基于“互联网+”背景下高职机械类工程力学课程教学改革研究

蒋强

摘 要：“互联网+”作为一种新兴技术，正广泛地应用到职业教育领域。从高职院校机械类专业工程力学课程的教学现状出发，提出了工程力学课程在教学内容上的优化及与机械专业的融合。结合“互联网+”背景下先进教学方法和手段的应用，构建教师为主导、学生为主体的课堂。同时，改革现有的考核评价体系，智慧地实施个性化的学习，为其他课程的教学改革提供了指导和依据。

关键词：“互联网+” 机械专业 工程力学 教学改革

1 引言

2015年，“互联网+”一词第一次郑重地在政府工作报告中被提及，国家鼓励将此新型互联网技术全面地应用到制造业、服务业、教育领域等[1]。2020年，教育部等九部门下发的《职业教育提质培优行动计划（2020-2023年）》中提到，要实施职业教育信息化2.0建设行动，鼓励职业学校利用现代信息技术推动人才培养模式改革，满足学生的多样化学习需求，大力推进“互联网+”“智能+”教育新形态，推动教育教学变革创新。工程力学作为高职机械类专业的一门基础课，它的重要性不言而喻。然而，对于大多数学生而言，工程力学似乎是个头疼的存在。如何适应“互联网+职业教育”发展需求，提升学生的职业能力，真正实现技术和职业复合人才的培养和立德树人的目标，是高职院校工程力学教学中亟待解决的问题。

2 高职院校机械类专业工程力学教学现状

2.1 过分强调逻辑思维培养，忽视与其他课程的联系

长期以来，工程力学的教学强化理论的推导和公式的计算，这对学生的逻辑思维培养有一定好处。但高职学生往往数理基础比较薄弱，特别是讲到材料力学中的一些内容时，学生似乎在听天书。并且现行的教材中，所讲授的例题以建筑类的实例结合较多，与机械实例结合较少，机械专业的学生往往觉得与专业课程联系不大，从而进一步削弱学习热情。

2.2 教学模式單一，信息化程度不够

通过对部分高职院校进行调研，发现工程力学的教学模式仍存在着单一和落后的现象。传统的教师为中心的教学模式，学生总是被动地接受知识，教师往往只是对着教材或课件讲授，课后学生无法及时有效的回顾，无法满足学生个性化、多样化的学习需求，与“互联网+”环境下新型信息技术结合不够紧密。

2.3 考核设置不合理，成绩评定不科学

目前，多数高职院校工程力学的考核还是以期末的闭卷考试为主，平时和实验成绩为辅。一方面，期末考试的试题与教材中的例题习题相似，学生只需背题、套用公式就可解决，存在高分低能现象。另一方面，对学生的整个学习过程没有评价，对学生的知识和能力掌握情况无法科学的评判。

3 高职机械类专业工程力学教学内容的优化

3.1 总结知识点的内在联系，将教学内容重构与整合

高职工程力学课程包括静力学和材料力学两部分，内容较多，知识点较零碎，而现有的学时又有限。因此在内容的选择上，贯彻少而精的原则，注重课程知识的横向联系，着重讲清概念，强调如何应用有关的理论和结论，淡化理论推导和演算，与机械专业学科有机结合，将工程力学的教学内容整合成图1所示的3个模块。按照“外力-内力-应力”的主线，由宏观到微观逐层递进，最终指向具体的承载能力计算，每个模块内，也是沿主线层次递进[2]。这样既能保证内容体系的完整连贯性，又能帮助学生更好的理解各部分内容的相互联系。

