基于雨课堂的混合式教学在理论力学中的实践与探索

刘鑫 申向东 薛慧君 张永 阿比娅斯

摘  要：该文基于雨课堂教学工具对传统教学模式进行改革，采用“线上”“线下”混合式教学模式对2019级理论力学进行教学改革、探索，并且对比分析改革前后的教学效果。结果表明，基于雨课堂的混合式教学模式实现了学生课前预习、课上互动以及课后动态跟踪的完整教学体系，学生期末考试成绩明显提高了。通过问卷调查发现，教学改革后，学生学习理论力学的兴趣得到了改善，大部分学生对混合式教学模式的教学效果比较满意。该文的教学模式可以为开展线上线下混合式教学模式教学工作提供一定参考依据。

关键词：理论力学  混合式教学  雨课堂  教学改革

中图分类号：G642                           文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）04（a）-0173-05

Practice and Exploration of Mixed Teaching Based on Rain Classroom in Theoretical Mechanics

LIU Xin1  SHEN Xiangdong2  XUE Huijun2   ZHANG Yong3  A Bi Ya Si4

（1. Department of Civil Engineering， Ordos Institute of Technology， Ordos， Inner Mongolia autonomous region， 017000 China; 2. College of Water Conservancy and Civil Engineering， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot， Inner Mongolia autonomous region， 010018  China; 3. Yantai XTD Test Technology Co.， Ltd.， Yantai， Shandong province， 264010 China; 4. Ordos Urban Construction Archives， Ordos， Inner Mongolia autonomous region， 017000  China）

Abstract： Based on the rain classroom teaching tool， this paper reformed the traditional teaching mode， adopted the "online" and "offline" mixed teaching mode to reform and explore the teaching of theoretical mechanics of Grade 2019， and compared and analyzed the teaching effects before and after the reform. The results show that the mixed teaching mode based on rain class has realized the complete teaching system of students' preview before class， interaction in class and dynamic tracking after class， and the students' final exam scores have been significantly improved. Through the questionnaire survey， it is found that after the teaching reform， students' interest in learning theoretical mechanics has been improved， and most students are satisfied with the teaching effect of the mixed teaching mode. The teaching mode of this paper can provide some reference basis for the development of online and offline mixed teaching mode.

Key Words： Theoretical mechanics; Mixed teaching; The rain classroom; The teaching reform

理論力学可以为工程实际问题的简化和计算提供必要的理论支撑，是多数工科专业必修的一门基础力学课程，该课程理论性强并具有一定的抽象性和复杂性[1-2]。理论力学的讲授应该注重培养学生的逻辑思维和抽象思维，提升学生分析问题、解决问题的能力，该课程是工科专业接触的第一门力学，学习的好与差直接影响后续其他力学课程（如材料力学、结构力学等）的学习[3]。《理论力学》传统的教学方式是以老师讲解为主，学生课下自学为辅，学习处于被动模式，师生沟通不足。有的学生羞于和教师进行交流、讨论，以至于问题越积越多，最终导致课上听不懂，课后完不成作业，久而久之失去了学习的兴趣。为此，革新教学方式、丰富教学手段，改进《理论力学》教学方法已然成为当前教学研究的热点。随着信息技术的发展，MOOC、混合式教学等新型教学方式的兴起，以及“雨课堂”教学手段的出现，使得课堂教学方式不再单一，师生互动也更为便捷。该文结合鄂尔多斯应用技术学院土木工程专业的《理论力学》教学现状，采用基于雨课堂的混合式教学模进行有关的教学改革。

1  《理论力学》课程教学现状分析

《理论力学》的主要内容包含静力学、运动学、动力学三部分。以鄂尔多斯应用技术学院为例，土木工程专业《理论力学》选用的教材是哈尔滨工业大学力学教研室编著的第8版国家级“十二五”规划教材，该教材共14章62节的教学内容。

1.1 学时缩减，教学内容多

课时最初为64学时，后来调整为48学时，目前缩减至40学时。在有限的课时情况下，如何完成多元的教学内容并保证“减时不减量”和“教学不打折”一直困扰着授课教师。为了保证教学任务能按时完成，教师只能加快教学节奏，这样势必会导致课上留给学生独立思考、讨论问题的时间减少。理论力学本来理论性就比较强，如果课上不能及时理解和掌握重点和难点，久而久之会失去对该课程的学习兴趣。

1.2 教学“满堂灌”，学习“填鸭式”

传统教学模式下，理论力学是以老师“满堂灌”讲授、学生被动“填鸭式”学习为主，课下学生“低效率”自主学习为辅。虽然在有限的学时里，教师很“卖力”的完成了规定的教学任务，但是理论力学的概念多、公式和定理多，解题技巧比较灵活，课上45～50 min的“灌输”表面上学生学到了很多新的知识。可是学生与老师没有建立有效、便捷的沟通渠道，学生课下自主复习遇到的困惑不能及时得到解决，最终学生是否真正掌握老师所讲授的内容，对知识的理解、吸收程度究竟如何，教师是无法全面了解和熟知的。

