理论力学课程线上线下混合式教学研究与实践

韦春荣

摘  要：以混合式教学理念为基础，研究实施线上线下混合式教学拟解决的关键问题，并以理论力学课程的平面汇交力系知识单元为例，给出教学实践示例，为新工科背景下理论力学教学改革研究提供参考。

关键词：混合式教学;线上线下;理论力学;教学改革

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）07-0097-04

Abstract： Based on the concept of hybrid teaching， this paper studies the key problems to be solved in the implementation of online and offline hybrid teaching. Taking the knowledge unit of plane confluent force system of Theoretical Mechanics as an example， this study gives a teaching practice example， which can provide reference for the research of theoretical mechanics teaching reform under the background of new engineering.

Keywords： Blended-teaching; online and offline; Theoretical Mechanics; teaching reform

理论力学课程是本科机械大类专业一门必修的专业基础课，是力学结合工程应用的桥梁，其主要任务是使学生掌握力学知识，培养学生良好的科学素質和运用力学的概念及理论，分析解决工程实际问题的综合能力，为后续的专业课提供分析和计算的基础支撑。多年来，理论力学课程的教学一直采用单纯的面对面课堂教学模式，在教学计划课时不断压缩的客观条件下，在基础理论讲授与学习上需要占用大量的学时，而将理论应用于实际问题当中的时间就较少甚至没有[1]。学生学到了基础力学的概念、理论和解题的方法并且能用于考试，但在工程素养、创新能力方面得不到充分的培养和训练。另一方面，传统的课程考核方式以期末考试为主，容易使学生忽视学习的过程，持着应试的心态学习，不利于新工科[2]建设背景下对工程应用人才培养的需要。因此，加强力学课程教学已经成为新工科人才培养中不能回避的重要问题[3]。

《国家教育事业发展“十三五”规划》中指出：积极发展“互联网+教育”，全力推动信息技术与教育教学深度融合。引导学校与教师依托网络学习空间记录学生学习过程，进行教学综合分析，创新教学管理方式。鼓励学校利用大数据技术开展对教育教学活动和学生行为数据的收集、分析和反馈，为推动个性化学习和针对性教学提供支持[4]。北京师范大学何克杭教授认为，“混合式教学就是要把传统教学方式和网络化教学二者的优势结合起来，既要发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又要充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性[5]”。

本文以线上线下混合式教学理念为基础，研究实施混合式教学拟解决的关键问题，并基于理论力学课程和超星尔雅公司的泛雅MOOCs在线学习平台，给出具体教学示例。

一、实施线上线下混合式教学拟解决的关键问题

（一）确定课程教学的目标

教学目标是指教学活动实施的方向和预期达成的结果，是一切教学活动的出发点和最终归宿。有了明确的教学目标，教学才有方向，准确科学的教学目标是教学成功实施的基础。确定教学目标，就是要结合学生学情与教学要求，确定课程学习结束时，学生应该习得怎么样的知识、具备什么样的能力、掌握什么样的技能。教学目标包括知识目标、技能目标和情感目标三个维度。知识目标体现在知识性层面上;技能目标强调的是技能上的获得，学会了什么，掌握了什么，能够尝试什么;情感目标，强调情感体验，跟感情有关[6]。

（二）确定课程评价方案

围绕课程教学目标，需要确定一个科学合理的评价方案，用于评价教学完成之后，学生是不是已经达到了预期的目标，是否具备了相应的知识技能和情感态度，是否实现了知识、技能、情感态度等方面的提升。另一方面，借助评价方案，对教学进行总结与反思，明确下一步对教学进行更新和改进的着力点。

