基于SPOC的理论力学课程教学改革研究

吴亚丽 张东光

（太原理工大学 机械与运载工程学院，太原 030024）

随着科学技术的快速发展和教育理念的持续更新，新的教育模式正在不断变革中发展和完善，如慕课、微课和翻转课堂等多种新型的教学模式已成为信息技术背景下高等学校教育教学改革的主要方向[1-3]。以理论力学为代表的工科类专业基础课具有知识覆盖面广、概念定理严谨、示意图样丰富、工程实例多样及课程内容抽象等特征。在课堂授课的过程中，由于课堂时数的限制，导致教师对授课时间的分配不能满足每个学生的需求，难以实现因材施教、因人施教的教学模式，降低了学生学习的主动性和积极性。另外，在采用线上教学的过程中，由于缺乏师生互动交流，不利于学生构建完整的学科知识体系，从而极大地影响了学生的学习效果[4-6]。小规模限制性在线课程（Small Private Online Course，SPOC）是一种将优质的大规模开放在线课程与面对面课堂教学相融合的混合教学模式，主要是以本校学生为对象演变而来的小规模私有在线课程[7-8]。

SPOC作为大型开放式网络课程（Massive Open Online Courses，MOOC）时代的衍生物，其“线上教育+线下课堂”的混合教学模式既可以克服传统教学模式的弊端，又能弥补MOOC中存在的无法与现有的学生知识层次、课程难度及学习目标相匹配并且缺乏师生互动等实际问题，从而提高了学生的自主学习能力[9-10]。因此，需要对现有的教学模式进行改革，探讨在线教学与课堂教学相混合的教学模式，以实现线上教育与线下课堂的有机结合，提高学生学习的主动性与参与度，提升学生的学习效果。

1 理论力学课程的SPOC教学模式设计

1.1 教学内容安排

首先，由教师细分整理教学内容，把课程理论知识碎片化、专题化和集成化，为每个知识点提供自学问题清单、录制SPOC课程视频以及设置基础练习题等。以机械专业的理论力学为例，可以将课程分为4个专题，即静力学（7个知识点）、运动学（4个知识点）、动力学（5个知识点）和分析力学基础（5个知识点），以帮助学生建立知识框架体系，并根据课时合理安排各专题的教学内容。通过问题清单对关键知识点进行提示和引导，鼓励学生带着问题去学习，并在学习结束后设置回答问题环节。其次，对知识点进行碎片化设计，围绕知识点或关键问题录制学习视频。录制的视频内容应该高度凝练且具有独立性，可结合生活实例添加一些精美动画，从而激发学生学习的主动性，并将视频长度控制在15 min内，同时在视频内添加脚本文档，便于学生随时观看，从而加深对知识点的理解。最后，根据学生的知识结构水平与不同阶段的学习要求，合理设置随堂作业、课后作业及单元测试题等，以便于教师掌握学生的学习情况，同时形成反馈机制。

1.2 学生自学及课堂教学设计

首先，利用SPOC教育平台将理论力学课程学习活动的规划方案发放到网络学习素材中，并围绕关键知识点设置问题，为学生提供清晰的自学指导，同时还可以将课堂教学内容延伸到课外。其次，学生可根据教学任务掌握基本的概念及定理，通过线上关键问题的练习与测试，使学生了解自身对知识的掌握程度，从而引导学生积极主动地思考。最后，教师根据学生线上平台的发帖和讨论情况及时调整线下授课的侧重点，结合例题使学生能够熟练地掌握知识点并能进行延伸运用，从而达到强化巩固课程知识点的目的。

1.3 教师和学生互动平台及考核体系的构建

首先，通过线上自学与线下课堂授课，教师可通过SPOC平台在不同的学习环节和阶段提供班级整体和个体的评价成绩，如单元知识点总结、章节测试及综合测试等，使学生能详细了解自己的学习进度和学习情况，还可以将考核成绩计入期末总成绩中，以激发学生学习的主动性，提升其学习的参与度。其次，学生通过SPOC平台预习课程知识点或者通过相关习题测试后，可以将存在疑虑的问题通过SPOC平台发帖讨论并反馈给教师，然后由教师针对学生的问题进行定期线上答疑，或者在课堂讲授过程中组织多种互动交流模式，如学生小组讨论、一对一指导、综合测验等，从而加深学生对知识点的理解，这部分的考核成绩同样可以计入期末总成绩中。最后，教师根据一个阶段内的教学总结及时调整教学内容和教学方式，还可以向同学征求合理化和针对性的建议，最终形成学生自主学习、课堂集中讲授以及课后及时反馈的SPOC教学模式。

