基于SPOC的機械類專業混合教學模式研究與實踐*
——以“理論力學”課程為例

陳菊芳 ， 朱福先 ， 胡可軍

（1.江蘇理工學院機械工程學院，江蘇 常州 213001；2.江蘇理工學院材料工程學院，江蘇 常州 213001）

0 引言

“理論力學”是高校機械類專業的核心專業基礎課程，主要研究物體機械運動的一般規律及其應用，涵蓋靜力學、運動學和動力學三個部分，是后續“材料力學”“機械原理”“機械設計”“機械制造工藝學”等課程的基礎。“理論力學”內容抽象、公式繁多、計算量大，學生普遍反映學習難度較大。近年來，為培育社會發展需要的人才，高校課程設置日趨多元化，“理論力學”課程的學時一再被壓縮，完全沿用傳統課堂教學模式難以完成教學任務，教學改革勢在必行。隨著網絡信息技術的快速發展，如何將網絡信息技術與傳統課堂教學深度融合是高校教育教學改革的核心問題。自2012年以來，全世界掀起了關于大規模在線開放課程MOOC（Massive Open Online Course）的教學改革浪潮。目前，在中國大學MOOC、學堂在線、好大學在線等多個平臺提供了大量優質共享MOOC資源，推進了高校教學改革。MOOC具有大規模和開放性的特點，大部分學習者難以堅持，MOOC建而少用或不用的現象逐漸顯現，造成資源浪費。因此，小規模限制性在線課程SPOC（Small Private Online Course）便應運而生，和MOOC相比，SPOC規模小，可以根據注冊學生的情況進行因材施教，對學生進行有效管理[1]，優勢較為明顯。

當前，中國正處在高速發展期，黨和國家事業的發展對德才兼備的優秀人才的需求比任何以往更為迫切，高校課程的育人功能和使命被擺在更為重要的位置。為了落實立德樹人根本任務，構建全方位育人格局，黨和國家多次進行了部署[2]。“理論力學”在大學二年級第一學期開課，這個階段的大學生正是形成正確的人生觀、價值觀和世界觀的重要時期，教師的正確引導非常重要。

本研究引用中國大學MOOC平臺的國家精品課程資源，搭建能夠自主管理教學內容和教學進度的異步SPOC線上課程平臺，通過創新教學設計、重構教學內容、融入課程思政元素以及不斷完善線上、線下課程資源等開展課程建設，將線上線下混合模式應用在“理論力學”課程教學中，取得了較好的教學效果。

1 SPOC模式下課程建設總體思路

“理論力學”課程建設總體思路如圖1所示，從教學大綱修訂、教學團隊能力提升、思政元素挖掘、課程資源設計、教學過程實施、課程考核評價等方面全方位開展課程建設。

圖1 SPOC模式下“理論力學”課程建設總體思路

2 基于SPOC的線上線下混合教學實踐

2.1 修訂教學大綱

對課程教學大綱進行修訂，結合學校的辦學定位、專業人才培養要求、學生情況，充分體現“以學生為中心”的教育理念，確立知識、能力、價值三位一體的課程目標。改革教學方式和教學方法，開展SPOC模式的線上線下混合教學。課前學生自主學習線上資源，完成線上測驗，前移知識學習過程；課堂教學中采用智慧教學工具“長江雨課堂”組織課堂答題與討論，采用研討式、案例式、問題式等靈活多樣的教學方法促進知識內化，提升學生分析問題、解決問題的能力；課后通過復習、作業、答疑討論、完成課外思考題等實現鞏固提升。結合課程教學內容，明確思政元素挖掘的切入點、思政元素的融入方法和預期的育人目標。改革課程的考核評價方式，突出過程評價，增加思政考核要求。課程教學大綱的修訂，為實現知識傳授、能力培養和價值塑造的有機融合提供了保障。

2.2 提升教學團隊能力

教師既要完成知識傳授和能力培養，又要做好價值引領工作。教師與學生接觸頻繁，教師的行為、思想、言談會對學生產生微妙的影響。因此，提升教師的教學水平、思政育人意識、思政育人水平和自身素質非常重要[3]。課題組通過開展教育教學改革，不斷探索各種教學方法和教學手段，參加教學競賽、參加教學能力提升培訓、指導學生學科競賽等提高教學水平；通過學習黨的教育方針政策、課程思政的重要文件和會議精神，提升思政育人意識；通過參加課程思政專題培訓、開展課程思政實踐探索、參加課程思政教研活動等提升思政育人水平；通過平時認真負責的工作態度，對學生的嚴格要求和關心愛護等，發揮教師的榜樣作用。

