基于理论力学慕课的混合教学模式的实施

任艳荣， 陈佩佩， 白会娟

 （北京建筑大学理学院，北京，102616）

[摘  要]：慕课和泛雅平台下的云课程是现代技术教育下的一种新型教学模式。理论力学是理工科学生一门重要的技术基础课程，如何提高理论力学的教学质量，一直是困扰高等学校教师的一个难题。本文重点介绍了在理论力学慕课的基础上使用泛雅网络教学平台，通过该平台学生可以自主观看视频，进行网上自我检测和网上作业。线上学习弥补了理论力学课时严重不足的情况，而课堂教学可以更好地了解学生线上学习情况，相得益彰。通过这两种教学模式的融合，很大程度上提高了理论力学的教学质量，调动了同学学习力学的积极性和主动性。

[关键词]：泛雅网络教学平台；理论力学；超星学习通；混合教学模式

[作者简介]任艳荣（1973-），女，山东德州人，博士，北京建筑大学理学院，副教授（通讯作者），主讲理论力学、材料力学、工程力学等课程，主要从事海底管线与海床之间相互作用研究。E-mail:ryr@bucea.edu.cn

[基金资项目]：2020年北京建筑大学课程建设重点培育项目资助（理论力学（B） ZDZX202002）；2018年国家青年科学基金项目资助 复杂温度路径下饱和黏土的耦合热响应试验研究及无网格数值分析（00881918402）。

 

[中图分类号]：G642.0    [文献标识码]：A   

 

 Implementation of the Hybrid Teaching Model of Theoretical Mechanics Based on Pan-Ya Platform

Ren Yanrong  Bai Huijuan

(Science School  Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing, 102616，China)

Abstract: MOOC and Cloud Course under the platform of Pan-Ya is a new teaching mode under the modern technology education. Theoretical mechanics is an important basic course for science and engineering students, how to improve the teaching quality of theoretical mechanics, has always been a difficult problem for teachers in colleges and universities. This paper mainly introduces how to use pan-elegant network teaching platform on the basis of theoretical mechanics MOOC course, students can see teaching video，online self testing and online homework. Online learning makes up for the serious shortage of theoretical mechanics class, and classroom teaching can better understand the students' online learning situation, complement each other. Through the integration of the two teaching modes, it improves the teaching quality of theoretical mechanics to a great extent, and also mobilize students' enthusiasm and initiative in learning mechanics.

Key words: Pan-Ya network teaching platform; theoretical mechanics; Superstar Learning Tong; blended teaching pattern

 

“理论力学”是土木、机电、环能专业一门理论性、逻辑性都很强的重要技术基础课程。理论力学概念定理严谨，图样示意合理，工程案例丰富，动画齐全，生动；但由于该门课程理论性强，学生理解起来比较困难。而且笔者在教学过程中发现，许多同学对静力学中物体的受力分析、受力图思路不是很清晰，会直接导致约束反力结果的正确性。综上所述，基础力学课程的教学安排应该与时俱进，传统的教学模式必须进行相应改良。本文介绍了在理论力学慕课的基础上如何使用泛雅网络教学平台，如何将这两种教学模式有机地结合，从而调动同学学习力学的积极性和主动性。

 

1、“理论力学”课程的定位

“理论力学“课程的目的是培养学生一种新的（初等教育中几乎没有的）思维和表达方法，帮助学生准确理解力学的基本概念，掌握一定的用力学解决工程实际问题的方法。为学习后继课程打下必要的基础。培养学生从力学现象和实际工程中提出（发现）问题的能力、分析问题（包括进行定性分析和定量分析）的能力和综合应用所学知识解决问题的能力。

 

2、理论力学教学中存在的问题

“理论力学”是土木、机电、环能等专业开设的一门重要技术基础课程。该课程的主要内容由静力学、运动学和动力学等三部分组成。该课程是在普通物理力学的基础上，运用高等数学、线性代数等数学工具，来分析物体运动与受力之间的关系，同时又是后续力学（材料力学、结构力学）的基础，其特点是“理论好懂，习题难做，考关难过”。用学生的话说，陈旧的教学模式就是：“讲课、做题、期末一考”；就是“老师讲，学生听”。学生普遍反映理论容易理解，掌握内容难，灵活应用理论更难，尤其在解决工程实际问题时，学生又显得很茫然，无从入手。从而导致该门课程的及格率偏低，这一直是困扰授课教师的难题。

基于该原因，笔者尝试在理论力学慕课的基础上，基于泛雅网络教学平台，充分利用网络信息技术优势，探索线上线下相结合的混合教学模式，将这两种模式有机结合起来，取得了相得益彰的教学效果，在很大程度上提高了理论力学的教学质量，调动了同学们学习力学的积极性和主动性。

