程玉蘭 劉勝 董麗君 向鋒 康穎安
摘 要:本文基于傳統(tǒng)基礎(chǔ)力學(xué)課程建設(shè)中遇到的問題,以《身邊的趣味力學(xué)》精品在線開放課程為切入點(diǎn)對課程建設(shè)和應(yīng)用進(jìn)行了一系列改革,主要包括著眼“高階性”,完善“基于能力培養(yǎng)”的課程體系建設(shè)、著眼“創(chuàng)新性”,創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源、在教學(xué)理念上強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用,培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、在教學(xué)任務(wù)設(shè)置上著眼“挑戰(zhàn)度”,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、在教學(xué)方法上采用線上線下混合式教學(xué),重構(gòu)學(xué)習(xí)過程。這些改革措施有效破解了傳統(tǒng)基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)中遇到的難題,為其他類型的在線課程建設(shè)提供一定的借鑒。
關(guān)鍵詞:在線開放課程;基礎(chǔ)力學(xué);課程資源
一、引言
基礎(chǔ)力學(xué)(本文特指理論力學(xué)、材料力學(xué)和工程力學(xué))是機(jī)械、材料、土木、水利、能源動力、紡織工程等多數(shù)工科專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課,是后續(xù)很多專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),在工程技術(shù)領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用。從學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)來看,這門課理論性較強(qiáng),概念多,公式多,運(yùn)用傳統(tǒng)的教學(xué)方法學(xué)生普遍學(xué)習(xí)興趣不高,學(xué)習(xí)效果不理想[1]。在信息技術(shù)如此發(fā)達(dá)的今天,教育工作者有必要也必須適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣的改變,將傳統(tǒng)課程升級改造為在線課程,豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)資源,利用信息技術(shù)促使學(xué)生更好的掌握知識和提升能力。但通過對國內(nèi)幾大主要在線開放課程建設(shè)平臺(如中國大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線、智慧樹等)的調(diào)研發(fā)現(xiàn):目前基礎(chǔ)力學(xué)在線開放課程雖已建設(shè)了不少,課程名稱多為傳統(tǒng)的理論力學(xué)、材料力學(xué)、或工程力學(xué);且課程章節(jié)大多按照傳統(tǒng)的教材章節(jié)安排,缺乏創(chuàng)新性和吸引力。
為此,本精品在線開放課程建設(shè)主要針對應(yīng)用型本科院校機(jī)械工程人才培養(yǎng)需求,以成果導(dǎo)向教育(OBE)理念為引領(lǐng),以“金課”提出的“兩性一度”為標(biāo)準(zhǔn),以問題為導(dǎo)向、以案例為抓手、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和利用力學(xué)知識解決工程實(shí)際問題的能力。通過本課程的建設(shè)和應(yīng)用,努力使學(xué)生達(dá)到深諳理論、拓寬應(yīng)用,體味樂趣的目標(biāo)。
二、精品在線開放課程建設(shè)
(1)課程名稱的新穎性