2.3 挖掘課程思政元素

結合“理論力學”課程特點與教學內容，主要從以下幾個方面挖掘思政元素：1）以力學發展史和力學家的故事為切入點。理論力學的發展有著悠久的歷史，通過挖掘力學發展史和力學家的故事，幫助學生理解科學理論的形成不是一朝一夕之功，而是經歷了許多代力學家的努力[4]。培養科學探索精神，激發學習興趣，激勵學生不畏困難、敢于挑戰、發憤圖強的精神，為實現中華民族偉大復興的中國夢而努力奮斗。2）以大國工程案例為切入點。在我國航空航天、大型橋梁、高速鐵路等重大工程項目建設中，離不開力學知識的應用[5]。在教學過程中，融入重大工程案例，介紹工程師們創造的中國奇跡，弘揚塑造品牌的愛國精神、不斷超越的創新精神和精益求精的工匠精神，培養學生科技強國、科技報國的理想信念[6]。3）以工程事故案例為切入點。對工程事故中的力學原理進行分析，不僅提高了學生分析工程問題的能力，還培養了學生的安全意識、責任意識和大局意識。4）以身邊的工程案例為切入點。理論力學與生產、生活中的工程實際密切相關。通過身邊的工程實例引出教學內容，不僅讓學生對知識點有了更深刻的理解，提升了分析工程問題的能力，而且激發了學生的學習熱情和科學探索精神。5）以奧運案例為切入點。理論力學是研究機械運動一般規律的科學，奧運健兒在奔跑、跳躍、滑行、旋轉、翻滾等動作時包含著力學原理的應用。通過引入奧運案例，激發學生頑強拼搏、為國爭光、自強不息的精神[7-8]。6）以實驗教學為切入點。“理論力學”課程開設有4學時實驗，“理論力學”課程實驗室陳列的模型、實物、展板拓展了學生的視野，讓學生體會到理論力學在人們衣、食、住、行等各方面都有著廣泛的應用，激發學生的學習興趣和創新探索精神。通過分組開展實驗，小組成員討論實驗方案、合作完成實驗操作、討論實驗結果及實驗誤差產生的原因等，培養學生的創新能力和團隊合作精神[9-10]。7）以教師的言傳身教為切入點。“學高為師，身正為范”，教師的言行、舉動、思想等都會對學生產生微妙的影響。通過發揮教師言行的榜樣作用，潛移默化中培養學生嚴謹、認真、細致、品德高尚的職業素養。

2.4 課程資源建設

2.4.1 線上課程資源建設

通過調研、對比分析，引用了中國大學MOOC平臺上哈爾濱工業大學研發的“理論力學”國家精品MOOC資源。結合江蘇理工學院學生實際，通過創新教學設計、重構教學內容，改造成適合應用型本科人才培養的異步SPOC。SPOC中有30講教學內容，每講中包含3～5個微課視頻和相應的課件文檔。為了讓學生及時檢測線上學習效果，為每一講設計了線上測驗。考慮到線上課程資源主要用于學生的自主學習，因此，設計的線上測驗題主要測試學生對基本概念、基本原理和方法的掌握情況。為便于教師對學生線上學習的管理和督促，為每個教學班創建了與SPOC相關聯的慕課堂，學生通過實名注冊進入慕課堂學習。SPOC平臺上開設了討論區，以便通過師生互動、生生互動，及時解決學生在線上學習過程中遇到的困惑。課題組根據課程教學內容，結合思政元素的切入點，通過查閱資料、收集整理，制作微視頻和文檔資料，將其上傳至SPOC平臺上對應的章節，把思政元素融入線上課程資源。

2.4.2 線下課堂教學資源建設

隨著線上線下混合教學改革的開展，學生在課前自主學習了線上SPOC中的微課視頻和文檔，但微課視頻中的知識點是碎片化的，因此，課堂教學中需要對理論知識進行集中講解，構建章節體系。又因為學生課前學習了SPOC中的課程資料，完成了線上測驗，前移了知識學習過程，因此，課堂教學中可以騰出部分時間采用智慧教學工具“長江雨課堂”開展課堂練習和討論，促進知識內化和能力提升。課堂練習包含單選、多選、填空等客觀題，也包含了綜合性較強的主觀題。課堂上除了對課堂練習進行討論、分析，還結合教學內容引入了較多的工程案例和思政案例的討論。每次課結束時，一般結合教學內容，給學生布置課后作業和課外拓展思考題，鞏固提升學生分析問題、解決問題的能力，培養學生科學探索精神。課題組通過教學研討、集體備課、分工合作，逐漸建成并完善了課堂練習庫、工程案例庫、思政案例庫、拓展思考題庫，也逐漸修改完善了課堂教案和PPT課件。

2.4.3 教材的選用與建設

隨著移動互聯網技術的發展，諸如微課、慕課、翻轉課堂等多種“互聯網+教育”的新興教學模式涌現，勢必對傳統的教學方式和教材等進行變革。近年來，已有融合了信息技術的新形態教材面世，這些新形態教材，通過二維碼技術，將重點、難點、習題講解、拓展內容、思政案例等嵌入教材，用以加深理解、提高學生學習興趣、提升教學質量。課題組經過研討，一方面選用合適的新形態教材，另一方面考慮建設新形態教材。

