王昭俊 劉京 董建鍇 劉暢

摘要：在新冠肺炎疫情背景下，探討了線上線下混合式教學(xué)模式，并以暖通學(xué)科碩士研究生核心課程室內(nèi)空氣環(huán)境為例，從線上線下混合式教學(xué)模式的教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)，智慧教學(xué)平臺(tái)的交流互動(dòng)設(shè)計(jì)，翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)方面對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行改革。結(jié)合新冠肺炎疫情網(wǎng)絡(luò)資源，深入挖掘課程思政元素，融入CFD模擬案例教學(xué)中，重塑教學(xué)內(nèi)容。課程論文過程管理采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，實(shí)現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。一個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐表明，線上線下混合式教學(xué)效果顯著。

關(guān)鍵詞：教學(xué)設(shè)計(jì);混合式教學(xué);新冠肺炎疫情背景;課程思政;室內(nèi)空氣環(huán)境

中圖分類號(hào)：TU6-4 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? 文章編號(hào)：10052909（2021）05013405

2020年春季學(xué)期，受新冠肺炎疫情影響，教育部號(hào)召“停課不停教，停課不停學(xué)”，采用線上教學(xué)模式保證教學(xué)不受影響。為此，哈爾濱工業(yè)大學(xué)（簡(jiǎn)稱“哈工大”）多次組織教師開展網(wǎng)絡(luò)授課培訓(xùn)。如何保證網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的授課效果和面授效果實(shí)質(zhì)等效，這就需要基于線上教學(xué)的特點(diǎn)，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)計(jì)，增加答疑互動(dòng)、討論等環(huán)節(jié)來提高學(xué)生的關(guān)注度，從而提升學(xué)習(xí)效果。

由于線上教學(xué)適于制作大約15分鐘的短視頻或PPT課件，一般圍繞知識(shí)點(diǎn)講解制作課件，容易將課程內(nèi)容碎片化，而碩士研究生更注重創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，一些知識(shí)已經(jīng)在本科階段儲(chǔ)備，線下教學(xué)更適合知識(shí)的融會(huì)貫通，更易實(shí)現(xiàn)課程培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成;因此，需要探討線上線下混合式教學(xué)新模式在研究生教學(xué)中的具體應(yīng)用與效果。

哈工大暖通學(xué)科碩士研究生課程體系包括學(xué)科基礎(chǔ)學(xué)位課、專業(yè)學(xué)位課、專業(yè)選修課、專題課和實(shí)踐環(huán)節(jié)課程。針對(duì)當(dāng)前疫情的嚴(yán)峻形勢(shì)，營(yíng)造健康的人居環(huán)境尤為重要。而暖通學(xué)科課程設(shè)置目標(biāo)就是為了營(yíng)造健康舒適的室內(nèi)空氣環(huán)境，因此，室內(nèi)空氣環(huán)境課程是暖通學(xué)科碩士研究生的核心課程，也是重要的專業(yè)學(xué)位課，課程內(nèi)容涉及建筑物理學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、人類工效學(xué)等多學(xué)科。以該課程為試點(diǎn)，進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)改革具有重要意義。

圍繞暖通學(xué)科高水平創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)已開展了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核模式等多維度的課程教學(xué)體系改革與實(shí)踐，但尚未開展線上教學(xué)模式的研究探索。疫情促使我們深刻反思線上教學(xué)的重要性，反被動(dòng)為主動(dòng)。不同授課模式對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)計(jì)的要求不同。在線課程要求應(yīng)用信息技術(shù)重構(gòu)課程體系和內(nèi)容，構(gòu)建教與學(xué)的新型關(guān)系。

目前該課程已經(jīng)完成了2020年春季學(xué)期在線課程教學(xué)任務(wù)，進(jìn)行了線上線下混合式教學(xué)實(shí)踐，主講教師王昭俊被授予哈工大研究生課程第一批在線教學(xué)“網(wǎng)絡(luò)授課金獎(jiǎng)教師”榮譽(yù)稱號(hào)。為此，拋磚引玉，分享該課程線上線下教學(xué)改革與實(shí)踐中的體會(huì)。

一、線上線下混合式教學(xué)現(xiàn)狀分析

在線課程來源于英文的OC（Online Course），已有20年歷史。近年來慕課MOOC（Massive Open Online Course）在國(guó)內(nèi)外很流行，是面向大眾的、公開的網(wǎng)絡(luò)課程。我國(guó)近年來已有2 000多門精品網(wǎng)絡(luò)/在線課程。SPOC的概念由加州大學(xué)伯克利在線教育主管Armando Fox提出[1]，一般僅對(duì)本校或少數(shù)高校學(xué)生開放的小規(guī)模專有在線課程，并對(duì)學(xué)生設(shè)置限制性準(zhǔn)入條件，達(dá)到要求的申請(qǐng)者才能被納入SPOC課程。

