工程力學(xué)課程多元化教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

周曉敏 孫政

摘? 要：工程力學(xué)內(nèi)容抽象，公式繁多，是一門難度較大的基礎(chǔ)課程，亟需豐富教學(xué)手段，提高教學(xué)效果。文章采用線上輔助線下模式，其中課前和課后，通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)在線發(fā)布課前預(yù)習(xí)資料和布置課后作業(yè);課堂中，通過手機(jī)客戶端與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，實(shí)時(shí)掌握學(xué)生們對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解情況，構(gòu)建工程力學(xué)課程多元化教學(xué)模式。實(shí)踐表明，該模式能增加學(xué)生課外學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，活躍課堂氣氛，提升學(xué)生的課堂參與度，增強(qiáng)教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué);多元化教學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2022）14-0114-04

Abstract： Engineering Mechanics is one of the most difficult basic courses with many sophisticated and abstract equations. It is urgent to enrich the teaching means and improve the teaching effect. The diversified teaching mode in Engineering Mechanics is constructed in this paper associating with the network to assist classroom teachings， where preview materials and homework are released and assigned before and after class， respectively， and real-time interactions with students are developed with the APP during the class. The practice shows that the proposed teaching mode not only increases students' enthusiasm for extracurricular learning but also enhances students' participation in class which activates the classroom atmosphere and enhances the teaching effect.

Keywords： Engineering Mechanics; diversified teaching mode; teaching innovation

工程力學(xué)課程是一門理論性較強(qiáng)的工科基礎(chǔ)課程，對(duì)學(xué)生前續(xù)數(shù)學(xué)類及制圖類課程要求較高，同時(shí)也是各工科專業(yè)后期專業(yè)課學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)。目前，在專業(yè)改革的大環(huán)境之下，工程力學(xué)課程被納入了更多專業(yè)的人才培養(yǎng)計(jì)劃，教師的教學(xué)壓力及學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力都在不斷增加。然而，傳統(tǒng)工程力學(xué)課程教學(xué)以課堂講授為主，不僅學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，而且教師難以及時(shí)了解學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)掌握程度，無法實(shí)時(shí)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)計(jì)劃。同時(shí)，在大類招生改革的背景下，開設(shè)工程力學(xué)課程的專業(yè)越來越多，但各專業(yè)的前期基礎(chǔ)和后期需求各不相同，而且，隨著工程力學(xué)課程的授課學(xué)時(shí)的不斷縮減，傳統(tǒng)教學(xué)模式將難以在保證教學(xué)質(zhì)量的前提下兼顧各專業(yè)的不同需求。特別是，即使對(duì)同一專業(yè)大類，不同專業(yè)方向?qū)こ塘W(xué)課程的需求也各不相同，如對(duì)土木大類，后續(xù)土木工程方向的學(xué)生對(duì)彎曲、壓桿失穩(wěn)等教學(xué)內(nèi)容要求較高，而建筑環(huán)境工程方向的學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容沒有特別要求。因此，亟需對(duì)工程力學(xué)課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革，對(duì)多元化教學(xué)方法進(jìn)行探索，以更好地應(yīng)對(duì)不同的教學(xué)要求，提高教學(xué)效果。

本文對(duì)工程力學(xué)課程進(jìn)行多元化教學(xué)方式的探索和實(shí)踐，課外通過在泛雅平臺(tái)發(fā)布課前預(yù)習(xí)資料和布置課后作業(yè)，課堂教學(xué)中通過“學(xué)習(xí)通”與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，并全方位地監(jiān)控學(xué)習(xí)過程、分析教學(xué)效果;通過向?qū)W生發(fā)放問卷以及在線交流的方式，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果以及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，了解學(xué)生對(duì)多元化教學(xué)方式的適應(yīng)程度;根據(jù)學(xué)生反饋情況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，以便學(xué)生更好地理解和掌握教學(xué)內(nèi)容。

一、工程力學(xué)課程改革的必要性

工程力學(xué)課程是聯(lián)系各理工科基礎(chǔ)類課程與專業(yè)類課程的橋梁，涉及概念多而抽象，公式繁雜且計(jì)算量大。傳統(tǒng)教學(xué)以課堂講授為主，課程內(nèi)容枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，課堂氣氛較沉悶;在有限的教學(xué)時(shí)間下，師生交流及互動(dòng)較少，難以準(zhǔn)確了解每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，只能依靠課后作業(yè)反饋學(xué)習(xí)情況。而近年來，學(xué)生課后作業(yè)的抄襲情況也比較普遍，往往出現(xiàn)“作業(yè)幾乎全對(duì)，考試放倒一片”的情況，難以在教學(xué)過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。

