智慧教育背景下高?！安牧狭W(xué)”課程混合式教學(xué)模式探索

摘"要：信息技術(shù)的不斷發(fā)展，促使智慧教育成為數(shù)字時(shí)代的教育新形態(tài)。高校“材料力學(xué)”課程作為工程教育核心課程之一，其教學(xué)需要結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)和教學(xué)綱要以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才為教學(xué)目標(biāo)。因此，本文在智慧教育背景下，通過(guò)了解國(guó)家智慧教育戰(zhàn)略導(dǎo)向和教育政策，明晰混合式教學(xué)模式的內(nèi)涵價(jià)值，梳理當(dāng)前“材料力學(xué)”的教學(xué)現(xiàn)狀，構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的智慧教育平臺(tái)以支撐混合式教學(xué)模式的實(shí)踐，構(gòu)建符合時(shí)代背景的教學(xué)新模式，以期為“材料力學(xué)”教學(xué)改革提供新的視角和方式。

關(guān)鍵詞：智慧教育；混合式教學(xué)；材料力學(xué)；教學(xué)改革

信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，促使智慧教育逐步成為現(xiàn)代教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。智慧教育通過(guò)整合新興科技技術(shù)與教育實(shí)踐，極大地豐富了教學(xué)手段和學(xué)習(xí)資源。作為擔(dān)任著培養(yǎng)創(chuàng)新型人才隊(duì)伍使命的高校，不僅需要打牢學(xué)生的知識(shí)理論基礎(chǔ)，還要培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維、增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力?！安牧狭W(xué)”作為高校理工類專業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)課程，其課程內(nèi)容涉及包括理論力學(xué)、高等數(shù)學(xué)在內(nèi)的多門(mén)學(xué)科，需要教師在教學(xué)過(guò)程中注重教學(xué)的系統(tǒng)性、全面性，及時(shí)革新教學(xué)模式以提升教學(xué)質(zhì)量。

1"智慧教育持續(xù)推動(dòng)高校課程改革

高校作為國(guó)家教育發(fā)展的龍頭，必須緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，牽頭革新教學(xué)模式。伴隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興技術(shù)的發(fā)展以及其在高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用滲透，高等教育教學(xué)的智慧化、智能化已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。智慧教育運(yùn)用新興技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容結(jié)合教授學(xué)生專業(yè)知識(shí)和學(xué)習(xí)技能，從而實(shí)現(xiàn)教師高效率地教和學(xué)生高質(zhì)量的學(xué)，構(gòu)建創(chuàng)新性的教育模式［1］。2023年2月，《中國(guó)智慧教育藍(lán)皮書(shū)（2022）》正式發(fā)布，文中提及智慧教育將通過(guò)科技賦能和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，將全方位賦能教育變革［2］。智慧教育的核心在于利用信息技術(shù)，特別是互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教育信息化向智慧教育的轉(zhuǎn)變［3］。其目標(biāo)是提升教育質(zhì)量和效率，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)和發(fā)展［4］。在國(guó)家智慧教育戰(zhàn)略導(dǎo)向下，教育部實(shí)施了一系列計(jì)劃，如慕課建設(shè)、虛擬教研室建設(shè)等，推動(dòng)信息技術(shù)與教育深度融合［5］，實(shí)現(xiàn)教育資源的優(yōu)化配置和高效利用。在國(guó)家政策指向下，智慧教育將伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，迸發(fā)出更加鮮活的生機(jī)，高校應(yīng)順應(yīng)時(shí)勢(shì)，及時(shí)對(duì)課程模式進(jìn)行研究與革新以期實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)質(zhì)量的提升。

2"混合式教學(xué)模式的內(nèi)涵與價(jià)值

時(shí)代背景迭代發(fā)展催生出以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的各類新興技術(shù)在有效擴(kuò)展教育時(shí)間和空間的同時(shí)，其靈活性、精準(zhǔn)性、豐富性、趣味性、個(gè)性化等優(yōu)勢(shì)也受到教育者和學(xué)習(xí)者的廣泛認(rèn)可［6］。隨著互聯(lián)網(wǎng)功能的逐步完善，以MOOC、微課等為代表的各類移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)入公眾視野，并和教師線下教學(xué)相結(jié)合形成線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式。

