基于雨課堂的混合式教學在理論力學中的實踐與探索

劉鑫 申向東 薛慧君 張永 阿比婭斯

摘? 要：該文基于雨課堂教學工具對傳統教學模式進行改革，采用“線上”“線下”混合式教學模式對2019級理論力學進行教學改革、探索，并且對比分析改革前后的教學效果。結果表明，基于雨課堂的混合式教學模式實現了學生課前預習、課上互動以及課后動態跟蹤的完整教學體系，學生期末考試成績明顯提高了。通過問卷調查發現，教學改革后，學生學習理論力學的興趣得到了改善，大部分學生對混合式教學模式的教學效果比較滿意。該文的教學模式可以為開展線上線下混合式教學模式教學工作提供一定參考依據。

關鍵詞：理論力學? 混合式教學? 雨課堂? 教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）04（a）-0173-05

Practice and Exploration of Mixed Teaching Based on Rain Classroom in Theoretical Mechanics

LIU Xin1? SHEN Xiangdong2? XUE Huijun2? ?ZHANG Yong3? A Bi Ya Si4

（1. Department of Civil Engineering， Ordos Institute of Technology， Ordos， Inner Mongolia autonomous region， 017000 China; 2. College of Water Conservancy and Civil Engineering， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot， Inner Mongolia autonomous region， 010018? China; 3. Yantai XTD Test Technology Co.， Ltd.， Yantai， Shandong province， 264010 China; 4. Ordos Urban Construction Archives， Ordos， Inner Mongolia autonomous region， 017000? China）

Abstract： Based on the rain classroom teaching tool， this paper reformed the traditional teaching mode， adopted the "online" and "offline" mixed teaching mode to reform and explore the teaching of theoretical mechanics of Grade 2019， and compared and analyzed the teaching effects before and after the reform. The results show that the mixed teaching mode based on rain class has realized the complete teaching system of students' preview before class， interaction in class and dynamic tracking after class， and the students' final exam scores have been significantly improved. Through the questionnaire survey， it is found that after the teaching reform， students' interest in learning theoretical mechanics has been improved， and most students are satisfied with the teaching effect of the mixed teaching mode. The teaching mode of this paper can provide some reference basis for the development of online and offline mixed teaching mode.

Key Words： Theoretical mechanics; Mixed teaching; The rain classroom; The teaching reform

理論力學可以為工程實際問題的簡化和計算提供必要的理論支撐，是多數工科專業必修的一門基礎力學課程，該課程理論性強并具有一定的抽象性和復雜性[1-2]。理論力學的講授應該注重培養學生的邏輯思維和抽象思維，提升學生分析問題、解決問題的能力，該課程是工科專業接觸的第一門力學，學習的好與差直接影響后續其他力學課程（如材料力學、結構力學等）的學習[3]。《理論力學》傳統的教學方式是以老師講解為主，學生課下自學為輔，學習處于被動模式，師生溝通不足。有的學生羞于和教師進行交流、討論，以至于問題越積越多，最終導致課上聽不懂，課后完不成作業，久而久之失去了學習的興趣。為此，革新教學方式、豐富教學手段，改進《理論力學》教學方法已然成為當前教學研究的熱點。隨著信息技術的發展，MOOC、混合式教學等新型教學方式的興起，以及“雨課堂”教學手段的出現，使得課堂教學方式不再單一，師生互動也更為便捷。該文結合鄂爾多斯應用技術學院土木工程專業的《理論力學》教學現狀，采用基于雨課堂的混合式教學模進行有關的教學改革。

1? 《理論力學》課程教學現狀分析

《理論力學》的主要內容包含靜力學、運動學、動力學三部分。以鄂爾多斯應用技術學院為例，土木工程專業《理論力學》選用的教材是哈爾濱工業大學力學教研室編著的第8版國家級“十二五”規劃教材，該教材共14章62節的教學內容。

1.1 學時縮減，教學內容多

課時最初為64學時，后來調整為48學時，目前縮減至40學時。在有限的課時情況下，如何完成多元的教學內容并保證“減時不減量”和“教學不打折”一直困擾著授課教師。為了保證教學任務能按時完成，教師只能加快教學節奏，這樣勢必會導致課上留給學生獨立思考、討論問題的時間減少。理論力學本來理論性就比較強，如果課上不能及時理解和掌握重點和難點，久而久之會失去對該課程的學習興趣。

1.2 教學“滿堂灌”，學習“填鴨式”

