基于“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下高職機(jī)械類工程力學(xué)課程教學(xué)改革研究

蔣強(qiáng)

摘 要：“互聯(lián)網(wǎng)+”作為一種新興技術(shù)，正廣泛地應(yīng)用到職業(yè)教育領(lǐng)域。從高職院校機(jī)械類專業(yè)工程力學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā)，提出了工程力學(xué)課程在教學(xué)內(nèi)容上的優(yōu)化及與機(jī)械專業(yè)的融合。結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下先進(jìn)教學(xué)方法和手段的應(yīng)用，構(gòu)建教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的課堂。同時(shí)，改革現(xiàn)有的考核評(píng)價(jià)體系，智慧地實(shí)施個(gè)性化的學(xué)習(xí)，為其他課程的教學(xué)改革提供了指導(dǎo)和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：“互聯(lián)網(wǎng)+” 機(jī)械專業(yè) 工程力學(xué) 教學(xué)改革

1 引言

2015年，“互聯(lián)網(wǎng)+”一詞第一次鄭重地在政府工作報(bào)告中被提及，國家鼓勵(lì)將此新型互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全面地應(yīng)用到制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、教育領(lǐng)域等[1]。2020年，教育部等九部門下發(fā)的《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動(dòng)計(jì)劃（2020-2023年）》中提到，要實(shí)施職業(yè)教育信息化2.0建設(shè)行動(dòng)，鼓勵(lì)職業(yè)學(xué)校利用現(xiàn)代信息技術(shù)推動(dòng)人才培養(yǎng)模式改革，滿足學(xué)生的多樣化學(xué)習(xí)需求，大力推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”“智能+”教育新形態(tài)，推動(dòng)教育教學(xué)變革創(chuàng)新。工程力學(xué)作為高職機(jī)械類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，它的重要性不言而喻。然而，對(duì)于大多數(shù)學(xué)生而言，工程力學(xué)似乎是個(gè)頭疼的存在。如何適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”發(fā)展需求，提升學(xué)生的職業(yè)能力，真正實(shí)現(xiàn)技術(shù)和職業(yè)復(fù)合人才的培養(yǎng)和立德樹人的目標(biāo)，是高職院校工程力學(xué)教學(xué)中亟待解決的問題。

2 高職院校機(jī)械類專業(yè)工程力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 過分強(qiáng)調(diào)邏輯思維培養(yǎng)，忽視與其他課程的聯(lián)系

長期以來，工程力學(xué)的教學(xué)強(qiáng)化理論的推導(dǎo)和公式的計(jì)算，這對(duì)學(xué)生的邏輯思維培養(yǎng)有一定好處。但高職學(xué)生往往數(shù)理基礎(chǔ)比較薄弱，特別是講到材料力學(xué)中的一些內(nèi)容時(shí)，學(xué)生似乎在聽天書。并且現(xiàn)行的教材中，所講授的例題以建筑類的實(shí)例結(jié)合較多，與機(jī)械實(shí)例結(jié)合較少，機(jī)械專業(yè)的學(xué)生往往覺得與專業(yè)課程聯(lián)系不大，從而進(jìn)一步削弱學(xué)習(xí)熱情。

2.2 教學(xué)模式單一，信息化程度不夠

通過對(duì)部分高職院校進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)工程力學(xué)的教學(xué)模式仍存在著單一和落后的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的教師為中心的教學(xué)模式，學(xué)生總是被動(dòng)地接受知識(shí)，教師往往只是對(duì)著教材或課件講授，課后學(xué)生無法及時(shí)有效的回顧，無法滿足學(xué)生個(gè)性化、多樣化的學(xué)習(xí)需求，與“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下新型信息技術(shù)結(jié)合不夠緊密。

2.3 考核設(shè)置不合理，成績?cè)u(píng)定不科學(xué)

目前，多數(shù)高職院校工程力學(xué)的考核還是以期末的閉卷考試為主，平時(shí)和實(shí)驗(yàn)成績?yōu)檩o。一方面，期末考試的試題與教材中的例題習(xí)題相似，學(xué)生只需背題、套用公式就可解決，存在高分低能現(xiàn)象。另一方面，對(duì)學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程沒有評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生的知識(shí)和能力掌握情況無法科學(xué)的評(píng)判。