评价方案的设计需要考虑的问题有评价形式、评价节点和评价主体三个方面。第一，评价形式。评价的形式由教学内容决定，不同性质、不同类型的教学内容，有比较适用的、专用的评价方式。例如，记忆类的教学内容，在测试题型上可采用客观题;理解类的教学内容，在测试题型上可采用应用题、论述题等;应用类的教学内容，在测试题上可采用提交作品的方式;对于情感态度方面的评价，则可通过教与学过程中的考勤、平台活跃度、课堂活跃度、档案资料管理等方面来综合进行。第二，评价方案实施的节点。在混合式教学中，通常采用形成性评价和终结性评价相结合，克服传统教学中单纯的终结性评价方式无法满足对学生的学习动机持续维系的弊端。第三，评价主体。通常评价的主体是教师，在混合式教学中，为了激发学生学习的主动性、积极性和创造性，在某些项目的设计上可设置一部分的学生互动评价，而老师则把更多的精力放在学生评价质量的监控上。

（三）课程教学内容的分析与规划

根据前面制定的课程教学目标和评价方案，结合学生的特点、知识点特点，以学生现有的入门水平为起点，教学目标为终点，先确定整个课程的单元框架，再逐个细化确定每个单元中学生应该查阅哪些资源，参与哪些活动，从而建构一个知识地图。单元细化包括的内容：设定单元目标，即为了达成整个课程教学的总目标，教师在这个单元里边希望学生具备什么样的知识技能、态度;接下来，要把它细化为该单元的学习资源和学生要参与的活动序列。在线上线下混合式教学中，学习资源包括面授部分资源和网络部分资源，具体可包括音视频（微课）、面授课件、单元测验、作业、主题讨论、小组活动、教材、网页和与教学相关的资料附件等。

（四）课程教学流程设计

教学流程是实现教学目标，实施课程的核心活动。在这个环节，为了把教学内容更好地进行传达，教师在实施教学之前进行教学设计时，需要考虑叙事的逻辑，同时还要考虑学生在进入课程的时候，在他已有的知识技能基础上最终要达成课程的教学目标、习得相关的知识技能需要走的一个路线。教学流程可以使用图或表清晰直观地进行表示。

课程教学流程由课程单元框架中每一个单元的教学流程顺序构成，而每个单元教学流程的设计，就是围绕该单元的教学目标和学习资源，有效设计让学生参与的活动，包括微课学习、在线测试、主题讨论、课堂授课互动、小组任务、成果汇报、作业、拓展活动、聊天室及QQ群交流等。当教师按单元顺序把每一个单元的教学流程设计好了，课程的教学流程也就自然形成了。

（五）课程资源开发与学习空间的构建

在完成了课程内容的分析规划和教学流程设计之后，需要对每个单元下细分的资源与活动进行制作，包括课程资源的开发和学习空间的构建。本文所指的课程资源主要包括制作网络学习资源、设计网络学习活动、线下课堂面授资源等。学习空间的构建包括选择教学实施平台、添加资源与活动、线下课堂教学环境设计等。限于篇幅，本文对资源开发和学习空间构建不做详细介绍。

二、线上线下混合式教学示例——以理论力学中的平面汇交力系为例

根据本校教育信息化的条件和装备，本文选择的混合式教学平台是超星尔雅公司的泛雅MOOCs在线学习平台。下面以静力学中的平面汇交力系这一单元教学内容为例，给出混合式教学实践示例。教材为哈尔滨工业大学理论力学教研室主编的《理论力学》第8版[7]。

