“工程力學(xué)”線上線下智慧教學(xué)的課程設(shè)計方案探索與實踐

摘 要 為了培養(yǎng)學(xué)生高級思維及解決復(fù)雜問題的綜合能力，對“工程力學(xué)”課程開展了線上線下混合教學(xué)模式的探索與實踐。開發(fā)制作了具有“高階性、創(chuàng)新性與挑戰(zhàn)度”的“工程力學(xué)”MOOC。線上教學(xué)側(cè)重知識傳授與能力培養(yǎng)，體現(xiàn)了教學(xué)方式和教學(xué)手段的先進性;研討式的線下教學(xué)，側(cè)重立德樹人與高級思維能力培養(yǎng)，采用多元化的過程考核，實現(xiàn)了從 “教過了”到 “學(xué)到了”的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞 慕課（MOOC） 線上線下智慧教學(xué) 教學(xué)改革 “工程力學(xué)”

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.11.034

Exploration and Practice of Design Scheme of Online and Offline

Intelligent Teaching on Engineering Mechanics

XIANG Dinghan

（School of Materials Science and Engineering， Guilin University of Electronic Technology，

Guilin， Guangxi 541004）

AbstractIn order to cultivate students' advanced thinking and comprehensive ability to solve complex problems， the exploration and practice of online and offline blended teaching mode for engineering mechanics course was carried out. The MOOC of engineering mechanics with "high-level， innovative and challenging" was developed and produced. Online teaching focuses on knowledge imparting and ability cultivation， which embodies the advanced nature of teaching methods and teaching methods. Discussion type offline teaching focuses on moral cultivation and advanced thinking ability training. By adopting diversified process assessment， the transformation from "Teacher-centered" to "student-centered" has been realized.

Keywords MOOC; online and offline intelligent teaching; teaching reform; engineering mechanics

國務(wù)院發(fā)布國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃，要求大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”。慕課（MOOC）應(yīng)運而生，智慧教育是建立在物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)基礎(chǔ)上，營造智慧型的教學(xué)環(huán)境，轉(zhuǎn)換教育方法，教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)手段，利用教育網(wǎng)絡(luò)化，個性化和智能化的一種教育新模式。[1]傳統(tǒng)教學(xué)中“工程力學(xué)”的教學(xué)困境，一是教學(xué)內(nèi)容中大量計算題，課堂上學(xué)生很難集中注意力;其次大班教學(xué)缺乏互動，教學(xué)效果不佳。基于MOOC的線上線下智慧教學(xué)課程設(shè)計，正是將“教過了”的傳統(tǒng)教育方式向“學(xué)會了”個性化的智慧教學(xué)轉(zhuǎn)變，遵循了工程教育專業(yè)認證要求的OBE核心理念。[2]

本項研究將從MOOC設(shè)計、線上教學(xué)內(nèi)容設(shè)計與線下教學(xué)設(shè)計三個方面，構(gòu)建新型的線上線下混合教學(xué)模式，提升教學(xué)效果。

1 設(shè)計具有“高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度”的教學(xué)內(nèi)容MOOC

“工程力學(xué)”MOOC（桂林電子科技大學(xué)，向定漢），簡稱MOOC（向），2020年6月在智慧樹在線教育上線。圖1是MOOC（向）的設(shè)計框架，設(shè)計過程中完全遵循了國家級一流課程的認定標準“提升高階性、突出創(chuàng)新性以及增加挑戰(zhàn)度”，同時也要按照智慧樹在線教育平臺的要求，設(shè)計了彈題（每節(jié)1-3題）、線上章節(jié)測驗題與期末考試題。彈題是視頻播放過程，彈出一道教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的選擇題或判斷題，以鞏固教學(xué)內(nèi)容（見圖1）。

1.1 提升高階性

專門設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的教學(xué)內(nèi)容，MOOC（向）中教學(xué)案例1：9.3 建立抽象模型解決工程問題，要求學(xué)生建立抽象模型，通過力學(xué)分析，計算武漢長江大橋、南京長江大橋與九江長江大橋跨度;培養(yǎng)學(xué)生高階思維，MOOC（向）通過在論壇區(qū)發(fā)布課程相關(guān)的科學(xué)問題，要求參與學(xué)生參與討論。教學(xué)案例2：結(jié)構(gòu)近似長江大橋的跨度是由什么決定的？學(xué)生需要查詢資料、建模計算后才能參與討論，根據(jù)回答的情況記入平時成績。

