《流體力學》翻轉課堂教學過程的設計與探討

段雙平 王 令

（西南科技大學土木工程與建筑學院，四川 綿陽 621000）

一、前言

傳統的課堂教學模式以老師、書本和課堂為中心，往往形成老師單向灌輸、學生被動接受的局面。傳統教學模式具有非常明顯的缺陷和弊端，比如太死板，嚴重缺乏個性與創造力；過分強調了教師的作用，忽視和壓抑了學生的主動性與潛能的發揮。隨著互聯網和信息技術的發展，慕課、微課、翻轉課堂是當代教學改革和創新的重要載體，相對于傳統高校課堂教學模式，它們充分利用信息技術構建教學知識結構，以靈活、自主、可重復、傳播性強的特點，使課前的教學活動和課堂實現師生互動，課上課下融為一體。慕課的教學模式就是將課堂上的內容搬到網絡平臺上，通過各模塊的設置，循序漸進，激發學生的學習興趣，實現知識點在腦中由零碎到系統框架的形成。慕課課程模式下，教師可根據線上平臺收集學生學習情況的相關數據，然后通過分析數據，找到學生的學習規律，不斷完善慕課平臺。微課是以視聽一體式的特點與教學緊密結合、以某個簡要明確的主題或關鍵概念為授課內容，采用視頻和音頻結合的方法錄制的課程。翻轉課堂又被稱為“反轉課堂”，起源于美國，是從英語“Flipped Class Model”翻譯過來的,它改變以往的授課流程，由“先教后學”轉為“先學后教”，重新調整課堂內外的時間，將學習的決定權從教師轉移給學生，讓學生課下學習，課堂上開展實踐練習、協作學習等模式，學生的參與度更強。從三種教學模式來看，針對流體力學理論性強、工程實際應用廣、基本概念多、內容抽象且不容易理解、方程多且應用難度大等特點，翻轉課堂相對于慕課和微課來說是更適合該課程的教學方式。“翻轉課堂式”是對基于印刷術的傳統課堂教學結構與教學流程的徹底顛覆，由此將引發教師角色、課程模式、管理模式等一系列變革。

二、流體力學的教學現狀

流體力學是建筑環境與能源應用工程專業的重要專業基礎課之一。傳統的流體力學理論教學和實驗教學都存在較大問題，以教師為中心的教學模式已經無法適應互聯網時代的創新性人才的培養目標。目前的流體力學教學主要存在以下問題：理論教學和實驗教學分離；缺乏探究性的學習氛圍；老師的教和學生的學不同步；考核方式單一而死板等。

三、基于翻轉課堂的流體力學教學設計

為了顛覆傳統的教學模式，并使基于翻轉課堂的流體力學教學達到完美效果，必須使這個教學過程中的兩個主體-教師和學生極力配合，而且學生在這個過程中扮演的主體角色尤為重要，因為如果學生不發揮他們的主動性，這個翻轉課堂將依然停留在傳統的教學模式。但同時，學生主體性的發揮離不開教師的積極引導和對課程的精心設計。

（一）課前準備

1、教師課前準備

教師的課前準備是翻轉課堂實施的關鍵。教師課前準備的內容和目的是讓學生通過自主學習弄懂相對簡單的知識內容，并能根據所學的基礎內容提出問題、分析問題和解決問題。基于這樣一個目的，教師需要做以下幾個方面的工作：

（1）根據教學大綱分解細化學習目標和構建知識點框架

根據建筑環境與能源應用工程專業的流體力學教學大綱，將課程教學內容分解細化為小知識點，并確定學習目標，標出難以理解和掌握的難點以及需要掌握的重點。構建引領學生循序漸進學習的知識點框架，建立知識點之間的聯系，形成一定的知識體系和學科知識全貌。知識點框架圖中標注學習目標、學習方法、學習資源、學習活動、學習拓展等，并留空讓學生填寫學習中的遇到的問題。知識點框架是學習目標實現的載體，是翻轉教學取得成功的重點之一。

（2）設計并制作教學微視頻

合理設計、精心錄制的教學視頻是流體力學翻轉課堂教學實施的關鍵環節。知識點框架構建好了之后，教師要以知識點框架中的知識點為單位設計和錄制教學微視頻，視頻應短而精悍，時間應控制在10 分鐘左右，知識點的講解應生動、簡練并要突出案例教學。教學視頻的錄制不一定覆蓋所有知識點，可以只錄制學生較難掌握的知識點，而且微視頻的學習順序可以與教材的編排順序不同。