本在線開放課程建設(shè)主要著眼于深度挖掘身邊的生活實(shí)例、工程案例中的力學(xué)原理,提綱挈領(lǐng)的總結(jié)力學(xué)課程解決問題的思路,將生活中的具體問題通過力學(xué)建模轉(zhuǎn)換到利用書本知識能夠解決的理論模型中來,從而切實(shí)提高學(xué)生利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。在課程內(nèi)容上,本課程將傳統(tǒng)的《理論力學(xué)》和《材料力學(xué)》兩門課程綜合在一起,建立力學(xué)課程群,就是目前的《身邊的趣味力學(xué)》。如此設(shè)置課程名稱的原因有二:一是從課程開設(shè)時(shí)間方面考慮,一般《理論力學(xué)》開設(shè)在大一下學(xué)期,《材料力學(xué)》開設(shè)在大二上學(xué)期?!独碚摿W(xué)》課程中的靜力學(xué)部分是《材料力學(xué)》的基礎(chǔ)??紤]到學(xué)生在學(xué)習(xí)《材料力學(xué)》時(shí)可能要復(fù)習(xí)《理論力學(xué)》的部分內(nèi)容,因此建立課程群很有必要。二是從課程建設(shè)的創(chuàng)新性方面考慮,本在線課程不再拘泥于教材章節(jié),而是精選身邊和工程中的典型案例,用所學(xué)的基礎(chǔ)力學(xué)的知識定性或定量地解決工程中的問題,一方面增加了課程的挑戰(zhàn)度,能有效調(diào)動學(xué)生的好奇心;二則由于案例均來自身邊的生活實(shí)例,故能增加課程的趣味性[2]。
(2)著眼“高階性”,完善“基于能力培養(yǎng)”的課程體系建設(shè)
課程的“高階性”即要求課程知識、能力、素質(zhì)的有機(jī)融合,是要培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高階思維。目前大部分課程建設(shè)主要是依據(jù)教材章節(jié),多數(shù)還是強(qiáng)調(diào)知識內(nèi)容的連續(xù)性和完整性,沒有真正體現(xiàn)從培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題所需的能力角度出發(fā)來組織教學(xué)內(nèi)容。本課程建設(shè)主要以成果導(dǎo)向教學(xué)理念為指導(dǎo),以本課程在學(xué)生畢業(yè)要求達(dá)成矩陣中對應(yīng)的“能力培養(yǎng)”為課程目標(biāo),對課程體系進(jìn)行進(jìn)一步的重構(gòu)和完善。對于《身邊的趣味力學(xué)》這門課,主要承擔(dān)了兩個(gè)能力培養(yǎng)指標(biāo)點(diǎn):一是具有與專業(yè)相對應(yīng)的力學(xué)知識,能夠應(yīng)用專業(yè)知識解決所對應(yīng)的工程復(fù)雜問題;二是基于力學(xué)原理對專業(yè)相關(guān)的物理、工程等現(xiàn)象進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本課程建設(shè)以這兩個(gè)能力目標(biāo)實(shí)現(xiàn)為依據(jù),分析每一個(gè)能力目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要哪些知識來做支撐,再結(jié)合課程知識點(diǎn)之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系,完善課程內(nèi)容體系;再按照認(rèn)知、能力發(fā)展規(guī)律對內(nèi)容體系進(jìn)行優(yōu)化,按照層次化、模塊化來進(jìn)行組織。課程內(nèi)容采用模塊化教學(xué),對《身邊的趣味力學(xué)》各教學(xué)要素進(jìn)行模塊化處理,具體包括:課程信息模塊、課程內(nèi)容模塊、教學(xué)方法模塊、教學(xué)過程模塊和教學(xué)評價(jià)模塊。每個(gè)模塊都分別制定知識和素質(zhì)能力兩類兩級具體目標(biāo)、成果的具體形式以及相應(yīng)的教學(xué)策略,從而構(gòu)成了本課程的學(xué)習(xí)成果目標(biāo)體系。
(3)著眼“創(chuàng)新性”,創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源