與此同時(shí)，在我國(guó)大類招生人才培養(yǎng)模式改革的大背景下，越來越多的理工科專業(yè)需要修讀工程力學(xué)課程。為提高教學(xué)效率，勢(shì)必需要教師從學(xué)生所學(xué)專業(yè)出發(fā)，分析各專業(yè)缺少和所需的力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)而制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃及教學(xué)方案，并且需要改變授課方式以幫助學(xué)生更好地理解。由于培養(yǎng)方案要求的不同，不僅前續(xù)課程的學(xué)習(xí)有所不同，同時(shí)后續(xù)課程對(duì)力學(xué)的要求也不同，如：對(duì)信息大類為例，在前期的學(xué)習(xí)過程中數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較好，但是一般不安排制圖類課程，然而，在工程力學(xué)課程的學(xué)習(xí)中，要推導(dǎo)各類變形中的應(yīng)力問題，又勢(shì)必要涉及平視圖與側(cè)視圖所觀察的幾何關(guān)系，因此，需要改變教學(xué)思路，將概念簡(jiǎn)化為橫截面與外表面間的幾何關(guān)系;然而，對(duì)于其他機(jī)械類專業(yè)的授課，便可省略此步驟。與此同時(shí)，教師還應(yīng)了解工程力學(xué)課程在各專業(yè)學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)及工作中的作用，將教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)需求相結(jié)合：如對(duì)土木大類，土木工程方向需加強(qiáng)彎曲的教學(xué)內(nèi)容以應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)的需求，而建筑環(huán)境工程方向只需掌握最基本的力學(xué)知識(shí)，無需對(duì)彎曲變形問題作特別要求;再如，扭轉(zhuǎn)問題對(duì)于機(jī)械中軸的設(shè)計(jì)特別重要，因此針對(duì)機(jī)械大類的教學(xué)，扭轉(zhuǎn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)需更為詳細(xì)周全;彎曲問題對(duì)于土木工程專業(yè)尤為重要，是后期學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)影響線問題的重要基礎(chǔ)，因此，對(duì)于土木類教學(xué)彎曲變形的講授應(yīng)更為深入。

同時(shí)，工程力學(xué)課程的授課學(xué)期一般安排在學(xué)生的第三學(xué)期，即大二上學(xué)期，此時(shí)對(duì)大類招生學(xué)生尚未區(qū)分專業(yè)方向，但又處于擇定專業(yè)方向的重要時(shí)期，由于大類招生方式對(duì)低年級(jí)基礎(chǔ)課程重視程度加強(qiáng)，工程力學(xué)課程作為基礎(chǔ)類課程，學(xué)習(xí)要求也必然會(huì)相應(yīng)增加，但同一專業(yè)大類不同專業(yè)方向，對(duì)力學(xué)基礎(chǔ)的需求也不盡相同。傳統(tǒng)教學(xué)模式是以班級(jí)為單位，同一個(gè)班的課程講授內(nèi)容和難度是比較一致的，而難以有針對(duì)性地從不同學(xué)生的需求出發(fā)制定教學(xué)方案。以土木大類為例，土木工程方向需加強(qiáng)彎曲的教學(xué)內(nèi)容以應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)的需求，而建筑環(huán)境工程方向只需掌握最基本的力學(xué)知識(shí)，無需對(duì)彎曲變形問題作特別要求。

綜上，傳統(tǒng)的教學(xué)方式，不僅學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，而且教師難以及時(shí)了解學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)掌握程度;在大類招生改革的背景下，對(duì)教師授課要求提高的同時(shí)，由于學(xué)生需要修學(xué)的專業(yè)課和基礎(chǔ)課都在增加，工程力學(xué)課程的授課學(xué)時(shí)在不斷縮減，為提高教學(xué)效率，勢(shì)必需要教師從學(xué)生所學(xué)專業(yè)出發(fā)，分析各專業(yè)缺少和所需的力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)而制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃及教學(xué)方案，傳統(tǒng)教學(xué)模式下教師將難以在保證教學(xué)質(zhì)量的前提下兼顧以上問題，因而亟需對(duì)工程力學(xué)課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革，對(duì)多元化教學(xué)方法進(jìn)行探索，以更好地應(yīng)對(duì)不同的教學(xué)要求，提高教學(xué)效果。

