留學(xué)生“傳熱學(xué)課程”線上教學(xué)模式探索

王海 王軍鋒 唐愛坤 康燦 高波 王爽

摘要：做好來華留學(xué)生教育與培養(yǎng)，關(guān)乎我國教育國際化事業(yè)的發(fā)展。我國對(duì)來華留學(xué)生教育的資助力度正逐年提高，“一帶一路”沿線國家學(xué)生成為來華留學(xué)主力。新冠肺炎疫情的爆發(fā)為來華留學(xué)生教育帶來了巨大沖擊，留學(xué)生傳熱學(xué)課程由傳統(tǒng)的線下教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上教學(xué)模式。該文通過對(duì)傳熱學(xué)線上教學(xué)現(xiàn)狀的分析，設(shè)計(jì)了課程線上教學(xué)方法，強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)課程與實(shí)踐環(huán)節(jié)，優(yōu)化了課程考核形式。結(jié)合傳熱學(xué)課程特點(diǎn)，初步建立了傳熱學(xué)課程線上教學(xué)新模式，加強(qiáng)了師生之間的互動(dòng)交流，有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率與教學(xué)質(zhì)量，對(duì)于培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新性的國際化復(fù)合型人才具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：傳熱學(xué)? 線上教學(xué) 留學(xué)生 教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1672-3791（2022）01（b）-0000-00

Investigation of Online Teaching of “Heat Transfer Course” for International Students

WANG Hai WANG Junfeng TANG Aikun KANG Can GAO Bo WANG Shuang

（School of Energy and Power Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang， Jiangsu Province， 212013 China）

Abstract： Doing a good job in the education and training for international students in China is related to development of China's education internationalization. Funding of the education for international students is increasing every year and the students along “the Belt and Road”countries have become the main source of the international students. The outbreak of COVID-19 has brought great impact on the education of international students in China. The Heat Transfer course has changed from traditional class teaching to online teaching. This paper analyzes the current situation of online teaching of Heat Transfer course， and designs a mode of teaching. Moreover， this paper strengthened the experimental course and practice and optimizes the curriculum assessments. Combined with the characteristics of Heat Transfer course， a new online teaching mode of Heat Transfer course is established.? This teaching mode not only strengthens the interaction between teachers and students， but also effectively improve the learning efficiency of students and teaching quality. It is of great significance to cultivate high-quality and innovative international compound talents.

Key Words： Heat Transfer; Online teaching; International students;? Teaching mode

隨著我國綜合國力日益增強(qiáng)以及“一帶一路”合作倡議的提出，來華留學(xué)生的規(guī)模和數(shù)量出現(xiàn)了較快發(fā)展，新時(shí)期教育對(duì)外開放工作的推進(jìn)，使得來華留學(xué)生教育進(jìn)入了提質(zhì)增效的新時(shí)代。來華留學(xué)生人數(shù)的持續(xù)攀升，既為來華留學(xué)教育事業(yè)的發(fā)展帶來了新機(jī)遇，又為來華留學(xué)生的培養(yǎng)與管理帶來了挑戰(zhàn)。特別是，2020年初始爆發(fā)的新冠肺炎疫情為來華留學(xué)生教育帶來了巨大沖擊。疫情暴發(fā)初期正處高校寒假，假期期間留學(xué)生行蹤復(fù)雜，有的回國，有的留校，也有的外出旅游。為做好疫情防控工作，各高校按照教育部的統(tǒng)一部署和各省市教育部門的統(tǒng)籌安排，結(jié)合各地疫情防控要求，推遲2019—2020學(xué)年春季學(xué)期的開學(xué)時(shí)間，同時(shí)，為保證疫情防控期間教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)質(zhì)量，按照“停課不停教，停課不停學(xué)”的要求積極有序組織學(xué)校教師開展線上教學(xué)工作。

傳熱學(xué)是能源與動(dòng)力類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是其他工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，是一門研究由溫差引起的熱量傳遞規(guī)律的學(xué)科。作為一門應(yīng)用性較強(qiáng)的基礎(chǔ)課程，傳熱學(xué)課程內(nèi)容與工程領(lǐng)域問題銜接緊密，是連接基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程的重要紐帶?？茖W(xué)技術(shù)和工程領(lǐng)域中，存在著多種多樣的熱量傳遞問題，需要應(yīng)用傳熱學(xué)來解決。目前，我國高等院校均積極開展傳熱學(xué)在線教學(xué)資源建設(shè)，并對(duì)傳熱學(xué)課程的教學(xué)方法、內(nèi)容和形式進(jìn)行了各種有益的探索。但由于留學(xué)生教育背景差異較大，傳熱學(xué)基礎(chǔ)參差不齊，如何設(shè)計(jì)高效線上教學(xué)模式是提高傳熱學(xué)課程教學(xué)效果的關(guān)鍵。

