《海洋工程水力學(xué)》課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

初文華 張 健 張 碩 葉旭昌

（1.上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院 上海 201306；2.大洋漁業(yè)資源可持續(xù)開發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 201306；3.國(guó)家遠(yuǎn)洋漁業(yè)工程技術(shù)研究中心 上海 201306）

《海洋工程水力學(xué)》課程是針對(duì)海洋漁業(yè)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生水力學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備需求所開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。教學(xué)內(nèi)容注重對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的講授，將“水力學(xué)”課程的知識(shí)點(diǎn)與海漁專業(yè)課程相結(jié)合，并在教學(xué)中結(jié)合專業(yè)課的特點(diǎn)深化和豐富“水力學(xué)”課程的內(nèi)涵，使教學(xué)內(nèi)容更加充實(shí)，更加結(jié)合工程實(shí)際，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課的興趣。

1 線上線下混合式教學(xué)改革解決的重點(diǎn)問題

作為一門力學(xué)基礎(chǔ)課程，《海洋工程水力學(xué)》課程的多數(shù)教學(xué)內(nèi)容都集中在理論講解、公式推導(dǎo)及例題習(xí)題計(jì)算上，學(xué)生在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)起來(lái)難度較大，受課時(shí)及課程難度限制課堂教學(xué)效果差強(qiáng)人意。為提高課程教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生學(xué)習(xí)成效，更新教育理念，深化教學(xué)改革，采用靈活多變的教學(xué)方法[1]和先進(jìn)的教學(xué)手段[2-4]，進(jìn)一步提高課堂教學(xué)效率和效果。充分開拓利用先進(jìn)的電子科技與網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)技術(shù)，開展線上線下混合式[5-8]的課程教學(xué)改革與建設(shè)。

2 線上線下混合式教學(xué)改革探索與實(shí)踐

《海洋工程水力學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容注重對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的講授，將“水力學(xué)”課程的知識(shí)點(diǎn)與海洋漁業(yè)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程相結(jié)合。課程采用線上線下混合式教學(xué)方法，課程共48學(xué)時(shí)，其中線上13學(xué)時(shí)，線下35學(xué)時(shí)。

線下教學(xué)環(huán)節(jié)仍以課程教學(xué)大綱為本，在課程開始前通過多媒體手段為學(xué)生引入專業(yè)相關(guān)實(shí)例，讓學(xué)生對(duì)于本章所學(xué)內(nèi)容在專業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用有一定的了解，同時(shí)在課堂教學(xué)過程中，通過例題的引入，為學(xué)生講解如何利用本章節(jié)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)解決課堂開始時(shí)所提出的實(shí)際問題，加深學(xué)生對(duì)于所學(xué)知識(shí)的理解與掌握。線上教學(xué)環(huán)節(jié)主要采用授課教師錄制授課視頻+實(shí)時(shí)線上互動(dòng)的形式開展。學(xué)生按照教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，登陸教學(xué)平臺(tái)相應(yīng)的章節(jié)內(nèi)容完成指定的任務(wù)點(diǎn)，授課教師隨時(shí)在線上為學(xué)生及時(shí)答疑解惑以及開展線上分組討論、作業(yè)提交、問卷調(diào)查等師生互動(dòng)環(huán)節(jié)。以課程的其中一個(gè)課時(shí)的教學(xué)過程設(shè)計(jì)為例：

2.1 課堂教學(xué)目標(biāo)

通過本次課程的學(xué)習(xí)，理解液體三元流動(dòng)的基本原理，掌握應(yīng)用液體運(yùn)動(dòng)微分方程進(jìn)行相關(guān)工程問題的解題步驟，并能正確應(yīng)用本次課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行繞流問題與水流沖擊問題的求解。

2.2 課程教學(xué)內(nèi)容

本次課程的教學(xué)內(nèi)容為“液體三元流動(dòng)基本原理”一章中的“液體運(yùn)動(dòng)微分方程”一節(jié)。對(duì)于工程中的實(shí)際流動(dòng)問題，采用一元流動(dòng)分析法，其計(jì)算分析結(jié)果在應(yīng)用上具有一定的局限性，因此需要采用三元流動(dòng)的基本原理，建立反映液體三元流動(dòng)普遍規(guī)律的微分方程，計(jì)算分析三元流動(dòng)的基本規(guī)律。例如，海洋漁業(yè)領(lǐng)域中經(jīng)常涉及的漁具水動(dòng)力問題的分析。拖網(wǎng)漁具的水動(dòng)力性能影響拖網(wǎng)漁具作業(yè)效率的關(guān)鍵因素，直接影響捕撈作業(yè)的漁獲效率和經(jīng)濟(jì)性。采用三元流動(dòng)原理對(duì)拖網(wǎng)漁具的作業(yè)過程建立有效的數(shù)值模型和微分方程，就可以對(duì)其進(jìn)行水動(dòng)力的計(jì)算分析，進(jìn)而開展?jié)O具設(shè)計(jì)與優(yōu)化，提高漁具的作業(yè)效率。