混合式教學(xué)模式將傳統(tǒng)面對(duì)面教學(xué)與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，核心在于充分利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化技術(shù)提升教學(xué)效果和學(xué)習(xí)體驗(yàn)?；旌鲜浇虒W(xué)模式在學(xué)習(xí)主體上，既發(fā)揮教師在引導(dǎo)、啟發(fā)、把控教學(xué)過(guò)程中的主導(dǎo)作用，又能夠體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性；在學(xué)習(xí)維度上，打破了時(shí)間和空間的限制從而實(shí)現(xiàn)了教學(xué)空間、時(shí)間以及教學(xué)方式的混合；在個(gè)性化學(xué)習(xí)方面，混合式教學(xué)能夠根據(jù)學(xué)生的不同需求和能力提供較為個(gè)性化的反饋學(xué)習(xí)路徑?；旌鲜浇虒W(xué)模式的價(jià)值體現(xiàn)在五個(gè)方面。一是提高學(xué)習(xí)效果。通過(guò)融合在線學(xué)習(xí)和課堂互動(dòng)，混合式教學(xué)可以顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。二是促進(jìn)深度學(xué)習(xí)?；旌鲜浇虒W(xué)模式有助于學(xué)生從淺層次的知識(shí)掌握轉(zhuǎn)向深層次的理解和應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)［7］；三是優(yōu)化教學(xué)資源利用。借助如在線測(cè)試等互聯(lián)網(wǎng)手段，可以更加精確地呈現(xiàn)學(xué)生的各項(xiàng)能力水平，并為學(xué)生提供及時(shí)的學(xué)習(xí)反饋和調(diào)整建議；四是適應(yīng)多樣化需求?；旌鲜浇虒W(xué)能夠滿足不同學(xué)生的需求，靈活調(diào)整和安排學(xué)習(xí)時(shí)間及地點(diǎn)；五是推動(dòng)教育改革。隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，混合式教學(xué)成為基礎(chǔ)教育課堂革命的趨勢(shì)［8］，是高等教育改革的重要實(shí)踐方式。高校應(yīng)把握時(shí)代發(fā)展方向，積極運(yùn)用新興信息技術(shù)到教學(xué)過(guò)程中以改進(jìn)教學(xué)模式。

3"智慧教育背景下高?！安牧狭W(xué)”課程教學(xué)模式現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的“材料力學(xué)”課程過(guò)于重視基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握，而忽視了學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)。當(dāng)前“材料力學(xué)”課程主要采用講授法進(jìn)行課程教學(xué)，以教師的教為主的教學(xué)模式忽視了學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程重視程度不夠、理解能力和空間想象力較弱，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)分離的［9］，使學(xué)生無(wú)法及時(shí)將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，影響了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。在智慧教育背景下，混合式教學(xué)模式已經(jīng)成為一種重要的教學(xué)方式，這種模式倡導(dǎo)基于MOOC、SPOC等數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工具開(kāi)展教學(xué)。高校在“材料力學(xué)”課程目前的教學(xué)模式以O(shè)BE理念和BOPPPS模型為基礎(chǔ)，以線上線下混合式教學(xué)作為教學(xué)方法，在“材料力學(xué)”課程教學(xué)中引入復(fù)雜工程問(wèn)題項(xiàng)目從而提升學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。例如在課程教學(xué)過(guò)程中構(gòu)建了以課堂教學(xué)為本、校內(nèi)線上教學(xué)平臺(tái)為輔、雨課堂為橋的“三位一體”的混合式教學(xué)模式，利用雨課堂等平臺(tái)，將課前—課上—課后各環(huán)節(jié)有機(jī)融合［10］。而智慧教育平臺(tái)在混合式教學(xué)中的應(yīng)用也日益廣泛，湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院通過(guò)采用“慕課+智慧教室”的線上線下混合式教學(xué)研究與實(shí)踐，構(gòu)建了基于教育大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)模型。

然而，混合式教學(xué)模式也面臨一些挑戰(zhàn)和困境。教師對(duì)混合式教學(xué)模式接受度不高、主動(dòng)性不足、時(shí)間和精力投入不足、線上學(xué)習(xí)監(jiān)管困難、互動(dòng)環(huán)節(jié)效果不理想等問(wèn)題［11］。這些問(wèn)題需要通過(guò)頂層設(shè)計(jì)的完善、教學(xué)各要素之間的關(guān)聯(lián)協(xié)同加強(qiáng)等措施來(lái)解決。智慧教育背景下的混合式教學(xué)模式需要直面挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)更高效和有效的教學(xué)目標(biāo)。

