王占偉 周西文 王 林 馬愛(ài)華 李修真

（河南科技大學(xué) 洛陽(yáng) 471000）

0 引言

2020年初，一場(chǎng)突如其來(lái)的新冠肺炎肆虐全球，為了阻斷疫情向校園蔓延，確保全國(guó)師生生命安全和健康，教育部于2020年1月27日發(fā)布了《關(guān)于2020年春季學(xué)期延期開(kāi)學(xué)的通知》，要求全國(guó)各高校推遲2020年春季學(xué)期開(kāi)學(xué)時(shí)間，并切實(shí)做好疫情防控工作。緊接著，教育部于2月4日發(fā)布了《關(guān)于在疫情期間做好高校在線教學(xué)組織與管理工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》，并于2月12日在國(guó)務(wù)院聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制新聞發(fā)布會(huì)上明確提出了“停課不停教、停課不停學(xué)”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)已有1454 所高校參與在線教學(xué)，授課教師達(dá)到103 萬(wàn)人，在線學(xué)習(xí)達(dá)到23 億人次，在線課程開(kāi)放1226 萬(wàn)門次[1]。疫情期間在線教學(xué)的規(guī)模之大、范圍之廣、程度之深，前所未有，對(duì)中國(guó)乃至世界高等教育都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。它改變了教師的“教”，改變了學(xué)生的“學(xué)”，改變了學(xué)校的“管”，改變了教育的“形態(tài)”[2]。教育部高教司吳巖司長(zhǎng)指出，我們不可能、也不應(yīng)該退回到疫情發(fā)生之前的教與學(xué)狀態(tài)，“互聯(lián)網(wǎng)+”、“智能+”的在線教學(xué)已成為世界高等教育重要發(fā)展方向。

在此背景下，作者對(duì)“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”課程的線上教學(xué)方法進(jìn)行研究與總結(jié)，對(duì)線上教學(xué)的實(shí)施及其效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，旨在分享該課程的線上教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)，為土木類專業(yè)課程授課教師開(kāi)展線上教學(xué)進(jìn)行參考與借鑒，同時(shí)分享了線上教學(xué)對(duì)教學(xué)改革的兩點(diǎn)思考。

1 “熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”課程內(nèi)容與特點(diǎn)

“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的一門主干專業(yè)理論課，同時(shí)兼顧創(chuàng)造建筑室內(nèi)環(huán)境所用熱質(zhì)交換方法的理論知識(shí)與設(shè)備知識(shí)，起著連接本專業(yè)基礎(chǔ)課與技術(shù)課的橋梁作用。其主要內(nèi)容是將專業(yè)中“傳熱學(xué)”、“流體力學(xué)”、“工程熱力學(xué)”、“供暖工程”、“空氣調(diào)節(jié)”、“空調(diào)用制冷技術(shù)”、“鍋爐及鍋爐房設(shè)備”和“燃?xì)馊紵钡日n程中牽涉到流體熱質(zhì)交換原理及相應(yīng)設(shè)備的內(nèi)容抽出，經(jīng)綜合整理、充實(shí)加工而形成的一門課程[3]，結(jié)構(gòu)上可分為原理和設(shè)備兩大部分，涉及面廣，理論性強(qiáng)，難度較大，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)易感到枯燥。

2 課程線上教學(xué)的特點(diǎn)

線上教學(xué)不同于線下，有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)[4,5]。線上教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)：（1）靈活性強(qiáng)。線上教學(xué)打破了時(shí)間和空間的限制，學(xué)生隨時(shí)可學(xué)，隨地可學(xué)；（2）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源豐富。中國(guó)大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線和智慧樹(shù)等在線教育共享平臺(tái)上有著大量來(lái)自全國(guó)優(yōu)秀教師分享的優(yōu)質(zhì)在線課程，且疫情期間，學(xué)生可輕松獲取資源，這一定程度上可緩解教育資源不均問(wèn)題；（3）通過(guò)課堂實(shí)錄，講課視頻學(xué)生可反復(fù)觀看，這可讓沒(méi)有及時(shí)上課的學(xué)生補(bǔ)充上課，讓沒(méi)有聽(tīng)懂的學(xué)生，反復(fù)回看；（4）學(xué)生反饋更及時(shí)。網(wǎng)絡(luò)發(fā)布作業(yè)、測(cè)試等，學(xué)生回答上傳提交，可及時(shí)反饋到教師，同時(shí)基于即時(shí)聊天軟件，可及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

