摘 要 工程力學(xué)作為一門(mén)重要的工科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，有助于培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。該課程內(nèi)容復(fù)雜，加上課時(shí)量減少，導(dǎo)致傳統(tǒng)教學(xué)模式下學(xué)生只能被動(dòng)學(xué)習(xí)，教學(xué)效果不理想。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)混合式教學(xué)通過(guò)對(duì)教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，由易到難，層層遞進(jìn)。調(diào)查問(wèn)卷顯示，該教學(xué)模式得到大部分學(xué)生的認(rèn)可，提高了學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。該研究成果為項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)混合式教學(xué)模式的進(jìn)一步實(shí)踐提供了有力支撐。

關(guān)鍵詞 新工科；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)混合式教學(xué)；工程力學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）18-0110-04

0 引言

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工科專(zhuān)業(yè)人才的需求激增，同時(shí)也對(duì)工科專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。高素質(zhì)的應(yīng)用型工科專(zhuān)業(yè)人才不僅要具備扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，更要有較強(qiáng)的實(shí)踐能力。因此，工科專(zhuān)業(yè)本科生的培養(yǎng)應(yīng)朝著應(yīng)用型、交叉型、綜合型的方向發(fā)展。

作為一門(mén)典型的工科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，工程力學(xué)不僅可以為學(xué)生后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)提供必要的理論基礎(chǔ)和分析計(jì)算方法，而且與工程實(shí)際有著緊密的聯(lián)系，對(duì)學(xué)生分析、解決工程問(wèn)題能力的培養(yǎng)有著重要意義[1]。工程力學(xué)分為理論力學(xué)與材料力學(xué)兩部分，前者主要研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，對(duì)所研究的問(wèn)題建立清晰的力學(xué)模型，幫助學(xué)生分析和解決問(wèn)題；后者主要研究材料在外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變，分析材料破壞的極限，為解決實(shí)際工程問(wèn)題提供更加精確的理論依據(jù)。

1 傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)教學(xué)模式主要是教師單方面灌輸知識(shí)、學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)。由于工程力學(xué)課程內(nèi)容繁雜、公式頗多、系統(tǒng)性強(qiáng)、學(xué)科交叉性強(qiáng)，兼具理論性和實(shí)踐性，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中難免會(huì)覺(jué)得枯燥乏味[2]。目前該課程的教學(xué)方式難以滿足新工科背景下人才培養(yǎng)的需要，主要存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題。

1）未充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。為了完成教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)任務(wù)，教師要在有限的課時(shí)內(nèi)使授課內(nèi)容覆蓋必要的知識(shí)點(diǎn)，通常采取單一的課堂講授方式，導(dǎo)致學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果不盡如人意。

2）未充分激發(fā)學(xué)生融會(huì)貫通的能力。工程力學(xué)課程內(nèi)容系統(tǒng)性較強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)繁雜，以至于學(xué)生在遇到問(wèn)題時(shí)找不到突破口，無(wú)從下手，出現(xiàn)倦怠心理。

3）未充分實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。工程力學(xué)課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，對(duì)于實(shí)際的工程問(wèn)題，教師往往直接給出解決方案。如此一來(lái)，學(xué)生缺乏獨(dú)立思考的機(jī)會(huì)，無(wú)法將所學(xué)的知識(shí)靈活運(yùn)用于實(shí)際。這種做法不符合當(dāng)前新工科背景下高素質(zhì)應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)的要求。

特別是隨著教學(xué)觀念的改變，工程力學(xué)的課時(shí)數(shù)一再縮減，如果仍采用原來(lái)的授課方式，教師在有限的時(shí)間內(nèi)只能選擇講解理論知識(shí)而將練習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)放在課后讓學(xué)生自行學(xué)習(xí)。未舉一怎能做到反三？學(xué)生無(wú)法理解理論知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性下降。如何在課時(shí)有限的情況下完成教學(xué)任務(wù)，并針對(duì)不同的專(zhuān)業(yè)有所側(cè)重，增加熱點(diǎn)討論話題，讓課程與時(shí)俱進(jìn)，建設(shè)適應(yīng)新工科背景下應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)要求的課程資源，是目前遇到的一大難題。

鑒于此，需對(duì)目前的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和更新。在保證原有內(nèi)容不變的情況下，根據(jù)專(zhuān)業(yè)的不同有所側(cè)重。比如說(shuō)，對(duì)于機(jī)器人專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，傳動(dòng)軸是很熟悉的一個(gè)零部件，在分析傳動(dòng)軸時(shí)要計(jì)算其扭矩，還要考慮為什么傳動(dòng)軸一般要做成空心的而不是實(shí)心的。教師需要在“扭轉(zhuǎn)”這一章節(jié)中提供更多的工程實(shí)例，強(qiáng)調(diào)該部分內(nèi)容對(duì)本專(zhuān)業(yè)的重要影響。