很多學(xué)者對(duì)MOOC和SPOC的授課方法和教學(xué)效果進(jìn)行了研究。張策等指出線上線下混合式教學(xué)模式是基本教學(xué)范式，它重新定義了教與學(xué)的新型關(guān)系，具有重塑課堂體系、內(nèi)容和教學(xué)組織的優(yōu)勢(shì)[2]。章玥等探討了面向混合式線上線下教學(xué)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程新型教學(xué)模式，闡述具體措施、面向教學(xué)目標(biāo)的多維度過程化考核評(píng)價(jià)方法和教學(xué)效果[3]。許濤等根據(jù)不同的學(xué)習(xí)模式及社交互動(dòng)理論，從教學(xué)設(shè)計(jì)的角度系統(tǒng)闡述了慕課教學(xué)法的設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)慕課教學(xué)的有效性[4]。譚羽非等對(duì)工程熱力學(xué)MOOC 平臺(tái)設(shè)計(jì)及應(yīng)用過程進(jìn)行了總結(jié)與分析，認(rèn)為MOOC提供碎片化的教學(xué)，互動(dòng)交流實(shí)時(shí)性不強(qiáng)，缺少面對(duì)面交流的思維碰撞，學(xué)習(xí)體驗(yàn)缺失，為此建議將MOOC和傳統(tǒng)課堂融合，開展線上線下混合式教學(xué)[5]。劉全忠等研究了基于MOOC的SPOC課堂教學(xué)模式，并結(jié)合工程流體力學(xué)在線開放課程建設(shè)實(shí)踐，論述了基于MOOC+SPOC的課程教學(xué)設(shè)計(jì)方法[6]，他認(rèn)為在大學(xué)高等教育中，MOOC等線上精品資源的應(yīng)用要靠線上線下結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。吳守蓉等從學(xué)習(xí)者的選課動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)行為、滿意度等方面，對(duì)MOOC教學(xué)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并提出了教學(xué)改進(jìn)策略[7]。

二、線上線下混合式教學(xué)模式改革與實(shí)踐

（一）課程改革基礎(chǔ)與存在的問題

室內(nèi)空氣環(huán)境課程是暖通學(xué)科碩士研究生重要的專業(yè)基礎(chǔ)課和學(xué)位課，其基本要求是在本科建筑環(huán)境學(xué)課程的基礎(chǔ)上，使學(xué)生掌握與室內(nèi)空氣環(huán)境相關(guān)的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)、研究方法、評(píng)價(jià)方法、測(cè)試和分析方法，以及控制策略原理，其培養(yǎng)目標(biāo)定位為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和論文寫作能力。在教學(xué)中采用多元化教學(xué)方法，重點(diǎn)講授研究方法和設(shè)計(jì)理念，旨在啟發(fā)研究生的研究思路?？己朔绞讲捎闷谀┛荚?課程論文+演講的方式，重在課程論文的過程管理[8-10]。為了配合教學(xué)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)編著了新教材《室內(nèi)空氣環(huán)境評(píng)價(jià)與控制》[11]。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，提高了發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，培養(yǎng)了論文寫作與表述能力，提高了綜合素質(zhì)。由于教學(xué)團(tuán)隊(duì)以前未開展過線上教學(xué)，需要先學(xué)習(xí)線上教學(xué)的方法。

MOOC適于大眾化教學(xué)，SPOC適用于數(shù)十人、數(shù)百人的教學(xué)。上述網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式都適用于以知識(shí)學(xué)習(xí)為主的教學(xué)組織，即將知識(shí)點(diǎn)做成短視頻，學(xué)生自學(xué)、討論、完成線上測(cè)驗(yàn)和線下考試，就可獲得學(xué)分或證書。室內(nèi)空氣環(huán)境課程是暖通研究生專業(yè)學(xué)位課，注重培養(yǎng)學(xué)生融會(huì)貫通和創(chuàng)新實(shí)踐能力，不適宜簡(jiǎn)單地采用MOOC或SPOC教學(xué)模式，將知識(shí)點(diǎn)碎片化處理。制作精良的MOOC視頻課程需要課程策劃、PPT設(shè)計(jì)、課程腳本設(shè)計(jì)、課程素材整理、授課現(xiàn)場(chǎng)拍攝、虛擬場(chǎng)景拍攝、寫真拍攝等，但突如其來的疫情下根本不具備上述條件，但是可以借鑒MOOC和SPOC的視頻制作方法，將部分課件制作成視頻。

