基于“理論力學”慕課的混合教學模式的實施

任艷榮　陳佩佩　白會娟

[摘 要] 慕課和泛雅平臺下的云課程是現(xiàn)代技術教育下的一種新型教學模式?！袄碚摿W”是理工科學生一門重要的技術基礎課程，如何提高理論力學的教學質(zhì)量，一直是困擾高等學校教師的一個難題。重點介紹了在理論力學慕課的基礎上使用泛雅網(wǎng)絡教學平臺，通過該平臺學生可以自主觀看視頻，進行網(wǎng)上自我檢測和網(wǎng)上作業(yè)。線上學習彌補了理論力學課時嚴重不足的情況，而課堂教學可以更好地了解學生線上學習情況，相得益彰。通過這兩種教學模式的融合，很大程度上提高了理論力學的教學質(zhì)量，調(diào)動了學習力學的積極性和主動性。

[關鍵詞] 泛雅網(wǎng)絡教學平臺;理論力學;超星學習通;混合教學模式

[基金項目] 2020年度北京建筑大學課程建設重點培育項目資助“理論力學（B）”（ZDZX202002）;2018年度國家青年科學基金項目資助“復雜溫度路徑下飽和黏土的耦合熱響應試驗研究及無網(wǎng)格數(shù)值分析”（00881918402）

[作者簡介] 任艷榮（1973—），女，山東德州人，博士，北京建筑大學理學院副教授（通信作者），主講理論力學、材料力學、工程力學等課程，主要從事海底管線與海床之間相互作用研究。

[中圖分類號] G642.0[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2022）08-0010-04[收稿日期] 2021-06-15

“理論力學”是土木、機電、環(huán)能專業(yè)一門理論性、邏輯性都很強的重要技術基礎課程。理論力學概念定理嚴謹，圖樣示意合理，工程案例豐富，動畫齊全、生動;但由于該門課程理論性強，學生理解起來比較困難。筆者在教學過程中發(fā)現(xiàn)，許多學生對靜力學中物體的受力分析、受力圖思路不是很清晰，會直接導致約束反力結果的正確性。綜上所述，基礎力學課程的教學安排應該與時俱進，傳統(tǒng)的教學模式必須進行相應改良。本文介紹了在理論力學慕課的基礎上如何使用泛雅網(wǎng)絡教學平臺，如何將這兩種教學模式有機地結合，從而調(diào)動學生學習力學的積極性和主動性。

一、“理論力學”課程的定位

“理論力學”教學的目的是培養(yǎng)學生一種新的（初等教育中幾乎沒有的）思維和表達方法，幫助學生準確理解力學的基本概念，掌握一定的用力學解決工程實際問題的方法。培養(yǎng)學生從力學現(xiàn)象和實際工程中提出（發(fā)現(xiàn)）問題的能力、分析問題（包括進行定性分析和定量分析）的能力和綜合應用所學知識解決問題的能力。

二、“理論力學”教學中存在的問題

“理論力學”是土木、機電、環(huán)能等專業(yè)開設的一門重要技術基礎課程。該課程的主要內(nèi)容由靜力學、運動學和動力學等三部分組成。該課程是在普通物理力學的基礎上，運用高等數(shù)學、線性代數(shù)等數(shù)學工具，來分析物體運動與受力之間的關系，同時又是后續(xù)力學（材料力學、結構力學）的基礎，其特點是“理論好懂，習題難做，考關難過”。用學生的話說，陳舊的教學模式就是“講課、做題、期末一考”;就是“老師講，學生聽”。學生普遍反映理論容易理解，掌握內(nèi)容難，靈活應用理論更難，尤其在解決工程實際問題時，學生又顯得很茫然，無從入手，從而導致該門課程的及格率偏低，這一直是困擾授課教師的難題。

基于該原因，筆者嘗試在理論力學慕課的基礎上，基于泛雅網(wǎng)絡教學平臺，充分利用網(wǎng)絡信息技術優(yōu)勢，探索線上線下相結合的混合教學模式，將這兩種模式有機結合起來，取得了相得益彰的教學效果，在很大程度上提高了理論力學的教學質(zhì)量，調(diào)動了學生學習力學的積極性和主動性。

三、基于泛雅網(wǎng)絡教學平臺教學方案的實施

（一）所具備的教學條件

北京建筑大學購置了泛雅網(wǎng)絡教學平臺，同時還推出了相應的手機App超星學習通。學習通作為一款基于移動網(wǎng)絡環(huán)境，可以滿足老師和學生課堂內(nèi)外輔助教學互動的手機軟件，可以實現(xiàn)師生之間的互動，方便學生利用碎片化時間隨時隨地學習，大大提高了學習效率，將手機變?yōu)閷W習的掌上神器[1]。

在泛雅網(wǎng)絡教學平臺內(nèi)建設的“理論力學”課程包括課程簡介、課程大綱、課程團隊、教學條件、教學方法和拓展資源等。按照靜力學、運動學和動力學三個模塊，將教學內(nèi)容按照知識結構劃分出了結構單元，結構清晰。在每個教學單元下有教學目標、教學重點和難點，每個教學單元中的每個章節(jié)有支持學生自主學習的教學視頻和配套的PPT文本資源，并提供了和力學相關的小文章，供學生參考和拓展思維。其框圖如圖1所示。

