李洪偉　周云龍　洪文鵬　黃娜

摘 要 “工程流體力學(xué)”是能源與動(dòng)力工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。結(jié)合信息化技術(shù)，利用智慧樹和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建了線上線下混合式教學(xué)模式，將課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、課后拓展有機(jī)的結(jié)合在一起，增強(qiáng)師生溝通，提高教學(xué)效率。同時(shí)也對(duì)教師的信息化水平和線上資源整合提出了更高的要求。

關(guān)鍵詞 “工程流體力學(xué)” 信息化 混合式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jí)的災(zāi)難，同時(shí)也讓我們看到了中國民族團(tuán)結(jié)一心、共同抗疫的決心和意志。正是由于疫情影響，2020年整個(gè)上半年的授課都是通過線上完成的。線上教學(xué)有其固有的優(yōu)勢(shì)，但所有的缺點(diǎn)也都展現(xiàn)出來，如何彌補(bǔ)線上授課的不足，將線上線下授課有機(jī)結(jié)合到一起，是值得我們每一位高校教師去深刻總結(jié)與深思的?！肮こ塘黧w力學(xué)”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(wù)，所以，接下來想以“工程流體力學(xué)”為例，探討一下線上線下授課的優(yōu)勢(shì)與不足，以及如何將二者有機(jī)結(jié)合到一起。

1 線上、線下授課的優(yōu)勢(shì)與不足

東北電力大學(xué)的“工程流體力學(xué)”課程經(jīng)過多年的積累與發(fā)展，2016年被評(píng)為國家精品資源共享課，我們團(tuán)隊(duì)有現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)資源可以供學(xué)生參考和學(xué)習(xí)。根據(jù)國家級(jí)精品課建設(shè)的要求，建立了“工程流體力學(xué)精品課程網(wǎng)站”，網(wǎng)站中提供了課程信息、教學(xué)信息、課程資源（包括電子教案、電子課件、例題解析、教學(xué)錄像等）和課程輔助材料（包括英文習(xí)題及解析、英文詞匯對(duì)照、流體力學(xué)小知識(shí)、參考資料等）。我們團(tuán)隊(duì)利用現(xiàn)代教育技術(shù)，制作了內(nèi)容豐富多彩的電子課件和電子教案。[1]“工程流體力學(xué)”課程特點(diǎn)是抽象、難懂，物理意義不清晰，采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)媒體技術(shù)，通過動(dòng)畫、虛擬實(shí)驗(yàn)、教學(xué)錄像、實(shí)驗(yàn)錄像和流動(dòng)數(shù)值模擬等手段將抽象、復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象展示出來，可以讓學(xué)生增強(qiáng)感官認(rèn)識(shí)，對(duì)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(dòng)客戶端形成線上教學(xué)網(wǎng)絡(luò)，把以往舊體系下的“溫故知新”過程轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)中，使得學(xué)生能夠從多種途徑聯(lián)系授課教師，也更便于教師第一時(shí)間了解學(xué)生的掌握程度。[2]

同時(shí)線上授課可以更加方便老師向?qū)W生推送相關(guān)的學(xué)習(xí)資料，比如預(yù)習(xí)內(nèi)容、課堂小測驗(yàn)、課堂的隨機(jī)點(diǎn)名、問卷調(diào)查等，而且還能實(shí)現(xiàn)分小組討論，對(duì)于一百多人的大課堂在傳統(tǒng)授課中想實(shí)現(xiàn)小組討論很難實(shí)現(xiàn)的，但是在線上就可以彌補(bǔ)這一不足。網(wǎng)絡(luò)授課能夠全程顯示學(xué)習(xí)狀態(tài)，無論是課上還是課下，以便授課教師得以實(shí)時(shí)跟蹤不同時(shí)刻下的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)。通過線上授課，授課教師與學(xué)習(xí)者可實(shí)現(xiàn)多空間維度、多時(shí)間初度的互聯(lián)互通，共同提升學(xué)習(xí)效果，使得學(xué)習(xí)者達(dá)到理解、掌握、活學(xué)活用的目的。

