工程流體力學課程教學的線上線下有機結合方式研究

李洪偉　周云龍　洪文鵬　黃娜

摘 要 “工程流體力學”是能源與動力工程專業一門重要的專業基礎課。結合信息化技術，利用智慧樹和虛擬仿真實驗室，構建了線上線下混合式教學模式，將課前預習、課堂教學、課后拓展有機的結合在一起，增強師生溝通，提高教學效率。同時也對教師的信息化水平和線上資源整合提出了更高的要求。

關鍵詞 “工程流體力學” 信息化 混合式教學

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.02.063

Research on Online and Offline Organic Combination of

Engineering Fluid Mechanics Teaching

LI Hongwei， ZHOU Yunlong， HONG Wenpeng， HUANG Na

（College of Energy and Power Engineering， Northeast Electric Power University， Jiin， Jilin 132012）

Abstract Engineering fluid mechanics is an important basic course of energy and power engineering. Combined with information technology， using the wisdom tree and virtual simulation laboratory， the online and offline hybrid teaching mode is constructed， which organically combines pre-class preview， classroom teaching and after class expansion， enhances the communication between teachers and students， and improves the teaching efficiency. At the same time， it also puts forward higher requirements for teachers' information level and online resource integration.

Keywords Engineering fluid mechanics; information; mixed teaching

2020年是不平凡的一年，新冠病毒造成了世界級的災難，同時也讓我們看到了中國民族團結一心、共同抗疫的決心和意志。正是由于疫情影響，2020年整個上半年的授課都是通過線上完成的。線上教學有其固有的優勢，但所有的缺點也都展現出來，如何彌補線上授課的不足，將線上線下授課有機結合到一起，是值得我們每一位高校教師去深刻總結與深思的。“工程流體力學”是本人主講的課程，在2020年上半年通過全程線上方式完成了該課程的授課任務，所以，接下來想以“工程流體力學”為例，探討一下線上線下授課的優勢與不足，以及如何將二者有機結合到一起。

1 線上、線下授課的優勢與不足

東北電力大學的“工程流體力學”課程經過多年的積累與發展，2016年被評為國家精品資源共享課，我們團隊有現成的網絡資源可以供學生參考和學習。根據國家級精品課建設的要求，建立了“工程流體力學精品課程網站”，網站中提供了課程信息、教學信息、課程資源（包括電子教案、電子課件、例題解析、教學錄像等）和課程輔助材料（包括英文習題及解析、英文詞匯對照、流體力學小知識、參考資料等）。我們團隊利用現代教育技術，制作了內容豐富多彩的電子課件和電子教案。[1]“工程流體力學”課程特點是抽象、難懂，物理意義不清晰，采用現代計算機媒體技術，通過動畫、虛擬實驗、教學錄像、實驗錄像和流動數值模擬等手段將抽象、復雜的流動現象展示出來，可以讓學生增強感官認識，對物理概念的理解具有事半功倍的效果。授課老師利用多種移動客戶端形成線上教學網絡，把以往舊體系下的“溫故知新”過程轉移到網絡中，使得學生能夠從多種途徑聯系授課教師，也更便于教師第一時間了解學生的掌握程度。[2]

同時線上授課可以更加方便老師向學生推送相關的學習資料，比如預習內容、課堂小測驗、課堂的隨機點名、問卷調查等，而且還能實現分小組討論，對于一百多人的大課堂在傳統授課中想實現小組討論很難實現的，但是在線上就可以彌補這一不足。網絡授課能夠全程顯示學習狀態，無論是課上還是課下，以便授課教師得以實時跟蹤不同時刻下的學習動態。通過線上授課，授課教師與學習者可實現多空間維度、多時間初度的互聯互通，共同提升學習效果，使得學習者達到理解、掌握、活學活用的目的。

但是，流體力學是一門理論結合實際的課程，完全的線上溝通學習并不一定能達到很好的效果。流體力學中包含很多簡單和復雜的流動現象，并且學生大多沒有感性認識，感覺特別抽象，根據這些問題選擇一些典型的流動問題設計了“認識性”實驗，引導學生認識尚未認識的新知識，通過實驗可使學生對書本知識有一定的感性認識，如雷諾實驗、卡門渦街實驗等。工程流體力學為解決工程問題提供了很多基本原理和方程，結合這些原理開設 “驗證性”實驗，即用簡單的流動物理現象和實驗數據來驗證理論，從而鞏固知識、加深對理論理解。通過實驗可使學生認識學過的定理、定義和公式，達到真正學會了，理論能與實際互通，親自動手能操作的目的。如文丘里流量計、沿程阻力和局部阻力實驗等。以上這些都是線上授課難以實現的，需要線下授課的配合與支持。

另外，純粹的網絡教學使得老師和學生之間出現一個天然的屏障，沒有面對面的接觸與交流，即使老師講課再有激情，學生接收到的也會有一定折扣，觀察不到學生的回應，老師的授課也會漸漸失去激情，違背了自古以來面授的初衷，這是線上授課難以逾越的天塹。

2 線上與線下的混合式教學所面臨的困境

線上學習已得到世界各國學習者的廣泛關注，隨著多重溝通互聯方式的發展，學習的方式也在逐漸改變，人們希望能夠根據自己的需求，靈活的完成學習任務，而互聯網科技的發展恰好讓這一切成為現實。而線下授課作為傳統的教學模式，其優勢也是不容忽視的。線上與線下混合式教學模式成為當今高等學校教與學的首選形式，可見其認可度之高，然而這種優選之法仍然面對很多挑戰，需要解決的問題如下：

