基于慕课的工程力学翻转课堂教学实践

2022-01-19杜家政杨庆生叶红玲王晶刘夏

高教学刊 2022年2期

杜家政杨庆生叶红玲王晶刘夏

摘要：适应新工科人才培养需求，课程组创建了包括课程思政与虚拟实验的工程力学慕课，基于慕课完成了3轮翻转课堂教学实践。通过对学生的问卷调查，分析了翻转课堂的优缺点。线上教学给予学生充分自主性，对于难点可多次回放，有问题可在线提出，完成基本教学功能。线下教学可重点强调、深挖知识内涵、扩展知识外延，提高教学的高阶性、创新性和挑战度。线上和线下教学相互补充、相辅相成能够有效提高教学质量和改进教学效果。

关键词：工程力学;慕课;翻转课堂;金课建设;问卷调查

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2022）02-0084-04

Abstract： To meet the needs of talents training for new engineering， the course group created the Engineering Mechanics MOOC， including ideological and political education and virtual experiment， and completed three rounds of flipped classroom teaching practice based on the MOOC. Through the questionnaire survey of students， the advantages and disadvantages are analyzed for the flipped classroom. Online teaching gives students full autonomy， for difficult points can be replayed many times， and problems can be raised online to complete the basic teaching function. Offline teaching can emphasize， dig deep into the connotation of knowledge， expand the extension of knowledge， and improve the high-level， innovative and challenging degree of teaching. Online and offline teaching are complementary to each other， which can effectively improve the quality of teaching and improve the teaching effect.

Keywords： engineering mechanics; MOOC; flipped classroom; golden course construction; questionnaire survey

隨着教育部提出了“两性一度”的金课标准，金课建设逐渐成为高校的研究热点，慕课、翻转课堂、虚拟实验在网上快速的出现，给教学提供了大量的优质资源。从2012年慕课兴起以来，人们更关注其开放、免费、低成本等优点，随着时间的推移，其没有互动、没有评价等缺点也逐渐显现出来[1]。互联网是慕课的直接推动力，充分利用互联网的优势，互联网+教育是现阶段教育的发展趋势，是新时期教育变革和创新的新探索和新选择[2]。李仕等[3]对高校大规模班级混合式教学模式进行了探索，通过督促自学、随堂测试、同伴互动评价等手段保证学生的学习效果，提出课堂翻转重在“导”而不是“教”，教学流程再造至关重要。姚友明等[4]从团队建设、课程资源、教学设计、学习支持与数据记录等方面对线上线下混合式教学效果进行了评估，认为通过成熟的课程公共服务平台支撑，实现资源共建共享，能极大地整合分散在各校的优秀师资力量、优质教育资源。张正[5]对地方高校慕课资源整合与重构进行了研究，提出慕课的多样、高效、开放共享等特点可以提升地方高校的课堂教学质量。李娇等[6]对地方高校大学生参与慕课学习的现状进行了调查与分析，提出了推进慕课的建议：加强慕课的本土化整合、强化慕课学习指导、加强慕课教学活动的建设。姚雪霞等[7]对信息化教学模式在大学教学中的应用进行了研究，指出信息化教学改革应通过顶层设计，自上而下从教学理念、机制、平台和实施等各方面着手，重构适应信息化条件下学生的认知规律和能力发展需求，切实提高课堂教学质量和人才培养质量。王旭珍等[8]基于物理化学慕课采用翻转课堂进行了改革与实践，根据知识点的难易程度，构建不同层次、不同形式的翻转课堂教学模式，增强了学生主动获取知识的能力，有效提高了课程教学质量。李贵安等[9]对翻转课堂教学模式下教师角色进行了研究和实践，提出了PACE核心要素与CPID理念。

为响应教育部建设“金课”的号召，北京工业大学工程力学课程组录制了工程力学的教学视频（115个视频，累计时长1311分钟），并在智慧树平台上创建了专业资源库[10]，已被引用17次，累计726个视频，在中国大学慕课已经完成3轮慕课课程[11]，累计受益学生7673人。针对校内学生，在中国大学慕课完成一轮SPOC课程，在智慧树平台完成3轮翻转课堂，取得了良好的教学效果。新冠疫肺炎情期间，线上线下混合式教学全部转移到线上，教学平台在教学过程中发挥了重要作用，获得专家和学生的好评。在线上教学过程中，对学生学习状况进行了问卷调查，收回354份有效问卷。经过对问卷的整理、分析、比较，总结了线上教学和线下教学的优缺点，为更好地开展线上线下混合式教学提供参考和指导。

