基于SPOC的機械類專業(yè)混合教學模式研究與實踐*
——以“理論力學”課程為例

陳菊芳 ， 朱福先 ， 胡可軍

（1.江蘇理工學院機械工程學院，江蘇 常州 213001；2.江蘇理工學院材料工程學院，江蘇 常州 213001）

0 引言

“理論力學”是高校機械類專業(yè)的核心專業(yè)基礎課程，主要研究物體機械運動的一般規(guī)律及其應用，涵蓋靜力學、運動學和動力學三個部分，是后續(xù)“材料力學”“機械原理”“機械設計”“機械制造工藝學”等課程的基礎?！袄碚摿W”內容抽象、公式繁多、計算量大，學生普遍反映學習難度較大。近年來，為培育社會發(fā)展需要的人才，高校課程設置日趨多元化，“理論力學”課程的學時一再被壓縮，完全沿用傳統(tǒng)課堂教學模式難以完成教學任務，教學改革勢在必行。隨著網絡信息技術的快速發(fā)展，如何將網絡信息技術與傳統(tǒng)課堂教學深度融合是高校教育教學改革的核心問題。自2012年以來，全世界掀起了關于大規(guī)模在線開放課程MOOC（Massive Open Online Course）的教學改革浪潮。目前，在中國大學MOOC、學堂在線、好大學在線等多個平臺提供了大量優(yōu)質共享MOOC資源，推進了高校教學改革。MOOC具有大規(guī)模和開放性的特點，大部分學習者難以堅持，MOOC建而少用或不用的現(xiàn)象逐漸顯現(xiàn)，造成資源浪費。因此，小規(guī)模限制性在線課程SPOC（Small Private Online Course）便應運而生，和MOOC相比，SPOC規(guī)模小，可以根據注冊學生的情況進行因材施教，對學生進行有效管理[1]，優(yōu)勢較為明顯。

當前，中國正處在高速發(fā)展期，黨和國家事業(yè)的發(fā)展對德才兼?zhèn)涞膬?yōu)秀人才的需求比任何以往更為迫切，高校課程的育人功能和使命被擺在更為重要的位置。為了落實立德樹人根本任務，構建全方位育人格局，黨和國家多次進行了部署[2]。“理論力學”在大學二年級第一學期開課，這個階段的大學生正是形成正確的人生觀、價值觀和世界觀的重要時期，教師的正確引導非常重要。

本研究引用中國大學MOOC平臺的國家精品課程資源，搭建能夠自主管理教學內容和教學進度的異步SPOC線上課程平臺，通過創(chuàng)新教學設計、重構教學內容、融入課程思政元素以及不斷完善線上、線下課程資源等開展課程建設，將線上線下混合模式應用在“理論力學”課程教學中，取得了較好的教學效果。

1 SPOC模式下課程建設總體思路

“理論力學”課程建設總體思路如圖1所示，從教學大綱修訂、教學團隊能力提升、思政元素挖掘、課程資源設計、教學過程實施、課程考核評價等方面全方位開展課程建設。

圖1 SPOC模式下“理論力學”課程建設總體思路

2 基于SPOC的線上線下混合教學實踐

2.1 修訂教學大綱

對課程教學大綱進行修訂，結合學校的辦學定位、專業(yè)人才培養(yǎng)要求、學生情況，充分體現(xiàn)“以學生為中心”的教育理念，確立知識、能力、價值三位一體的課程目標。改革教學方式和教學方法，開展SPOC模式的線上線下混合教學。課前學生自主學習線上資源，完成線上測驗，前移知識學習過程；課堂教學中采用智慧教學工具“長江雨課堂”組織課堂答題與討論，采用研討式、案例式、問題式等靈活多樣的教學方法促進知識內化，提升學生分析問題、解決問題的能力；課后通過復習、作業(yè)、答疑討論、完成課外思考題等實現(xiàn)鞏固提升。結合課程教學內容，明確思政元素挖掘的切入點、思政元素的融入方法和預期的育人目標。改革課程的考核評價方式，突出過程評價，增加思政考核要求。課程教學大綱的修訂，為實現(xiàn)知識傳授、能力培養(yǎng)和價值塑造的有機融合提供了保障。