二、工程力學(xué)課程多元化教學(xué)模式

工程力學(xué)課程作為最通用的力學(xué)課程，涉及專業(yè)面廣，教學(xué)難度大，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，已從不同角度提出了各種教學(xué)改革方案，如：周曉敏等[1]在力學(xué)教學(xué)中引入ANSYS，增強(qiáng)了教學(xué)效果，加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)和相關(guān)問題的認(rèn)識(shí);馬國(guó)軍等[2]通過將現(xiàn)代力學(xué)及相關(guān)學(xué)科的最新研究成果引入到材料力學(xué)教學(xué)中，以力學(xué)為主，兼顧學(xué)科的交叉性，并與其他手段相配合，在與教材內(nèi)容緊密聯(lián)系的同時(shí)，又具有一定的新穎性和趣味性，提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性。陳穎[3]和陳紅遷[4]等將案例式教學(xué)與長(zhǎng)期教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合，就案例式教學(xué)在工程力學(xué)課程課堂中的應(yīng)用進(jìn)行探討和實(shí)踐。李妍[5]在力學(xué)課程中構(gòu)建了互動(dòng)反饋教學(xué)模式，通過實(shí)踐探尋多元互動(dòng)反饋模式在力學(xué)課程中的實(shí)施策略和具體案例，表明多元互動(dòng)反饋模式能有效提高教學(xué)效果。

工程力學(xué)課程作為所有工科以及部分理科專業(yè)的必修課，為幫助由于前續(xù)課程設(shè)置或其他原因?qū)е虑袄m(xù)基礎(chǔ)較差的同學(xué)，在網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)中對(duì)部分教學(xué)計(jì)劃中不涉及的基礎(chǔ)性內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充。同一課程的授課專業(yè)不同，對(duì)力學(xué)要求不同，而同一自然班級(jí)每位同學(xué)由于后期專業(yè)方向的不同，對(duì)力學(xué)基礎(chǔ)的需求也不同，而課堂教學(xué)計(jì)劃雖然可以隨專業(yè)要求進(jìn)行微調(diào)，但效果有限，且作為大班課程針對(duì)性較差，因此，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)部分，除將基礎(chǔ)通識(shí)類內(nèi)容設(shè)置任務(wù)點(diǎn)以外，在網(wǎng)絡(luò)課程章節(jié)中添加了自學(xué)內(nèi)容，教師將由于大類招生導(dǎo)致課時(shí)縮減后被刪去的具有專業(yè)針對(duì)性的內(nèi)容以教學(xué)視頻的形式提前錄制，或從超星資源庫(kù)尋找專業(yè)性較強(qiáng)的教學(xué)視頻添加進(jìn)章節(jié)中，任學(xué)生根據(jù)興趣及自身專業(yè)需求進(jìn)行選擇性學(xué)習(xí)。同時(shí)，添加與課程章節(jié)相關(guān)的紀(jì)錄片、論文等，設(shè)置相關(guān)討論，引導(dǎo)學(xué)生思考紀(jì)錄片與論文中的工程實(shí)例或生活現(xiàn)象與課程的關(guān)系，增加課程知識(shí)的趣味性，幫助對(duì)課程有更深入學(xué)習(xí)要求的同學(xué)發(fā)散思維。

為了更好地優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)方法及解決大類招生面臨的教學(xué)新問題，作者在連續(xù)的兩個(gè)學(xué)期采用“學(xué)習(xí)通”在課堂內(nèi)外輔助了工程力學(xué)課程的教學(xué)工作，經(jīng)過不斷優(yōu)化，總結(jié)了較為合理的實(shí)施方案。

（1）課前教師將課程教學(xué)課件、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)重難點(diǎn)等資料上傳至“學(xué)習(xí)通”在線教學(xué)平臺(tái)，提前建立作業(yè)庫(kù)、試題庫(kù)、資料庫(kù)，并在課程開始前通過任務(wù)點(diǎn)的形式對(duì)課程資料的重要程度進(jìn)行區(qū)分。

（2）課堂教學(xué)中，采用APP點(diǎn)名，間或使用二維碼及位置簽到，可以杜絕代點(diǎn)名的問題。根據(jù)課堂需要在教學(xué)中添加投票、搶答、選人活動(dòng)，活躍課堂，提高學(xué)生課堂參與度的同時(shí)，通過投票的正確率、搶答的參與情況、選人的答題情況即時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，掌握學(xué)生對(duì)當(dāng)次課程內(nèi)容的掌握情況。

（3）課程結(jié)束后，課堂討論可以延續(xù)，拉長(zhǎng)學(xué)生的課程參與時(shí)間，通過APP發(fā)布課后作業(yè)及小測(cè)驗(yàn)，在泛雅教學(xué)平臺(tái)上傳課程教學(xué)視頻，方便同學(xué)復(fù)習(xí)課程內(nèi)容，設(shè)置選判重復(fù)率鑒定，解決學(xué)生作業(yè)抄襲問題，設(shè)置總結(jié)性章節(jié)，在課程重要結(jié)點(diǎn)設(shè)置測(cè)驗(yàn)，檢驗(yàn)學(xué)生的階段性學(xué)習(xí)情況。

