基于微課程的“理論力學(xué)”教學(xué)方法探索

尚慧琳

[摘 要]“移動學(xué)習(xí)”和“微課程”的產(chǎn)生引起了高等教育的教育形式和學(xué)習(xí)方式的重大變革。對“理論力學(xué)”這樣一門公認較難的機械類專業(yè)基礎(chǔ)課，本文基于微課程探索“理論力學(xué)”在教育信息化進程中新的教學(xué)方法，從而幫助學(xué)生更深入地理解這門課程，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。

[關(guān)鍵詞]微課程 移動學(xué)習(xí) 理論力學(xué) 教學(xué)模式

[中圖分類號] G431 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）03-0093-02

一、引言

隨著智能手機和平板電腦技術(shù)的快速發(fā)展和教育信息化的推進，“移動學(xué)習(xí)”（Mobile Learning）和“微課程”（Micro Lecture）應(yīng)運而生，這給傳統(tǒng)的教學(xué)方法帶來了巨大沖擊。移動學(xué)習(xí)[1]被定義為一種在移動設(shè)備（如智能手機和平板電腦等）幫助下的能夠在任何時間、任何地點發(fā)生的學(xué)習(xí)，其中所使用的移動設(shè)備必須能夠有效呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容和提供講授者與學(xué)習(xí)者間的雙向交流（可通過無線通訊協(xié)議實現(xiàn)）。這種學(xué)習(xí)方式比傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式靈活得多。由于在高等院校的學(xué)生中智能手機、平板電腦和無線上網(wǎng)的普及，學(xué)生們可以便捷地進行移動學(xué)習(xí)，而微課程正是移動學(xué)習(xí)的重要教學(xué)資源。

微課程是運用建構(gòu)主義方法化成的、以在線學(xué)習(xí)或移動學(xué)習(xí)為目的的實際教學(xué)內(nèi)容。[2] [3]目前在對微課程的比較普遍的認知中，微課程有三個主要特征：其一，時間在10分鐘以內(nèi)；其二，以教學(xué)視頻為主要載體；其三，有明確的教學(xué)目標，集中針對某一個知識點或教學(xué)環(huán)節(jié)開展教學(xué)活動。這三個特征都集中地體現(xiàn)了一個“微”的概念。這是因為在移動學(xué)習(xí)的過程中，人的注意力較分散，其中國外可汗課程的統(tǒng)計和腦科學(xué)的研究表明，人在“移動”中注意力集中的有效時間為10分鐘左右，即只能進行“片段”學(xué)習(xí)，很難開展大容量的學(xué)習(xí)內(nèi)容。因此，為了更好地開展學(xué)生們的移動學(xué)習(xí)，需要教師們開發(fā)更多優(yōu)質(zhì)的微課程。

為此，本文以高等院校機械類專業(yè)公認的較難理解的一門專業(yè)基礎(chǔ)課“理論力學(xué)”為研究對象，根據(jù)課程的特點，探索在移動學(xué)習(xí)和微課程的環(huán)境下“理論力學(xué)”教學(xué)方法的新模式。

二、“理論力學(xué)”的課程特點

“理論力學(xué)”是高等工科院校許多專業(yè)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握質(zhì)點、質(zhì)點系和剛體的機械運動（包括平衡）的基本規(guī)律和研究方法，為學(xué)習(xí)后繼課程打好必要的基礎(chǔ)，并初步學(xué)會應(yīng)用理論力學(xué)的理論方法分析和解決一些簡單的工程實際問題。

“理論力學(xué)”主要教學(xué)內(nèi)容可分為靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)三個篇章。[4]靜力學(xué)篇章主要培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用平面任意力系的平衡方程求解一般物體系統(tǒng)的平衡問題；運動學(xué)篇章培養(yǎng)學(xué)生運用點的合成運動、剛體簡單運動和平面運動的知識在具體工程環(huán)境和實際約束情況下掌握物體的運動規(guī)律；動力學(xué)篇章則培養(yǎng)學(xué)生掌握動力學(xué)普遍定理、達朗伯原理（動靜法）和虛功原理等方法，并能運用這些方法分析工程實際中物體的力與運動的關(guān)系以及運動的機理。“理論力學(xué)”中理論與方法的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊，從工程實際到日常生活、從體育運動到兒童玩具、從古代器皿到現(xiàn)代科技、從自然現(xiàn)象到文學(xué)藝術(shù)，無所不在。[5]

由于“理論力學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容中包含了大量的力學(xué)概念、定理、定律和原理，而以培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力為主要教學(xué)目的之一，因此這門課程具有體系嚴謹、理論成熟、理論知識點高度概括、邏輯性強、內(nèi)容豐富、問題靈活多變、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊等特點。[6]也因此，在絕大多數(shù)工科高等院校中“理論力學(xué)”的考試通過率并不高，學(xué)生普遍反映理論能聽懂，但習(xí)題還是難解決，即理論很難融會貫通、靈活自如地運用到實際問題中。

三、“理論力學(xué)”開展微課程的必要性

由于“理論力學(xué)”課程具有邏輯性強、問題靈活多變的特點，很容易造成課堂教學(xué)中“教師苦教，學(xué)生苦學(xué)”的局面；而運用力學(xué)原理解決問題遭受的挫折感也容易造成學(xué)生對這門課程的厭煩情緒?！袄碚摿W(xué)”微課程作為一種新型的教學(xué)形式則可以吸引學(xué)生們的注意力，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生們個性化的學(xué)習(xí)。

