍需要有課堂的嚴(yán)肅性，比如要求學(xué)生著裝正式，盡管老師和其他同學(xué)們可能看不到你的著裝，但隨意的著裝會讓心理有松懈感，將會影響聽課效果；聽課時要求學(xué)生做到桌前來，拿出筆和練習(xí)本。對這項內(nèi)容的考核可以通過打開攝像頭抽查的方式完成，對沒有按要求做到位的學(xué)生酌情扣分。當(dāng)結(jié)束每次課時，教師拋出一個和本次課內(nèi)容相關(guān)的簡單的問題，同學(xué)們線上提交答案后便可自行離開。課后老師根據(jù)提交答案情況給予每位學(xué)生相應(yīng)的課堂出勤分?jǐn)?shù)，這種考勤方式既不占用太多課堂時間，又準(zhǔn)確地了解了學(xué)生的到課情況。

3.2 制定異步學(xué)習(xí)過程的考核方法。

異步學(xué)習(xí)是指學(xué)生領(lǐng)到教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)目標(biāo)后進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的時段。教師需要首先向?qū)W生提供學(xué)習(xí)所用到的視頻、資料、需要解決的問題等。自主學(xué)習(xí)是線上學(xué)習(xí)的一個重要的特征，學(xué)生在什么時間學(xué)、學(xué)習(xí)多長時間完全由學(xué)生自己安排。對這個過程的考核，一是可通過智慧教學(xué)平臺自帶的一些統(tǒng)計功能，查看學(xué)生觀看視頻的記錄；二是教師規(guī)定提交作業(yè)的時間并檢查作業(yè)完成質(zhì)量；三是教師查看學(xué)生對問題的解決過程和結(jié)果，比如要求學(xué)生錄制問題解答過程的小視頻向同學(xué)講解展示。采用這些方式對自主學(xué)習(xí)過程進(jìn)行管理，督促學(xué)生及時完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

期中期末考試、章節(jié)小測驗等作為激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的動力源，依然是必要的。在實施線上教學(xué)時，首先明確告訴學(xué)生，課程中所講授到的公式推導(dǎo)、方法特點、習(xí)題解答、所布置的作業(yè)等，會有一部分是各種考試中的內(nèi)容，讓學(xué)生重視每一次的學(xué)習(xí)任務(wù)。通過多個考核環(huán)節(jié)的制定引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自主自覺學(xué)習(xí)的意識和習(xí)慣。這些措施能保障線上教學(xué)有良好的秩序，是保障教學(xué)效果的重要基礎(chǔ)。

4 持續(xù)改進(jìn)教學(xué)設(shè)計

對理論力學(xué)這門由經(jīng)典力學(xué)內(nèi)容組成的課程來說，盡管其中的知識點和對知識點的要求相對來說是固定的、不變的，但是學(xué)習(xí)知識點的學(xué)生是變化的，學(xué)生的學(xué)習(xí)背景、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)習(xí)慣等，都會影響他們對同一門課程的理解程度和掌握程度。另外，理論力學(xué)課程內(nèi)容龐大、知識點多，需要的課時比較多，學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程的過程中學(xué)習(xí)狀態(tài)也是變化的，初學(xué)靜力學(xué)部分的時候多數(shù)學(xué)生會認(rèn)為挺輕松，后續(xù)學(xué)習(xí)動力學(xué)部分的時候，一部分學(xué)生開始感覺學(xué)起來力不從心、解題時無從下手。因此，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計好之后不可能成為一個“放之四海而皆準(zhǔn)”的萬能設(shè)計，應(yīng)該是針對不同的學(xué)生群體、在不同的學(xué)習(xí)階段的設(shè)計，是需要在課程的教學(xué)過程中不斷進(jìn)行調(diào)整和修正的設(shè)計。

