《工程流體力學(xué)》線下線上教學(xué)模式轉(zhuǎn)化與融合

郭 攀，史洪偉，劉程成，卞振濤

(宿州學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院， 安徽 宿州 234000)

流體力學(xué)是過程裝備與控制工程專業(yè)的專業(yè)核心課程，既有基礎(chǔ)學(xué)科的性質(zhì)，又有鮮明的應(yīng)用學(xué)科的特點(diǎn)，而工程流體力學(xué)則更側(cè)重于應(yīng)用學(xué)科的特點(diǎn)，是過程裝備與控制工程專業(yè)的重要核心課程之一，它的任務(wù)是讓學(xué)生掌握流體力學(xué)的基本原理、基本方法及其在工程實(shí)際問題中的應(yīng)用，從而為分析研究本專業(yè)中的流體流動(dòng)規(guī)律及其相關(guān)傳遞過程。并且，為后續(xù)的相關(guān)課程的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)開發(fā)新型高效的過程裝備奠定必備的基礎(chǔ)。

本課程總學(xué)時(shí)是40學(xué)時(shí)，過程裝備與控制工程專業(yè)也是側(cè)重于工程實(shí)際應(yīng)用，學(xué)生現(xiàn)階段已經(jīng)學(xué)習(xí)過《工程力學(xué)》《機(jī)械原理》等基礎(chǔ)課程，具有《工程流體力學(xué)》課程學(xué)習(xí)所需的知識(shí)儲(chǔ)備，目前的教學(xué)條件包括電子書，課程教學(xué)模型，課件以及相關(guān)線上教學(xué)平臺(tái)。

1 課程設(shè)計(jì)思路

課前，將課件發(fā)送給學(xué)生，讓學(xué)生首先了解本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)生可以有的放矢的進(jìn)行預(yù)習(xí)，提高課堂學(xué)習(xí)效率。在本節(jié)課堂上需要注意的問題有：(1)流體無確切形狀，在流動(dòng)過程中流體除了平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)外還有連續(xù)不斷的變形，故運(yùn)動(dòng)的描述還要考慮其變形與時(shí)間的關(guān)系，即變形速率問題；(2)由于變形連續(xù)不斷，流場中任一團(tuán)流體的邊界形狀隨時(shí)在變，跟蹤識(shí)別困難，故流體動(dòng)力學(xué)研究不便于像缸體動(dòng)力學(xué)那樣以流體團(tuán)為對(duì)象進(jìn)行跟蹤研究，而通常是采用所謂的控制體方法。

在課程講解的過程中，可以將目前疫情中比較重要的醫(yī)療設(shè)備，比如呼吸機(jī)作為引子，講解呼吸機(jī)中所用到的流體力學(xué)的知識(shí)，甚至用到的過程裝備與控制工程專業(yè)的主要設(shè)備，并通過介紹師姐呼吸機(jī)的生產(chǎn)規(guī)模及中國的生產(chǎn)規(guī)模，中國在這個(gè)領(lǐng)域所占的比重以及中國醫(yī)院擁有呼吸機(jī)的數(shù)量等，讓同學(xué)們了解中國的制造行業(yè)，愛上中國的制造行業(yè)，進(jìn)一步增強(qiáng)強(qiáng)對(duì)本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。

本課通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)點(diǎn)名，發(fā)布課件，課程視頻，課程任務(wù)及課后作業(yè)布置和批改等進(jìn)行系統(tǒng)的管理，通過騰訊會(huì)議軟件進(jìn)行課程的直播，以保證學(xué)生課前預(yù)習(xí)有材料，目標(biāo)明確；課堂上課模擬線下，有效互動(dòng)；課后作業(yè)按時(shí)完成，高效反饋。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)與能力目標(biāo)

通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，讓同學(xué)們學(xué)到流體在流場中如何的變形，我們可以用哪些方法對(duì)流體進(jìn)行跟蹤研究，搞清楚每一種方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及適合應(yīng)用的場景，掌握流場流動(dòng)的分類和描述流體運(yùn)動(dòng)的方法。

