工程力学在线开放课程建设研究

10.3969/j.issn.1671-489X.2020.07.042
工程力学在线开放课程建设研究
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◆何腾飞 刘大慧 曾泽恩
摘 要 分析传统工程力学课程教学中存在的问题，从教学团队组建合理化、教学内容模块化、教学资源多样化、交流互动便捷化、评价指标可视化等五个方面阐述工程力学在线开放课程的建设思路，为建设符合高职特色的工程力学在线开放课程提供参考。

关键词 高职教育；工程力学；在线开放课程；网络教学平台中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2020)07-0042-03
１　前言
工程力学是机械类、近机类、土木建筑类等工科专业的一门重要基础课程，重点培养学生运用力学知识对工程实例进行力学模型构建、受力分析及结构优化的能力。

结合以往实际教学经验，不可否认高职学生普遍在学习的主动性和对理论学习的专注度上相对本科层次学生还是有明显差距[1]。

加之工程力学课程具有概念多、理论性强、计算繁杂等特点，学生学习兴趣不高[2]，讲过之后的内容往往需要对学生进行重复讲述和辅导，才能基本达成教学目标。

伴随高职扩招100万政策的落地，高职生源结构变得复杂化、多元化，无论是对教师的“教”还是对学生的“学”，都提出很大的挑战，这也让线上开放课程的建设和应用成为教学改革的热点。

２　线下传统课堂教学现状
教学模式单一，学生缺乏信心 一方面，工程力学课程的传统教学，教师通常利用板书、多媒体进行教学，在教学过程中扮演主要角色，学生被动接受，师生课堂互动交流少；另一方面，高职学生普遍对理论课尤其是偏向数理化方面的课程有畏难情绪，学习该课程前在心理上就缺乏能学好的信心[3]，学习兴趣不高。

教学任务重，因材施教难 高职工程力学课程的开课课时数非常有限，在此以湖南电气职业技术学院为例，每周四学时，开设10周，共计40学时。

教师承担工程力学教学授课班级少则3～4个，多的10余个，每个班级人数
*基金项目：本文系2019年湖南省精品在线开放课程建设项目“《工程力学》课程建设项目”（153），2020年湖南电气职业技术学院教改课题“混合式教学在高职《工程力学》课程中的应用研究”（2020JG019），2020年湖南电气职业技术学院社科重点项目“职业教育“1+X”证书制度背景下高职院校人才培养机制研究”（2020SK001）研究成果。

作者：何腾飞，湖南电气职业技术学院，讲师，主要研究方向为机械设计制造及自动化技术教育教学；刘大慧、曾泽恩，湖南电气职业技术学院电梯工程学院（411101）。

在30～50人，并且多数教师需要承担多门课程的教学任务，任务非常艰巨。

在高职教育中通常开设大量的实训课程，多数高职院校受实训教学资源的影响，专业课很难做到合班上课，这也让教学周期拉得很长。

整个教学周期中，教师显然无法保证对每个班级、每一节课的教学都能投入最佳状态，学生也无法做到全神贯注听课。

相同的知识点，有的学生已经听懂，有的学生可能还没入门，当回过神听课才发现，老师已经开始讲解新的内容，一步跟不上，步步跟不上，慢慢地就自我放弃了。

在传统教学中，教师的教学几乎无法做到关注每一位学生，做不到分层教学、个性化教学，因材施教难以实现。

评价制度落后，考核指标难量化 工程力学成绩组成为平时成绩+考试成绩=总评成绩，其中平时成绩主要包括出勤、作业等内容，但是出勤不代表认真学习，作业抄袭更是令教师头疼[4]。

这些主观性太强的指标，很难准确地评价学生的学习成效，就连一直以来的期末统考也往往需要教师给出考试重点，导致学生缺乏对内容知识点的真正消化，机械地死记硬背，远离了考试的初衷，这样综合出来的总评成绩缺乏准确性和科学性。

３　工程力学在线课程建设思路
组建或优化教学团队，做到分工协作 在线开放课程的建设离不开教学团队成员的一致努力，由课程负责人牵头，组建或在原有基础上优化出一支务实的、结构合理的教学团队，才能有效分工协作。

