混合教学模式下理论力学一流课程建设与实践

沙丽荣，高振国，王秀丽

(1.吉林建筑大学 土木工程学院，长春 130118;2.吉林省结构与抗震科技创新中心，长春 130118)

建设中国特色、世界水平的一流本科课程体系，是当前我国提高人才培养质量的重要举措。课程质量是人才培养的关键和核心，直接决定着人才培养质量[1]。理论力学课程是土木、机械、交通、航天、材料等诸多工程类专业重要基础课程之一，在课程体系中起到承先启后的重要作用，它不仅是学习后续其他专业课程的基础，而且也是培养学生创新能力的源泉。如何建设适合新时代要求的一流本科课程，在教学过程中怎样提高学生学习的参与度，如何改革理论力学课程的教学方法，教育并引导学生从“要我学”的学习观念转变为“我要学”的学习理念，是目前教育教学改革过程中面临的共同课题。

随着我国高校教学改革的不断深入，教学模式呈现出多样化的趋势，网络教学在教学体系中越来越发挥着重要的作用。慕课、微课、翻转课堂和智慧教室等各种网络教学模式不断开发出来，并在教学中得到广泛应用[2-4]。直到2008 年，混合教学模式的提出[5]，弥补了网络教学完成率低的不足，在教学实践过程中取得了良好的效果[6]。理论力学教学团队在一流课程建设过程中，转变教育教学观念，采用混合教学模式，同时深入挖掘理论力学课程内容中所蕴含的课程思政元素，将思政教育与专业课程相结合，对理论力学的教学模式进行改革试验，取得了令人满意的教学改革效果。

一、理论力学课程现状及存在问题

理论力学课程是土木、机械、交通、航天、材料等诸多工程类专业的一门必修技术基础课程，对于实现培养目标起着非常重要的支撑作用。理论力学教学改革需要解决的重点问题主要体现在以下几个方面。

(一)不能充分体现学生的主体地位

长期以来，理论力学教学模式主要采用传统的教学方法，教师对于每个知识点逐一进行讲解，整节课教师一直在讲，学生听，没有体现学生的学习主体地位，教师与学生互动较少，很容易使学生产生疲惫感而跟不上教师的授课进程，达不到理想的教学效果。如何落实以学生的全面发展为中心，不断提高学生的学习兴趣和自主学习积极性是建设一流课程首先需要解决的问题。

(二)传统课堂不能满足创新性要求

理论力学课程内容属于经典力学的范畴，课程内容和结论确定，教学内容相对于科技发展明显滞后。社会的发展进步伴随着新材料、新工艺、新技术和新产品的不断研制和开发出来，学生很难将成熟的课程理论与日新月异的科学技术联系起来。因而，在课程改革建设过程中，需要紧密结合现代科学技术的发展现状，为课程注入新的活力。

(三)传统课堂实践环节薄弱

在理论力学教学过程中，教学目标是掌握基础理论和培养分析问题的能力，但是忽略了实践教学，没有设置实践教学或者试验学时。理论力学的课程内容本身比较抽象，直接应用性不强，缺少实践教学将会导致学生的动手能力大大减弱，同时也将会抑制学生的创新欲望，达不到学思结合、知行统一的课程思政要求。

(四)课程考核评价形式单一

以往的理论力学课程考核，只是采取单一的期末闭卷考试形式进行。传统考核评价方式的主要缺点在于，部分学生平时不努力学习，仅仅在考试之前进行突击复习，虽然也可能通过考试，但是在后续其他课程的学习过程中就会明显表现出基础知识掌握不牢，造成学习新知识困难，无法实现知、情、意、行有机统一的三全育人教学目标。

鉴于理论力学课程教学过程中存在的以上不足，结合吉林建筑大学(以下简称“我校”)一流课程教学改革和课程思政建设要求，教学团队对理论力学教学模式进行了试验性的教学改革和实践。

二、一流课程建设思路与方案

理论力学教学改革的总体设计方案是以广度优先为原则，同时融入课程思政，比较全面、概括性地讲授本课程所涉及的基本原理和基本理论，培养学生计算工程问题的能力和工匠精神。在教学过程中采用线上+线下的混合教学模式，学生按照教学要求课前在线上观看教学视频，预习指定知识点并完成相应的教学任务;课堂教学则采用面对面的线下方式进行，教师讲解重点和难点、组织并引导学生进行分组讨论和项目实践等课程活动。课后学生可以根据课前线上学习过程和课中对学习内容的掌握情况，选择性地重复观看教学视频，巩固所学知识。

(一)线上课程开发与应用

理论力学一流课程建设基于我校在线教育综合平台开设了网络课程。根据我校学情和学期教学计划要求制作了相应的教学视频，并准备了相对应的课前学习资料和与本次课程内容相关的视频资料。同时提炼与课程内容相契合的思政元素，包括一些经典的或时效性很强的并与教学内容联系密切的工程案例和视频资料等。例如在理论力学绪论中，引入了2020 年初我国仅用10 天时间从设计到建造完工的武汉火神山医院的相关视频，介绍施工过程中的各种工程机械和医院建筑结构的同时，引导学生认识和了解科学的设计理念和我国飞速发展的建造技术，以及7 000 余名建设者日夜鏖战的奉献精神，激发学生的爱国主义情怀[7]。其次，按照本节课程内容的难点和重点定制学习任务单，要求学生在线完成学习任务单，并将在线学习中遇到的难点和问题反馈给教师。学习任务单作为学生线上自主学习的导向，有利于培养学生的独立学习和思考能力，并督促学生进行自主学习，另一方面也为教师线下课堂教学提供了需要重点讲解的知识点。

