基于“互聯網+”背景下高職機械類工程力學課程教學改革研究

蔣強

摘 要：“互聯網+”作為一種新興技術，正廣泛地應用到職業教育領域。從高職院校機械類專業工程力學課程的教學現狀出發，提出了工程力學課程在教學內容上的優化及與機械專業的融合。結合“互聯網+”背景下先進教學方法和手段的應用，構建教師為主導、學生為主體的課堂。同時，改革現有的考核評價體系，智慧地實施個性化的學習，為其他課程的教學改革提供了指導和依據。

關鍵詞：“互聯網+” 機械專業 工程力學 教學改革

1 引言

2015年，“互聯網+”一詞第一次鄭重地在政府工作報告中被提及，國家鼓勵將此新型互聯網技術全面地應用到制造業、服務業、教育領域等[1]。2020年，教育部等九部門下發的《職業教育提質培優行動計劃（2020-2023年）》中提到，要實施職業教育信息化2.0建設行動，鼓勵職業學校利用現代信息技術推動人才培養模式改革，滿足學生的多樣化學習需求，大力推進“互聯網+”“智能+”教育新形態，推動教育教學變革創新。工程力學作為高職機械類專業的一門基礎課，它的重要性不言而喻。然而，對于大多數學生而言，工程力學似乎是個頭疼的存在。如何適應“互聯網+職業教育”發展需求，提升學生的職業能力，真正實現技術和職業復合人才的培養和立德樹人的目標，是高職院校工程力學教學中亟待解決的問題。

2 高職院校機械類專業工程力學教學現狀

2.1 過分強調邏輯思維培養，忽視與其他課程的聯系

長期以來，工程力學的教學強化理論的推導和公式的計算，這對學生的邏輯思維培養有一定好處。但高職學生往往數理基礎比較薄弱，特別是講到材料力學中的一些內容時，學生似乎在聽天書。并且現行的教材中，所講授的例題以建筑類的實例結合較多，與機械實例結合較少，機械專業的學生往往覺得與專業課程聯系不大，從而進一步削弱學習熱情。

2.2 教學模式單一，信息化程度不夠

通過對部分高職院校進行調研，發現工程力學的教學模式仍存在著單一和落后的現象。傳統的教師為中心的教學模式，學生總是被動地接受知識，教師往往只是對著教材或課件講授，課后學生無法及時有效的回顧，無法滿足學生個性化、多樣化的學習需求，與“互聯網+”環境下新型信息技術結合不夠緊密。

2.3 考核設置不合理，成績評定不科學

目前，多數高職院校工程力學的考核還是以期末的閉卷考試為主，平時和實驗成績為輔。一方面，期末考試的試題與教材中的例題習題相似，學生只需背題、套用公式就可解決，存在高分低能現象。另一方面，對學生的整個學習過程沒有評價，對學生的知識和能力掌握情況無法科學的評判。

3 高職機械類專業工程力學教學內容的優化

3.1 總結知識點的內在聯系，將教學內容重構與整合

高職工程力學課程包括靜力學和材料力學兩部分，內容較多，知識點較零碎，而現有的學時又有限。因此在內容的選擇上，貫徹少而精的原則，注重課程知識的橫向聯系，著重講清概念，強調如何應用有關的理論和結論，淡化理論推導和演算，與機械專業學科有機結合，將工程力學的教學內容整合成圖1所示的3個模塊。按照“外力-內力-應力”的主線，由宏觀到微觀逐層遞進，最終指向具體的承載能力計算，每個模塊內，也是沿主線層次遞進[2]。這樣既能保證內容體系的完整連貫性，又能幫助學生更好的理解各部分內容的相互聯系。

