“工程力学”线上线下智慧教学的课程设计方案探索与实践

摘 要 为了培养学生高级思维及解决复杂问题的综合能力，对“工程力学”课程开展了线上线下混合教学模式的探索与实践。开发制作了具有“高阶性、创新性与挑战度”的“工程力学”MOOC。线上教学侧重知识传授与能力培养，体现了教学方式和教学手段的先进性;研讨式的线下教学，侧重立德树人与高级思维能力培养，采用多元化的过程考核，实现了从 “教过了”到 “学到了”的转变。

关键词 慕课（MOOC） 线上线下智慧教学 教学改革 “工程力学”

中图分类号：G424                                 文献标识码：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

国务院发布国家教育事业发展“十三五”规划，要求大力发展“互联网+教育”。慕课（MOOC）应运而生，智慧教育是建立在物联网与大数据等信息技术基础上，营造智慧型的教学环境，转换教育方法，教学内容与教学手段，利用教育网络化，个性化和智能化的一种教育新模式。[1]传统教学中“工程力学”的教学困境，一是教学内容中大量计算题，课堂上学生很难集中注意力;其次大班教学缺乏互动，教学效果不佳。基于MOOC的线上线下智慧教学课程设计，正是将“教过了”的传统教育方式向“学会了”个性化的智慧教学转变，遵循了工程教育专业认证要求的OBE核心理念。[2]

本项研究将从MOOC设计、线上教学内容设计与线下教学设计三个方面，构建新型的线上线下混合教学模式，提升教学效果。

1 设计具有“高阶性、创新性和挑战度”的教学内容MOOC

“工程力学”MOOC（桂林电子科技大学，向定汉），简称MOOC（向），2020年6月在智慧树在线教育上线。图1是MOOC（向）的设计框架，设计过程中完全遵循了国家级一流課程的认定标准“提升高阶性、突出创新性以及增加挑战度”，同时也要按照智慧树在线教育平台的要求，设计了弹题（每节1-3题）、线上章节测验题与期末考试题。弹题是视频播放过程，弹出一道教学内容相关的选择题或判断题，以巩固教学内容（见图1）。

1.1 提升高阶性

专门设计培养学生解决复杂工程问题能力的教学内容，MOOC（向）中教学案例1：9.3 建立抽象模型解决工程问题，要求学生建立抽象模型，通过力学分析，计算武汉长江大桥、南京长江大桥与九江长江大桥跨度;培养学生高阶思维，MOOC（向）通过在论坛区发布课程相关的科学问题，要求参与学生参与讨论。教学案例2：结构近似长江大桥的跨度是由什么决定的？学生需要查询资料、建模计算后才能参与讨论，根据回答的情况记入平时成绩。

1.2 突出创新性

在MOOC（向）的设计中，注重教学内容的时代性与前沿性，教学案例：制作“工程力学”MOOC就顺应了时代要求;教学方法的互动性，通过MOOC（向）的论坛区实现生生互动与师生互动，2020春学年，环境工程专业2018级99名学生发帖218条参与讨论，学习过程中有学生吐槽“视频播放偶尔卡顿”、也有学生提合理化建议“加字幕就更好”、更多的同学肯定“MOOC对学习的帮助很大”等。

1.3 提高挑战度

MOOC（向）每一章的教学内容都是在研究、创新与综合基础上设计的，MOOC（向）目录案例1：第一章静力学基础，1.1 受力分析;1.2.1 受力分析（入门级）;1.2.2 受力分析（中级）;还专门设计了挑战级的教学内容1.2.3 受力分析（挑战级）;MOOC（向）目录案例2：3.1 平面任意力系的简化;3.2.1 平面任意力系（入门级）;3.2.2 平面任意力系（中级）;3.2.3 平面任意力系（挑战级）等。

MOOC（向）制作了13章，共40个短视频，建设了26道弹题、章节测验题库130题（每章10题）与期末考试题库200题。

2 线上教学设计

“工程力学”是专业基础课48学时，线上教学16学时，线上教学的设计框架见图2。

接受教學任务后，通过学院教学秘书转发“工程力学”课程学习QQ群，邀请所有选课的学生入群，发布学习公告。

邀请所有学生加入MOOC（向）共享课学习，学生通过智慧树在线教育平台自主观看“工程力学”教学视频，教师通过学生在线讨论发帖与章节测验，检查学生学习进度，在“工程力学”QQ学习群发送章节作业题，定期回收并100%批改后，返还给学生。

