基于雨課堂的混合式教學(xué)在理論力學(xué)中的實踐與探索

劉鑫 申向東 薛慧君 張永 阿比婭斯

摘? 要：該文基于雨課堂教學(xué)工具對傳統(tǒng)教學(xué)模式進行改革，采用“線上”“線下”混合式教學(xué)模式對2019級理論力學(xué)進行教學(xué)改革、探索，并且對比分析改革前后的教學(xué)效果。結(jié)果表明，基于雨課堂的混合式教學(xué)模式實現(xiàn)了學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課上互動以及課后動態(tài)跟蹤的完整教學(xué)體系，學(xué)生期末考試成績明顯提高了。通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，教學(xué)改革后，學(xué)生學(xué)習(xí)理論力學(xué)的興趣得到了改善，大部分學(xué)生對混合式教學(xué)模式的教學(xué)效果比較滿意。該文的教學(xué)模式可以為開展線上線下混合式教學(xué)模式教學(xué)工作提供一定參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：理論力學(xué)? 混合式教學(xué)? 雨課堂? 教學(xué)改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2021）04（a）-0173-05

Practice and Exploration of Mixed Teaching Based on Rain Classroom in Theoretical Mechanics

LIU Xin1? SHEN Xiangdong2? XUE Huijun2? ?ZHANG Yong3? A Bi Ya Si4

（1. Department of Civil Engineering， Ordos Institute of Technology， Ordos， Inner Mongolia autonomous region， 017000 China; 2. College of Water Conservancy and Civil Engineering， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot， Inner Mongolia autonomous region， 010018? China; 3. Yantai XTD Test Technology Co.， Ltd.， Yantai， Shandong province， 264010 China; 4. Ordos Urban Construction Archives， Ordos， Inner Mongolia autonomous region， 017000? China）

Abstract： Based on the rain classroom teaching tool， this paper reformed the traditional teaching mode， adopted the "online" and "offline" mixed teaching mode to reform and explore the teaching of theoretical mechanics of Grade 2019， and compared and analyzed the teaching effects before and after the reform. The results show that the mixed teaching mode based on rain class has realized the complete teaching system of students' preview before class， interaction in class and dynamic tracking after class， and the students' final exam scores have been significantly improved. Through the questionnaire survey， it is found that after the teaching reform， students' interest in learning theoretical mechanics has been improved， and most students are satisfied with the teaching effect of the mixed teaching mode. The teaching mode of this paper can provide some reference basis for the development of online and offline mixed teaching mode.

Key Words： Theoretical mechanics; Mixed teaching; The rain classroom; The teaching reform

理論力學(xué)可以為工程實際問題的簡化和計算提供必要的理論支撐，是多數(shù)工科專業(yè)必修的一門基礎(chǔ)力學(xué)課程，該課程理論性強并具有一定的抽象性和復(fù)雜性[1-2]。理論力學(xué)的講授應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和抽象思維，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，該課程是工科專業(yè)接觸的第一門力學(xué)，學(xué)習(xí)的好與差直接影響后續(xù)其他力學(xué)課程（如材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等）的學(xué)習(xí)[3]。《理論力學(xué)》傳統(tǒng)的教學(xué)方式是以老師講解為主，學(xué)生課下自學(xué)為輔，學(xué)習(xí)處于被動模式，師生溝通不足。有的學(xué)生羞于和教師進行交流、討論，以至于問題越積越多，最終導(dǎo)致課上聽不懂，課后完不成作業(yè)，久而久之失去了學(xué)習(xí)的興趣。為此，革新教學(xué)方式、豐富教學(xué)手段，改進《理論力學(xué)》教學(xué)方法已然成為當(dāng)前教學(xué)研究的熱點。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，MOOC、混合式教學(xué)等新型教學(xué)方式的興起，以及“雨課堂”教學(xué)手段的出現(xiàn)，使得課堂教學(xué)方式不再單一，師生互動也更為便捷。該文結(jié)合鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院土木工程專業(yè)的《理論力學(xué)》教學(xué)現(xiàn)狀，采用基于雨課堂的混合式教學(xué)模進行有關(guān)的教學(xué)改革。

1? 《理論力學(xué)》課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

《理論力學(xué)》的主要內(nèi)容包含靜力學(xué)、運動學(xué)、動力學(xué)三部分。以鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院為例，土木工程專業(yè)《理論力學(xué)》選用的教材是哈爾濱工業(yè)大學(xué)力學(xué)教研室編著的第8版國家級“十二五”規(guī)劃教材，該教材共14章62節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。

