工程力学教材pdf，工程力学教材答案科学出版社

摘要：新工科人才培养目标使混合式教学模式成为高校教学改革的重要趋势。 云教材是适合混合教学模式的教学资源。 工程云教材建设贯彻成果导向教育理念，明确学习目标，整合富媒体数字出版、云服务、移动学习三大领域前沿技术，提供工学结合力学混合教学相关教学资源。 实践应用表明，工程云教材提高了学生的学习兴趣和自主学习能力，支持了新的工科建设。

关键词：应用工程云教材建设应用力学实践新工科混合式教学模式

2017年教育部高等教育司发布《关于开展新工科研究与实践的通知》[1]以来，新工科建设成为我国新时期高等工程教育改革的指导方针。 新工科旨在培养创新创业能力、跨界整合能力、高素质交叉复合型的优秀工程科技人才[2]。 工科类人才培养目标要求重构工科类人才的培养模式。 工程是涉及航天、机械、化工、建筑和国防等诸多行业的基础学科，是理论与工程的桥梁，也是工程应用学科[3]。 新的工科背景下，工程力学要求结合新的工科建设理念，构建适合工程教育的“以学生为中心”的教学模式，建设与之相适应的教学资源。

1、新工科背景下工程力学教学模式及其理论基础

混合教学是指在适当的时间，通过应用适当的媒体技术，提供适合于适当学习环境的资源和活动，使适当的学生形成适当的能力，从而获得最佳教学效果的一种教学方式[4]。 目前比较普遍的做法是把在线教育和在线教育有机地结合起来。

混合式教学的理论基础很多，本文主要采用主要的教学原理理论和深度学习理论。 Merrill[5]提出了以问题为中心的“首要教育原理”。 这一理论不仅强调教学设计介入实际问题，而且要求教师转变教学理念，从知识的传播者转变为学生学习过程中的引导者、合作者、促进者。 深度学习理论的目的是培养高级思维，实现高效学习。 该理论认为学习的核心目标是培养高阶思维，即批判性思维、反思性思维、创新性思维等[6]。 高阶思维能力是现代社会人才需求的重要方向，也是学生在新工科时代必备的技能。 如何培养学生的高阶思维能力，已成为现代社会关注的中心问题。

混合式教学是一种“以学生为中心”的教学模式，通过学生课前在线自主学习，使浅层的知识学习发生在课前。 课后项目学习、探究性学习和作业等活动在教师的指导和帮助下内化知识，通过信息和经验的深度挖掘和加工，实现知识的转化和迁移，提高独立思考和判断的总体能力，提高问题解决能力，最终促进学习目标的实现和高级思维能力的发展，培养学生的创新能力新工科的培养目标是在人工智能、大数据等技术兴起的背景下，培养具有创新型、应用型、复合型的优秀人才。 因此，在新的工科背景下混合式教学模式已成为高校教学改革的重要趋势。

2、新工科背景下工程力学混合式教学云教材建设

教育资源是混合型教育目标实现的重要保证。 在本研究中，我们编写的工程云教材贯彻了注重成果的工程教育理念，课程设计从培养目标出发逆向确定教学合理性[7]，根据毕业要求确定学习目标，然后围绕学习目标重构工程内容，分析了混合教学的各个阶段、组织形态、分配时间、各个阶段云教材集视频、音频、图片和文字为一体，立体化内容呈现形式，重点和难点内容采用教学短视频形式呈现，每段视频时间不超过10分钟，由本文作者发布，学生课前在线学习。