 

3、基于泛雅网络教学平台教学方案的实施

   3.1 所具备的教学条件

北京建筑大学购置了泛雅网络教学平台，同时还推出了相应的手机APP-超星学习通，学习通作为一款基于移动网络环境可以满足老师和学生课堂内外辅助教学互动的手机软件，可以实现师生之间的互动给，方便学生利用碎片化时间随时随地学习，大大提高了学习效率，将手机变为学习的掌上神器^[1]。

在“泛雅”网络教学平台内建设的理论力学课程包含课程简介、课程大纲、课程团队、教学条件、教学方法和拓展资源等。课程的教学结构按照课程内容-静力学、运动学和动力学三个模块将教学内容按照知识结构划分出了结构单元，结构清晰。在每个教学单元下有教学目标、教学重点和难点，每个教学单元中的每个章节有支持学生自主学习的教学视频和配套的PPT文本资源，并提供了和力学相关的小文章，供学生参考和拓展思维。

其框图如下：

   

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 课程建设实施方案

课程介绍中明确列出总体学习目标，即学生能够正确运用理论力学的理论和方法解决一些简单的工程问题。在每个单元的开始部位列出单元目标，让学生明确知道该单元的重点和难点。

课程介绍中明确说明期末成绩的评定规则。本课程除布置线下作业，还会布置线上作业-章节测试，题型为判断、选择、填空、计算题、简答题等，判断题、选择题主要针对理论力学中的一些概念、定理，而填空和计算题主要针对知识的分析和计算，以巩固和检测学习效果，可以反复测试。课上随时进行随堂练习，目的是复习上节课知识，随堂测结束后，老师及时进行反馈。讨论区内发布讨论题，明确体现出学习者的“解释和阐述能力”。通过这些手段共同保证学生对知识的掌握。

课程介绍中列出本课程的必修教材和选修教材，并提供相应的拓展资源。课程章节中提供主讲教师录制的慕课视频，可以供学生提前预习。对于线下作业的部分错题，老师录制了讲解视频，供学生进行纠错。

课程所列出的学习活动：（1）学习者与学习内容的互动，学习者浏览课程视频，阅读各种文本材料，完成布置的线下或线上练习等。（2）师生互动：学习者提交作业，老师给予口头或书面反馈意见；学习者与教师进行网络交流等。 学习者与同伴的互动：学习者共同参与教师布置的合作活动，如小组讨论、同伴作业互评等。

3.3线上线下混合课程实施方案

基于建成的理论力学（B）慕课，依托泛雅教学平台，建立SPOC课。

课前，任课教师会在班级微信群或学习通中提前发放预习任务单，任务单按照以下格式进行设计：上课内容，上课要求、重点难点、上课目标和思考问题等。根据课前预习任务单，要求同学提前观看视频、进行自学或者预习，并通过单元测检测预习情况，出错的题目及时找老师答疑。

课中，老师首先带领同学总结主要知识点，其次通过学习通进行选人、抢答、随堂练习等教学活动，以便进行教学或者翻转课堂等教学环节。

课后，布置线下和线上作业，以及思考题和讨论题供学生巩固复习。通过该教学模式，学生可以自主观看视频，及时查漏补缺，大大提高了学生自主学习的能力。

3.4 课程思政建设方案

结合工程案例、科学家事迹，激发学生的探究欲望，形成严谨的科学态度，培养学生的家国情怀、创新精神、科学思维、工匠精神和服务社会的责任感。

经典内容与思政元素有机融合，如讲静力学-力线平移定理时，解释该定理在乒乓球中旋转球中的应用，引申到奥运会上国乒队的团结和奋力拼搏，激发同学们的爱国情怀。又如讲到点的合成运动-引入诗人李白的诗篇《望天门山》，让学生了解到古诗中所蕴涵的力学概念，欣赏到诗人眼中的相对运动，从而彰显中国文化的博大精深和无穷魅力。