（二）課程建設實施方案

課程介紹中明確列出總體學習目標，即學生能夠正確運用理論力學的理論和方法解決一些簡單的工程問題。在每個單元的開始列出單元目標，讓學生明確知道該單元的重點和難點。

課程介紹中明確說明期末成績的評定規(guī)則。本課程除布置線下作業(yè)，還會布置線上作業(yè)：章節(jié)測試，題型為判斷、選擇、填空、計算題、簡答題等;判斷題、選擇題主要針對理論力學中的一些概念、定理;填空和計算題主要針對知識的分析和計算，以鞏固和檢測學習效果，可以反復測試。課上隨時進行隨堂練習，目的是復習上節(jié)課知識，隨堂測結束后，老師及時進行反饋。討論區(qū)內(nèi)發(fā)布討論題，培養(yǎng)學生的“解釋和闡述能力”。通過這些手段共同保證學生對知識的掌握。

課程介紹中列出本課程的必修教材和選修教材，并提供相應的拓展資源。課程章節(jié)中提供主講教師錄制的慕課視頻，供學生提前預習。對于線下作業(yè)的部分錯題，老師錄制了講解視頻，供學生進行糾錯。

課程所列出的學習活動：（1）學習者與學習內(nèi)容的互動，學習者瀏覽課程視頻，閱讀各種文本材料，完成布置的線下或線上練習等;（2）師生互動，學習者提交作業(yè)，老師給予口頭或書面反饋意見，學習者與教師進行網(wǎng)絡交流等;（3）學習者與同伴互動，學習者共同參與教師布置的合作活動，如小組討論、同伴作業(yè)互評等。

（三）線上線下混合教學實施方案

基于建成的理論力學（B）慕課，依托泛雅教學平臺，建立SPOC課。

課前，任課教師會在班級微信群或?qū)W習通中提前發(fā)放預習任務單，任務單按照以下格式進行設計：上課內(nèi)容、上課要求、重點難點、上課目標和思考問題等。根據(jù)課前預習任務單，要求學生提前觀看視頻進行自學或者預習，并通過單元測驗檢測預習情況，出錯的題目及時找老師答疑。

課中，老師首先帶領學生總結主要知識點，其次通過學習通進行選人、搶答、隨堂練習等教學活動，以便進行教學或者翻轉(zhuǎn)課堂等教學環(huán)節(jié)。

課后，布置線下和線上作業(yè)，以及思考題和討論題供學生鞏固復習。通過該教學模式，學生可以自主觀看視頻，及時查漏補缺，大大提高了學生自主學習的能力。

（四）課程思政建設方案

結合工程案例、科學家事跡，激發(fā)學生的探究欲望，形成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，培養(yǎng)學生的家國情懷、創(chuàng)新精神、科學思維、工匠精神和服務社會的責任感。

經(jīng)典內(nèi)容與思想政治元素有機融合，如講靜力學-力線平移定理時，解釋該定理在乒乓球旋轉(zhuǎn)中的應用，引申到奧運會上國乒隊的團結和奮力拼搏，激發(fā)學生們的愛國情懷。又如講到點的合成運動，引入詩人李白的詩篇《望天門山》，讓學生了解古詩中所蘊含的力學概念，欣賞到詩人眼中的相對運動，從而彰顯中國文化的博大精深和無窮魅力。

講授過程中通過問題式、案例式、研討式、工程引導式啟發(fā)學生對工程實際中的力學問題進行分析與探究，培養(yǎng)學生精益求精的精神以及主動思考的態(tài)度，調(diào)動學生學習力學的積極性。

（五）教學過程實施

1.課前教學設計。上課2～3天前，授課教師通知學生去泛雅平臺教學中心網(wǎng)站，自主下載下次上課所需的視頻、課件和思考題，提前進行學習。學習時要注意，在觀看視頻前先對相關課程內(nèi)容進行預習，然后針對視頻中不了解的內(nèi)容進行重點記錄，并及時找老師答疑。

授課教師將要討論的問題提前發(fā)布到教學平臺上。靜力學部分的討論題包括：如何判斷二力桿，為什么不以二力桿作為研究對象;有固定端約束的物體系統(tǒng)是先整體還是先拆開;兩個固定鉸支座在同一條直線上的物體系統(tǒng)是先整體還是先拆;若物系中有定滑輪，可否單獨以定滑輪為研究對象;力矩方程如何列更簡單;力偶用什么來平衡。運動學部分的討論題包括：動點和動系如何選擇？動點、動系能否在同一個剛體上;平面運動速度瞬心如何確定;動力學部分的討論題包括：動力學三大定理各解決何種問題。讓學生帶著問題進行自主學習，以達到事半功倍的效果。

