景凱宇 成芳 徐超

摘 要：以《材料力學(xué)》課程為例，針對目前學(xué)生在學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出的學(xué)習(xí)效果差，學(xué)習(xí)知識不能轉(zhuǎn)化為工作能力的問題，借助現(xiàn)代信息化技術(shù)的支撐，從教學(xué)內(nèi)容安排和評價機(jī)制兩方面進(jìn)行教學(xué)改革，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、自學(xué)能力和分析問題、解決問題能力，最終提升學(xué)生在本課程中的學(xué)習(xí)效果，形成能力。

關(guān)鍵詞：力學(xué)課程;“線上+線下”混合式教學(xué);教學(xué)內(nèi)容安排;評價機(jī)制

中圖分類號：G642.0 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1673-260X（2021）05-0104-04

引言

在現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的影響下，人們的日常生活發(fā)生了翻天覆地的變化。然而相對于日新月異的社會環(huán)境，高等教育模式做出的反應(yīng)相對緩慢，土木工程專業(yè)基礎(chǔ)課在教學(xué)中的改革相對就更少，與此同時，力學(xué)教育目前面臨著諸多的困難，如學(xué)時壓縮而導(dǎo)致知識體系無法完整呈現(xiàn);教學(xué)內(nèi)容相對較多且難度較大，對于應(yīng)用型本科院校學(xué)生學(xué)習(xí)有一定困難;學(xué)生認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容枯燥無味，與實(shí)際工作聯(lián)系不緊密對課程不感興趣、不重視等。又如，一方面由于學(xué)生成長在信息時代，學(xué)生的特點(diǎn)發(fā)生了一定的變化，“碎片化學(xué)習(xí)”為特征的‘移動學(xué)習(xí)已逐漸成為當(dāng)代大學(xué)生自主學(xué)習(xí)的趨勢”[1]。另一方面互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展、智能手機(jī)普及，但力學(xué)基礎(chǔ)課的教育模式仍然停留在上世紀(jì)的模式，未發(fā)生顯著變化。

2015年3月5日李克強(qiáng)總理，提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計(jì)劃，以慕課MOOCs為代表的線上教學(xué)模式如雨后春筍般發(fā)展起來，這些課程以互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)模式，開創(chuàng)了“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的新教學(xué)新模式。借助線上教學(xué)的各種優(yōu)點(diǎn)，同時結(jié)合2020年受疫情影響教育部提出的“停課不停學(xué)”的要求，本文以此為契機(jī)，針對目前力學(xué)課程教學(xué)面臨的問題，嘗試通過“線上+線下”混合式教學(xué)改革，彌補(bǔ)以上不足。

要做好教學(xué)改革，就應(yīng)該深刻理解教學(xué)的含義，教學(xué)=教授（教師）+學(xué)習(xí)（學(xué)生）。二者的關(guān)系是并重的，單獨(dú)一方面改變，很難達(dá)到理想的教學(xué)改革效果。因此，教師應(yīng)首先分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的困難，并以此為切入點(diǎn)探索合理的教授模式加以應(yīng)對，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)效果的提升。本文以下將從三個方面展開：

1 力學(xué)學(xué)習(xí)現(xiàn)狀分析

目前土木工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的困難主要來自以下幾方面：一是由于高中數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)知識掌握不扎實(shí)，導(dǎo)致大學(xué)的力學(xué)課程學(xué)習(xí)吃力;二是由于課上時間主要用于講解理論知識，練習(xí)偏少，對于知識掌握的深度不夠，同時，“由于定理、概念、畫圖、公式較多，雖然采用了多媒體手段，但學(xué)生仍然普遍反映課上難理解，課下難應(yīng)用于實(shí)際”[2]。學(xué)生在上學(xué)期間未能將知識轉(zhuǎn)化為能力，后續(xù)步入工作崗位，適應(yīng)工作崗位能力差，后期職業(yè)發(fā)展?jié)摿Σ蛔?三是學(xué)生對于力學(xué)學(xué)習(xí)興趣不足，課下未能及時復(fù)習(xí)鞏固，導(dǎo)致前后兩節(jié)課間隔期間遺忘現(xiàn)象較為嚴(yán)重，又因?yàn)榱W(xué)的前后知識關(guān)聯(lián)性比較緊密的特點(diǎn)，影響了下次課上對于后面講授內(nèi)容的理解，進(jìn)一步喪失了學(xué)習(xí)的動力;四是部分學(xué)生在高中階段未養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，自控力較差，不能做到課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)，對于作業(yè)不能認(rèn)真對待，抄襲現(xiàn)象頻繁。