課程的“高階性”即要求課程內(nèi)容反映前沿性和時(shí)代性,教學(xué)形式呈現(xiàn)先進(jìn)性和互動性,學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性和個(gè)性化。目前大多數(shù)課程建設(shè)主要是依據(jù)傳統(tǒng)的教材,多數(shù)案例還是采用比較傳統(tǒng)的工程模型,反映時(shí)代性和前沿性的素材比例不大,教學(xué)形式主要還是“秧田式”的面授課堂,主要還是教師講,大班上課與學(xué)生的互動較少等。本課程建設(shè)以《身邊的趣味力學(xué)》課程培養(yǎng)的能力目標(biāo)實(shí)現(xiàn)為依據(jù),廣泛收集力學(xué)在時(shí)代前沿科技、工程中的應(yīng)用實(shí)例,充實(shí)教材案例;同時(shí),為了適應(yīng)線上學(xué)習(xí)的需要,努力打造優(yōu)質(zhì)的電子教材、云教材等新型的教材組織模式。在線課程建設(shè)方面,課程團(tuán)隊(duì)努力優(yōu)化理論教學(xué)模塊,充實(shí)測試模塊,重點(diǎn)開發(fā)實(shí)踐任務(wù)模塊。在理論教學(xué)模塊,進(jìn)一步挖掘日常生活、工程實(shí)踐中蘊(yùn)含力學(xué)原理的典型案例充實(shí)到課程中,提升課程的趣味性和實(shí)踐性。在實(shí)踐任務(wù)模塊,深入工程實(shí)地、企業(yè)現(xiàn)場、科研項(xiàng)目開發(fā)等場合相關(guān)環(huán)節(jié),收集力學(xué)在時(shí)代前沿科技、工程中的應(yīng)用實(shí)例,將其加工整理后設(shè)計(jì)為項(xiàng)目任務(wù),在學(xué)生學(xué)習(xí)完對應(yīng)的理論知識之后作為實(shí)踐項(xiàng)目任務(wù)發(fā)放,使理論學(xué)習(xí)和解決工程實(shí)際問題緊密聯(lián)系起來,切實(shí)提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。
具體說來,在課程資源建設(shè)方面主要基于兩點(diǎn)考慮:一是方便學(xué)生自主學(xué)習(xí);二是方便力學(xué)團(tuán)隊(duì)的組建和日常培訓(xùn)。課程資源主要以文檔、視頻等形式將教師上課的ppt課件,跟課程內(nèi)容密切相關(guān)的視頻資源上傳到對應(yīng)的章節(jié)目錄下。對每一章每一節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容,以“任務(wù)點(diǎn)”的形式明確標(biāo)記出來,讓學(xué)生對本門課的重點(diǎn)內(nèi)容有清晰的了解,方便學(xué)生有的放矢。對于視頻資源,在常規(guī)課堂上通常都只講解或動畫播放一遍,對于沒有跟上進(jìn)度或當(dāng)堂理解不夠透徹的學(xué)生,這部分視頻可以有效輔助學(xué)生在課后的復(fù)習(xí)和釋疑。在試題庫建設(shè)方面,客觀題主要以選擇、填空、判斷等形式將試題上傳,方便后續(xù)課堂、課后測試使用。在課程“資源拓展”模塊也上傳了不少資源。另外,對于學(xué)生課后作業(yè)中出錯(cuò)較多的題目,課程團(tuán)隊(duì)將做的好的學(xué)生的作業(yè)拍照上傳,一方面節(jié)約了課堂講授的時(shí)間,另一方面也起到帶頭示范的作用,在學(xué)生中能起到同伴互比、互幫、互學(xué)的良好氛圍。另外,在課程資源方面,課程團(tuán)隊(duì)將近14年來的7份全國競賽題和7份湖南省競賽題匯總到一起,方便學(xué)生隨時(shí)隨地調(diào)取。
三、精品在線開放課程應(yīng)用
自2018年9月起,利用在網(wǎng)絡(luò)平臺上建立的《身邊的趣味力學(xué)》開放課程,課程團(tuán)隊(duì)已嘗試在本校5個(gè)專業(yè)12個(gè)行政班級開展應(yīng)用,并初步總結(jié)出課程的部分改革成果。
(1)在教學(xué)理念上強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用,培養(yǎng)學(xué)生的工程意識
