理論力學(xué)課程線上線下混合式教學(xué)研究與實(shí)踐

韋春榮

摘? 要：以混合式教學(xué)理念為基礎(chǔ)，研究實(shí)施線上線下混合式教學(xué)擬解決的關(guān)鍵問題，并以理論力學(xué)課程的平面匯交力系知識單元為例，給出教學(xué)實(shí)踐示例，為新工科背景下理論力學(xué)教學(xué)改革研究提供參考。

關(guān)鍵詞：混合式教學(xué);線上線下;理論力學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）07-0097-04

Abstract： Based on the concept of hybrid teaching， this paper studies the key problems to be solved in the implementation of online and offline hybrid teaching. Taking the knowledge unit of plane confluent force system of Theoretical Mechanics as an example， this study gives a teaching practice example， which can provide reference for the research of theoretical mechanics teaching reform under the background of new engineering.

Keywords： Blended-teaching; online and offline; Theoretical Mechanics; teaching reform

理論力學(xué)課程是本科機(jī)械大類專業(yè)一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，是力學(xué)結(jié)合工程應(yīng)用的橋梁，其主要任務(wù)是使學(xué)生掌握力學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素質(zhì)和運(yùn)用力學(xué)的概念及理論，分析解決工程實(shí)際問題的綜合能力，為后續(xù)的專業(yè)課提供分析和計(jì)算的基礎(chǔ)支撐。多年來，理論力學(xué)課程的教學(xué)一直采用單純的面對面課堂教學(xué)模式，在教學(xué)計(jì)劃課時不斷壓縮的客觀條件下，在基礎(chǔ)理論講授與學(xué)習(xí)上需要占用大量的學(xué)時，而將理論應(yīng)用于實(shí)際問題當(dāng)中的時間就較少甚至沒有[1]。學(xué)生學(xué)到了基礎(chǔ)力學(xué)的概念、理論和解題的方法并且能用于考試，但在工程素養(yǎng)、創(chuàng)新能力方面得不到充分的培養(yǎng)和訓(xùn)練。另一方面，傳統(tǒng)的課程考核方式以期末考試為主，容易使學(xué)生忽視學(xué)習(xí)的過程，持著應(yīng)試的心態(tài)學(xué)習(xí)，不利于新工科[2]建設(shè)背景下對工程應(yīng)用人才培養(yǎng)的需要。因此，加強(qiáng)力學(xué)課程教學(xué)已經(jīng)成為新工科人才培養(yǎng)中不能回避的重要問題[3]。

《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中指出：積極發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，全力推動信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合。引導(dǎo)學(xué)校與教師依托網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過程，進(jìn)行教學(xué)綜合分析，創(chuàng)新教學(xué)管理方式。鼓勵學(xué)校利用大數(shù)據(jù)技術(shù)開展對教育教學(xué)活動和學(xué)生行為數(shù)據(jù)的收集、分析和反饋，為推動個性化學(xué)習(xí)和針對性教學(xué)提供支持[4]。北京師范大學(xué)何克杭教授認(rèn)為，“混合式教學(xué)就是要把傳統(tǒng)教學(xué)方式和網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)二者的優(yōu)勢結(jié)合起來，既要發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又要充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性[5]”。

本文以線上線下混合式教學(xué)理念為基礎(chǔ)，研究實(shí)施混合式教學(xué)擬解決的關(guān)鍵問題，并基于理論力學(xué)課程和超星爾雅公司的泛雅MOOCs在線學(xué)習(xí)平臺，給出具體教學(xué)示例。

一、實(shí)施線上線下混合式教學(xué)擬解決的關(guān)鍵問題

（一）確定課程教學(xué)的目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是指教學(xué)活動實(shí)施的方向和預(yù)期達(dá)成的結(jié)果，是一切教學(xué)活動的出發(fā)點(diǎn)和最終歸宿。有了明確的教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)才有方向，準(zhǔn)確科學(xué)的教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)成功實(shí)施的基礎(chǔ)。確定教學(xué)目標(biāo)，就是要結(jié)合學(xué)生學(xué)情與教學(xué)要求，確定課程學(xué)習(xí)結(jié)束時，學(xué)生應(yīng)該習(xí)得怎么樣的知識、具備什么樣的能力、掌握什么樣的技能。教學(xué)目標(biāo)包括知識目標(biāo)、技能目標(biāo)和情感目標(biāo)三個維度。知識目標(biāo)體現(xiàn)在知識性層面上;技能目標(biāo)強(qiáng)調(diào)的是技能上的獲得，學(xué)會了什么，掌握了什么，能夠嘗試什么;情感目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)情感體驗(yàn)，跟感情有關(guān)[6]。