2 采取的應(yīng)對策略

想要從整體上解決以上問題，核心是提升學(xué)生對于力學(xué)的興趣和掌握力學(xué)的學(xué)習(xí)方法。提升學(xué)習(xí)興趣能夠增強(qiáng)學(xué)生的主觀意愿，對于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、增加課下學(xué)習(xí)時間和克服學(xué)習(xí)中的畏難情緒都有一定的幫助。掌握了學(xué)習(xí)方法，學(xué)起來就能達(dá)到事半功倍的效果，任何學(xué)科都有自身的特點(diǎn)，力學(xué)的特點(diǎn)是其邏輯的緊密性，如能按照分析步驟一步一步操作就能有據(jù)可依，避免無從下筆的情形發(fā)生。同時在按照步驟操作的過程中也能得到一些中間數(shù)據(jù)，逐漸理清思路，最終獲得正確解題。力學(xué)的一般解題思路如圖1。

即使學(xué)生了解了上述思維過程，也未必能在遇到具體問題時順利得到答案。部分同學(xué)會在步驟2、3上遇到問題，究其原因還在于力學(xué)知識掌握不扎實(shí)，需要應(yīng)用時不能順利檢索和提取;數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差，無法完成相關(guān)的數(shù)學(xué)表達(dá)式和求解。想要突破步驟2、3的瓶頸，沒有捷徑，只有勤于思考和增加練習(xí)量，通過練習(xí)和思考加深對于抽象概念的理解和掌握。想要引導(dǎo)學(xué)生主動思考和增加練習(xí)又離不開興趣，有了興趣和好奇心才能意志堅(jiān)定，一路披荊斬棘，而不是半路放棄。

本次改革重點(diǎn)是收集一批相關(guān)的工程實(shí)例或者生活現(xiàn)象，通過微視頻的形式引導(dǎo)學(xué)生思考，從而鞏固所學(xué)的力學(xué)知識，并提高應(yīng)用能力。例如：很多同學(xué)兒時都玩過的“打水漂兒”游戲——找一塊扁平的石頭，用很大的力氣扔到水面上，只要找好角度，石頭就能在水面上跳很多次，但這里蘊(yùn)含的科學(xué)道理卻很少有人了解。2018年自英國的某男子以121米遠(yuǎn)的水漂，水上跳躍88次，創(chuàng)下了打水漂最遠(yuǎn)的吉尼斯世界紀(jì)錄。如何能打出一個完美的“水漂兒”呢？2005年，幾位法國學(xué)者在英國雜志《流體力學(xué)》上發(fā)表了一篇文章，標(biāo)題就叫《打水漂》。通過研究分析，科學(xué)家們得出完美的“水漂兒”與石子形狀、石子自轉(zhuǎn)速度和石子入水角度等因素都有關(guān)系。這里蘊(yùn)含的力學(xué)原理是：石子形狀將影響入水部分的面積和旋轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性;一定的自轉(zhuǎn)速度，通過“陀螺效應(yīng)”控制石子在水面支持力的擾動下不發(fā)生上下翻滾和方向偏轉(zhuǎn);入水角決定水平分速度的大小和石子與水面的夾角。

