MOOC背景下“工程熱力學”混合式教學模式的探索與實踐

譚羽非 牛冬茵

摘? ? 要：混合式教學模式是指將網(wǎng)絡在線教學和傳統(tǒng)課堂教學相結(jié)合的一種新型教學模式。文章以“工程熱力學”專業(yè)基礎(chǔ)課程教學為例，通過建立基于MOOC背景下的混合式教學模式，明確教學培養(yǎng)目標，完成教學設計，并開展教學探索與實踐。教學實踐效果表明：混合式教學模式可有效提高學生自主學習興趣，化解部分學生對研究型教學模式的不適應。尤其在2020年春季的疫情期間，混合式教學模式的實施最大限度地減輕疫情對教學工作的影響，增強了教學效果，提升了學生的綜合素質(zhì)，具有較大的推廣價值。

關(guān)鍵詞：MOOC;“工程熱力學”;混合式教學模式;應用與實踐

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2021）05-0058-03

一、前言

“工程熱力學”課程是高等工科院校絕大多數(shù)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，在本課程教學中實施科教結(jié)合的研究型教學模式，能有效提高學生的邏輯思維和創(chuàng)新能力，同時也能促進教師教學與科研的互補。但同時我們也發(fā)現(xiàn)，有小部分學生由于學習理解能力較差和缺少自主學習能力，導致其并不能適應研究型教學模式，甚至對專業(yè)基礎(chǔ)課出現(xiàn)知識消化不良的情況和排斥厭倦情緒。

大型開放式網(wǎng)絡課程（massive open online courses，簡稱 MOOC），作為一種全新的在線課程開發(fā)模式[1]，具有課程資源豐富、形式靈活、學習無空間時間限制等優(yōu)點[2]。MOOC的出現(xiàn)和實施，使不同層次學生的個性化學習成為可能[3]。

2019年秋季學期，哈爾濱工業(yè)大學將MOOC引入到“工程熱力學”課程研究型教學方式中，基于MOOC平臺，探索并實踐了線上線下相結(jié)合的混合式教學模式[4]。教學實踐效果表明：混合式教學模式既能實現(xiàn)不同層次學生的個性化學習，化解學生對研究型教學模式的不適應，又能提高學生自主學習的興趣，教學評價效果和學生的創(chuàng)新能力都有較大幅度的提高。尤其在2020年春季的疫情期間，混合式教學模式最大限度減少了疫情對教學工作的影響，增強了教學效果，對優(yōu)化雙一流學科建設，全面提升高等學校人才培養(yǎng)水平和創(chuàng)新能力，具有較大的推廣價值。

二、混合式教學模式的教學目標和教學設計

（一）確定教學目標

“工程熱力學”課程是本科學生接觸的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，首先需要教導學生樹立正確的人生觀和價值觀，其次需要激發(fā)學生學習的主觀能動性。以《熱力學第一定律》教學為例，在進行混合式教學模式方案設計時，確定了3個教學目標。

1.素質(zhì)教育引導：通過課程思政，引導學生認識到規(guī)律不能違背，只有通過認識規(guī)律和利用規(guī)律，才能改造世界為人類造福。

2.知識點掌握：使學生深入理解熱力學第一定律實質(zhì)，熟練掌握各種熱力學第一定律表達式的適用條件，正確靈活運用能量方程數(shù)學表達式，完成各種熱力計算。

3.能力培養(yǎng)：培養(yǎng)學生認識自然界的一切事物都是有規(guī)律可循的，拓展學生視野，掌握寬廣的跨學科知識，為今后從事熱能專業(yè)技術(shù)和科學研究工作，奠定堅實的理論基礎(chǔ)。

（二）教學設計

優(yōu)秀的教學設計是提高課程教學水平的前提，應體現(xiàn)科學性、整體性、協(xié)調(diào)性的理念，有利于優(yōu)化教學過程，提高教學效率。

