混合教學模式下理論力學一流課程建設與實踐

沙麗榮，高振國，王秀麗

(1.吉林建筑大學 土木工程學院，長春 130118;2.吉林省結構與抗震科技創新中心，長春 130118)

建設中國特色、世界水平的一流本科課程體系，是當前我國提高人才培養質量的重要舉措。課程質量是人才培養的關鍵和核心，直接決定著人才培養質量[1]。理論力學課程是土木、機械、交通、航天、材料等諸多工程類專業重要基礎課程之一，在課程體系中起到承先啟后的重要作用，它不僅是學習后續其他專業課程的基礎，而且也是培養學生創新能力的源泉。如何建設適合新時代要求的一流本科課程，在教學過程中怎樣提高學生學習的參與度，如何改革理論力學課程的教學方法，教育并引導學生從“要我學”的學習觀念轉變為“我要學”的學習理念，是目前教育教學改革過程中面臨的共同課題。

隨著我國高校教學改革的不斷深入，教學模式呈現出多樣化的趨勢，網絡教學在教學體系中越來越發揮著重要的作用。慕課、微課、翻轉課堂和智慧教室等各種網絡教學模式不斷開發出來，并在教學中得到廣泛應用[2-4]。直到2008 年，混合教學模式的提出[5]，彌補了網絡教學完成率低的不足，在教學實踐過程中取得了良好的效果[6]。理論力學教學團隊在一流課程建設過程中，轉變教育教學觀念，采用混合教學模式，同時深入挖掘理論力學課程內容中所蘊含的課程思政元素，將思政教育與專業課程相結合，對理論力學的教學模式進行改革試驗，取得了令人滿意的教學改革效果。

一、理論力學課程現狀及存在問題

理論力學課程是土木、機械、交通、航天、材料等諸多工程類專業的一門必修技術基礎課程，對于實現培養目標起著非常重要的支撐作用。理論力學教學改革需要解決的重點問題主要體現在以下幾個方面。

(一)不能充分體現學生的主體地位

長期以來，理論力學教學模式主要采用傳統的教學方法，教師對于每個知識點逐一進行講解，整節課教師一直在講，學生聽，沒有體現學生的學習主體地位，教師與學生互動較少，很容易使學生產生疲憊感而跟不上教師的授課進程，達不到理想的教學效果。如何落實以學生的全面發展為中心，不斷提高學生的學習興趣和自主學習積極性是建設一流課程首先需要解決的問題。

(二)傳統課堂不能滿足創新性要求

理論力學課程內容屬于經典力學的范疇，課程內容和結論確定，教學內容相對于科技發展明顯滯后。社會的發展進步伴隨著新材料、新工藝、新技術和新產品的不斷研制和開發出來，學生很難將成熟的課程理論與日新月異的科學技術聯系起來。因而，在課程改革建設過程中，需要緊密結合現代科學技術的發展現狀，為課程注入新的活力。

(三)傳統課堂實踐環節薄弱

在理論力學教學過程中，教學目標是掌握基礎理論和培養分析問題的能力，但是忽略了實踐教學，沒有設置實踐教學或者試驗學時。理論力學的課程內容本身比較抽象，直接應用性不強，缺少實踐教學將會導致學生的動手能力大大減弱，同時也將會抑制學生的創新欲望，達不到學思結合、知行統一的課程思政要求。

(四)課程考核評價形式單一

以往的理論力學課程考核，只是采取單一的期末閉卷考試形式進行。傳統考核評價方式的主要缺點在于，部分學生平時不努力學習，僅僅在考試之前進行突擊復習，雖然也可能通過考試，但是在后續其他課程的學習過程中就會明顯表現出基礎知識掌握不牢，造成學習新知識困難，無法實現知、情、意、行有機統一的三全育人教學目標。

鑒于理論力學課程教學過程中存在的以上不足，結合吉林建筑大學(以下簡稱“我校”)一流課程教學改革和課程思政建設要求，教學團隊對理論力學教學模式進行了試驗性的教學改革和實踐。