線上教學(xué)的缺點(diǎn)：（1）師生互動(dòng)有限。線上教學(xué)無(wú)法做到線下師生面對(duì)面授課的互動(dòng)效果；（2）學(xué)生注意力不容易集中。線上教學(xué)由于缺少了老師與學(xué)生近在遲尺地面對(duì)面授課，線上教學(xué)更依靠于學(xué)生自身的自覺(jué)與自律；（3）對(duì)于理論性較強(qiáng)的課程，線上難以取得線下在教室面對(duì)面授課結(jié)合板書演繹的授課和學(xué)習(xí)效果；（4）對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)有效監(jiān)督的措施有限。線上授課通常只能看到學(xué)生的在線狀態(tài)，但無(wú)法獲悉學(xué)生是否真的在聽(tīng)課，是否真的在認(rèn)真做筆記。

3 本課程線上教學(xué)方法及其效果評(píng)價(jià)

充分考慮到線上教學(xué)的特點(diǎn)，為了盡可能地做到線上學(xué)習(xí)與線下課堂教學(xué)質(zhì)量實(shí)質(zhì)等效，本課程從教學(xué)理念、教學(xué)方法和教學(xué)過(guò)程三方面入手，探討該課程線上教學(xué)的新途徑和新思想。

從教學(xué)理念上，貫徹“以本為本”的思想，堅(jiān)持“以學(xué)生為中心，以目標(biāo)為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)持續(xù)改進(jìn)”的工程教育理念，同時(shí)把“立德樹(shù)人”作為教育的根本任務(wù)，力爭(zhēng)培養(yǎng)出具有社會(huì)主義正確核心價(jià)值觀，有社會(huì)責(zé)任感，有擔(dān)當(dāng)?shù)膹?fù)合型高級(jí)工程技術(shù)應(yīng)用人才。

3.1 線上教學(xué)方法

本課程線上教學(xué)方法可總結(jié)為：教師的“復(fù)雜化”，課堂的“簡(jiǎn)單化”和學(xué)生的“主動(dòng)化”。

3.1.1 教師的“復(fù)雜化”

教學(xué)過(guò)程中。首先是教師的“復(fù)雜化”。本課程是一門理論性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程內(nèi)容涉及大量的理論及其背后機(jī)理公式的推導(dǎo)，而線上教學(xué)無(wú)法與學(xué)生見(jiàn)面，失去了面對(duì)面授課的優(yōu)勢(shì)。因此為了與在教室面對(duì)面授課結(jié)合板書演繹取得實(shí)質(zhì)等效的授課和學(xué)習(xí)效果，教師對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行解構(gòu)與重構(gòu)，按照核心知識(shí)點(diǎn)，將課程內(nèi)容片段化。一個(gè)片段即為一個(gè)講授單元。以問(wèn)題為導(dǎo)向，為每個(gè)片段，設(shè)置一個(gè)問(wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)每一個(gè)片段?？紤]到學(xué)生在線學(xué)習(xí)注意力不易集中的特殊性，控制好每個(gè)講解片段的長(zhǎng)度，在片段之間巧妙設(shè)置小問(wèn)題，充分利用在線直播平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展全班大討論。對(duì)授課課件進(jìn)行重新制作，課件內(nèi)容要模擬板書，充分展示演繹和歸納的過(guò)程。

比如，動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞這三種傳遞現(xiàn)象之間的類比，以及熱量和質(zhì)量同時(shí)存在的傳遞現(xiàn)象是本課程其中兩個(gè)核心知識(shí)點(diǎn)。本課程在線教學(xué)時(shí)，反映這兩個(gè)核心知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)設(shè)計(jì)及所分配時(shí)間分別如圖1 和圖2所示。

圖1 動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞類比的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)及所分配時(shí)間Fig.1 Design and allocation time of the teaching process about the momentum,heat,and mass transfer

圖2 熱量和質(zhì)量同時(shí)存在的熱質(zhì)傳遞的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)及所分配時(shí)間Fig.2 Design and allocation time of the teaching process about the transfer with simultaneous heat and mass

3.1.2 課程的“簡(jiǎn)單化”

