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摘要：为突破传统课堂教学的局限性，适应高等教育向素质和能力教育的转变，本文基于Blackboard教学平台，针对《材料力学》课程进行网络教学与课堂教学相融合教学模式探索。分析了《材料力学》的课程特点，从微课应用、知识拓展、以赛促学和材料力学虚拟实验等方面将课堂教学和网络教学深度融合，构建了《材料力学》课程的混合教学模式，对解决高校理工类专业基础课程的学时不足、提高教学效率、发挥学生的主体性具有一定的借鉴意义。
关键词：Blackboard；微课；混合教学；材料力学
一 引言
《材料力学》是高校理工类专业的一门重要专业基础课程，是学习《机械设计》、《结构力学》、《断裂力学》、《弹性力学》等一系列后续课程的重要基础。目前，传统的《材料力学》教学模式以课堂讲授和课后作业为主要教学手段。学生处于被动的地位，没有充分发挥学生学习的自主性和积极性。课后，学生主要通过教材和课堂笔记来进行复习，预习也是通过教材来进行。教师主要通过课堂提问和批改作业来了解学生掌握知识的情况。此外，随着近年来高校教学改革，专业基础课程的理论授课学时不断被压缩，这造成一方面教学大纲的教学内容被缩减，另一方面教师不断加快授课进度来完成教学大纲所要求的内容。
近年来，伴随信息技术的迅速发展，信息技术与教育的深度融合已成为当今高校教学模式改革的热点之一，越来越受到高校教师的重视。依托互联网技术的新型教学模式不断涌现，例如SPOC[1]、混合式教学模式[2]、翻转课堂[3]和雨课堂教学模式[4]等。为了解决日益凸显的《材料力学》传统教学模式的弊端，激发学生的学习自主性和积极性，本文结合工程类专业的人才培养要求，依据近几年的教学实践，提出基于blackboard平台的《材料力学》混合式教学模式改革的新思路。
二 Blackboard平台简介
Blackboard是美国Blackboard公司开发的网络教学平台，具有成熟、稳定与可支持大用户量访问、交互能力强、多种语言支持等特点。该平台在国际上应用广泛，如美国哈佛大学、斯坦福大学和英国剑桥大学。国内有北京大学、中山大学等200多所大学应用。Blackboard网络教学管理平台以课程为中心，包含了课程管理、课程内容、讨论区、测验等功能。教师可以根据课程内容和活动定制教学路径，将内容项目、讨论、作业、测验或其他教学活动有选择地发布给学生。教师也可以在平台上开设网络课程，学生可以自主选择要学习的课程并自主进行课程内容学习。学生之间以及教师和学生之间，都可以根据教、学的需要，围绕所教所学的课程进行讨论和交流。[5]
三《材料力学》课程特点
《材料力学》主要研究各种工程结构中普遍存在的物体受力、变形和其破坏规律，是一门从基础向专业过渡的课程。该课程的知识体系完整且各章研究内容相对较独立。《材料力学》首先研究轴向拉压、剪切、扭转和弯曲四种基本变形的强度和刚度问题，然后再讨论组合变形，最后研究压杆稳定性问题。对于基本变形的强度问题，其研究方法都是遵循“分析内力→研究应力→建立强度条件”的路线。对于轴向拉(压)、扭转和弯曲基本变形，应力分析的基本思路均是“观察构件的变形→分析变形几何关系→建立应力和应变的物理关系→根据静力学平衡条件建立平衡方程→确定应力”。可见，《材料力学》的知识内容易于分解成若干相对独立的知识点，分析思路清晰，非常适合制作微课和MOOC视频。此外，《材料力学》研究对象为工程结构中普遍存在的各种工程构件，研究内容涉及大量工程案例，适合与多媒体技术结合进行教学。
《材料力学》课程具有基础理论和工程应用的双重性，也使其非常适于培养和提高学生科学素质和科技创新能力。隋朝的赵州桥、火车铁轨、叠板弹簧、动物骨骼和麦秆的空心结构等各种结构设计和自然现象其背后均蕴含着材料力学的知识。通过学习《材料力学》这门课程，不仅要求学生掌握基本概念、必要的基础知识、初步的计算能力和分析方法，还应具备解决一些简单的工程实际问题的能力。
四《材料力学》网络教学与课堂教学相融合教学模式的探索