4"智慧教育背景下“材料力學(xué)”課程混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

4.1"明晰“材料力學(xué)”課程教學(xué)目標(biāo)

在課程教學(xué)過(guò)程中，“材料力學(xué)”致力于實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容、能力提升和價(jià)值觀塑造三方面教學(xué)目標(biāo)的和諧統(tǒng)一，以確保學(xué)生在知識(shí)掌握、技能應(yīng)用和個(gè)人品質(zhì)上都能得到全面的發(fā)展。其一為知識(shí)傳授，“材料力學(xué)”是工科專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。向前承接高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)等理論性較強(qiáng)的基礎(chǔ)課，向后接續(xù)各專業(yè)的專業(yè)課［12］。通過(guò)本課程學(xué)習(xí)掌握材料的力學(xué)性能、分析構(gòu)件強(qiáng)度剛度和穩(wěn)定性的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法等。其二為能力培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性理論對(duì)構(gòu)件進(jìn)行校核、截面設(shè)計(jì)及載荷確定的能力，并具備應(yīng)用“材料力學(xué)”的理論和方法，分析、解決工程實(shí)際中力學(xué)問(wèn)題的能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新能力。其三為價(jià)值觀塑造，課程應(yīng)該注重學(xué)生工程倫理教育，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國(guó)工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)。

4.2"利用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建智慧教學(xué)平臺(tái)，提高教學(xué)質(zhì)量

利用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建智慧教學(xué)平臺(tái)能夠?yàn)閹熒峁└鼮楸憬輰W(xué)習(xí)平臺(tái)。構(gòu)建涵蓋理論課程學(xué)習(xí)資源、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等在內(nèi)的智慧教育平臺(tái)，讓學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中直觀感受材料的力學(xué)行為，從而深化對(duì)力學(xué)原理的理解和應(yīng)用。同時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況并生成相應(yīng)的教學(xué)評(píng)價(jià)。此外，結(jié)合案例教學(xué)，將“材料力學(xué)”與國(guó)家重大工程項(xiàng)目相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷和專業(yè)自豪感，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授與價(jià)值觀塑造的有機(jī)統(tǒng)一。

4.3"利用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建智慧教室，把控教學(xué)過(guò)程

智慧教室是一種新型的教學(xué)環(huán)境，它通過(guò)集成先進(jìn)的信息技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等，來(lái)提升教學(xué)互動(dòng)性、靈活性和個(gè)性化學(xué)習(xí)體驗(yàn)。完善的智慧教室應(yīng)該包括智能交互式白板、高清顯示屏等用于展示教學(xué)內(nèi)容；學(xué)生和教師可以使用個(gè)人設(shè)備如平板電腦或智能手機(jī)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接到教室的智能系統(tǒng)；良好的互動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)也是不可或缺的，實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)、在線投票、即時(shí)問(wèn)答等以增強(qiáng)課堂互動(dòng)性；除此之外，還應(yīng)該支持課程的錄制和直播，方便學(xué)生復(fù)習(xí)和遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)。智慧教室的設(shè)計(jì)旨在通過(guò)技術(shù)手段提高教學(xué)效率和質(zhì)量，同時(shí)為學(xué)生提供更加個(gè)性化和互動(dòng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。智慧教室的布局和設(shè)計(jì)通常需要考慮教學(xué)活動(dòng)的需求、學(xué)生的舒適度以及技術(shù)的集成性。

在配備有網(wǎng)絡(luò)的智慧教室將智慧教育平臺(tái)作為教室的“神經(jīng)中樞”，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)智能設(shè)備串聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)管理和教學(xué)數(shù)據(jù)收集分析。利用智能終端設(shè)備進(jìn)行授課、互動(dòng)和評(píng)估等操作，學(xué)生通過(guò)智能終端設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)、交流和反饋等操作，在智慧教學(xué)環(huán)境中可根據(jù)所采集到的圖像、視頻乃至語(yǔ)音文本，分析學(xué)生課堂行為，從而進(jìn)一步完善教學(xué)。同時(shí)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和成績(jī)進(jìn)行分析和研究，為教師提供科學(xué)的教學(xué)決策依據(jù)，及時(shí)改進(jìn)教學(xué)方法等，同時(shí)也為學(xué)生提供個(gè)性化的指導(dǎo)和反饋。