2 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)混合式教學(xué)模式的探索

近年來(lái)，微課、慕課等的興起有效地豐富了線上教學(xué)資源。這些資源一方面能夠提供更多的教學(xué)素材，另一方面還能引導(dǎo)開(kāi)發(fā)更有看點(diǎn)、更具時(shí)代感和創(chuàng)新性的教學(xué)資源[3]。特別是在過(guò)去幾年，新冠疫情打亂了線下教學(xué)的節(jié)奏，為了響應(yīng)教育部“停課不停學(xué)”的號(hào)召，以超星學(xué)習(xí)通、雨課堂等為代表的線上授課模式得到廣泛的應(yīng)用和推廣[4]。然而，單一的線上教學(xué)模式無(wú)法讓學(xué)生直觀地面對(duì)課堂、讓教師實(shí)時(shí)有效地洞察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。因此，將傳統(tǒng)線下教學(xué)和線上教學(xué)結(jié)合在一起的教學(xué)模式——混合式教學(xué)模式得到了學(xué)校、教師和學(xué)生的認(rèn)可[5]。而在混合式教學(xué)中引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法可以讓學(xué)生更好地理論聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生有目的地學(xué)、有興趣地學(xué)、有層次地學(xué)，同時(shí)也讓學(xué)生能夠更好地掌握解決工程實(shí)際問(wèn)題的方法以及學(xué)習(xí)模型與實(shí)例的相互轉(zhuǎn)化。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)混合式教學(xué)是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)之上的教學(xué)法[6]，其核心思想是以學(xué)生為主體，讓學(xué)生有目的地去探究并找到解決問(wèn)題的方法。在該教學(xué)模式設(shè)計(jì)中，更關(guān)注學(xué)生的主觀能動(dòng)性。該教學(xué)模式主要是通過(guò)對(duì)授課內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)模式和考核方式等方面的改進(jìn)，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，增強(qiáng)學(xué)生的自信心，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、開(kāi)拓創(chuàng)新的能力，從而適應(yīng)新工科背景下國(guó)家和社會(huì)對(duì)應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)的要求。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)混合式教學(xué)模式已經(jīng)在一些理工科類(lèi)課程中得到了實(shí)施，調(diào)研發(fā)現(xiàn)該類(lèi)教學(xué)方法可以有效地提升教學(xué)效果[7]。

3 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)混合式教學(xué)模式的課程實(shí)踐

不同于以教師為主體的傳統(tǒng)教學(xué)模式，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)混合式教學(xué)模式更注重激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)新性，提高理論知識(shí)的實(shí)用性。在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，任務(wù)點(diǎn)的設(shè)置是關(guān)鍵，要能夠讓學(xué)生利用所學(xué)的知識(shí)發(fā)揮主觀能動(dòng)性，同時(shí)兼具對(duì)新知識(shí)的探索。特別是對(duì)不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，選擇合適的任務(wù)點(diǎn)更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提升他們對(duì)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)同感，同時(shí)也降低了課時(shí)不足帶來(lái)的影響，讓學(xué)生能夠充分利用課余時(shí)間，做好課前準(zhǔn)備和課后鞏固。

工程力學(xué)課程的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)混合式教學(xué)模式的整體課堂設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1所示，主要包括課前調(diào)研、課中反饋、課后完善三個(gè)階段。具體實(shí)施過(guò)程如下。

3.1 課前階段

教師根據(jù)課程教學(xué)大綱階段化教學(xué)內(nèi)容，并在每一章節(jié)中按照教學(xué)進(jìn)度和授課內(nèi)容分出若干項(xiàng)目，再將每個(gè)項(xiàng)目細(xì)化出若干任務(wù)點(diǎn)。同時(shí)教師可以設(shè)置相關(guān)問(wèn)題，以提醒學(xué)生如何開(kāi)展工作。學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)點(diǎn)后，自行預(yù)習(xí)并完成，同時(shí)記錄探索過(guò)程中遇到的困難或疑惑。在課前，教師的主要工作是引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

以南昌之星摩天輪主軸的應(yīng)力分析和強(qiáng)度校核作為其中一個(gè)項(xiàng)目。圖2列舉了該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、任務(wù)點(diǎn)設(shè)置、確認(rèn)并開(kāi)展和項(xiàng)目總結(jié)的過(guò)程。學(xué)生要充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，利用一切可用資源開(kāi)展調(diào)研并完成任務(wù)點(diǎn)。