1.教學結(jié)構(gòu)設計

教學結(jié)構(gòu)設計是根據(jù)教學目標、教學對象及教學內(nèi)容，恰當?shù)剡x擇教學環(huán)節(jié)，把握好每個環(huán)節(jié)的任務和要求，相輔相成，互相協(xié)調(diào)，合理地分配各個環(huán)節(jié)的教學時間?；谥R結(jié)構(gòu)反復研討梳理，將教學課程劃分為課前、線上、線下和課后4個階段。力求以學生為中心，有步驟地開展教學活動，以解決教學內(nèi)容增加、教學時數(shù)減少的問題，使課堂教學達到最好的效果。構(gòu)建混合式教學模式結(jié)構(gòu)設計脈絡圖，如圖1所示。

2.教學內(nèi)容設計

教學內(nèi)容設計是教學設計的核心，教學內(nèi)容的設計過程也就是教師認真鉆研教學大綱、教科書，選擇、組織教學內(nèi)容的過程。

以《熱力學第一定律》教學為例，學生在大學物理中已經(jīng)學習過能量守恒定律，對能量不能產(chǎn)生和消滅是已知的。因此對于《熱力學第一定律》的線上教學，不能從能量守恒定律來源講起，而應該從生活中的熱力現(xiàn)象出發(fā)，激發(fā)學生的學習興趣，進而講解第一定律的理論實質(zhì)。線下教學是要讓學生掌握涉及到熱現(xiàn)象能量守恒的特殊性的實際工程問題如何用理論解釋，更重要的是要掌握能源危機的起源及危害性，明確為何要節(jié)能。

教學設計與教學目標的映射關(guān)系如表1所示。

三、混合式教學模式的教學過程組織

按照課前、線上、線下和課后4個階段組織混合式教學過程，同時注意因材施教，強調(diào)個性化、差異化的教與學。

（一）課前階段

教師在班級群內(nèi)發(fā)放學習任務書，強調(diào)教學要求、目標以及重點和難點，并在MOOC平臺上傳PPT和總結(jié)性文檔，發(fā)布教學資訊，布置閱讀的書籍和練習題。學生登錄MOOC平臺，根據(jù)教師布置的學習任務進行線上學習，通過觀看視頻、學習PPT和教材相關(guān)內(nèi)容，了解課程的知識點、重點和難點，以及教學目標的要求，能夠有的放矢地形成針對性學習。

（二）線上教學階段

2018年在中國大學MOOC平臺上，“工程熱力學”課程首次上線運行時，就有60所高校，2458人參與學習因共享范圍廣，應用效果好，示范性強，獲得了2019年“黑龍江省精品在線開放課程”。

《熱力學第一定律》線上教學時間為75分鐘。教師按照教學框架設計組織MOOC平臺上的教學資源，根據(jù)教學內(nèi)容梳理知識點，對知識單元進行碎片化處理，將邏輯性強、關(guān)聯(lián)性強的知識點進行重組，每個知識模塊都要體現(xiàn)出課程內(nèi)容的重點、難點和易錯點，并根據(jù)知識點的難易程度進行詳細講解。每節(jié)視頻后設置3～5道相關(guān)的交互式在線測驗題，幫助學生理解重要的知識點，便于學生自主檢測對知識的掌握情況，提出問題。

（三）線下階段

線下教學時間為100分鐘。學生完成線上學習后，記錄下學習過程中出現(xiàn)的難以理解的問題，并向教師反饋。教師根據(jù)學生線上教學平臺反饋的自學情況，了解學生學習情況，確定重點講解內(nèi)容，形成后續(xù)課堂教學的訓練指導方案。根據(jù)學習情況劃分學生小組，學生按組查閱相關(guān)資料，為課堂討論作準備，后續(xù)開展討論、探究環(huán)節(jié)均以此小組劃分為準。

線下教學時，教師首先對學生的“痛點問題”進行講解，即學生易錯、難懂、需要深層講解的問題，幫助學生消化、快速梳理和深入剖析。并進一步對學生進行抽查，鞏固學生知識體系，要求學生不僅要會求解，還要會舉一反三，拓展深化。

我們在線下教學部分，還開啟了翻轉(zhuǎn)課堂模式，聯(lián)系工程實際應用加深對課程內(nèi)容的理解，如：熱力學第一定律中不同表達式的適用條件、水變油為何是偽科學等，以鞏固學生對理論知識的掌握。此外，我們還將科研項目的創(chuàng)新內(nèi)容引入課堂，如哈爾濱工業(yè)大學研發(fā)并投入使用的太陽能增溫沼氣系統(tǒng)，極大地調(diào)動了學生學習的積極性，使學生深入理解熱力學第一定律實質(zhì)，正確靈活運用能量方程數(shù)學表達式，完成各種熱力計算。