3 高職機(jī)械類專業(yè)工程力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

3.1 總結(jié)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，將教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)與整合

高職工程力學(xué)課程包括靜力學(xué)和材料力學(xué)兩部分，內(nèi)容較多，知識(shí)點(diǎn)較零碎，而現(xiàn)有的學(xué)時(shí)又有限。因此在內(nèi)容的選擇上，貫徹少而精的原則，注重課程知識(shí)的橫向聯(lián)系，著重講清概念，強(qiáng)調(diào)如何應(yīng)用有關(guān)的理論和結(jié)論，淡化理論推導(dǎo)和演算，與機(jī)械專業(yè)學(xué)科有機(jī)結(jié)合，將工程力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容整合成圖1所示的3個(gè)模塊。按照“外力-內(nèi)力-應(yīng)力”的主線，由宏觀到微觀逐層遞進(jìn)，最終指向具體的承載能力計(jì)算，每個(gè)模塊內(nèi)，也是沿主線層次遞進(jìn)[2]。這樣既能保證內(nèi)容體系的完整連貫性，又能幫助學(xué)生更好的理解各部分內(nèi)容的相互聯(lián)系。

3.2 結(jié)合機(jī)械類專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)，教學(xué)中注重與其他專業(yè)課程融合

工程力學(xué)作為一門基礎(chǔ)課，通常在大一開設(shè)。學(xué)生此時(shí)還未接觸到專業(yè)課程，單純學(xué)習(xí)力學(xué)知識(shí)會(huì)使學(xué)生覺得力學(xué)內(nèi)容與機(jī)械專業(yè)聯(lián)系不多、用處不大，久而久之，就容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此，教師在講授時(shí)，選擇的力學(xué)模型要突出機(jī)械專業(yè)特色。例如，在講授到平面任意力系知識(shí)點(diǎn)時(shí)，以機(jī)械中常見的曲柄連桿機(jī)構(gòu)為例展開，可先帶領(lǐng)學(xué)生參觀機(jī)械原理陳列柜中的機(jī)構(gòu)模型，建立起直觀的初步印象，再分析它的受力，列出相應(yīng)的平衡方程。在講到固定端約束時(shí)，以金工實(shí)習(xí)時(shí)用到的車刀為例，先帶領(lǐng)學(xué)生參觀實(shí)訓(xùn)車間，引導(dǎo)學(xué)生觀察車刀夾持在刀架上的情形，再在課堂上結(jié)合理論分析固定端約束反力的特點(diǎn)，求解相應(yīng)的實(shí)際問題。在講到拉彎組合變形時(shí)，以鉗工實(shí)訓(xùn)中打孔用到的鉆床為例，先設(shè)置鉆床立柱的強(qiáng)度是否安全的問題，待學(xué)習(xí)了拉彎組合變形的應(yīng)力分析后，再讓學(xué)生帶著問題主動(dòng)去探索。學(xué)生在潛移默化中能感受到力學(xué)知識(shí)在機(jī)械中的重要應(yīng)用，進(jìn)而更能激發(fā)學(xué)好力學(xué)和專業(yè)課程的熱情。

4 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下工程力學(xué)課程教學(xué)改革措施

4.1 利用“互聯(lián)網(wǎng)+”條件下的多種信息化手段，構(gòu)建工程力學(xué)“雙主課堂”

傳統(tǒng)的工程力學(xué)教學(xué)還是以教師為中心，依賴教師的經(jīng)驗(yàn)，師生之間的互動(dòng)非常有限，缺乏課內(nèi)外協(xié)作，無法滿足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求。利用“互聯(lián)網(wǎng)+”思維方式和大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興信息技術(shù)，基于動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析和智能化信息軟硬件的運(yùn)用，構(gòu)建教學(xué)決策數(shù)據(jù)化、評(píng)價(jià)反饋及時(shí)化、交流互動(dòng)立體化、資源推送智能化[3]，既發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，又突出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主體地位的“雙主課堂”。教師搭建課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，線上線下相結(jié)合，運(yùn)用多種信息化手段呈現(xiàn)豐富的教學(xué)資源。課前、課中、課后形成有機(jī)聯(lián)系的體系，通過多種教學(xué)活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地去探索，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，營造師生交流，生生交流的氛圍。以課程中材料拉伸與壓縮時(shí)的力學(xué)性能這一部分內(nèi)容為例具體說明實(shí)施過程。