一、线上线下混合式教学的实践

线上线下混合式教学主要包括教学资源建设、教学过程设计、学生与教师评价体系和持续改进制度四个方面。

（一）教育资源建设

教学资源建设的目的是把完整、全面的力学知识体系提供给学生。内容是基础，需要对知识体系进行梳理，形成若干独立的知识点，知识点能够完全覆盖力学体系，通过逻辑关系将知识点联系起来。每个知识点从工程需求提出，分析知识的来龙去脉，最后落脚在工程问题的解决。在对知识体系梳理的基础上，请有经验的老师录制教学短视频，视频要兼顾知识性和趣味性，能够吸引学生通过视频进行自学。通过技术手段检测学生的学习状况，如视频中间设计问题弹窗、视频后有知识测验、开放讨论题和线上答疑、交流，线上问题要简单、有针对性，重点考查学生对基本知识的掌握和理解，不能用难题打击学生学习的积极性，培养学生的学习兴趣和自学能力。网上有丰富的教学资源，可以选择性引用来丰富教学资源，应用的时候一定要对教学资源有全面的了解和把握。

（二）教学过程设计

在完善教学资源的基础上，教学过程非常重要，主要分为7个阶段：线上自学、线上讨论、线上自测、线下研讨、线上作业、线上考试、线下统考。

1. 线上自学。线上自学对学生要求很高，可以根据学生的情况，从点到面慢慢展开。要求学生在课前必须看完指定的几段视频，对没有完整看完的同学重点关注，让学生完成基本知识的学习，锻炼自学能力。

2. 线上讨论。针对每节课设计课堂讨论题，问题具有开放性和一定高度，让学生有思考的空间。例如，在绪论课提出的问题：“学习工程力学课的目的和意义？”学生回答：“我想学习工程力学目的之一是掌握好力学的基本概念、方法和原理，只有先学习好这些最基本的东西，才是未来继续学习的基础和基石;其次，我觉得很重要的一点就是培养分析问题的能力和一种思维，就是看到问题我应该怎么想，从什么角度去出发，而不是盲目的，没有方向的思考;最后，我觉得要培养一种解决问题的能力，这个应该是最难的，当然要花费时间精力去积累经验，怎么解决问题，我认为是我们学习的最重要的目的和意义。”老师评语：“你说的很全面，老师为你点赞！有一个其他同学没提到的问题，我再强调一下，在这门课中，概念非常多，大家在学习的过程中，一定要认真去理解每个概念，思考很多概念之间的细微差别。基本概念是基础，非常重要，掌握了基本概念，你就掌握一多半的力学知识！”

3. 线上自测。在每个视频中间设计2～3个简单的选择和判断题，问题要简单、直白，只要看了视频肯定能回答正确，通过正确率可以检验学生看视频的认真程度。视频后，设计单元测验，主要考查对基本概念的理解和掌握，有一定难度和挑战度，需要学生思考或者回放视频才能回答正确。线上自测和线上讨论不分先后，要求在线下课之前完成。

4. 线下研讨。通过线上讨论和线上自测，对学生的学习状况有了一定的了解，不再重复视频中的内容，针对学生存在的问题，在线下见面课对重点和难点进行讲解，重点关注没看完或看完视频和单元自测中出错率高的同学。

5. 线上作业。给学生布置一定量的计算题，包括一个有难度的工程问题，要求计算题独立完成，工程问题分组完成，学生在网上完成提交，通过学生先互评、老师后评的方式增加学生的参与度。

