摘要: 《理论力学》课程作为理工科学生的重要基础课程，因其内容抽象、理论性强，学生在学习过程中常常面临理解困难和学习积极性不高的问题。文章探讨了在《理论力学》课程中引入混合教学的具体改革措施，旨在提升学生的学习效果和教学质量。首先分析了传统教学模式中的问题，接着介绍了线上线下混合教学模式的基本概念和特点，并进一步探讨了将混合教学引入《理论力学》课程的可行性和必要性。在此基础上，结合具体教学实践，提出了一套适用于《理论力学》课程的混合教学模式，包括线上教学资源的开发与利用、线上线下教学活动的组织与设计、学生评价与反馈机制的建立等。最后，通过实际案例分析，验证了混合教学模式在《理论力学》课程教学中的有效性和可行性，为今后类似课程的教学改革提供了宝贵的经验和启示。
Abstract: The course “Theoretical Mechanics” is an important basic course for students in the field of science and engineering. Because its content is abstract and highly theoretical, students often face difficulties in understanding and low enthusiasm for learning during the learning process. This article discusses the reform measures of introducing blended teaching in the course “Theoretical Mechanics” to improve students’ learning effect and teaching quality. First, the problems in the traditional teaching model are analyzed, and then the basic concepts and characteristics of the online and offline blended teaching model are introduced, and the feasibility and necessity of introducing blended teaching into the course “Theoretical Mechanics” are further discussed. On this basis, combined with specific teaching practice, a set of blended teaching models suitable for the course “Theoretical Mechanics” is proposed, including the development and utilization of online teaching resources, the organization and design of online and offline teaching activities, and the establishment of student evaluation and feedback mechanisms. Finally, through actual case analysis, the effectiveness and feasibility of the blended teaching model in the teaching of the course “Theoretical Mechanics” are verified, which provides valuable experience and inspiration for the teaching reform of similar courses in the future.
1. 引言
《理论力学》作为理工科专业的基础课程之一，旨在培养学生的理论思维和问题解决能力，是工程类专业学生的必修课程。然而，传统的《理论力学》教学模式往往以教师为中心，侧重知识传授，缺乏实践操作和问题解决的环节，难以有效激发学生的学习兴趣和主动性[1]。教学过程中学生反映理论力学知识点较易理解，但深入掌握难，在实际做题时灵活应用理论更难，尤其在解决工程实际问题时，学生觉得无从入手，从而导致该门课程及格率偏低。因此，如何在《理论力学》课程中引入新的教学模式，以提升教学效果和质量，已成为亟待解决的问题[2] [3]。本文旨在探讨混合教学模式下《理论力学》课程的教学改革路径和实践经验，以期为类似课程的教学改革提供有益的借鉴和启示。首先，本文将分析传统教学模式中存在的问题和挑战；其次，介绍混合教学模式的基本概念和特点，探讨在《理论力学》课程中引入混合教学的可行性和必要性；最后结合具体教学实践，提出适用于《理论力学》课程的混合教学模式，并验证其有效性和可行性。
2. 理论力学课程传统教学模式的问题和挑战
