以“學(xué)”為中心的高校力學(xué)課程教學(xué)模式探索

摘要：為探索以“學(xué)”為中心的高校力學(xué)課程創(chuàng)新教學(xué)，提出了基于團(tuán)隊式翻轉(zhuǎn)課堂的課內(nèi)課外混合教學(xué)模式。教師首先將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行層次化、模塊化重構(gòu)，之后實施包含課前的自主學(xué)習(xí)—合作探究、課中的合作研討—成果展示和課后的評價反思—鞏固拓展3個階段的教學(xué)流程，并通過多元化評價方式，客觀、全面地評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成效、團(tuán)隊協(xié)作能力和自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展情況，以及教師的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：團(tuán)隊式翻轉(zhuǎn)課堂；課內(nèi)課外混合教學(xué)模式；力學(xué)課程；以學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)展為中心

中圖分類號：TB"""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""""" doi：10.19311/j.cnki.16723198.2025.14.075

0 引言

第三屆世界高等教育大會指出了高等教育未來發(fā)展的六大變革方向，其中之一是為學(xué)生提供更全面的學(xué)習(xí)體驗，強調(diào)以學(xué)生為中心，特別是以學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)展為中心（下面簡稱“以‘學(xué)’為中心”）。因此，發(fā)展以“學(xué)”為中心的教學(xué)模式對于實現(xiàn)高等教育可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

理論力學(xué)、材料力學(xué)等力學(xué)課程作為理工科教育的基石，其教學(xué)效果直接影響到學(xué)生后續(xù)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。然而，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下力學(xué)課堂存在學(xué)生參與度不高、學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳等問題。因此，亟須探索一種適合于力學(xué)課程的以‘學(xué)’為中心的新型教學(xué)模式。

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法、團(tuán)隊式學(xué)習(xí)模式與課內(nèi)課外混合等教學(xué)模式，可能為力學(xué)課程的教學(xué)改革提供新的思路和方向。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法顛覆了傳統(tǒng)課堂教學(xué)流程，將以教師“教”為中心轉(zhuǎn)為以學(xué)生“學(xué)”為中心，教師在課前發(fā)布學(xué)習(xí)指令，引導(dǎo)學(xué)生利用課外的時間自主學(xué)習(xí)，在課堂內(nèi)的時間專注于問題討論和實踐操作，從而實現(xiàn)知識的深入理解和內(nèi)化[12]。團(tuán)隊式學(xué)習(xí)模式是一種以學(xué)生小組為單位，通過合作與協(xié)作的方式共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)模式[3]。在這種模式下，學(xué)生需要共同解決問題、探討觀點、分享知識，從而實現(xiàn)知識與技能的共同構(gòu)建和交流，旨在提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊合作能力和問題解決能力。而課內(nèi)課外混合教學(xué)模式，則可以充分利用線上線下的教學(xué)資源，為學(xué)生提供更加靈活、個性化的學(xué)習(xí)體驗[4]。

翻轉(zhuǎn)課堂、團(tuán)隊式學(xué)習(xí)及課內(nèi)課外混合教學(xué)模式在促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)展、提高教學(xué)效果方面具有顯著優(yōu)勢，若將這三種教學(xué)模式協(xié)同應(yīng)用到力學(xué)課程的教學(xué)中，將構(gòu)建一種以“學(xué)”為中心的力學(xué)課程教學(xué)新模式。本文將深入探討基于團(tuán)隊式翻轉(zhuǎn)課堂的課內(nèi)課外混合教學(xué)模式在高等學(xué)校力學(xué)課程中的實施策略及效果評價。

1 基于團(tuán)隊式翻轉(zhuǎn)課堂的課內(nèi)課外混合教學(xué)模式設(shè)計

1.1 教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)