6. 线上考试。线上期末考试全部为客观题，属于资格考试，重点考查学生对基本概念的理解和掌握，只有通过线上期末考试的同学才能参加线下统考。

7. 线下统考。线下统考通过“背对背”出题、流水阅卷的方式，对各个教学课堂的教学效果进行评估，分析问题的原因，作为下一轮授课改进的依据。

（三）学生与教师评价体系

对教学过程进行严格管控，每个环节都有记录成绩，学习过程中，学生能随时查看自己的成绩和排名。根据教学过程，学生总评成绩也分为7部分：线上自学占8%、线上讨论占8%、线上自测占8%、线下研讨采用加分模式、线上作业占16%、线上考试占10%、线下统考占40%，还有基础实验占10%。

教师评价体系主要包括线上互动、专家听课、学生评价和期末成绩四个方面。线上互动是教师与学生互动的次数占，20%;专家听课主要对线下见面课进行评价，占30%;学生评价是学期末学生在网上给教师打分（教务处统一管理），占30%;期末统考成绩反映教学效果，占20%。

（四）持續改进制度

根据学生的学习效果和教师评价，每位老师完成学期总结报告，课程组开会对总结报告进行分析，要请听课专家和学生代表参加会议，发现存在的问题，制定下一轮课程的改进措施和指导意见。

二、调查问卷与结果分析

在线上教学过程中，对学生学习状况进行了问卷调查，收回354份有效问卷，问卷中的9个问题的回答情况如下。

（一）网络教学的总体效果（单选题）

（二）线上慕课自学情况（单选题）

（三）线上直播情况（单选题）

（四）线上慕课和直播课的交互情况（单选题）

（五）课后作业情况（单选题）

（六）问题求助情况（单选题）

（七）直播课互动情况（单选题）

（八）对教师网络教学的意见和建议（单选题）

（九）对慕课视频的感受和评价（单选题）

通过数据分析，可以得出如下结论：（1）学生对网络教学接受程度较高，54.5%的学生认为可以代替甚至优于传统线下教学;（2）82.5%的学生能主动在课前通过慕课自学，能够保证翻转课堂的实施;（3）疫情期间，74%的学生能够认真通过直播上课;（4）56.8%的学生能充分利用线上慕课和直播课（线下课），对课堂回放功能支持度很高，这是传统课堂无法实现的，11.6%的学生对直播课（线下课）重复不支持，需要更新直播课（线下课）内容，避免内容的重复;（5）83.9%的学生能按时完成作业，说明对课程掌握程度良好;（6）65.3%的学生能与老师保持畅通的交流;（7）72.6%的同学需要互动，互动能使课堂保持活力;（8）67.8%的学生对线上课程满意;（9）74%的学生认为慕课可以代替课堂教学或者作为课堂教学的补充。

三、结论

经过线上线下混合式教学的实践和疫情期间的线上教学实践，结合通过问卷得到的学生反馈，对混合式教学进行了深入的思考，更加清晰地理解和感受到了线上线下混合式教学的特点和规律，主要结论总结如下：

1. 混合式教学是介于线上教学和传统教学之间的教学模式，能够充分利用线上教学和传统线下教学的优点。

2. 混合式教学可以解决学时压缩引起的一些矛盾，如：学时压缩导致教学内容删减，知识体系不完整，或为了保证教学内容的完整，导致教学没有深度。

3. 混合式教学有利于学生参与教学，能够提高学生的自学能力、发现问题和分析问题的能力;另外，混合式教学能够激发学生的兴趣，让学生感受到学习的快乐。

4. 混合式教学能够让教师不再花大部分时间讲授知识，有精力挖掘知识的深度，从更高的层次去培养学生的综合素质和能力。

参考文献：

[1]康叶钦.在线教育的“后MOOC时代”——SPOC解析[J].清华大学教育研究，2014，35（1）：85-93.

[2]杨现民，赵鑫硕，陈世超.“互联网+”时代数字教育资源的建设与发展[J].中国电化教育，2017（10）：51-59.

[3]李仕，吴子朝，曹伟娟，等.高校大规模班级混合式教学模式探索[J].大学教育，2020（4）：38-40.

[4]姚友明，郑州，李立新.基于慕课的线上线下混合式教学课程建设、应用与效果评价研究[J].中国教育信息化，2020（8）：86-89.

[5]張正.课堂教学视域下的地方高校慕课资源整合与重构研究[J].教育观察，2018，7（1）：123-125.