2.2 育人目標(biāo)

將流體力學(xué)與醫(yī)療設(shè)備的生產(chǎn)、應(yīng)用相結(jié)合，使同學(xué)們更加了解本門課程，甚至本專業(yè)在整個(gè)制造業(yè)中扮演的角色，更讓其了解到中國作為世界工廠的制造能力，并將其引領(lǐng)到愛上制造業(yè)的正確道路上，為以后進(jìn)入中國制造，愛上中國制造，加強(qiáng)中國制造提供后備力量，進(jìn)而借此培養(yǎng)學(xué)生的愛國精神。

3 教學(xué)實(shí)施過程

疫情時(shí)期的見面課也應(yīng)該是以學(xué)生為主的方式，不應(yīng)還是傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，因?yàn)閷W(xué)生已經(jīng)在線學(xué)習(xí)過了，他們需要更深層次的課堂提升和內(nèi)容擴(kuò)展。

課程開始前，提前幾天發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，將接下來課程學(xué)習(xí)的時(shí)間，任務(wù)、內(nèi)容以及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)發(fā)布。如圖1是在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上進(jìn)行發(fā)布學(xué)習(xí)通知。學(xué)生在收到通知以后，明確了自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容和目標(biāo)，接著就需要發(fā)布一些學(xué)習(xí)資源，以利于課前預(yù)習(xí)。如圖2所示是線上課程發(fā)布，這個(gè)課程可以按照需要設(shè)置開放時(shí)間，在統(tǒng)計(jì)中還會(huì)顯示學(xué)生的學(xué)習(xí)率，每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)了多少，是否所有的學(xué)生都完成了學(xué)習(xí)。

圖1 課前及時(shí)發(fā)布學(xué)習(xí)通知

圖2 線上發(fā)布課程

課前在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行課件發(fā)布，線上教學(xué)視頻的發(fā)布，這些都為學(xué)生的課前預(yù)習(xí)提供了學(xué)習(xí)材料，這些資源放在哪？發(fā)郵件、微信或網(wǎng)盤鏈接給學(xué)生是一種辦法。更合理的方法是到在線平臺(tái)建設(shè)一門課，把這些資源按照章節(jié)各就各位，構(gòu)建一個(gè)完整的有結(jié)構(gòu)、有邏輯關(guān)系的課程資源網(wǎng)。在這里，學(xué)生可以看課、答疑、交作業(yè)；教師可以發(fā)布通知、更新資源、答疑解惑、批改作業(yè)、監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果。師生實(shí)施的一切教學(xué)活動(dòng)都會(huì)留有記錄，方便學(xué)生復(fù)習(xí)、教師督學(xué)和教學(xué)督導(dǎo)。

除了在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上發(fā)布學(xué)習(xí)材料以外，還會(huì)有線上實(shí)時(shí)互動(dòng)，模擬線下課堂的直播課程，通過騰訊會(huì)議、QQ群等軟件，與學(xué)生們一起學(xué)習(xí)，通過教師直播，可以通過騰訊會(huì)議進(jìn)行線上提問，線上課堂與線下基本同步。

在上課前十分鐘，通過學(xué)習(xí)通簽到的方式進(jìn)行考勤，考勤方式為線上拍照簽到，這樣，不僅可以檢查學(xué)生的簽到情況，還可以通過簽到圖片判斷學(xué)生當(dāng)是否在認(rèn)真學(xué)習(xí)。通過學(xué)生的簽到情況一覽，我們可以點(diǎn)開其中一位同學(xué)的簽到圖片，判斷其是否在聽課狀態(tài)，然后在騰訊會(huì)議中通過點(diǎn)名或者提問的方式檢查學(xué)生狀態(tài)。課堂教學(xué)中，更加注重學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，通過實(shí)時(shí)反饋可以及時(shí)了解到學(xué)生知識(shí)的學(xué)習(xí)情況，比如有的知識(shí)點(diǎn)有的同學(xué)可能沒有完全聽懂，這樣的地方我可以重復(fù)講解，有的知識(shí)點(diǎn)屬于重點(diǎn)難點(diǎn)，可以通過線上課堂進(jìn)行重點(diǎn)講解，使得難易結(jié)合、重點(diǎn)突出。

