基于新教学模式的工程力学课程实践与讨论_项新梅.pdf

2023 年 18 期教 海 探 新高 教 学 刊Journal of Higher Education基于新教学模式的工程力学课程实践与讨论项新梅1，何世珠1，张绍林2*（1.广州大学 土木工程学院，广州 510006；2.广州大学 物理与材料科学学院，广州 510006）2020 年初，新冠感染疫情的爆发不得不普及网络教学。近年来，市面上兴起了许多网络学习的平台，例如：雨课堂、超星学习通、智慧树及慕课等，同时这些也是大部分教师更倾向于选择的平台。这类线上教学平台的使用也为更好地实施线下教学奠定了基础。慕课是如今对大众的教育要求以及互联网发展之下的产物。与传统课程不同，慕课中的一门课程甚至可以有十几万的学生参加。慕课的课程涵盖范围以及受用对象都非常广泛，并不只有高校学生能够使用。然而，我国使用慕课的学习者多数还是分布在教育发达城市或是一线城市，大部分的受用群体是学生。对于高校的课程学习，慕课平台的使用更是锦上添花。学生可以在慕课上进行预习并学习某一课程，再根据任课教师的要求进行习题或是考试等其他方式检验学习成果。这一平台为广大民众提供了大量的优质教学资源，学生可以通过观看视频或者查看课件进行课程自学，这一学习方式为更好地实施翻转课堂奠定了基础。翻转课堂是当下教育界鼓励尝试实施的一种新兴的教学模式。该模式是指让学生在课前先观看教师的相关课程视频讲解，进行自主学习，在课堂上教师不再进行课程知识的讲授，而是更倾向于教师与学生之间的互动。这种教学方法使学生有更自由的学习时间及学习计划的安排，进而选取更适合自己的学习内容和学习节奏。对于不理解的知识点也能自行寻求多种途径解决，这样就不用浪费课堂上的教学时间，从而可以将更多的课堂时间用于师生之间的互动和交流，使课堂效率大大提高的同时，也更好地锻炼了学生的实践能力。此种教学方法也顺应了“以人为本”的学习理论，即教师应当是学生学习的促进者，课堂的学习应当以学生为中心，学生才是学习的主体。现代教学方式已经逐步向“交流互动”转变，但实际教学中仍存在不少传统的课堂教学方式。在传统的课程基金项目：国家自然科学基金“功能梯度折纸结构超材料在冲击载荷下的动态响应与失效机制研究”（12002095）第一作者简介：项新梅（1986-），女，汉族，安徽淮南人，博士，副教授。研究方向为防护结构。*通信作者：张绍林（1983-），男，汉族，浙江台州人，博士，副教授。研究方向为功能材料。摘要：随着网络与信息技术的飞速发展，线上教学逐渐进入大众的视野。“慕课”这一大规模开放在线课程的出现为线上教学提供了更多可能，再结合翻转课堂这一新兴的教学模式，为新型冠状病毒感染疫情期间的学科教学提供更好的方式。该文分析工程力学的教学现状，对传统的教学模式进行重构改进，并探讨如何使用“慕课翻转课堂”这一新型的教学模式将线上和线下教授大学课程工程力学巧妙结合。调查学生对新型教学模式的接受度并分析此种学习模式的效果，认为新型教学模式能够有效提高课堂效率，提升课堂质量，也能使学生更全面发展。关键词：工程力学；慕课；翻转课堂；线上教学；教学实践中图分类号：G642文献标志码：A文章编号：2096-000X（2023）18-0122-04Abstract:With the rapid development of network and information technology,online teaching has gradually entered the publicsvision.The emergence of MOOCs,a massive open online course,has provided more possibilities for online teaching.Combined withthe emerging teaching mode of flipped classroom,it has provided a better way to teach subjects during the epidemic.This paperanalyzes the current teaching situation of engineering mechanics,reconstructs and improves the traditional teaching mode,anddiscusses how to skillfully combine online and offline teaching of Engineering Mechanics with the new