力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺建設(shè)思考

劉燦昌 剛憲約 云海 李磊

[摘 要]筆者以力學網(wǎng)絡(luò)教學平臺課程建設(shè)為目的，以課件、習題、討論區(qū)設(shè)計為切入點，探討力學網(wǎng)絡(luò)教學平臺課程建設(shè)的設(shè)計理念和建設(shè)思路。利用力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺，將微課作為傳授力學知識的載體，將系統(tǒng)性測試作為鞏固力學知識的工具，將問題討論作為啟發(fā)學生思維靈感的方式，全方位展示教學元素，增大知識的內(nèi)涵深度和外延范圍，提高學生獲取知識的速率和理解深度。將力學課程教學改革的思想和大學課堂教學經(jīng)驗融入力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺建設(shè)，可以不斷豐富與創(chuàng)新力學網(wǎng)絡(luò)教學平臺資源，調(diào)動學生參與課程討論的積極性，提升師生互動深度和廣度，提高平臺的利用率。

[關(guān)鍵詞]網(wǎng)絡(luò)教學平臺;信息化;討論;力學

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）06-0081-04

力學作為工科專業(yè)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，具有較強的基礎(chǔ)性和理論性，對于大學生工程思維的構(gòu)建與發(fā)展具有重要的推動作用。力學課程知識掌握與力學思維能力發(fā)展會影響到后續(xù)專業(yè)課程的學習。目前，部分院校力學課程學時數(shù)有所下降，個別院校把理論力學和材料力學壓縮為工程力學，嚴重制約了力學課程授課效果的提高。另外，傳統(tǒng)的課堂教學以老師講授為主，忽視了師生之間的互動和討論，缺失了過程學習環(huán)節(jié)的考核，難以激發(fā)學生的學習興趣和主動性，教學效果不容樂觀。而且，如果因為學時減少就盲目減少內(nèi)容，那么就又失去了力學課程的意義，因此需要對傳統(tǒng)教學模式進行改革[1]。

近年來，為促進學生更好地掌握力學知識和提高分析解決問題的能力，理工科高校紛紛開展基于網(wǎng)絡(luò)化力學教學平臺建設(shè)，補充因課時不足導致的教學質(zhì)量下滑和教學內(nèi)容缺失等問題[2]。利用網(wǎng)絡(luò)信息化平臺，積極借鑒先進的網(wǎng)絡(luò)教學模式，整合力學傳統(tǒng)教學與網(wǎng)絡(luò)教學資源，以常規(guī)教學為主，課程網(wǎng)絡(luò)教學平臺教學為輔，提高力學教學效率[3]。迄今為止力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺課程建設(shè)得到了一定的發(fā)展，但是還存在一些需要探討和改進的地方[4]。例如，以往的力學網(wǎng)絡(luò)教學平臺課程課件過多地羅列教學資源，重數(shù)量而輕質(zhì)量，忽略教學資源要素設(shè)計的重要性，缺乏教學理念和教學方法的繼承與推進;課程提供的習題包含性差，客觀題較多，主觀題較少，缺乏全面和完整的考核體系，不利于培養(yǎng)學生力學原理的遷移應(yīng)用和分析解決問題的能力;討論區(qū)問題設(shè)置單一、討論內(nèi)容不夠全面，缺乏必要的廣度和深度，討論主題混雜，反饋滯后，即時性差和交流區(qū)操作復雜。

本文將結(jié)合調(diào)研與教學實踐，以力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺的教學資源、訓練模式、討論方法為切入點，為力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺課程建設(shè)提出幾點建議。

一、力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺建設(shè)理念

依據(jù)教學大綱和課程標準制訂出集知識、能力與素質(zhì)目標為一體的課程總目標，并對教學過程進行設(shè)計，規(guī)劃基于數(shù)字資源的，集圖、文、音、影為一體的立體、動態(tài)式網(wǎng)絡(luò)教學平臺建設(shè)。力學課程改革倡導以學生為中心，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)課程信息即時性和點餐式特性，利用網(wǎng)絡(luò)平臺引導學生積極參加學習活動，開闊學生力學知識視野，培養(yǎng)學生的力學分析能力，夯實學生的力學理論基礎(chǔ) [5]。依據(jù)力學課程特點，有針對性地將力學知識進行分類、分層，將其變成適合學生網(wǎng)絡(luò)學習的梯田式知識框架。還將知識點系統(tǒng)化和碎片化相結(jié)合，有點有面，通過網(wǎng)絡(luò)平臺播送給學生。教師要運用信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺的大數(shù)據(jù)、即時性、碎片化等優(yōu)勢，大膽創(chuàng)新，開展多維度、寬口徑、多縱深的知識點教學，融合先進的力學課程改革方法，線上和線下相結(jié)合，搭建出力學教學資源更豐富、形式更新穎，與學生聯(lián)系更密切的力學信息化平臺[6]。