2.1高校教務管理機制限制，難以最大化發揮混合教學優勢

高校的教學秩序保證非常重要，決定了最終的教學質量。高校的教務管理部門已經熟悉了線下授課的監督及評價機制，如果采用線上線下混合教學模式，有些很現實的問題需要解決，比如建立相應的考核制度、學分轉換制度以及教師的工作量核算制度等，[3]而這些都需要教務管理部門的摸索與嘗試，不可能馬上會形成行之有效的制度。所以，這樣會阻礙調動起學生和老師的積極主動性，不能形成各教學要素間的有效銜接，會影響混合式教學優勢的發揮。

2.2學生端能力與技術參差不齊

來自祖國各地的學生一直以來的生活環境存在較大差異，使得學生在參與線上教學過程中存在不同程度的差異，比如對計算機操作的熟練程度、對教學軟件的使用水平存在參差不齊，會導致個別人學習勁頭削減，難以達到吸引全部人共同學習的意圖。

2.3 P2P難以掌握真實情況，某些學生聽課效果大打折扣

線上線下混合教學模式中，最難控制的是線上教學，尤其是讓學生自學環節，個別自控能力比較差的學生在這個環節會存在偷懶或者作假的行為，比如學習視頻的播放時間未必能保證學生一定在觀看，網絡測試存在互相之間的抄襲等行為，也就是說線上授課有時還是不能滿足學生的個性化需求。

3 線上與線下教學的有機結合

如果想很好的推進線上線下混合式教學模式，需要在教學制度改革上、教師教學態度上、學生學習態度上實現完美配合，大家群策群力實現學習效率的最大化。

3.1 教師真正投入精力開展教學

要求高校教師應在備課時更多考慮學生的需求，認真權衡哪些內容適合線上學習，哪些內容必須要通過課堂面授才能達到效果。比如“工程流體力學”中關于方程的推導部分以及概念性的部分要盡量安排線上學習，線下補充講授的方式。而涉及理論的應用部分，如平面與曲面的靜水總壓力計算應用、動量方程的應用、伯努利方程的應用等應盡量采用線下授課，同時要求教師在線下教學過程中，盡量多地增加一些跟課程理論相關的設計課題，在幫助學生深入理解課程內容的同時，更能增強他們的自主學習與動手能力。但課程設計的選題及任務設置需要任課教師查閱資料，綜合考慮各方面因素，為學生量身打造，需要的是耐心與精力，而且課題也不能一成不變，要隨著時代的進步、相關領域科研的發展，盡量選取能夠使學生接觸到科技前沿的機會。同時教師應在網絡資源上選擇一些跟流體力學相關的科普性或者通俗易懂的專業性講座分享給學生，激發學生對流體力學的興趣。

在授課過程中，教師與學生應平等相處，更多地進行溝通，且應盡量開發或引入一種教師與學生互動的APP，豐富相互溝通的方式。要盡可能多地將分組討論等授課形式引入到課堂，充分調動所有學生的積極性，避免課堂后幾排學生“出工不出力”、玩手機或者聊天等現象的發生，同時也可以有效克服單純線上授課存在的無法實時監督學生學習狀態的弊端。

3.2 實時追蹤教學效果與更新教學評價體系

盡量在授課過程中多進行一些學習效果的問卷調查，并針對每次調查結果進行總結分析，及時調整線上線下授課比例分配。同時，高校教務部分應盡可能的承認教師在線上線下混合教學中所付出的辛苦，合理量化其工作量，靈活實現課堂授課質量的監督，更多的將決定權放到學生手中。在教學評價體系改革方面可以考慮運用現代化技術對教師教學及時進行網上評價。這樣，能夠保證評價的動態性、流動性與發展性。高校的教學質量監督中心收集到信息后，進行量化處理和定性分析同時，讓學生的評價結果與教師的升職、加薪掛鉤，這樣教師的積極性會大大增加，教學效果會越來越好，形成良性循環。

3.3 將虛擬仿真與實踐教學融為一體

為了體現我校所特有的電力應用背景，我校新建設有“發電廠虛擬仿真實驗室”，便于學生利用網絡科技實現在線實驗操作。而電廠中有太多關于流體力學的實際案例，包括冷卻塔系統、鍋爐水循環系統、煤粉輸送系統等，對于學生學習流體力學的相關知識是非常生動的實踐教材。由于虛擬仿真系統可以實現進入系統內部觀察效果，是現場實踐無法實現的，這樣可以激發學生的學習興趣與熱情，寓教于樂，很好的達到理論聯系實際的教學效果。

4 結語

互聯網科技與經典教學體系相結合的思路，無疑為應用研究型高等學校的新型學習模式。本文僅以“工程流體力學”課程的線上線下混合式教學模式為例進行了初步探討，雖然目前已經取得了一定的效果，在某種意義上打破了課內課外的教學壁壘，增加了學生學習主動性和積極性，但是在教學質量的提升方面還有很長的路要走，需要在接下來的教學過程中逐步探索修正，使線上線下混合式教學模式日趨完善。

參考文獻

[1] 李洪偉，周云龍，洪文鵬，等.科研在工程流體力學課程教學中的應用研究[J].當代教育實踐與教學研究，2017.

[2] 葛媛，王登武，張翠紅，等.基于線上線下混合式教學的“儀器分析”課程教學模式創新研究[J].教育教學論壇，2020，43：173-176.

[3] 左秋娟，宋澤華.傳統教學與線上線下混合式教學體驗感知差異研究[J].高教學刊，2020，31：49-53.