基于MOOC的线上线下混合式教学模式在材料力学教学中的应用

陈亚娟　王钦亭　张振华

[摘 要]落实高等教育教学改革，课程改革是重要抓手，线上线下混合式教学把网络在线教学的优势和传统课堂教学的优势结合起来，目前已成为高校课堂教学改革的新方向。材料力学课程内容庞杂，既有理论知识又有实验技术，还与工程应用紧密联系，单一的传统教学模式难以达到优良的教学效果。项目组尝试借助中国大学MOOC平台，将优质线上教学资源引入课堂教学，借助信息化教学工具慕课堂，高效开展教学活动，解决了“从慕课到课堂”的痛点问题。实行“课前—课中—课后”三个教学环节，真正实现了从线上到线下，然后再回到线上的混合式教学模式，进一步激发并提升了学生的参与度，激发了学生的学习积极性和学习兴趣，提高了教学效果。

[关键词]材料力学;混合式教学模式;中国大学;MOOC;慕课堂

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2021）09-0078-03

一、研究背景

在“互联网+”的开放教育资源共享时代，慕课的产生影响了知识的传播和教学模式的改变，全新的思想、全新的知识传播方式，在全球引起了巨大的反响。信息技术与教育教学的深度融合，使得在线开放课程迅速发展起来，给人们提供了高质量的教育资源和多样化的学习方式，同时也给高等教育教学改革带来了新的机遇与挑战[1]。“中国大学MOOC”网络教学平台，是一种全新的教学模式，它的兴起和深入传播推进了我国高校各学科专业的教学改革，教师可以通过简单实用的课程设计模块让教学活动变得更加生动;学生可在多终端设备上随时随地按需参与教学过程;而教学管理部门可以通过对后台数据的剖析掌握最新的教学动态 [2]。

线上线下混合式课程教学已成为当前高校课堂教学改革的新方向，越来越多的教师通过慕课、微课、混合式教学对课堂教学进行改革。教师不再单向地以知识传授为主，而是借助智慧教学网络平台，把网络在线教学的优势和传统课堂教学的优势结合起来。由电脑端教学后台和微信端小程序组成的智慧教学工具——慕课堂，于2019年在中国大学MOOC平台上推出，这是一款简洁实用的课堂教学智能助手，可以满足任课教师将精品在线开放课程落地到课堂教学的迫切需求。

二、材料力学的课程特点

材料力学是工科高等院校本科生的一门重要的技术基础课，是以杆件为基本研究对象、分析和研究工程构件承载能力的一门科学;它是各门力学课的基础，对后续专业课程及工程应用都有深远的影响，并在工程技术领域有着广泛的应用。材料力学与工程实际结合比较紧密，课程教学设置为理论教学、实践教学两个教学环节，课程既要传授材料力学的基本思想和理论，又要注重培养学生运用所学知识解决工程实际问题的能力。

目前，材料力学在河南理工大学（以下简称“我校”）大多实行大班授课，基本上是90人左右，传统的课堂教学是以教师“灌输式”讲解为主，学生被动接受，学生的参与度不高且缺乏积极性;材料力学知识点繁多琐碎，基本概念抽象难懂，对数学、物理基础要求高;材料力学例题和课后作业题比较多且复杂，学生作业完成情况不理想，抄作业、抄答案现象比较严重，这导致期末考试不及格率较高，平均分较低，学生学习存在很大困难，有明显的畏难情绪。

为了增强学习效果，提升学生的自主学习能力，针对目前课程教学中存在的突出问题，本文从教学模式探索、设计、实践和教学成效等方面深入探讨基于 MOOC 的线上线下混合式教学模式和教学方法，逐步深化教育教学改革，促进高校教育的快速发展。

三、线上线下混合式教学模式设计

传统的线下课堂教学模式，满足不了不同学习能力学生的特殊需求，学生的自主学习能力得不到充分的發挥和体现，而完全的网上在线学习又严重缺乏教师的指导与监管，教学效果往往不尽如人意。因此，传统课堂教学模式与MOOC教学模式实现优势互补，“线上”（网络教学）+“线下”（面授教学）混合式教学模式应运而生[3-4]。