（四）課后階段

課后階段是反饋優(yōu)化環(huán)節(jié)。在完成課堂教學后，教師在線上布置單元測試，在線下布置課后作業(yè)以及思考題，并布置撰寫一篇能源問題及建筑節(jié)能的科技小論文。對于測試和思考題，學生有疑點或感興趣的地方，可以隨時通過MOOC專門設置的在線討論區(qū)提出問題，由教師進行答疑解惑，并預約線下答疑及交流活動。教師還可根據(jù)學生的作答結(jié)果對落后的學生進行個性化輔導，并將學生的共性問題歸納起來，留待下次課堂統(tǒng)一講解。

學生通過這樣的反饋方式了解自身的學習狀態(tài)和問題，以此改進自己的學習方法，增強學習能力。教師則通過分析學生反饋的學習效果，找出教學內(nèi)容及策略的不足之處，及時對之后的課程內(nèi)容及進度的安排進行調(diào)整，優(yōu)化教學設計方案。

四、混合式教學模式效果分析

對2018級59名學生進行教學效果分析，總分共計100分?；旌鲜浇虒W基于MOOC平臺，根據(jù)學生的學習情況重新建立了由三部分構(gòu)成的評價量化標準：平時綜合（作業(yè)和實驗成績，占比10%）+ MOOC成績（單元測試，占比5%）+ 期末考試成績（占比85%）。

對上屆和本屆學生的期末成績進行統(tǒng)計，對比不同屆學生在學期結(jié)束時的期末答題情況和成績可發(fā)現(xiàn)，本屆學生成績在混合式教學模式下有了明顯的提高，本屆學生及格率和優(yōu)秀率達到了97%和22%，分別較上屆傳統(tǒng)教學模式下的學生提高了5%和14%，且學生的綜合分析和工程應用題目答題情況明顯更好。這說明學生能夠適應基于MOOC背景下的混合式教學，并且接受良好，混合式教學的教學效果也要優(yōu)于傳統(tǒng)教學模式。

根據(jù)對學生的問卷調(diào)查與溝通交流，70%以上的學生都表示非常愿意繼續(xù)使用基于MOOC平臺的混合式教學模式，僅有3名學生表示猶豫，認為在課程上需要投入的精力增多?？梢?，MOOC背景下的混合式教學模式受到了大多數(shù)學生的肯定與歡迎。

2020年春季，受疫情因素影響，全國高校都開通了網(wǎng)絡教學，哈爾濱工業(yè)大學教學團隊主講的“工程熱力學”課程，在專業(yè)教指委的推薦下，共有128所高校、3 167人參加學習，393人發(fā)帖參與在線討論交流，最大限度地減輕了疫情對教學工作的影響。

五、總結(jié)

混合式教學模式將教學劃分為課前、線上、線下和課后4個階段，最大限度將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)課堂教學緊密融合在一起，二者相輔相成，拓展了教與學的時間和空間，彌補了教學內(nèi)容增加、教學時數(shù)減少的不足，解決了學生對研究型教學不適應的問題，構(gòu)建了實現(xiàn)個性化協(xié)作學習的教學模式，同時滿足了學生學習和教師教學的需求。

混合式教學相較于傳統(tǒng)課堂，增加了課前自學及課后反饋的階段，強調(diào)教師和學生的交流互動式教學，激發(fā)了學生的學習積極性和競爭欲，使學生學會學習，自主學習，但同時也加重了學生的任務，投入課程的時間和精力大幅增長。

總體來看，在“工程熱力學”這門工科專業(yè)基礎(chǔ)課的教學實踐中，MOOC與課堂教學融合的混合式教學模式提高了學生自主學習的積極性，很好地化解了學生對研究型教學的不適應，提升了教學效果，課程成績、作業(yè)完成率相較于傳統(tǒng)教學都有較大進步。促進學生思維能力、創(chuàng)新能力、自主學習能力的提升，提高了教學質(zhì)量，驗證了混合式教學模式的有效性，具有很高的推廣實踐價值。

參考文獻：

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編輯∕陳晶