1傳熱學(xué)線上教學(xué)現(xiàn)狀

目前，傳熱學(xué)線上教學(xué)資源主要有慕課 、雨課堂，以及利用微信公眾平臺(tái)為媒介建立起來的傳熱學(xué)教輔資源庫等。慕課（Massive Open Online Course，簡稱MOOC），是以教學(xué)視頻為主，通過互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，提供大規(guī)模在線開放課程的一種教學(xué)模式。MOOC具有開放、自由，不受時(shí)空限制等優(yōu)勢(shì)，打破了大學(xué)的圍墻，催生了新的“學(xué)習(xí)革命”[1]。盡管慕課、雨課堂等在線上教學(xué)資源建設(shè)過程中有許多優(yōu)勢(shì)，但在引入高等院校教學(xué)過程中仍存在一些不足和需要改進(jìn)的地方，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是教師與學(xué)生之間的互動(dòng)性差，線上教學(xué)資源主要以錄制視頻、網(wǎng)絡(luò)課件為主，缺乏教學(xué)過程中教師與學(xué)生之間的互動(dòng)，任課教師不能很好地捕捉到學(xué)生的知識(shí)弱點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)輔導(dǎo)訓(xùn)練;二是線上資源信息量大，學(xué)習(xí)過程中的針對(duì)性較差，容易造成學(xué)生盲目性學(xué)習(xí)，對(duì)于自控力較差的學(xué)生容易出現(xiàn)視覺疲勞、厭煩等現(xiàn)象，學(xué)習(xí)效果較差;三是由于不同高校，不同專業(yè)對(duì)傳熱學(xué)課程的培養(yǎng)目標(biāo)和要求不同，而線上資源授課過程中未能就不同專業(yè)領(lǐng)域做到有側(cè)重知識(shí)點(diǎn)形式的教學(xué)，如航海船舶類專業(yè)，燃?xì)廨啓C(jī)的傳熱和冷卻問題;機(jī)電類專業(yè)，高速切削工具的傳熱分析問題等。因此，采用同樣的慕課、雨課堂等線上資源不能達(dá)到良好的授課效果。

2課程“線上直播+微課視頻”教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

留學(xué)生線上教學(xué)與國內(nèi)學(xué)生線上教學(xué)情況不同，教學(xué)條件更加復(fù)雜[2]。有的留學(xué)生本國與中國有時(shí)差，有的來華留學(xué)生來自欠發(fā)達(dá)國家或地區(qū)，本國網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完備，還有的留學(xué)生在校本部學(xué)習(xí)。因此，在教學(xué)中要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各方面因素，做好充分的準(zhǔn)備[3，4]。按照教學(xué)內(nèi)容區(qū)分，傳熱學(xué)線上課程建設(shè)的表現(xiàn)形式分層次建設(shè)，具體分為課前準(zhǔn)備、課中教學(xué)和課后總結(jié)三方面，呈現(xiàn)出層層遞進(jìn)的關(guān)系，如圖1所示。

2.1課前準(zhǔn)備

分析教學(xué)內(nèi)容中哪些知識(shí)點(diǎn)可以通過微視頻教學(xué)，哪些知識(shí)點(diǎn)通過線上直播授課。設(shè)計(jì)并創(chuàng)建微課視頻，每個(gè)視頻的長度盡量控制在10～20min，微視頻中適當(dāng)增加一些三維動(dòng)畫或者運(yùn)用商業(yè)軟件如COMSOL、FLUENT等向?qū)W生展示流場(chǎng)、溫度場(chǎng)中的圖像 ，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如：在講解非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)，可以利用FLUENT 軟件模擬空氣預(yù)熱器蓄熱元件溫度的變化，向?qū)W生展示溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律，以此引入集中參數(shù)法的介紹。細(xì)化知識(shí)點(diǎn)，適當(dāng)加入工程案例分析，幫助學(xué)生對(duì)課上知識(shí)點(diǎn)的鞏固與加深[5]。在微課視頻基礎(chǔ)上，設(shè)置課前思考題等知識(shí)題目，幫助學(xué)生提前預(yù)習(xí)所學(xué)內(nèi)容，以便在線上教學(xué)環(huán)節(jié)中有針對(duì)性地對(duì)各知識(shí)點(diǎn)查缺補(bǔ)漏。

2.2課中教學(xué)