在開展教學(xué)實(shí)施過程中,明確“以學(xué)生為中心”,在教學(xué)過程中充分發(fā)揮學(xué)生的主動性,體現(xiàn)出學(xué)生的首創(chuàng)精神。通過創(chuàng)設(shè)機(jī)械工程問題情境、創(chuàng)設(shè)協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境,讓學(xué)生有多種機(jī)會在不同的情境下去應(yīng)用他們所學(xué)的知識,讓學(xué)生根據(jù)自身行動的反饋信息來形成對客觀事物的認(rèn)識和解決實(shí)際問題的方案。采用超星泛雅平臺的“一平三端”技術(shù)、“藍(lán)墨云班課”、智慧樹平臺等信息化的教學(xué)手段實(shí)現(xiàn)五個(gè)轉(zhuǎn)變,即從教師中心向?qū)W生中心轉(zhuǎn)變、從灌輸課堂向?qū)υ捳n堂轉(zhuǎn)變、從封閉課堂向開放課堂轉(zhuǎn)變,從知識課堂向能力課堂轉(zhuǎn)變、從重學(xué)輕思向?qū)W思結(jié)合轉(zhuǎn)變,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性。
(2)在教學(xué)任務(wù)設(shè)置上著眼“挑戰(zhàn)度”,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
課程的“挑戰(zhàn)度”即要求課程內(nèi)容有一定難度,需要跳一跳才能夠得到,老師備課和學(xué)生課下都有較高要求。傳統(tǒng)課程由于受課時(shí)的限制,學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的限制,傳統(tǒng)教材內(nèi)容泛而全的限制,教師在課程內(nèi)容的選擇上內(nèi)容難度相對偏低。這樣導(dǎo)致的后果是:一方面課程內(nèi)容激不起學(xué)生的好奇心,學(xué)習(xí)積極性普遍不高;二是內(nèi)容難度不大,學(xué)生可以靠考前突擊通過考試,導(dǎo)致學(xué)生不注重過程學(xué)習(xí),存在投機(jī)的嫌疑;三是長期教授沒有什么難度的知識,導(dǎo)致教師的專業(yè)水平提高有限,職業(yè)認(rèn)同感也逐年下降。
本在線課程以《身邊的趣味力學(xué)》課程培養(yǎng)的能力目標(biāo)為引領(lǐng),從案例收集、內(nèi)容呈現(xiàn)、教學(xué)組織等方面全面提高課程難度。在案例收集過程中,廣泛收集反映時(shí)代前沿的鮮活案例入課堂。由于課程案例來自于工程案例,都是一些具體的實(shí)例,沒有現(xiàn)成的理論模型直接套用,學(xué)生需要從案例中提煉出理論模型,課程難度自然就加大了;在內(nèi)容的呈現(xiàn)形式上,借助視頻、圖片等形式讓案例生動起來,激發(fā)學(xué)生探究的欲望;在學(xué)習(xí)模式上,擺脫以往的“滿堂灌”教學(xué),以案例為起點(diǎn),將學(xué)生進(jìn)行分組,通過組內(nèi)協(xié)作完成從實(shí)際案例到理論建模,再到分析模型,求解未知量,解釋工程案例成因;從教師的角度來講,從哪里優(yōu)選工程案例,案例如何有序安排,如何引導(dǎo)學(xué)生建模,以小組學(xué)習(xí)模式組織教學(xué)如何進(jìn)行個(gè)體評價(jià)等,這些教學(xué)過程和模式的摸索與總結(jié)必將促成教師專業(yè)水平的提高。
(3)在教學(xué)方法上采用線上線下混合式教學(xué),重構(gòu)學(xué)習(xí)過程
在課程資源數(shù)字化之后就可以進(jìn)一步探討教學(xué)模式的改變了。翻轉(zhuǎn)課堂是目前比較流行的一種教學(xué)模式,強(qiáng)調(diào)學(xué)生課前自主學(xué)習(xí),課中集中解決難點(diǎn)問題。但考慮到本校學(xué)生的實(shí)際情況,學(xué)生很難一下子從被動學(xué)習(xí)中轉(zhuǎn)變過來,全力配合老師的教學(xué)改革從被動一下子轉(zhuǎn)變?yōu)榉浅V鲃?。