力学信息化网络教学平台建设思考

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　　[摘 要]笔者以力学网络教学平台课程建设为目的，以课件、习题、讨论区设计为切入点，探讨力学网络教学平台课程建设的设计理念和建设思路。利用力学信息化网络教学平台，将微课作为传授力学知识的载体，将系统性测试作为巩固力学知识的工具，将问题讨论作为启发学生思维灵感的方式，全方位展示教学元素，增大知识的内涵深度和外延范围，提高学生获取知识的速率和理解深度。将力学课程教学改革的思想和大学课堂教学经验融入力学信息化网络教学平台建设，可以不断丰富与创新力学网络教学平台资源，调动学生参与课程讨论的积极性，提升师生互动深度和广度，提高平台的利用率。
　　[关键词]网络教学平台;信息化;讨论;力学
　　[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）06-0081-04
　　力学作为工科专业的专业技术基础课，具有较强的基础性和理论性，对于大学生工程思维的构建与发展具有重要的推动作用。力学课程知识掌握与力学思维能力发展会影响到后续专业课程的学习。目前，部分院校力学课程学时数有所下降，个别院校把理论力学和材料力学压缩为工程力学，严重制约了力学课程授课效果的提高。另外，传统的课堂教学以老师讲授为主，忽视了师生之间的互动和讨论，缺失了过程学习环节的考核，难以激发学生的学习兴趣和主动性，教学效果不容乐观。而且，如果因为学时减少就盲目减少内容，那么就又失去了力学课程的意义，因此需要对传统教学模式进行改革[1]。
　　近年来，为促进学生更好地掌握力学知识和提高分析解决问题的能力，理工科高校纷纷开展基于网络化力学教学平台建设，补充因课时不足导致的教学质量下滑和教学内容缺失等问题[2]。利用网络信息化平台，积极借鉴先进的网络教学模式，整合力学传统教学与网络教学资源，以常规教学为主，课程网络教学平台教学为辅，提高力学教学效率[3]。迄今为止力学信息化网络教学平台课程建设得到了一定的发展，但是还存在一些需要探讨和改进的地方[4]。例如，以往的力学网络教学平台课程课件过多地罗列教学资源，重数量而轻质量，忽略教学资源要素设计的重要性，缺乏教学理念和教学方法的继承与推进;课程提供的习题包含性差，客观题较多，主观题较少，缺乏全面和完整的考核体系，不利于培养学生力学原理的迁移应用和分析解决问题的能力;讨论区问题设置单一、讨论内容不够全面，缺乏必要的广度和深度，讨论主题混杂，反馈滞后，即时性差和交流区操作复杂。
　　本文将结合调研与教学实践，以力学信息化网络教学平台的教学资源、训练模式、讨论方法为切入点，为力学信息化网络教学平台课程建设提出几点建议。
　　一、力学信息化网络教学平台建设理念
　　依据教学大纲和课程标准制订出集知识、能力与素质目标为一体的课程总目标，并对教学过程进行设计，规划基于数字资源的，集图、文、音、影为一体的立体、动态式网络教学平台建设。力学课程改革倡导以学生为中心，结合网络课程信息即时性和点餐式特性，利用网络平台引导学生积极参加学习活动，开阔学生力学知识视野，培养学生的力学分析能力，夯实学生的力学理论基础 [5]。依据力学课程特点，有针对性地将力学知识进行分类、分层，将其变成适合学生网络学习的梯田式知识框架。还将知识点系统化和碎片化相结合，有点有面，通过网络平台播送给学生。教师要运用信息化網络教学平台的大数据、即时性、碎片化等优势，大胆创新，开展多维度、宽口径、多纵深的知识点教学，融合先进的力学课程改革方法，线上和线下相结合，搭建出力学教学资源更丰富、形式更新颖，与学生联系更密切的力学信息化平台[6]。
　　（一）力学信息化网络教学平台的专业性
　　理工科各专业对力学知识结构需求存在较大差异，因而教师应有针对性地选择教学内容，制订与专业相适应的教学课程标准，形成与之对应的力学信息化资源[7]。首先，教师要依据力学课程标准，制作整套力学基本知识点的通用性信息化视频资源。其次，根据各专业的特点，按照专业需求对力学信息化资源进行整合，形成基础知识教学模块和专业基础教学模块。最后，从专业出发补充与细化力学课程知识，增加更多与专业相关的力学知识。例如对于土木工程专业，可以从已经录制的力学信息化视频中选取平面运动的微分方程、动能定理、朗贝尔原理作为主讲课程，减少或完全舍弃分析力学等教学内容，把适用于本专业学习的知识点保留下来，有针对性地授课。针对不同专业设计的力学信息化网络教学，符合学生课程学习发展规律，一方面减轻了学生因知识点太多造成的课业负担，另一方面通过与机械原理、机械设计等专业课密切结合提高了学生的学习效率，其学习积极性和主动性会显著提高。
　　（二）力学信息化网络教学平台对学生自学能力的培养