為了適應(yīng)團(tuán)隊式翻轉(zhuǎn)課堂的需要，將力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行層次化、模塊化安排。如圖1所示，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和學(xué)習(xí)能力，教師將教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)層、提高層和拓展層3個層次?；A(chǔ)層主要涵蓋力學(xué)課程的基本概念和原理；提高層則在此基礎(chǔ)上增加難度和深度，引入綜合性和應(yīng)用性的問題；拓展層則進(jìn)一步拓展學(xué)生的視野和思維，引入前沿的科研成果和工程應(yīng)用案例。同時，教師根據(jù)每節(jié)課學(xué)生需要掌握的核心知識點和能力，將教學(xué)章節(jié)劃分為若干個模塊，每個模塊分別確定一個基礎(chǔ)層的學(xué)習(xí)任務(wù)、一個提高層的研討或項目式實踐任務(wù)、一個或多個拓展層的應(yīng)用案例。

1.2 教學(xué)流程設(shè)計

將基于團(tuán)隊式翻轉(zhuǎn)課堂的課內(nèi)課外混合教學(xué)模式的教學(xué)流程分為課前的自主學(xué)習(xí)—合作探究、課中的合作研討—成果展示和課后的評價反思—鞏固拓展3個階段，具體實施框架如圖2所示。

1.2.1 課前自主學(xué)習(xí)—合作探究階段

在課前自主學(xué)習(xí)—合作探究階段，教師針對每個學(xué)習(xí)任務(wù)提前準(zhǔn)備好學(xué)習(xí)資源并通過線上教學(xué)平臺發(fā)布給學(xué)生。學(xué)習(xí)資源包括教學(xué)視頻、PPT課件、閱讀材料、在線測試題以及學(xué)習(xí)任務(wù)單等。學(xué)生需要在課前建立協(xié)作團(tuán)隊，并通過觀看教學(xué)視頻、閱讀PPT課件和閱讀材料、查找資料、合作探究等方式完成任務(wù)單上的要求。同時，學(xué)生團(tuán)隊也可以利用在線學(xué)習(xí)平臺或社交媒體等渠道與教師和其他團(tuán)隊進(jìn)行交流和討論。

1.2.2 課中合作研討—成果展示階段

在課中合作研討階段，教師組織學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊討論。首先教師通過簡短的問題或測試，快速檢查學(xué)生對課前學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握情況，并針對學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中提出的問題進(jìn)行解答，澄清誤區(qū)，確保學(xué)生對基礎(chǔ)概念和知識的理解。之后，學(xué)生團(tuán)隊針對教師設(shè)計的具有深度和挑戰(zhàn)性的問題或任務(wù)進(jìn)行探究和討論，期間學(xué)生不僅要掌握基礎(chǔ)知識，還需要進(jìn)行深入思考和綜合分析，鍛煉學(xué)生的高階思維能力。在探究過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生主動思考，激勵他們表達(dá)個人看法和獨特見解。此外，教師適時提供專業(yè)指導(dǎo)和建設(shè)性反饋，協(xié)助學(xué)生克服學(xué)習(xí)困難。

對于項目式實踐任務(wù)，學(xué)生團(tuán)隊不僅要進(jìn)行研討，還要進(jìn)行成果展示。在成果展示階段，隨機抽取各團(tuán)隊的1名同學(xué)進(jìn)行任務(wù)完成情況的展示講解，包括力學(xué)模型、推演計算、仿真過程和結(jié)果、簡易模型功能展示等。教師和其他團(tuán)隊的學(xué)生對展示情況進(jìn)行評分。同時，展示團(tuán)隊對其他團(tuán)隊的提問進(jìn)行回答。最后教師進(jìn)行點評，幫助學(xué)生梳理任務(wù)完成情況，針對學(xué)生在成果展示中出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行更正和講解。