5"智慧教育背景下材料力學(xué)混合式教學(xué)模式實(shí)踐

以材料力學(xué)課程中的應(yīng)力分析部分為例，進(jìn)行智慧教育背景下“材料力學(xué)”混合式教學(xué)模式的實(shí)踐。

5.1"課前準(zhǔn)備

學(xué)生通過(guò)智慧教室平臺(tái)上的慕課（MOOC）進(jìn)行預(yù)習(xí)，觀看由教師制作的視頻講解“材料力學(xué)”的基本概念和公式推導(dǎo)。視頻中可以使用動(dòng)畫(huà)和云圖的方式生動(dòng)形象地展示應(yīng)力和變形情況。此外，學(xué)生還可以通過(guò)平臺(tái)上的在線測(cè)試和討論區(qū)進(jìn)行自我檢測(cè)和交流，以鞏固預(yù)習(xí)內(nèi)容。

5.2"線下課堂

理論講解。在智慧教室中，教師利用多媒體設(shè)備進(jìn)行面對(duì)面的理論講解，重點(diǎn)解釋復(fù)雜的公式推導(dǎo)和應(yīng)力分析方法。教師可以借助智慧教室中的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并根據(jù)需要調(diào)整教學(xué)進(jìn)度。

互動(dòng)討論。通過(guò)智慧教室的互動(dòng)功能，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，鼓勵(lì)他們提出問(wèn)題并共同探討解決方案。這種對(duì)話式和啟發(fā)式教學(xué)有助于提高學(xué)生的參與度和理解能力。

案例分析。教師選取典型的工程案例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行案例分析。例如，利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)展示不同材料在不同應(yīng)力條件下的變形情況，幫助學(xué)生更好地理解理論知識(shí)的應(yīng)用。

5.3"課后復(fù)習(xí)

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生利用智慧教室中的數(shù)據(jù)分析工具對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，生成應(yīng)力應(yīng)變曲線等圖表。教師可以幫助學(xué)生解讀數(shù)據(jù)，進(jìn)一步加深對(duì)理論的理解。

在線作業(yè)。學(xué)生通過(guò)智慧教室平臺(tái)提交課后作業(yè)，包括計(jì)算題和簡(jiǎn)答題。教師可以利用平臺(tái)的智能評(píng)分系統(tǒng)快速批改作業(yè)，并提供個(gè)性化的反饋。

在線討論。學(xué)生可以在平臺(tái)上繼續(xù)討論課程內(nèi)容，分享學(xué)習(xí)心得和疑問(wèn)。教師也可以定期在線上進(jìn)行答疑，確保學(xué)生能夠及時(shí)解決學(xué)習(xí)中的難題。

通過(guò)以上步驟，混合式教學(xué)不僅提高了“材料力學(xué)”課程的教學(xué)效果，還增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力。這種教學(xué)模式充分利用了智慧教室的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了線上線下、理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。

結(jié)語(yǔ)

在智慧教育的背景下，對(duì)高?！安牧狭W(xué)”課程混合式教學(xué)模式的探索不僅是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的一種創(chuàng)新，也是提升學(xué)生綜合素質(zhì)提升水平重要途徑。通過(guò)將更加智慧的教育技術(shù)手段融入混合式教學(xué)模式中，更好地把握課程教學(xué)。智慧教育背景下的“材料力學(xué)”課程混合式教學(xué)模式的探索是一個(gè)復(fù)雜而富有挑戰(zhàn)的過(guò)程，在智慧教育技術(shù)的支持下有效地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力素養(yǎng)；同時(shí)也要求教師在教學(xué)過(guò)程中不斷探索和創(chuàng)新，需要教師具備高度的專業(yè)能力和敏感的社會(huì)責(zé)任感以適應(yīng)新時(shí)代教育的需求，未來(lái)的研究將繼續(xù)運(yùn)用新興教育技術(shù)手段，整合教學(xué)資源以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)各類工科基礎(chǔ)理論知識(shí)的有效融合，促進(jìn)不同學(xué)科之間的交叉與融合，以期為高?！安牧狭W(xué)”的課程教學(xué)改革提供新的參考和幫助。

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基金項(xiàng)目：四川輕化工大學(xué)首批課程思政典型案例：“材料力學(xué)”課程思政典型案例（DXALSZKC01）；2023年四川輕化工大學(xué)研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目（Y2023144）

作者簡(jiǎn)介：劉柳（2000—"），女，漢族，四川萬(wàn)源人，碩士研究生，研究方向：職業(yè)技術(shù)教育。

*通訊作者：付磊（1977—"），男，彝族，貴州六枝人，博士，教授，研究方向：新型材料的力學(xué)行為。