　　在建设力学信息化网络教学平台时，可以设置一些诱饵式课前预习测试题，测试题要包含新课的一些基础知识、适当的力学史及具有争议性的科学案例，以增加学习的趣味性，引导学生自主萌生强烈的求知欲。题型可以涉及力学概念辨析、案例问题、演示实验原理解释等，且题目难度要低，符合学生浅层学习认证的需要。也可以将力学中一些相近的概念放到一起，让学生自学和分析，培养他们独立搜集材料，整理、总结、分析的能力。还可以将力学相近知识点放在一起，利用知识迁移能力帮助学生学习。例如，材料力学杆件的拉压、扭转和弯曲具有相同知识脉络，可以先学习杆件的拉压，然后布置学生利用迁移式学习方法学习轴的扭转和梁的弯曲，训练学生的自学能力。为培养学生的自学能力，可以将预习测试题纳入课程学习的平时成绩考核，以激励学生积极主动自学课程知识。
　　（三）力学网络教学平台教学对重难点的突破
　　力学是技术基础课程，存在一些教学重点和难点，教学中应做到重点要突出，难点要突破。网络教学平台课程以网络视频教学为主，缺乏师生的互动性和教师操控性反馈，因而在教学重点上，应通过多重方式展示教学内容，可以采用课堂录像的方式，让学生跟随老师的整个板书过程，放慢学习节奏，将重点知识着力夯实。力学教学中难点要反复强化，先从简单实例入手，增加学生的表象思维，利用动画展示、图片分析等形式进行教学，也可以进行案例分析。教师还可以通过介绍力学史的方式，讲清楚知识点的来龙去脉，增加网络课程学习趣味的同时，降低知识点的难度，加深学生对知识的理解。例如，学习运动学的速度和加速度，需要具体区分出绝对、相对、牵连的速度和加速度，这就要进行绘图分析，让学生能够清晰理解各速度间的关系。教师要恰当利用板书绘图进行理论分析，将知识点的推导过程一一展现给学生，最后在板书中体现相对的、牵连的、合成绝对的速度和加速度。而课程大纲类板书用文档的形式在网络教学平台课程中直接体现即可，切莫一味追求板书而抹杀了网络教学平台课程教学的灵活性与多变性。 　　（四）力学信息化网络教学平台演示仿真实验教学
　　演示实验具有直观性和示范性的特点，能够帮助学生加快对力学原理的理解。例如，在国外大学视频课中，演示实验和教具会经常出现在授课课堂，演示实验注重可演示性、趣味性和科学性，起到在课堂上抓住学生注意力的作用[8]。力学网络教学平台应加入实物演示实验和数值仿真实验，培养学生的观察能力与分析能力，提升学生的科学素养与探索精神 [9]，生动形象地解释基本原理和基本理论等。注意加强与工程实践的结合，利用实物图片加强简化模型与工程实例的对比分析效果。例如，材料力学课程需要加上仿真实验，演示和验证结构变形、应变和应力分布等隐藏在结构内部不容易感知和理解的力学量，通过动态仿真演示，增加教学趣味性和可理解性。
　　（五）力学信息化网络教学平台建设具备科技前沿性
　　力学的发展推动了科学技术的创新，而科技的创新又会促进力学的进步，起到创新知识的目的 [10]。教师要密切关注新材料科学的发展，研究新材料结构的力学性能，并糅合到力学教学过程中。将最新的科普短片、学术报告、实验室工作实录等融入教学中去，开阔学生视野，同时巩固力学知识，拉近科学研究与力学教学的距离。也可以把自己的科学研究融入日常教学中去，采用现身说法的方式讲授科学研究的过程，帮助学生学会提炼科学问题，找到解决关键科学问题的方法，让学生感受到力学科研就在身边。同时，可以鼓励学生参与课题研究，让学生做一些力所能及的科研工作。
　　力学课程设计一定要注重理论，贴近工程。录制网络教学平台视频时注意多加入生活中的工程元素，通过案例教学增加网络课程的趣味性。例如，在讲授动量矩定理时，可以把天体运动现象做成模型讲述给学生，从而引出动量矩守恒原理的讲解;也可以将生活中的力学问题创作成习题供学生解答。总之，力学信息化网络教学平台制作团队一定要广泛联系工程实际，让学生感觉到力学源于生活[11]。
　　二、教学内容设计及注意问题
　　（一）网络平台教学内容设计
　　教学视频是网络教学平台的核心组成内容。根据学生的集中认知时间短的特点和学习内在规律，网络教学平台课程单元的时长一般不超过20分钟，以使学生注意力集中，也便于学生课后巩固和复习。重点难点要制作大量的微课视频并上传，学生扫描书上的二维码即可链接网络平台的数字资源，如同亲临课堂学习。以多元智能理论、建构主义学习理论等教育理论为依据，从符合人类思维和认识多元模式出发，进行多元化、分层次教学设计。在整体教学设计中重点突出问题导向的思路，凸显课程骨架内容。将注重教向注重学转变，注重纠正错误向注重学习指导转变，注重学习知识向注重知识迁移转变，注重计算结果向注重分析过程和思考方式转变等。围绕“四个转变”研究和探索力学课程的教学模式，培养学生的工程实践能力，即初步具有用所学的力学知识分析和解决工程与生活实际中的复杂力学问题的能力。