（二）線上線下教學(xué)模式改革與實(shí)踐

在現(xiàn)有教材、PPT課件、錄播視頻、精彩案例和優(yōu)秀學(xué)生論文等教學(xué)資源基礎(chǔ)上，搜集網(wǎng)絡(luò)關(guān)于新冠肺炎疫情負(fù)壓病房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等新的課程資源，進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)。將課件制作成視頻，并提前錄播上傳至雨課堂等教學(xué)平臺(tái)上，供學(xué)生提前學(xué)習(xí)或課后復(fù)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)資源的重構(gòu)。

室內(nèi)空氣環(huán)境課程是暖通專業(yè)碩士研究生的核心課程，為確保在開學(xué)第一天準(zhǔn)時(shí)在網(wǎng)上開課，在課前反復(fù)與學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行調(diào)試、與課題組學(xué)生開組會(huì)測(cè)試不同平臺(tái)的授課效果，重點(diǎn)關(guān)注網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況。教學(xué)團(tuán)隊(duì)采用課前課程錄播、在線教學(xué)錄屏、騰訊會(huì)議+雨課堂直播、騰訊會(huì)議線上討論和答疑、微信群等多種模式授課，

（三）課程論文過程管理的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

課程除了講授室內(nèi)空氣環(huán)境的研究方法和設(shè)計(jì)理念外，還通過布置課程論文，啟發(fā)學(xué)生的研究思路。為了提高課程論文的寫作質(zhì)量，加強(qiáng)論文寫作的過程指導(dǎo)，提前布置任務(wù)，學(xué)生線下準(zhǔn)備，線上討論。課程論文要求每人一題，因材施教、個(gè)性化培養(yǎng)。尤其注重課程論文的過程管理，包括選題、寫作大綱、初稿、終稿和報(bào)告答辯等。

教學(xué)設(shè)計(jì)：采用翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式，學(xué)生線下獨(dú)立完成課程論文，教師定期在線上進(jìn)行指導(dǎo)，即采用線下+線上的混合式教學(xué)模式，增加學(xué)生互評(píng)和教師點(diǎn)評(píng)等互動(dòng)環(huán)節(jié)，提升教學(xué)質(zhì)量。

教學(xué)實(shí)踐：教師在第一堂課就布置課程論文并提出相關(guān)要求，讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)和思考。在后續(xù)的線上教學(xué)過程中就課程論文的選題等，分階段組織學(xué)生線下學(xué)習(xí)和線上討論。學(xué)生通過線下搜集資料、線上參與討論，最終完成課程論文，實(shí)現(xiàn)了基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合式教學(xué)。

三、基于線上線下混合式教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)與教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）線上線下教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)與教學(xué)設(shè)計(jì)

利用網(wǎng)絡(luò)資源，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容：線下通過互聯(lián)網(wǎng)搜集課程資源，根據(jù)教學(xué)大綱和培養(yǎng)目標(biāo)要求，注重科學(xué)素養(yǎng)和科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以及價(jià)值觀的引領(lǐng)，融入課程思政內(nèi)容;重新梳理教學(xué)內(nèi)容，凝練重點(diǎn)、難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題，基于各章節(jié)授課內(nèi)容的特點(diǎn)，重塑教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的需求。

利用智慧教學(xué)平臺(tái)，提高教學(xué)效果：對(duì)于重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，利用長(zhǎng)江雨課堂等智慧教學(xué)方法，增加投票、測(cè)驗(yàn)等互動(dòng)教學(xué)環(huán)節(jié)，吸引學(xué)生注意力，幫助學(xué)生理解掌握重點(diǎn)，提高線上教學(xué)效果。采用騰訊會(huì)議+長(zhǎng)江雨課堂進(jìn)行線上教學(xué)，實(shí)現(xiàn)錄屏回放，便于學(xué)生課后復(fù)習(xí)。

（二）案例分析

針對(duì)新冠肺炎疫情涉及的負(fù)壓病房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題，通過網(wǎng)上搜集資料，CFD模擬雷神山醫(yī)院負(fù)壓病房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在介紹5.3 CFD應(yīng)用案例的過程中，充分挖掘其課程思政元素，融入案例教學(xué)，重塑教學(xué)內(nèi)容。