teaching mode ofMOOCs+flipped classroom.This paper investigates the acceptability of students to the new teaching mode and analyzes the effect of thislearning mode,and holds that the new teaching mode can effectively improve the efficiency of class,improve the quality of class,andenable students to develop more comprehensively.Keywords:Engineering Mechanics;MOOC;flipped classroom;online teaching;teaching practiceDOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2023.18.029122-教 海 探 新高 教 学 刊Journal of Higher Education2023 年 18 期教学中，教师往往将自己认为的重要内容、中心内容和教学大纲的内容一遍又一遍地复述传递给学生，整个课堂缺少交流互动，教师不能真正掌握学生的学习情况，也不能很好地对知识薄弱点、重难点等进行更有针对性地教学。同时，这种传统的教学方法也容易造成学生的听课疲劳，降低课堂效率。因此提出“慕课+翻转课堂”的教学模式，引导学生在慕课平台上充分学习课堂内容，记录下自己认为的重点难点或是仍不理解的知识点，再在课堂上与教师进行充分的讨论交流，尽量使每名同学的困惑都得到解决，利用好课堂时间，使课堂效益最大化。一基于“慕课+翻转课堂”的工程力学教学实践（一）工程力学课程工程力学（Engineering Mechanics）研究自然界以及各种工程中机械运动中最普遍、最基本的规律，以指导人们正确地认识自然界、科学地从事工程技术工作1。其是土木工程专业中很重要的一门专业基础课，广泛应用于各大工程领域。这门学科包含了材料力学的基本部分和理论力学中的静力学部分，覆盖了这两门课程的核心知识点，主要内容框架如图 1 所示。该课程的目的是使学生能够了解力学基础知识，掌握工程科学的理论和分析方法，学习到解决工程实际问题的计算能力，并且有能力在各大工程领域中从事力学相关的设计和管理工作。工程力学的学习，是工科学生从基础到深入了解该领域的关键一步，是学生将来参与到社会生产实践中的重要基石。图1工程力学课程主要内容框架（二）高校课堂教学现状尽管大家都能认识到工程力学的重要性，但是这门学科抽象的理论知识和繁杂的计算都很容易让学生对其失去学习的热情和兴趣。因此面对学生上课积极性低、打瞌睡及玩手机等现象，倡导针对工程力学这门课程实施“慕课+翻转课堂”的教学模式，并持续观察研究这一教学模式是否能改变学生懒散的上课现状，带来有益的课堂效果。近年来，教育部对高校教育的要求也在不断更新改进。大家逐渐意识到在当今本科阶段的教育中，缺乏实践创新教学，许多生产实习、创新实习都流于形式，仅仅是带学生参观工作场地并进行简单地了解，并没有做到真正的动手实践，以至于大部分学生只学习到了理论知识，层次较浅。因此多数学生都面临无法顺利融入或适应社会工作甚至是难以就业的问题。教育部提出“两性一度”的“金课”建设，即要求大学课程要具有高阶性、创新性和挑战度2，目前高校课程的实施距离达到上述要求还有一定的差距。高阶性要求课程的讲授要结合对学生综合素质和实践能力的培养，而学生毕业后难以顺利就业正是因为缺乏实践动手能力。创新性要求课程内容时代化和生活化，同时要具备前沿性，避免因循守旧、脱离实际的教学，并且要求增加课堂互动，这恰好符合翻转课堂的教学理念。挑战度要求大学课程内容不能过于简单，具有一定的难度的课程知识更有利于学生思考和学习。维果斯基提出“教学应当走在发展的前面”，因此教师应该准确把握“最近发展区”，抓住学生的最佳学习期限，使学生能够“跳一跳，摘到桃子”，以此达到最佳教学效果。目前的教学目标已经逐步从“重结论轻过程”向“重结论更重过程”转变，新课程改革的教学观也要求教学应从“以教育者为中心”向“以学习者为中心”转变。因此我们要利用好教师的引导作用，充分调动学生学习的主动性，恰当施行“慕课+翻转课堂”的新教学模式，从而改正课程教学现有的缺陷，发扬更有效率的教学方式。（三）慕课与翻转课堂相结合的教学实践基于上述对工程力学这门课程的分析，广州大学工程力学课程教研组共同探讨并提出了利用慕课平台开展翻转课堂的教学模式。