教学团队由校内专任教师和校外企业兼职教师组成：校内教师重点制作偏向理论知识的课件、教案等素材；兼职教师发挥企业资源优势，重点收集关于力学的工程案例素材；校内外教师联手打造课程标准、人才培养方案等纲要文件。

在年龄阶段上，注重“老—中—青”合理搭配，青年教师信息化手段相对年纪大的教师要熟练，可作为团队的信息化技术支持；老年教师对知识的理解深入程度及对课堂教学的掌控能力更有优势，可作为团队的顾问；中年教师则是团队的中流砥柱。

引入工程案例，教学内容模块化 在线开放课程不同
，其中平时成绩主要包代表认真学习，作业抄太强的指标，很难准确以来的期末统考也往往缺乏对内容知识点的真考试的初衷，这样综合协作 努力，由课程负责人牵支务实的、结构合理的学团队由校内专任教师师重点制作偏向理论知发挥企业资源优势，重校内外教师联手打造课·环境构建　
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讨论、延伸拓展等，既有对所有学生发布的必修知识点，也有对不同知识内容、同一知识不同深度内容的知识拓展、延伸阅读，满足个性化的需求。

抽象的力学概念和复杂的分析计算用力学实体或动态虚拟模型来呈现，以增强学生的学习兴趣。

突出交互性，适当引入学生助教 在线开放课程上线网络教学平台如爱课程、学银在线等后，及时回复学生疑问，引导学生思考，并培养学生主动探究的学习习惯。

为满足正常教学周期的教学活动顺利进行，必要时可以适当加入几个学生助教，协助教师完成线上问题收集及答疑。

教师讲授知识点所站的角度和学生看问题的角度并非完全一致，
表1 工程力学模块化教学设计[5]
组成
序号模块名称模块知识点
学习目标
静力学
模块1概述工程力学的基本概念；二力平衡、加减平衡力系、力
的平行四边形、作用力与反作用力等公理
了解工程力学基本概念、公理及相关推论模块2
静力学基础
约束与约束力；受力分析与受力图
能判断典型力学模型的约束类型及绘制受力图
材料力学
模块3内力分析轴向拉伸压缩的内力；圆轴扭转的内力；剪切挤压的内力；梁弯曲的内力能计算相应的内力并绘制内力图：轴力图、扭矩图、
剪力图、弯矩图模块4应力分析
胡克定律；拉伸压缩的拉、压应力；剪切挤压的切应力、挤压应力；圆轴扭转的切应力；弯曲的弯曲应力能计算典型力学模型的受力面积；能分析并计算出
相应状态下的应力模块5设计校核强度、刚度的计算；面积、直径等参数的设计能根据内力图、应力状态设计出受力构件的面积、
直径等参数；能计算承载构件的受力情况，校核是
否满足工程要求模块6压杆稳定
稳定性概念；欧拉公式；经验公式与临界应力总图
掌握欧拉公式及适用范围，能进行压杆稳定性设计
绩情况。

学生为了获得相应学分，学习的主动性在一定程度上得到提升。

学生可以直观地知道自己目前的失分点，甚至查到自己在同批同类型学习者中的名次，为了拿到优秀的成绩，反复学习的可能性增大，学习的针对性增强，也激发了学习积极性。

４　结语
国家越来越重视在线课程建设，教育部陆续下发《关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》（教高〔2015〕3号）、《关于开展2019年国家精品在线开放课程认定工作的通知》（教高司函〔2019〕32号）等文件，各省教育厅纷纷响应，也发布了相应文件。

高职教育作为高
表2 考核项目权重及明细表
项目权重（%）明细
签到10按次数累计，每签到一次+1，签到数达20次为满分
作业10所有作业的平均分
环境构建·
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基于ＳＴＥＡＭ教育的小学３Ｄ校本课程设计与应用研究
◆刘文文
摘 要 STEAM教育作为一种培养综合创新型人才的发展模式，其教育应用体现在多个方面。