1.2 突出創(chuàng)新性

在MOOC（向）的設(shè)計中，注重教學(xué)內(nèi)容的時代性與前沿性，教學(xué)案例：制作“工程力學(xué)”MOOC就順應(yīng)了時代要求;教學(xué)方法的互動性，通過MOOC（向）的論壇區(qū)實現(xiàn)生生互動與師生互動，2020春學(xué)年，環(huán)境工程專業(yè)2018級99名學(xué)生發(fā)帖218條參與討論，學(xué)習(xí)過程中有學(xué)生吐槽“視頻播放偶爾卡頓”、也有學(xué)生提合理化建議“加字幕就更好”、更多的同學(xué)肯定“MOOC對學(xué)習(xí)的幫助很大”等。

1.3 提高挑戰(zhàn)度

MOOC（向）每一章的教學(xué)內(nèi)容都是在研究、創(chuàng)新與綜合基礎(chǔ)上設(shè)計的，MOOC（向）目錄案例1：第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)，1.1 受力分析;1.2.1 受力分析（入門級）;1.2.2 受力分析（中級）;還專門設(shè)計了挑戰(zhàn)級的教學(xué)內(nèi)容1.2.3 受力分析（挑戰(zhàn)級）;MOOC（向）目錄案例2：3.1 平面任意力系的簡化;3.2.1 平面任意力系（入門級）;3.2.2 平面任意力系（中級）;3.2.3 平面任意力系（挑戰(zhàn)級）等。

MOOC（向）制作了13章，共40個短視頻，建設(shè)了26道彈題、章節(jié)測驗題庫130題（每章10題）與期末考試題庫200題。

2 線上教學(xué)設(shè)計

“工程力學(xué)”是專業(yè)基礎(chǔ)課48學(xué)時，線上教學(xué)16學(xué)時，線上教學(xué)的設(shè)計框架見圖2。

接受教學(xué)任務(wù)后，通過學(xué)院教學(xué)秘書轉(zhuǎn)發(fā)“工程力學(xué)”課程學(xué)習(xí)QQ群，邀請所有選課的學(xué)生入群，發(fā)布學(xué)習(xí)公告。

邀請所有學(xué)生加入MOOC（向）共享課學(xué)習(xí)，學(xué)生通過智慧樹在線教育平臺自主觀看“工程力學(xué)”教學(xué)視頻，教師通過學(xué)生在線討論發(fā)帖與章節(jié)測驗，檢查學(xué)生學(xué)習(xí)進度，在“工程力學(xué)”QQ學(xué)習(xí)群發(fā)送章節(jié)作業(yè)題，定期回收并100%批改后，返還給學(xué)生。

學(xué)習(xí)交流環(huán)節(jié)在MOOC（向）論壇實現(xiàn)，教師定期發(fā)布討論話題，要求學(xué)生參與討論，其學(xué)習(xí)行為并記入在線平時成績。

學(xué)完一章后，必須參加在線章節(jié)測驗，記入在線平時成績。課程期末考試前3周開始，參加線上期末考試，線上期末考試成績記入在線成績。

3 線下教學(xué)設(shè)計

將“工程力學(xué)”的教學(xué)目標歸納為“知識傳授、能力培養(yǎng)、價值塑造”是三個維度。能力培養(yǎng)與價值塑造適合于線下教學(xué)，線下教學(xué)的設(shè)計框架見圖3。

3.1 雨課堂教學(xué)

利用雨課堂點名，推送課程PPT給學(xué)生，授課過程中推送選擇題，隨堂測驗，適時了解學(xué)生對知識點的掌握情況，調(diào)整教學(xué)進度。

3.2 價值塑造立德樹人

立德樹人是國民教育的根本任務(wù)，是教師教書育人的必然要求，在教學(xué)內(nèi)容體系中潛移默化地融入了課程思政的教學(xué)內(nèi)容是教師義不容辭的職責(zé)。[3]通過對“工程力學(xué)”梳理，篩選出了25個知識點，確立25個德育目標，潛移默化立德樹人。教學(xué)案例1：知識點“3.2.3 平面任意力系（挑戰(zhàn)級）”的教學(xué)比較難，德育目標：培養(yǎng)迎難而上的大國工匠素質(zhì);教學(xué)案例2：知識點“推導(dǎo)壓桿穩(wěn)定的歐拉公式”，德育目標：培養(yǎng)學(xué)生“利用抽象模型解決復(fù)雜工程問題能力”的科學(xué)精神。