1.3 大班授课，诉求各异

笔者院校土木工程专业每届招生1～2个班，班容量为45～50人/班，理论力学都是合班进行授课。大班课堂的显著特点就是学生人数众多，学生的基础参差不齐，而且学习诉求不一致，有的学生抱着“60分万岁”的学习态度，有的学生则希望老师能够多进行“有深度、有宽度”的难题训练[4]，可以为后续其他力学以及专业课的学习打下扎实基础。大班授课采用统一的课件、统一的教学进度和教学方法，这就会造成部分学生感觉“吃不饱”，部分学生感觉“压力山大”，从而使得学生成绩分布呈现正态分布，而不是偏态分布，即大多数学生的成绩是合格或者是优秀[5]。

1.4 内容重复多，工程背景匮乏

理论力学中的运动学、动力学与大学物理中的部分内容很相似，比如运动学中的刚体的简单运动（定轴转动和平动）、动力学中的动量定理、动量矩定理以及动能定理。因此，对于这些内容，如果还是一味重复的话，学生会感到枯燥乏味，失去学习的兴趣。理论力学虽然理论性和抽象性比较凸显，但是该课程与工程实际联系还是比较密切的，因为每一个知识点的背后都有着广泛的工程背景支撑。目前，几乎所有的大学生都是以“校园”为中心，缺乏对工程背景的了解，未能真正理解理论力学中的知识点的工程应用[6]。再者，传统的教学模式，未能有效地借助信息技术手段将更多的工程背景知识推送给学生，这就使得多数学生认为理论力学是一门纯理论性的课程，没有任何工程实践指导意义，甚至部分学生认为学无他用，从而致使学习兴趣不浓厚。

2  雨课堂混合式教学的优势

混合式教学是“线上”“线下”相结合的一种教学模式，线上教学是“必要动作”，线下教学是对线上教学的补充和延伸[7]。混合式教学颠覆了传统教学对时间和空间的依赖，教学活动的开展和实施也将会重构传统课堂教学。

2.1 教学手段智慧、反馈及时

雨课堂是教育部在线教育研究中心结合学堂在线与清华大学在2016年研发的智慧网络教学终端[8]。借助雨课堂教学工具教师课前把教学资源推送到学生手机端，并且可以实时掌握学生的预习情况，课上通过弹幕与投稿功能与学生进行很好的互动，课后推送习题并且可以动态跟踪学生对知识的掌握程度，这种反馈体现在教学的全过程，详细记录在雨课堂的后台中。由此可见，新颖智慧的教学手段让混合式教学效果得到了及时的反馈，教师可以根据学生的反馈情况设计更加合理的教学活动。

2.2 以学生为“中心”、产出为“导向”

混合式教学活动的开展是以学生为“中心”，注重学生学习积极性和学习能力的培养。线上教学能充分锻炼学生独立思考问题、发现问题并解决问题的能力，线下教学主要是教师针对线上教学存在的问题进行答疑解惑，并对线上学习效果进行检验和评价。混合式教学模式把传统教学中的以“教”为主向以“学”为主转变，让学生养成自觉学习、主动思考的好习惯，一切教学活动的开展都是以学生产出为导向的。

2.3 考核机制灵活、多元化

混合式教学特别强调学生的学习自主性，学生在完成任务的过程中除了自我学习之外，还需要小组协作以及与老师课上、课下互动等多个环节。为此，对学生的考核就不能局限于传统“期末一考定成败”的机制，需要制定合理、行之有效的多元化评价体系。这样可以消除学生平时松懈、期末考试前临时抱佛脚的心理，同时也满足了不同学习层次、兴趣和特长的学生的学习需要。这样既肯定了思想活跃、参与度高的学生的努力和付出，又调动了基础差的学生的学习积极性。

3  基于雨课堂的混合式教学实践方案

3.1 课前准备

首先，课前对学生的学情进行摸底，了解学生基础的前提下对学生进行分组（每组5～7人）。为了发挥组内每位成员的优点，组内成员的构成应该能相互帮助和监督，这样便于课上使用雨课堂的“头脑风暴”进行组内讨论和互动。然后，选取合适的微课资源推送给学生课前预习，并随时关注雨课堂“投稿功能”区学生反馈的预习中遇到的困惑。以运动学中点的合成运动中的“牛头刨床”机（见图1）举例说明选取什么类型的微课资源进行推送。图1中（a）是“牛头刨床”机的计算简图，（b）是“牛头刨床”机微课动画演示的截图（微课资源实际是动画），由图1可以一目了然地知悉“牛頭刨床”机的组成以及绝对运动、相对运动、牵连运动之间的相互关系。