2.1工程云教材内容

根据注重成果的教育理念，教学内容不是教师想教的内容，而是毕业要求的内容，同时提高学生自主学习的兴趣和能力。 我们制作的工学云教材，舍弃了旧的教育内容，增加了与专业领域相关的刺激学习者学习欲望的内容。 针对非机械类工科专业，从结构上以杆件的各种变形为主线编写教材，主要介绍工程基础理论及其工程应用。 我们要根据行业和产业的需要，针对教育中引入的例题和案例，无论是材料的选择、选用、载荷和分析方法都要结合现代工程。 全套教材分为两节，共11章44节。 一篇为静力学，包括静力学的基本概念、物体受力分析、平面力系、空间力系和摩擦； 第二篇为材料力学，包括材料力学的基本概念、轴向拉力、扭转、平面弯曲、组合变形(包括应力状态分析)、连接件强度和压杆稳定。

2.2工程云教材的结构与特色

教材各节的逻辑结构大致为：学习目标工程导入理论知识例题工程应用总结交替练习。 这里以那一节为例进行说明。 (1)首先让学生知道学习目标，用语音和文字双重强化。 知识目标表现为理解、理解、掌握，能力目标表现为应用、分析、研究、设计等； )2)工程导入部分在工程问题中引出内容，引用大量的工程图片(以画廊的形式出现)和视频等，加强学生对本课程和工程相关的认识，提高学生的学习兴趣。 (3)理论知识部分以介绍和推导的方式进行，确立学生逻辑思维的重要理论知识推导部分以教学视频(微课)的形式呈现，一方面便于学生反复观看，提高自学能力，为混合教学和翻转教学提供基础资源(4)例题以教学视频的形式呈现，重点是引导学生分析和确定解题思路； (5)工程应用列举一些工程直接应用的实例，加强理论与工程的连接； )6)总结通过视频提示，系统总结这部分内容； )7)对话练习是最后一部分，以学习目标的设计为中心，学生回答后可以看到参考答案。 学生可以就没有掌握的知识点反复练习，直到达到成本部分的学习目标。

云教材可以引入云课堂教学中使用。 在课堂教学中，教师可以查看学生的学习报告，及时掌握学生学习云教材的各种数据。 学习内容、学习时间、阅读时间、视频学习时间、互动练习次数和正确率为教师流程管理提供了方便。 因此，我们制作的云教材具有以下特色。 (1)视频、音频、图片、文字一体化立体化； )2)兼具PC端和移动端的学习功能)3)可以作为教育资源导入云课堂的课程中)4)可以作为工学课程的慕课教材使用)5)适合自学，可以为各种类型的学习者提供服务。

3、实践应用与效果

我们制作的云教材已经出版，2019年秋季学期在主动18级工程课程中进行了混合教学改革试验。 我们将《工程云教材》引入云课堂教学作为教学资源，采用翻转课的教学模式，让学生有组织地进行课前预习，面试课以讨论、分析、答疑、交流为主。

云教材的使用效果如何？ 对上这门课的58名学生在云课堂课上进行了匿名问卷调查，调查结果如表1所示。 从表1可以看出，学生对云教材的认知度很高，云教材对明确学习目标、认识课程与工程的关系、加深教学内容的理解、提高自主学习能力都有积极的贡献。

采用云教材和翻转课堂教学模式后，学生对教学活动的参与度如何？ 根据本课程在云端课堂记录的数据，除了头脑风暴活动外，学生的参与度超过了90%。 头脑风暴活动的目的是激发学生的创新思想，学生参与度为70%，作为培养学生创新思维的活动也是参与度较高的结果。 从表2可以看出，学生出勤率很高，课堂积极活跃，改变了旷课、上课玩手机、睡觉的现象。 大多数学生都能按时完成云教材的学习、课堂测试和课后作业，改变了以前“爱拖延”的缺点。 显然，学生的学习兴趣明显提高。

表1云教材使用效果问卷调查结果

表2学生教育活动参与度

4、结语

工程云教材是新工科时代的产物，是与现代注重成果的教育理念相结合，与混合型教学模式相契合的“新”教材，初步实践表明很受学生欢迎。 但我们还需要继续开展试点探索，在更大范围内从多维度研究中观察其使用效果，及时发现问题，不断完善，帮助新工科建设。