学习交流环节在MOOC（向）论坛实现，教师定期发布讨论话题，要求学生参与讨论，其学习行为并记入在线平时成绩。

学完一章后，必须参加在线章节测验，记入在线平时成绩。课程期末考试前3周开始，参加线上期末考试，线上期末考试成绩记入在线成绩。

3 线下教学设计

将“工程力学”的教学目标归纳为“知识传授、能力培养、价值塑造”是三个维度。能力培养与价值塑造适合于线下教学，线下教学的设计框架见图3。

3.1 雨课堂教学

利用雨课堂点名，推送课程PPT给学生，授课过程中推送选择题，随堂测验，适时了解学生对知识点的掌握情况，调整教学进度。

3.2 价值塑造立德树人

立德树人是国民教育的根本任务，是教师教书育人的必然要求，在教学内容体系中潜移默化地融入了课程思政的教学内容是教师义不容辞的职责。[3]通过对“工程力学”梳理，筛选出了25个知识点，确立25个德育目标，潜移默化立德树人。教学案例1：知识点“3.2.3 平面任意力系（挑战级）”的教学比较难，德育目标：培养迎难而上的大国工匠素质;教学案例2：知识点“推导压杆稳定的欧拉公式”，德育目标：培养学生“利用抽象模型解决复杂工程问题能力”的科学精神。

3.3 培养解决复杂工程问题能力

工程本科教育聚集学生解决复杂工程问题能力的培养，督促学生学习问题分析，引导学生搜集相关资料和信息，深入考虑问题及其解的方案、方法、途径、工具。[3]学生通过MOOC（向）视频学习“工程力学”的基础理论与解题方法，线下多以研讨课形式授课。教学案例“建立抽象模型求解工程问题”，要求学生求解武汉长江大桥、南京长江大桥与九江长江大桥的跨度。“工程力学”授课对象不是桥梁专业，不是让学生去设计武汉长江大桥，重点是培养学生课外（第二课堂）查询资料，建立力学模型，通过力学分析求解结构近似的长江大桥跨度。

3.4 培养高级思维

高级思维是合理的、反思性的思维。它是在发现问题后，对问题进行质疑、对问题进行评估、对问题进行比较、对问题进行分析、对问题进行批判、对问题进行综合信息以及开创替代已有知识的能力。[4]高级思维能力的培养需要交互性强的课堂教学模式。教学案例，教师在MOOC（向）论坛区发布“结构近似武汉长江大桥、南京长江大桥与九江长江大桥的跨度分别是160 m、128 m与216 m，是什么决定的呢？”学生课后得查询资料，准备线下研讨课发言。武汉长江大桥钢结构是Q235屈服强度为235 MPa，南京长江大桥钢结构是Q345屈服强度为345 MPa，九江长江大桥钢结构是Q420屈服强度为420 MPa，文献推导出了[5]桥梁钢结构的材质决定的。

3.5 多元化的考核

“工程力学”线上线下智慧教学模式体现了学生在知识掌握、能力提升、个性培养与价值塑造等方面多元化学习过程，因此线上线下智慧教学模式所对应的评价与考核方式也应该是多元化的，具体评价办法如下：总成绩=MOOC在线学习成绩（在线学习时长5%、在线章节测验10%、在线论坛讨论5%、在线期末考试10%）30%+创新第二课堂研究性课题报告10%+期中考试10%+期末考试50%。

4 结论

“工程力学”线上线下混合教学模式实施后，2018级环境工程专业较2017级对比，不及格率从17%下降到2%，优良率从25%提升到46.46%。学生的自主学习和终生学习习惯、发现并质疑问题的能力、研究与分析能力、解决问题的能力、语言表达能力等都得到了一定的提高。2020年“工程力学”被认定为广西壮族自治区级线上线下混合一流课程。

基金项目：2019年度广西高等教育本科教学改革工程项目，编号：2019JGA170

参考文献

[1] 董梅峰，宋新祥，刘冰.“新工科”背景下大学物理“金课”设计方案探索与实践[J].黑龙江教育（理论与实践），2020（04）：3-6.

[2] 徐尔，赵鲁涛，李娜，等.概率论与数理统计“金课”建设与教学改革——基于慕课的混合式教学模式的探索与实践[J].高等理科教育，2020（02）：116-123.

[3] 蒋宗礼.本科工程教育：聚焦学生解决复杂工程问题能力的培养[J].中国大学教学，2016（11）：27-30，84.

[4] 董梅峰，宋新祥.培养批判性思维能力的课程设计与实践——以大学物理课程设计为例[J].高教论坛，2019（02）：53-55，59.

[5] 向定汉，陈国华.基于工程认证的“金属材料及热处理”课程质量评价的研究与实践[J].科教导刊（上旬刊），2020，（12）：127-129，132.