“互联网+”结合对分课堂对《理论力学》教学方法探讨

刘静?何秀权?朱宗晓

摘要：经过多年教学实践发现，本科生在学习过程中通常认为理论力学概念通俗易懂，但习题难做，逐渐降低学习兴趣。本文利用“互联网+”技术，结合“学习通”智慧教学应用工具，将理论力学教学课程进行重新设计，分为课前预习、对分课堂教学和课后学习三个环节，重视学生参与积极性，加强知识内化过程，强化教学反馈机制，提高理论力学教学质量和学生学习兴趣，为本科院校机械专业理论力学课程建言献策。

关键词：理论力学；机械类专业；学习通；对分课堂

伴随着我国的产业转型与升级，需要加快培育制造业发展的应用型人才，提升我国综合国力、保障国家安全[1]。根据机械类专业对本科生人才培养的要求，“理论力学”被列为该专业的核心技术基础课程之一。如何提升学生的工程实践能力、设计生产能力和自主创新能力，加强重视基础技术和知识的消化吸收，成为亟待解决问题之一[2]。

一、理论力学课程特点和教学现状

理论力学属于古典力学范畴，其结构体系、理论框架和基本物理概念十分完备，逻辑性较强。该课程的任务是从静力学、运动学和动力学三方面分析物体的机械运动状态。课程特点是物理概念抽象，数学计算公式复杂；三大板块关联度大，不易把握；重理论轻应用，与新时代发展脱节。对学生而言，第一模块静力学内容与大学物理、高中物理有相似之处，导致他们在课堂上，食之无味，弃之可惜，上课积极性不高。然而，随着运動学和动力学模块难度逐步增大时，学生认为理论浅显易懂，但遇到作业和实际工程例题，无从下手。为了提高学生自主学习能动性，学校将理论力学课时已逐步削减为56学时甚至更低。对于教师而言，课时压缩较多，教学节奏过快。因此将教学向课外延伸，加强开发课前和课后环节，改革教学内容和教学方法，提出教改措施，培养学生兴趣点和积极性，势在必行。

二、新型教学模式——“互联网+”和对分课堂

如何提高学生自主学习能力、创新能力、吸收知识并内化能力，是推进高校课堂教学改革重要问题之一。目前，大量的教学研究人员经过实践和理论验证，提出了许多新型教学模式，如慕课（MOOC）、翻转课堂、混合式教学法、在线教学、对分课堂等[3-6]。目前，慕课通过免费开放各类型教学课程，整合高校的优质教学资源，突破了传统课程人数和地理限制，提供了新的知识获取路径，但慕课需要学生有较强的自律才能完成课程内容，因此它更适用于学生对教学课程进行补充学习，弥补课堂教学不足。翻转课堂要求学生在课前，通过自主学习方式，对视频、教学课件等教学资源完成知识的获取，再通过课堂讨论和交流，加深对知识点的应用，对学生数量少的课堂较为合适，针对机械专业超过50人的大班上课不太合适。相较而言，对分课堂，既不缺失传统的教师讲授过程，又增进学生和教师的讨论交流。同时，“互联网+”技术的发展，突破了授课时间和空间的限制，革故鼎新。两者的结合，促进教的目的，完成学的内容，相对而言更适合大班授课[7-8]。基于此背景，本论文结合“学习通”智慧教学应用工具，将对分课堂引入教学设计中，注重学生自我表达，重视锻炼学生思考能力和工程创新能力，为推进教育改革和培养创新技术人才提供新思路。

对分课堂教学模式分成三部分，分别是课前预习、课堂教学实施和课后学习，见图1。利用“互联网+”技术，将教学过程向课外延伸，将课程知识的获取一部分转为线上，促进学生主动预习，完成教学启蒙。在课堂上，教师讲解传授重点和难点问题，加强学生固化知识点，增强师生互动，提高学生的积极性。在课后学习中，学生对照课件、课本和视频，查漏补缺，完成课后作业。在智慧教学网络平台上，继续延伸学习和探讨问题，继承启发。

