基于SPOC的机械类专业混合教学模式研究与实践*——以“理论力学”课程为例

陈菊芳 ， 朱福先 ， 胡可军

（1.江苏理工学院机械工程学院，江苏 常州 213001；2.江苏理工学院材料工程学院，江苏 常州 213001）

0 引言

“理论力学”是高校机械类专业的核心专业基础课程，主要研究物体机械运动的一般规律及其应用，涵盖静力学、运动学和动力学三个部分，是后续“材料力学”“机械原理”“机械设计”“机械制造工艺学”等课程的基础。“理论力学”内容抽象、公式繁多、计算量大，学生普遍反映学习难度较大。近年来，为培育社会发展需要的人才，高校课程设置日趋多元化，“理论力学”课程的学时一再被压缩，完全沿用传统课堂教学模式难以完成教学任务，教学改革势在必行。随着网络信息技术的快速发展，如何将网络信息技术与传统课堂教学深度融合是高校教育教学改革的核心问题。自2012年以来，全世界掀起了关于大规模在线开放课程MOOC（Massive Open Online Course）的教学改革浪潮。目前，在中国大学MOOC、学堂在线、好大学在线等多个平台提供了大量优质共享MOOC资源，推进了高校教学改革。MOOC具有大规模和开放性的特点，大部分学习者难以坚持，MOOC建而少用或不用的现象逐渐显现，造成资源浪费。因此，小规模限制性在线课程SPOC（Small Private Online Course）便应运而生，和MOOC相比，SPOC规模小，可以根据注册学生的情况进行因材施教，对学生进行有效管理[1]，优势较为明显。

当前，中国正处在高速发展期，党和国家事业的发展对德才兼备的优秀人才的需求比任何以往更为迫切，高校课程的育人功能和使命被摆在更为重要的位置。为了落实立德树人根本任务，构建全方位育人格局，党和国家多次进行了部署[2]。“理论力学”在大学二年级第一学期开课，这个阶段的大学生正是形成正确的人生观、价值观和世界观的重要时期，教师的正确引导非常重要。

本研究引用中国大学MOOC平台的国家精品课程资源，搭建能够自主管理教学内容和教学进度的异步SPOC线上课程平台，通过创新教学设计、重构教学内容、融入课程思政元素以及不断完善线上、线下课程资源等开展课程建设，将线上线下混合模式应用在“理论力学”课程教学中，取得了较好的教学效果。

1 SPOC模式下课程建设总体思路

“理论力学”课程建设总体思路如图1所示，从教学大纲修订、教学团队能力提升、思政元素挖掘、课程资源设计、教学过程实施、课程考核评价等方面全方位开展课程建设。

图1 SPOC模式下“理论力学”课程建设总体思路

2 基于SPOC的线上线下混合教学实践

2.1 修订教学大纲

对课程教学大纲进行修订，结合学校的办学定位、专业人才培养要求、学生情况，充分体现“以学生为中心”的教育理念，确立知识、能力、价值三位一体的课程目标。改革教学方式和教学方法，开展SPOC模式的线上线下混合教学。课前学生自主学习线上资源，完成线上测验，前移知识学习过程；课堂教学中采用智慧教学工具“长江雨课堂”组织课堂答题与讨论，采用研讨式、案例式、问题式等灵活多样的教学方法促进知识内化，提升学生分析问题、解决问题的能力；课后通过复习、作业、答疑讨论、完成课外思考题等实现巩固提升。结合课程教学内容，明确思政元素挖掘的切入点、思政元素的融入方法和预期的育人目标。改革课程的考核评价方式，突出过程评价，增加思政考核要求。课程教学大纲的修订，为实现知识传授、能力培养和价值塑造的有机融合提供了保障。

2.2 提升教学团队能力

教师既要完成知识传授和能力培养，又要做好价值引领工作。教师与学生接触频繁，教师的行为、思想、言谈会对学生产生微妙的影响。因此，提升教师的教学水平、思政育人意识、思政育人水平和自身素质非常重要[3]。课题组通过开展教育教学改革，不断探索各种教学方法和教学手段，参加教学竞赛、参加教学能力提升培训、指导学生学科竞赛等提高教学水平；通过学习党的教育方针政策、课程思政的重要文件和会议精神，提升思政育人意识；通过参加课程思政专题培训、开展课程思政实践探索、参加课程思政教研活动等提升思政育人水平；通过平时认真负责的工作态度，对学生的严格要求和关心爱护等，发挥教师的榜样作用。