2 理论力学课程的SPOC教学方法

2.1 线上环节

线上环节主要是通过学生自学，使学生掌握理解基本概念和原理的同时，能熟练运用基本的计算方法求解简单的工程问题。教师可以根据教学大纲和学生对知识掌握的实际情况进行课程目标设置、知识点适度地分解、关键知识点的微视频录制以及相关学习资源的收集等工作，还可以设置问题清单，并利用SPOC平台鼓励学生带着问题进行线上预习。通过线上预习，可促使学生理解掌握基本概念及原理，还可以通过工程实例对知识点进行强化巩固。由于线上学习不受时间和空间的限制，学生可根据自身情况合理安排学习时间，同时还可以结合生活实例，借助网络平台和资源库吸引学生发帖并展开讨论，促使学生自主思考，从而提升学生的自学效果。通过线上的交流互动环节，不仅可以使教师通过辅导答疑和交流互动了解学生对知识点的理解程度，从而及时调整课堂教学内容的侧重点，还可以提高学生在讨论过程中的思考能力和交流能力。

2.2 线下环节

线下环节主要是对知识点的巩固、强化和提高。教师可以根据线上环节反馈的学习情况，通过总结和教学反思调整课堂教学内容的侧重点，从而在课堂教学过程中，重点讲解学生线上学习中遇到的难点及相对复杂的工程问题。线下的课堂授课主要以演示文稿的方式进行，包括讲解必备知识点和重难点问题、介绍工程案例和典型例题，讲解习题的变化、师生互动以及知识的综合提升等环节。课堂教学结束以后，教师可以提供有一定难度的思考题，供学生课下讨论交流，并在下次课堂上展示小组间的交流讨论结果，最后对各小组间的解题方法进行对比分析，使学生从不同角度和不同解题方法加深对知识点的理解。采用这种多元的课堂授课形式，不仅提高了学生学习的参与度和学习的主动性，而且加强了学生的团队合作意识和创新意识。

2.3 考核评价环节

以太原理工大学的课程为例，以往的理论力学课程成绩共分为期末考试成绩、平时成绩和实验成绩3部分，其中期末考试成绩占总成绩的80%、平时成绩和实验成绩各占总成绩的10%。采用这种考核方式对学生的了解比较单一，学生往往会把主要精力放在期末考试成绩上，只关注重点知识而忽略了对全部知识点的掌握理解。采用SPOC的教学模式可以通过调整考核方式达到监督和激励学生自主学习的目的，同时形成“必须完成”和“自愿完成”有机结合的评价考核方式，以达到学生全面掌握知识点和提升其创新思维的目的。

线上SPOC平台的考核方式可包括实验部分考核和课堂理论知识部分考核。实验部分考核包括实验理论知识考核和实验操作知识考核两部分，其考核的流程为：首先，学生通过观看视频来了解实验的目的、方法以及过程，并书写实验报告；其次，在线下进行相关实验操作后，分组讨论并完善实验报告内容；最后，由教师根据每个环节学生的具体表现进行考核打分。课堂理论知识考核主要包括教师通过平台发布问题清单、单元测试题以及思考题等引导学生思考相关知识内容，同时通过探究性测试和典型力学问题的讨论分析，并考虑学生在线时长、测试与作业完成情况、论坛发帖及回复率等，合理分配各项内容所占的成绩比例，然后在学期末组织学生参加线下的期末考试。教师可以结合各环节的考核结果，科学合理地规划成绩比例，从而实现动态、多元和全面科学的课程考核评价方式。另外，学期教学任务结束后，教师可以结合SPOC的反馈情况组织调查问卷，通过学生评价检验教学效果，并以此调整教学手段和考核方法，从而进一步提高教学效果。

3 结语

在“新工科”的背景下，随着教学研究和实践的不断深入，以及教学理念、教学方法和教学手段多样化发展，SPOC的教学模式在这种时代发展环境下应运而生，它可以满足现在新一代学者所期望的更多元化、更丰富的学习体验的需求。基于SPOC的教学模式对理论力学课堂教学进行重构设计，不仅可以结合合作、讨论和质疑等多种学习形式，从而强化学生自主学习的能力，还有助于培养新时代高校学生的创新、创造、创意和创业能力。