（一）基于“学习通”平台的教师教学准备和学生课前预习环节

基于“互联网+”技术，在课前，教师通过“学习通”发布教学教案和相关的网络资源，准备经典例题和限时习题；学生观看教学教案并在限定时间内回答相应的问题。教师在“学习通”平台上可收集学生预习数据，根据学生的反馈情况，对课堂教学内容进行重构，去粗取精。针对简单的定理和运动形式，如静力学公理和点的运动学等，学生课前自学即可掌握，教师在课堂上不需要深度讲解。针对一些复杂结构的力学分析，如复杂刚体平面运动和动力学综合应用这部分内容，学生不知如何突破，理解问题和运动过程较为困难，教师提前在“学习通”中上传对应的学习资料或者视频，帮助学生构建运动模型，后续在课堂上进行点拨，加深理解。同时，在“学习通”平台上提供讨论空间，学生可提出疑问，进行讨论。

（二）对分课堂的教学实施

在传统课堂上，教师讲授力求完整详尽，学生课堂表现机会较少，趋向被动接受。而在对分课堂上，由于有课前预习内容，教师在课堂上有引导，不穷尽内容，整体有侧重，讲授重点和难点问题，留给学生消化和主动探索的时间和空间。当堂对分课堂（90分钟）分为以下几个环节：教师讲授（30分钟）、学习思考和讨论（30分钟）和全班交流和教师点评（30分钟），可参考图2。

1.教师讲授环节，支架式导入和问题情境引入，吸纳知识点和激发学生兴趣

以平面力对点之矩·平面力偶知识点为例，在课前预习阶段，教师将在“学习通”平台上介绍了力矩和力偶概念，预留限时学习任务；在课堂上，教师提纲携领地讲解教学目标，突出重点和难点问题，再以具体的工程化案例进行引导学生剖析，如播放钳工作业视频（如切削加工、攻螺纹、钻孔和铰削等），体会力矩和力偶的区别，以及两者结合使用的效果和影响。以消防水栓的蝶阀手轮为例，引导学生讨论力偶的方向、大小、位置，对消防水栓的作用效果，对施加力的大小、方向和作用位置进行计算。

2.学生思考和讨论环节，对应用实例分析，科学解决问题

在学生讨论环节，以“学生为主导”，对具体案例进行思考。同时学生自主选择以小组形式学习，或先独立思考后小组讨论形式学习，相互协助建立力学模型，画受力图、列方程，展现完整的演算过程，逐步锤炼学生分析问题，加强逻辑思维能力，和培养团队协作能力。教师不局限于讲台，实时关注学生的课堂表现和反馈，记录有亮点的论据，为答疑解惑做铺垫。

3.全班讨论交流和教师点评环节，学生讨论和交流，拓展和思考

在全班讨论交流和教师点评环节，教师随机点名，让学生展示团队成果，在整个教学过程中，尽量覆盖到全班同学，有意识地提升学生的语言表達能力。与此同时，教师借助“学习通”平台设计一些及时检查学生学习状态和成果的环节，如问卷、测验、任务卡等，学生通过手机APP进行教学成果反馈。教师依据学生课堂表现、答题情况和答题时长反馈，检验学生对该课堂知识点的掌握情况，并实时调整难易进度，细化深入难点问题，最后总结本堂课所学知识点，并对学生进行点评。立足机械类专业实际，在课堂结束时，进一步思考消防水栓的蝶阀手轮的盘面为什么常用尺寸是160mm，引发学生讨论，作为课后讨论题。教师在学生相互讨论过程中，原则上不直接回答问题，引导学生独立思考，用科学方法解决问题，但需要记录学生共性问题，留在下次课堂上集中讨论。

此外，对一些比较复杂推导过程的定理，如：点的加速度合成定理知识点的学习，淡化对点的加速度合成定理的推导过程，删繁就简，重点强调使用定理分析物理现象和解决具体工程实例问题。从问题情境引入，用真实生活现象或者科学前沿问题，激发学生兴趣。如，借助多媒体，介绍和演示傅科摆实验，观察重型摆锤摆动时，遗留在下方沙盘上的轨迹。人们起初认为，摆锤应在沙盘上画出一条直线。然而实验结果是，当摆锤每来回震荡一次，在沙盘上留下的轨迹均与原轨迹有一点偏离，说明还有其他的力指引着摆锤的运动。引导学生科学解决问题，让学生对摆锤进行受力分析，让学生讨论摆锤的运动属于何种运动，建立起与已有知识的联系；思考为什么摆锤会偏离原来轨迹。学生们对问题具体分析，构建运动规律和科氏加速度之间的联系，佐证所观察的现象，提升认知深度。教师助力学生思考科氏加速度意义和来源，验证地球自转。此外，指引学生自主从互联网上搜索资源，如科氏加速度的生活应用，加深巩固知识，提升知识迁移能力。