课题组拟出一系列课程实行步骤（如图 2 所示），并抽取一个班级进行实践。具体实施步骤如下3-4。1）教研课程组完成课前准备工作：制作课程内容相关的慕课视频，在慕课平台上传相关的课程课件、课程核心内容，以及随堂小测、课后作业等。2）教师发布课前学生线上自学任务：要求学生在慕课平台上观看指定章节的视频，尽量能够理解并吸收课程知识，接着自主完成随堂小测。完成这一阶段的学习之后，学生将自己遇到的仍无法解决的问题发布在慕课平台讨论区，教师选取讨论区较简单的问题与学生展开讨论并作出解答，较困难或有争议的问题留到线下课堂进行解决。3）线下授课并研讨：教师通过学生的线上学习与自静力学工程力学材料力学拉伸、压缩、剪切、扭转、弯曲的学习应力状态和强度理论组合变形的强度计算压杆稳定性分析物体的受力分析基本力系一般力系123-2023 年 18 期教 海 探 新高 教 学 刊Journal of Higher Education测，对学生的知识掌握情况有了一定地了解。线下授课时不再浪费时间重复讲授课程知识点，而是将重心放在解决学生遗留的问题上。授课过程以师生之间的讨论交流为主，在教师的讲解过程中，学生可以随时提出问题并与其他学生共同讨论。在课堂的最后，教师对学习内容进行总结归纳，并布置课后作业。4）批改作业并作出评价：教师对学生提交的课后作业进行批改，作出评价并提出改进建议。完成本次课的教学。图2工程力学新型教学模式下的教学流程（四）“慕课+翻转课堂”教学模式下的工程力学教学过程和内容体系重构目前了解到，各大高校的工程力学课程授课方式仍然比较单一，教学手段也比较机械化。这样的教学方式或许会使学生对理论知识较抽象、内容较枯燥的工程力学这门课的学习更加困难。因此尝试采用上述“慕课+翻转课堂”的新型教学模式对工程力学课堂的教学内容和教学过程进行重新设计与重构3。重构的大部分内容可以参照本文第一章第（三）节中的课程实施步骤，但由于每部分的教学内容重难点不同，因此课程设计时也要灵活应变，要有针对性。且每名学生的知识水平、学习能力和可接受性都不同，在教学设计时也要充分考虑学生的个体独立性。具体来说，就是在每节课之前，都要对本节课的授课内容进行详细分析，根据课程内容和学生学习的规律细致分解。在授课之前先对学生的学习程度以及效率进行预估，对于“慕课+翻转课堂”这一新的教学模式，还要预测课堂上可能会出现的各种状况，做好解决备案，确保课堂能够顺利进行。对于教师而言，这一新型教学模式和课程内容的重构都是全新的工作与挑战，教师应该不断充实自身的专业知识与能力，同时积极实践，勇于开拓创新，在教学方式改进的路上不断前行，为教学工作作出贡献。二教学反思与讨论（一）问卷调查设计为了解学生对这种新型教学模式的看法和接受程度，以及这种教学模式实际带来的成效，我们对授课年级进行了问卷调查。问卷调查主要为了验证以下几个方面的问题：学生是否适应线上自学，是否能主动且有效地完成自学；新型教学模式是否更能提起学生学习的兴趣和积极性；新型教学模式对于工程力学这一实践性较强的工科课程是否有明显成效；新型教学模式是否能够提高学生的实践创新能力。问卷主要围绕以上几个方面进行设计，首先，问题的设计尽量做到方向明确、通俗易懂且简洁明了，还要注重客观的设问，答案的设计要尽可能考虑到所有可能的结果。其次，避免模棱两可的问题和答案设计，保证问卷的完整性和客观性。最后，确保实践班级的每名学生能够有效填写问卷，以保证问卷调查结果的准确性。（二）新型教学模式的接受度和实践成效对调查结果进行统计整理后可知，绝大多数学生对这种教学模式都是肯定支持的态度。学生认为这样的课堂教学更能提起对课程的学习兴趣和积极性，也能根据自身的知识掌握情况调节学习的节奏，这样更有利于不同层次的学生的自主学习。线下课堂的大部分时间都是用于师生之间的研讨互动，这样可以使学生在学习过程中遇到的问题更好地得到解决。但同时也有学生反映，自制力不强的学生可能不会主动观看慕课平台上的视频进行自学。很多学生也感觉到自己在线上观看视频自学时注意力容易分散，难以做到长时间集中注意力4。还对学生的期末考核成绩进行了收集统计，具体考核情况见表 1 和表 2。对比往年传统教学模式下学生的期末成绩，学生在这种新型教学模式下的考核成绩总体呈上升趋势。不仅及格率有所上升，85 分以上的高分层次学生的数量也明显增多。对于工科学生来说，新教学模式下考核形式的多样化也使得学生的实践能力得到提升，比以往传统教学模式下偏向于理论知识的学习更有意义5。（三）新型教学模式的授课过程回顾与效果总结经过一学期的新教学模式的实践，课程教研组回顾授课过程，并结合收集到的问卷调查，对“慕课+翻转课堂”教学模式的授课效果作出总结。