2.3 挖掘课程思政元素

结合“理论力学”课程特点与教学内容，主要从以下几个方面挖掘思政元素：1）以力学发展史和力学家的故事为切入点。理论力学的发展有着悠久的历史，通过挖掘力学发展史和力学家的故事，帮助学生理解科学理论的形成不是一朝一夕之功，而是经历了许多代力学家的努力[4]。培养科学探索精神，激发学习兴趣，激励学生不畏困难、敢于挑战、发愤图强的精神，为实现中华民族伟大复兴的中国梦而努力奋斗。2）以大国工程案例为切入点。在我国航空航天、大型桥梁、高速铁路等重大工程项目建设中，离不开力学知识的应用[5]。在教学过程中，融入重大工程案例，介绍工程师们创造的中国奇迹，弘扬塑造品牌的爱国精神、不断超越的创新精神和精益求精的工匠精神，培养学生科技强国、科技报国的理想信念[6]。3）以工程事故案例为切入点。对工程事故中的力学原理进行分析，不仅提高了学生分析工程问题的能力，还培养了学生的安全意识、责任意识和大局意识。4）以身边的工程案例为切入点。理论力学与生产、生活中的工程实际密切相关。通过身边的工程实例引出教学内容，不仅让学生对知识点有了更深刻的理解，提升了分析工程问题的能力，而且激发了学生的学习热情和科学探索精神。5）以奥运案例为切入点。理论力学是研究机械运动一般规律的科学，奥运健儿在奔跑、跳跃、滑行、旋转、翻滚等动作时包含着力学原理的应用。通过引入奥运案例，激发学生顽强拼搏、为国争光、自强不息的精神[7-8]。6）以实验教学为切入点。“理论力学”课程开设有4学时实验，“理论力学”课程实验室陈列的模型、实物、展板拓展了学生的视野，让学生体会到理论力学在人们衣、食、住、行等各方面都有着广泛的应用，激发学生的学习兴趣和创新探索精神。通过分组开展实验，小组成员讨论实验方案、合作完成实验操作、讨论实验结果及实验误差产生的原因等，培养学生的创新能力和团队合作精神[9-10]。7）以教师的言传身教为切入点。“学高为师，身正为范”，教师的言行、举动、思想等都会对学生产生微妙的影响。通过发挥教师言行的榜样作用，潜移默化中培养学生严谨、认真、细致、品德高尚的职业素养。

2.4 课程资源建设

2.4.1 线上课程资源建设

通过调研、对比分析，引用了中国大学MOOC平台上哈尔滨工业大学研发的“理论力学”国家精品MOOC资源。结合江苏理工学院学生实际，通过创新教学设计、重构教学内容，改造成适合应用型本科人才培养的异步SPOC。SPOC中有30讲教学内容，每讲中包含3～5个微课视频和相应的课件文档。为了让学生及时检测线上学习效果，为每一讲设计了线上测验。考虑到线上课程资源主要用于学生的自主学习，因此，设计的线上测验题主要测试学生对基本概念、基本原理和方法的掌握情况。为便于教师对学生线上学习的管理和督促，为每个教学班创建了与SPOC相关联的慕课堂，学生通过实名注册进入慕课堂学习。SPOC平台上开设了讨论区，以便通过师生互动、生生互动，及时解决学生在线上学习过程中遇到的困惑。课题组根据课程教学内容，结合思政元素的切入点，通过查阅资料、收集整理，制作微视频和文档资料，将其上传至SPOC平台上对应的章节，把思政元素融入线上课程资源。

2.4.2 线下课堂教学资源建设

随着线上线下混合教学改革的开展，学生在课前自主学习了线上SPOC中的微课视频和文档，但微课视频中的知识点是碎片化的，因此，课堂教学中需要对理论知识进行集中讲解，构建章节体系。又因为学生课前学习了SPOC中的课程资料，完成了线上测验，前移了知识学习过程，因此，课堂教学中可以腾出部分时间采用智慧教学工具“长江雨课堂”开展课堂练习和讨论，促进知识内化和能力提升。课堂练习包含单选、多选、填空等客观题，也包含了综合性较强的主观题。课堂上除了对课堂练习进行讨论、分析，还结合教学内容引入了较多的工程案例和思政案例的讨论。每次课结束时，一般结合教学内容，给学生布置课后作业和课外拓展思考题，巩固提升学生分析问题、解决问题的能力，培养学生科学探索精神。课题组通过教学研讨、集体备课、分工合作，逐渐建成并完善了课堂练习库、工程案例库、思政案例库、拓展思考题库，也逐渐修改完善了课堂教案和PPT课件。

2.4.3 教材的选用与建设

随着移动互联网技术的发展，诸如微课、慕课、翻转课堂等多种“互联网+教育”的新兴教学模式涌现，势必对传统的教学方式和教材等进行变革。近年来，已有融合了信息技术的新形态教材面世，这些新形态教材，通过二维码技术，将重点、难点、习题讲解、拓展内容、思政案例等嵌入教材，用以加深理解、提高学生学习兴趣、提升教学质量。课题组经过研讨，一方面选用合适的新形态教材，另一方面考虑建设新形态教材。