传统教学模式在《理论力学》课程中一直占据主导地位，但随着教育理念的不断革新和学生群体特征的变化，这种模式逐渐显现出一系列问题和挑战。首先，在传统教学模式下，《理论力学》课程通常侧重于理论知识的传授，而忽略了与实际工程问题的关联。教学内容相对单一，缺乏与工程实践的紧密结合，导致学生在理论知识的理解和应用能力方面有所欠缺[4]；其次，传统教学模式以教师为中心，主要依赖讲授、笔记记录和习题讲解，缺乏与学生的互动和参与。学生在这种模式下被动接受知识，缺乏主动思考和探索的机会，导致难以激发他们的学习兴趣和内在动力；由于传统教学模式的局限性，学生对《理论力学》课程的学习动机不足，难以深入理解和掌握知识，导致学习效果有限。一些学生只是为了应付考试而学习，缺乏对课程内容的真正兴趣和热情；最后，传统模式下的教学资源受到限制，主要依赖于教师的讲授和课堂教学，导致教学效率低下。教师和学生的时间与精力有限，难以充分利用现有的教学资源，也难以满足学生个性化和深度学习的需求。综上所述，传统教学模式在《理论力学》课程中存在诸多问题和挑战，因此亟需采取有效的教学改革措施，以提高教学效果和质量。
3. 混合教学模式在《理论力学》课程中的可行性与必要性
3.1. 混合教学模式的特点
混合教学模式，即融合式或混合式学习模式，是一种将传统面授教学与现代数字技术相结合的教学方法[5]。线上线下混合式教学的理论依据源于建构主义学习理论和混合学习模式的教育学原理[6]。建构主义强调学习者在知识构建过程中是主动的参与者，教师的作用是引导和支持学生通过自主探究形成对知识的理解。混合学习模式结合了传统课堂教学的优势，如面对面的互动与指导，同时借助在线学习平台提供丰富的资源和灵活的学习时间，以满足不同学生的学习需求。其特点对于改革《理论力学》课程的教学方式具有重要意义，可总结如下。
线上线下资源融合：充分利用线上与线下教学资源，通过课堂讲授、在线学习平台和多媒体教学等多种方式，提供更为丰富的学习体验。
个性化学习支持：混合教学模式能够根据每位学生的独特学习需求，提供定制化的学习资源和活动，从而增强学生的个性化学习体验，促进学生自主学习和深度学习。
灵活性和互动性：通过在线讨论、作业提交、实时反馈等方式，促进师生之间的互动和交流。同时通过在线平台和课堂讨论可以促进更高水平的学习参与，为学生提供了灵活的学习时间和空间。
学习成果评价：通过多种评估工具和方法，如课前预习、在线测验、学习时间统计、作业报告、课堂表现等，提供了全面的学习成果评价方式。这种多元化的评价机制有助于准确衡量学生的理解程度和应用能力，并为教学调整提供依据。
3.2. 《理论力学》课程中引入混合教学的可行性和必要性
在《理论力学》课程中引入混合教学具有很大的可行性和必要性。首先，线上线下混合教学模式可以有效解决传统理论力学教学中存在的理论与实践脱节问题。通过结合线上学习资源和线下课堂教学可以为《理论力学》课程的教学提供更多的实践环节和案例分析，促进理论与实践相结合，培养学生的问题解决能力和创新能力。学生不仅可以在课外进行自主学习，还能在课堂上进行深入的讨论和实践，从而加深对复杂力学知识点的理解。其次，理论力学课程的学习要求学生具备扎实的力学基础和良好的学习习惯。由于学生在中学阶段对物理学科里面的力学知识掌握程度参差不齐，在大学阶段学习理论力学时存在较大困难。而混合教学模式可以根据学生的个性化学习需求，提供灵活多样的学习方式和学习资源，满足不同学生的学习需求和学习风格。这种灵活性有助于学生根据自身的学习节奏进行调整，激发学生的学习兴趣，达到引导学生主动思考和独立解决实际工程问题的目的。此外，混合教学模式还增加了教学的互动性，促进了师生、生生之间的交流。这种互动能够帮助学生更好地理解和应用知识，同时增强学习的主动性和积极性。因此，引入混合教学不仅有助于提升《理论力学》课程的教学质量，还能增强学生的学习体验并促进学生的个性化发展，是提高课程教学效果的重要途径，能为传统《理论力学》课程的教学带来新的活力和动力。
目前，国内各高校在基于线上线下混合式教学模式的研究中，已进行了一定的探索并取得了初步成果。胡箫等探讨了计算流体力学课程的线上线下混合式改革与实践方法，提出线下理论教学、线上案例教学、线上线下混合式课堂的教学改革思路[7]。刘建秀等采用线上线下混合式教学模式构建了以《土力学》课程知识为载体，思政教育为灵魂的教学体系[8]。沙洁等设计了一种以“预告问题”的方式引导学生自主学习的线上线下混合教学模式，探索契合学生学习意愿、引导学生自主学习的教学改革方式[9]。辛朝军等以理论力学课程为例，设计并实践了一种基于课前任务单的混合式课堂教学活动融合方法[10]。然而，过去的研究也存在线上线下资源整合不深入、教学实践途径单一等问题，对混合式教学的全面评估及其对不同层次学生的适用性也有待进一步探索。
4. 基于教学实践的《理论力学》混合教学模式探索与效果
4.1. 混合教学模式设计
为打破传统的教学框架，找到适合《理论力学》课程的混合教学模式，我们主要从以下几个方面进行课程改革研究。
(1) 线上教学资源优化和利用：利用先进的在线教育平台如超星学习通等整合理论力学线上教学资源，定期审查和更新课程内容，包括教学PPT、教学视频、教学文献、工程案例等，为学生提供丰富的学习资料，供学生随时随地自主学习和复习，同时确保所学内容的前沿性和实用性。注重经典力学知识与思想政治元素的有机融合，在课程内容中进一步完善科学思维、工匠精神、工程能力和爱国敬业教育等思政元素，践行“三全育人”模式。