（一）教学目标

平面汇交力系是学生接触到理论力学课程中静力学部分的第一个力系类型。在本单元学习之前，学生已经学习过高等数学、大学物理等课程，同时已经学习了理论力学的静力学公理和物体的受力分析。本单元将要学习的知识点有平面力系概述、平面汇交力系合成的几何法、力的多边形法则、平面汇交力系平衡的几何条件、平面汇交力系合成的解析法和平面汇交力系平衡的解析式。结合学生学情和教学要求，确定如下三个维度的教学目标。（1）知识目标。包括学生了解平面汇交力系概念、特点;了解平面汇交力系合成与平衡的几何法;了解平面汇交力系合成与平衡的解析法;学生对陈述性知识和程序性知识的训练和记忆。（2）技能目标。包括学生能够判断平面力系的类型;学会利用多边形法则对平面汇交力系进行合成，掌握利用平面汇交力系平衡的几何条件解决工程问题的方法和步骤;学会利用解析法对平面汇交力系进行合成，掌握利用平面汇交力系平衡方程解决工程问题的方法和步骤;培养学生对陈述性知识和程序性知识及决策性知识的分辨与掌握。（3）情感目标。包括学生通过参与学习活动，提升探索力学知识工程应用的兴趣;启发学生分析与评价等高阶认知的形成，提升学生交流与合作、持续学习的情感动力。

（二）评价方案

根据教学内容和所制定的教学目标，本文采用形成性评价与终结性评价相结合的评价方案。形成性评价依托超星尔雅公司的泛雅MOOCs在线学习平台进行实施，形成性评价成绩的构成包括微课视频任务点完成情况、同步测试成绩、小组活动成绩（由小组自评、小组互评、教师评分组成）、拓展活动及讨论区活跃度、课后作业成绩、课堂考勤签到和课堂互动等;该单元的终结性评价环节放在课程的期末综合性考试中进行。

（三）教学内容的分析与规划

根据制定好的单元教与学目标及评价方案，将本单元内容进行分析和规划，并划分为知识点和技能点两部分，单元知识图谱如图1所示。再将其细化，得到单元的学习资源和学生要参与的活动序列如图2所示。线上部分包括3个知识点的微课视频和同步测验、1个拓展活动、1个主题讨论，1个小组任务的任务资讯，让学生在学完线上内容之后，以学习小组为单位，根据任务资讯进行任务分析，并初步制定任务计划与决策，并在平台上提交，从而实现线上教学和线下教学的有效衔接。线下部分则包括有2个知识点的面授、1个小组活动、1次课外作业。

（四）教学流程设计

围绕平面汇交力系这一单元的教与学目标和评价方案，根据该单元的内容分析与规划，在完成教学资源的开发和在线学习空间的创建之后，将该单元的教学流程划分为5个主要活动环节，见表1。

三、结束语

混合式教学是传统课堂教学和信息化网络在线教学的混合。本文先对混合式教学实施拟解决的关键问题进行研究，接着以理论力学中的平面汇交力系教学单元为例，给出了混合式教学实施的教学示例，充分发挥了传统课堂教学和网络教学的优势互补。线上部分主要是完成理论力学课程中基本概念、基本理论的学习，充分发挥学生自主学习、自我检查、积极探究、小组合作探讨的个性化学习优势，同时教师通过查看视频学习情况、在线测验结果、扩展活动情况以及评阅各小组提交的任务计划与决策等对学生的学习活动实时掌握、监控与指导。线下部分则通过面对面的课堂教学，重在培养学生力学分析能力和计算能力，并通过小组任务活动的实施，培养学生的合作与沟通能力、工程应用能力和创新能力。有效解决理论力学课时减少且教学内容不变的客观条件下培养新工科人才所面临的教学难题。同时，采用形成性评价和终结性评价有机结合，有效提升了学生学习的积极性、主动性和持续性。

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]吴爱华，侯永峰，杨秋波，等.加快发展和建设新工科主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究，2017（1）：1-9.

[3]马宏伟，张伟伟.新工科力学课程体系的几点思考[J].高等工程教育研究，2018（3）：6-12.

[4]中华人民共和国国务院.国务院关于印发国家教育事业发展“十三五”规划的通知[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-01/19/content_5161341.htm.

[5]秦刚.基于ADDIE模型的混合式教学设计研究[J].现在职业教育，2019（2）：12-13.

[6]认知、技能、情感三大目標的设定[EB/OL].https：//www.jianshu.com/p/b0094302a517.

[7]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学（第8版）[M].北京：高等教育出版社，2016.