通過對搜集的日常生活中的有趣現(xiàn)象引出力學(xué)思考，使學(xué)生熟悉力學(xué)思維，在此過程中提升分析問題和解決問題的能力。通過引導(dǎo)和啟發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生按照上述步驟思考問題，逐漸掌握力學(xué)思維模式，同時鞏固問題所涉及到的力學(xué)知識點(diǎn)。通過具體實(shí)例，一方面提高學(xué)生對于力學(xué)的興趣，讓學(xué)生體會到力學(xué)的理論不是空洞無用的，拉近力學(xué)知識與日常生活和工程之間的距離。愛因斯坦曾說過“興趣是最好的老師”，有了學(xué)習(xí)興趣，就會主動思考，就能更好地解決實(shí)際問題，最終提升學(xué)生素質(zhì)和能力。另一方面，在情景分析的過程中，以力學(xué)思維為抓手，鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力，發(fā)現(xiàn)水面對于石子的支持力的表達(dá)式中的字母與“打水漂兒”的技巧有何聯(lián)系。在信息高速發(fā)展的今天，知識的更新速度瞬息萬變，但萬變不離其宗。與其讓學(xué)生學(xué)習(xí)知識本身，不如學(xué)會如何學(xué)習(xí)、如何用力學(xué)思維模式思考問題。

另一方面，課程通過搜集一些典型工程案例，如：造成重大財產(chǎn)和人員傷亡的高層住宅倒塌事件、百貨大樓改造過程中倒塌事件和著名的沉船事件等案例，這些事件都和安全意識淡薄和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失誤有直接的關(guān)系。通過觸目驚心的事實(shí)，提醒學(xué)生安全問題的重要程度，同時訓(xùn)練學(xué)生將所學(xué)理論與實(shí)際工程相結(jié)合的能力。課程首先通過線上的視頻和文字等多媒體形式，以講故事的形式敘述事件經(jīng)過，然后在線下課程中引導(dǎo)學(xué)生展開課上討論，應(yīng)用已學(xué)知識分析事件的內(nèi)在原因，使學(xué)生深切體會到理論與實(shí)際的緊密聯(lián)系。

3 構(gòu)建“線上+線下”混合式教學(xué)模式

3.1 “線上+線下”混合式課程的教學(xué)安排改革

“線上+線下”混合式教學(xué)不是將線上授課部分簡單搬到網(wǎng)上，而是從課程的整體設(shè)計(jì)上針對線上和線下兩種模式的優(yōu)缺點(diǎn)取長補(bǔ)短，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行全新的教學(xué)安排。

線上課的優(yōu)點(diǎn)是可以重復(fù)觀看、隨時隨地可以觀看，方便學(xué)生使用碎片時間，這符合目前學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活習(xí)慣;缺點(diǎn)是由于時空上的隔絕導(dǎo)致的疏離感，觀看過程中容易分神、互動效果差?！霸诰€課程學(xué)習(xí)的伙伴意識比較淡漠，同學(xué)間感情交流比較弱。因此，在線課程學(xué)習(xí)需要增強(qiáng)師生交流、生生互動的頻率，形成學(xué)習(xí)共同體意識，以期優(yōu)化學(xué)習(xí)效果”[3]。

線下課程的優(yōu)點(diǎn)是講授者對于教學(xué)氛圍的把控更容易，可以與學(xué)生進(jìn)行情感交流、及時反饋;缺點(diǎn)是受時空限制只能在固定時間、固定地點(diǎn)展開，講授過程無法重復(fù)觀看，教學(xué)內(nèi)容無法進(jìn)行個性化的安排，只能照顧大多數(shù)同學(xué)的學(xué)習(xí)情況。

“傳統(tǒng)課堂以課堂教學(xué)任務(wù)為主，忽略了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)造性”[4]。因此本次改革在教學(xué)組織方面采用如下教學(xué)安排：將基本概念的講解和較難理解的概念安排在線上學(xué)習(xí)，學(xué)生可以針對較難部分多次學(xué)習(xí)，同時節(jié)約的線下教學(xué)時間，以更有針對性的答疑互動為主。對于一部分難度不大，與實(shí)際聯(lián)系較為緊密的知識內(nèi)容宜更多地采用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)。不同于傳統(tǒng)意義上的翻轉(zhuǎn)課堂，線上課程的翻轉(zhuǎn)課堂不是教師與學(xué)生的角色互換，而是指學(xué)生學(xué)習(xí)方式的翻轉(zhuǎn)，學(xué)生事先學(xué)習(xí)網(wǎng)上教室搜集的視頻或教師本人錄制的視頻，回到課堂上師生面對面完成討論和作業(yè)答疑等任務(wù)。使學(xué)生從傳統(tǒng)的“接受性學(xué)習(xí)”，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動合作的“探究式學(xué)習(xí)”，提升學(xué)習(xí)的參與度，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)體驗(yàn)，加深學(xué)生對于概念的記憶和理解。

