加拿大卡爾頓大學混合式課程教學的互動性和導向性
——以機械航空系的熱工課程為例

曲 燕

(中國石油大學(華東) 化學工程學院， 山東 青島 266580)

世界大學實驗室

加拿大卡爾頓大學混合式課程教學的互動性和導向性
——以機械航空系的熱工課程為例

曲 燕

(中國石油大學(華東) 化學工程學院， 山東 青島 266580)

互聯網催生了慕課、微課、翻轉課堂等基于信息化資源的教育新形態，北美高校在混合式教學和探究式學習領域領先全球。該文以加拿大排名前五的綜合性大學——卡爾頓大學機械航空系熱工課程的教學為例，闡述了如何做到課堂互動形式的有效、互動內容的多樣、互動的有序和自主，從倡導學生自主學習、發展信息化學習管理系統、助教制度3個方面介紹了問題導向式的課程教學，為國內高校混合式課程教學改革提供借鑒。

混合式課程教學； 互動性； 導向性； 熱工課程

以提高教學質量、激發學習興趣為目的而實施的各種課程改革在國內盛行，提出了混合式教學的理念，其本質是打破課堂教學的單一模式，利用豐富的信息化資源，讓學生逐漸成為學習的主角，主要的改革形式有：慕課[1-4](MOOC)、微課[5](micro-course online Video)、翻轉課堂[6](Flipped classroom)、精品課、視頻公開課[7-8]。筆者通過旁聽卡爾頓大學機械航空系的3門課程，即本科二年級的ThermodynamicsandHeatTransfer、四年級的HeatTransferforAerospaceApplication和研究生的ComputationalFluidDynamics，探討了國內外互動式課堂在形式、內容、秩序、發起者方面的差異性，以及卡爾頓大學通過先進的學習管理系統和助教制，發揮數字化教學優勢的具體做法，以期對我國高校混合式課程教學提供借鑒。

1 課程教學的互動性

(1) 互動的有效形式。課堂互動的主要形式是師生間的問答，課堂互動的頻率會因課程的性質、課堂的人數、學生的年級而不同。先入為主的觀念認為，低年級、教學內容相對簡單、課堂人數多的大課，互動次數會少，其實恰恰相反。比如，Thermodynamicsandheattransfer是機械航空系大二必修課，課堂人數超過120，每次課1.5小時，中間不休息。教學中，學生只要有不明白的地方，都會提問，平均一次課的問答至少10次。而四年級選修課HeatTransferforAerospaceApplication， 20人左右，1.5小時的課堂，平均互動次數不超過4次。而20～30人左右的研究生課ComputationalFluidDynamics，互動的次數更少。其原因在于，低年級學生初次接觸專業基礎課，有些內容比如熱力學第二定律、熵、有效能、實際朗肯循環(過熱、再熱、回熱)的熱力計算等比較抽象，一開始接觸較難透徹理解。

(2) 互動內容的多樣性。師生間課堂互動的問題可謂五花八門，比如，對某個知識點不明白要求教師再重申一下，同教師探討某個知識點是否有其他的理解方式，不知道黑板板書中某個符號的含義，筆記沒有跟上要求教師將黑板拉下等。學生不會因為某個簡單或瑣碎的問題而起哄提問者，教師對每個問題的回答真誠而耐心，良好的課堂氛圍自然形成并無形中鼓勵了課堂的互動。

(3) 互動的有序性。如何保證課堂互動的秩序，是互動式教學非常關注的問題。加拿大的課堂，互動頻繁有序，效果很好。學生提問不用起立，但是必須舉手示意，教師點到你，才能提問。為了保證某個知識點的連貫性，比如推導熱力學關系式時，教師會持續將這一部分講完，然后回答問題。教師不會為了鼓勵互動而犧牲教學內容的連貫完整性，對知識信息的傳授必須是嚴肅的，盡管傳授的形式可以是輕松的。這就是卡爾頓大學的課堂給我的最大感受：嚴肅、活潑。教師從來不點名，每次課都是滿滿的，去晚了就只能坐到后排。國外的教學硬件設施并不比國內先進很多。我所旁聽的這門大二的課，是在卡爾頓大學早期建立的那種比較小的階梯教室上的。教室的座位排列很密，沒有桌子，每個椅子扶手處有能翻轉折疊的寫字板，可以放下A4大小的筆記本，坐在后排的學生也秩序井然。

(4) 互動的自主性。國內高校課堂上，學生很少發問，教師多是問題的提出者，當沒人回答時，點名回答是常態。加拿大高校的課堂上，學生具有很強的互動自主性，提問者多是學生，教師反倒提問少，更不會點名回答。這其實也體現了中加教育文化的差異，加國文化認為點名回答顯示了教師的特權，有違平等原則，教師應該尊重學生不回答的權利。