3.2 結合機械類專業學科特點，教學中注重與其他專業課程融合

工程力學作為一門基礎課，通常在大一開設。學生此時還未接觸到專業課程，單純學習力學知識會使學生覺得力學內容與機械專業聯系不多、用處不大，久而久之，就容易產生厭學情緒。因此，教師在講授時，選擇的力學模型要突出機械專業特色。例如，在講授到平面任意力系知識點時，以機械中常見的曲柄連桿機構為例展開，可先帶領學生參觀機械原理陳列柜中的機構模型，建立起直觀的初步印象，再分析它的受力，列出相應的平衡方程。在講到固定端約束時，以金工實習時用到的車刀為例，先帶領學生參觀實訓車間，引導學生觀察車刀夾持在刀架上的情形，再在課堂上結合理論分析固定端約束反力的特點，求解相應的實際問題。在講到拉彎組合變形時，以鉗工實訓中打孔用到的鉆床為例，先設置鉆床立柱的強度是否安全的問題，待學習了拉彎組合變形的應力分析后，再讓學生帶著問題主動去探索。學生在潛移默化中能感受到力學知識在機械中的重要應用，進而更能激發學好力學和專業課程的熱情。

4 “互聯網+”背景下工程力學課程教學改革措施

4.1 利用“互聯網+”條件下的多種信息化手段，構建工程力學“雙主課堂”

傳統的工程力學教學還是以教師為中心，依賴教師的經驗，師生之間的互動非常有限，缺乏課內外協作，無法滿足學生個性化的學習需求。利用“互聯網+”思維方式和大數據、云計算等新興信息技術，基于動態學習數據分析和智能化信息軟硬件的運用，構建教學決策數據化、評價反饋及時化、交流互動立體化、資源推送智能化[3]，既發揮教師主導作用，又突出學生在學習過程中主體地位的“雙主課堂”。教師搭建課程網絡教學平臺，線上線下相結合，運用多種信息化手段呈現豐富的教學資源。課前、課中、課后形成有機聯系的體系，通過多種教學活動引導學生主動地去探索，激發學生的學習主動性，營造師生交流，生生交流的氛圍。以課程中材料拉伸與壓縮時的力學性能這一部分內容為例具體說明實施過程。

課前，教師上傳相應學習資源到教學平臺，發布學習任務單，布置預習任務。學生通過觀看視頻、微課后，要求學生至少總結一個問題到討論區。教師對學生提出的問題進行歸類總結，問題主要集中在低碳鋼拉伸過程的特點、拉伸試驗中萬能試驗機的操作、低碳鋼和鑄鐵拉伸曲線的差異這3個方面，根據問題集中所在調整優化教學設計。

課中階段，按照“課題導入——任務學習——測試反饋——試驗實施——任務總結”的流程依次進行。教師先通過材料力學性能失效的案例，引入本次課要學習的材料拉壓時的力學性能的學習任務。通過播放萬能試驗機和低碳鋼拉伸時的力學性能曲線，引導學生總結歸納出低碳鋼拉伸過程中的四個階段、三個關鍵點、兩個變形階段，并介紹延伸率和斷面收縮率兩個塑性指標。學生完成學習探究任務后，教師在教學平臺上發布測試題目，學生登錄手機App并在規定的時間內完成提交。利用軟件自帶的統計分析功能，可以立即查看到學生完成的平均分、用時情況、每道題的正確率等數據。針對錯誤率較高的題目，教師及時與學生交流，幫助學生分析產生錯誤的原因。試驗實施時，學生先在電腦上觀看試驗操作講解視頻，并通過模擬軟件熟悉萬能試驗機面板的按鍵操作，教師在進行試驗演示講解時通過直播軟件投屏，可以讓學生在手機端直接清晰的看到整個操作過程且可以反復回看，既有效解決了傳統教學時學生圍觀操作易造成課堂秩序混亂的難題，又可以讓學生多次觀看加深對操作細節的理解。待學生完成各試驗任務后，教師引導學生比較低碳鋼和鑄鐵材料在拉壓時力學性能的不同并對本任務的內容進行總結。學生登陸教學平臺對本次課的自我表現進行總結并對教師的授課進行點評。

課后階段，教師在教學平臺上發布課后作業，學生在規定的時間內完成并提交。客觀題通過預先建立好的題庫由系統自動評分，主觀題由教師在平臺中手動評分。針對作業中出現的普遍問題，教師錄制講解微課并推送給學生，學生在線觀看作業講解視頻，回顧所學內容，在教學平臺發布感想或疑問，在線交流討論。教師根據課堂的實施情況和教學平臺記錄的教學活動數據對整個教學過程進行教學反思，為后續授課做準備。