三、多元化教學(xué)效果

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)自帶的統(tǒng)計(jì)模塊可以很好地幫助教師隨時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。本課程的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要提供給學(xué)生的資料一般為教學(xué)視頻及擴(kuò)展性的紀(jì)錄片視頻，以文檔和圖書為輔助，間或添加測(cè)驗(yàn)，如圖1所示。在課后作業(yè)模塊，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)作業(yè)的發(fā)布數(shù)、提交數(shù)、批閱數(shù)，可以很好地掌握學(xué)生作業(yè)的提交情況及得分情況，分別如圖2和圖3所示?？梢钥闯觯ㄟ^多元化教學(xué)模式的引入，能夠幫助教師及時(shí)了解學(xué)生課前課后學(xué)習(xí)狀態(tài)，通過任務(wù)點(diǎn)及作業(yè)的設(shè)置增加學(xué)生的課外學(xué)習(xí)時(shí)間。

在教學(xué)過程中及課程結(jié)束后等不同階段中，通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)布調(diào)查問卷，主要針對(duì)教師課堂教學(xué)方法、教學(xué)方式以及學(xué)生課程學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了解，及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，不斷地改進(jìn)多元化教學(xué)的教學(xué)方式，同時(shí)也發(fā)放了關(guān)于“學(xué)習(xí)通”教學(xué)模式適應(yīng)情況的問卷，了解學(xué)生對(duì)于多元化教學(xué)的接受程度及預(yù)期教學(xué)效果的達(dá)成程度，問卷結(jié)果如圖4所示，可以看出：大部分學(xué)生認(rèn)為在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)所有資料中最有用的是教學(xué)PPT，其次是教學(xué)視頻;大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為多元化教學(xué)方式增加了課程的趣味性，提高了參與課堂答題的主動(dòng)性，對(duì)學(xué)習(xí)效果有提升作用，雖然有少數(shù)同學(xué)認(rèn)為線上學(xué)習(xí)增加了他們的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，但大部分同學(xué)認(rèn)為有必要繼續(xù)采用多元化教學(xué)模型。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文基于線上輔助線下教學(xué)對(duì)工程力學(xué)課程傳統(tǒng)的授課方式進(jìn)行了改革，在課前、課中和課后等不同階段，采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中的問卷、討論等不同模塊，針對(duì)教師課堂教學(xué)方法、教學(xué)方式以及學(xué)生課程學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了解，及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，不斷地改進(jìn)多元化教學(xué)的教學(xué)方式，同時(shí)發(fā)放關(guān)于多元化教學(xué)模式適應(yīng)情況的問卷，了解學(xué)生對(duì)于多元化教學(xué)的接受程度及預(yù)期教學(xué)效果的達(dá)成程度。實(shí)踐表明：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，如教學(xué)課件和教學(xué)視頻，可以為同學(xué)們的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)提供豐富的參考資料，對(duì)課堂教學(xué)提供了很好的補(bǔ)充;線上和線下多元化教學(xué)模式增加了課程的趣味性，使學(xué)生們更方便快捷也更愿意參與課程互動(dòng)，提高了他們參與課堂答題的主動(dòng)性，提升了學(xué)生們的學(xué)習(xí)效果;盡管有少數(shù)同學(xué)認(rèn)為多元化教學(xué)模式增加了他們的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，但大多數(shù)同學(xué)認(rèn)為有必要繼續(xù)采用多元化教學(xué)模式進(jìn)行課程教學(xué)。

本文通過將線上和線下混合式教學(xué)模式引入工程力學(xué)課程，改變了傳統(tǒng)的課堂授課模式，實(shí)現(xiàn)了多元化教學(xué)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，生動(dòng)和活躍了課堂氣氛，為更多的學(xué)生提供了在課外擴(kuò)展學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。同時(shí)，線上和線下混合式教學(xué)方式強(qiáng)化了教與學(xué)之間的聯(lián)系，教學(xué)效果反饋及時(shí)，便于教師實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)整教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)內(nèi)容，著重對(duì)學(xué)生們理解和掌握不足的重點(diǎn)難點(diǎn)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，真正以學(xué)生為中心，拉近了教師和學(xué)生間的關(guān)系，增強(qiáng)了學(xué)生的參與度，提升了學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)質(zhì)量，增強(qiáng)了課堂教學(xué)效果，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，大大改善了教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：周曉敏（1988-），女，漢族，江西吉安人，碩士，講師，研究方向?yàn)楣こ塘W(xué)教學(xué)改革。

通信作者：孫政（1986-），男，漢族，山東臨朐人，博士，講師，研究方向?yàn)楣こ塘W(xué)教學(xué)改革。