其次是課程的“簡(jiǎn)單化”。所謂大道至簡(jiǎn)，講授過(guò)程中邏輯清晰、方法得當(dāng)。以專業(yè)工程實(shí)際為背景，復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，深?yuàn)W理論淺顯化，避免讓學(xué)生感到苦澀難懂，產(chǎn)生消極抵觸心理。而在“簡(jiǎn)單”的同時(shí)，通過(guò)設(shè)置的問(wèn)題，給學(xué)生創(chuàng)造思考和交流的機(jī)會(huì)和空間。同時(shí)，突出課程思政教學(xué)。在課堂講授中，注重理論聯(lián)系實(shí)際，善于講解實(shí)際工程背后所涉及的課程理論知識(shí)和工匠精神，讓學(xué)生以小見(jiàn)大，在領(lǐng)悟?qū)I(yè)理論知識(shí)的同時(shí)，更加體會(huì)到科技的力量，建立起科技強(qiáng)國(guó)的自信和勇氣。

比如，在講解熱量和質(zhì)量同時(shí)存在的傳遞現(xiàn)象時(shí)，從本專業(yè)實(shí)際的工程實(shí)踐導(dǎo)入，專業(yè)常見(jiàn)的表冷器對(duì)空氣冷卻除濕，噴水室對(duì)空氣熱濕處理，冷卻塔獲得冷卻水和濕球溫度計(jì)測(cè)量空氣的濕球溫度，引出在熱量和質(zhì)量傳遞同時(shí)發(fā)生時(shí)，它們彼此之間相互影響。中國(guó)神州7 號(hào)返回艙載著三位航天員英雄順利安全返回，返回艙在與空氣高速摩擦產(chǎn)生大量的熱量，由此引出傳質(zhì)冷卻。以專業(yè)工程實(shí)際為背景，使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，深?yuàn)W理論淺顯化，同時(shí)，讓學(xué)生體會(huì)到科技的力量，自身所學(xué)可以為祖國(guó)的強(qiáng)大做出貢獻(xiàn)，從而建立起科技強(qiáng)國(guó)的自信與學(xué)成報(bào)國(guó)的信念，突出課程思政教學(xué)。

3.1.3 學(xué)生的“主動(dòng)化”

最后是學(xué)生的“主動(dòng)化”。在課上講授了知識(shí)的核心后，留置思考題，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考內(nèi)化知識(shí)；通過(guò)作業(yè)的批改和觀察，總結(jié)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；鼓勵(lì)學(xué)生勇敢地質(zhì)疑教材和教師，深化對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神，增強(qiáng)自信心；抓住學(xué)生的思維火花和小亮點(diǎn)，啟發(fā)并鼓勵(lì)他們進(jìn)一步深入思考，提升綜合能力；按照劃分的知識(shí)點(diǎn)片段，對(duì)錄制的授課視頻和課件進(jìn)行分割，并上傳至超星學(xué)習(xí)通等平臺(tái)，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系，同時(shí)讓沒(méi)有及時(shí)上課的學(xué)生補(bǔ)充上課，讓沒(méi)有聽(tīng)懂的學(xué)生，反復(fù)回看。

3.2 保證線下線上教學(xué)質(zhì)量實(shí)質(zhì)等效的措施

（1）基于在線教育平臺(tái)，及時(shí)發(fā)布教學(xué)預(yù)警

充分利用線上教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，基于超星學(xué)習(xí)通在線教育平臺(tái)，根據(jù)平時(shí)綜合成績(jī)來(lái)及時(shí)檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。平時(shí)綜合成績(jī)構(gòu)成包括：課程訪問(wèn)次數(shù)、簽到、課程視頻任務(wù)點(diǎn)、討論、作業(yè)及章節(jié)測(cè)試等6 個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)置每一環(huán)節(jié)的分?jǐn)?shù)權(quán)重，學(xué)習(xí)通平臺(tái)計(jì)算出綜合成績(jī)。針對(duì)平時(shí)綜合成績(jī)低于設(shè)定成績(jī)的同學(xué)及時(shí)發(fā)布學(xué)習(xí)預(yù)警，督促這部分同學(xué)積極參與課堂活動(dòng)和及時(shí)完成作業(yè)。

（2）基于即時(shí)聊天軟件的線上答疑

線上答疑不受時(shí)間和空間的約束，實(shí)際上降低了學(xué)生提問(wèn)和表達(dá)不懂的門檻。根據(jù)實(shí)際體會(huì)，基于及時(shí)聊天軟件的線上答疑的學(xué)生參與度、活躍度和問(wèn)題深度明顯高于線下。教師在及時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行答疑時(shí)，統(tǒng)計(jì)出學(xué)生不懂的高頻問(wèn)題及知識(shí)點(diǎn)，總結(jié)出學(xué)生易迷惑的地方，可放在課堂上集中講解。這樣起到的教學(xué)效果甚至好于線下。