4.2 利用“互聯網+”條件下的學習數據全過程采集，改革工程力學課程考核評價體系

傳統的一張試卷定成績的考核評價模式過于單一，無法完全客觀評價學生的真實水平。在“互聯網+”條件下，學生整個學習的全過程數據能被智慧化的采集和分析，從而幫助教師更好地實現教學決策和評定成績。具體實施中，加大平時過程考核的權重，與期末卷面考試各占50%。過程考核的滿分為100分，內容包括：學生是否按要求認真參加線上學習，學習時長和學習進度是否達到規定要求，課件互動數是否足夠;課堂簽到出勤率;線上測試和課后作業的成績;課堂討論參與度和實驗實踐成績等。為精確地得到過程考核的結果，對各考核指標賦予相應的權重，確定最終的過程考核成績[4]，如表1所示。

4.3 利用“互聯網+”條件下學習空間的變革，滿足工程力學個性化學習的需求

由于課堂教學時間和空間的限制，教師在傳統教學中無法滿足不同基礎和不同學習能力的學生個性化的學習需求?！盎ヂ摼W+”背景下，學習空間發生了變革，學生可根據自己的時間安排，利用網絡實現無縫學習、跨時空學習，使學習交流、分享更滿足于自身的需求[5]。教師通過對課程教學平臺上反饋的學生互動、作業、測試的情況進行數據分析，并結合學生在理論和實踐課堂上表現出的綜合職業能力，針對不同的學生采取不同的策略。對部分基礎薄弱的學生，課前課后推送基本的學習任務和學習資源，重點讓他們夯實基礎。而對部分“吃不飽”的學生，推送適當拔高的學習資源，從中選拔部分力學素質高的學生參加每年省級的力學大賽。以專門的力學社團為依托，教師利用課余時間有針對性的輔導，分組進行培訓，營造合作、交流和競爭的氛圍，帶動學生個性、創新能力和職業能力的全面發展。

5 結語

工程力學是機械類專業的一門重要技術基礎課，學生的掌握程度將直接影響其后續專業課程的學習?！盎ヂ摼W+”為課程教學改革帶來了機遇和考驗，網絡資源的豐富性使教學內容在時間和空間上得到延伸，但知識的碎片化和時間的零散性，也影響著學習者的知識系統性和學習專注度[6]。在整個課程改革的組織和實施中，通過對教學內容重構和整合，突出機械專業的特色，利用“互聯網+”條件下的各種新興技術，建立起課程網絡教學平臺，課前、課中、課后線上線下相結合，構建過程化的考核評價體系，滿足學生個性化的學習需求。高職院校作為機械制造業應用人才的重要培養基地，應主動探索“互聯網+”背景下課程教學改革的路徑和措施，為提高教學質量、培養高素質的應用型人才貢獻一份力量。

基金項目：安徽省教育廳質量工程教學研究項目“ ‘互聯網+和職業能力導向背景下高職機械類工程力學課程教學改革探索”（2019jyxm0676）;安徽省教育廳質量工程課程思政示范課程“工程力學”（2020szsfkc0521）

參考文獻：

[1]孫艷芬，張江華.“互聯網+”背景下高?；旌鲜浇虒W模式的研究與實踐[J].文化創新比較研究，2019，（15）：125-126.

[2]奚立平.基于高職學生認知特點的《工程力學》課程改革探究[J].安徽水利水電職業技術學院學報，2017，（6）：65-68.

[3]孫曙輝，劉邦奇.智慧課堂[M].北京：北京師范大學出版社，2017：43-44.

[4]張頃頃，張華賓，張智慧.“互聯網+”背景下工程力學課程線上線下混合教學模式研究[J].中國教育技術裝備，2019（16）：35-36，39.

[5]趙興龍.“互聯網+”教育：以學生為中心的教育變革[M]. 北京：科學出版社，2017：50.

[6]鄭麗娟.互聯網+背景下獨立學院《電工電子技術》課程改革的探索[J].教育教學論壇，2019，（18）：150-151.