　　（二）网络平台教学模式设计
　　在网络教学模式的改革上，借鉴传统教学到部分翻转课堂，再到部分内容完全在线学习的教学实践和教學反思，提出网络平台在线自主学习模式、基于工程案例的讨论模式、课内课外相结合等力学课程多元混合教学模式，激发学生学习的主动性与参与性。重点关注以下三方面的改革与实践：网络平台不再只是罗列知识的仓库，而是学习的引导者、帮助者;网络平台要致力于引导学生走向主动学习，让学生在思考、讨论、反思的过程中实现知识的吸收和内化;网络平台的学习方式由被动接受知识转变到主动获取知识，实现从教到学的转变;由学习知识转变到运用知识解决问题，实现知识到能力的转变。
　　（三）网络平台教学评价设计
　　网络平台课程评价方式由注重考核结果向注重学习过程和学习效果转化，加强对学习过程和学习效果的监督管理，注重对学生全方位的培养，强化“非正式能力”的提升。探索并实践以最后检验课程总的学习目标达成情况的课程评价方式为主，以课时学习目标达成和阶段性学习目标达成为辅的评价体系，提高过程评价在评价体系中的权重，解决课程的评价问题。
　　（四）网络平台习题选取与设计
　　课后习题能够促进学生对力学基本知识、基本规律和知识应用的理解，培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。扩充力学网络教学平台习题训练模式，以客观题为主，适当增加作图、证明、计算这种书写要求高的题型，利用手机拍照和图片上传的方式进行互动。设计力学网络教学平台习题时要注意吸收新题，习题要源于科技创新、生活实践，让学生在做习题时能感受到力学理论与实践的紧密相连性，创作的习题不是简单地附带科技背景，要把科研计算、日常生活中的力学现象解释真正转换为习题。设计一题多解习题，可以适度地多一些，培养学生的发散思维。这些习题对发散学生的思维，扩展学生的解题思路，将产生良好的效果[12]。设计部分复杂工程问题，引导和培养学生解决复杂工程问题的能力。
　　三、力学信息化网络教学平台课程讨论区的设计思路
　　（一）细分讨论区
　　网络资源和学生之间的互动是网络平台教学的必要环节，是答疑解惑的平台，是实现师生信息交流，情感交流，营造良好学习氛围的重要保障，也是提高教学效率的有力手段。教师应当开动脑筋，利用网络平台平等和即时性特点，利用各种方法促使师生互动起来。力学信息化网络教学平台课程中，讨论板块是师生互动交流的桥梁，教师要有效利用讨论区，帮助学生更好地完成学习任务。网络教学平台可设置教师答疑区、课堂交流区和综合讨论区，学生依据讨论区板块的划分，在对应板块发表相关主题观点。
　　（二）增加同伴互评区
　　教师要有意识地激发学生的讨论热情，让学生与教师在讨论区积极互动起来，注意讨论原则的运用，让互动讨论成为促进高效率教学的手段。还要调动学生间的研讨互动，增加学生之间同伴互评环节，分享讨论信息，激发学生思考灵感，为使得学生讨论有序进行，在同伴互评的过程中，教师需要观察与监控整个评价过程，并进行指导，使每位学习者尽量做到公平、公正，防止矛盾产生，还要注意引导学生讨论问题的集中性，防止讨论主题偏离和产生错误观点。同伴互评能够培养学习者的高阶思维能力和批判性思维能力，是培养学生分析能力的重要手段[13]。 　　（三）做好讨论评价工作
　　评价与总结是做好讨论工作的重要保证。教师对学生的参与情况、发帖质量以及创新性等方面进行评价，运用积极的评价语言，使学习者提升自我效能感，进一步激发学习者的学习动机和参与兴趣，增强学习者的积极性、主动性及自信心。教师评价学习者发帖的目的是为了寻找实际的讨论情况与预期效果之间的差异，从而更好地改善讨论活动的设计，并根据对学习者的评价结果进行个别化指导，满足不同学习者的学习需求，以提升在线讨论的效果[13]。通过讨论总结，能得到正确的讨论观点，有助于强化学生对知识的理解和掌握，通过对一些创新性观点评判，提高学生思维的深度和广度，激发学生的学习热情，为学生解决复杂问题奠定良好的基础。
　　四、结语
　　利用力学信息化网络教学信息平台，将课件作为传授知识的载体，将习题作为巩固知识的工具，将讨论作为激发学生思维灵感的方式，全方位展示教学元素，增大知识的内涵深度和外延范围，提高学生获取知识的速率和理解深度。将力学课程改革的思想与大学课堂教学经验融入力学网络教学平台建设，可以不断丰富与创新力學网络教学平台资源，促进学生参与课程讨论，提升师生互动频率，提高平台的利用率。
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　　[责任编辑：钟 岚]
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