傳統教學模式下，理論力學是以老師“滿堂灌”講授、學生被動“填鴨式”學習為主，課下學生“低效率”自主學習為輔。雖然在有限的學時里，教師很“賣力”的完成了規定的教學任務，但是理論力學的概念多、公式和定理多，解題技巧比較靈活，課上45～50 min的“灌輸”表面上學生學到了很多新的知識。可是學生與老師沒有建立有效、便捷的溝通渠道，學生課下自主復習遇到的困惑不能及時得到解決，最終學生是否真正掌握老師所講授的內容，對知識的理解、吸收程度究竟如何，教師是無法全面了解和熟知的。

1.3 大班授課，訴求各異

筆者院校土木工程專業每屆招生1～2個班，班容量為45～50人/班，理論力學都是合班進行授課。大班課堂的顯著特點就是學生人數眾多，學生的基礎參差不齊，而且學習訴求不一致，有的學生抱著“60分萬歲”的學習態度，有的學生則希望老師能夠多進行“有深度、有寬度”的難題訓練[4]，可以為后續其他力學以及專業課的學習打下扎實基礎。大班授課采用統一的課件、統一的教學進度和教學方法，這就會造成部分學生感覺“吃不飽”，部分學生感覺“壓力山大”，從而使得學生成績分布呈現正態分布，而不是偏態分布，即大多數學生的成績是合格或者是優秀[5]。

1.4 內容重復多，工程背景匱乏

理論力學中的運動學、動力學與大學物理中的部分內容很相似，比如運動學中的剛體的簡單運動（定軸轉動和平動）、動力學中的動量定理、動量矩定理以及動能定理。因此，對于這些內容，如果還是一味重復的話，學生會感到枯燥乏味，失去學習的興趣。理論力學雖然理論性和抽象性比較凸顯，但是該課程與工程實際聯系還是比較密切的，因為每一個知識點的背后都有著廣泛的工程背景支撐。目前，幾乎所有的大學生都是以“校園”為中心，缺乏對工程背景的了解，未能真正理解理論力學中的知識點的工程應用[6]。再者，傳統的教學模式，未能有效地借助信息技術手段將更多的工程背景知識推送給學生，這就使得多數學生認為理論力學是一門純理論性的課程，沒有任何工程實踐指導意義，甚至部分學生認為學無他用，從而致使學習興趣不濃厚。

2? 雨課堂混合式教學的優勢

混合式教學是“線上”“線下”相結合的一種教學模式，線上教學是“必要動作”，線下教學是對線上教學的補充和延伸[7]。混合式教學顛覆了傳統教學對時間和空間的依賴，教學活動的開展和實施也將會重構傳統課堂教學。

2.1 教學手段智慧、反饋及時

雨課堂是教育部在線教育研究中心結合學堂在線與清華大學在2016年研發的智慧網絡教學終端[8]。借助雨課堂教學工具教師課前把教學資源推送到學生手機端，并且可以實時掌握學生的預習情況，課上通過彈幕與投稿功能與學生進行很好的互動，課后推送習題并且可以動態跟蹤學生對知識的掌握程度，這種反饋體現在教學的全過程，詳細記錄在雨課堂的后臺中。由此可見，新穎智慧的教學手段讓混合式教學效果得到了及時的反饋，教師可以根據學生的反饋情況設計更加合理的教學活動。

2.2 以學生為“中心”、產出為“導向”

混合式教學活動的開展是以學生為“中心”，注重學生學習積極性和學習能力的培養。線上教學能充分鍛煉學生獨立思考問題、發現問題并解決問題的能力，線下教學主要是教師針對線上教學存在的問題進行答疑解惑，并對線上學習效果進行檢驗和評價。混合式教學模式把傳統教學中的以“教”為主向以“學”為主轉變，讓學生養成自覺學習、主動思考的好習慣，一切教學活動的開展都是以學生產出為導向的。

2.3 考核機制靈活、多元化

混合式教學特別強調學生的學習自主性，學生在完成任務的過程中除了自我學習之外，還需要小組協作以及與老師課上、課下互動等多個環節。為此，對學生的考核就不能局限于傳統“期末一考定成敗”的機制，需要制定合理、行之有效的多元化評價體系。這樣可以消除學生平時松懈、期末考試前臨時抱佛腳的心理，同時也滿足了不同學習層次、興趣和特長的學生的學習需要。這樣既肯定了思想活躍、參與度高的學生的努力和付出，又調動了基礎差的學生的學習積極性。

3? 基于雨課堂的混合式教學實踐方案

3.1 課前準備

首先，課前對學生的學情進行摸底，了解學生基礎的前提下對學生進行分組（每組5～7人）。為了發揮組內每位成員的優點，組內成員的構成應該能相互幫助和監督，這樣便于課上使用雨課堂的“頭腦風暴”進行組內討論和互動。然后，選取合適的微課資源推送給學生課前預習，并隨時關注雨課堂“投稿功能”區學生反饋的預習中遇到的困惑。以運動學中點的合成運動中的“牛頭刨床”機（見圖1）舉例說明選取什么類型的微課資源進行推送。圖1中（a）是“牛頭刨床”機的計算簡圖，（b）是“牛頭刨床”機微課動畫演示的截圖（微課資源實際是動畫），由圖1可以一目了然地知悉“牛頭刨床”機的組成以及絕對運動、相對運動、牽連運動之間的相互關系。