Blackboard平台作为一个优秀的网络教学平台，为构建一门高质量的混合教学课程提供了条件保障，但教学内容、教学模式、教学手段和教学方法才是教学的灵魂和内核。我们结合《材料力学》的课程特点，从以下几个方面，对《材料力学》混合式教学进行了探索并提出新思路。
(一)课程信息资源发布
教师在开课前，应将《材料力学》课程的教学大纲、教学要求、参考书目、教案、讲稿、多媒体课件、考试形式、成绩组成和评价标准等发布在Blackboard教学平台上，提供给学生充分的课程信息，让学生对《材料力学》课程的要求和教学内容有一个充分的了解。
(二)微课资源利用
Blackboard平台的一个主要功能是可提供课程视频资源。教师首先应根据《材料力学》的知识体系特点，将各章节的教学内容分解成若干相对独立而完整，适于微课教学的知识点。然后教师需逐步完成教学目标设定、微教案设计和脚本编写、素材的搜集和制作、PPT制作、教学实施与录制、后期视频编辑等步骤。[6]微课制作完成后，教师将微课视频发布到Blackboard教学平台上。学生通过Blackboard平台观看微课程来自主学习，对知识点进行预习和复习。此外，教师也可以将习题课制作成微课，方便学生知识点理解以及考前复习。
(三)互动教学
Blackboard教学平台提供例如通知提醒、电子邮件、讨论板、日志、博客、网络学习书签、虚拟课堂与聊天室、学习小组等多种互动服务和功能。教师和学生科通过Blackboard平台提供的多种互动方式进行老师-学生和学生-学生之间的问题解答、学习经验交流、互帮互助。通过基于Blackboard平台的互动教学，一方面不仅使教师及时而便捷地了解到学生在学习过程中遇到的难点和共性问题，以便教师随后在课堂上及时解决这些问题，另一方面加深老师-学生和学生-学生之间的交流，形成一个积极的学习氛围，提高了学生的参与感，培养了学生之间的互助性。
(四)学习自测
在网络平台上开辟课后思考题、网上测试题、模拟考试板块，让学生在每节课结束后、不同的时间节点以及期末考试前进行自测和检验。学生通过自测，可以检验自己的学习效果并及时发现知识薄弱点，进行补救。教师通过学生初次的自测成绩的统计，也可以了解学生课堂学习的实际效果和问题。
(五)知识拓展
教师可选择教学大纲要求之外的并且与工程实际联系紧密的部分材料力学知识或者相关知识作为学生拓展学习内容，发布到Blackboard平台，供学生选择性地学习，帮助一些有能力且对力学具有浓厚兴趣的学生进行知识拓展。例如，对于中、小学时的《材料力学》课程，能量方法、超静定结构等可作为拓展内容。另外，随着计算力学技术的迅猛发展，有限元软件如Ansys和Abaqus等成为解决工程中复杂的力学问题的重要工具。在材料力学课程中，教师可适当引入力学计算技术知识扩展学生的知识面。我们通过利用Abaqus软件模拟等直杆拉伸(压缩)、等直圆轴扭转、梁纯弯曲和带圆孔薄钢板的拉伸等，让学生直观地观察到杆件发生各种基本变形时的变形特点和横截面应力分布特征以及应力集中的现象。由此为切入点，向学生讲解有限元软件的基本计算过程，使学生对有限元软件有个初步认识。
(六)以赛促学
近年来，国家级和省级的各类涉力学的赛事层出不穷，受到各高校的广泛关注，学生也表现出了高涨的参与热情。教师应鼓励学生参加各种涉及力学的竞赛，激发学生的潜能和力学兴趣，提高学生的工程实践素质和综合能力。在众多涉力学的赛事中，“全国周培源大学生力学竞赛”是影响最大、等级最高的力学竞赛，受到各高校的高度重视。
我们在Blackboard平台上创建“力学竞赛”板块，为学生提供历年“全国周培源大学生力学竞赛”竞赛试题及答案、竞赛辅导资料和在学术期刊上发表的力学竞赛总结和分析的文章。我们还开展一系列的赛前辅导或集中培训，给与学生专业的竞赛指导和知识扩充。
(七)虚拟材料力学实验应用
材料力学实验是材料力学课程的重要组成部分，通过直观的实验现象深刻理解材料力学理论。教师首先在Blackboard平台发布实验内容、实验原理、实验步骤和注意事项等，学生通过网络平台进行了预习。教师最好提供基于虚拟现实技术制作的低碳钢拉伸、铸铁压缩和梁纯弯曲正应力的测定等材料力学网络虚拟试验。学生可通过网络虚拟实验，按照实验操作说明进行虚拟实验，并且针对虚拟实验获得的数据进行处理，分析实验结果。这使学生能够在实验前就已熟练地掌握实验方法和实验操作，同时可避免由于学生大量误操作造成的时间浪费和实验器材的损耗。