“线上”+“线下”混合式教学模式既不是彻底放弃课堂教学，把课堂迁移到网上，也不是“线上”与“线下”的简单叠加，而是通过课前导学、线上自主学习、课堂重点难点讲解、线上线下深度讨论、过程性考核等多种教学方式，将传统的以“教师讲授为主”的模式向以“学生自主学习为主”的模式转变，培养学生自主学习的能力和兴趣，锻炼学生独立思考的能力，从而获得最优化的学习效果[5-6]。

线上线下混合式教学模式主张双主体原则，既充分发挥教师的主导作用，又充分保障学生的主体地位，其分为三个环节“课前—课中—课后”[7]，如图1所示。课前，教师提前将各种教学资源上传到网络平台，并发布课程学习任务，学生根据教师的要求课前进行自主学习，同时可以进行在线讨论和检测。课中，教师借助课堂教学工具慕课堂，对学生课前自主学习情况进行检测，针对重难点和薄弱环节进行重点讲解，以及作业答疑，学生之间进行小组讨论与交流。课后，学生在平台上进行单元测验、线上考试，同时还要完成线下习题册和期末考试。整个教学活动实现了从线上到线下，再到线上的翻转过程，充分体现线上线下混合特征，最终落实立德树人根本任务，培养符合社会需求的创新型人才。

四、基于MOOC的混合式教学模式改革实践

我校材料力学课程开设历史可以追溯到20世纪60年代，在多年的开课过程中形成了一支优秀的教学团队，有多名教师在全国教学比赛中获得教学奖励，并依托河南省力学教学团队及河南省优秀基层教学组织进行课程建设和发展。我校的“材料力学基础”课程于2018年被认定为河南省精品在线开放课程，同年9月课程在中国大学MOOC平台上线，到2020年已经运行了4个学期。慕课既重视理论讲解又重视工程应用，全部视频和学习资源都经过多次优化，加入信息化手段，融入动画、仿真，精心进行教学设计，以激发学生的学习兴趣。目前已有教学视频81个，典型习题点评视频24个，单元测验题169道，课堂讨论题120道。

2019年春，我们在机械学院2017级机制专业3个班的材料力学课程中，尝试采用混合式教学方法进行改革。72学时的材料力学教学内容有13 章，基于课程基本要求和学生接受能力等方面的考虑，我们只选取了绪论、拉伸压缩与剪切、扭转、压杆稳定、能量法交变应力与动载荷作为翻转教学内容。弯曲内力、应力和变形、超静定问题的求解、应力应变分析、组合变形等内容难度较大，可以实施传统教学，也可酌情采用翻转教学法，适当增加课堂讨论环节，鼓励学生在课外采取小组合作的学习模式[8]。下面以材料力学的第三章“扭转”为例，讲述如何使用混合式教学。

（一）课前教学活动

1.教师提前在中国大学MOOC上发布本章教学视频、典型习题讲解视频、多媒体课件、讨论题和单元测验，教师提前几天在QQ群上发布公告 ，布置课前学习任务，要求学生完成本章5个小节教学视频和课件的观看，提醒学生对教学视频中不理解的内容进行记录;2.按照教师的要求，学生自主独立学习或者小组讨论学习;3.自学反馈，学生将自主学习中遇到的问题在截止时间前反馈给教师;4.教师针对学生反馈的疑难点，提前准备和设计第二天的课堂教学内容。

（二）课堂教学活动

将慕课堂作为信息化教学工具带入课堂，实现线上与线下教学高度融合，同时配备多种形式的教学资源。1.利用慕课堂进行签名，检查学生的到课率;2.在慕课堂上发布课前小测，检查课前学生观看视频完成情况;3.主讲教师针对学生的薄弱环节重点讲解，如纯剪切应力状态的深刻理解，圆轴扭转时横截面上切应力计算公式推导过程、三种强度计算等考试常见题型，扭转变形的刚度计算;4.学生对疑难点进行分组讨论，教师在整个讨论的过程中随时指导，最后点评练习题以及评价学生表现，让学生对所学内容理解得更加透徹。

（三）课后检测

为了进一步巩固课堂上学习过的知识，课后应该从以下两方面进行检测。1.在规定的时间内完成线上单元测验和单元作业，过期不能提交，以此督促学生在学完本章内容后及时进行复习和知识归纳;针对每个知识点，教师会在平台上的课堂讨论区设置一两个讨论题，鼓励大家参与讨论，提高学生的学习兴趣;学生若有其他不理解的内容，可以在答疑讨论区进行提问答疑，教师会积极回复学生的问题，对个别差生进行个别辅导;最后学生还要完成线上的期中期末测试 。2.学期开始，教师发放与教材对应的习题册，每节课堂教学结束后，教师会布置习题册上的作业，让学生完成，并且每一章学完都要上交，教师再批改作业。