2.5 教學實施流程

“理論力學”課程遵循“以學生為中心”的教育理念，基于SPOC開展線上線下一體化的混合式教學，在知識傳授、能力培養的同時，穿插價值塑造，教學實施流程見圖2所示。

圖2 基于SPOC的線上線下混合教學實施流程示意圖

2.5.1 課前線上學習打基礎

課前，教師根據教學進度提前發布線上課程資源和學習任務，學生自主學習線上SPOC中的微視頻、文檔資料，完成線上測驗，前移知識學習過程。設置線上測驗，避免了學生對線上資料的學習只是走過場，激發學生的學習熱情，也便于學生和教師發現薄弱環節。學生可以根據自身的實際情況，有目的地選擇自己的薄弱環節反復學習、夯實基礎，也可以把學習中的疑點發到線上討論區，由老師和同學共同討論解決學習疑點。教師通過慕課堂分析學生的學習進度、高頻錯題、學習疑點等，了解學生對知識點的掌握情況，為線下課堂內容的設計和安排做好準備。課前，學生自主學習SPOC中與教學內容相關的思政案例視頻和文獻資料，接受思政教育。

2.5.2 課中線下課堂強能力

考慮到學生課前在SPOC中學習的是微視頻中碎片化的知識點，因此，課中教師根據單元學習目標、學生課前線上測驗完成情況，進行難點講解、章節重點梳理、思維導圖建立，從而構建章節體系，從更完整的角度、更高層次，全面總結本單元的學習。課中采用智慧教學工具“長江雨課堂”組織學生簽到、課堂答題與討論。通過課前簽到，督促學生提前進入教室，保證良好的課堂教學秩序。通過“長江雨課堂”發布課堂練習題，要求學生在規定時間內完成答題并提交解答，根據學生答題情況組織學生分析、討論，教師進行點評、講解、總結，大大提高了學生的參與度，激發了學習積極性，促進學生對知識的理解，也強化了學生分析問題、解決問題的能力。課中，結合教學內容融入工程案例和思政案例，合理設計課堂思考題，組織學生通過雨課堂彈幕、交流發言等方式進行討論，提升學生分析、解決工程問題的能力，同時強化價值塑造。

2.5.3 課后復習鞏固求提升

線下課堂教學結束時，教師布置課后作業和課外思考題。學生通過復習鞏固完成作業，通過查閱資料完成課外思考題，提升分析問題、解決問題的能力，提升科學探索能力和思政育人效果。課后，教師除了認真批閱學生作業，做好輔導、答疑、討論工作，還需要通過“慕課堂”和“雨課堂”的學情統計數據，及時了解、督促學生的線上線下學習，關心學生的生活，促使學生養成良好的學習習慣和求真務實的優良品質。另外，每次課后教師需要做好教學總結與反思，不斷提升教學水平和教學質量。

2.6 課程評價與考核

課程的評價與考核是學習過程不可缺少的部分，其目的是讓師生雙方都能了解課程目標取得的成效，有利于持續改進提升教學質量。課題組以客觀、全面評價學習過程和學習效果為基本原則，探索了一套評價學生知識掌握程度、知識應用能力和思政教育效果的多元考核辦法，改變了傳統的對平時過程考核重視不夠、期末考試成績偏重的模式。課程總成績組成如下：線上學習成績10分、課堂答題成績5分、平時作業成績10分、期中測驗成績10分、實驗成績10分、期末考試成績50分、思政專題論文與平時學習表現5分。考評方式充分體現了考核的常態化、評價的多樣化，課程評價環節更具全面性、客觀性與可靠性。

3 課程實施成效

近年來，“理論力學”課程經過線上線下混合教學實踐，在教學全過程中融入思政元素，充分體現了“以學生為中心”的教學思想，促進了教學效果的提升。學生的學習熱情和學習自覺性明顯提高，較少出現遲到、曠課、早退現象，絕大部分同學各項學習任務都能按時認真完成。對比分析近3輪江蘇理工學院機制（1）班、機制（2）班“理論力學”課程成績，結果表明，課程成績提升明顯，不及格率明顯降低，優良率也有一定的增加。而且學生參加學科競賽的積極性明顯增強，最近兩屆報名參賽全國大學生力學競賽的同學較以往有明顯增加，競賽成績也有了穩步提升，2021年江蘇理工學院在第十三屆全國周培源大學生力學競賽中，獲得江蘇賽區團體一等獎，在同類應用型本科院校中位居前列。

4 結語

綜上所述，課程組針對“理論力學”課程傳統課堂教學中存在的問題，開展了基于SPOC的線上線下混合式教學改革。通過線上網絡教學和線下課堂教學的深度融合，推進“以教師為中心”向“以學生為中心”的教學模式轉變，激發了學生的學習積極性與主動性，提高了學生分析問題、解決問題的能力。通過全方位、全過程融入思政元素，在知識傳授、能力培養的同時，穿插強化價值塑造，較好實現了知識、能力、價值三位一體的教學目標。