理論力學網絡搜索教學平臺建設與研究

李宏亮+張瑞+王寶來

摘要：理論力學是力學學科中最基礎也是最重要的課程之一。在建立網絡教學平臺的基礎上，建立理論力學教學網絡搜索引擎，將豐富的網絡資源分門別類進行細化。學生在搜索任意理論力學知識時，都能獲得相應的指導與講解，使學生的學習更具目的性，從而提高其學習效率。

關鍵詞：理論力學;搜索引擎;教學質量

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）07-0001-02

近年來，為了提高我國高校人才培養質量，深化教育改革，培養創新人才，培養學生的學科應用能力，實現人才轉型，從應試教育向素質教育轉變，完成我國對高校教學改革的戰略目標，各個重點院校在原本的學科教學基礎上，都提出了創新的改革計劃。哈爾濱工程大學以全面貫徹精英教育理念為核心制定了2014年版人才培養方案，以“寬口徑，厚基礎”為基本原則，以保持各專業特色為基礎，加強學生對基礎學科課程的學習，配合素質實驗教學，全面提高學生的綜合素質能力。針對機類、近機類和部分電類專業學生開設了理論力學課程，其原因在于理論力學是一個技術基礎課，具有基礎科學和自然科學的二重性，學習該課程可以為后續課程的學習打下堅實的理論基礎，并為將來的學習和掌握新的科學技術創造條件。因此理論力學作為平臺課程，強調理論學習與實際工程問題的相結合，通過該課程的學習，學生應該可以應用所學知識分析工程中及日常生活中出現的實際問題。在以依靠教師口傳心授、板書配合多媒體教學等傳統的教學方式的基礎上，探索新的教學方法，形成新的教學模式，建立新的教育教學平臺，建設具有創新意義的理論力學教學搜索引擎，這是我們進行理論力學課程改革的關鍵所在。理論力學是力學學科中最基礎也是最重要的一門課程，理論力學的學習對于理工科學生的專業研究和工作應用都具有重要地位。因此，理論力學教學方法的改革，在培養學生對理論力學的學習以及未來工程應用上，都具備深遠的影響與重要的意義。通過傳統教學方法與現代化教學技術的結合，建立一套完善并且內容翔實的多媒體教學體系，并結合網絡平臺的建設與搜索引擎的搭建，逐步建成理論力學完整先進的網絡搜索教學平臺，最終達到提高理論力學教學質量與效率，這就是我們研究的目的。

一、國內外研究現狀分析

我國力學教育工作者十分重視教育教學改革，重視對教育教學研究工作的投入，各級各類高校力學教育工作者均做了大量工作。教學實現形式和方法的改革一直是教學研究中的重點內容，在關于傳統理論力學教學方法的探討和研究過程中，國內外專家學者提出并發展了多種多樣的教學方法。最早的傳統教授方法是以教師為主體的粉筆、黑板、口授的教學模式。這種方法非常適合對具體定理、推論的數學推導，但是課堂傳遞信息量小，需要學時多。隨著計算機技術的發展，多媒體教學開始興起。多媒體雖然可以使理論公式、文字、圖片、動畫和口授有機結合起來，但是信息量太大，使得學生無法深入學習，而且其在應用過程中也出現了很多問題，有的老師利用課件講課，完全取代了教師的角色。他們的應用仍然停留在內容、手段和方法上，而教育思想、教育理念還沒有從根本上轉變過來?？偟膩碚f，很多教師對理論力學教學的研究往往只停留在學術階段，大部分有關教學的研究、探討和教學論文都是從學術的角度出發，對概念的準確性、邏輯性和科學性方面去研究教學，卻很少從學生的角度、從教學方法的角度去研究力學教學。

二、研究目標和內容

隨著網絡技術的發展和普及，網絡教學開始興起。網絡教學通過計算機網絡，將教師與學生聯系起來，利用計算機通信技術和多媒體技術進行多向信息交流，它是繼傳統的課堂教學之后的又一種行之有效的教學方式。網絡教學充分體現學習者的主體地位，是以探究學習作為主要學習方式的教學活動。網絡教學作為一種新的教學手段，充分利用了最新的計算機技術、網絡技術、多媒體技術等，使教學能夠跨越時間、空間的限制，具有極大的靈活性和交互性，因此越來越受到高校教師的青睞。但是單純的這種方法缺乏師生間的互動以及情景教學，而且學生往往需要花費大量時間和精力查找相關資料。因此需要對于以往的網絡教學平臺進行改進，由此我們提出了網絡搜索平臺的建設理念。借鑒國內外知名大學的理論力學教學方法，總結各高校對于教學方法的改革經驗，結合現代化教學技術在理論力學課程中的應用展開相應教學方法的深入改革，在計算機與網絡快速發展的大背景下，構建創新性的網絡搜索教學平臺，運用科學方法實現教學的改革。目前我國推進創建精品資源共享課的舉措，愛課程網于2013年6月首批開放運行哈爾濱工業大學、北京航空航天大學、上海交通大學的理論力學精品資源共享課程，隨后原來具有國家精品課程稱號的清華大學等學校的理論力學課程陸續推出。國外哈佛、麻省等在本世紀頭十年就把自己的課程資源公布在了網上。網絡上的理論力學課程資源極為豐富，在理論力學課程的每一個知識點都有可供學生學習和利用的資料，但由于資料眾多，學生在利用網絡資源進行學習時也出現了選擇上的困難。雖然各個學校的資源都很充足，但各具特點。理論力學教師因為具有專業素養，可以明確區分各個學校的特點，能夠指出優缺點，但是學生做不到這一點，因此我們提出建立理論力學教學搜索引擎的設想，將理論力學的優秀網絡教學資源加入到網絡平臺中，對這些資源進行分類，總結出理論力學中每一部分課程，每一章內容，乃至每一個知識點相應的網絡資源，當學生試圖學習理論力學某章節知識時，通過搜索引擎能夠得到這部分知識的所有網絡資源，并且每項資源下都有我們的詳細描述，使龐大的網絡資源不再繁復，學生可以有的放矢地進行學習。