2.2 提升教學團隊能力

教師既要完成知識傳授和能力培養(yǎng)，又要做好價值引領工作。教師與學生接觸頻繁，教師的行為、思想、言談會對學生產生微妙的影響。因此，提升教師的教學水平、思政育人意識、思政育人水平和自身素質非常重要[3]。課題組通過開展教育教學改革，不斷探索各種教學方法和教學手段，參加教學競賽、參加教學能力提升培訓、指導學生學科競賽等提高教學水平；通過學習黨的教育方針政策、課程思政的重要文件和會議精神，提升思政育人意識；通過參加課程思政專題培訓、開展課程思政實踐探索、參加課程思政教研活動等提升思政育人水平；通過平時認真負責的工作態(tài)度，對學生的嚴格要求和關心愛護等，發(fā)揮教師的榜樣作用。

2.3 挖掘課程思政元素

結合“理論力學”課程特點與教學內容，主要從以下幾個方面挖掘思政元素：1）以力學發(fā)展史和力學家的故事為切入點。理論力學的發(fā)展有著悠久的歷史，通過挖掘力學發(fā)展史和力學家的故事，幫助學生理解科學理論的形成不是一朝一夕之功，而是經歷了許多代力學家的努力[4]。培養(yǎng)科學探索精神，激發(fā)學習興趣，激勵學生不畏困難、敢于挑戰(zhàn)、發(fā)憤圖強的精神，為實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢而努力奮斗。2）以大國工程案例為切入點。在我國航空航天、大型橋梁、高速鐵路等重大工程項目建設中，離不開力學知識的應用[5]。在教學過程中，融入重大工程案例，介紹工程師們創(chuàng)造的中國奇跡，弘揚塑造品牌的愛國精神、不斷超越的創(chuàng)新精神和精益求精的工匠精神，培養(yǎng)學生科技強國、科技報國的理想信念[6]。3）以工程事故案例為切入點。對工程事故中的力學原理進行分析，不僅提高了學生分析工程問題的能力，還培養(yǎng)了學生的安全意識、責任意識和大局意識。4）以身邊的工程案例為切入點。理論力學與生產、生活中的工程實際密切相關。通過身邊的工程實例引出教學內容，不僅讓學生對知識點有了更深刻的理解，提升了分析工程問題的能力，而且激發(fā)了學生的學習熱情和科學探索精神。5）以奧運案例為切入點。理論力學是研究機械運動一般規(guī)律的科學，奧運健兒在奔跑、跳躍、滑行、旋轉、翻滾等動作時包含著力學原理的應用。通過引入奧運案例，激發(fā)學生頑強拼搏、為國爭光、自強不息的精神[7-8]。6）以實驗教學為切入點?！袄碚摿W”課程開設有4學時實驗，“理論力學”課程實驗室陳列的模型、實物、展板拓展了學生的視野，讓學生體會到理論力學在人們衣、食、住、行等各方面都有著廣泛的應用，激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新探索精神。通過分組開展實驗，小組成員討論實驗方案、合作完成實驗操作、討論實驗結果及實驗誤差產生的原因等，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和團隊合作精神[9-10]。7）以教師的言傳身教為切入點?！皩W高為師，身正為范”，教師的言行、舉動、思想等都會對學生產生微妙的影響。通過發(fā)揮教師言行的榜樣作用，潛移默化中培養(yǎng)學生嚴謹、認真、細致、品德高尚的職業(yè)素養(yǎng)。