(八)撰写科研小论文
创新看似偶然，灵光闪现，其实也有它产生的必要条件。创新需要具有广博的知识和对未知领域的探索精神。[7]我们倡导学生去大胆探索与课程相关的领域和自己感兴趣的问题。教师应鼓励学生尝试撰写科研小论文，这对于培养学生的知识应用能力和创新意识以及科研素质具有积极的意义。学生撰写科研论文，应首先在工程实际或日常生活中提出力学问题，在条件允许的情况下最好实地观察并获取相关参数，建立力学模型，然后应用力学知识进行分析，最后给出结论。近两年，学生的科研论文选题有：“材料力学在双杆形状设计中的应用”、“悬空寺建筑结构的力学分析”、“公交玻璃的安全问题”、“C型椅和四腿椅的强度比较”、“简析生活中有关温度应力问题”等。
我们将撰写科研论文作为学生平时成绩的一个组成部分。教师在课堂上预留一部分时间对部分优秀的科研论文进行点评，启发和培育学生的科研思维，期望达到“抛砖引玉”的效果。我们还在Blackboard平台开辟“力学科研”板块，选择在《力学与实践》等期刊上发表的一些科普性质的科研论文在平台发布，让学生了解如何应用所学的力学理论知识解决工程实际问题和解释自然现象。
(九)学习效果反馈和教学改进建议
在课程学习结束后，教师可利用Blackboard平台对学生进行学习效果和满意度调查问卷。可设计如下问题，例如“基于Blackboard平台的混合教学对你专业知识的掌握和应用是否有帮助？”、“对于传统教学、网络教学、传统教学结合网络教学这三种教学模式，你认为哪一种最适合你？”、“在混合式教学模式中，你最满意和最不满意的是哪个环节？”、“混合式教学是否提高你的学习效率和兴趣”等。教师通过Blackboard平台获得学生的反馈信息，并依据平台提供的多样的数据统计进行分析，以学生喜欢的方式调整教学策略，进行新的教学模式的尝试，形成良性的教学模式改革循环。
五 结束语
在“互联网+”的时代，网络教学与传统课堂教学相融合是教学模式改革与发展的必然趋势，也是与时俱进的体现。基于Blackboard平台的网络教学和课堂教学的融合不仅可激发学生的学习兴趣，提高教学效率，促进教师和学生之间的互动，而且可更好地培养学生的创新和应用能力，满足学生对力学课程的不同层次的要求。但是，网络教学与课堂教学的融合也势必要求教师应具备一定计算机应用能力和视频编辑水平；此外，最重要的一点是，为较好完成一门课程的相关网络教学，教师还应每天抽出一定时间，花费一定精力进行网络教学互动和资料更新，这些对高校教师也是一个挑战。社会在发展，人们的学习方式也是随着科技的进步而不断改变。高校教师需要在教学之路上不断探索和创新，并付出长期和艰辛的努力。
参考文献
[1]康叶钦.在线教育的“后MOOC时代”—SPOC解析[J].清华大学教育研究,2014,35(1):85-93.
[2]刘斌.基于在线课程的混合式教学设计与实践探索[J].中国教育信息化,2016,(11):81-84.
[3]张金磊,王颖,张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志,2012,(4):46-51.
[4]杨春敏.基于雨课堂的食品微生物学翻转课堂教学模式改革研究[J].黑龙江教育(理论与实践),2018,(4):54-55.
[5]周红春.基于Blackboard学习平台的混合学习模式的探索与实践[J].电化教育研究,2011,(2):87-91,98.
[6]夏冬生,于彦,朱公志,等.“工程力学”微课设计和制作的探讨[J].中国现代教育装备,2016,233:73-76.
[7]夏冬生,朱公志,于彦,等.以创新能力为核心的工程力学教学探索与实践[J].高教学刊,2015,(22):65-66,69.
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