基于优慕课平台的理论力学的混合式教学实践与探索

王玉才，韩 祎，时 晨，黄彩霞，张彦洪

(甘肃农业大学 水利水电工程学院，甘肃 兰州 730070)

随着5G时代的来临和教育技术的发展，混合式教学逐渐受到教育工作者的青睐，并显示出前所未有的发展潜力和美好前景[1].混合式教学是将在线教育和传统教学的优势结合起来，组成一种“线上”+“线下”的教学模式[2].但这种结合并不是简单的相加，而是要进行系统性、融合性的重组，这是有效利用信息技术将传统教学进行深化改革的重要创新模式，也是有效提高教学质量的重要措施[3-4].对原有的面对面传统教学与在线自主学习结合，吸取两种教学环境的优势，重构教学设计和教学组织活动，以期达到提高教学效果的目标.有学者研究表明，混合式课程教学不仅为学生提供了更多的学习机会，而且逐渐成为提高学习效果的最佳途径[5].

理论力学是一门理论性较强的技术基础课，主要研究机械运动的最普遍和最基本规律.因此，理论力学既是各门力学学科的基础，又是各门与机械运动密切联系的工程技术学科的基础，并在许多工程技术领域中有着广泛的应用[6].通过本课程的学习，使学生具备逻辑思维(包括推理、分析、综合等能力)、表达能力(包括用文字和图像)和计算能力，为后续课程学习奠定基础并培养其解决实际工程问题的能力.

混合式教学设计已应用于诸多工科课程中[7-8],作为一门水利类专业技术基础的主干课程，如何通过混合式教学模式和方法的实践和应用，提高学生利用理论力学专业知识发现问题、解决问题的能力，提高学生实验和实践能力以及创新能力，是教学工作者一直研究和探讨的重要问题.因此，理论力学教学团队依托优慕课平台进行了校内平台上的理论力学课程的线上线下混合式课程教学模式的探索与实践.

1 混合式课程改革的必要性

理论力学是专业技术基础主干课程，是介于基础课和专业课之间的专业基础课.同时，理论力学是一门理论性较强又和实际问题联系紧密的课程，具有公式较多、计算能力要求很高、对学生高等数学等课程要求较高等特点.传统的教学存在以下问题：一是教学内容多，但是可利用的线下教学时间偏少，这样学生能够掌握的力学专业知识容易只停留在表面，而不能深入理解和掌握；二是填鸭式的教学方法虽然可以取得考试成绩高分，但是忽略了培养学生将实际工程问题简化为力学模型，并具备相应的计算分析能力.

目前，全国超过60%的高校已经开始建设网络课程系统，作为混合式课程教学的技术平台[9].混合式教学和传统教学相比，重点培养学生两个方面的能力：一个是线上自主学习的能力；一个是创新能力.学生通过线上随时随地浏览课程资源和学习课程任务，对某个具体知识点可以很好地掌握，加上线下的师生共同互动式学习，不仅可以有效培养学生的自主学习习惯，还可以加大与教师的沟通交流，一起对实际工程问题进行探讨，培养兴趣，提升发现问题、解决问题和创新设计计算方法等能力.

2 理论力学混合式课程教学的实践

2.1 课程资源构建

丰富的课程资源是有效开展混合式课程教学的基本条件.学生在线上的学习效果很大程度上取决于课程资源的有趣性和新鲜感，所以建立好本课程的课程资源非常重要.本课程主要通过中国MOOC、中国金课、诸多网上优秀力学资源以及教学团队自己制作的各类教学资源等，依托优慕课学习平台进行课程资源的搭建.混合式课程栏目主要有：单元学习、课程资源、课程活动和教学评价反馈等内容.课程资源主要包括：学术前沿、专题讲解、重点难点、课程视频、相关网站和辅导答疑等.根据学生学习的特点，对静力学、运动学和动力学等内容重新进行章节内容和知识点编排，形成了基本的学习单元.每个单元学习都可以通过课程资源库的内容组合进行，主要可以进行问题导学、重点讲解、答疑辅导和拓展问题解答等环节，也可根据实际教学内容设计不同的教学过程.课程资源库中收集和制作了200多份简短教学视频和机械运动(包括物体平衡)模拟视频，理论力学线上课程资源界面如图1所示.