2.5 教学实施流程

“理论力学”课程遵循“以学生为中心”的教育理念，基于SPOC开展线上线下一体化的混合式教学，在知识传授、能力培养的同时，穿插价值塑造，教学实施流程见图2所示。

图2 基于SPOC的线上线下混合教学实施流程示意图

2.5.1 课前线上学习打基础

课前，教师根据教学进度提前发布线上课程资源和学习任务，学生自主学习线上SPOC中的微视频、文档资料，完成线上测验，前移知识学习过程。设置线上测验，避免了学生对线上资料的学习只是走过场，激发学生的学习热情，也便于学生和教师发现薄弱环节。学生可以根据自身的实际情况，有目的地选择自己的薄弱环节反复学习、夯实基础，也可以把学习中的疑点发到线上讨论区，由老师和同学共同讨论解决学习疑点。教师通过慕课堂分析学生的学习进度、高频错题、学习疑点等，了解学生对知识点的掌握情况，为线下课堂内容的设计和安排做好准备。课前，学生自主学习SPOC中与教学内容相关的思政案例视频和文献资料，接受思政教育。

2.5.2 课中线下课堂强能力

考虑到学生课前在SPOC中学习的是微视频中碎片化的知识点，因此，课中教师根据单元学习目标、学生课前线上测验完成情况，进行难点讲解、章节重点梳理、思维导图建立，从而构建章节体系，从更完整的角度、更高层次，全面总结本单元的学习。课中采用智慧教学工具“长江雨课堂”组织学生签到、课堂答题与讨论。通过课前签到，督促学生提前进入教室，保证良好的课堂教学秩序。通过“长江雨课堂”发布课堂练习题，要求学生在规定时间内完成答题并提交解答，根据学生答题情况组织学生分析、讨论，教师进行点评、讲解、总结，大大提高了学生的参与度，激发了学习积极性，促进学生对知识的理解，也强化了学生分析问题、解决问题的能力。课中，结合教学内容融入工程案例和思政案例，合理设计课堂思考题，组织学生通过雨课堂弹幕、交流发言等方式进行讨论，提升学生分析、解决工程问题的能力，同时强化价值塑造。

2.5.3 课后复习巩固求提升

线下课堂教学结束时，教师布置课后作业和课外思考题。学生通过复习巩固完成作业，通过查阅资料完成课外思考题，提升分析问题、解决问题的能力，提升科学探索能力和思政育人效果。课后，教师除了认真批阅学生作业，做好辅导、答疑、讨论工作，还需要通过“慕课堂”和“雨课堂”的学情统计数据，及时了解、督促学生的线上线下学习，关心学生的生活，促使学生养成良好的学习习惯和求真务实的优良品质。另外，每次课后教师需要做好教学总结与反思，不断提升教学水平和教学质量。

2.6 课程评价与考核

课程的评价与考核是学习过程不可缺少的部分，其目的是让师生双方都能了解课程目标取得的成效，有利于持续改进提升教学质量。课题组以客观、全面评价学习过程和学习效果为基本原则，探索了一套评价学生知识掌握程度、知识应用能力和思政教育效果的多元考核办法，改变了传统的对平时过程考核重视不够、期末考试成绩偏重的模式。课程总成绩组成如下：线上学习成绩10分、课堂答题成绩5分、平时作业成绩10分、期中测验成绩10分、实验成绩10分、期末考试成绩50分、思政专题论文与平时学习表现5分。考评方式充分体现了考核的常态化、评价的多样化，课程评价环节更具全面性、客观性与可靠性。

3 课程实施成效

近年来，“理论力学”课程经过线上线下混合教学实践，在教学全过程中融入思政元素，充分体现了“以学生为中心”的教学思想，促进了教学效果的提升。学生的学习热情和学习自觉性明显提高，较少出现迟到、旷课、早退现象，绝大部分同学各项学习任务都能按时认真完成。对比分析近3轮江苏理工学院机制（1）班、机制（2）班“理论力学”课程成绩，结果表明，课程成绩提升明显，不及格率明显降低，优良率也有一定的增加。而且学生参加学科竞赛的积极性明显增强，最近两届报名参赛全国大学生力学竞赛的同学较以往有明显增加，竞赛成绩也有了稳步提升，2021年江苏理工学院在第十三届全国周培源大学生力学竞赛中，获得江苏赛区团体一等奖，在同类应用型本科院校中位居前列。

4 结语

综上所述，课程组针对“理论力学”课程传统课堂教学中存在的问题，开展了基于SPOC的线上线下混合式教学改革。通过线上网络教学和线下课堂教学的深度融合，推进“以教师为中心”向“以学生为中心”的教学模式转变，激发了学生的学习积极性与主动性，提高了学生分析问题、解决问题的能力。通过全方位、全过程融入思政元素，在知识传授、能力培养的同时，穿插强化价值塑造，较好实现了知识、能力、价值三位一体的教学目标。