基于超星学习通的混合式教学在工程力学课中的应用

陈 璐

（贵州师范大学 材料与建筑工程学院，贵州 贵阳 550014）

《工程力学》是工科一门涉及面广、专业知识较强的专业核心课程，是今后走上工程技术领域岗位后广泛应用的技术基础课，在专业的人才培养计划中占有重要地位和作用。需要学生掌握分析和解决工程中力学问题的能力，为今后从事生产实践、科学研究打下坚实的基础。但课程内容偏重计算规律和在工程中的实践应用，跨度大，分量重，知识点繁杂；且课程课时少、内容多。根据后续课程的需求，学生至少要学会静力学中的静力学基本概念、汇交力系、力偶系、平面任意力系和具有滑动摩擦的平衡问题；材料力学中材料力学的研究对象、基本假设、轴向拉伸与压缩、剪切和挤压、扭转、弯曲内力、弯曲应力、弯曲变形、组合变形和压杆稳定等内容。通过调研发现，由于内容多课时量少，学生学习起来非常困难，教师也无法详细介绍知识点背后的理论体系。为了赶进度教师一般还是多采用讲授法，学生仍然处于被动学习的方式。并且学生普遍力学知识薄弱、结构和工程知识匮乏。大一《高等数学》挂科情况比较严重，力学计算和公式推导必须使用的微积分很多学生没有好好掌握。

为解决目前存在的各种问题，需要结合实际，探索出能够适应时代变化需要的新的教学对策和先进的教学思想，改变目前的教学现状，提升课程的实际教学水平，适应时代发展。本文结合贵州师范大学材料与建筑工程学院《工程力学》课程教学现状，开展了混合式教学模式的改革研究。结合已有认识与实践基础，利用超星学习通平台进行课程建设，以改变学生学习方式，提高学生学习《工程力学》课程的兴趣和教学效果，提升本门课程学生的专业基础与专业能力。

一、混合式教学研究

国外对混合式教学的研究始于上世纪90年代末。2000年，在“美国教育技术白皮书”中第一次提出混合教学的概念。2017年，美国新媒体联盟（NMC）的高等教育《地平线报告》指出，混合式学习的设计与应用将是未来高等教育教学发展的重要趋势之一。[1]国外学者柯蒂斯·邦克将混合学习定义为“面对面教学和在线学习的结合（A Combination of Face-to-face Instruction with Online Learning）”。[2]美国爱荷华州区域社区学院的两位学者Craig Barnum和William Paarmann提出了混合式学习的“四阶段混合教学模式”。[3]Carlos等根据学生以前的在线和混合课程经验来评估商业和经济统计混合课程。发现在线和混合体验对高成绩迁移学生的结果具有积极的边际效应。[4]Keržič等在斯洛文尼亚的一所高等教育机构进行研究，旨在帮助调查哪些因素影响学生在混合学习环境中对电子课程有用性的感知。结果表明：与传统教学相比，混合式学习能有效地提高护理生的知识和满意度。根据国外的研究现状，线上线下混合式教学模式已成为当前高等教育教学模式的潮流之一，有很多成功的经验值得借鉴。[5]

在国内，张咏丽利用微信平台与传统教学模式进行补充，并与课堂教学进程进行同步更新，将混合教学模式用于高校思政理论课程。[6]谢敏等以SPOC平台为基础，实现了《中国近现代史纲要》教学过程、学习过程、成绩获得、学习结果和学习效果的可视化，带来思政课教学的三大翻转。[7]曲洪波等借用经济上“供给侧改革”的有关理论和理念，在网络教学兴起的背景下运用混合式教学模式，推动了思想政治理论课的教学改革。[8]杨水华以《沟通技巧》课程为例，探究蓝墨云班课的线上线下混合教学的实施与利用，实现了混合模式教学的沟通达成，提高了教学效果。[9]

根据国内的研究现状分析，高等教育中混合式教学模式改革研究越来越多，但多见于文科类课程特别是思政课的改革，大部分未立足于工科课程。即便是工科课程中混合式教学模式的研究，也少见《工程力学》课程的相关文献。且即使是相同课程，也有地域特点、学生特点的区别，也无法完全吻合，不能直接套用别人的操作程序。需要重新吸取经验，找到适合本校学生的特点。