讲授过程通过问题式、案例式、研讨式、工程引导式启发学生对工程实际中的力学问题进行分析与探究，培养学生精益求精的精神以及主动思考的态度，调动学生学习力学的积极性。

3.5 教学过程实施

3.5.1课前教学设计

上课2-3天前，授课教师通知同学去泛雅平台教学中心网站，自主下载下次上课所需的视频、课件和思考题，提前进行学习。

学习时要注意：在观看视频前先对相关课程内容进行预习，然后针对视频中不了解的内容进行重点记录，并及时找老师答疑。

授课教师将要讨论的问题提前发布到教学平台上。对于静力学部分：如何判断二力杆？为什么不以二力杆作为研究对象？有固定端约束的物体系统，是先整体还是先拆开？若两个固定铰支座在同一条直线上的物体系统，是先整体还是先拆？若物系中有定滑轮，可否单独以定滑轮为研究对象？力矩方程如何列更简单？力偶用什么来平衡？运动学部分：动点和动系如何选择？动点、动系能否在同一个刚体上？平面运动速度瞬心如何来确定？动力学部分：动力学三大定理各解决何种问题？让学生带着问题进行自主学习，以达到事半功倍的效果。

3.5.2 课堂教学活动

基于泛雅网络教学平台，在学习通的支持下开展了签到、选人、抢答、主题讨论、测验、线上作业、发布通知等主题活动。通过这些活动，大大提高了学生的参与度和学习热情，表现如下：

（1）签到和抢答

对于大班授课（80人左右），使用学习通签到功能，可以大大提高点名速度，缩短老师以往点名的时间。同时老师可以设置问题，学生进行抢答。

（2）线上及时预习

基于理论力学慕课，由于讲课视频已经上传到泛雅网络教学平台，学生可以及时下载观看。老师提前布置预习内容，下次上课之前会对预习内容进行提问和测验，以此来调动同学学习的积极性，并且点击视频还可以累计学习积分。对及时观看视频的同学提出了表扬，对没有达到观看视频要求的同学已经进行督学。

（3）课堂随时测验

为鼓励学生参与课程教学，借助于学习通，每次上课前对学习过的内容进行测验，时间为3-5分钟不等，重在基本概念，在课堂上随时发布，学生通过手机提交答案，答题情况可以时时显示在老师的手机上。通过学生答题时间的长短和正确率，老师就可以及时了解学生对知识的掌握情况。通过这一措施，目的在于帮助学生巩固所学知识，并提醒同学及时复习，和整理笔记。随堂练习不仅提高了课堂教学效率，而且在新的层面上实现了师生互动。^[2-4]                       

（4）布置线上作业

静力学是理论力学的基础，同时又是后续课程材料力学和结构力学的基础。因此除纸质作业外，利用学习通布置作业功能，对这一部分内容又进行强化，作业形式多为计算题，希望利用线上和线下作业，齐头并进，巩固这一部分内容。绝大多数同学积极参与，且取得了较好效果。针对线上作业做得较好的同学，口头表扬，并且鼓励班内分享，线上作业做得不够好或者没做的同学，课后与其进行沟通，希望以后要积极参与教学活动。

课后及时批改学生的线上作业，以便了解学生学习情况，完成不好的打回去重做，直到完全作对为止。  

（5）主题讨论

充分利用学习通主题讨论这一功能，在讨论区发布关于课程知识点的话题，多为发散和拓展思维的问题，引导同学进行讨论。通过主题讨论，开拓了同学们的视野并提高了逻辑思维能力。对认真参与讨论的同学及时进行鼓励。

（6）发放重要通知

借助于学习通，发放重要通知，提醒同学引起重视。

泛雅网络教学平台的这些功能可以更好地服务课堂，学生能够及时互动。

4、结语

理论力学教学通常沿用传统模式-老师讲，学生听。在信息技术飞速发展的今天，可以在传统课堂上适当引入多种多样的课程教学资源，为传统课堂增添新的活力，可以使得课堂教学内容丰富，形式多样，学生积极互动，在很大程度上激发学生的学习热情并激发课堂活力。

通过该教学模式，学生可以自主观看视频，及时查漏补缺，进行网上自我检测，网上作业和交流讨论等，同时针对老师发布的主题讨论积极发言，大大提高了学生自主学习的能力。在线学习弥补了理论力学课时严重不足的情况，而课堂教学可以更好地了解学生线上学习情况，相得益彰。线上线下混合教学模式，大大提高了同学们自主学习的学习热情，同时也提高了期末成绩。

 

[参考文献]

[1]葛立新，肖伟，基于泛雅网络教学平台的工科大学物理混合式教学模式构建和实施，宁夏师范学院学报，2019，40（4），96-100.

[2] 张娟，王艳，余龙，理论力学“四堂融合”混合式教学和考核模式改革的实践，力学与实践，2019，41（2），210-215.

[3] 张玉林，谢金利，刘立成  刘娟，基于云班课的“理论力学”课程研究与实践，科技创新，2019，84-85.

[4]  范钦珊，殷雅俊等，改革教学，创新教学—“材料力学”课程教学改革实践与体会，力学与实践，2018，40（5），543-548.