混合課堂模式下的《工程流體力學》課程的教學改革

唐美玲 關多嬌 楊利

摘 要：沈陽工程學院以電力行業(yè)為背景，以培養(yǎng)高素質(zhì)應用型工程技術(shù)人才為目標，鼓勵創(chuàng)新教育教學方法，文章以《工程流體力學》課程作為教學改革的研究對象，采用混合課堂教學模式，將整體的理論知識劃分為精短知識點碎片，使不同專業(yè)、不同層次的學生可以通用在線學習，注重面授教學與在線教學的互補。從資源庫建設、教學內(nèi)容、教學方法、實踐教學及成績考核等幾方面對課程進行了改革，可以解決工程流體力學目前普遍存在的教學內(nèi)容陳舊，理論知識更新較慢、理論與實際脫節(jié)等問題，更好地提高教學效果。

關鍵詞：教學改革 混合教學 教學模式 碎片化 通用性

中圖分類號：F240 文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2015）04-250-02

《工程流體力學》課程是能源與動力工程專業(yè)的主要專業(yè)基礎課。該課程是前期“高等數(shù)學”、“理論力學”等基礎課程和后續(xù)專業(yè)課程的橋梁和紐帶，在學生能力培養(yǎng)和知識體系構(gòu)建中起著承上啟下的作用。教學內(nèi)容包括流體靜力學、流體運動學、流體動力學幾個部分。教學目的要求學生正確理解并應用其基本原理去分析和解決工業(yè)系統(tǒng)中的實際問題。本文針對本專業(yè)人才培養(yǎng)目標提出了與之相適應的立體化交叉式教學模式，針對本門課程理論知識的的抽象性與難理解性，以及知識更新速度較慢的問題，提出了混合教學的教學方法。從教學內(nèi)容、教學方法、實踐教學等幾方面對該課程的改革與創(chuàng)新進行了總結(jié)和探索。

一、課程教學改革目標

沈陽工程學院，秉承“依托行業(yè)、面向市場，工程教育、職業(yè)取向，打造品牌、人民滿意”的辦學理念。定位于以服務地方經(jīng)濟建設，培養(yǎng)高素質(zhì)工程應用型人才為目標的開放性、應用型本科院校。能源與動力工程專業(yè)以行業(yè)為背景，培養(yǎng)應用型工程技術(shù)人才，實現(xiàn)多層次的工程教育模式，這樣的人才培養(yǎng)模式應鼓勵創(chuàng)新教育教學方法，倡導啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學。那么課程的教學改革，應當鼓勵探索融合教學新模式，因校因?qū)I(yè)，結(jié)合開放課程、混合教學，線上與線下相結(jié)合等手段，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。在《工程流體力學》課程中提出“交叉式”的教學過程，理論知識在實驗室講解，理論知識在網(wǎng)絡教學平臺討論，以及online和face to face相結(jié)合等創(chuàng)新的教學手段提高了學生自主學習的能力。又提出“立體化”教學實踐方式，將“教、學、做”合為一體，結(jié)合“基本技能訓練”“綜合設計訓練”“大學生科技創(chuàng)新競賽”等方式。兩者相輔相成，共同促進教學資源、教學內(nèi)容和教學手段更好地在教學過程中應用。

二、課程教學改革內(nèi)容

教學改革內(nèi)容如下圖所示，包含對教學資源建設、教學內(nèi)容、教學方法、教學過程、教學實踐以及成績考核的改革。

（一）以碎片化實現(xiàn)通用性的教學資源庫建設

圍繞以能源與動力工程為專業(yè)背景的工程流體力學課程，建設精品課程、多媒體課件與素材、知識點微視頻、教學案例等優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡教學資源，大力開發(fā)數(shù)字化教學資源，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學資源的海量存儲及共建共享，實現(xiàn)服務專業(yè)、課程建設、自主學習等目的，滿足學院教育教學要求，同時兼顧行業(yè)、企業(yè)需求并支持終生教育，通過現(xiàn)代信息技術(shù)，實現(xiàn)為學生、教師和企業(yè)推送個性化需求資源的可能。我院的《工程流體力學》課程已建設成為遼寧省資源共享課，課程的建設內(nèi)容集教學、練習、測驗、擴展為一體，通過網(wǎng)絡化教學平臺來呈現(xiàn)，有課堂教學、實驗實踐教學和課外學習等多個環(huán)節(jié)。同時，此課程正在建設微課程資源庫，使知識點達到碎片化的特點，以實現(xiàn)通用性的目的，達到按需求學習的目標。