图1 课程门户栏目及课程资源信息

2.2 “线上”+“线下”的互动平台搭建

理论力学既要培养学生的力学专业基础知识，又要培养学生基本的力学建模能力和利用力学知识解决实际工程问题的能力.虽然现在网络资源十分丰富，但是学生很难从中单独获取相关知识和内容.因此，理论力学教学团队在学校的大力支持下，从2019年开始依托甘肃农业大学在线教育综合平台和优慕课APP平台建设了理论力学的混合式课程教学线上系统.线上学习阶段主要包括单元导学、单元学习、讨论区等，结合线下的随堂测验、课堂讨论、解决难点等，实现教学模式真正从“以老师为中心”向“以学生为中心”转变，使得学生在完成线上任务和线下沟通后获得解决工程实际问题的能力，该课程混合式教学总体设计如表1所列.

表1 线上线下混合式教学总体设计情况

在混合式教学设计中，团队重新进行课程框架构建、线上课程资源准备和线下教学活动等.在整个课程建设中，共完成理论力学3个主要模块、12个单元教学的51个主要知识点的授课视频制作、建模相关动画和试题库数据等.线下教学过程中，更加注重学生在线上的学习情况，针对其学习数据和知识点掌握情况再进行线下教学的备课及授课工作，避免出现线上教学资源非常丰富，但是学生掌握情况不太好，而线下教学又没有及时将重点和难点再重新给学生讲解，导致学生学习效果不理想.

2.3 混合式课程教学具体实施

理论力学课程目前学时为72学时，线上进行24学时的学习，线下进行48学时的授课,而在2020级学生学习时，理论力学课时为56学时，此时更要注重调动学生线上学习的兴趣，保证学生有28学时的线上学习时间.线上学习比较充分后，再进行线下的具体授课，强调课程的重点难点.在线上与学生时时互动，线下课堂与学生充分交流，强化知识点，培养学生解决实际工程问题的能力.通过课前线上学习，课中随堂教学和课后讨论教学的3个环节进行混合式课程教学的具体实施(见图2).

图2 混合式教学的三环节

2.4 混合式课程教学效果反馈分析

有研究表明混合式教学的实施效果受到学习动机、同伴交互、课程结构、教师反馈等重要因素的影响[10].由于满意度可用来解释学习者参与学习活动的动机和结果[11].因此，课程改革效果的好坏主要取决于课程反馈和评价体系是否完备[12-13]，后续改进能否及时跟进.本课程的混合式教学设计与实践反馈和评价体系主要包括学习兴趣、学生之间交流互动、学生评价教学效果和教师反馈等主要内容.学生作为混合式课程教学的主体，其学习过程和效果可以通过在线时长及人数、任务完成情况等反映.本课程的线上时长、次数和人数等均达到要求，并且课程作业和课堂笔记完成情况良好，其中有两名同学的学习笔记也被评为优秀笔记，取得了良好的线上学习效果.

本课程的混合式教学质量评价系统主要有：一是课前学习情况，包括学生活跃度、登录次数、视频观看次数和时长、讨论回帖质量和数量等，此项目评价的主体为教师，权重40%；二是课堂教学环节情况，包括学生课堂表现、提问问题质量、学习效果展示等，此项目的评价主体为教师和学生，权重30%；三是最终总结评价，包括期中期末考试、随堂测验、学习效果总结和评价，此项目的评价主体为学生，权重30%.通过多元化的评价和反馈机制，不断掌握学生的学习效果和课程改革的运行程度，学生线上学习情况统计如图3所示.

图3 学生在线时长和人数统计

本课程在2018级水电班和2019级水电班设立平行班，其中2018级、2019级水1电班采用普通教学，2018级、2019级水电 2班则采用线上线下混合式教学，教学效果比较情况如表2所列.由于混合式教学加入了线上讨论、课前预习和线上答疑等环节，较普通教学班级有效提高了教学效果，比如期末考试成绩有所提高、学生参与课堂及课外问题的讨论积极性也显著提高.

表2 混合式教学班与普通班教学效果对比

4 结语

在2020年疫情影响下，线上教学发挥了巨大优势，这也推进了基于信息技术平台的混合式课程的飞速发展.结合线下教学的面对面交流和线上教学的多资源共享教育，充分发挥两者的优势，塑造良好的教学和学习氛围.本教学团队在经过一年多混合式课程教学模式的实践和探索，初步实现了线上和线下教学的有机结合，有效地提高了学生的兴趣，使得教学以教师为主体逐渐向以学生为主体转变.但在教学改革中仍然存在一些问题，教师的精力和时间不足，学生线上学习的效果还需要更加精确掌握等.