3.2 课上教学

课上教学也就是混合式教学中所谓的“线下”教学，课上教学分为3个环节。

3.2.1 知识回顾

主要是对课前推送的教学资源预习情况进行检查和抽查，目的是为了督促学生养成良好的课前预习习惯，还可以起到随机点名的作用。

3.2.2 主线串联

这一环节主要是针对学生课前预习存在的问题进行答疑解惑，通过“投屏”功能对该节知识有重点的进行梳理，并对典型例题的求解过程和思路进行详细的剖析和总结。

3.2.3 习题巩固

该环节选取典型习题，以小组为单位进行组内讨论并分享成果。一方面，考查学生是否掌握了该节的重点和难点;另一方面，可以提高学生的参与度从而调动学生学习的积极性，挖掘其潜能，防止个别学生以团队的名义滥竽充数。

3.3 课后巩固

课上学生通过自测和答疑后，基本上掌握了该节知识的重点和难点，课后主要是推送一些习题辅助学生进一步巩固和提升对该节知识的掌握和灵活运用。同时，学生课后可以借助雨课堂及时反馈还存在的问题和困惑，教师进行回复和统计，以便及时调整和制订下一步的教学计划。

4  混合式教学效果和学生反馈调查

结合人才培养计划的修订，对2019级理论力学课程进行了基于雨课堂的混合式教学模式的改革，将雨课堂的线上学习成绩作为平时成绩计入期末考试总成绩中，极大地提高了学生的学习兴趣。

4.1 历年期末成绩对比

2018级理论力学的教学模式还是采取传统教学方式，为了检验、对比混合式教学和传统教学的教学效果，该文对2018级和2019级学生期末考试总成绩进行了分析统计，见图2所示。从图2（a）可以看出，传统教学模式下学生成绩分布总体上呈正态分布，60～69分的学生占比最多，高达38.46%，80分以上占比仅为17.3%，不及格率为13.46%;由图2（b）可知，混合式教学模式下学生的成绩分布呈一种偏态分布，即大部分学生的成绩都是合格及良好以上，其中80～89分的学生占比最多，高达60%，80分以上占比73.33%，不及格率仅为4.44%。由此可见教学模式革新后，学生期末考试总成绩明显得到提升，不及格率有大幅下降，说明混合式教学模式的引入，满足了学生的个性化学习需求，学习积极性和效率都得到了很大程度的提高。

4.2 教学反馈调查

结课时，利用雨课堂对课程教学情况进行了问卷调查，为了真实地了解学生对课程的评价，采用匿名投票，结果见图3所示。图3（a）表明，超过一半以上的学生认为利用雨课堂课前推送微课资源对预习有很大的帮助，说明学生对课前的“线下”教学是期待的，也是认可的，并达到了预期效果。由图3（b）可知，3/4以上的学生认为通过雨课堂与老师在课上进行互动的效果是好的，说明课上互动能够调动学生学习的积极性。从图3（c）可以发现70%的学生觉得随堂自测是有必要的，说明学生的求知欲望是强烈的，很希望在课堂上就能消化、吸收老师所讲内容。由图3（d）中可以发现76%以上的学生对基于雨课堂的混合式教学是比较满意的，说明混合式教学模式得到了多数学生的认可和推崇。这也就是为什么2019级学生中约73.33%的学生期末考试成绩在80分以上，而2018级学生中只有约17.3%的学生期末成绩超过80分。

5  结语

当今新颖的信息技术手段为教学改革带来了无限的可能和契机。混合式教学模式不仅保留了传统教学的特点，而且发挥了线上教学的优势，让“教”和“学”不受时间和空间的限制，变得更加灵活、自由。该文基于雨课堂对理论力学进行了“线下”“线上”混合式教学改革，取得了良好的教学效果。教无定法，学亦无定法，教师应该根据学情利用信息化技术手段尝试各种教学方法，不墨守成规，大胆创新，努力探索教学改革，本着以“学生为中心”的教学理念，打造真正的“金教师课”。

参考文献

[1] 崔红光，朱公志，张本华，等.《理论力学》课程线上线下混合式教学模式实践研究[J].高教学刊，2019（23）：8-11.

[2] 郭子沣.理论力学动力学作业在线平台的建立及其应用研究[D].南昌大学，2020.

[3] 纪锋，尚志勇.应用型本科理论力学课程混合式教学实践与探索[J].科技资讯，2020，18（30）：160-162.

[4] 谭宁，吴莹，伍晓红，等.大班授课环境下理论力学翻转课堂的实践[J].大学教育，2019（4）：18-20.

[5] 张娟，王艳，余龙.理论力学“四堂融合”混合式教学和考核模式改革的实践[J].力学与实践，2019，41（2）：210-215.

[6] 朱公志，任福安，夏冬生，等.“互联网+教育”背景下跨校修读学分研究与实践[J].教育现代化，2020，7（19）：127-128，131.

[7] 张千锋，鲁娟，杨尔慧，等.以学生为中心的混合式教学的研究与实践[J].轻工科技，2020，36（8）：

164-165，167.

[8] 洪锦泉.基于雨课堂的翻转课堂模式教学改革——以《理論力学》课程教学为例[J].黑河学院学报，2020，11（2）：115-117.