（二）多元化教學內(nèi)容滿足產(chǎn)學研需求

按照以基本原理為基礎，以豐富的案例和工程應用為重點，以提高學生的創(chuàng)新能力和實踐能力為核心的教學理念，全面革新教學內(nèi)容，實現(xiàn)多元化。第一，與電力企業(yè)互動，實時把企業(yè)的工作、生產(chǎn)信息傳送到課堂中，滿足學生、教師、企業(yè)相關工作人員隨時、隨地、隨需的產(chǎn)學研需求。第二，通過對已畢業(yè)學生的工作調(diào)研，實現(xiàn)反饋側(cè)重教學重點；比如流體機械相關課程，技術(shù)工人對風機喘振、泵的汽蝕等現(xiàn)象能做出處理，卻解釋清楚產(chǎn)生原因；或者企業(yè)更側(cè)重對機械超過質(zhì)保期后的檢修方面，所以我們把這些內(nèi)容聯(lián)系到《工程流體力學》的教學當中來，使學生可以學以致用，更長遠地發(fā)展。第三，以電力行業(yè)為背景豐富教學內(nèi)容，同時提高教師在行業(yè)里的科研能力；在講授理論知識的同時引入工程應用實例，讓理論內(nèi)容有應用載體，工程實際有理論支撐，讓學生感到學習理論的重要性，例如靜力學基本方程的工程實際應用，可以舉例，鍋爐汽包的液位監(jiān)測就是利用此原理等。

（三）“混合課堂”為主的教學方式提高學生自主學習能力

我國高等教育多年來一直在探討“教師和學生誰應該是教學過程的主體”這一問題，很多教師即使感到應該在課堂教學中以學生為主，也苦于沒有實現(xiàn)的途徑只能暫時放棄，比如合班教學的情況，學生人數(shù)多，教學內(nèi)容重，組織正常的教學活動還要擔心時間問題，就更沒有多余的時間留給師生進行互動了，但多媒體、網(wǎng)絡技術(shù)的運用為教學方法的改革提供了物質(zhì)基礎和技術(shù)保障。例如，近些年，各高校加大公共基礎課環(huán)節(jié)，而對專業(yè)基礎課和專業(yè)課進行了壓縮，如《工程流體力學》由原來的80學時壓縮到64學時，教師在有限的課堂時間內(nèi)，“滿堂灌”才能完成教學計劃，學生處于被動接受地位，這種單一灌輸式教學模式，單一板書或者幻燈片的教學手段，都束縛了學生的自主學習意識。所以“以學生為主體，老師為主導”的混合課堂，可將教學方式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上學習與線下討論相結(jié)合，學生除了教材之外，可以不受時間和地點限制去學習豐富的在線教學內(nèi)容，在線教學以知識點碎片化展開教學，改革后的課程將以某個知識點的精短片段為單位，而不是以課為單位，組建碎片知識點資源庫，在碎片視頻之間可以插入知識點考核，以強化剛剛講過的內(nèi)容，這種以微視頻為主的課程資源建設模式，可以提高學生學習的興趣和效率。比如，靜力學中的帕斯卡原理，可單獨作為一個知識點片段，深度講解，并結(jié)合小練習，加強學生對重點知識點的掌握。同時采用多形式的課堂教學方法，如問題式引導式教學、開放討論式教學、合作教學、案例教學等，增加學生的參與性與師生的互動性，實現(xiàn)面授教學與在線教學的互補，培養(yǎng)學生的自主學習能力。