1.1 學(xué)時縮減，教學(xué)內(nèi)容多

課時最初為64學(xué)時，后來調(diào)整為48學(xué)時，目前縮減至40學(xué)時。在有限的課時情況下，如何完成多元的教學(xué)內(nèi)容并保證“減時不減量”和“教學(xué)不打折”一直困擾著授課教師。為了保證教學(xué)任務(wù)能按時完成，教師只能加快教學(xué)節(jié)奏，這樣勢必會導(dǎo)致課上留給學(xué)生獨立思考、討論問題的時間減少。理論力學(xué)本來理論性就比較強，如果課上不能及時理解和掌握重點和難點，久而久之會失去對該課程的學(xué)習(xí)興趣。

1.2 教學(xué)“滿堂灌”，學(xué)習(xí)“填鴨式”

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，理論力學(xué)是以老師“滿堂灌”講授、學(xué)生被動“填鴨式”學(xué)習(xí)為主，課下學(xué)生“低效率”自主學(xué)習(xí)為輔。雖然在有限的學(xué)時里，教師很“賣力”的完成了規(guī)定的教學(xué)任務(wù)，但是理論力學(xué)的概念多、公式和定理多，解題技巧比較靈活，課上45～50 min的“灌輸”表面上學(xué)生學(xué)到了很多新的知識?？墒菍W(xué)生與老師沒有建立有效、便捷的溝通渠道，學(xué)生課下自主復(fù)習(xí)遇到的困惑不能及時得到解決，最終學(xué)生是否真正掌握老師所講授的內(nèi)容，對知識的理解、吸收程度究竟如何，教師是無法全面了解和熟知的。

1.3 大班授課，訴求各異

筆者院校土木工程專業(yè)每屆招生1～2個班，班容量為45～50人/班，理論力學(xué)都是合班進行授課。大班課堂的顯著特點就是學(xué)生人數(shù)眾多，學(xué)生的基礎(chǔ)參差不齊，而且學(xué)習(xí)訴求不一致，有的學(xué)生抱著“60分萬歲”的學(xué)習(xí)態(tài)度，有的學(xué)生則希望老師能夠多進行“有深度、有寬度”的難題訓(xùn)練[4]，可以為后續(xù)其他力學(xué)以及專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下扎實基礎(chǔ)。大班授課采用統(tǒng)一的課件、統(tǒng)一的教學(xué)進度和教學(xué)方法，這就會造成部分學(xué)生感覺“吃不飽”，部分學(xué)生感覺“壓力山大”，從而使得學(xué)生成績分布呈現(xiàn)正態(tài)分布，而不是偏態(tài)分布，即大多數(shù)學(xué)生的成績是合格或者是優(yōu)秀[5]。

1.4 內(nèi)容重復(fù)多，工程背景匱乏

理論力學(xué)中的運動學(xué)、動力學(xué)與大學(xué)物理中的部分內(nèi)容很相似，比如運動學(xué)中的剛體的簡單運動（定軸轉(zhuǎn)動和平動）、動力學(xué)中的動量定理、動量矩定理以及動能定理。因此，對于這些內(nèi)容，如果還是一味重復(fù)的話，學(xué)生會感到枯燥乏味，失去學(xué)習(xí)的興趣。理論力學(xué)雖然理論性和抽象性比較凸顯，但是該課程與工程實際聯(lián)系還是比較密切的，因為每一個知識點的背后都有著廣泛的工程背景支撐。目前，幾乎所有的大學(xué)生都是以“校園”為中心，缺乏對工程背景的了解，未能真正理解理論力學(xué)中的知識點的工程應(yīng)用[6]。再者，傳統(tǒng)的教學(xué)模式，未能有效地借助信息技術(shù)手段將更多的工程背景知識推送給學(xué)生，這就使得多數(shù)學(xué)生認(rèn)為理論力學(xué)是一門純理論性的課程，沒有任何工程實踐指導(dǎo)意義，甚至部分學(xué)生認(rèn)為學(xué)無他用，從而致使學(xué)習(xí)興趣不濃厚。

2? 雨課堂混合式教學(xué)的優(yōu)勢

混合式教學(xué)是“線上”“線下”相結(jié)合的一種教學(xué)模式，線上教學(xué)是“必要動作”，線下教學(xué)是對線上教學(xué)的補充和延伸[7]?；旌鲜浇虒W(xué)顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)對時間和空間的依賴，教學(xué)活動的開展和實施也將會重構(gòu)傳統(tǒng)課堂教學(xué)。