（二）確定課程評價方案

圍繞課程教學(xué)目標(biāo)，需要確定一個科學(xué)合理的評價方案，用于評價教學(xué)完成之后，學(xué)生是不是已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，是否具備了相應(yīng)的知識技能和情感態(tài)度，是否實(shí)現(xiàn)了知識、技能、情感態(tài)度等方面的提升。另一方面，借助評價方案，對教學(xué)進(jìn)行總結(jié)與反思，明確下一步對教學(xué)進(jìn)行更新和改進(jìn)的著力點(diǎn)。

評價方案的設(shè)計(jì)需要考慮的問題有評價形式、評價節(jié)點(diǎn)和評價主體三個方面。第一，評價形式。評價的形式由教學(xué)內(nèi)容決定，不同性質(zhì)、不同類型的教學(xué)內(nèi)容，有比較適用的、專用的評價方式。例如，記憶類的教學(xué)內(nèi)容，在測試題型上可采用客觀題;理解類的教學(xué)內(nèi)容，在測試題型上可采用應(yīng)用題、論述題等;應(yīng)用類的教學(xué)內(nèi)容，在測試題上可采用提交作品的方式;對于情感態(tài)度方面的評價，則可通過教與學(xué)過程中的考勤、平臺活躍度、課堂活躍度、檔案資料管理等方面來綜合進(jìn)行。第二，評價方案實(shí)施的節(jié)點(diǎn)。在混合式教學(xué)中，通常采用形成性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合，克服傳統(tǒng)教學(xué)中單純的終結(jié)性評價方式無法滿足對學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)持續(xù)維系的弊端。第三，評價主體。通常評價的主體是教師，在混合式教學(xué)中，為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)造性，在某些項(xiàng)目的設(shè)計(jì)上可設(shè)置一部分的學(xué)生互動評價，而老師則把更多的精力放在學(xué)生評價質(zhì)量的監(jiān)控上。

（三）課程教學(xué)內(nèi)容的分析與規(guī)劃

根據(jù)前面制定的課程教學(xué)目標(biāo)和評價方案，結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)、知識點(diǎn)特點(diǎn)，以學(xué)生現(xiàn)有的入門水平為起點(diǎn)，教學(xué)目標(biāo)為終點(diǎn)，先確定整個課程的單元框架，再逐個細(xì)化確定每個單元中學(xué)生應(yīng)該查閱哪些資源，參與哪些活動，從而建構(gòu)一個知識地圖。單元細(xì)化包括的內(nèi)容：設(shè)定單元目標(biāo)，即為了達(dá)成整個課程教學(xué)的總目標(biāo)，教師在這個單元里邊希望學(xué)生具備什么樣的知識技能、態(tài)度;接下來，要把它細(xì)化為該單元的學(xué)習(xí)資源和學(xué)生要參與的活動序列。在線上線下混合式教學(xué)中，學(xué)習(xí)資源包括面授部分資源和網(wǎng)絡(luò)部分資源，具體可包括音視頻（微課）、面授課件、單元測驗(yàn)、作業(yè)、主題討論、小組活動、教材、網(wǎng)頁和與教學(xué)相關(guān)的資料附件等。

（四）課程教學(xué)流程設(shè)計(jì)

教學(xué)流程是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，實(shí)施課程的核心活動。在這個環(huán)節(jié)，為了把教學(xué)內(nèi)容更好地進(jìn)行傳達(dá)，教師在實(shí)施教學(xué)之前進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時，需要考慮敘事的邏輯，同時還要考慮學(xué)生在進(jìn)入課程的時候，在他已有的知識技能基礎(chǔ)上最終要達(dá)成課程的教學(xué)目標(biāo)、習(xí)得相關(guān)的知識技能需要走的一個路線。教學(xué)流程可以使用圖或表清晰直觀地進(jìn)行表示。