（一）力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺的專業(yè)性

理工科各專業(yè)對力學知識結(jié)構(gòu)需求存在較大差異，因而教師應(yīng)有針對性地選擇教學內(nèi)容，制訂與專業(yè)相適應(yīng)的教學課程標準，形成與之對應(yīng)的力學信息化資源[7]。首先，教師要依據(jù)力學課程標準，制作整套力學基本知識點的通用性信息化視頻資源。其次，根據(jù)各專業(yè)的特點，按照專業(yè)需求對力學信息化資源進行整合，形成基礎(chǔ)知識教學模塊和專業(yè)基礎(chǔ)教學模塊。最后，從專業(yè)出發(fā)補充與細化力學課程知識，增加更多與專業(yè)相關(guān)的力學知識。例如對于土木工程專業(yè)，可以從已經(jīng)錄制的力學信息化視頻中選取平面運動的微分方程、動能定理、朗貝爾原理作為主講課程，減少或完全舍棄分析力學等教學內(nèi)容，把適用于本專業(yè)學習的知識點保留下來，有針對性地授課。針對不同專業(yè)設(shè)計的力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學，符合學生課程學習發(fā)展規(guī)律，一方面減輕了學生因知識點太多造成的課業(yè)負擔，另一方面通過與機械原理、機械設(shè)計等專業(yè)課密切結(jié)合提高了學生的學習效率，其學習積極性和主動性會顯著提高。

（二）力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺對學生自學能力的培養(yǎng)

在建設(shè)力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺時，可以設(shè)置一些誘餌式課前預習測試題，測試題要包含新課的一些基礎(chǔ)知識、適當?shù)牧W史及具有爭議性的科學案例，以增加學習的趣味性，引導學生自主萌生強烈的求知欲。題型可以涉及力學概念辨析、案例問題、演示實驗原理解釋等，且題目難度要低，符合學生淺層學習認證的需要。也可以將力學中一些相近的概念放到一起，讓學生自學和分析，培養(yǎng)他們獨立搜集材料，整理、總結(jié)、分析的能力。還可以將力學相近知識點放在一起，利用知識遷移能力幫助學生學習。例如，材料力學桿件的拉壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲具有相同知識脈絡(luò)，可以先學習桿件的拉壓，然后布置學生利用遷移式學習方法學習軸的扭轉(zhuǎn)和梁的彎曲，訓練學生的自學能力。為培養(yǎng)學生的自學能力，可以將預習測試題納入課程學習的平時成績考核，以激勵學生積極主動自學課程知識。

（三）力學網(wǎng)絡(luò)教學平臺教學對重難點的突破

力學是技術(shù)基礎(chǔ)課程，存在一些教學重點和難點，教學中應(yīng)做到重點要突出，難點要突破。網(wǎng)絡(luò)教學平臺課程以網(wǎng)絡(luò)視頻教學為主，缺乏師生的互動性和教師操控性反饋，因而在教學重點上，應(yīng)通過多重方式展示教學內(nèi)容，可以采用課堂錄像的方式，讓學生跟隨老師的整個板書過程，放慢學習節(jié)奏，將重點知識著力夯實。力學教學中難點要反復強化，先從簡單實例入手，增加學生的表象思維，利用動畫展示、圖片分析等形式進行教學，也可以進行案例分析。教師還可以通過介紹力學史的方式，講清楚知識點的來龍去脈，增加網(wǎng)絡(luò)課程學習趣味的同時，降低知識點的難度，加深學生對知識的理解。例如，學習運動學的速度和加速度，需要具體區(qū)分出絕對、相對、牽連的速度和加速度，這就要進行繪圖分析，讓學生能夠清晰理解各速度間的關(guān)系。教師要恰當利用板書繪圖進行理論分析，將知識點的推導過程一一展現(xiàn)給學生，最后在板書中體現(xiàn)相對的、牽連的、合成絕對的速度和加速度。而課程大綱類板書用文檔的形式在網(wǎng)絡(luò)教學平臺課程中直接體現(xiàn)即可，切莫一味追求板書而抹殺了網(wǎng)絡(luò)教學平臺課程教學的靈活性與多變性。

（四）力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺演示仿真實驗教學

演示實驗具有直觀性和示范性的特點，能夠幫助學生加快對力學原理的理解。例如，在國外大學視頻課中，演示實驗和教具會經(jīng)常出現(xiàn)在授課課堂，演示實驗注重可演示性、趣味性和科學性，起到在課堂上抓住學生注意力的作用[8]。力學網(wǎng)絡(luò)教學平臺應(yīng)加入實物演示實驗和數(shù)值仿真實驗，培養(yǎng)學生的觀察能力與分析能力，提升學生的科學素養(yǎng)與探索精神 [9]，生動形象地解釋基本原理和基本理論等。注意加強與工程實踐的結(jié)合，利用實物圖片加強簡化模型與工程實例的對比分析效果。例如，材料力學課程需要加上仿真實驗，演示和驗證結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)變和應(yīng)力分布等隱藏在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不容易感知和理解的力學量，通過動態(tài)仿真演示，增加教學趣味性和可理解性。