（3）基于小組討論，學(xué)生互評(píng)

本課程根據(jù)教學(xué)安排和核心知識(shí)點(diǎn)，可適時(shí)安排小組討論。每3-5 名同學(xué)組成一個(gè)討論組，基于在線會(huì)議軟件，一個(gè)小組開(kāi)啟一個(gè)聊天室，開(kāi)展討論。根據(jù)討論的內(nèi)容和結(jié)果，學(xué)生為自己打分，也為小組其他成員打分，讓學(xué)生互評(píng)，起到互相學(xué)習(xí)，取長(zhǎng)補(bǔ)短的作用。

3.3 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

本課程基于超星學(xué)習(xí)通在線教學(xué)平臺(tái)，累計(jì)發(fā)布任務(wù)數(shù)106 個(gè)，學(xué)生平均任務(wù)完成率高達(dá)98%；學(xué)生累計(jì)訪問(wèn)量15130 次（學(xué)生總?cè)藬?shù)72 人，平均210 次/學(xué)生）；累計(jì)發(fā)布作業(yè)8 次，學(xué)生提交率約99%；發(fā)布了3 次教學(xué)預(yù)警；學(xué)生綜合成績(jī)分布情況如圖3所示。由圖3，約47%學(xué)生的綜合成績(jī)超過(guò)80 分，達(dá)到了良好以上，約93%學(xué)生的綜合成績(jī)超過(guò)60 分，及格率約93%。這些數(shù)據(jù)表明，本課程的線上教學(xué)基本做到了與線下課堂教學(xué)質(zhì)量的實(shí)質(zhì)等效。

圖3 學(xué)生綜合成績(jī)分布情況統(tǒng)計(jì)Fig.3 The summary about the comprehensive scores of the students

4 線上教學(xué)對(duì)教學(xué)改革的思考

（1）借力現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)展課堂教學(xué)改革

互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，勢(shì)必會(huì)給土木類專業(yè)的教學(xué)帶來(lái)前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”、“智能+”的在線教學(xué)也必將成為高等教育重要發(fā)展方向。積極推動(dòng)現(xiàn)代信息技術(shù)與課程教學(xué)的深度融合，將各類現(xiàn)代信息化教學(xué)手段引入課堂，做好信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法的改造，對(duì)專業(yè)體系、課程體系及內(nèi)容進(jìn)行解構(gòu)與重構(gòu)，探索線上教學(xué)人才培養(yǎng)模式的改革。

（2）開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)方法探索

線上教學(xué)和線下教學(xué)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，其實(shí)也不是所有的課程都適用純粹的線上教學(xué)。在開(kāi)展線上教學(xué)和線下教學(xué)時(shí)，應(yīng)充分考慮到具體課程的特點(diǎn)，選擇更適合的教學(xué)方式。對(duì)于“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”這門理論性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課而言，開(kāi)展線上和線下相結(jié)合的混合式教學(xué)方法應(yīng)該是更合適的。積極探索以“線下教學(xué)為主，線上教學(xué)為輔”的混合式教學(xué)模式，充分發(fā)揮線上和線下教學(xué)的組合優(yōu)勢(shì)，而這需要深入開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)模式的研究和改革。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文以“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”課程為例，給出了該課程線上教學(xué)方法，具體的教學(xué)實(shí)施過(guò)程，并對(duì)其教學(xué)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)顯示，本課程的線上教學(xué)基本做到了與線下課堂教學(xué)質(zhì)量的實(shí)質(zhì)等效。分享的該課程線上教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)，可為土木類專業(yè)課程授課教師開(kāi)展線上教學(xué)與教學(xué)改革提供參考與借鑒。

在未來(lái)，一方面，積極推動(dòng)現(xiàn)代信息技術(shù)與課程教學(xué)的深度融合，將各類現(xiàn)代信息化教學(xué)手段引入課堂，探索“互聯(lián)網(wǎng)+”、“智能+”的在線教學(xué)，探索線上教學(xué)人才培養(yǎng)模式的改革；另一方面，結(jié)合線上教學(xué)和線下教學(xué)的優(yōu)缺點(diǎn)，充分考慮課程的特點(diǎn)，因地制宜地選擇最合適的教學(xué)方法。對(duì)于“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”理論性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課而言，開(kāi)展線上和線下相結(jié)合的混合式教學(xué)方法應(yīng)該是更合適的。