課程教學(xué)流程由課程單元框架中每一個單元的教學(xué)流程順序構(gòu)成，而每個單元教學(xué)流程的設(shè)計(jì)，就是圍繞該單元的教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)資源，有效設(shè)計(jì)讓學(xué)生參與的活動，包括微課學(xué)習(xí)、在線測試、主題討論、課堂授課互動、小組任務(wù)、成果匯報(bào)、作業(yè)、拓展活動、聊天室及QQ群交流等。當(dāng)教師按單元順序把每一個單元的教學(xué)流程設(shè)計(jì)好了，課程的教學(xué)流程也就自然形成了。

（五）課程資源開發(fā)與學(xué)習(xí)空間的構(gòu)建

在完成了課程內(nèi)容的分析規(guī)劃和教學(xué)流程設(shè)計(jì)之后，需要對每個單元下細(xì)分的資源與活動進(jìn)行制作，包括課程資源的開發(fā)和學(xué)習(xí)空間的構(gòu)建。本文所指的課程資源主要包括制作網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源、設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)活動、線下課堂面授資源等。學(xué)習(xí)空間的構(gòu)建包括選擇教學(xué)實(shí)施平臺、添加資源與活動、線下課堂教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)等。限于篇幅，本文對資源開發(fā)和學(xué)習(xí)空間構(gòu)建不做詳細(xì)介紹。

二、線上線下混合式教學(xué)示例——以理論力學(xué)中的平面匯交力系為例

根據(jù)本校教育信息化的條件和裝備，本文選擇的混合式教學(xué)平臺是超星爾雅公司的泛雅MOOCs在線學(xué)習(xí)平臺。下面以靜力學(xué)中的平面匯交力系這一單元教學(xué)內(nèi)容為例，給出混合式教學(xué)實(shí)踐示例。教材為哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室主編的《理論力學(xué)》第8版[7]。

（一）教學(xué)目標(biāo)

平面匯交力系是學(xué)生接觸到理論力學(xué)課程中靜力學(xué)部分的第一個力系類型。在本單元學(xué)習(xí)之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等課程，同時已經(jīng)學(xué)習(xí)了理論力學(xué)的靜力學(xué)公理和物體的受力分析。本單元將要學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)有平面力系概述、平面匯交力系合成的幾何法、力的多邊形法則、平面匯交力系平衡的幾何條件、平面匯交力系合成的解析法和平面匯交力系平衡的解析式。結(jié)合學(xué)生學(xué)情和教學(xué)要求，確定如下三個維度的教學(xué)目標(biāo)。（1）知識目標(biāo)。包括學(xué)生了解平面匯交力系概念、特點(diǎn);了解平面匯交力系合成與平衡的幾何法;了解平面匯交力系合成與平衡的解析法;學(xué)生對陳述性知識和程序性知識的訓(xùn)練和記憶。（2）技能目標(biāo)。包括學(xué)生能夠判斷平面力系的類型;學(xué)會利用多邊形法則對平面匯交力系進(jìn)行合成，掌握利用平面匯交力系平衡的幾何條件解決工程問題的方法和步驟;學(xué)會利用解析法對平面匯交力系進(jìn)行合成，掌握利用平面匯交力系平衡方程解決工程問題的方法和步驟;培養(yǎng)學(xué)生對陳述性知識和程序性知識及決策性知識的分辨與掌握。（3）情感目標(biāo)。包括學(xué)生通過參與學(xué)習(xí)活動，提升探索力學(xué)知識工程應(yīng)用的興趣;啟發(fā)學(xué)生分析與評價等高階認(rèn)知的形成，提升學(xué)生交流與合作、持續(xù)學(xué)習(xí)的情感動力。

（二）評價方案

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和所制定的教學(xué)目標(biāo)，本文采用形成性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合的評價方案。形成性評價依托超星爾雅公司的泛雅MOOCs在線學(xué)習(xí)平臺進(jìn)行實(shí)施，形成性評價成績的構(gòu)成包括微課視頻任務(wù)點(diǎn)完成情況、同步測試成績、小組活動成績（由小組自評、小組互評、教師評分組成）、拓展活動及討論區(qū)活躍度、課后作業(yè)成績、課堂考勤簽到和課堂互動等;該單元的終結(jié)性評價環(huán)節(jié)放在課程的期末綜合性考試中進(jìn)行。