（五）力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺建設(shè)具備科技前沿性

力學的發(fā)展推動了科學技術(shù)的創(chuàng)新，而科技的創(chuàng)新又會促進力學的進步，起到創(chuàng)新知識的目的 [10]。教師要密切關(guān)注新材料科學的發(fā)展，研究新材料結(jié)構(gòu)的力學性能，并糅合到力學教學過程中。將最新的科普短片、學術(shù)報告、實驗室工作實錄等融入教學中去，開闊學生視野，同時鞏固力學知識，拉近科學研究與力學教學的距離。也可以把自己的科學研究融入日常教學中去，采用現(xiàn)身說法的方式講授科學研究的過程，幫助學生學會提煉科學問題，找到解決關(guān)鍵科學問題的方法，讓學生感受到力學科研就在身邊。同時，可以鼓勵學生參與課題研究，讓學生做一些力所能及的科研工作。

力學課程設(shè)計一定要注重理論，貼近工程。錄制網(wǎng)絡(luò)教學平臺視頻時注意多加入生活中的工程元素，通過案例教學增加網(wǎng)絡(luò)課程的趣味性。例如，在講授動量矩定理時，可以把天體運動現(xiàn)象做成模型講述給學生，從而引出動量矩守恒原理的講解;也可以將生活中的力學問題創(chuàng)作成習題供學生解答?？傊W信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺制作團隊一定要廣泛聯(lián)系工程實際，讓學生感覺到力學源于生活[11]。

二、教學內(nèi)容設(shè)計及注意問題

（一）網(wǎng)絡(luò)平臺教學內(nèi)容設(shè)計

教學視頻是網(wǎng)絡(luò)教學平臺的核心組成內(nèi)容。根據(jù)學生的集中認知時間短的特點和學習內(nèi)在規(guī)律，網(wǎng)絡(luò)教學平臺課程單元的時長一般不超過20分鐘，以使學生注意力集中，也便于學生課后鞏固和復習。重點難點要制作大量的微課視頻并上傳，學生掃描書上的二維碼即可鏈接網(wǎng)絡(luò)平臺的數(shù)字資源，如同親臨課堂學習。以多元智能理論、建構(gòu)主義學習理論等教育理論為依據(jù)，從符合人類思維和認識多元模式出發(fā)，進行多元化、分層次教學設(shè)計。在整體教學設(shè)計中重點突出問題導向的思路，凸顯課程骨架內(nèi)容。將注重教向注重學轉(zhuǎn)變，注重糾正錯誤向注重學習指導轉(zhuǎn)變，注重學習知識向注重知識遷移轉(zhuǎn)變，注重計算結(jié)果向注重分析過程和思考方式轉(zhuǎn)變等。圍繞“四個轉(zhuǎn)變”研究和探索力學課程的教學模式，培養(yǎng)學生的工程實踐能力，即初步具有用所學的力學知識分析和解決工程與生活實際中的復雜力學問題的能力。

（二）網(wǎng)絡(luò)平臺教學模式設(shè)計

在網(wǎng)絡(luò)教學模式的改革上，借鑒傳統(tǒng)教學到部分翻轉(zhuǎn)課堂，再到部分內(nèi)容完全在線學習的教學實踐和教學反思，提出網(wǎng)絡(luò)平臺在線自主學習模式、基于工程案例的討論模式、課內(nèi)課外相結(jié)合等力學課程多元混合教學模式，激發(fā)學生學習的主動性與參與性。重點關(guān)注以下三方面的改革與實踐：網(wǎng)絡(luò)平臺不再只是羅列知識的倉庫，而是學習的引導者、幫助者;網(wǎng)絡(luò)平臺要致力于引導學生走向主動學習，讓學生在思考、討論、反思的過程中實現(xiàn)知識的吸收和內(nèi)化;網(wǎng)絡(luò)平臺的學習方式由被動接受知識轉(zhuǎn)變到主動獲取知識，實現(xiàn)從教到學的轉(zhuǎn)變;由學習知識轉(zhuǎn)變到運用知識解決問題，實現(xiàn)知識到能力的轉(zhuǎn)變。