在教學改革的過程中，學生始終是改革的主體，以學生掌握理論力學學科內容，并能運用于實踐中為目的，以國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）為指針，主要研究以下內容。

1.重視現代教育技術和手段的應用，梳理教學內容，有的放矢地形成適應學生需要的優秀多媒體課件。教學質量的提高離不開現代教育技術和手段的應用，集成原有多媒體課件建設成果，有的放矢地形成適應學生需要的優秀多媒體課件;結合理論力學的理論性和工程實踐性的特點，制定具體的教學計劃。

2.網絡教學平臺資料搜集及信息采集制作。網絡教學平臺進行了理論搭建，分為課程信息、課程學習、答疑系統、資料下載、在線測試和學習論壇等模塊。網絡教學平臺完成后，將對教學過程和資源進行應用、管理和評價，實現理論力學教學的現代化，并為學生自主學習和教學方法改革提供平臺。

3.網絡搜索引擎的建立。在建立網絡教學平臺的基礎上，建立理論力學教學網絡搜索引擎，將豐富的網絡資源分門別類進行細化。搜索引擎完成建設上網后，學生在搜索任意理論力學知識時，都能獲得相應的指導與講解，使學生的學習更具目的性，從而提高其學習效率。

4.網絡搜索教學平臺的運行和維護。網絡搜索教學平臺功能實現后，需要試運行，以查找問題及改進。擬對理論力學開課年級學生進行測試，并進行問卷調研，以了解學生學習的真正需要。

5.多種教學方法綜合運用。傳統講授模式、多媒體教學加上網絡搜索教學平臺構成了多種多樣的綜合教學方法。幾種方法之間緊密聯系，相互補充。并且，在實踐中強調理論力學與實踐相結合，與工程實際和日常生活相結合;強調自主學習，啟發學生的創新思維，激勵他們在實踐中發現新事物、探索新規律的熱情，也將最終有利于其創新能力和科學素質的培養。

三、創新點

1.教學模式的變化。教學方法改革中強調以學生為中心，強調對學習環境（而非教學環境）的設計，強調利用各種信息資源來支持“學”，注重網絡、多媒體技術和各種資源的綜合應用。另外，網絡技術的發展為力學教學提供了巨大的學習資源，使得學生知識的來源不僅僅是教師和課本，網絡課件和動畫素材也為學生提供了全方位的學習資源。計算機的交互性還有利于激發學生的學習興趣和認知主體作用的發揮，使學生產生強烈的學習欲望，從而形成自主的學習動機。

2.教學方法的改進。教學方法改革中強調自主學習是一種知識建構的過程，通過學生主動地建構而獲得，而不是對知識的記載和吸收。因此教學中有意識地增加工程應用知識，并且使學生利用網絡平臺中的教學資源實現自主學習和動態教學，提高學生從事科學研究的素質和能力，達到培養學生創新思維、創新精神和創新能力的目的。此外，教師靈活地構建民主、活躍、互動的課堂氛圍，鼓勵學生使用先前的經驗來幫助他們形成新的力學規律的整體思路，并能把形成的規律、思想、方法等與現實生活相聯系，從而激發學生的學習興趣。

3.搜索引擎的提出。搜索引擎作為整個網絡教學平臺的重要組成部分，它的提出使得整個繁復的網絡資源系統清晰明了，教師對每一處資源進行分類與詳細的描述，創造多個知識點連接，通過關鍵字的查詢，可以直接找到知識點位置，并給出最優化的學習思路、方法，提供課件、視頻等資源的使用建議，使得學生的學習可以有的放矢，有效地提高學習效率，改善以往網絡教學平臺的不足。搜索引擎的建設和研究，在全世界的網絡教學平臺建立機制中，具有創新意義。

由于理論力學是一門面向全校哈爾濱工程大學機類、近機類和部分電類專業學生的技術基礎課程，每年都有近2000名學生學習該課程，研究成果將直接使這些學生受益，不斷提高學生的學習熱情和知識掌握程度。另外，該研究成果對于其他力學課程的教學也將具有借鑒意義。

參考文獻：

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