2 課程教學的導向性

學生的學習過程由2個階段組成：第一階段是信息的傳遞，一般在課堂上通過教師的講解完成。第二階段是內化吸收，必須通過學生在課下作業或課題的解答中完成。我國高校本科生習慣于接受性學習[9]，過分依賴課堂學習，缺乏課下將課堂內容吸收內化的能力，其可能原因是：(1)習題設置與實際問題結合不緊密，無法調動學生的積極性；(2)考核方式主要依靠結果導向式的考試，忽視了過程導向式的作業、課題研究對學生吸收內化課堂知識的重要性；(3)學生缺乏運用所學理論、方法、知識去解決實際問題的主動性和自發性。

造成的不良學習效果體現在：(1)學后不久就忘，比如，上學期剛學過的專業基礎知識，下學期在某個專業課上提到時，多數學生都不記得了;(2)不善于通過分析將具體問題簡化及數學化,比如，從爐中取出的小鋼球在空氣中冷卻的問題，是一個暫態導熱問題，如果將溫度場看成是時間與空間的函數，即使只考慮空間坐標x方向的影響(即1D暫態導熱問題)，導熱微分方程的求解也要采用分離變量法，計算過程復雜,但如果能發現鋼球很小，其導熱系數很高，內部導熱熱阻比起邊界上的對流換熱熱阻可以忽略，就能將問題簡化為溫度場只與時間而與空間無關的集總參數問題，使求解大大簡化。

加拿大高校的課程教學具有顯著的導向性：以探究性學習為主，著力培養獨立思考、分析解決實際問題的能力。教學以學生的內化吸收為主，教師的信息講授為輔。以下的幾點做法值得借鑒。

2.1 重視問題導向的自主學習

以機械航空系大四限選課HeatTransferforAerospaceApplication為例，在約26課時(13次課，每次1.5h)的教學中，覆蓋的教學內容與筆者當年大學時專業基礎課“傳熱學”48課時涉及的內容相當。大量的內容，要求學生課下讀教材、參考書自學，并完成相應的作業。自學中遇到的問題，隨時在后面的課堂學習中提出，教師會給出求解的思路。作業題中的2/3都不是幾步簡單的推導能解決的，是比較大的綜合題。

筆者試做了導熱部分的9個習題，涉及的知識點包括：(1)1D柱坐標下導熱微分方程的推導；(2)1D 有內熱源大平壁的導熱；(3)通過等截面直肋的導熱；(4)集總參數法求解1D非穩態導熱；(5)1D球坐標下非穩態導熱的近似解(one term approximation)；(6)用有限差分法求解1D穩態、2D非穩態導熱問題。

幾乎每一個題都涉及教材1～2章的內容，要想正確求解，必須首先讀懂教材中分析問題的思路、詳細的推導過程，估計完成一個題目至少要半天時間。有些內容，如數值法求解導熱問題，課堂上幾乎沒涉及，幾乎全靠自學并完成2個習題。這門選修課，平時隨堂有7組20個習題，期中(midterm)習題3個，一共23個習題。這僅是選修課的課下自學量，必修課因為課時更多，學生課下的學習量更大。所以，卡爾頓大學深夜的圖書館仍然有很多自習的學生，圖書館除了法定假日，每天24:00才關門，餐廳22:00關門，為學生晚自習提供條件。

2.2健全的助教制促進學生對知識的內化吸收

加拿大高校的很多課程都有助教(TA)協助主講教師共同完成教學任務，為學生課下的學習提供輔導。助教的類型一般分為以下幾種：改作業或者試卷(grader), 答疑 (help session), 習題課(recitation), 實驗課(labs)，承擔一定教課任務(instructor)。其中grader對語言要求最低，instructor的難度和工作量最大。由于是帶薪的，所以TA職位比較搶手。像“微積分”這種幾乎所有院系的必選課，TA的機會較多；工科的課一般要有充足的funding才配備TA，且主要面向本系或相關院系，機會相對較少。

加拿大高校的TA制度非常健全，涉及申請、培訓、考核、獎勵、監督各環節。申請TA有嚴格的要求，最基本的要求是新生在第一年必須通過英語考試，只有優秀的學生才能當選，嚴格保證教學質量。第一次做TA要進行專門的培訓，比如教學法；每年還要接受網上培訓及測評；年底還有優秀TA表彰。學校會規定授課教師經常觀摩TA主持的教學活動，以進行質量監督[10]。

2.3 課程管理的高度信息化助力混合式教學

卡爾頓大學有非常先進的學習管理系統(cu Learn)，教師(instructor)、助教(TA)、學生(student)分別通過不同的入口進入cu Learn，利用信息化資源，完成課下的“online教-輔-學”過程，使課堂教學、課下自學和研討有機結合，踐行了連通主義(Connectivism)學習理論[11-12]。