1.2.3 課后評價反思—鞏固拓展階段

在課后評價反思—鞏固拓展階段，學(xué)生對課中的研討和項目式實踐任務(wù)展示進(jìn)行評價和反思，并通過閱讀、觀看應(yīng)用案例鞏固拓展所學(xué)知識。評價和反思包含撰寫自我反思報告、填寫問卷等形式，通過評價和反思，學(xué)生可以總結(jié)學(xué)習(xí)方法和策略，并在后續(xù)的學(xué)習(xí)活動中加以改進(jìn)和提高。通過閱讀、觀看應(yīng)用案例，適當(dāng)撰寫案例分析報告，學(xué)生可以進(jìn)一步加深對知識點的理解，拓展思維和視野。

2 教學(xué)實施

下面以理論力學(xué)課程中的“點的合成運動”章節(jié)為例，具體講述基于團(tuán)隊式翻轉(zhuǎn)課堂的課內(nèi)課外混合教學(xué)模式的實施過程。將該章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容劃分為“點的速度合成”和“點的加速度合成”兩個模塊。其中“點的速度合成”模塊中包含絕對運動、相對運動和牽連運動的基本概念以及點的速度合成定理及應(yīng)用的內(nèi)容，下面具體講述該模塊的教學(xué)實施過程。該模塊的教學(xué)目標(biāo)是：學(xué)生通過學(xué)習(xí)，能夠掌握動點、定系、動系、絕對運動、相對運動及牽連運動的概念，掌握點的速度合成定理的基本理論，能應(yīng)用點的速度合成定理綜合分析機構(gòu)的運動問題；培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、交流表達(dá)能力和團(tuán)隊合作精神。

2.1 前期準(zhǔn)備

前期準(zhǔn)備包括教學(xué)資源準(zhǔn)備、團(tuán)隊確定和任務(wù)發(fā)布3個環(huán)節(jié)。針對教學(xué)資源，教師準(zhǔn)備絕對運動、相對運動和牽連運動的基本概念以及點的速度合成定理相關(guān)內(nèi)容的PPT、在線測試題，并錄制高質(zhì)量的教學(xué)視頻。同時，準(zhǔn)備基礎(chǔ)層的學(xué)習(xí)任務(wù)、提高層的研討任務(wù)（項目式實踐任務(wù)）和拓展層的應(yīng)用案例。針對團(tuán)隊確定，教師指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)能力、興趣和性格進(jìn)行分組，每組4—5人，確保團(tuán)隊成員間優(yōu)勢互補，共同協(xié)作。課前將教學(xué)視頻、PPT和相關(guān)資料上傳至在線學(xué)習(xí)平臺（本研究中使用超星學(xué)習(xí)通），并發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生觀看視頻并完成學(xué)習(xí)報告。

2.2 教學(xué)實施過程

2.2.1 課前自主學(xué)習(xí)—合作探究

學(xué)生在課前通過在線學(xué)習(xí)平臺觀看教學(xué)視頻，閱讀教材和相關(guān)資料，通過團(tuán)隊討論、探究后完成學(xué)習(xí)報告。學(xué)習(xí)報告中應(yīng)包含對動點的絕對運動、相對運動、牽連運動基本概念和點的速度合成定理的理解，對指定的基本練習(xí)題的解答，以及對難點和疑問的梳理。

2.2.2 課中合作研討—成果展示

在課堂上，教師首先進(jìn)行簡短的導(dǎo)入，引出本模塊的主題。隨后，進(jìn)行以下活動：（1）小組學(xué)習(xí)匯報：從每個小組隨機抽出一名代表向全班匯報課前自主學(xué)習(xí)情況，包括基本概念的理解、基本練習(xí)題的解答、難點和疑問。最后教師進(jìn)行疑問的解答，澄清誤區(qū)。（2）高階問題研討：教師提供若干個高階問題案例，如刨床急回機構(gòu)的運動分析、偏心凸輪機構(gòu)的運動分析、離心調(diào)速器重球的運動分析等等，每個小組針對一個案例進(jìn)行點的合成運動情況的討論和分析，教師對學(xué)生小組討論過程中的爭議點進(jìn)行指導(dǎo)。（3）研討成果匯報：每個小組選出一名代表向全班匯報問題研討情況，教師和其他小組對其匯報情況進(jìn)行評分，評分結(jié)果計入學(xué)生的過程性考核評價。（4）課堂總結(jié)：教師對學(xué)生匯報情況進(jìn)行點評，對模塊的重點內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，強調(diào)點的合成運動理論的應(yīng)用場景和注意事項。