武漢雷神山醫(yī)院建筑面積約8萬平方米，1 500張床位，2 300名醫(yī)務(wù)工作者，12天完成交付，這就是“中國(guó)速度”！雷神山醫(yī)院的送風(fēng)排風(fēng)系統(tǒng)對(duì)于傳染病醫(yī)院來說十分重要，為了有效避免因空氣流動(dòng)和污染物排放所導(dǎo)致的交叉感染，在設(shè)計(jì)送風(fēng)排風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，暖通工程師們?cè)O(shè)計(jì)了4個(gè)方案。采用CFD技術(shù)模擬計(jì)算，分析不同通風(fēng)氣流組織下污染物濃度擴(kuò)散瞬態(tài)變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)A方案能有效將病人呼出的污染物送至排風(fēng)口，并用瞬態(tài)動(dòng)畫演示了污染物在房間內(nèi)的擴(kuò)散過程。

教學(xué)設(shè)計(jì)：（1）愛國(guó)主義教育，介紹雷神山醫(yī)院的建設(shè)速度之快，體現(xiàn)了“中國(guó)速度”;（2）專業(yè)教育與價(jià)值觀引領(lǐng)，負(fù)壓病房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了“暖通人”在這場(chǎng)特殊戰(zhàn)疫中的社會(huì)責(zé)任擔(dān)當(dāng)、愛崗敬業(yè)的奉獻(xiàn)精神和家國(guó)情懷;（3）聚焦熱點(diǎn)問題，改革教學(xué)內(nèi)容;（4）采用長(zhǎng)江雨課堂等智慧教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)錄屏回放，完善教學(xué)資源庫(kù)。

四、基于課程論文過程管理的線上線下混合式教學(xué)案例

進(jìn)入課程論文初稿的教學(xué)環(huán)節(jié)，采用翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)。以學(xué)生課程論文初稿的展示說明線上線下混合式教學(xué)改革的效果。

針對(duì)新冠肺炎疫情，唐同學(xué)擬以“綜合性體育館的通風(fēng)系統(tǒng)綜述”為題，研究體育館建筑改造為方艙醫(yī)院的通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，內(nèi)容如下：在新型冠狀病毒肺炎疫情暴發(fā)時(shí)期，由于定點(diǎn)醫(yī)院床位有限，無法收治短期內(nèi)激增的患者。為避免貽誤病情、造成疫情傳播，武漢市設(shè)立方艙醫(yī)院，對(duì)確診的輕癥和普通型患者進(jìn)行隔離治療，從源頭上切斷傳染源，是疫情得以控制的關(guān)鍵舉措。在既有體育館建筑改造成方艙醫(yī)院的工程中，通風(fēng)系統(tǒng)的改造是有效切斷病毒傳播途經(jīng)的必要條件。文章對(duì)體育館常見氣流組織形式進(jìn)行了深入分析，并探究?jī)?yōu)缺點(diǎn)、歸納現(xiàn)有方艙醫(yī)院的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其氣流組織在流通中的問題，最后總結(jié)方艙醫(yī)院通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并提出未來研究重點(diǎn)。

教學(xué)設(shè)計(jì)：（1）課程論文選題要求新穎，聚焦社會(huì)熱點(diǎn)問題，體現(xiàn)“暖通人”的責(zé)任擔(dān)當(dāng);（2）采用翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生線下查資料，寫課程論文;（3）借助騰訊會(huì)議平臺(tái)共享學(xué)生撰寫的課程論文，并線上匯報(bào);（4）教師線上點(diǎn)評(píng)指導(dǎo)。

五、結(jié)語(yǔ)

分享了暖通專業(yè)室內(nèi)空氣環(huán)境研究生課程線上線下混合式教學(xué)模式改革與實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)。室內(nèi)空氣環(huán)境課程是暖通學(xué)科碩士研究生的專業(yè)課程，通過采用線下搜集課程思政和專業(yè)熱點(diǎn)等教學(xué)資源，重構(gòu)線上教學(xué)內(nèi)容;通過指導(dǎo)學(xué)生撰寫課程論文，并加強(qiáng)過程管理，將學(xué)生帶入自主學(xué)習(xí)的情境中，學(xué)生線下搜集資料，深入思考，線上答疑解惑，實(shí)現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)，取得了較好的教學(xué)效果。文章所探討的線上線下混合式教學(xué)模式與實(shí)踐方法，對(duì)于工科院校研究生類似專業(yè)課程的教學(xué)具有一定的指導(dǎo)意義。

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