課程開始前10 min，利用超星泛雅平臺(tái)進(jìn)行在線“簽到”，知曉學(xué)生出勤率等數(shù)據(jù)信息，同時(shí)獲得學(xué)生對(duì)課前思考題的答題情況，并將相應(yīng)量化結(jié)果匯總到最終考核成績。線上教學(xué)過程中，首先介紹本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)重點(diǎn)，通過聯(lián)系工程領(lǐng)域中的實(shí)際問題尋找切入點(diǎn)，開展相關(guān)知識(shí)介紹。教學(xué)課件中引入視頻、圖像與動(dòng)畫等文件，更直觀地展現(xiàn)傳熱學(xué)知識(shí)，便于學(xué)生對(duì)機(jī)理的掌握。比如：推導(dǎo)熱邊界層方程中溫度場(chǎng)分布時(shí)，如果僅從公式層面展開推導(dǎo)，學(xué)生往往感到枯燥、無趣，難以理解內(nèi)在的含義。通過多媒體軟件對(duì)圓管內(nèi)流體來流時(shí)的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分析，熱邊界層的定義、厚度及能量方程等都能夠清晰地表達(dá)出來，有助于學(xué)生對(duì)流傳熱條件下，主流與壁面邊界層的理解。課程中穿插播放教學(xué)微課視頻，并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容增加課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，積極提問，一方面，有利于掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解情況，根據(jù)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握情況，及時(shí)調(diào)整線上教學(xué)的側(cè)重點(diǎn);另一方面，以較為簡單的傳熱學(xué)工程問題引發(fā)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)內(nèi)容的興趣，提高課堂教學(xué)效果。比如：5G數(shù)字通信中常用的高效均溫板和微通道散熱技術(shù)，引入沸騰、冷凝等相變傳熱的內(nèi)容展開介紹，使學(xué)生能充分了解氣液兩相流中的傳熱傳質(zhì)知識(shí);同時(shí)，利用騰訊會(huì)議中的直播功能將視頻中提到的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行梳理、總結(jié)，對(duì)于學(xué)生理解起來較難的公式和定理，在線上直播過程中進(jìn)行精講，提高授課效果。線上教學(xué)過程中，適當(dāng)將相關(guān)科研領(lǐng)域中的最新研究成果如學(xué)術(shù)文章、發(fā)明專利等融入教學(xué)當(dāng)中，讓學(xué)生能夠充分了解該領(lǐng)域中的研究前沿，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科研的興趣以及從傳熱學(xué)的角度去發(fā)掘科學(xué)問題的能力[6]。課程結(jié)束前15 min，隨機(jī)設(shè)置課堂小測(cè)驗(yàn)（Quiz），再次檢測(cè)學(xué)生對(duì)該次教學(xué)內(nèi)容的掌握情況，查缺補(bǔ)漏，Quiz成績同時(shí)反饋到學(xué)生的最終考核成績中，激勵(lì)學(xué)生對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容的理解與掌握。

2.3課后總結(jié)

通過設(shè)計(jì)課后作業(yè)，檢查學(xué)生對(duì)線上教學(xué)內(nèi)容的掌握情況。利用學(xué)生喜愛計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的特點(diǎn)，將FLUENT或COMOSOL軟件的使用方法介紹給學(xué)生，并把畫好的網(wǎng)格文件和求解過程發(fā)給學(xué)生，讓他們?cè)谡n下利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行求解計(jì)算，并制作出能夠反映測(cè)試物體溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)等相關(guān)圖片或動(dòng)畫文件，作為課后作業(yè)上交。通過此種方式讓學(xué)生感受到依靠現(xiàn)代科技技術(shù)解決傳熱學(xué)中的復(fù)雜問題，讓他們了解現(xiàn)代計(jì)算方法在工程中的應(yīng)用[7]。此外，學(xué)生還可將平時(shí)課后作業(yè)上傳至超星泛雅平臺(tái)，教師可在平臺(tái)上進(jìn)行作業(yè)批改，完成作業(yè)成績記錄。課后，學(xué)生通過建立的課程微信群對(duì)有關(guān)傳熱學(xué)問題向老師進(jìn)行提問，老師可以隨時(shí)了解并掌握學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容學(xué)習(xí)的反饋，對(duì)于一些學(xué)生經(jīng)常提問的問題，可以安排在下一次線上直播時(shí)有針對(duì)性地進(jìn)行講解，提高授課效率。

3實(shí)驗(yàn)課程與實(shí)踐環(huán)節(jié)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式多為教師講述式，學(xué)生沒有經(jīng)過深入思考和分析相關(guān)傳熱學(xué)知識(shí)，被動(dòng)式地接受課堂信息，因此不能很好地將理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來。針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，傳熱學(xué)線上教學(xué)，采用“微視頻+線上直播”新模式。課前，實(shí)驗(yàn)老師將實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等相關(guān)內(nèi)容通過錄制微視頻的形式，上傳至線上教學(xué)微信群，學(xué)生可以下載微視頻，反復(fù)觀看，提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，盡早掌握實(shí)驗(yàn)涉及的理論知識(shí)點(diǎn)。課堂上，實(shí)驗(yàn)教師通過線上直播向?qū)W生演示整個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作過程并向?qū)W生介紹相關(guān)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由學(xué)生在線記錄，課后進(jìn)行分析處理。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)課堂教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)設(shè)置思考題，在線上教學(xué)網(wǎng)站發(fā)布。學(xué)生課后整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，完成實(shí)驗(yàn)教師課堂布置的相關(guān)習(xí)題。