（三）教學(xué)內(nèi)容的分析與規(guī)劃

根據(jù)制定好的單元教與學(xué)目標(biāo)及評價方案，將本單元內(nèi)容進(jìn)行分析和規(guī)劃，并劃分為知識點(diǎn)和技能點(diǎn)兩部分，單元知識圖譜如圖1所示。再將其細(xì)化，得到單元的學(xué)習(xí)資源和學(xué)生要參與的活動序列如圖2所示。線上部分包括3個知識點(diǎn)的微課視頻和同步測驗(yàn)、1個拓展活動、1個主題討論，1個小組任務(wù)的任務(wù)資訊，讓學(xué)生在學(xué)完線上內(nèi)容之后，以學(xué)習(xí)小組為單位，根據(jù)任務(wù)資訊進(jìn)行任務(wù)分析，并初步制定任務(wù)計(jì)劃與決策，并在平臺上提交，從而實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)和線下教學(xué)的有效銜接。線下部分則包括有2個知識點(diǎn)的面授、1個小組活動、1次課外作業(yè)。

（四）教學(xué)流程設(shè)計(jì)

圍繞平面匯交力系這一單元的教與學(xué)目標(biāo)和評價方案，根據(jù)該單元的內(nèi)容分析與規(guī)劃，在完成教學(xué)資源的開發(fā)和在線學(xué)習(xí)空間的創(chuàng)建之后，將該單元的教學(xué)流程劃分為5個主要活動環(huán)節(jié)，見表1。

三、結(jié)束語

混合式教學(xué)是傳統(tǒng)課堂教學(xué)和信息化網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)的混合。本文先對混合式教學(xué)實(shí)施擬解決的關(guān)鍵問題進(jìn)行研究，接著以理論力學(xué)中的平面匯交力系教學(xué)單元為例，給出了混合式教學(xué)實(shí)施的教學(xué)示例，充分發(fā)揮了傳統(tǒng)課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢互補(bǔ)。線上部分主要是完成理論力學(xué)課程中基本概念、基本理論的學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自我檢查、積極探究、小組合作探討的個性化學(xué)習(xí)優(yōu)勢，同時教師通過查看視頻學(xué)習(xí)情況、在線測驗(yàn)結(jié)果、擴(kuò)展活動情況以及評閱各小組提交的任務(wù)計(jì)劃與決策等對學(xué)生的學(xué)習(xí)活動實(shí)時掌握、監(jiān)控與指導(dǎo)。線下部分則通過面對面的課堂教學(xué)，重在培養(yǎng)學(xué)生力學(xué)分析能力和計(jì)算能力，并通過小組任務(wù)活動的實(shí)施，培養(yǎng)學(xué)生的合作與溝通能力、工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。有效解決理論力學(xué)課時減少且教學(xué)內(nèi)容不變的客觀條件下培養(yǎng)新工科人才所面臨的教學(xué)難題。同時，采用形成性評價和終結(jié)性評價有機(jī)結(jié)合，有效提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和持續(xù)性。

參考文獻(xiàn)：

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[2]吳愛華，侯永峰，楊秋波，等.加快發(fā)展和建設(shè)新工科主動適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)[J].高等工程教育研究，2017（1）：1-9.

[3]馬宏偉，張偉偉.新工科力學(xué)課程體系的幾點(diǎn)思考[J].高等工程教育研究，2018（3）：6-12.

[4]中華人民共和國國務(wù)院.國務(wù)院關(guān)于印發(fā)國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃的通知[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-01/19/content_5161341.htm.

[5]秦剛.基于ADDIE模型的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J].現(xiàn)在職業(yè)教育，2019（2）：12-13.

[6]認(rèn)知、技能、情感三大目標(biāo)的設(shè)定[EB/OL].https：//www.jianshu.com/p/b0094302a517.

[7]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)（第8版）[M].北京：高等教育出版社，2016.