課后，學(xué)生們針對(duì)根據(jù)課堂上的難點(diǎn)重點(diǎn)進(jìn)行整理筆記，有的地方不太懂的可以通過QQ向老師詢問，也可以通過學(xué)習(xí)通上的錄播視頻反復(fù)觀看。在線上教學(xué)結(jié)束以后，通常會(huì)在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上再適當(dāng)?shù)牟贾靡恍┳鳂I(yè)。各種測試和活動(dòng)是作為過程性評(píng)價(jià)的重要依據(jù)，這些環(huán)節(jié)還會(huì)起到激勵(lì)學(xué)習(xí)的作用，讓學(xué)生跟得上。因?yàn)閺?qiáng)調(diào)學(xué)生自主性、選擇性學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)視頻和課件環(huán)節(jié)是不必考核的，課前測和單元測試都會(huì)對(duì)知識(shí)點(diǎn)有考核，并計(jì)入總評(píng)成績。這樣會(huì)督促學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，如圖3所示是線上作業(yè)管理。

通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)上的作業(yè)發(fā)布功能，可以查看學(xué)生作業(yè)的具體情況，有多少?zèng)]交作業(yè)，每個(gè)學(xué)生的作業(yè)做了多少分，每一題的得分率是多少，都一目了然。可以通過作業(yè)得分的分布情況了解學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握，還可以根據(jù)這些對(duì)學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)進(jìn)行打分，這也是期末平時(shí)成績?cè)u(píng)判的重要參考。

圖3 學(xué)生線上作業(yè)管理

本次課堂通過課前課件、視頻等學(xué)習(xí)資料的發(fā)布，線上直播課以及課后作業(yè)的反饋，組成了一個(gè)其實(shí)可行的閉環(huán)。從課前預(yù)習(xí)到課堂直播教學(xué)，再到課后學(xué)習(xí)效果的反饋，整個(gè)過程互相銜接，較好的結(jié)合在一起，形成一套完整有效，有序可循，容易復(fù)制的教學(xué)方法。

4 教學(xué)效果與特色創(chuàng)新

線下環(huán)節(jié)中見面課由學(xué)生報(bào)告(或分組討論)、課前測、教師串講和師生互動(dòng)構(gòu)成。根據(jù)課程內(nèi)容的難易程度，線上課程采取三種模式開展與線下課程轉(zhuǎn)化(圖4)。線下課堂形式由內(nèi)容決定，內(nèi)容由難到易，見面課的方式由傳統(tǒng)課堂-分組討論-學(xué)術(shù)報(bào)告進(jìn)行改變。內(nèi)容越簡單，學(xué)生支配權(quán)越大；內(nèi)容越難，教師主導(dǎo)地位增加。疫情時(shí)期的見面課也應(yīng)該是以學(xué)生為主的方式，不應(yīng)還是傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，因?yàn)閷W(xué)生已經(jīng)在線學(xué)習(xí)過了，他們需要更深層次的課堂提升和內(nèi)容擴(kuò)展。圖4 也描述了線下課堂三種模式用線上方式替代的方法。

教師串講要講清碎片化的知識(shí)之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的整體理解。教師串講由教師錄制視頻上傳在線平臺(tái)，供學(xué)生學(xué)習(xí)。 如圖5是學(xué)生各學(xué)習(xí)任務(wù)點(diǎn)的完成情況，從圖片數(shù)據(jù)可以看出絕大多數(shù)同學(xué)都能保質(zhì)保量的學(xué)習(xí)視頻中的知識(shí)。