3.2 課上教學

課上教學也就是混合式教學中所謂的“線下”教學，課上教學分為3個環節。

3.2.1 知識回顧

主要是對課前推送的教學資源預習情況進行檢查和抽查，目的是為了督促學生養成良好的課前預習習慣，還可以起到隨機點名的作用。

3.2.2 主線串聯

這一環節主要是針對學生課前預習存在的問題進行答疑解惑，通過“投屏”功能對該節知識有重點的進行梳理，并對典型例題的求解過程和思路進行詳細的剖析和總結。

3.2.3 習題鞏固

該環節選取典型習題，以小組為單位進行組內討論并分享成果。一方面，考查學生是否掌握了該節的重點和難點;另一方面，可以提高學生的參與度從而調動學生學習的積極性，挖掘其潛能，防止個別學生以團隊的名義濫竽充數。

3.3 課后鞏固

課上學生通過自測和答疑后，基本上掌握了該節知識的重點和難點，課后主要是推送一些習題輔助學生進一步鞏固和提升對該節知識的掌握和靈活運用。同時，學生課后可以借助雨課堂及時反饋還存在的問題和困惑，教師進行回復和統計，以便及時調整和制訂下一步的教學計劃。

4? 混合式教學效果和學生反饋調查

結合人才培養計劃的修訂，對2019級理論力學課程進行了基于雨課堂的混合式教學模式的改革，將雨課堂的線上學習成績作為平時成績計入期末考試總成績中，極大地提高了學生的學習興趣。

4.1 歷年期末成績對比

2018級理論力學的教學模式還是采取傳統教學方式，為了檢驗、對比混合式教學和傳統教學的教學效果，該文對2018級和2019級學生期末考試總成績進行了分析統計，見圖2所示。從圖2（a）可以看出，傳統教學模式下學生成績分布總體上呈正態分布，60～69分的學生占比最多，高達38.46%，80分以上占比僅為17.3%，不及格率為13.46%;由圖2（b）可知，混合式教學模式下學生的成績分布呈一種偏態分布，即大部分學生的成績都是合格及良好以上，其中80～89分的學生占比最多，高達60%，80分以上占比73.33%，不及格率僅為4.44%。由此可見教學模式革新后，學生期末考試總成績明顯得到提升，不及格率有大幅下降，說明混合式教學模式的引入，滿足了學生的個性化學習需求，學習積極性和效率都得到了很大程度的提高。

4.2 教學反饋調查

結課時，利用雨課堂對課程教學情況進行了問卷調查，為了真實地了解學生對課程的評價，采用匿名投票，結果見圖3所示。圖3（a）表明，超過一半以上的學生認為利用雨課堂課前推送微課資源對預習有很大的幫助，說明學生對課前的“線下”教學是期待的，也是認可的，并達到了預期效果。由圖3（b）可知，3/4以上的學生認為通過雨課堂與老師在課上進行互動的效果是好的，說明課上互動能夠調動學生學習的積極性。從圖3（c）可以發現70%的學生覺得隨堂自測是有必要的，說明學生的求知欲望是強烈的，很希望在課堂上就能消化、吸收老師所講內容。由圖3（d）中可以發現76%以上的學生對基于雨課堂的混合式教學是比較滿意的，說明混合式教學模式得到了多數學生的認可和推崇。這也就是為什么2019級學生中約73.33%的學生期末考試成績在80分以上，而2018級學生中只有約17.3%的學生期末成績超過80分。

5? 結語

當今新穎的信息技術手段為教學改革帶來了無限的可能和契機。混合式教學模式不僅保留了傳統教學的特點，而且發揮了線上教學的優勢，讓“教”和“學”不受時間和空間的限制，變得更加靈活、自由。該文基于雨課堂對理論力學進行了“線下”“線上”混合式教學改革，取得了良好的教學效果。教無定法，學亦無定法，教師應該根據學情利用信息化技術手段嘗試各種教學方法，不墨守成規，大膽創新，努力探索教學改革，本著以“學生為中心”的教學理念，打造真正的“金教師課”。

參考文獻

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[8] 洪錦泉.基于雨課堂的翻轉課堂模式教學改革——以《理論力學》課程教學為例[J].黑河學院學報，2020，11（2）：115-117.