2.4 課程資源建設

2.4.1 線上課程資源建設

通過調研、對比分析，引用了中國大學MOOC平臺上哈爾濱工業(yè)大學研發(fā)的“理論力學”國家精品MOOC資源。結合江蘇理工學院學生實際，通過創(chuàng)新教學設計、重構教學內容，改造成適合應用型本科人才培養(yǎng)的異步SPOC。SPOC中有30講教學內容，每講中包含3～5個微課視頻和相應的課件文檔。為了讓學生及時檢測線上學習效果，為每一講設計了線上測驗。考慮到線上課程資源主要用于學生的自主學習，因此，設計的線上測驗題主要測試學生對基本概念、基本原理和方法的掌握情況。為便于教師對學生線上學習的管理和督促，為每個教學班創(chuàng)建了與SPOC相關聯(lián)的慕課堂，學生通過實名注冊進入慕課堂學習。SPOC平臺上開設了討論區(qū)，以便通過師生互動、生生互動，及時解決學生在線上學習過程中遇到的困惑。課題組根據課程教學內容，結合思政元素的切入點，通過查閱資料、收集整理，制作微視頻和文檔資料，將其上傳至SPOC平臺上對應的章節(jié)，把思政元素融入線上課程資源。

2.4.2 線下課堂教學資源建設

隨著線上線下混合教學改革的開展，學生在課前自主學習了線上SPOC中的微課視頻和文檔，但微課視頻中的知識點是碎片化的，因此，課堂教學中需要對理論知識進行集中講解，構建章節(jié)體系。又因為學生課前學習了SPOC中的課程資料，完成了線上測驗，前移了知識學習過程，因此，課堂教學中可以騰出部分時間采用智慧教學工具“長江雨課堂”開展課堂練習和討論，促進知識內化和能力提升。課堂練習包含單選、多選、填空等客觀題，也包含了綜合性較強的主觀題。課堂上除了對課堂練習進行討論、分析，還結合教學內容引入了較多的工程案例和思政案例的討論。每次課結束時，一般結合教學內容，給學生布置課后作業(yè)和課外拓展思考題，鞏固提升學生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學生科學探索精神。課題組通過教學研討、集體備課、分工合作，逐漸建成并完善了課堂練習庫、工程案例庫、思政案例庫、拓展思考題庫，也逐漸修改完善了課堂教案和PPT課件。

2.4.3 教材的選用與建設

隨著移動互聯(lián)網技術的發(fā)展，諸如微課、慕課、翻轉課堂等多種“互聯(lián)網+教育”的新興教學模式涌現(xiàn)，勢必對傳統(tǒng)的教學方式和教材等進行變革。近年來，已有融合了信息技術的新形態(tài)教材面世，這些新形態(tài)教材，通過二維碼技術，將重點、難點、習題講解、拓展內容、思政案例等嵌入教材，用以加深理解、提高學生學習興趣、提升教學質量。課題組經過研討，一方面選用合適的新形態(tài)教材，另一方面考慮建設新形態(tài)教材。

2.5 教學實施流程

“理論力學”課程遵循“以學生為中心”的教育理念，基于SPOC開展線上線下一體化的混合式教學，在知識傳授、能力培養(yǎng)的同時，穿插價值塑造，教學實施流程見圖2所示。

圖2 基于SPOC的線上線下混合教學實施流程示意圖

2.5.1 課前線上學習打基礎

課前，教師根據教學進度提前發(fā)布線上課程資源和學習任務，學生自主學習線上SPOC中的微視頻、文檔資料，完成線上測驗，前移知識學習過程。設置線上測驗，避免了學生對線上資料的學習只是走過場，激發(fā)學生的學習熱情，也便于學生和教師發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。學生可以根據自身的實際情況，有目的地選擇自己的薄弱環(huán)節(jié)反復學習、夯實基礎，也可以把學習中的疑點發(fā)到線上討論區(qū)，由老師和同學共同討論解決學習疑點。教師通過慕課堂分析學生的學習進度、高頻錯題、學習疑點等，了解學生對知識點的掌握情況，為線下課堂內容的設計和安排做好準備。課前，學生自主學習SPOC中與教學內容相關的思政案例視頻和文獻資料，接受思政教育。