“互联网+”技术和对分课堂教学设计，注重培养学生主动学习能力，激发学生兴趣，从具体案例中提炼科学问题，引导学生把理论学习与生活实践紧密结合起来。

（三）课后学习

学生课后自主学习环节是知识内化学习的关键，是体现“学生主体型”的重要时间段。学生根据教材和课件，或者慕课、视频等资源，对该堂课的知识脉络、重点难点等进行细化学习。例如，“刚体的平面运动”，由于课上讲授时间压缩，大部分学生很难完全掌握，如选择何种相对运动降低计算和分析难度等内容。因此，需要拓展课后学习，对照课件、课本和视频，查漏补缺。此外，推荐学生课后通过观看视频，观察物理现象和应用（螺旋桨飞机、热带气旋、陀螺仪等），慢慢体会并掌握其中的概念。完成课后作业是检验学生掌握知识点的重要环节。在设计课后习题时，习题在于精不在于多，贴近于生活实践，如拉链啮合、盘山公路、螺旋千斤顶等，增加习题的趣味性和综合性。教师根据课后作业完成的情况，分析学生存在的问题并记录，为课堂讨论作准备。在课后复习过程中，教师鼓励学生遇到疑难问题进行讨论，如组织小组成员面对面讨论，或通过企业微信群、学习通平台等进行讨论，对提出有效问题和正确回答问题的同学予以计分，计入平时成绩中。这种类型的教学活动和考核设计注重评价学生的学习过程，促进学生学习动力，帮助教师改变期末突击考查的现象。

三、结束语

理论力学在机械类课程体系中占据着承上启下的作用，枯燥的理论知识无法教会学生使用理论力学原理解决实际问题。因此本文结合“互联网+”学习通智慧教学应用工具，借鉴对分课堂教学改革模式，整合教学平台和教学资源。在课前利用学习通进行教学启蒙；在课堂上以学生为主导，从实际工程案例中，建立模型，引出知识点和规律；在课后重视学生知识的“吸收内化”，为培养自律、创新、独立思考、解决实际工程问题的工程技术人才打下坚实的基础。

作者单位：刘静 何秀权 朱宗晓 中南民族大学计算机科学学院

参  考  文  献

[1]周济. 智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 中国机械工程， 2015， 26（17）：2273-2284.

[2]徐波， 王玉兰. 机械类应用型本科专业理论力学教学改革探讨[J]. 教育教学论坛， 2017（23）：107-108.

[3]屈彩虹，王朋朋，张立新.《工程力学》混合式教学模式的实践与探索[J].中国新通信，2022，24（01）：168-169.

[4]崔玉洁， 段洪君， 化建宁等. 混合式教学在理论力学课程中的研究与实践[J]. 高教学刊， 2022， 8（14）：94-97.

[5]谭燕， 马强， 黄艳雁等. 理论力学在线教学模式探究[J]. 大学教育， 2021（12）：55-57.

[6]张恒汝，王杨， 刘忠慧等. 网络与系统安全课程中的“慕课+对分课堂”教学模式探索[J]. 计算机教育， 2022（05）：196-200.

[7]苏延召，王涛， 姜柯等.军校专业课对分课堂模式理论探究与实践应用——以工程伪装与防护课程为例[J]. 高教学刊， 2021， 7（36）：80-83+88.

[8]华蕊，袁庆丹.“学生主体型”教学改革背景下的对分课堂设计与实践——以《理论力学》课程为例[J]. 职业技术教育， 2021， 42（02）：29-32.

基金：湖北高校省级教学研究项目资助（2018219），国家自然科学基金（11804399），中南民族大学中央高校基本科研业务费专项资金资助（CZQ20018），中南民族大学教师教学发展中心教学改革专题研究项目资助（JGZX202007）。

刘静（1990.06-），女，汉族，湖北武汉，博士，讲师，研究方向：微球动力学研究；

何秀权，男，汉族，湖北，硕士研究生，工程师，研究方向：机电一体化设备设计和激光加工技术；

朱宗晓（1978.08-），男， 汉族，湖北武汉，博士，副教授，研究方向：计算机视觉、高等工程教育。