由于摩天輪主軸主要產(chǎn)生彎曲變形，因此本項(xiàng)目可以依次設(shè)置如圖2中的五個(gè)任務(wù)點(diǎn)。針對(duì)不同的任務(wù)點(diǎn)，教師可提前準(zhǔn)備好相對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)資源。比如受力分析為前期平面力系中已經(jīng)講授過(guò)的內(nèi)容，教師可以引入曾講過(guò)的相關(guān)習(xí)題來(lái)達(dá)到激發(fā)學(xué)生記憶的目的，讓學(xué)生主動(dòng)回顧如何將復(fù)雜的工程實(shí)例轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單明了的力學(xué)模型。而在進(jìn)行強(qiáng)度校核和剛度校核部分，則可以通過(guò)提供視頻資源或制作動(dòng)畫(huà)以模擬未達(dá)到強(qiáng)度和剛度校核的構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生的后果，從而提高學(xué)生在設(shè)計(jì)工程構(gòu)件過(guò)程中的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性。團(tuán)隊(duì)領(lǐng)取任務(wù)點(diǎn)后，可通過(guò)課前線上資源開(kāi)展調(diào)研工作，并在線上隨時(shí)與教師交流，組內(nèi)無(wú)障礙溝通。對(duì)學(xué)生提出的建設(shè)性意見(jiàn)和問(wèn)題，可以將其放在課堂中進(jìn)行班級(jí)內(nèi)部討論，提高學(xué)生的參與感。

3.2 課中階段

課堂上主要采用板書(shū)與多媒體相結(jié)合的授課方式。板書(shū)可以讓學(xué)生緊跟教學(xué)思路，有自主思考的空間。多媒體教學(xué)可以展示很多的線上資源，用動(dòng)畫(huà)、視頻的形式激發(fā)學(xué)生上課的興趣，同時(shí)也為學(xué)生提供了展示調(diào)研成果的平臺(tái)。

當(dāng)進(jìn)入某一項(xiàng)目學(xué)習(xí)時(shí)，教師可以通過(guò)展示線上實(shí)例資源對(duì)即將學(xué)習(xí)的知識(shí)目標(biāo)及重要性進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，并進(jìn)一步引出項(xiàng)目中的任務(wù)點(diǎn)。比如以摩天輪主軸為例，教師可以先向?qū)W生展示國(guó)內(nèi)的地標(biāo)建筑，進(jìn)而引出南昌之星摩天輪，并指出在此系統(tǒng)中可能會(huì)發(fā)生失效的構(gòu)件，引出相應(yīng)的項(xiàng)目。領(lǐng)取該項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)成員可以提前錄制視頻或在課堂中直接展示項(xiàng)目完成情況，并提出自己所得到的結(jié)論以及遇到的問(wèn)題供大家討論。其他團(tuán)隊(duì)的成員也可以現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行提問(wèn)，項(xiàng)目組成員負(fù)責(zé)回答，全面發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的力量。對(duì)于其中討論的熱點(diǎn)，可以讓其他團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行補(bǔ)充或由教師進(jìn)行實(shí)時(shí)的答疑和反饋。教師要善于抓住學(xué)生成果中的亮點(diǎn)，并將該亮點(diǎn)在隨后的課堂教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行體現(xiàn)，提高學(xué)生的認(rèn)同感，激發(fā)學(xué)生的參與積極性，提高授課效率。討論結(jié)束后，教師需要系統(tǒng)地梳理本節(jié)知識(shí)點(diǎn)，承前啟后，點(diǎn)明此項(xiàng)目在該課程中的地位。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員要針對(duì)教師的答疑和補(bǔ)充的問(wèn)題對(duì)調(diào)研結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和完善，并于下一次上課之前將終稿提交到線上供其他學(xué)生參考學(xué)習(xí)。

3.3 課后階段

針對(duì)本節(jié)課程內(nèi)容及項(xiàng)目，教師可線上發(fā)送類(lèi)似的工程實(shí)例供學(xué)生分析討論，并鼓勵(lì)學(xué)生挖掘身邊更多的工程實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生充分利用課余時(shí)間隨時(shí)隨地地參與課程的設(shè)計(jì)。另外，教師要根據(jù)學(xué)生的掌握情況和完成情況及時(shí)變更授課進(jìn)度，適時(shí)調(diào)整教學(xué)活動(dòng)。為了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，鞏固其所學(xué)，教師要適當(dāng)布置課后作業(yè)，并及時(shí)對(duì)學(xué)生所完成的作業(yè)進(jìn)行批改，同時(shí)標(biāo)記出學(xué)生出錯(cuò)率最高的知識(shí)點(diǎn)，制作相關(guān)的習(xí)題PPT或錄制相關(guān)的視頻供學(xué)生學(xué)習(xí)訂正。

4 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)混合式教學(xué)模式的評(píng)價(jià)機(jī)制和 調(diào)研結(jié)果