（四）考核评价

采用线上线下混合式教学模式改革之后，更加着重强调学生的自主学习能力，以及在完成任务过程中培养学生分析问题、解决问题的能力。在这种情况下，不能采用传统的考核方式，而要对学生的学习过程给予关注和评价，重点突出线上学习和线下学习结果的双重考核，注重评价多元化和考核过程化，考核内容和分值如表1所示。

（五）教学总结与反思

任课教师可以在后台实时监测学生的线上学习数据，实现精准教学，根据学生掌握知识的情况，实施个性化指导。每学期结束后，主讲教师要进行教学总结与反思， 将学生的过程性考核数据和期末试卷成绩进行对比分析，了解学生对每章知识点的掌握情况，用于指导下一学年的课程教学。

五、实施混合式教学后的建设成效

（一）学生的学习成绩得到了明显的提高

为对比课程的教学效果，项目组在土木、机械、采矿等专业中将学生分为两类，一类是全程采用混合教学模式（线下和线上深度结合），一类是完全采用线下课堂教学模式。经过期末卷面成绩对比，采用混合式教学模式的学生平均成绩为74.8分，完全采用线下课堂教学模式的学生平均成绩为62.8分。

从线下试卷的考试情况来看，混合式教学的效果明显好于单一的课堂教学。

（二）学生的学习感受与评价

通过使用慕课平台，项目组对本学期采用混合式教学的3个班学生进行问卷调查，结果表明，92.5%的学生比较乐于接受混合式教学模式。71%的学生满意多种形式相结合的考核方式。在“线上+线下”混合式教学中，60.2%的学生认为最喜欢的学习活动方式是 “课堂讨论”;75.7% 的学生喜欢参与到与他人的交流与合作中，并且认为混合式教学可以提高学习的积极性。对于“用后台数据生成对学生的形成性评价与总结性评价”，65.5% 的学生表达了希望，27.6%的学生则认为一般。

六、结语

本文基于MOOC对材料力学混合式教学模式进行了初步的研究和探索，课前课后学生借助网络平台的自主学习，课中宝贵的50分钟最大限度地留给师生面对面的高质量互动。经过一学期的教学实践表明，材料力学这门课比较适合采用“线上慕课+线下课堂”的教学模式，大多数学生认为以前知识的学习在课堂，知识的内化和提升是课后通过作业和测试或者实验、实践操作来完成的;现在知识的学习在课外，知识的内化和提升是通过课堂上教师针对性地讲解和学生之间的互动讨论来完成的。而且由于课堂上和慕课平台上互动交流较多，学生的学习主动性得到了很大的提高，抄作业的现象减少了，学生的自学能力和考试成绩也得到了一定的提升。总之，教师的教学水平、教学方法的提升是提高教学效果的关键因素，教师通过采用慕课真正实现了线上线下教学的高度融合，提高了学生的学习主动性，提升了课堂教学的质量和效率。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 金楠，阮志鹏，林琦，等.依托线上线下混合式“金课”的课堂教学模式研究与实践[J].中国现代教育装备， 2019（17）：13-15.

[2] 安军，周应龙，范劲松. 翻转课堂教学模式在材料力学课程中的实践与探索[J].高教论坛，2016（12）：28-31.

[3] 许英姿，沈玉凤.基于翻转课堂的理论力学教学改革与实践[J].力学与实践，2015（6）：737-740.

[4] 梁小燕，蒋永莉，巩慧.材料力学 MOOC 翻转课堂教学实践[J].中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2019（4）：182-183.

[5] 蒲东兵，孙英娟，陈阳，等.基于SPOC 的线上线下混合教学模式探究与实践[J].长春师范大学学报（自然科学版），2019（38）： 149-154.

[6] 于歆杰. 论混合式教学的六大关系[J].中国大学教学， 2019（5）： 14-18+28.

[7] 谢幼如，黄瑜玲，黎佳，等.融合创新，有效提升“金课”建设质量[J].中国电化教育， 2019（11）：9-16.

[8] 谭周玲，刘德华，程光均.翻转课堂教学模式在理论力学教学中的应用[J].高等建筑教育， 2018（3）： 47-50.

[责任编辑：刘凤华]