同時，“理論力學(xué)”中有許多學(xué)生們不易理解的教學(xué)重點和難點等，在課堂教學(xué)中學(xué)生并不一定能夠隨著教師的講授而同步學(xué)習(xí)和理解，因此針對這些主題設(shè)計較短教學(xué)時間和單一主題的微課程可以輔助學(xué)生復(fù)習(xí)和在課下異步學(xué)習(xí)。學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)意愿與需求選擇相應(yīng)的微課程，以及播放的次數(shù)。

綜上所述，設(shè)計相關(guān)微課程對于更好地開展“理論力學(xué)”教學(xué)具有一定的必要性。

四、“理論力學(xué)”微課程的設(shè)計

“理論力學(xué)”微課程并不是其傳統(tǒng)課堂教學(xué)的切片或壓縮。比如，將一學(xué)時的“理論力學(xué)”課程內(nèi)容或者其中一半內(nèi)容強行壓縮到10分鐘以內(nèi)，這并不是微課程。微課程的設(shè)計目的是讓學(xué)生將注意力集中于單個的知識點，而并不需要像課堂教學(xué)那樣考慮所講授的所有知識點間的層次。

在“理論力學(xué)”中，并不是所有的知識點和內(nèi)容都適合設(shè)計成微課程的。例如，一些簡單的概念和力學(xué)原理學(xué)生們完全可以直接看教科書，而不必借助視頻資料。最適合設(shè)計微課程的課程內(nèi)容應(yīng)該是那些內(nèi)容相對獨立的單個知識點，對應(yīng)學(xué)生不容易理解的重點和難點，或者容易激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力的興趣點。如，靜力學(xué)篇章中二力桿的約束反力，力對軸之矩的計算和桁架結(jié)構(gòu)中零桿的識別等；運動學(xué)篇章中平面運動剛體的速度瞬心法，加速度基點法，點的合成運動的基本概念，牽連運動為轉(zhuǎn)動時科氏加速度的產(chǎn)生等；動力學(xué)篇章中質(zhì)心運動守恒定律，動量矩守恒定律，剛體在不同運動特征下對應(yīng)的慣性力，虛功原理的應(yīng)用實例等。

一段微課程的設(shè)計一般包括課程名稱、知識點、授課對象、授課時長、教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容、設(shè)計人等方面?？紤]處在移動學(xué)習(xí)中學(xué)生的注意力，可以從實際工程中的小問題入手，對具體現(xiàn)象進行分析和梳理，導(dǎo)入新的概念、理念和方法，并加以總結(jié)。按照以上框架，以“理論力學(xué)”中點的合成運動的基本概念這一知識點為例實踐本門課程的微課程的教學(xué)設(shè)計。這一知識點是“理論力學(xué)”中重要的知識點，盡管只是基本概念，在教材當中涉及的篇幅非常短，卻有著很容易讓學(xué)生混淆的概念，而其中對于動點動系選擇上的不確定也會大大影響后續(xù)運動學(xué)章節(jié)的學(xué)習(xí)。因此這一知識點非常適合設(shè)計微課程來輔助學(xué)生們課后復(fù)習(xí)。這一知識點的微課程的設(shè)計方案如表1所示。其中微課程的錄制可以采取智能手機或其他視頻錄制工具錄制PPT屏幕，配以教師的實時解說來實現(xiàn)。這樣設(shè)計的微課程與傳統(tǒng)的授課視頻相比，存在知識點少而精以及授課時長較短的優(yōu)勢，但與傳統(tǒng)的授課視頻一樣，仍缺少師生的互動環(huán)節(jié)和對學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的監(jiān)控，因此只能作為傳統(tǒng)的課堂教學(xué)的有益補充?！袄碚摿W(xué)”微課程的設(shè)計還有待于進一步的實踐和改進。

五、結(jié)語

在“移動學(xué)習(xí)”時代來臨之際，微課程正日益引起教育領(lǐng)域的關(guān)注。從高等院校到中小學(xué)，各門課程都在逐漸開展微課程的設(shè)計與開發(fā)?！袄碚摿W(xué)”作為一門非常適合開展微課程學(xué)習(xí)的課程，為學(xué)生提供微課程學(xué)習(xí)具有非常大的必要性，微課程的建設(shè)也存在著很大的發(fā)展空間。目前，“理論力學(xué)”微課程的實踐剛剛起步，隨著微課程建設(shè)的逐步開展，一定會有更多的微課程可以分享。相信在不遠的將來，不僅僅從事“理論力學(xué)”教學(xué)工作的教師可以通過微課程為學(xué)生傳授知識，而且學(xué)生可以把自己看微課程時的體會與問題，或由“理論力學(xué)”的學(xué)習(xí)所誘發(fā)的新思路、創(chuàng)造的實物及研制過程，制成微課程與師生分享，實現(xiàn)微課程互動，啟發(fā)教學(xué)和教學(xué)相長，使得“理論力學(xué)”微課程教學(xué)發(fā)揮更大的作用。

[ 注 釋 ]

[1] 黎加厚.微課的含義與發(fā)展[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2013（4）：10-12.

[2] 楊元元.MOOC時代的教學(xué)模式革新[J].大學(xué)教育，2014，（7）：49-51.

[3] 高強，馮志華，蘭向軍，等.理論力學(xué)微課的設(shè)計[J].教育教學(xué)論壇，2014（13）：48-49.

[4] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2009.

[5] 陳建平，陶秋帆，吳文龍.理論力學(xué)中動力學(xué)問題的演變與創(chuàng)新思維訓(xùn)練[J].力學(xué)與實踐，2004（5）：72-74.

[6] 張亞紅，劉睫，趙玉成.非力學(xué)專業(yè)理論力學(xué)教學(xué)改革的思考[J].力學(xué)與實踐，2003（3）：63-65.

[責任編輯：覃侶冰]