基于STEAM教育理念，以H小学3D打印校本课程为实践案例，为3D打印技术的教育推广和STEAM教育的路径推进提供方向参考。

关键词 STEAM教育；3D打印；校本课程；创客教育
中图分类号：G620 文献标识码：B
文章编号：1671-489X(2020)07-0044-03
１　前言
美国新媒体联盟发布的《地平线报告》（The Horizon Report）从2013年起连续三年提到3D打印（3D Printing）将成为教学的主要技术，并指出未来2～3年内3D打印将走进教学[1]。

STEAM教育是一种倡导多学科交叉融合并应用到综合实践过程的教学方式，注重学生在课程学习过程中创新能力和综合素质的培养。

近年来，随着信息技术、计算机技术等新技术在我国教育领域的推广应用，许多地区的中小学开展了机器人、3D打印等一系列STEAM教育实践活动。

本文通过对STEAM教育的内涵、特征等进行阐述，以小学3D打印校本课程为抓手，进行可实践案例分析，以此为我国中小学3D打印校本课程和STEAM教育的实施与推进提供有益参考。

２　ＳＴＥＡＭ教育概述与发展
STEAM教育源于美国，目前在我国还处于基础入门阶段，挖掘其发展的内在潜能，培养能适应未来发展的具备多方面技能的综合型人才，对促进我国教育改革与发展具有深
作者：刘文文，河北师范大学教育学院（050024）。

远意义。

STEAM教育的提出 STEM教育包括Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Mathematics（数学），2016年加入Arts（艺术）学科后，形成现在的STEAM 教育。

STEAM教育就是一种培养学生在科学、技术、工程、数学和艺术五大方面综合素养的教育[2]。

它并不是在课程设置上将五门课程简单相加，而是采取一种融合多学科的思想，以问题解决、项目学习为导向，通过借助计算机技术，培养学习者自主创新和问题解决的能力。

STEAM教育的发展路径 从STEM到STEAM教育的发展可以看出，现有的发展路径逐渐转向人文、科学、实践、创新多维方面。

在分析STEAM教育内涵的基础上，进而探索STEAM教育的发展路径，明确我国STEAM教育的推进思路和实施措施。

从国内现状可发现，STEAM课程主要是从现在已有的学科主题发展而来，即依托现有课程开展，倾向于设置在综合实践课、信息技术课、通用技术课或校本课程等多种整合性课程中。

因此，将STEAM教育理念融入现有课程中形成STEAM课程的教学形式正是当前STEAM教育发展之路
３　ＳＴＥＡＭ教育实践方式——融合创客思想的
打印技术
笔者通过研读相关文献，了解S TEAM
将着力点选在中小学校本课程这一范畴，探索行之有效的发展路径，力求实现STEAM教育的切实落地。

美国
平线报告指出，在未来三到五年内，学生有从知识的消费者转化为创造者的趋势[4]。

创客教育倡导“做中学、从创
等教育的重要组成部分，建设符合自身特色的在线开放课程是一项重要教学项目。

工程力学课程作为多数工科专业的重要基础课程，建设在线开放课程具有重要的现实意义。

■参考文献
[1]骆大勇,周欢.高职学生自主学习管理存在的问题分析[J].教育现代化,2019,6(72):153-155.
[2]于彩敏,沙鑫美,刘凯,李云峰.“工程力学”课程问题分析及相关对策研究[J].无线互联科技,2019,16(15): 72-73.[3]程丽娟.工程力学网络课程资源建设与应用研究[J].科技经济导刊,2019,27(21):156.
[4]王芳,陈征征.应用型院校《工程力学》网络教学互动平台建设探索[J].安徽建筑,2019,26(12):186-187.
[5]胡晓磊,郭佳肄,谢能刚,王彪,欧淑彬.基于模块化模式的工程力学课程教学改革研究[J].安徽工业大学学报:社会科学版,2017,34(4):69-70.
[6]杨文杰.高职院校在线开放课程建设研究[J].湖北开放职业学院学报,2019,32(16):141-142.
力。

M
人文、科学、实践、创
涵的基础上，进而探索
EAM
M
课程开展，倾向于设置
术课或校本课程等多种
理念融入现有课程中形
EAM[3]。

融合创客思想的３Ｄ
AM教育的本质和特色，
范畴，探索行之有效的
实落地。

美国2015地
，学生有从知识的消费
育倡导“做中学、从创
·环境构建　
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