課前，教師上傳相應(yīng)學(xué)習(xí)資源到教學(xué)平臺(tái)，發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)單，布置預(yù)習(xí)任務(wù)。學(xué)生通過觀看視頻、微課后，要求學(xué)生至少總結(jié)一個(gè)問題到討論區(qū)。教師對(duì)學(xué)生提出的問題進(jìn)行歸類總結(jié)，問題主要集中在低碳鋼拉伸過程的特點(diǎn)、拉伸試驗(yàn)中萬能試驗(yàn)機(jī)的操作、低碳鋼和鑄鐵拉伸曲線的差異這3個(gè)方面，根據(jù)問題集中所在調(diào)整優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。

課中階段，按照“課題導(dǎo)入——任務(wù)學(xué)習(xí)——測試反饋——試驗(yàn)實(shí)施——任務(wù)總結(jié)”的流程依次進(jìn)行。教師先通過材料力學(xué)性能失效的案例，引入本次課要學(xué)習(xí)的材料拉壓時(shí)的力學(xué)性能的學(xué)習(xí)任務(wù)。通過播放萬能試驗(yàn)機(jī)和低碳鋼拉伸時(shí)的力學(xué)性能曲線，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納出低碳鋼拉伸過程中的四個(gè)階段、三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)、兩個(gè)變形階段，并介紹延伸率和斷面收縮率兩個(gè)塑性指標(biāo)。學(xué)生完成學(xué)習(xí)探究任務(wù)后，教師在教學(xué)平臺(tái)上發(fā)布測試題目，學(xué)生登錄手機(jī)App并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成提交。利用軟件自帶的統(tǒng)計(jì)分析功能，可以立即查看到學(xué)生完成的平均分、用時(shí)情況、每道題的正確率等數(shù)據(jù)。針對(duì)錯(cuò)誤率較高的題目，教師及時(shí)與學(xué)生交流，幫助學(xué)生分析產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因。試驗(yàn)實(shí)施時(shí)，學(xué)生先在電腦上觀看試驗(yàn)操作講解視頻，并通過模擬軟件熟悉萬能試驗(yàn)機(jī)面板的按鍵操作，教師在進(jìn)行試驗(yàn)演示講解時(shí)通過直播軟件投屏，可以讓學(xué)生在手機(jī)端直接清晰的看到整個(gè)操作過程且可以反復(fù)回看，既有效解決了傳統(tǒng)教學(xué)時(shí)學(xué)生圍觀操作易造成課堂秩序混亂的難題，又可以讓學(xué)生多次觀看加深對(duì)操作細(xì)節(jié)的理解。待學(xué)生完成各試驗(yàn)任務(wù)后，教師引導(dǎo)學(xué)生比較低碳鋼和鑄鐵材料在拉壓時(shí)力學(xué)性能的不同并對(duì)本任務(wù)的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。學(xué)生登陸教學(xué)平臺(tái)對(duì)本次課的自我表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)并對(duì)教師的授課進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

課后階段，教師在教學(xué)平臺(tái)上發(fā)布課后作業(yè)，學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成并提交。客觀題通過預(yù)先建立好的題庫由系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)分，主觀題由教師在平臺(tái)中手動(dòng)評(píng)分。針對(duì)作業(yè)中出現(xiàn)的普遍問題，教師錄制講解微課并推送給學(xué)生，學(xué)生在線觀看作業(yè)講解視頻，回顧所學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)平臺(tái)發(fā)布感想或疑問，在線交流討論。教師根據(jù)課堂的實(shí)施情況和教學(xué)平臺(tái)記錄的教學(xué)活動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)教學(xué)過程進(jìn)行教學(xué)反思，為后續(xù)授課做準(zhǔn)備。

4.2 利用“互聯(lián)網(wǎng)+”條件下的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)全過程采集，改革工程力學(xué)課程考核評(píng)價(jià)體系