2.2.3 課后評價反思—鞏固拓展

課后，學(xué)生通過在線平臺填寫教師發(fā)布的評價和反思問卷，問卷中除了包含涉及評價教師教學(xué)效果和同組同學(xué)的團(tuán)隊協(xié)作能力的客觀選擇題，還包括本模塊學(xué)習(xí)的自我反思主觀題，以總結(jié)學(xué)習(xí)方法和策略，并在后續(xù)的學(xué)習(xí)活動中加以改進(jìn)和提高。學(xué)生可以通過在線平臺自主觀看拓展層的應(yīng)用案例，進(jìn)一步加深對知識點的理解，拓寬思維和視野。

2.3 項目式實踐案例

在某個模塊的合作研討環(huán)節(jié)完成之后，或者是完成多個模塊的學(xué)習(xí)之后，可以給學(xué)生安排項目式實踐任務(wù)，提升學(xué)生綜合運用知識解決復(fù)雜力學(xué)問題的能力。教師在線上教學(xué)平臺發(fā)布項目式實踐任務(wù)，明確任務(wù)內(nèi)容要求，對展示匯報內(nèi)容和要點等提出要求。下面以項目式實踐任務(wù)“車床切削運動分析”為例進(jìn)行闡述。

任務(wù)描述：在車床切削過程中，工件固定在卡盤上并繞軸旋轉(zhuǎn)，車刀則沿直線方向移動對工件進(jìn)行切削。以刀尖P點為動點，分析其在不同參考系中的運動情況。

實踐過程：

（1）團(tuán)隊分工：小組內(nèi)成員根據(jù)各自擅長領(lǐng)域進(jìn)行分工，如有人負(fù)責(zé)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，有人負(fù)責(zé)建立數(shù)學(xué)模型，有人負(fù)責(zé)編寫代碼進(jìn)行仿真等。

（2）資料收集與整理：團(tuán)隊成員共同收集車床切削過程的視頻、圖片和文獻(xiàn)資料，借助開放實驗室等輔助資源，了解車床的工作原理和切削過程的特點。

（3）建立模型：基于點的合成運動基本概念和速度合成定理，建立刀尖P點的運動模型?？紤]到工件繞軸旋轉(zhuǎn)和車刀沿直線移動兩個方向的運動，通過矢量合成的方法計算刀尖P點相對于工件的速度和加速度。

（4）仿真分析：利用MATLAB或SolidWorks等軟件進(jìn)行仿真分析，驗證模型的正確性。同時，觀察不同參數(shù)（如主軸轉(zhuǎn)速、車刀移動速度等）對運動情況的影響。

（5）撰寫報告：小組成員共同撰寫分析報告，包括問題描述、模型建立、仿真結(jié)果分析和結(jié)論等部分。報告應(yīng)清晰、準(zhǔn)確地闡述分析過程和結(jié)果。

（6）成果展示：在課堂上，每組選派一名代表向全班展示他們的分析過程和結(jié)果。教師和其他小組對其匯報情況進(jìn)行評分，評分結(jié)果計入學(xué)生的過程性考核評價。

3 教學(xué)效果評估

3.1 學(xué)生學(xué)習(xí)效果評價

為了全面評估基于團(tuán)隊式翻轉(zhuǎn)課堂的課內(nèi)課外混合教學(xué)模式在力學(xué)課程中的應(yīng)用效果，筆者設(shè)計了一套綜合性的評估方案。該方案涵蓋了學(xué)生學(xué)習(xí)成效、團(tuán)隊協(xié)作能力以及自主學(xué)習(xí)能力評估3個方面。