報(bào)告(或分組討論)由學(xué)生通過課堂講解和其他同學(xué)提問的方式進(jìn)行課堂評(píng)比，講述角度多樣，伴有個(gè)人見解。報(bào)告要求邏輯清晰、表達(dá)準(zhǔn)確、內(nèi)容有提升。分組討論要求教師課上在原有討論題目上提升深度講解或要求不同組學(xué)生用自己講解的理論解釋對(duì)方的現(xiàn)象并對(duì)比結(jié)果等方式提高學(xué)生理解深度。這個(gè)環(huán)節(jié)是可以通過在線直播課來實(shí)現(xiàn)；也可以由語音 + PPT 錄屏視頻，供師生平臺(tái)學(xué)習(xí)，結(jié)合微信或討論區(qū)討論。 如圖6是學(xué)生學(xué)習(xí)的反芻比，通過顏色可以看出學(xué)生對(duì)線上視頻的利用情況，從圖片數(shù)據(jù)可以看出效果顯著。

圖4 課程中線下課堂三種模式轉(zhuǎn)化為線上方式

圖5 學(xué)生各學(xué)習(xí)任務(wù)點(diǎn)的完成情況

圖6 學(xué)生學(xué)習(xí)的反芻比

課前測利用智慧教學(xué)互動(dòng)工具測試自學(xué)內(nèi)容，督促學(xué)生自我學(xué)習(xí)，實(shí)時(shí)反饋學(xué)生自學(xué)情況，供教師調(diào)整串講的內(nèi)容。

作業(yè)增加學(xué)生自己批改和小組內(nèi)互相批改環(huán)節(jié)；期中測試，督促和檢查學(xué)生學(xué)習(xí)情況。 自從開課以來，已經(jīng)布置6次作業(yè)，從圖3中可以看出學(xué)生作業(yè)的上交情況，上交率如表1 所示。通過圖7可以看出，學(xué)生的題目完成情況較好，最低的正確率在61%，而且只有第三項(xiàng)，其余的均在90%以上，說明學(xué)習(xí)效果良好，知識(shí)點(diǎn)的大多都已掌握，并能進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)用。

表1 學(xué)生作業(yè)上交率

圖7 學(xué)生作業(yè)完成情況統(tǒng)計(jì)

通過以上教學(xué)過程和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，基本實(shí)現(xiàn)了以下目標(biāo)：(1)為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源，實(shí)現(xiàn)了利用線上和線下的資源，讓學(xué)生有所學(xué)；(2)課堂上學(xué)生積極參與課堂直播教學(xué)，先導(dǎo)課，開學(xué)第一課進(jìn)行班級(jí)內(nèi)分組、公布學(xué)習(xí)進(jìn)度和任務(wù)，報(bào)告題目落實(shí)到學(xué)生。組織線上和線下的活動(dòng)，讓學(xué)生有所問 ；(3)建立評(píng)價(jià)學(xué)生掌握知識(shí)程度和應(yīng)用知識(shí)能力的多元考核辦法，使考核評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)更具客觀性、可靠性和全面性，注重學(xué)習(xí)過程中的考核評(píng)價(jià)，讓學(xué)生跟得上。

5 結(jié)語

隨著時(shí)代的發(fā)展，如何有效地將線下教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控運(yùn)用到教學(xué)基本狀態(tài)數(shù)據(jù)中來是目前高校共同的話題。由于教學(xué)基本狀態(tài)數(shù)據(jù)是隨著教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)改革不斷發(fā)展變化的，所以對(duì)教學(xué)質(zhì)量的監(jiān)控也是一個(gè)不斷實(shí)踐探索、不斷完善創(chuàng)新的過程。為此，本校以“長期、常態(tài)、長效”作為保障和提高教學(xué)質(zhì)量的思路，在不斷完善線上數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，充分利用教學(xué)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)資源的特征和優(yōu)勢，并積極應(yīng)用到教學(xué)質(zhì)量管理之中，提高工作效率，確保對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、安全性、實(shí)效性和高效性，為線下教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控提高有力保障。形成了一套系統(tǒng)化、規(guī)范化、科學(xué)化和人性化的管理制度體系，該體系的形成有利于自我診斷、有效管理，推動(dòng)學(xué)校全面發(fā)展和信息接軌，使原來的“做不到”“做不好”“做不了”“做不上”的隱形教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控狀態(tài)變?yōu)榭梢暬?、清晰化、透明化、公開化、資源共享化。