《工程力學》課程的移動網絡輔助教學改革與研究

王嘉航　謝小明　鮑四元

摘要：工程力學是高校工科專業學生的一門核心必修課。隨著移動互聯網的逐步推進以及智能手機、平板電腦等移動智能端的廣泛應用，智能移動端教學越來越普及。本文依托校園網和移動互聯網對課程的教學方法、教學手段、考核方式等進行了教學探索和實踐，提高了學生的學習興趣和工程實踐應用能力。

關鍵詞：工程力學；智能移動端；移動互聯網；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）27-0129-02

《工程力學》課程是高校工科專業學生的一門核心必修課，該課程理論性強、與工程技術聯系極為密切，工程力學的定理、定律和結論廣泛應用于各行各業的工程技術中，是解決工程實際問題的重要基礎[1][2]。隨著專業調整和課程體系的改革，根據不同專業的要求，工程力學課程的學時不同，少學時的工程力學課程主要講授理論力學的靜力學和材料力學主要知識點，高學時的工程力學課程主要講授理論力學（靜力學、運動學和動力學）和材料力學主要知識點，如我校的給排水專業和環境工程專業的工程力學課程為80學時，屬于高學時的。筆者在本校給排水專業的學生講授工程力學課程時，依托校園網的網絡教學平臺——超星泛雅網絡教學平臺和移動互聯網對課程的教學手段、教學方法和考核方式等進行了一系列改革和實踐。

一、教學手段的改革

傳統的教學方式是黑板+粉筆的授課方式，教師滿堂灌，注重定理、公式的推導，忽視其實際應用，這種以教師為主導的“填鴨式”教學方法在中國延續了很長時間。隨著計算機的迅速發展和廣泛應用，大部分老師都摒棄了黑板+粉筆的授課方式，采用了黑板+PPT課件的現代化教學手段，PPT課件集文本、圖片、視頻、動畫和視頻于一體，具有豐富的表現力，能提高教學的廣度和深度，動靜結合，提高學生的學習興趣和解決問題的能力。隨著移動互聯網的發展和智能手機、平板電腦等移動智能終端的廣泛應用，特別是以蘋果IOS、谷歌Android系統等為代表的智能移動端已成為學生學習的重要工具，學生學習和掌握知識的方式也相應發生了變化―進入了“互動學習”模式。而基于移動互聯網技術所開展的移動教育，可以通過移動智能端與移動通訊網絡無線接入，使教學不再受時間、地點的限制，這對于學生的課程學習有著很大的幫助。筆者依托本校校園網的泛雅網絡教學平臺和超星學習通進行課程的網絡和移動智能端輔助教學。泛雅網絡教學平臺是一個可移動的網上教育平臺，該平臺上的教學空間有資料、通知、作業、考試、管理、統計等幾個模塊。在資料模塊下教師可通過電腦、手機或平板電腦上傳教學教案、課件、教學大綱、參考書目、教學視頻、課程教學安排等相關資料到網絡平臺，課程資料可以分班級個性化管理，也可以轉移到其他班級目錄實現課程資料的共享。在管理模塊下教師可審核學生的班級申請，對學生進行集體管理，實現班級學生對該課程資源的共享。在統計模塊下教師可以看到每個學生的章節訪問次數、討論話題的參與、課堂測驗的分數、簽到、課堂互動等情況。

二、教學方法的改革——3W1H教學法

3W1H教學法將授課內容總結為“WHAT”，“WHY”，“WHERE”和“HOW”四個模塊，第一個“W”是指“WHAT”，“WHAT”要求教師講解清楚所學的知識點是什么，第二個“W”是指“WHY”，“WHY”要求教師能夠講解清楚所學的知識點用于解決什么問題，第三個“W”是指“WHERE”，“WHERE”要求教師能夠講出這個知識點用在什么地方，在3W1H教學法中，"H”就是HOW，在教學過程中，要求教師能夠講出如何使用這個知識點。