本課程具體的課程內(nèi)容安排如下：在平面彎曲的內(nèi)力和壓桿穩(wěn)定兩章的末尾，在線下教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生對“工程中如何提高梁的強(qiáng)度”和“工程中如何提高壓桿的穩(wěn)定性”兩個問題展開探討。將難度較大的平面彎曲內(nèi)力部分和壓桿穩(wěn)定兩個章的基本理論部分放在線上學(xué)習(xí)，將更多的線下學(xué)習(xí)時間安排為知識點(diǎn)討論、答疑和作業(yè)答疑。線下安排的力學(xué)習(xí)題講解，通過線下教師詳細(xì)的推導(dǎo)過程，將解題思路完整展現(xiàn)給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生主動思考，提高學(xué)生的應(yīng)用能力。除此以外，針對部分有考研需求的同學(xué)，將應(yīng)力狀態(tài)分析和強(qiáng)度理論等難度較大的內(nèi)容轉(zhuǎn)移到線上教學(xué)作為選學(xué)內(nèi)容，課程整體定位更集中精力學(xué)好基礎(chǔ)知識和鍛煉應(yīng)用能力，通過線上課程內(nèi)容更好的滿足更多同學(xué)的個性化需求。

成功的“線上+線下”混合式課程，離不開優(yōu)質(zhì)的線上教學(xué)視頻。關(guān)于線上教學(xué)，由于其是一個新的領(lǐng)域，目前可供借鑒和參考的經(jīng)驗(yàn)不多。由于線上資源的選擇性很大，不僅僅局限于一個人或者一所學(xué)校內(nèi)的資源，借助線上教育平臺可以直接借力本專業(yè)國內(nèi)頂尖的院校，使學(xué)生接受到更好的教育資源。本課程采用了線上慕課資源和部分自制視頻相結(jié)合的方式。經(jīng)過仔細(xì)篩選，本課程的線上教學(xué)資源選擇了大學(xué)MOOC平臺，由大連理工大學(xué)工程力學(xué)系教授——王博，負(fù)責(zé)建設(shè)的國家級線上精品課程《材料力學(xué)》慕課。使用精品課程即保證了教學(xué)視頻內(nèi)容的質(zhì)量，又保證了教學(xué)資源平臺使用過程中的穩(wěn)定性。使用穩(wěn)定的教學(xué)資源平臺，確保學(xué)生隨時隨地能查看相關(guān)視頻，并在課程修完之后的時間里確保視頻仍然可用，方便學(xué)生查看復(fù)習(xí);也確保了老師在今后的使用中可以逐漸積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提升教學(xué)效果。經(jīng)過一學(xué)期的試用，此線上資源的優(yōu)點(diǎn)是，優(yōu)質(zhì)的師資確保了各個專題的講解清晰明了，講授角度高瞻遠(yuǎn)矚，但缺點(diǎn)是由于課程追求高超的水平和普遍的適用范圍。慕課追求的高水平，導(dǎo)致課程的理論程度偏高，對于應(yīng)用型本科院校學(xué)生接受有一定難度;普適性，導(dǎo)致內(nèi)容泛泛，學(xué)生抓不到重點(diǎn)，大量的新知識導(dǎo)致部分同學(xué)應(yīng)接不暇，學(xué)習(xí)更加吃力。因此下一步，應(yīng)加強(qiáng)對于線上資源的篩選使用上和錄制相關(guān)視頻對現(xiàn)有線上教學(xué)視頻予以補(bǔ)償，提高對本校學(xué)生的針對性。