項(xiàng)目結(jié)束后，教師需對(duì)團(tuán)隊(duì)的完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要包括組內(nèi)任務(wù)點(diǎn)的分配情況、對(duì)任務(wù)點(diǎn)的解決能力、團(tuán)隊(duì)的小組合作情況、任務(wù)完成的完整度等，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況和團(tuán)隊(duì)合作能力。教師要提高過(guò)程性考核在平時(shí)成績(jī)中的占比，包括但不限于完成項(xiàng)目的得分、課后討論的參與情況和作業(yè)的完成情況。對(duì)于上臺(tái)展示項(xiàng)目成果的學(xué)生需要多鼓勵(lì)、多贊揚(yáng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性，提高課堂的交流效率。同學(xué)間的評(píng)價(jià)更能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)完成任務(wù)點(diǎn)的熱情，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的能力，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

課程結(jié)束后，教師在學(xué)習(xí)通中發(fā)布調(diào)查問(wèn)卷，對(duì)教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、學(xué)生完成項(xiàng)目程度等進(jìn)行全面了解。目前已經(jīng)在機(jī)器人專(zhuān)業(yè)初步實(shí)施該教學(xué)模式，并獲得了一定的成果。

部分問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果表明：68%以上的學(xué)生認(rèn)為項(xiàng)目有一定的難度，其中30%的學(xué)生反映最大的問(wèn)題是找到了相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，但不會(huì)應(yīng)用，另有29%的學(xué)生看到題目完全不知道如何下手。有51%的學(xué)生可以通過(guò)查閱資料自己解決，少部分學(xué)生會(huì)咨詢(xún)教師或隊(duì)友完成任務(wù)點(diǎn)。88%以上的團(tuán)隊(duì)曾一起討論過(guò)項(xiàng)目的分配和進(jìn)展，這說(shuō)明項(xiàng)目的實(shí)施給予了學(xué)生挑戰(zhàn)并戰(zhàn)勝困難的機(jī)會(huì)，同時(shí)又能在一定程度上增強(qiáng)學(xué)生的合作能力。

在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，約60%的學(xué)生曾在項(xiàng)目討論區(qū)發(fā)表過(guò)言論或與教師進(jìn)行過(guò)項(xiàng)目上的交流。相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)中教師上完課就離開(kāi)教室的形式，項(xiàng)目的實(shí)施無(wú)疑加深了學(xué)生與教師之間的聯(lián)系，向?qū)W生提供了主動(dòng)咨詢(xún)教師的機(jī)會(huì)。在教學(xué)手段上，喜歡板書(shū)和多媒體的學(xué)生幾乎各占一半，因此NXDIZZDCJxZ2j5n1bZGU3JGbXo45JWvNjaBDLKDH2Lo=課中采用兩者相結(jié)合的方式可以兼顧每一位學(xué)生。

項(xiàng)目完成后，學(xué)生紛紛表示參與項(xiàng)目以后，其對(duì)知識(shí)的理解能力、對(duì)工程案例的分析能力、與團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力均有了不同程度的提升。80%以上的學(xué)生認(rèn)為完成一個(gè)項(xiàng)目后，對(duì)該項(xiàng)目所涉及的知識(shí)點(diǎn)的理解比做項(xiàng)目前更深刻、更透徹，并且在完成以后會(huì)主動(dòng)搜索其他類(lèi)似的項(xiàng)目進(jìn)行分析。76%的學(xué)生認(rèn)為自己有了能夠獨(dú)立完成一個(gè)項(xiàng)目的能力。項(xiàng)目完成后，學(xué)生還希望今后教師能夠提供更多的案例供他們分析，并且已經(jīng)有學(xué)生給出了相關(guān)專(zhuān)業(yè)中涉及工程力學(xué)的案例，這些案例將在下一屆學(xué)生的授課中作為項(xiàng)目供大家選擇。這說(shuō)明項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)混合式教學(xué)模式在一定程度上激發(fā)了學(xué)生的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)熱情，有利于課程的進(jìn)一步建設(shè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)工科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程工程力學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問(wèn)題，本文在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的基礎(chǔ)上，提出將混合式教學(xué)模式與之相結(jié)合，對(duì)該課程進(jìn)行整體規(guī)劃，將課前、課中、課后教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面改革設(shè)計(jì)并應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)混合式教學(xué)模式可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)熱情、提升團(tuán)隊(duì)合作能力和分析、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也有效地增加了學(xué)生之間的高質(zhì)量交流。以設(shè)置任務(wù)點(diǎn)為媒介，充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的思想，讓學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，更有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。通過(guò)分析生活中的工程實(shí)例還能提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，符合新工科建設(shè)對(duì)應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)的要求。

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