3W1H教學法應用案例：（1）點的合成運動。點的合成運動有絕對運動、相對運動、牽連運動三種運動的分析，學生在學習時容易混淆三種運動，概念不清楚。在講授三種運動的概念前，可以先引入一個生活實例：分析馬路上行駛的汽車輪胎邊緣上一點的運動，如果人站在馬路邊上觀察輪胎上這一點的運動，運動軌跡如何？如果人坐在行駛的汽車上，觀察輪胎上這一點的運動，運動軌跡又如何？通過這個實例，學生理解了定系、動系的概念，那么絕對運動、相對運動、牽連運動三種運動的概念也就清楚了，就可以清晰地分析速度合成和加速度合成了。（2）動量矩定理。在講授動量矩定理時，可以先引入一個生活實例：跳水運動員的空中姿態問題，每一個跳水動作由起跳、空中、入水三個階段組成，如果在空中有翻騰的動作，要屈體或抱膝使肢體收縮，最后入水要使身體垂直于水面，身體打開的時候，不要過晚，這樣才能壓住水花。在這樣一個學生非常熟悉的問題的鋪墊下，引入動量矩的概念，進行定理的推導，定理的應用，守恒的情況分析。這樣層層分析遞進，讓學生對教學內容有興趣，感到所學知識的應用，而不僅僅課本上的定理、公式的學習，并進行類似問題的分析，還可以讓學生進一步再考慮還有沒有類似的實例，開拓學生的思維，活躍課堂的氣氛。（3）應力狀態。應力狀態是一個抽象的概念，很多同學感覺難理解。講應力狀態概念之前，可以在課堂上給學生現場做粉筆的破壞實驗，如果用手對粉筆兩端施加拉力，在靠近細端的橫截面上被拉斷。如果用手對粉筆兩端施加力使其扭轉，在與軸向45度左右的螺旋面處破壞。可以讓學生分析為什么會這樣。然后再講授應力狀態的概念，講解應力狀態單元體的概念時候，可以用粉筆盒來示例，粉筆盒表示單元體，粉筆盒有六個面，每個面上都存在正應力和切應力，粉筆盒放在某點，怎么放？不同的放置方法有什么區別。

三、考核方式的多樣化

如何使素質教育、能力培養融入考試教學環節中，是教學改革的一個重要問題。如何把考核量化到學生學習的全過程中去，使考核既能考查學生對所學知識的掌握程度，又能衡量學生實踐應用能力的提高。我校考試課程的成績給定主要依據有兩部分：平時成績（比重30%）+期末卷面成績（比重70%）。平時成績是考查學生日常中課程的學習，原來的平時成績主要根據作業情況、考勤和課堂回答問題情況來評定，該方式單一、片面，無法全面的綜合衡量學生的平時學習情況。在工程力學課程的考核上，筆者進行了初步的改革和嘗試，利用該課程的網絡教學平臺，把網站課件的閱讀（比重5%）、訪問次數（比重5%）、討論話題參與（比重5%）、平時測驗（比重10%）納入了考核指標中，既考核了學生課程學習全過程的情況，又能充分利用網絡平臺調動學生的學習積極性，提高學生解決問題的能力，培養良好的素質。

四、結束語

在工程力學課程的教學改革與實踐中，筆者依托移動互聯網和移動智能終端設備在教學實踐中對課程的教學手段、教學方法、考試考核方式等進行了一系列的改革和探索實踐。隨著移動互聯網的飛速發展，移動智能端走進高校課堂已經是一個必然的發展趨勢，教師在教學過程中要敢于創新，勤于思考，充分利用移動智能端的強大功能及合適的教學模式，從而激發學生的學習興趣、促進師生課堂互動，讓移動智能終端更好地為學生的學習服務。基于手機、平板電腦等移動智能終端的教學模式能夠實現每一過程的教師與學生的互動，這是一種全新的教學互動模式，是學習方式的一種革新。

參考文獻：

[1]哈工大理論教研室.理論力學[M].北京：高等教育出版社.

[2]范存新，等.材料力學[M].重慶：重慶大學出版社.

[3]岳桂杰，魏偉，谷莉，徐宏彤.工程力學教學中的一些生活和工程實例[J].力學與實踐，2012，34（2）：83-84.