現(xiàn)代信息技術(shù)支撐下的高校課堂教學(xué)改革嘗試-以《材料力學(xué)》“線上+線下”混合式教學(xué)為例

1、現(xiàn)代信息技術(shù)支撐下的高校課堂教學(xué)改革嘗試以材料力學(xué)“線上+線下”混合式教學(xué)為例摘要：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(jià)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(jià)機(jī)制引言在現(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

2、，與 此同時(shí)，力學(xué)教育目前面臨著諸多的困難,如學(xué)時(shí) 壓縮而導(dǎo)致知識體系無法完整呈現(xiàn)；教學(xué)內(nèi)容; 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(shí)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)的趨勢叩。 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。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)

3、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(shí)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)

4、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(shí)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(shí)，“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”間。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蛔悖蝗菍W(xué)生對于力學(xué)學(xué)習(xí)興趣不 足，課下未能及時(shí)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

5、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(shí)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(shí)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

6、確解題& 力學(xué)的一般解題思路如圖1&圖1力學(xué)應(yīng)用思維過程即使學(xué)生了解了上述思維過程，也未必能在遇 到具體問題時(shí)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(shí)不能順利檢索和提??；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，-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，

7、并提高應(yīng)用能力。例如：很 多同學(xué)兒時(shí)都玩過的（打水漂兒”游戲一找一塊 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(shí)的穩(wěn)定性；一定的自轉(zhuǎn) 速度，通過“陀

8、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(shí)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

9、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(cái)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(shí)訓(xùn)練學(xué)生將所學(xué)理論 與實(shí)際工程;結(jié)合的能力。課程首先通過線上的視 頻和文字等多媒

10、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; 會到理論與實(shí)際的緊密聯(lián)系。3構(gòu)建“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(shí)隨地可以 觀看,方便學(xué)生使用碎片時(shí)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(shí)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

11、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”國%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(shí)反饋；缺 點(diǎn)是受時(shí)空限制只能在固定時(shí)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)造性嘔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(shí)節(jié)約的線下教學(xué)時(shí)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)

12、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

13、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(shí)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

14、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 ;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)系教授一王博,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) （隨時(shí)隨地能查看相關(guān)視頻，并在課程修完之后的 時(shí)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)

15、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(jià)機(jī)制改革課程的評價(jià)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(jià)機(jī)制的 改革,如成績組成比

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

17、習(xí)過程中認(rèn)真學(xué)習(xí)線上 資源。同時(shí),通過增加線上學(xué)習(xí)的時(shí)長和次數(shù)作為 平時(shí)成績的依據(jù)，在考試中增大與線上自學(xué)內(nèi)容; 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$另外，經(jīng)過7年的力學(xué)教學(xué)經(jīng)歷，本人認(rèn)為力 學(xué)學(xué)習(xí)的核心不僅是知識本身，更多是學(xué)習(xí)各位力 學(xué)大師開創(chuàng)力學(xué)學(xué)科時(shí)所使用的分析方法，僅僅針 對知識教學(xué)很容易造成“知其然而不知其所以然” 的現(xiàn)象。此次改革借助線上資源，加強(qiáng)學(xué)生對于開 放性問題的應(yīng)對能力$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