3.2 结合机械类专业学科特点，教学中注重与其他专业课程融合

工程力学作为一门基础课，通常在大一开设。学生此时还未接触到专业课程，单纯学习力学知识会使学生觉得力学内容与机械专业联系不多、用处不大，久而久之，就容易产生厌学情绪。因此，教师在讲授时，选择的力学模型要突出机械专业特色。例如，在讲授到平面任意力系知识点时，以机械中常见的曲柄连杆机构为例展开，可先带领学生参观机械原理陈列柜中的机构模型，建立起直观的初步印象，再分析它的受力，列出相应的平衡方程。在讲到固定端约束时，以金工实习时用到的车刀为例，先带领学生参观实训车间，引导学生观察车刀夹持在刀架上的情形，再在课堂上结合理论分析固定端约束反力的特点，求解相应的实际问题。在讲到拉弯组合变形时，以钳工实训中打孔用到的钻床为例，先设置钻床立柱的强度是否安全的问题，待学习了拉弯组合变形的应力分析后，再让学生带着问题主动去探索。学生在潜移默化中能感受到力学知识在机械中的重要应用，进而更能激发学好力学和专业课程的热情。

4 “互联网+”背景下工程力学课程教学改革措施

4.1 利用“互联网+”条件下的多种信息化手段，构建工程力学“双主课堂”

传统的工程力学教学还是以教师为中心，依赖教师的经验，师生之间的互动非常有限，缺乏课内外协作，无法满足学生个性化的学习需求。利用“互联网+”思维方式和大数据、云计算等新兴信息技术，基于动态学习数据分析和智能化信息软硬件的运用，构建教学决策数据化、评价反馈及时化、交流互动立体化、资源推送智能化[3]，既发挥教师主导作用，又突出学生在学习过程中主体地位的“双主课堂”。教师搭建课程网络教学平台，线上线下相结合，运用多种信息化手段呈现丰富的教学资源。课前、课中、课后形成有机联系的体系，通过多种教学活动引导学生主动地去探索，激发学生的学习主动性，营造师生交流，生生交流的氛围。以课程中材料拉伸与压缩时的力学性能这一部分内容为例具体说明实施过程。

课前，教师上传相应学习资源到教学平台，发布学习任务单，布置预习任务。学生通过观看视频、微课后，要求学生至少总结一个问题到讨论区。教师对学生提出的问题进行归类总结，问题主要集中在低碳钢拉伸过程的特点、拉伸试验中万能试验机的操作、低碳钢和铸铁拉伸曲线的差异这3个方面，根据问题集中所在调整优化教学设计。

课中阶段，按照“课题导入——任务学习——测试反馈——试验实施——任务总结”的流程依次进行。教师先通过材料力学性能失效的案例，引入本次课要学习的材料拉压时的力学性能的学习任务。通过播放万能试验机和低碳钢拉伸时的力学性能曲线，引导学生总结归纳出低碳钢拉伸过程中的四个阶段、三个关键点、两个变形阶段，并介绍延伸率和断面收缩率两个塑性指标。学生完成学习探究任务后，教师在教学平台上发布测试题目，学生登录手机App并在规定的时间内完成提交。利用软件自带的统计分析功能，可以立即查看到学生完成的平均分、用时情况、每道题的正确率等数据。针对错误率较高的题目，教师及时与学生交流，帮助学生分析产生错误的原因。试验实施时，学生先在电脑上观看试验操作讲解视频，并通过模拟软件熟悉万能试验机面板的按键操作，教师在进行试验演示讲解时通过直播软件投屏，可以让学生在手机端直接清晰的看到整个操作过程且可以反复回看，既有效解决了传统教学时学生围观操作易造成课堂秩序混乱的难题，又可以让学生多次观看加深对操作细节的理解。待学生完成各试验任务后，教师引导学生比较低碳钢和铸铁材料在拉压时力学性能的不同并对本任务的内容进行总结。学生登陆教学平台对本次课的自我表现进行总结并对教师的授课进行点评。

课后阶段，教师在教学平台上发布课后作业，学生在规定的时间内完成并提交。客观题通过预先建立好的题库由系统自动评分，主观题由教师在平台中手动评分。针对作业中出现的普遍问题，教师录制讲解微课并推送给学生，学生在线观看作业讲解视频，回顾所学内容，在教学平台发布感想或疑问，在线交流讨论。教师根据课堂的实施情况和教学平台记录的教学活动数据对整个教学过程进行教学反思，为后续授课做准备。