二、混合式教学模式构建

近年来，随着电子技术的快速发展，智慧教学手段和平台也不断丰富。目前，应用较为广泛且得到一定实践认可的数字化教学工具有如下几种：雨课堂、智慧树知到、云班课、超星学习通等。为提高《工程力学》课程混合式教学的效果，授课教师结合超星学习通构建起全过程的“线上线下结合”混合式学习模式，如图1所示。

图1 教学过程设计

分别对线上课程和线下课程进行设计。对《工程力学》课程内容进行梳理，对适合进行线上学习的内容，如杆件拉伸或压缩时内力的计算等知识点，在超星学习通上设计学习活动，建成包括基本概念、重点难点、讲课视频、课件、在线测试等功能的模块。结合知识点和工程实践采用问题导入方式，引导学生根据相关问题进入学习。

根据混合式教学模式的特点，重新设计线下课堂的教学活动。课堂精讲重点难点和共性问题，分析疑难点，编写课堂测试题目，扩展知识储备，引导课堂研讨。

（一）课前预习

通过超星学习通平台，进行学习指导。明确提出学习目标，简述基本概念及知识要点为代表的理论要点，并给出学习建议。让学生在正式上课前，对所学章节及知识点有一定的了解，并能通过学习建议更快形成学习习惯，掌握学习方法。

对于适合学生在线上自学的知识点给出讲解视频，并设置为任务点。学生学习后通过简单测试题让教师在授课之前了解学生知识点的掌握情况和总体的能力，从而在课堂教学环节中有侧重点、有针对性地进行讲述。

（二）课堂授课

教师通过课前测试，有选择性地对重点内容进行加强。之后设置比课前预习更复杂的相关题目，随堂对学生进行检测，实时查看学生整体作答的正确率，判断学生对知识点的掌握情况。根据学生实时反馈的情况，及时对授课内容进行调整。利用超星学习通上的学生抢答（学生主动）和教师选人（学生被动）功能与学生互动，多方面多角度考察不同程度学生的学习情况，达到教师与学生实时沟通的目的。既增加了课堂教学的互动性、趣味性，也提高了学生的注意力。促使学习能力强的同学和学习能力差一些的同学都能实时参与课堂，进一步实现以学生为中心的教育目标。

（三）课后任务

下课后，发布新课内容重难点的视频，还没有完全学会的同学可以反复观看，解除了空间和时间的限制和约束。同时发布学习指导，内容包括重点与难点及解析方法、典型问题解析、解题指导及拓展学习，满足了不同学习者的学习能力需要。

课后教师在超星学习通上发布作业和小组任务，内容多样，包括简单知识点的讲解、综合习题的解答、文献的综述、热点时事中包含的力学知识等等。下次课堂上针对小组任务，教师做出简要评价，其他同学发出挑战提问，并由其他同学对完成小组任务的同学进行评审。采用学生分组共同解决问题完成任务的形式，既可以提高学生的责任心和团队协作能力，又可以提高其联系理论和实际、综合应用知识的能力，实现教学效果最大化。学生们调查、分析和讲解自己的任务，不仅可以掌握知识点还可以提高学生的学习激情。而且在实践过程中教师可以更加方便地观察到每个学生存在的问题。在小组任务的不断推进中，学生普遍从第一组的表现生涩和其他同学提不出问题，能够渐入佳境，在中期小组成员就能很好地进行分工合作。其他同学也能一针见血地评价和指出问题，有时甚至不需教师再进行补充。

这种基于超星学习通的“线上线下结合”的教学模式，形成了整个教学过程授课前、授课中和课后的良性循环，实现了这三个环节的有效衔接，将传统的授课模式转变为教师和学生的双向互动。