3.2 “線上+線下”混合式課程的評價機(jī)制改革

課程的評價機(jī)制的作用是通過各種方式，從多個角度檢驗(yàn)學(xué)生最終的學(xué)習(xí)效果，進(jìn)而也是對教師教學(xué)方式的一種側(cè)面反映。另外，通過評價機(jī)制的改革，如成績組成比例等，可以提高學(xué)生對于某項(xiàng)能力訓(xùn)練的重視程度，起到導(dǎo)向性作用。此次改革的目標(biāo)是突出線上學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)過程中的重要性和激勵學(xué)生合理使用線上資源。并通過線上視頻學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的自學(xué)能力、分析問題解決問題能力。

在線上課程的應(yīng)用過程中，如何檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)效果，避免“刷視頻”等出工不出力的現(xiàn)象發(fā)生和提高學(xué)生使用線上資源的積極性是難點(diǎn)。

本次改革嘗試通過“學(xué)習(xí)通”平臺的后臺統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和針對線上學(xué)習(xí)內(nèi)容的作業(yè)、提問等形式督促學(xué)生的線上學(xué)習(xí)，杜絕“刷視頻”現(xiàn)象。同時結(jié)合“學(xué)習(xí)通”平臺的彈窗功能，在視頻中間設(shè)置彈出針對性的問題，正確回答問題后才能繼續(xù)播放后續(xù)內(nèi)容等手段，督促學(xué)生在日常學(xué)習(xí)過程中認(rèn)真學(xué)習(xí)線上資源。同時，通過增加線上學(xué)習(xí)的時長和次數(shù)作為平時成績的依據(jù)，在考試中增大與線上自學(xué)內(nèi)容相關(guān)的題目所占的比例，以激勵學(xué)生積極應(yīng)用線上資源和努力提升自學(xué)能力。

另外，經(jīng)過7年的力學(xué)教學(xué)經(jīng)歷，本人認(rèn)為力學(xué)學(xué)習(xí)的核心不僅是知識本身，更多是學(xué)習(xí)各位力學(xué)大師開創(chuàng)力學(xué)學(xué)科時所使用的分析方法，僅僅針對知識教學(xué)很容易造成“知其然而不知其所以然”的現(xiàn)象。此次改革借助線上資源，加強(qiáng)學(xué)生對于開放性問題的應(yīng)對能力。首先在線上提供部分鋪墊性的基礎(chǔ)概念和公式，針對此部分新知識設(shè)置部分開放性探究性思考題。不同于傳統(tǒng)的客觀性習(xí)題，此類問題沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，學(xué)生只要能應(yīng)用所學(xué)知識自圓其說即可。在此過程中，訓(xùn)練學(xué)生的自學(xué)能力和分析問題和解決問題能力，促進(jìn)學(xué)校所學(xué)知識最終轉(zhuǎn)化為入職之后的工作能力。并在期末考試中增設(shè)此類開放性問題（比例約占15%），引導(dǎo)學(xué)生更多關(guān)注力學(xué)思維過程，分析問題和解決問題能力，而不僅僅是計(jì)算結(jié)果本身。

結(jié)束語

經(jīng)過一個學(xué)期的“線上+線下”混合式教學(xué)模式探索，證明“線上+線下”的模式在一定程度上確實(shí)提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和整體學(xué)習(xí)成績。

同時，近一年的實(shí)踐和反饋，本人也深刻體會到在“線上+線下”混合式教學(xué)改革的道路上還有很長的路需要走。通過對前期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡整理和總結(jié)也明確了下一步工作的方向。在實(shí)際教學(xué)過程中，仍然面臨著部分學(xué)生自控力較差，未達(dá)到預(yù)期的提升效果和如何實(shí)現(xiàn)過程性考核和如何實(shí)現(xiàn)減少作弊提高考核的信度和效度等諸多問題。同時，在備課和作業(yè)反饋環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)線上教學(xué)花費(fèi)的時間和精力是數(shù)倍于線下授課的，教學(xué)中有必要組建教學(xué)團(tuán)隊(duì)才能應(yīng)對海量的工作，實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)教學(xué)模式更好的教學(xué)效果。

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