二、一流課程建設思路與方案

理論力學教學改革的總體設計方案是以廣度優先為原則，同時融入課程思政，比較全面、概括性地講授本課程所涉及的基本原理和基本理論，培養學生計算工程問題的能力和工匠精神。在教學過程中采用線上+線下的混合教學模式，學生按照教學要求課前在線上觀看教學視頻，預習指定知識點并完成相應的教學任務;課堂教學則采用面對面的線下方式進行，教師講解重點和難點、組織并引導學生進行分組討論和項目實踐等課程活動。課后學生可以根據課前線上學習過程和課中對學習內容的掌握情況，選擇性地重復觀看教學視頻，鞏固所學知識。

(一)線上課程開發與應用

理論力學一流課程建設基于我校在線教育綜合平臺開設了網絡課程。根據我校學情和學期教學計劃要求制作了相應的教學視頻，并準備了相對應的課前學習資料和與本次課程內容相關的視頻資料。同時提煉與課程內容相契合的思政元素，包括一些經典的或時效性很強的并與教學內容聯系密切的工程案例和視頻資料等。例如在理論力學緒論中，引入了2020 年初我國僅用10 天時間從設計到建造完工的武漢火神山醫院的相關視頻，介紹施工過程中的各種工程機械和醫院建筑結構的同時，引導學生認識和了解科學的設計理念和我國飛速發展的建造技術，以及7 000 余名建設者日夜鏖戰的奉獻精神，激發學生的愛國主義情懷[7]。其次，按照本節課程內容的難點和重點定制學習任務單，要求學生在線完成學習任務單，并將在線學習中遇到的難點和問題反饋給教師。學習任務單作為學生線上自主學習的導向，有利于培養學生的獨立學習和思考能力，并督促學生進行自主學習，另一方面也為教師線下課堂教學提供了需要重點講解的知識點。

(二)線下課堂教學環節設計

根據學生課前線上學習環節中任務單所反映出來的問題，課堂教學過程中教師有針對性地進行知識要點和難點講解，并且把課堂教學的時間盡可能多地留給學生進行討論和交流。討論內容既包括學習心得交流，也包含案例分析等，例如，在乒乓球運動中，為什么會有直線球和弧圈球？飛機起飛原理和火箭發射原理有何不同點？通過討論，培養學生正確認識問題和分析問題及解決工程實際問題的能力，通過面對面的討論，不斷提高學生的語言組織能力和語言表達能力，增強師生之間、學生之間的情感溝通。通過教師的指導和啟發，使學生能夠得出正確結論，實現課程思政的育人目標。

課堂教學階段結束后，學生通過課后作業檢驗本次課程的掌握程度。學生也可以根據課前線上學習和課堂教學兩個階段對學習內容的掌握情況，選擇性地對教學視頻進行后在線學習，從而加深對學習內容的理解和掌握。

(三)實踐教學設計

線下課堂教學實現了對學生“學思結合”的教學目標，而“知行統一”思政教育目標則需要通過實踐環節來實現[8]。因此，在理論力學教學過程中增加了實踐教學環節的設計。在實踐教學的過程中，鼓勵并引導學生利用所學的理論力學知識來解決一些工程實際問題，通過查閱相關文獻資料，咨詢老師或者學生間的相互切磋，學生能夠親自完成目標任務的設計并形成總結報告，在合作與競爭的氛圍中提高了學習主動性和協作能力。通過制作紙飛機和試飛比賽，使學生能夠親自體會到功和能之間的轉換關系;通過對公交車站牌的設計，加深了學生對固定端約束力特點的理解和掌握。理論力學實踐教學環節有利于提高學生的創新思維能力和綜合實踐能力，同時培養學生優秀的工程素養、團隊合作能力以及學術表達能力等綜合素質。實踐教學有利于實現“價值塑造與知識傳授、能力培養一體化”這個課程思政的總目標。