（四）课程评价

线上线下混合式教学模式将过程性评价贯穿于课前、课中和课后三个教学阶段，并兼顾表现性评价和结果性评价，构建了多元化的课程评价体系。评价指标包含课堂表现、平台表现、小组任务、期末考试等多个评价维度。其中，课堂表现考核主要依据线下日常教学过程中，学生的出勤次数、课堂回答问题的次数、互动质量给出课堂表现成绩；平台考核由系统在线上客观记录学生的访问次数、学习时间、闯关成绩和参与讨论情况；小组任务的评价由教师、任务小组组长和其他小组组长三方综合打分，通过各小组完成任务的内容科学性、理解透彻性、展示有效性、学习互助性和互动活跃性给出表现性评价；期末考试为闭卷笔试，按照课程教学大纲设置考试题目，题型包含选择题、判断题、图文题和计算题。这种考核方式让学生把期末突击复习变成了日常学习，达到更高的学习目标，多元教学模式达成了评价的多元化，比传统的评价方式更符合现代教学培养模式和人才培养需求。

三、混合式教学模式改革实践效果

本文选取了2019级材料科学与工程专业的72名本科生为研究对象，依托工程力学课程开展了基于超星学习通的混合式教学模式的探索。对比相同专业由于新冠疫情突发进行全课程线上教学的2018级的70名本科生，以及使用传统教学手段进行全线下教学的2017级的76名本科生，课程结束后通过调查问卷的形式，对学生的学习满意度、学生评价以及学生的成绩进行了分析，对基于超星学习通的工程力学混合式教学效果进行综合评定。

（一）成绩分析

混合式教学、线上教学和传统式教学三种不同教学方式下的学生期末成绩分布如表1所示。从表1可知，混合式教学的各项成绩指标均高于线上教学和传统教学。从考试成绩分布表分析，采用了混合式教学后，平均分、优秀率和及格率均有提高，混合式教学效果＞传统教学＞线上教学。这也与问卷调查得出的结果一致。

表1 成绩对比

（二）问卷调查分析

问卷采用超星学习通的教学工具对材料科学与工程专业2019级的学生进行了调研。在72名采用了混合式教学的调查对象中，最终回收有效问卷70份，有效率为97%。

问卷显示：97.2%的学生在遇到难点时会主动登录学习通学习和观看教师录制的视频；98.6%的学生认为传统课堂和信息化课堂应该结合；30%的学生认为混合式教学模式相较于传统教学模式的优势在于遇到不会的知识点可以暂停/反复观看视频，32.3%的学生认为混合式教学模式的优势在于可以自己主动安排学习的时间地点不受约束，19.3%的学生认为混合式教学模式的优势在于可以跟更多同学交流沟通，18.4%的学生认为混合式教学模式的优势在于资源更丰富；74%的学生认为线上线下混合式教学模式带来的收获更大，21.9%的学生认为线下面对面课堂教学模式带来的收获更大，只有4.1%的学生认为单纯的线上网络教学模式带来的收获更大。同时调查也显示，30.3%的学生认为影响自己网络学习的主要因素是自我意识控制薄弱；18.6%的学生认为混合式教学模式占用了过多的时间，尤其是分组任务。

通过问卷调查可以看出，采用超星学习通进行线上线下混合式教学，改变了原有课堂授课的教学模式，在上课前、授课中以及课后等形成了全过程的监督和管理，这一定程度上增加了学生的学习压力和学习时间，但这种混合式学习模式仍受到了学生的喜欢，明显提高了教学效果。

（三）存在的问题及对策

在混合式教学实践过程中我们发现了一些问题，如预习环节部分学生自我意识控制薄弱，容易受与学习不相干的因素干扰，时而暂停回复QQ信息或微信等。需要设置考核和监管制度，如控制测试的时间范围，预习内容有知识性也增加趣味性，这样才能真正起到引导作用。

另外在课堂上需要频繁使用手机，学生可能会被游戏、社交软件、网页等与课堂教学无关的信息干扰，因此需要教师控制授课节奏并适当地监督，以保证学生的注意力一直能够专注于课堂。

四、结语

在工程力学的教学活动中引入基于超星学习通的线上线下混合式教学模式，合理利用学习通重组教学内容，设计教学环节，控制教学节奏，让学生形成学习习惯。能满足不同学习者的学习能力需要，有效激发学生的学习兴趣，拓展学生的学习资源，培养学生团结协作面对问题解决问题的综合能力，明显提高教学效果，同时能够适应疫情防控期间特殊的教学需要。