教師可以通過該系統，完成4個方面的教學任務：

(1) 上傳課程資源。如課件、習題、參考書、視頻、URL等。

(2) 開展課業交流(communication)。比如，通過公告欄(News Forum)發布課程重要信息；通過郵件(email)或討論組(Forum)與TA、學生之間進行非同步的文字交流；通過聊天室(chat)與TA、學生間進行同步文字交流，非常適用于同課題的多人討論(group study)、教師/TA校外辦公(online office off campus)、在線答疑(question & answer session)、期末輔導(tutorial sessions for exams)；通過big blue button發起同步網絡會議；通過schedule進行與學生1對1的預約輔導等。

(3) 對學生的學習表現進行評價。比如平時出勤、課程活動、作業、測驗、是否作弊等。

(4) 通過E-grade系統上傳學生的成績。

另外，TA通過該系統，主要完成上述教師系統的(2)、(3)兩方面的輔助教學任務。學生通過該系統，主要完成課程資料的下載、與教師/TA的課程交流、提交作業與實驗報告、查看課程公告及成績等。

3 結語

課程教學的手段萬變不離其宗，其宗旨就是提高學生對課堂知識的內化吸收能力。只學不練，永遠無法形成本領；只練無人指導，容易流于盲目。加拿大高校輕松有序的課堂互動，使知識的傳授更加人性化；發達的信息化學習管理系統，使課程的教、學、評、測、練的多個環節借助數字化教學方式完美呈現，獲得了更佳的教學效果。在混合式教學的發展中，不會被各種教學形式牽引而忽視了其教育理念的實質。

References)

[1] 陳吉榮，國外慕課研究最新發展述評[J]. 外語教學與研究，2016，48(1)：118-127.

[2] 李曉明，是“小慕課”，還是“大慕課” [J].中國大學教學，2014(10)：17-19.

[3] 斯蒂芬·哈格德.慕課正在成熟[J].教育研究，2014(5): 92-99，112.

[4] 李斐.“慕課”帶給高校的機遇與挑戰[J].中國高等教育，2014(7)：22-26.

[5] 周雨青，萬書玉.“互聯網+”背景下的課堂教學：基于慕課、微課、翻轉課堂的分析與思考[J].中國教育信息化，2016(2)：10-12，39.

[6] 何朝陽,歐玉芳,曹祁. 美國大學翻轉課堂教學模式的啟示[J]. 高等工程教育研究,2014(2):148-151,161.

[7] 胡樹祥， 謝玉進，陳士平，等.中國大學視頻公開課的現狀及其發展思考[J].中國大學教學，2013(3):11-12，53.

[8] 肖念.對中國大學教學改革邏輯的思考[J].中國大學教學,2012(7):7-9.

[9] 王秋月，“慕課” “微課”與“翻轉課堂”的實質及其應用[J].上海教育科研，2014(8):15-18.

[10] 蔡志平，徐明，曹介南，等.從北美大學助教機制看研究生助教培養 [J].計算機工程與科學,2014,36(增刊1):79-82.

[11] 王志軍,陳麗,聯通主義學習理論及其最新進展[J].開放教育研究，2014,20(5)：11-28.

[12] 余勝泉,路秋麗, 陳聲健.網絡環境下的混合式教學:一種新的教學模式[J]. 中國大學教學,2005(10):50-56.

Interactivity and guidance of blended course teaching in Carleton University of Canada:Case study of thermal engineering courses in Department of Mechanical and Aerospace Engineering

Qu Yan

(College of Chemical Engineering, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China)

The Internet has spawned a new form of education based on informationization resources such as MOOC, the micro-class, the flipped classroom, etc. North American universities are leading the world in the blended teaching and the inquiry learning. This paper takes as an example the teaching of thermal engineering courses of Department of Mechanical and Aerospace Engineering in Carleton University, which is one of the Canada’s top five comprehensive universities, and elaborates how to make the classroom interactive form effective, the interactive content diverse and the interaction orderly and autonomous. From the following three aspects: promoting students’ independent learning, developing the informationization management system and setting up the teaching assistant system, the problem-based teaching is introduced, which provides references for China’s universities to carry out the reform on blended course teaching.

blended course teaching; interactivity; guidance; thermal engineering courses

G642.0

A

1002-4956(2017)10-0273-03

10.16791/j.cnki.sjg.2017.10.069

2016-12-18

中國石油大學(華東)教學改革項目(JY-B201409)

曲燕(1980—)，女，山東濟南，博士，副教授，主要從事強化傳熱與節能技術.

E-mail：yanqu@upc.edu.cn