（3）準備基礎理論練習題庫和拓展性題庫

根據學習目標和知識點，準備相應的基礎練習題庫和拓展性思考題庫。基礎性練習題庫旨在鞏固和促進學生對各個基本知識點的掌握，側重于概念和基礎理論。拓展性題庫旨在培養學生應用基礎理論的能力，側重于理論的應用。拓展性題庫包括課中的討論題庫、課后的大作業。

2、學生課前準備

學生根據教師提供的課前學習資料，包括學習目標、微視頻、課件、教材、課外書及練習題庫及網絡資源等進行自學。教師對學生自學提出如下要求：

（1）按照學習目標，梳理教材，輔以課件，標出自己難以學懂的內容。

（2）觀看微視頻，通過微視頻中的講解，鞏固已經掌握的知識點，嘗試弄懂自己難以弄懂的知識點。繼續標出觀看微視頻之后難以理解的知識點，并提出自己的問題。

（3）通過翻看課外書、查找網絡資源和做練習題庫，進一步鞏固所學的知識，解決上述問題和拓展教材內容。

（4）收集課前準備所遇到的問題，并提供給老師。

（二）課堂教學

老師在課堂教學中的作用主要是解答學生課前學習中遇到的問題及開展討論。首先，對本節課的教學內容進行歸納總結，并突出重點和難點教學內容。其次，了解學生的知識盲點，解答學生課前學習遇到的問題，并重點講解學生普遍弄不懂的教學內容。面對實際問題，引導學生主動嘗試從流體力學的角度運用所學知識和方法尋求解決問題的策略，實現教育心理學中的正向“學習遷移”。最后，開展課堂討論。根據課前準備的課堂討論問題，將學生分成四人一組，10～15 分鐘一組討論，討論完之后，每組派一名學生上臺講解討論結果，最后由老師點評并總結討論結果。在點評總結環節，教師可以適當地進行知識的拓展，可以將最新的研究成果和科研思想融入課堂教學。

（三）課后拓展

為進一步鞏固課堂上學習的知識，課后應該做到如下環節：

1、檢測練習。課后檢測練習的難度應該比課前的練習題庫偏大，應側重于基礎知識的應用，用以檢測學生通過課前學習和課中教師輔導之后的學習效果。學生做完檢測練習之后，由老師批改，方便于教師了解學生對知識的掌握程度和內化程度，也可檢驗學生的自學能力。

2、拓展學習。對于學習能力比較強的學生，可以進行科研素質的培養，例如可以組織這些學生課后進行CFD 軟件的學習、文獻閱讀以及參與流體力學相關研究，以滿足他們的進一步探索新知的欲望。

四、流體力學考核辦法的變革

傳統教學中的考核采取閉卷考試的方式，雖然在最終的成績中卷面成績只占70%，剩下的30%為平時成績，但這個平時成績的給定依據主要是根據課后作業做的情況來評定，受限于這種傳統教學模式，很難給定學生的過程性評價。這種評定方法已經不適應翻轉課堂的教學模式。在“翻轉課堂”模式下，應采取考試和過程性評價相結合的考核方式，各占50%。其中考試應包括閉卷考試和開卷考試，閉卷考試側重于考核學生對基礎知識和基礎理論的掌握程度，而開卷考試側重于考核學生對基礎知識和基礎理論的應用能力，閉卷考試和開卷考試的成績各占50%。過程性評價主要考核學生課前自主學習效果、課中積極參與討論，提升知識獲取的參與度。過程性評價成績的構成包括課前進階練習與測驗、課堂討論發言、Team work 形式專題訓練的參與與展示、課后小測驗、答疑討論區表現活躍度等，以期客觀真實地反映每一個學生的學習歷程。

五、結語

“翻轉課堂”教學模式，完全顛覆了傳統的教學模式，無論是對教師還是學生都提出了新的挑戰和要求。教師課前需要根據教學大綱分解細化學習目標和構建知識點框架，并設計制作教學微視頻和準備練習題庫和討論題庫。在課堂教學中，教師要解答學生課前學習中遇到的問題及開展討論。學生課前的學習，是為了更好地與教師在課堂討論中的配合。課后通過檢測練習來檢驗學生對基本理論的掌握程度。采取適應翻轉課堂的考核辦法，即采取閉卷考試、開卷考試和過程性評價相結合的考核方式。