在學(xué)生學(xué)習(xí)成效方面，采用了閉卷考試、團(tuán)隊研討匯報、項目式實踐任務(wù)匯報的綜合評價方式。閉卷考試重點考查學(xué)生對力學(xué)基本概念和原理的掌握程度；團(tuán)隊研討匯報、項目式實踐任務(wù)匯報側(cè)重于評估學(xué)生對知識的應(yīng)用能力和遷移能力，了解學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

團(tuán)隊協(xié)作能力的評估則通過課堂討論和展示過程中的觀察和收集在線平臺的學(xué)生互評問卷等形式進(jìn)行。教師觀察并記錄學(xué)生在團(tuán)隊中的表現(xiàn)，包括參與度、溝通協(xié)作、任務(wù)分配與完成情況等，學(xué)生通過互評問卷評價本組團(tuán)隊成員在團(tuán)隊中的表現(xiàn)，以此評價學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力。

自主學(xué)習(xí)能力的評估則結(jié)合了學(xué)生的學(xué)習(xí)報告、在線學(xué)習(xí)平臺的數(shù)據(jù)以及自我反思報告。通過分析學(xué)生的學(xué)習(xí)報告質(zhì)量、在線學(xué)習(xí)時長和參與度、在線測試結(jié)果，以及自我反思報告中關(guān)于學(xué)習(xí)方法和策略的描述，評估學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展情況。

3.2 教師教學(xué)效果評價

通過在線平臺面向?qū)W生的調(diào)查問卷及同行互評，進(jìn)行包括教學(xué)資源準(zhǔn)備、課堂活動設(shè)計與組織能力、反饋與指導(dǎo)及時性在內(nèi)的教學(xué)效果評價。

教學(xué)資源準(zhǔn)備評價：評價教師為翻轉(zhuǎn)課堂準(zhǔn)備的教學(xué)資源是否豐富、精準(zhǔn)、易于理解，包括教學(xué)視頻、PPT、在線測試等資源的質(zhì)量和適用性。

課堂活動設(shè)計與組織能力評價：評價教師設(shè)計的課堂活動是否有趣、有挑戰(zhàn)性，是否能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。評價教師在課堂上的組織能力，包括時間管理、學(xué)生引導(dǎo)等方面的表現(xiàn)。

反饋與指導(dǎo)及時性評價：評價教師是否及時給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中遇到的問題，包括對學(xué)生的疑問進(jìn)行解答、對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行跟進(jìn)等方面的表現(xiàn)。

3.3 反饋與改進(jìn)

筆者對反饋與改進(jìn)提出如下建議：教師將針對學(xué)生的評價結(jié)果反饋給學(xué)生，幫助他們了解自己在翻轉(zhuǎn)課堂中的表現(xiàn)和不足，并提出針對性的改進(jìn)建議。教師根據(jù)學(xué)生和同行的評價結(jié)果制定改進(jìn)措施，以促進(jìn)基于團(tuán)隊式翻轉(zhuǎn)課堂的課內(nèi)課外混合教學(xué)模式的不斷優(yōu)化和發(fā)展。

4 結(jié)語

本文探究了應(yīng)用于高校力學(xué)課程教學(xué)的基于團(tuán)隊式翻轉(zhuǎn)課堂的課內(nèi)課外混合教學(xué)模式。該教學(xué)模式不僅能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成效和團(tuán)隊協(xié)作能力，還能夠促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，可以為探索以“學(xué)”為中心的高校力學(xué)課程創(chuàng)新教學(xué)提供參考。反思該教學(xué)模式，其優(yōu)點在于增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和參與度，促進(jìn)了深度學(xué)習(xí)和團(tuán)隊協(xié)作；其缺點在于對教師要求較高，需具備豐富的教學(xué)設(shè)計和組織能力。此外，該模式對學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性和自我管理能力也有一定要求。

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