但是，流體力學(xué)是一門理論結(jié)合實(shí)際的課程，完全的線上溝通學(xué)習(xí)并不一定能達(dá)到很好的效果。流體力學(xué)中包含很多簡單和復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象，并且學(xué)生大多沒有感性認(rèn)識(shí)，感覺特別抽象，根據(jù)這些問題選擇一些典型的流動(dòng)問題設(shè)計(jì)了“認(rèn)識(shí)性”實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)尚未認(rèn)識(shí)的新知識(shí)，通過實(shí)驗(yàn)可使學(xué)生對(duì)書本知識(shí)有一定的感性認(rèn)識(shí)，如雷諾實(shí)驗(yàn)、卡門渦街實(shí)驗(yàn)等。工程流體力學(xué)為解決工程問題提供了很多基本原理和方程，結(jié)合這些原理開設(shè) “驗(yàn)證性”實(shí)驗(yàn)，即用簡單的流動(dòng)物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證理論，從而鞏固知識(shí)、加深對(duì)理論理解。通過實(shí)驗(yàn)可使學(xué)生認(rèn)識(shí)學(xué)過的定理、定義和公式，達(dá)到真正學(xué)會(huì)了，理論能與實(shí)際互通，親自動(dòng)手能操作的目的。如文丘里流量計(jì)、沿程阻力和局部阻力實(shí)驗(yàn)等。以上這些都是線上授課難以實(shí)現(xiàn)的，需要線下授課的配合與支持。

另外，純粹的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)使得老師和學(xué)生之間出現(xiàn)一個(gè)天然的屏障，沒有面對(duì)面的接觸與交流，即使老師講課再有激情，學(xué)生接收到的也會(huì)有一定折扣，觀察不到學(xué)生的回應(yīng)，老師的授課也會(huì)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(xué)所面臨的困境

線上學(xué)習(xí)已得到世界各國學(xué)習(xí)者的廣泛關(guān)注，隨著多重溝通互聯(lián)方式的發(fā)展，學(xué)習(xí)的方式也在逐漸改變，人們希望能夠根據(jù)自己的需求，靈活的完成學(xué)習(xí)任務(wù)，而互聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展恰好讓這一切成為現(xiàn)實(shí)。而線下授課作為傳統(tǒng)的教學(xué)模式，其優(yōu)勢(shì)也是不容忽視的。線上與線下混合式教學(xué)模式成為當(dāng)今高等學(xué)校教與學(xué)的首選形式，可見其認(rèn)可度之高，然而這種優(yōu)選之法仍然面對(duì)很多挑戰(zhàn)，需要解決的問題如下：

2.1高校教務(wù)管理機(jī)制限制，難以最大化發(fā)揮混合教學(xué)優(yōu)勢(shì)

高校的教學(xué)秩序保證非常重要，決定了最終的教學(xué)質(zhì)量。高校的教務(wù)管理部門已經(jīng)熟悉了線下授課的監(jiān)督及評(píng)價(jià)機(jī)制，如果采用線上線下混合教學(xué)模式，有些很現(xiàn)實(shí)的問題需要解決，比如建立相應(yīng)的考核制度、學(xué)分轉(zhuǎn)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(wù)管理部門的摸索與嘗試，不可能馬上會(huì)形成行之有效的制度。所以，這樣會(huì)阻礙調(diào)動(dòng)起學(xué)生和老師的積極主動(dòng)性，不能形成各教學(xué)要素間的有效銜接，會(huì)影響混合式教學(xué)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。

2.2學(xué)生端能力與技術(shù)參差不齊

來自祖國各地的學(xué)生一直以來的生活環(huán)境存在較大差異，使得學(xué)生在參與線上教學(xué)過程中存在不同程度的差異，比如對(duì)計(jì)算機(jī)操作的熟練程度、對(duì)教學(xué)軟件的使用水平存在參差不齊，會(huì)導(dǎo)致個(gè)別人學(xué)習(xí)勁頭削減，難以達(dá)到吸引全部人共同學(xué)習(xí)的意圖。

2.3 P2P難以掌握真實(shí)情況，某些學(xué)生聽課效果大打折扣

線上線下混合教學(xué)模式中，最難控制的是線上教學(xué)，尤其是讓學(xué)生自學(xué)環(huán)節(jié)，個(gè)別自控能力比較差的學(xué)生在這個(gè)環(huán)節(jié)會(huì)存在偷懶或者作假的行為，比如學(xué)習(xí)視頻的播放時(shí)間未必能保證學(xué)生一定在觀看，網(wǎng)絡(luò)測試存在互相之間的抄襲等行為，也就是說線上授課有時(shí)還是不能滿足學(xué)生的個(gè)性化需求。

3 線上與線下教學(xué)的有機(jī)結(jié)合

如果想很好的推進(jìn)線上線下混合式教學(xué)模式，需要在教學(xué)制度改革上、教師教學(xué)態(tài)度上、學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度上實(shí)現(xiàn)完美配合，大家群策群力實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)效率的最大化。

3.1 教師真正投入精力開展教學(xué)