2.1 教學(xué)手段智慧、反饋及時

雨課堂是教育部在線教育研究中心結(jié)合學(xué)堂在線與清華大學(xué)在2016年研發(fā)的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)終端[8]。借助雨課堂教學(xué)工具教師課前把教學(xué)資源推送到學(xué)生手機端，并且可以實時掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，課上通過彈幕與投稿功能與學(xué)生進行很好的互動，課后推送習(xí)題并且可以動態(tài)跟蹤學(xué)生對知識的掌握程度，這種反饋體現(xiàn)在教學(xué)的全過程，詳細(xì)記錄在雨課堂的后臺中。由此可見，新穎智慧的教學(xué)手段讓混合式教學(xué)效果得到了及時的反饋，教師可以根據(jù)學(xué)生的反饋情況設(shè)計更加合理的教學(xué)活動。

2.2 以學(xué)生為“中心”、產(chǎn)出為“導(dǎo)向”

混合式教學(xué)活動的開展是以學(xué)生為“中心”，注重學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。線上教學(xué)能充分鍛煉學(xué)生獨立思考問題、發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力，線下教學(xué)主要是教師針對線上教學(xué)存在的問題進行答疑解惑，并對線上學(xué)習(xí)效果進行檢驗和評價?；旌鲜浇虒W(xué)模式把傳統(tǒng)教學(xué)中的以“教”為主向以“學(xué)”為主轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生養(yǎng)成自覺學(xué)習(xí)、主動思考的好習(xí)慣，一切教學(xué)活動的開展都是以學(xué)生產(chǎn)出為導(dǎo)向的。

2.3 考核機制靈活、多元化

混合式教學(xué)特別強調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，學(xué)生在完成任務(wù)的過程中除了自我學(xué)習(xí)之外，還需要小組協(xié)作以及與老師課上、課下互動等多個環(huán)節(jié)。為此，對學(xué)生的考核就不能局限于傳統(tǒng)“期末一考定成敗”的機制，需要制定合理、行之有效的多元化評價體系。這樣可以消除學(xué)生平時松懈、期末考試前臨時抱佛腳的心理，同時也滿足了不同學(xué)習(xí)層次、興趣和特長的學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。這樣既肯定了思想活躍、參與度高的學(xué)生的努力和付出，又調(diào)動了基礎(chǔ)差的學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3? 基于雨課堂的混合式教學(xué)實踐方案

3.1 課前準(zhǔn)備

首先，課前對學(xué)生的學(xué)情進行摸底，了解學(xué)生基礎(chǔ)的前提下對學(xué)生進行分組（每組5～7人）。為了發(fā)揮組內(nèi)每位成員的優(yōu)點，組內(nèi)成員的構(gòu)成應(yīng)該能相互幫助和監(jiān)督，這樣便于課上使用雨課堂的“頭腦風(fēng)暴”進行組內(nèi)討論和互動。然后，選取合適的微課資源推送給學(xué)生課前預(yù)習(xí)，并隨時關(guān)注雨課堂“投稿功能”區(qū)學(xué)生反饋的預(yù)習(xí)中遇到的困惑。以運動學(xué)中點的合成運動中的“牛頭刨床”機（見圖1）舉例說明選取什么類型的微課資源進行推送。圖1中（a）是“牛頭刨床”機的計算簡圖，（b）是“牛頭刨床”機微課動畫演示的截圖（微課資源實際是動畫），由圖1可以一目了然地知悉“牛頭刨床”機的組成以及絕對運動、相對運動、牽連運動之間的相互關(guān)系。

3.2 課上教學(xué)

課上教學(xué)也就是混合式教學(xué)中所謂的“線下”教學(xué)，課上教學(xué)分為3個環(huán)節(jié)。

3.2.1 知識回顧

主要是對課前推送的教學(xué)資源預(yù)習(xí)情況進行檢查和抽查，目的是為了督促學(xué)生養(yǎng)成良好的課前預(yù)習(xí)習(xí)慣，還可以起到隨機點名的作用。

3.2.2 主線串聯(lián)

這一環(huán)節(jié)主要是針對學(xué)生課前預(yù)習(xí)存在的問題進行答疑解惑，通過“投屏”功能對該節(jié)知識有重點的進行梳理，并對典型例題的求解過程和思路進行詳細(xì)的剖析和總結(jié)。

