“工程流體力學”翻轉課堂的教學設計

一、前言

隨著互聯網和計算機在教育領域的廣泛應用，各大學校都在利用現代的信息與通信技術解決教育機會和資源的共享問題，課堂的信息化改革為學生開放更多適用的學習機會，為老師提供更加靈活多樣的教學方法。翻轉課堂的教學模式顛覆了傳統的課堂教學流程。“翻轉課堂”譯自英文“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，是起源于美國的一種新興教學模式，就是教師制作教學視頻，學生通過網絡觀看教師的講授，并按時完成網上教學清單中各項學習任務，課堂上師生面對面交流、答疑和完成作業的一種教學模式。在這種教學模式下，課堂內外的時間重新調整，學習的決定權在學生。學生可以更專注基于項目的主動學習，共同研究解決相關的問題，從而獲得更深層次的理解。翻轉課堂的主體是以學生，其教學效果和教學質量決定于學生的自主學習能力、學習的主動性和積極性。相比于傳統課堂，翻轉課堂對學生學習的積極主動性有了更高的要求。我們在我校能源與動力工程專業“工程流體力學”教學實踐中進行了翻轉課程的教學嘗試，對學生學習的流程采用了網絡控制，并在此基礎上探索了能源與動力工程專業學生的課堂教學改革。

二、現狀分析

“工程流體力學”是我校能源與動力工程專業學生的專業基礎課，所涉及的流體力學的基本原理和實驗、實踐基礎在實際工程中具有廣泛的應用價值。通過該課程的學習，學生除了可以學到相關的理論知識外，還可以通過實驗、實踐活動提高自身的工程實踐能力，為將來服務社會打下基礎。

1.教學方式

“工程流體力學”課程傳統的授課方式以教師為主導，采用板書與PPT相結合的方式。教師精心準備了豐富的教學資料，授課認真，并且經過近年來的教學改革和探索，增加了工程實例的討論等環節。但學生與老師之間，學生之間也缺乏有效的學習交流，團體學習的氣氛不濃。學生平時很少能主動向老師提出問題，把所有的問題積攢起來，到了期末復習的時候才想解決。

2.教學內容

“工程流體力學”課程的理論性強，注重理論的推導計算，對學生的高數、物理等基礎知識要求較高，且公式繁多，很多知識點難以理解，學生在課堂學習過程中，不容易一下子就完全理解學習內容，課后分析習題的時候，公式的靈活運用能力不強，常處于一知半解的狀態。課堂上講過的內容，若不及時復習不容易掌握。學生的分析解決問題的能力得不到良好的訓練。

針對上述工程流體力學“教與學”的現狀，結合本科生的流體力學課程實際教學中遇到的問題，結合自己多年的教學實踐，為提升教學效果，筆者從研究與實踐探索的角度，提出了開展流體力學教學翻轉課程實踐教學的新思路。

三、翻轉課堂的教學設計

1.課程準備

將“工程流體力學”教學內容劃分為各個“知識點”，對課程大綱中要求的難以理解和掌握的重點、難點制作成相關教學視頻，側重概念的講解和實例。教師課前負責重要知識點的劃分和與學生的互動策略，把關教學視頻的內容和時長，幫助學生構建內容最豐富的學習平臺，讓學生可以集中精力思考正在解說的內容。利用網絡上優秀的開放教育資源，可以使學生接觸到國內外優秀教師的最新教學內容。

表1 課程成績組成及權重

我校“工程流體力學”的教學安排4個學分（64學時），涉及的知識點眾多，難易程度不一。顯然所有的知識點都采用翻轉課堂的教學模式是不可取的，針對工程流體力學的知識點結合以往的教學經驗，工程流體力學的基本理論方面的知識點以教師講授+網絡學習為主，工程應用方面以翻轉課堂為主。

2.課程實踐

（1）網上學習。學生根據自己的學習情況在課堂或網上學習相應的知識點，參與課上與網上的討論，完成教師布置的針對性練習，利用舊知識完成向新知識的過渡。學生針對課程知識點的學習理解情況，在課堂上提出問題，或者根據自己的理解與興趣提出探究性題目與教師和同學探討。課程討論可以是教師與學生之間，也可以是學生與學生之間。教師主要發揮領路人的作用，引導學生探討和互相解答問題。學生可以利用討論區等網絡交流工具與同學、教師進行互動溝通，了解彼此之間的收獲與疑問。

（2）課內研討。針對工程流體力學的教學知識點及流體力學在實際生活的應用，指導學生選擇研究的課程的知識點或與工程流體力學相關的小課題，對學生進行分組，小組規模控制在5人以內。然后，根據問題的難易、類型進行小組內部的協作分工。最后小組成員在一起進行協作式團隊合作，對所研究的問題做交流展示。此外學生在做習題或做小課題時遇到的困難可以在正式課堂中解決，學生存在的問題在平時就能有效地解決，這樣可以激勵更多的學生參與到討論與實踐中。

（3）合作能力培養。合作學習能力是學習者應該具備的重要素質之一。從個體的發展角度來說，翻轉課堂的目標是引導學生從學習的依賴走向獨立的過程。在翻轉課堂的交互性活動中，教師需要隨時捕捉學生的動態并及時加以指導。小組是互動課程的基本構建模塊，在翻轉課堂的環境中體現小組合作的優勢：每個人都可以參與活動中；可以為參與者提供與同伴交流的機會，發揮團隊的作用，并可隨時檢查自己想法的正確性；提供多種解決問題的策略，集思廣益。教師引導學生適時做出決策，保證小組活動的有效開展。

3.課程考核

學生對課程的重視程度與評價方式密切相關，良好評價方式對學生有導向性，能提高學生主觀能動性，有利于知識的掌握與運用。我們的目標是學生學完課程后能對解決相關的流體力學問題，對后續課程的學習打下扎實的基礎，真正做到學以致用。對于翻轉課堂的考核側重于學生的參與的積極性，課堂上研究內容的展示情況及團隊合作精神。為檢驗學生的學習效果在成績中包含了筆試部分，主要測試基本知識的掌握及重要知識點的靈活應用情況。課程考核的內容與權重見表1。

翻轉課堂是一種新興的教學方式，改變了傳統教學中課堂上聽講和課后做練習的形式，強調教學活動是教師主導和自主探究相結合的知識學習，老師在課堂上引導學生深入探討流體力學相關問題，包括理論與工程實踐，給了學生更大的自主學習空間。兩年以來的教學實踐表明，翻轉課堂能明顯增加學生對流體力學的學習興趣，部分同學的課堂展示內容十分精彩，學生的學習效果有明顯提升。根據學生對該課程的反饋，以及與后續課教師交流的結果，翻轉課堂對激發學生的創造力是有導向作用的。

［1］畢甸.高校翻轉課堂教學模式實踐探究［J］.教師教育論壇，2017，（5）：58－61.

［2］鄧秀玲等.翻轉課堂在高校課堂教學中的應用及其有效性［J］.湖北工程學院學報，2016，（5）：86－89.

［3］趙立娟等.“工程流體力學”課程多元評價模式的設計［J］.新課程研究（中旬刊），2014，（12）：51－53.