（三）網(wǎng)絡(luò)平臺教學評價設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)平臺課程評價方式由注重考核結(jié)果向注重學習過程和學習效果轉(zhuǎn)化，加強對學習過程和學習效果的監(jiān)督管理，注重對學生全方位的培養(yǎng)，強化“非正式能力”的提升。探索并實踐以最后檢驗課程總的學習目標達成情況的課程評價方式為主，以課時學習目標達成和階段性學習目標達成為輔的評價體系，提高過程評價在評價體系中的權(quán)重，解決課程的評價問題。

（四）網(wǎng)絡(luò)平臺習題選取與設(shè)計

課后習題能夠促進學生對力學基本知識、基本規(guī)律和知識應(yīng)用的理解，培養(yǎng)學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。擴充力學網(wǎng)絡(luò)教學平臺習題訓練模式，以客觀題為主，適當增加作圖、證明、計算這種書寫要求高的題型，利用手機拍照和圖片上傳的方式進行互動。設(shè)計力學網(wǎng)絡(luò)教學平臺習題時要注意吸收新題，習題要源于科技創(chuàng)新、生活實踐，讓學生在做習題時能感受到力學理論與實踐的緊密相連性，創(chuàng)作的習題不是簡單地附帶科技背景，要把科研計算、日常生活中的力學現(xiàn)象解釋真正轉(zhuǎn)換為習題。設(shè)計一題多解習題，可以適度地多一些，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維。這些習題對發(fā)散學生的思維，擴展學生的解題思路，將產(chǎn)生良好的效果[12]。設(shè)計部分復雜工程問題，引導和培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力。

三、力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺課程討論區(qū)的設(shè)計思路

（一）細分討論區(qū)

網(wǎng)絡(luò)資源和學生之間的互動是網(wǎng)絡(luò)平臺教學的必要環(huán)節(jié)，是答疑解惑的平臺，是實現(xiàn)師生信息交流，情感交流，營造良好學習氛圍的重要保障，也是提高教學效率的有力手段。教師應(yīng)當開動腦筋，利用網(wǎng)絡(luò)平臺平等和即時性特點，利用各種方法促使師生互動起來。力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學平臺課程中，討論板塊是師生互動交流的橋梁，教師要有效利用討論區(qū)，幫助學生更好地完成學習任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)教學平臺可設(shè)置教師答疑區(qū)、課堂交流區(qū)和綜合討論區(qū)，學生依據(jù)討論區(qū)板塊的劃分，在對應(yīng)板塊發(fā)表相關(guān)主題觀點。

（二）增加同伴互評區(qū)

教師要有意識地激發(fā)學生的討論熱情，讓學生與教師在討論區(qū)積極互動起來，注意討論原則的運用，讓互動討論成為促進高效率教學的手段。還要調(diào)動學生間的研討互動，增加學生之間同伴互評環(huán)節(jié)，分享討論信息，激發(fā)學生思考靈感，為使得學生討論有序進行，在同伴互評的過程中，教師需要觀察與監(jiān)控整個評價過程，并進行指導，使每位學習者盡量做到公平、公正，防止矛盾產(chǎn)生，還要注意引導學生討論問題的集中性，防止討論主題偏離和產(chǎn)生錯誤觀點。同伴互評能夠培養(yǎng)學習者的高階思維能力和批判性思維能力，是培養(yǎng)學生分析能力的重要手段[13]。

（三）做好討論評價工作

評價與總結(jié)是做好討論工作的重要保證。教師對學生的參與情況、發(fā)帖質(zhì)量以及創(chuàng)新性等方面進行評價，運用積極的評價語言，使學習者提升自我效能感，進一步激發(fā)學習者的學習動機和參與興趣，增強學習者的積極性、主動性及自信心。教師評價學習者發(fā)帖的目的是為了尋找實際的討論情況與預期效果之間的差異，從而更好地改善討論活動的設(shè)計，并根據(jù)對學習者的評價結(jié)果進行個別化指導，滿足不同學習者的學習需求，以提升在線討論的效果[13]。通過討論總結(jié)，能得到正確的討論觀點，有助于強化學生對知識的理解和掌握，通過對一些創(chuàng)新性觀點評判，提高學生思維的深度和廣度，激發(fā)學生的學習熱情，為學生解決復雜問題奠定良好的基礎(chǔ)。

四、結(jié)語

利用力學信息化網(wǎng)絡(luò)教學信息平臺，將課件作為傳授知識的載體，將習題作為鞏固知識的工具，將討論作為激發(fā)學生思維靈感的方式，全方位展示教學元素，增大知識的內(nèi)涵深度和外延范圍，提高學生獲取知識的速率和理解深度。將力學課程改革的思想與大學課堂教學經(jīng)驗融入力學網(wǎng)絡(luò)教學平臺建設(shè)，可以不斷豐富與創(chuàng)新力學網(wǎng)絡(luò)教學平臺資源，促進學生參與課程討論，提升師生互動頻率，提高平臺的利用率。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：鐘 嵐]