傳統(tǒng)的一張?jiān)嚲矶ǔ煽兊目己嗽u(píng)價(jià)模式過于單一，無法完全客觀評(píng)價(jià)學(xué)生的真實(shí)水平。在“互聯(lián)網(wǎng)+”條件下，學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)的全過程數(shù)據(jù)能被智慧化的采集和分析，從而幫助教師更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)決策和評(píng)定成績。具體實(shí)施中，加大平時(shí)過程考核的權(quán)重，與期末卷面考試各占50%。過程考核的滿分為100分，內(nèi)容包括：學(xué)生是否按要求認(rèn)真參加線上學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)時(shí)長和學(xué)習(xí)進(jìn)度是否達(dá)到規(guī)定要求，課件互動(dòng)數(shù)是否足夠;課堂簽到出勤率;線上測試和課后作業(yè)的成績;課堂討論參與度和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐成績等。為精確地得到過程考核的結(jié)果，對(duì)各考核指標(biāo)賦予相應(yīng)的權(quán)重，確定最終的過程考核成績[4]，如表1所示。

4.3 利用“互聯(lián)網(wǎng)+”條件下學(xué)習(xí)空間的變革，滿足工程力學(xué)個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求

由于課堂教學(xué)時(shí)間和空間的限制，教師在傳統(tǒng)教學(xué)中無法滿足不同基礎(chǔ)和不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”背景下，學(xué)習(xí)空間發(fā)生了變革，學(xué)生可根據(jù)自己的時(shí)間安排，利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無縫學(xué)習(xí)、跨時(shí)空學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)交流、分享更滿足于自身的需求[5]。教師通過對(duì)課程教學(xué)平臺(tái)上反饋的學(xué)生互動(dòng)、作業(yè)、測試的情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并結(jié)合學(xué)生在理論和實(shí)踐課堂上表現(xiàn)出的綜合職業(yè)能力，針對(duì)不同的學(xué)生采取不同的策略。對(duì)部分基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，課前課后推送基本的學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)資源，重點(diǎn)讓他們夯實(shí)基礎(chǔ)。而對(duì)部分“吃不飽”的學(xué)生，推送適當(dāng)拔高的學(xué)習(xí)資源，從中選拔部分力學(xué)素質(zhì)高的學(xué)生參加每年省級(jí)的力學(xué)大賽。以專門的力學(xué)社團(tuán)為依托，教師利用課余時(shí)間有針對(duì)性的輔導(dǎo)，分組進(jìn)行培訓(xùn)，營造合作、交流和競爭的氛圍，帶動(dòng)學(xué)生個(gè)性、創(chuàng)新能力和職業(yè)能力的全面發(fā)展。

5 結(jié)語

工程力學(xué)是機(jī)械類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，學(xué)生的掌握程度將直接影響其后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”為課程教學(xué)改革帶來了機(jī)遇和考驗(yàn)，網(wǎng)絡(luò)資源的豐富性使教學(xué)內(nèi)容在時(shí)間和空間上得到延伸，但知識(shí)的碎片化和時(shí)間的零散性，也影響著學(xué)習(xí)者的知識(shí)系統(tǒng)性和學(xué)習(xí)專注度[6]。在整個(gè)課程改革的組織和實(shí)施中，通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)和整合，突出機(jī)械專業(yè)的特色，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”條件下的各種新興技術(shù)，建立起課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，課前、課中、課后線上線下相結(jié)合，構(gòu)建過程化的考核評(píng)價(jià)體系，滿足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求。高職院校作為機(jī)械制造業(yè)應(yīng)用人才的重要培養(yǎng)基地，應(yīng)主動(dòng)探索“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下課程教學(xué)改革的路徑和措施，為提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才貢獻(xiàn)一份力量。

基金項(xiàng)目：安徽省教育廳質(zhì)量工程教學(xué)研究項(xiàng)目“ ‘互聯(lián)網(wǎng)+和職業(yè)能力導(dǎo)向背景下高職機(jī)械類工程力學(xué)課程教學(xué)改革探索”（2019jyxm0676）;安徽省教育廳質(zhì)量工程課程思政示范課程“工程力學(xué)”（2020szsfkc0521）

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