注重實(shí)踐教學(xué)與課堂教學(xué)的密切配合。在學(xué)期初，給學(xué)生布置創(chuàng)新性課程任務(wù)，每班分為4～5個(gè)小組，每個(gè)小組負(fù)責(zé)一個(gè)傳熱學(xué)相關(guān)專題，如熱管設(shè)計(jì)、輻射換熱、強(qiáng)化相變傳熱領(lǐng)域等。學(xué)生利用線上圖書館資源查閱資料，在學(xué)期末時(shí)，每個(gè)小組將自己專題中的理論分析、應(yīng)用背景及相應(yīng)的傳熱學(xué)知識(shí)點(diǎn)以PPT形式向全班同學(xué)展示，然后大家通過線上課堂予以交流，這樣能夠讓學(xué)生體驗(yàn)教與學(xué)的角色互換，加強(qiáng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)，積極引導(dǎo)學(xué)生參與授課教師的科研課題，讓學(xué)生能夠了解當(dāng)前傳熱學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與前沿技術(shù)，開闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)習(xí)傳熱學(xué)的興趣。

4課程考核

在課程考核方式方面要完善當(dāng)前的考核模式，注重基礎(chǔ)知識(shí)的考核，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論知識(shí)與應(yīng)用領(lǐng)域的結(jié)合，同時(shí)也要注重學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)靈活運(yùn)用的程度，提高學(xué)生分析問題解決問題的能力。傳熱學(xué)課程考核分為平時(shí)考核、課程項(xiàng)目（專題）、實(shí)驗(yàn)考核和期末考核，如圖2所示。考核的主要形式有課堂平時(shí)表現(xiàn)，課后作業(yè)，課程項(xiàng)目考核，實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及期末測(cè)試等。注重考查學(xué)生平時(shí)對(duì)課堂內(nèi)容的掌握情況，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自主學(xué)習(xí)的能力。以課程項(xiàng)目（專題）為例，學(xué)期初，教師將每個(gè)小組的項(xiàng)目發(fā)布后，學(xué)生組建團(tuán)隊(duì)，圍繞各自項(xiàng)目開展調(diào)研、查閱資料等，學(xué)期末，每個(gè)小組對(duì)各自項(xiàng)目進(jìn)行匯報(bào)，采用“團(tuán)隊(duì)互評(píng)+教師評(píng)分”的模式，最終成績作為量化分?jǐn)?shù)計(jì)入期末總成績中。該考核模式鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，提升了傳熱學(xué)課程的學(xué)習(xí)效果。

期末測(cè)試采用開卷考試線上方式進(jìn)行，考慮到來華留學(xué)生來自不同國家和地區(qū)，提前與學(xué)生商議考試的具體時(shí)間?？荚嚽?0min，教師通過騰訊會(huì)議軟件創(chuàng)建線上會(huì)議室，學(xué)生實(shí)名備注個(gè)人信息并打開攝像頭，確保雙手和面部均能暴露在視頻畫面中。打開攝像頭的同時(shí)，學(xué)生應(yīng)共享其電腦桌面以防通過其他方式查看試題答案。考試開始時(shí)，在線上會(huì)議室發(fā)布考試試卷電子版，教師全程在攝像頭下監(jiān)考考試過程。考試結(jié)束后，學(xué)生將試題答案掃描為PDF版文檔，并通過電子郵件發(fā)送到教師郵箱。

5結(jié)語

來華留學(xué)生的培養(yǎng)關(guān)乎到我國教育國際化事業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也是我國高等院校“雙一流”建設(shè)的重要組成部分。隨著“一帶一路”倡議的持續(xù)推進(jìn)，培養(yǎng)一批既熟悉中國文化，又能在本國發(fā)揮重要作用的國際化復(fù)合型人才和關(guān)鍵領(lǐng)域人才，有助于推動(dòng)我國乃至世界文化、教育等各項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展。傳熱學(xué)是動(dòng)力類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，該文旨在構(gòu)建與具有國際化創(chuàng)新性人才特色的培養(yǎng)模式相適應(yīng)的教學(xué)模式，提出了教師錄制“微視頻”，并通過“線上直播”模式精講傳熱學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容，進(jìn)而提升教學(xué)效果的模式。同時(shí)，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)，改革考核方式，并給出“線上期末測(cè)試”的具體實(shí)施方案，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。努力探索和創(chuàng)新出一種適合留學(xué)生線上教學(xué)的新模式，達(dá)到培養(yǎng)具有扎實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，較強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐能力的高素質(zhì)國際化復(fù)合型人才的目標(biāo)。

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