（四）教學過程中采取“交叉式”教學方式

“交叉式”教學手段：實現(xiàn)網(wǎng)絡、課堂、實驗室相輔相成的理論課程的“交叉式”教學手段，實現(xiàn)理論從實踐中來，再到實踐中去，促進理論與實際的更好結(jié)合。第一，online和face to face，課堂外，學生結(jié)合網(wǎng)絡教學平臺、虛擬實驗室，微課視頻資源庫等的線上自主學習，教師通過在線測試，對學生學習情況形成反饋，線下師生在傳統(tǒng)教室、實驗室、企業(yè)或公司，通過師生間的討論探究與具體實踐，達到《工程流體力學》專業(yè)知識信息化，提高專業(yè)技能，培養(yǎng)能力素質(zhì)與情感的目的。第二，實驗室教學，課堂理論講授在實驗室進行，如果教學內(nèi)容比較抽象又與工程實際結(jié)合緊密，可在實驗室進行理論教學。例如，流體繞流翼型的邊界層問題，只用PPT單一去講，學生很難理解，就可以校園內(nèi)的風機實物葉片進行說明，或者結(jié)合飛機起飛過程中升力的產(chǎn)生原理，也可通過實驗讓學生理解繞流翼型的邊界層這一知識點。這些都會增加學生的好奇心，從而使學生的自主學習成為可能。

（五）“立體化”實踐教學促進人才培養(yǎng)

“立體化”教學實踐：第一，開設虛擬實驗室，利用現(xiàn)代化的教學手段，開發(fā)虛擬實驗環(huán)境及虛擬實驗操作過程，更直接地提高了實踐教學和技能培養(yǎng)。本院已完成工程流體力學的四個基礎實驗的虛擬實驗室建設，正在實踐過程中，學生反響積極。第二，開設驗證型和設計性實驗，主要培養(yǎng)學生的儀器操作能力、觀察能力，鞏固基礎課程知識。也培養(yǎng)了學生數(shù)值計算、計算機編程等能力，整體上提高了學生實踐與創(chuàng)新的手段和能力。第三，“大學生創(chuàng)新實驗”項目競賽，以開發(fā)項目為動力，在教師指導下，學生進行自我設計，培養(yǎng)學生知識融會貫通能力、綜合分析能力、探索與創(chuàng)新能力。“立體化”教學實踐集“教、學、做”為一體，對教學內(nèi)容進行了深化和拓寬。

（六）成績考核機制保障教學質(zhì)量

工程流體力學作為工科課程，考察的不是學生記憶公式的能力，而是要學生掌握在具體的實際問題中解決問題、分析問題的能力。在混合課堂教學模式中，采取在線測試、試卷庫、教學跟蹤信息、自評與互評相結(jié)合的考試機制，并通過教師的引導，給每個學生都有能考取好成績的希望，課程結(jié)束后能夠好好梳理一下這門課程所學過的知識，培養(yǎng)掌握重點，解析難點的能力，這是考試的最終目的。

三、結(jié)論

一是教學改革是教與學的同步改革，實現(xiàn)“以學生為主體，老師為主導”的課堂角色轉(zhuǎn)換。教師由過去以自身為中心的講授式模式轉(zhuǎn)換為以學習者為中心、強調(diào)學習者討論式、參與式、探究式的教學方法。

二是混合教學是教師提高教學質(zhì)量，學生提高自主學習能力的有效方式。

三是在線課程的知識點碎片化，實現(xiàn)工程流體力學這門課程對各專業(yè)、各層次的通用性。

四是“交叉式”教學過程，“立體化”實踐教學，實現(xiàn)理論從實踐中來，再到實踐中去，促進理論與實際的更好結(jié)合。

五是教學模式是人才培養(yǎng)模式中的重要環(huán)節(jié)，教學模式改革是為了更好地實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標，滿足社會和行業(yè)對人才的要求。

[基金項目：遼寧省教育科學“十二五”規(guī)劃2013年度一般課題立項項目，課題批準號：JG13DB120。]

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（作者單位：沈陽工程學院能源與動力學院 沈陽遼寧 110136作者簡介：唐美玲，沈陽工程學院能源與動力學院工程師，碩士，長期從事實踐教學、課程建設等方面的研究。）

（責編：賈偉）