3.3 培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題能力

工程本科教育聚集學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)，督促學(xué)生學(xué)習(xí)問題分析，引導(dǎo)學(xué)生搜集相關(guān)資料和信息，深入考慮問題及其解的方案、方法、途徑、工具。[3]學(xué)生通過MOOC（向）視頻學(xué)習(xí)“工程力學(xué)”的基礎(chǔ)理論與解題方法，線下多以研討課形式授課。教學(xué)案例“建立抽象模型求解工程問題”，要求學(xué)生求解武漢長江大橋、南京長江大橋與九江長江大橋的跨度。“工程力學(xué)”授課對象不是橋梁專業(yè)，不是讓學(xué)生去設(shè)計武漢長江大橋，重點是培養(yǎng)學(xué)生課外（第二課堂）查詢資料，建立力學(xué)模型，通過力學(xué)分析求解結(jié)構(gòu)近似的長江大橋跨度。

3.4 培養(yǎng)高級思維

高級思維是合理的、反思性的思維。它是在發(fā)現(xiàn)問題后，對問題進行質(zhì)疑、對問題進行評估、對問題進行比較、對問題進行分析、對問題進行批判、對問題進行綜合信息以及開創(chuàng)替代已有知識的能力。[4]高級思維能力的培養(yǎng)需要交互性強的課堂教學(xué)模式。教學(xué)案例，教師在MOOC（向）論壇區(qū)發(fā)布“結(jié)構(gòu)近似武漢長江大橋、南京長江大橋與九江長江大橋的跨度分別是160 m、128 m與216 m，是什么決定的呢？”學(xué)生課后得查詢資料，準備線下研討課發(fā)言。武漢長江大橋鋼結(jié)構(gòu)是Q235屈服強度為235 MPa，南京長江大橋鋼結(jié)構(gòu)是Q345屈服強度為345 MPa，九江長江大橋鋼結(jié)構(gòu)是Q420屈服強度為420 MPa，文獻推導(dǎo)出了[5]橋梁鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)決定的。

3.5 多元化的考核

“工程力學(xué)”線上線下智慧教學(xué)模式體現(xiàn)了學(xué)生在知識掌握、能力提升、個性培養(yǎng)與價值塑造等方面多元化學(xué)習(xí)過程，因此線上線下智慧教學(xué)模式所對應(yīng)的評價與考核方式也應(yīng)該是多元化的，具體評價辦法如下：總成績=MOOC在線學(xué)習(xí)成績（在線學(xué)習(xí)時長5%、在線章節(jié)測驗10%、在線論壇討論5%、在線期末考試10%）30%+創(chuàng)新第二課堂研究性課題報告10%+期中考試10%+期末考試50%。

4 結(jié)論

“工程力學(xué)”線上線下混合教學(xué)模式實施后，2018級環(huán)境工程專業(yè)較2017級對比，不及格率從17%下降到2%，優(yōu)良率從25%提升到46.46%。學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和終生學(xué)習(xí)習(xí)慣、發(fā)現(xiàn)并質(zhì)疑問題的能力、研究與分析能力、解決問題的能力、語言表達能力等都得到了一定的提高。2020年“工程力學(xué)”被認定為廣西壯族自治區(qū)級線上線下混合一流課程。

基金項目：2019年度廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項目，編號：2019JGA170

參考文獻

[1] 董梅峰，宋新祥，劉冰.“新工科”背景下大學(xué)物理“金課”設(shè)計方案探索與實踐[J].黑龍江教育（理論與實踐），2020（04）：3-6.

[2] 徐爾，趙魯濤，李娜，等.概率論與數(shù)理統(tǒng)計“金課”建設(shè)與教學(xué)改革——基于慕課的混合式教學(xué)模式的探索與實踐[J].高等理科教育，2020（02）：116-123.

[3] 蔣宗禮.本科工程教育：聚焦學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2016（11）：27-30，84.

[4] 董梅峰，宋新祥.培養(yǎng)批判性思維能力的課程設(shè)計與實踐——以大學(xué)物理課程設(shè)計為例[J].高教論壇，2019（02）：53-55，59.

[5] 向定漢，陳國華.基于工程認證的“金屬材料及熱處理”課程質(zhì)量評價的研究與實踐[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊），2020，（12）：127-129，132.