(2) 线上线下教学活动设计：《理论力学》逻辑性强，部分内容高度抽象且具有严谨的课程体系，需结合线上线下教学活动，利用问题导向、案例分析等教学方法，引导学生主动思考和积极探索。比如每周布置课前预习任务，要求学生观看相关教学视频、阅读教学PPT，并准备相关问题或讨论话题。在课堂上，选取与《理论力学》相关的实际工程案例，结合课程内容进行分析和讨论，帮助学生将理论知识应用到实际问题中。组织学生进行案例分析报告或展示，要求学生从多个角度对案例进行解读和评价，培养学生的分析和判断能力。开展在线讨论和协作学习，通过在线平台组织学生进行课外学习和交流，拓展学生的学习空间和学习资源。设立学习小组或学习团队，由老师或高年级学生担任导师，为学生提供个性化学习辅导和指导，促进学生之间的交流和互助。通过以上教学方法激发学生的学习兴趣和主动性，促进学生全面发展，不断提高教学效果和教学质量。
(3) 学生评价与反馈机制的建立：在课程开展前，明确学生的评价标准，包括课前预习任务完成情况、课堂参与度、课程实践、期中期末测试等方面，建立多元评价体系[11]。设计每周或每章节的在线测验，包括选择题、填空题和简答题等，测试学生对于基础概念和理论知识的掌握情况。鼓励学生通过口头报告、小组展示、案例调查等形式，展示自己的学习成果和思考成果，并用于评价学生的创新能力和表达能力。要求学生对自己的学习情况进行定期自评，每周撰写学习日志，反思自己的学习目标达成情况、学习方法和学习效果，形成自我管理意识和能力。组织学生进行小组互评，互相评价对方在小组活动中的表现和贡献，促进学生之间的合作与交流，培养团队合作精神。同时教师在教学过程中，对学生的学习情况做到实时反馈和指导。比如及时批改学生的作业和记录学生的学习情况、参与度和反馈意见，给予具体的评价和建议，指导学生发现问题和改进学习方法。针对布置的易错题和难题录制讲解视频，供学生及时进行纠错并反思。根据学生的学习情况和反馈意见，为学生提供个性化的辅导和指导，帮助他们解决困惑和提高学习效果。定期组织学生对课程进行评价，收集学生的意见和建议，对教学过程进行反思和总结，及时调整和改进教学方案和教学内容，不断改进教学方法和教学策略。
4.2. 教学模式实施成效
基于以上混合式教学模式设计，理论力学课程改革取得了良好的教学效果，具体体现在以下几个方面。
(1) 学生学习兴趣和主动性显著提高。采用混合式教学后，老师利用在线学习通平台提供了丰富的教学资源和实时反馈机制，学生可以根据自身的兴趣和能力选择学习内容，这种做法大大提高了他们的学习兴趣和主动性。通过统计平台上学生在线学习时间、小组讨论、课堂互动和提问次数可以看出，学生的学习积极性显著提高。
(2) 问题解决能力增强。以工程实际案例为背景，教师定期布置学习目标和案例分析任务，引导学生通过解决实际问题来学习和应用理论力学知识。学生在完成案例分析报告和小组讨论等任务后，能够更好地掌握新知识和新技能。在教学过程中实时跟踪学生的在线学习反馈，及时跟学生进行交流与指导，发现学生的问题解决能力和自主学习能力得到了显著提高，其团队合作、沟通表达等综合能力也得到了提升。
(3) 学生总评成绩提高。选择机械设计制造及其自动化专业的两个班级为实验组，采用混合式教学模式进行教学。以上一学年采用传统教学模式的同专业的两个班级作为对照组，对混合教学模式的教学效果进行了评估。课程总评成绩数据分析结果如图1所示，可见实验组学生的总评成绩相对更为集中，总评成绩平均分较高，70~90分数段的人数也有明显增多。此外，通过对试验组的问卷调查，学生对混合教学模式认可度较高，对在线平台建设和课程改革措施较满意。
Figure 1. Diagram of the overall grade comparison
图1. 总评成绩对照图
5. 结语
理论力学作为机械及相关学科的基础核心课程，其重要性不言而喻。在《理论力学》课程中采用混合教学模式后，学生的学习兴趣和积极性得到了激发，主动思考和探索精神得到了引导，不仅提高了力学专业知识的理论学习能力，同时也增强了工程应用能力和创新能力，为传统教学模式提供了有益的补充和完善。理论力学课程的线上线下混合式教学实践对同样具有高度抽象性和理论性的同类理工科课程也具有较强的适用性。通过将传统课堂与在线平台相结合，教师可以针对不同课程特点调整教学策略，如运用翻转课堂、视频资源和在线测验等，增强学生的自主学习和问题解决能力。此外，混合式教学促进了师生之间的互动与反馈，有助于改善课堂参与度和学习效果。这一模式可广泛应用于不同学科，尤其在需要培养学生创新思维和综合应用能力的课程中具有推广价值。同时我们也意识到教学改革是一个持续不断的过程，需要教师和教育管理者共同努力，不断探索和实践，才能取得更好的教学效果和教育质量。今后还需进一步深化和完善《理论力学》课程改革，特别是在教学资源的完善与利用、教学方法的创新与实践、学生评价体系与反馈机制的建立等方面，需要不断探索和创新，以适应时代发展和学生需求的变化。
基金项目
浙江农林大学2022年教改项目“混合教学模式下《理论力学》课程教学改革研究(JG2022074)”。
NOTES
*通讯作者。