2.課堂教學活動。基于泛雅網(wǎng)絡教學平臺，在學習通的支持下開展了簽到、選人、搶答、主題討論、測驗、線上作業(yè)、發(fā)布通知等主題活動。通過這些活動，大大提高了學生的參與度和學習熱情，表現(xiàn)如下：（1）簽到和搶答。對于大班授課（80人左右），使用學習通簽到功能，可以大大提高點名速度，縮短老師點名的時間。同時老師可以設置問題，學生進行搶答。（2）線上及時預習。由于理論力學慕課的講課視頻已經(jīng)提前上傳到泛雅網(wǎng)絡教學平臺，學生可以及時下載觀看。老師提前布置預習內(nèi)容，下次上課之前會對預習內(nèi)容進行提問和測驗，以此調(diào)動學生學習的積極性，并且點擊視頻還可以累計學習積分。對及時觀看視頻的學生提出表揚，對沒有達到觀看視頻要求的學生進行督學。（3）課堂隨時測驗。為鼓勵學生參與課程教學，借助于學習通，每次上課前對學習過的內(nèi)容進行測驗，時間為3～5分鐘不等，重在掌握基本概念，在課堂上隨時發(fā)布，學生通過手機提交答案，答題情況可以實時顯示在老師的手機上。通過學生答題時間的長短和正確率，老師就可以及時了解學生對知識的掌握情況。通過這一措施，目的在于幫助學生鞏固所學知識，并提醒學生及時復習和整理筆記。隨堂練習不僅提高了課堂教學效率，而且在新的層面上實現(xiàn)了師生互動[2-4]。（4）布置線上作業(yè)。靜力學是理論力學的基礎，同時又是后續(xù)課程材料力學和結構力學的基礎。因此除紙質(zhì)作業(yè)外，利用學習通布置作業(yè)功能，對這一部分內(nèi)容進行強化，作業(yè)形式多為計算題，利用線上和線下作業(yè)鞏固這一部分內(nèi)容。絕大多數(shù)學生積極參與，且取得了較好效果。針對線上作業(yè)做得較好的學生，口頭表揚，并且鼓勵班內(nèi)分享;線上作業(yè)做得不夠好或者沒做的學生，課后與其進行溝通，希望以后積極參與教學活動。課后及時批改學生的線上作業(yè)，以便了解學生學習情況，完成不好的打回去重做，直到完全正確為止。（5）主題討論。充分利用學習通主題討論這一功能，在討論區(qū)發(fā)布關于課程知識點的話題，多為發(fā)散和拓展思維的問題，引導學生進行討論。通過主題討論，開拓了學生們的視野并提高了邏輯思維能力。對認真參與討論的學生及時進行鼓勵。（6）發(fā)放重要通知。借助于學習通，發(fā)放重要通知，提醒學生引起重視。泛雅網(wǎng)絡教學平臺的這些功能可以更好地服務課堂，學生能夠及時互動。

結語

理論力學教學通常沿用傳統(tǒng)的老師講學生聽模式。在信息技術飛速發(fā)展的今天，可以在傳統(tǒng)課堂上適當引入多種多樣的課程教學資源，為傳統(tǒng)課堂增添新的活力，可以使得課堂教學內(nèi)容豐富，形式多樣，學生積極互動，在很大程度上激發(fā)學生的學習熱情并激發(fā)課堂活力。

通過該教學模式，學生可以自主觀看視頻，及時查漏補缺，進行網(wǎng)上自我檢測、網(wǎng)上作業(yè)和交流討論等，同時針對老師發(fā)布的主題討論積極發(fā)言，大大提高了學生自主學習的能力。在線學習彌補了理論力學課時嚴重不足的情況，而課堂教學可以更好地了解學生線上學習情況，相得益彰。線上線下混合教學模式，大大提高了學生們自主學習的學習熱情，同時也提高了期末成績。

參考文獻

[1]葛立新，肖偉.基于泛雅網(wǎng)絡教學平臺的工科大學物理混合式教學模式構建和實施[J].寧夏師范學院學報，2019，40（4）：96-100.

[2]張娟，王艷，余龍.理論力學“四堂融合”混合式教學和考核模式改革的實踐[J].力學與實踐，2019，41（2）：210-215.

[3]張玉林，謝金利，劉立成，等.基于云班課的“理論力學”課程研究與實踐[J].科技創(chuàng)新，2019（9）：84-85.

[4]范欽珊，殷雅俊，唐靜靜，等.改革教學，創(chuàng)新教學——“材料力學”課程教學改革實踐與體會[J].力學與實踐，2018，40（5）：543-548.

Abstract： MOOC and Cloud Course under the Fanya network platform are a new teaching model under the modern technology education. Theoretical Mechanics is an important basic course for science and engineering students. How to improve the teaching quality of theoretical mechanics has always been a difficult problem for teachers in colleges and universities. This paper mainly introduces the application of Fanya teaching platform on the basis of the Theoretical Mechanics MOOCs， on which students can watch teaching videos independently， conduct online self-testing and don online homework. Online learning makes up for the serious shortage of class hours of the course， while classroom teaching enables teachers to better understand students online learning. Through the integration of the two teaching modes， the teaching quality of the course is greatly improved， and students enthusiasm and initiative in learning mechanics is also mobilized.

Key words： Fanya network teaching platform; Theoretical Mechanics; Superstar Learning App; blended teaching model