所以本課程團(tuán)隊(duì)采用的是小步走的方式,先是通過視頻資源讓學(xué)生了解什么是翻轉(zhuǎn)課堂,實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂之后會給他們帶來的改變以及最終的收獲是什么;第二步,部分習(xí)題只在課上講解思路,具體解題過程要求學(xué)生通過與網(wǎng)絡(luò)課程配套的手機(jī)APP“學(xué)習(xí)通”自學(xué),這時(shí)的網(wǎng)絡(luò)資源還只是課后復(fù)習(xí)的一個(gè)輔助工具;第三步,建立課程對應(yīng)的試題庫,課堂上根據(jù)學(xué)生的聽課狀態(tài)實(shí)時(shí)發(fā)布作業(yè),要求學(xué)生在有限時(shí)間內(nèi)答題并提交,系統(tǒng)會自動批改并給出分?jǐn)?shù),這種做法一方面迫使不認(rèn)真聽講的同學(xué)集中注意力,另一方面教師也可以通過學(xué)生的答題情況了解學(xué)生的知識掌握情況;第四步,從系統(tǒng)后臺的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)可以看出學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)的情況,對學(xué)習(xí)非常積極的同學(xué)在班上公開表揚(yáng),起到示范帶頭作用;對活躍度非常低的學(xué)生,利用系統(tǒng)的督學(xué)功能實(shí)時(shí)提醒,讓學(xué)生感受到老師的關(guān)心,一定程度上保證學(xué)生不至于掉隊(duì)太遠(yuǎn)。課程應(yīng)用主要開展的活動形式有:課堂簽到、隨機(jī)點(diǎn)名、搶答、頭腦風(fēng)暴、討論、隨堂測試、督促學(xué)習(xí)、發(fā)送通知等。這些活動最終都會按照一定的比例折算成分?jǐn)?shù),用作學(xué)生的平時(shí)成績。這些及時(shí)反饋的學(xué)習(xí)測試能有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,有效避免了部分學(xué)生不注重過程學(xué)習(xí),最終突擊應(yīng)付考試的現(xiàn)象,真正做到功在平時(shí),使得形成性評價(jià)更有效促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。另外,課程團(tuán)隊(duì)還專門開設(shè)了“力學(xué)競賽團(tuán)隊(duì)”班級,將不同年級的參賽學(xué)生聚集在一個(gè)虛擬的班級里,不同年級的學(xué)生相互之間能有更多的聯(lián)系[3]。學(xué)生在做題過程中遇到問題可以由其他同學(xué)幫助解答,一方面鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力,同時(shí)也為培訓(xùn)指導(dǎo)教師節(jié)約了時(shí)間。另外,往屆參賽學(xué)生還可以將自己競賽準(zhǔn)備的過程以及獨(dú)有的心得體會跟同伴交流,在學(xué)習(xí)同伴的共同陪伴下鉆研并不簡單的競賽題,對學(xué)生克服困難,迎難而上的意志品質(zhì)也是一種錘煉。
四、結(jié)束語
《身邊的趣味力學(xué)》在線課程建設(shè)期內(nèi),課程做到了將教學(xué)資源全部上網(wǎng),按照適合線上學(xué)習(xí)的方式組織教學(xué)資源,在常規(guī)班級能有效彌補(bǔ)課程學(xué)時(shí)少,進(jìn)度快的不足,促使學(xué)生在課外能更有效的自主學(xué)習(xí);在課程資源應(yīng)用過程中,注重教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動,及時(shí)為有疑問的學(xué)生答疑解惑,讓師生、生生溝通的渠道更暢通,有效消除學(xué)生課外學(xué)習(xí)中的“孤島效應(yīng)”,從而有效提高教學(xué)質(zhì)量,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn),同時(shí)也促進(jìn)教師專業(yè)水平的進(jìn)一步提高。
[參考文獻(xiàn)]
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[3]程玉蘭、夏平、卿上樂、魏克湘. 混合式教學(xué),助推力學(xué)競賽[J],新校園,2018,482:90-91.
(作者單位:湖南工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院,湖南 湘潭 411104)