4.1 根據(jù)學(xué)生的反饋進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。

在線上教學(xué)過程中，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)設(shè)計要以學(xué)生的反饋為基礎(chǔ)。教師通過設(shè)計提問、小型測驗、總結(jié)交流等教學(xué)環(huán)節(jié)，一是幫助學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容，二是從學(xué)生的做答反饋中查找出學(xué)生沒理解、沒掌握、沒想到的地方，找出容易出錯的問題、代表性的問題。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中能知道自己某個問題或習(xí)題不會求解、不知該如何下手，但有時候是當(dāng)局者迷，他可能找不到出問題的關(guān)鍵原因。教師分析出錯的原因，及時調(diào)整教學(xué)設(shè)計、教學(xué)節(jié)奏、教學(xué)內(nèi)容。教師通過線上同步教學(xué)對具體問題進(jìn)行講解、區(qū)分和比較易混淆的問題、增加對不同問題之間的辨識度，引導(dǎo)學(xué)生在發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題等方面不斷積累經(jīng)驗，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，這樣才能鞏固教學(xué)效果、穩(wěn)步推進(jìn)教學(xué)進(jìn)度。

線上教學(xué)盡管強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的自主學(xué)習(xí)為重，但對教學(xué)內(nèi)容的重點和難點的突破還是要依靠教師的講授作用。例如，動力學(xué)篇章的內(nèi)容是理論力學(xué)課程中最復(fù)雜的一部分，同時也是與先修課程大學(xué)物理中內(nèi)容最貼近的一部分，比如動量定理、動能定理等。學(xué)生在學(xué)習(xí)動力學(xué)的過程中，如果沒有重視或沒有深入學(xué)習(xí)，就會停留在原有的水平。教師拋出諸如“動能定理求解動力學(xué)問題有什么特點？”、“剛體平面運動微分方程的核心是什么？”等問題，洞察學(xué)生對該部分內(nèi)容是否真正掌握，以便及時給予指導(dǎo)和講解。

4.2 展開多方位的交流促進(jìn)改進(jìn)。

在線上教學(xué)過程中，教師通過網(wǎng)絡(luò)平臺容易實現(xiàn)與學(xué)生進(jìn)行頻繁的交流與溝通。學(xué)生需要從教師這里獲得及時的關(guān)注和支持，比如教師給予的及時答疑、幫助學(xué)生找到問題出錯的原因、表揚(yáng)學(xué)生的進(jìn)步、鼓勵學(xué)生繼續(xù)努力等等，讓學(xué)生有被關(guān)注、被關(guān)愛的愉悅感。由于線上交流平臺的便捷，教師有充分的時間來解答來自不同時間、不同學(xué)生們的提問，同時教師也了解了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，有利于確定出進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)設(shè)計的方向。

教師在管理學(xué)習(xí)過程中，把有助于給以學(xué)生學(xué)習(xí)信心的相關(guān)內(nèi)容及時整理和提取出來，向全班展示學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。線上學(xué)習(xí)的交流平臺在展示學(xué)生學(xué)習(xí)成果方面更為便利。比如：每次作業(yè)之后都選擇一部分書面整潔、畫圖美觀、字跡工整、結(jié)果正確率高的作業(yè)放到班級QQ 群展示；在交流平臺討論和回答問題過程中，對完整、精準(zhǔn)的回答及時給予一個表情符號點贊，既增加課堂活躍度，又調(diào)動學(xué)生們的積極性；對一個問題有區(qū)別于他人的好的解決方案的，拍照上傳到交流平臺與其他同學(xué)分享；對好的提問拿出來與同學(xué)們共同探討，引發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣等。這些做法營造了相互學(xué)習(xí)的氛圍、搭建了隱形的競爭環(huán)境，最終為改進(jìn)線上教學(xué)質(zhì)量提供良好的作用。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)的理論力學(xué)教學(xué)方式是在線下課堂中進(jìn)行，長期以來都是以教師講授知識為主，以至于教師無意中對知識進(jìn)行了較多的灌輸而使學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)。在當(dāng)前信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的時代，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”“智能+”的教學(xué)已經(jīng)成為高等教育的重要發(fā)展方向。教師與學(xué)生對新時代的理論力學(xué)教學(xué)模式的改革也有迫切的愿望。本文實踐了基于慕課的“互聯(lián)網(wǎng)+智能+理論力學(xué)”的線上教學(xué)模式，教師通過教學(xué)設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，這是一種探索適應(yīng)新時代的理論力學(xué)教學(xué)改革的有益嘗試。