3.2.3 習(xí)題鞏固

該環(huán)節(jié)選取典型習(xí)題，以小組為單位進行組內(nèi)討論并分享成果。一方面，考查學(xué)生是否掌握了該節(jié)的重點和難點;另一方面，可以提高學(xué)生的參與度從而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，挖掘其潛能，防止個別學(xué)生以團隊的名義濫竽充數(shù)。

3.3 課后鞏固

課上學(xué)生通過自測和答疑后，基本上掌握了該節(jié)知識的重點和難點，課后主要是推送一些習(xí)題輔助學(xué)生進一步鞏固和提升對該節(jié)知識的掌握和靈活運用。同時，學(xué)生課后可以借助雨課堂及時反饋還存在的問題和困惑，教師進行回復(fù)和統(tǒng)計，以便及時調(diào)整和制訂下一步的教學(xué)計劃。

4? 混合式教學(xué)效果和學(xué)生反饋調(diào)查

結(jié)合人才培養(yǎng)計劃的修訂，對2019級理論力學(xué)課程進行了基于雨課堂的混合式教學(xué)模式的改革，將雨課堂的線上學(xué)習(xí)成績作為平時成績計入期末考試總成績中，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4.1 歷年期末成績對比

2018級理論力學(xué)的教學(xué)模式還是采取傳統(tǒng)教學(xué)方式，為了檢驗、對比混合式教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的教學(xué)效果，該文對2018級和2019級學(xué)生期末考試總成績進行了分析統(tǒng)計，見圖2所示。從圖2（a）可以看出，傳統(tǒng)教學(xué)模式下學(xué)生成績分布總體上呈正態(tài)分布，60～69分的學(xué)生占比最多，高達38.46%，80分以上占比僅為17.3%，不及格率為13.46%;由圖2（b）可知，混合式教學(xué)模式下學(xué)生的成績分布呈一種偏態(tài)分布，即大部分學(xué)生的成績都是合格及良好以上，其中80～89分的學(xué)生占比最多，高達60%，80分以上占比73.33%，不及格率僅為4.44%。由此可見教學(xué)模式革新后，學(xué)生期末考試總成績明顯得到提升，不及格率有大幅下降，說明混合式教學(xué)模式的引入，滿足了學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求，學(xué)習(xí)積極性和效率都得到了很大程度的提高。

4.2 教學(xué)反饋調(diào)查

結(jié)課時，利用雨課堂對課程教學(xué)情況進行了問卷調(diào)查，為了真實地了解學(xué)生對課程的評價，采用匿名投票，結(jié)果見圖3所示。圖3（a）表明，超過一半以上的學(xué)生認(rèn)為利用雨課堂課前推送微課資源對預(yù)習(xí)有很大的幫助，說明學(xué)生對課前的“線下”教學(xué)是期待的，也是認(rèn)可的，并達到了預(yù)期效果。由圖3（b）可知，3/4以上的學(xué)生認(rèn)為通過雨課堂與老師在課上進行互動的效果是好的，說明課上互動能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。從圖3（c）可以發(fā)現(xiàn)70%的學(xué)生覺得隨堂自測是有必要的，說明學(xué)生的求知欲望是強烈的，很希望在課堂上就能消化、吸收老師所講內(nèi)容。由圖3（d）中可以發(fā)現(xiàn)76%以上的學(xué)生對基于雨課堂的混合式教學(xué)是比較滿意的，說明混合式教學(xué)模式得到了多數(shù)學(xué)生的認(rèn)可和推崇。這也就是為什么2019級學(xué)生中約73.33%的學(xué)生期末考試成績在80分以上，而2018級學(xué)生中只有約17.3%的學(xué)生期末成績超過80分。

5? 結(jié)語

當(dāng)今新穎的信息技術(shù)手段為教學(xué)改革帶來了無限的可能和契機?；旌鲜浇虒W(xué)模式不僅保留了傳統(tǒng)教學(xué)的特點，而且發(fā)揮了線上教學(xué)的優(yōu)勢，讓“教”和“學(xué)”不受時間和空間的限制，變得更加靈活、自由。該文基于雨課堂對理論力學(xué)進行了“線下”“線上”混合式教學(xué)改革，取得了良好的教學(xué)效果。教無定法，學(xué)亦無定法，教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)情利用信息化技術(shù)手段嘗試各種教學(xué)方法，不墨守成規(guī)，大膽創(chuàng)新，努力探索教學(xué)改革，本著以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，打造真正的“金教師課”。

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