每个学生对于将要学习的知识会有不同程度的了课前准备：录制线上课程视频并准备相关资源学生任务完成线上自学及随堂小测与同学、教师探讨课程知识并及时解决自学时遗留的问题完成课后作业教师任务发布学生线上自学任务线下教授课程并与学生研讨批改作业并作出评价完成本次课程教学124-教 海 探 新高 教 学 刊Journal of Higher Education2023 年 18 期解，而翻转课堂的教学模式恰好适合于这样的情况。学生各自根据自己对知识点的理解、掌握程度，在慕课平台上进行不同程度地自学，待整个班级的学生对知识掌握情况达到相对一致的程度时，开展线下课堂，师生之间进行充分地讨论和探究，进一步加深对知识的理解和掌握。回顾课前自主学习阶段，发现大部分学生都能做到认真观看教学视频，一些学生也会对某个知识点进行多次回放学习。但是能同时利用好课件及其他教学资源学习的学生只有少部分。由此可见，慕课平台的线上学习方式还没有达到最好的预期效果。表120202021学年第一学期传统授课模式下工程力学课程考核情况表220212011学年第一学期新教学模式下工程力学课程考核情况各分数段人数/人 高分层比例(%)及格率(%)期末平均成绩/分 60 分 6084 分 85 分(85 分)6 27 1 2.94 82.35 66.06 各分数段人数/人 高分层比例(%)及格率(%)期末平均成绩/分 60 分 6084 分 85 分(85 分)4 20 9 27.27 87.88 73.00 在作业提交方面，出现有几名学生提交的答案一模一样的情况。说明线上教学模式也存在抄作业或是代答题的弊端，新的教学模式仍然不能带动一些学习自主性较差的学生。教学方法还需针对这一方面进行改进。在线下课堂交流环节中发现，一些学生难以跟上大部分学生的讨论思路，其几乎不发表自己的想法，也不提出疑义，更依赖于老师对知识点的详细讲解。我们认为，这部分学生的基础较薄弱、线上自学效果较差，以至于其难以跟上大部分同学的学习进度6。综上所述，新提出的教学模式目前还存在着不少弊端，尤其是对于学习自主性较差的学生，这种教学模式无法达到预期的效果，因此需要有针对性地进行改善加强，以达到更好的教学效果。但总体来说，“慕课+翻转课堂”这一新型教学模式还是在实际教学中取得了不少的成效。其提升了学生对学习的兴趣和在课堂上的积极性，充分发挥了学生的主观能动性，遵循了学生是学习的主体，而教师在学习过程中是主导的教学理念。由此可见，这种新型教学模式总体上还是优于传统教学模式的，值得我们推行。三结束语“慕课+翻转课堂”新型教学模式，巧妙地结合了线上和线下教学，充分利用了两种教学模式的优点，适用于疫情影响下的教学。慕课平台和翻转课堂都是当下被推崇的教学平台和教学模式，其充分顺应“学生是学习的主体，教师是学习的主导”的教学理念。教师在线下教学时无需再花过多的时间讲授理论知识，从而有充足的时间深入探究更深层次的知识，这样能够有效提高教学效率和教学质量。相较传统的教学模式，这一新型教学模式增加了师生之间的互动，有利于教师融入学生群体，使学生更加积极地参与课堂，使课堂更具趣味性。本文研究的工程力学是工科学生的专业基础课程。该学科逻辑性较强、计算能力要求较高，因此学生学习的难度比较大。我们提出的“慕课+翻转课堂”新型教学模式恰好适用于这类型的科目。因此，要正确认识并使用这一教学模式，对以往的教学模式进行重构新建，对学生的学习情况要有更细致地了解以及更有针对性地指导，这样才能更加充分发挥慕课平台和翻转课堂的优势，从而提高教学质量。线上教学平台以及一些新兴的教学模式是我国高等教育未来发展的主要趋势之一，但许多高校对于这套教学体系的应用还不够成熟，因此还需我们不断探究，并在实践中不断改善提升7。参考文献：1 唐静静，范钦珊工程力学（静力学和材料力学）M北京：高等教育出版社，20172 马莹，向卫宏，唐丽波，等.“工程力学”课程教学改革探讨J.西部素质教育，2022（2）：144-146.3 燕乐纬，梁颖晶，王菁菁，等“MOOC+翻转课堂”模式在理论力学课程教学中的实践与分析J高等建筑教育，2021（3）：1141194 燕乐纬，梁颖晶，孙作玉基于 MOOC 理念的理论力学课程“翻转课堂”教学模式讨论与分析J高等建筑教育，2021（1）：1051105 杜家政，杨庆生，叶红玲，等.基于慕课的工程力学翻转课堂教学实践J.高教学刊，2022（2）：84-87.6 孙双双，李红艳.工程力学对分课堂探索与实践J.教育教学论坛，2020（7）：174-176.7 董凯赫基于超星学习通的工程力学课程建设J鞍山师范学院学报，2021（6）：3639125-