(四)課程考核評價模式改革

為了檢驗學生對教學內容的學習和掌握情況，一流課程建設過程中必須提高課程考核的規范性與科學性[9]。在理論力學教學過程中實施全過程考核，平時的線上學習和線下課堂學習與實踐全部納入考核范圍，避免期末突擊復習的情況。改革后的課程總成績分成兩部分：一部分是平時的過程性考核成績，占總成績的40%;另一部分是期末閉卷考試成績，占總成績的60%。而平時過程性考核成績又細化為在線課程學習(10%)、在線測試和在線作業(10%)、線下課堂參與度(10%)、實踐課程參與度(10%)。注重學習過程的整體評價，將定量與定性評價緊密結合，能夠充分體現課程評價的多維度，同時促進一流課程建設目標的實現。

三、改革試驗教學效果

教學團隊從2017 年開始對理論力學實施線上線下混合式一流課程建設。通過幾年的課程改革與實踐應用，取得了令人滿意的教學效果。

(一)試驗過程

教學試驗通過同一教師的兩個不同教學班進行對比試驗，將兩個班的學生分別作為測試組和對照組進行對比測試。第一組為測試組，采用線上線下混合模式教學，測試對象為2019 級機械工程專業兩個班共79 名學生;第二組為對照組，授課對象為2019 級地下空間工程專業兩個班共82 名學生，采用傳統模式教學。試驗要求測試組學生課前完成線上教學視頻的學習，在線完成學習任務單，將在線學習中遇到的難點和問題在線反饋給教師。線下課堂教學時，教師根據反饋問題進行重點難點解析，安排學生針對所學知識進行討論，教師對本次教學內容進行總結，同時安排下一步的學習任務。圖1為測試學期中三個月內學生訪問學習平臺的統計圖，可以看出，每天都有學生登錄學習平臺，體現了學生的學習主體地位，能夠滿足不同學生的個性化學習需求，進而提高學生的學習自主性和學習積極性。圖2 為測試學期內學生登陸學習平臺時長和登陸次數統計圖，學生訪問學習平臺最多為126 次，登陸時間最長3 620 min。統計圖表明，學生完全可以根據自身學習速度和對知識的掌握程度，隨時登陸教學平臺，也可以通過反復觀看教學視頻，加深對教學內容的理解、復習和鞏固所學知識點，有利于促進學生的個性化學習。

圖1 學生訪問學習平臺的統計圖

圖2 學生登陸時長和登陸次數的統計圖

(二)試驗結果分析

理論力學課程改革試驗的教學效果通過期末考試和調查問卷進行驗證。測試組和對照組學生統一參加學校組織的期末閉卷考試，考試成績和人數分布情況如圖3 所示。從圖中可以看出，測試組學生成績分布相對比較集中，60～70 分數段人數明顯多于對照組，平均成績較高。由此可見，采用線上線下混合教學模式有利于提升學生的學習效果。

圖3 期末考試成績對照圖

問卷調查采取網絡匿名的形式組織期中和期末兩次問卷，分別從學生對混合課程的接受度、提高學習質量、課程設計的滿意度以及意見建議等方面進行調查。96.2%的測試組學生參與了問卷調查，所有參與問卷調查的學生都表示愿意接受并認同混合教學模式，豐富的在線課程資源和課程設計環節能夠滿足學生的個性化學習需求，學生對本課程改革和建設非常滿意。

四、結束語

基于混合教學模式，堅持“以學生為中心”的教學理念，將課程建設與課程思政有機融合，對理論力學進行一流課程建設的教學改革。通過教學試驗發現，新的教學體系能夠有力地推動一流課程建設，改革成果有利于促進一流專業人才培養目標的實現。同時，改革后的教學模式有利于激發學生學習積極性和主動性，提升學生自主學習能力和學習效果，同時為其他一流課程建設提供參考。