4.2 利用“互联网+”条件下的学习数据全过程采集，改革工程力学课程考核评价体系

传统的一张试卷定成绩的考核评价模式过于单一，无法完全客观评价学生的真实水平。在“互联网+”条件下，学生整个学习的全过程数据能被智慧化的采集和分析，从而帮助教师更好地实现教学决策和评定成绩。具体实施中，加大平时过程考核的权重，与期末卷面考试各占50%。过程考核的满分为100分，内容包括：学生是否按要求认真参加线上学习，学习时长和学习进度是否达到规定要求，课件互动数是否足够;课堂签到出勤率;线上测试和课后作业的成绩;课堂讨论参与度和实验实践成绩等。为精确地得到过程考核的结果，对各考核指标赋予相应的权重，确定最终的过程考核成绩[4]，如表1所示。

4.3 利用“互联网+”条件下学习空间的变革，满足工程力学个性化学习的需求

由于课堂教学时间和空间的限制，教师在传统教学中无法满足不同基础和不同学习能力的学生个性化的学习需求。“互联网+”背景下，学习空间发生了变革，学生可根据自己的时间安排，利用网络实现无缝学习、跨时空学习，使学习交流、分享更满足于自身的需求[5]。教师通过对课程教学平台上反馈的学生互动、作业、测试的情况进行数据分析，并结合学生在理论和实践课堂上表现出的综合职业能力，针对不同的学生采取不同的策略。对部分基础薄弱的学生，课前课后推送基本的学习任务和学习资源，重点让他们夯实基础。而对部分“吃不饱”的学生，推送适当拔高的学习资源，从中选拔部分力学素质高的学生参加每年省级的力学大赛。以专门的力学社团为依托，教师利用课余时间有针对性的辅导，分组进行培训，营造合作、交流和竞争的氛围，带动学生个性、创新能力和职业能力的全面发展。

5 结语

工程力学是机械类专业的一门重要技术基础课，学生的掌握程度将直接影响其后续专业课程的学习。“互联网+”为课程教学改革带来了机遇和考验，网络资源的丰富性使教学内容在时间和空间上得到延伸，但知识的碎片化和时间的零散性，也影响着学习者的知识系统性和学习专注度[6]。在整个课程改革的组织和实施中，通过对教学内容重构和整合，突出机械专业的特色，利用“互联网+”条件下的各种新兴技术，建立起課程网络教学平台，课前、课中、课后线上线下相结合，构建过程化的考核评价体系，满足学生个性化的学习需求。高职院校作为机械制造业应用人才的重要培养基地，应主动探索“互联网+”背景下课程教学改革的路径和措施，为提高教学质量、培养高素质的应用型人才贡献一份力量。

基金项目：安徽省教育厅质量工程教学研究项目“ ‘互联网+和职业能力导向背景下高职机械类工程力学课程教学改革探索”（2019jyxm0676）;安徽省教育厅质量工程课程思政示范课程“工程力学”（2020szsfkc0521）

参考文献：

[1]孙艳芬，张江华.“互联网+”背景下高校混合式教学模式的研究与实践[J].文化创新比较研究，2019，（15）：125-126.

[2]奚立平.基于高职学生认知特点的《工程力学》课程改革探究[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2017，（6）：65-68.

[3]孙曙辉，刘邦奇.智慧课堂[M].北京：北京师范大学出版社，2017：43-44.

[4]张顷顷，张华宾，张智慧.“互联网+”背景下工程力学课程线上线下混合教学模式研究[J].中国教育技术装备，2019（16）：35-36，39.

[5]赵兴龙.“互联网+”教育：以学生为中心的教育变革[M]. 北京：科学出版社，2017：50.

[6]郑丽娟.互联网+背景下独立学院《电工电子技术》课程改革的探索[J].教育教学论坛，2019，（18）：150-151.