(二)线下课堂教学环节设计

根据学生课前线上学习环节中任务单所反映出来的问题，课堂教学过程中教师有针对性地进行知识要点和难点讲解，并且把课堂教学的时间尽可能多地留给学生进行讨论和交流。讨论内容既包括学习心得交流，也包含案例分析等，例如，在乒乓球运动中，为什么会有直线球和弧圈球？飞机起飞原理和火箭发射原理有何不同点？通过讨论，培养学生正确认识问题和分析问题及解决工程实际问题的能力，通过面对面的讨论，不断提高学生的语言组织能力和语言表达能力，增强师生之间、学生之间的情感沟通。通过教师的指导和启发，使学生能够得出正确结论，实现课程思政的育人目标。

课堂教学阶段结束后，学生通过课后作业检验本次课程的掌握程度。学生也可以根据课前线上学习和课堂教学两个阶段对学习内容的掌握情况，选择性地对教学视频进行后在线学习，从而加深对学习内容的理解和掌握。

(三)实践教学设计

线下课堂教学实现了对学生“学思结合”的教学目标，而“知行统一”思政教育目标则需要通过实践环节来实现[8]。因此，在理论力学教学过程中增加了实践教学环节的设计。在实践教学的过程中，鼓励并引导学生利用所学的理论力学知识来解决一些工程实际问题，通过查阅相关文献资料，咨询老师或者学生间的相互切磋，学生能够亲自完成目标任务的设计并形成总结报告，在合作与竞争的氛围中提高了学习主动性和协作能力。通过制作纸飞机和试飞比赛，使学生能够亲自体会到功和能之间的转换关系;通过对公交车站牌的设计，加深了学生对固定端约束力特点的理解和掌握。理论力学实践教学环节有利于提高学生的创新思维能力和综合实践能力，同时培养学生优秀的工程素养、团队合作能力以及学术表达能力等综合素质。实践教学有利于实现“价值塑造与知识传授、能力培养一体化”这个课程思政的总目标。

(四)课程考核评价模式改革

为了检验学生对教学内容的学习和掌握情况，一流课程建设过程中必须提高课程考核的规范性与科学性[9]。在理论力学教学过程中实施全过程考核，平时的线上学习和线下课堂学习与实践全部纳入考核范围，避免期末突击复习的情况。改革后的课程总成绩分成两部分：一部分是平时的过程性考核成绩，占总成绩的40%;另一部分是期末闭卷考试成绩，占总成绩的60%。而平时过程性考核成绩又细化为在线课程学习(10%)、在线测试和在线作业(10%)、线下课堂参与度(10%)、实践课程参与度(10%)。注重学习过程的整体评价，将定量与定性评价紧密结合，能够充分体现课程评价的多维度，同时促进一流课程建设目标的实现。

三、改革试验教学效果

教学团队从2017 年开始对理论力学实施线上线下混合式一流课程建设。通过几年的课程改革与实践应用，取得了令人满意的教学效果。

(一)试验过程

教学试验通过同一教师的两个不同教学班进行对比试验，将两个班的学生分别作为测试组和对照组进行对比测试。第一组为测试组，采用线上线下混合模式教学，测试对象为2019 级机械工程专业两个班共79 名学生;第二组为对照组，授课对象为2019 级地下空间工程专业两个班共82 名学生，采用传统模式教学。试验要求测试组学生课前完成线上教学视频的学习，在线完成学习任务单，将在线学习中遇到的难点和问题在线反馈给教师。线下课堂教学时，教师根据反馈问题进行重点难点解析，安排学生针对所学知识进行讨论，教师对本次教学内容进行总结，同时安排下一步的学习任务。图1为测试学期中三个月内学生访问学习平台的统计图，可以看出，每天都有学生登录学习平台，体现了学生的学习主体地位，能够满足不同学生的个性化学习需求，进而提高学生的学习自主性和学习积极性。图2 为测试学期内学生登陆学习平台时长和登陆次数统计图，学生访问学习平台最多为126 次，登陆时间最长3 620 min。统计图表明，学生完全可以根据自身学习速度和对知识的掌握程度，随时登陆教学平台，也可以通过反复观看教学视频，加深对教学内容的理解、复习和巩固所学知识点，有利于促进学生的个性化学习。

图1 学生访问学习平台的统计图

图2 学生登陆时长和登陆次数的统计图

(二)试验结果分析

理论力学课程改革试验的教学效果通过期末考试和调查问卷进行验证。测试组和对照组学生统一参加学校组织的期末闭卷考试，考试成绩和人数分布情况如图3 所示。从图中可以看出，测试组学生成绩分布相对比较集中，60～70 分数段人数明显多于对照组，平均成绩较高。由此可见，采用线上线下混合教学模式有利于提升学生的学习效果。

图3 期末考试成绩对照图

问卷调查采取网络匿名的形式组织期中和期末两次问卷，分别从学生对混合课程的接受度、提高学习质量、课程设计的满意度以及意见建议等方面进行调查。96.2%的测试组学生参与了问卷调查，所有参与问卷调查的学生都表示愿意接受并认同混合教学模式，丰富的在线课程资源和课程设计环节能够满足学生的个性化学习需求，学生对本课程改革和建设非常满意。

四、结束语

基于混合教学模式，坚持“以学生为中心”的教学理念，将课程建设与课程思政有机融合，对理论力学进行一流课程建设的教学改革。通过教学试验发现，新的教学体系能够有力地推动一流课程建设，改革成果有利于促进一流专业人才培养目标的实现。同时，改革后的教学模式有利于激发学生学习积极性和主动性，提升学生自主学习能力和学习效果，同时为其他一流课程建设提供参考。