要求高校教師應(yīng)在備課時(shí)更多考慮學(xué)生的需求，認(rèn)真權(quán)衡哪些內(nèi)容適合線上學(xué)習(xí)，哪些內(nèi)容必須要通過課堂面授才能達(dá)到效果。比如“工程流體力學(xué)”中關(guān)于方程的推導(dǎo)部分以及概念性的部分要盡量安排線上學(xué)習(xí)，線下補(bǔ)充講授的方式。而涉及理論的應(yīng)用部分，如平面與曲面的靜水總壓力計(jì)算應(yīng)用、動(dòng)量方程的應(yīng)用、伯努利方程的應(yīng)用等應(yīng)盡量采用線下授課，同時(shí)要求教師在線下教學(xué)過程中，盡量多地增加一些跟課程理論相關(guān)的設(shè)計(jì)課題，在幫助學(xué)生深入理解課程內(nèi)容的同時(shí)，更能增強(qiáng)他們的自主學(xué)習(xí)與動(dòng)手能力。但課程設(shè)計(jì)的選題及任務(wù)設(shè)置需要任課教師查閱資料，綜合考慮各方面因素，為學(xué)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(shí)代的進(jìn)步、相關(guān)領(lǐng)域科研的發(fā)展，盡量選取能夠使學(xué)生接觸到科技前沿的機(jī)會(huì)。同時(shí)教師應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)資源上選擇一些跟流體力學(xué)相關(guān)的科普性或者通俗易懂的專業(yè)性講座分享給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生對(duì)流體力學(xué)的興趣。

在授課過程中，教師與學(xué)生應(yīng)平等相處，更多地進(jìn)行溝通，且應(yīng)盡量開發(fā)或引入一種教師與學(xué)生互動(dòng)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(diào)動(dòng)所有學(xué)生的積極性，避免課堂后幾排學(xué)生“出工不出力”、玩手機(jī)或者聊天等現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)也可以有效克服單純線上授課存在的無法實(shí)時(shí)監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的弊端。

3.2 實(shí)時(shí)追蹤教學(xué)效果與更新教學(xué)評(píng)價(jià)體系

盡量在授課過程中多進(jìn)行一些學(xué)習(xí)效果的問卷調(diào)查，并針對(duì)每次調(diào)查結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析，及時(shí)調(diào)整線上線下授課比例分配。同時(shí)，高校教務(wù)部分應(yīng)盡可能的承認(rèn)教師在線上線下混合教學(xué)中所付出的辛苦，合理量化其工作量，靈活實(shí)現(xiàn)課堂授課質(zhì)量的監(jiān)督，更多的將決定權(quán)放到學(xué)生手中。在教學(xué)評(píng)價(jià)體系改革方面可以考慮運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)對(duì)教師教學(xué)及時(shí)進(jìn)行網(wǎng)上評(píng)價(jià)。這樣，能夠保證評(píng)價(jià)的動(dòng)態(tài)性、流動(dòng)性與發(fā)展性。高校的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督中心收集到信息后，進(jìn)行量化處理和定性分析同時(shí)，讓學(xué)生的評(píng)價(jià)結(jié)果與教師的升職、加薪掛鉤，這樣教師的積極性會(huì)大大增加，教學(xué)效果會(huì)越來越好，形成良性循環(huán)。

3.3 將虛擬仿真與實(shí)踐教學(xué)融為一體

為了體現(xiàn)我校所特有的電力應(yīng)用背景，我校新建設(shè)有“發(fā)電廠虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室”，便于學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)科技實(shí)現(xiàn)在線實(shí)驗(yàn)操作。而電廠中有太多關(guān)于流體力學(xué)的實(shí)際案例，包括冷卻塔系統(tǒng)、鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)、煤粉輸送系統(tǒng)等，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)的相關(guān)知識(shí)是非常生動(dòng)的實(shí)踐教材。由于虛擬仿真系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部觀察效果，是現(xiàn)場實(shí)踐無法實(shí)現(xiàn)的，這樣可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情，寓教于樂，很好的達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)效果。

4 結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)科技與經(jīng)典教學(xué)體系相結(jié)合的思路，無疑為應(yīng)用研究型高等學(xué)校的新型學(xué)習(xí)模式。本文僅以“工程流體力學(xué)”課程的線上線下混合式教學(xué)模式為例進(jìn)行了初步探討，雖然目前已經(jīng)取得了一定的效果，在某種意義上打破了課內(nèi)課外的教學(xué)壁壘，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，但是在教學(xué)質(zhì)量的提升方面還有很長的路要走，需要在接下來的教學(xué)過程中逐步探索修正，使線上線下混合式教學(xué)模式日趨完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 李洪偉，周云龍，洪文鵬，等.科研在工程流體力學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究，2017.

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

[3] 左秋娟，宋澤華.傳統(tǒng)教學(xué)與線上線下混合式教學(xué)體驗(yàn)感知差異研究[J].高教學(xué)刊，2020，31：49-53.