2.5.2 課中線下課堂強能力

考慮到學生課前在SPOC中學習的是微視頻中碎片化的知識點，因此，課中教師根據單元學習目標、學生課前線上測驗完成情況，進行難點講解、章節(jié)重點梳理、思維導圖建立，從而構建章節(jié)體系，從更完整的角度、更高層次，全面總結本單元的學習。課中采用智慧教學工具“長江雨課堂”組織學生簽到、課堂答題與討論。通過課前簽到，督促學生提前進入教室，保證良好的課堂教學秩序。通過“長江雨課堂”發(fā)布課堂練習題，要求學生在規(guī)定時間內完成答題并提交解答，根據學生答題情況組織學生分析、討論，教師進行點評、講解、總結，大大提高了學生的參與度，激發(fā)了學習積極性，促進學生對知識的理解，也強化了學生分析問題、解決問題的能力。課中，結合教學內容融入工程案例和思政案例，合理設計課堂思考題，組織學生通過雨課堂彈幕、交流發(fā)言等方式進行討論，提升學生分析、解決工程問題的能力，同時強化價值塑造。

2.5.3 課后復習鞏固求提升

線下課堂教學結束時，教師布置課后作業(yè)和課外思考題。學生通過復習鞏固完成作業(yè)，通過查閱資料完成課外思考題，提升分析問題、解決問題的能力，提升科學探索能力和思政育人效果。課后，教師除了認真批閱學生作業(yè)，做好輔導、答疑、討論工作，還需要通過“慕課堂”和“雨課堂”的學情統(tǒng)計數(shù)據，及時了解、督促學生的線上線下學習，關心學生的生活，促使學生養(yǎng)成良好的學習習慣和求真務實的優(yōu)良品質。另外，每次課后教師需要做好教學總結與反思，不斷提升教學水平和教學質量。

2.6 課程評價與考核

課程的評價與考核是學習過程不可缺少的部分，其目的是讓師生雙方都能了解課程目標取得的成效，有利于持續(xù)改進提升教學質量。課題組以客觀、全面評價學習過程和學習效果為基本原則，探索了一套評價學生知識掌握程度、知識應用能力和思政教育效果的多元考核辦法，改變了傳統(tǒng)的對平時過程考核重視不夠、期末考試成績偏重的模式。課程總成績組成如下：線上學習成績10分、課堂答題成績5分、平時作業(yè)成績10分、期中測驗成績10分、實驗成績10分、期末考試成績50分、思政專題論文與平時學習表現(xiàn)5分?？荚u方式充分體現(xiàn)了考核的常態(tài)化、評價的多樣化，課程評價環(huán)節(jié)更具全面性、客觀性與可靠性。

3 課程實施成效

近年來，“理論力學”課程經過線上線下混合教學實踐，在教學全過程中融入思政元素，充分體現(xiàn)了“以學生為中心”的教學思想，促進了教學效果的提升。學生的學習熱情和學習自覺性明顯提高，較少出現(xiàn)遲到、曠課、早退現(xiàn)象，絕大部分同學各項學習任務都能按時認真完成。對比分析近3輪江蘇理工學院機制（1）班、機制（2）班“理論力學”課程成績，結果表明，課程成績提升明顯，不及格率明顯降低，優(yōu)良率也有一定的增加。而且學生參加學科競賽的積極性明顯增強，最近兩屆報名參賽全國大學生力學競賽的同學較以往有明顯增加，競賽成績也有了穩(wěn)步提升，2021年江蘇理工學院在第十三屆全國周培源大學生力學競賽中，獲得江蘇賽區(qū)團體一等獎，在同類應用型本科院校中位居前列。

4 結語

綜上所述，課程組針對“理論力學”課程傳統(tǒng)課堂教學中存在的問題，開展了基于SPOC的線上線下混合式教學改革。通過線上網絡教學和線下課堂教學的深度融合，推進“以教師為中心”向“以學生為中心”的教學模式轉變，激發(fā)了學生的學習積極性與主動性，提高了學生分析問題、解決問題的能力。通過全方位、全過程融入思政元素，在知識傳授、能力培養(yǎng)的同時，穿插強化價值塑造，較好實現(xiàn)了知識、能力、價值三位一體的教學目標。