2.3 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

（1）課前完成線上預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。在課程開始前，針對(duì)“液體三元流動(dòng)基本原理”部分的內(nèi)容，結(jié)合海洋漁業(yè)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實(shí)際應(yīng)用，以視頻資料、課前思考、討論等形式將課前預(yù)習(xí)內(nèi)容“拖網(wǎng)漁具作業(yè)過程的受力與作業(yè)效率”這樣一個(gè)相關(guān)的實(shí)例通過線上平臺(tái)發(fā)送給學(xué)生,幫助學(xué)生對(duì)于本章所學(xué)內(nèi)容在專業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用有一定的了解。

（2）線下課堂教學(xué)內(nèi)容引入。課前的線上預(yù)習(xí)為線下課堂教學(xué)內(nèi)容的開展做好鋪墊，提問：“請(qǐng)同學(xué)們觀察拖網(wǎng)漁具作業(yè)過程后認(rèn)真思考，決定拖網(wǎng)漁具作業(yè)效率的關(guān)鍵要素是什么？”帶著這個(gè)問題，我們一起來(lái)進(jìn)入今天這節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容──液體三元流動(dòng)基本原理。從而引出本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，為后續(xù)相關(guān)內(nèi)容的理解與展開奠定基礎(chǔ)；學(xué)生帶著疑問與思考跟隨教師開展本節(jié)課相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能夠更加投入地進(jìn)入后續(xù)PPT講解與思考，主動(dòng)性與學(xué)習(xí)效率將得到提高。

（3）線下課堂教學(xué)內(nèi)容講授。詳細(xì)介紹并引導(dǎo)學(xué)生共同學(xué)習(xí)液體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的基本形式，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步講授液體平衡微分方程的原理與推導(dǎo)過程，讓學(xué)生對(duì)此方程可以有一個(gè)由淺入深的理解過程。

（4）例題講解。多媒體演示結(jié)合板書的方法，詳細(xì)介紹并引導(dǎo)學(xué)生共同采用液體運(yùn)動(dòng)微分方程求解相關(guān)水動(dòng)力學(xué)例題的基本解題步驟，讓學(xué)生對(duì)該方程的實(shí)際引用進(jìn)一步理解和掌握。

（5）課前問題引導(dǎo)與解答。引導(dǎo)學(xué)生共同進(jìn)行繞流問題與水流沖擊問題的相關(guān)計(jì)算，加深學(xué)生對(duì)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容──液體運(yùn)動(dòng)微分方程及其解題步驟的理解與掌握，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)對(duì)課程開始時(shí)提出的問題作出有效解答。

（6）線上復(fù)習(xí)與答疑。本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容已采用PPT講解錄屏的形式錄制并上傳到泛雅平臺(tái)，以供同學(xué)們?cè)谡n后復(fù)習(xí)時(shí)可針對(duì)自身情況反復(fù)觀看。同時(shí)，學(xué)生在課后復(fù)習(xí)過程中遇到問題可以隨時(shí)在線上向授課教師提問或留言，以便授課教師可以及時(shí)在線上為學(xué)生答疑解惑，同時(shí)也幫助授課教師隨時(shí)了解學(xué)生對(duì)于課堂教學(xué)內(nèi)容的掌握情況，為后續(xù)教學(xué)內(nèi)容的開展及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整。

（7）實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)充分利用校內(nèi)優(yōu)質(zhì)科教平臺(tái)—上海海洋大學(xué)漁具動(dòng)水槽實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)優(yōu)化。同時(shí)利用課程答疑輔導(dǎo)的時(shí)間，組織課堂上有科創(chuàng)興趣的學(xué)生在漁具動(dòng)水槽實(shí)驗(yàn)室開展相關(guān)的大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐。

3 線上線下混合式教學(xué)應(yīng)用情況

課程自正式授課以來(lái)，受到了學(xué)生們的熱烈反響及學(xué)校的高度好評(píng)。學(xué)生通過課程目標(biāo)達(dá)成度反饋，對(duì)于《海洋工程水力學(xué)》課程的線上與線下學(xué)習(xí)表示學(xué)有所獲，同時(shí)在專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)性與積極性也有所提高。本課程每學(xué)期均被評(píng)為上海海洋大學(xué)“好課堂”，同時(shí)在傳統(tǒng)授課內(nèi)容基礎(chǔ)上增加的專業(yè)相關(guān)的科研內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)，也激發(fā)了較多學(xué)生參與科研工作的興趣與動(dòng)力，上課學(xué)生中有數(shù)名在課后的主動(dòng)學(xué)習(xí)過程中撰寫相關(guān)科研論文、參加科創(chuàng)競(jìng)賽，同時(shí)根據(jù)課程內(nèi)容衍生出的大創(chuàng)項(xiàng)目及畢業(yè)設(shè)計(jì)題目也受到學(xué)生的廣泛歡迎。

4 問題與思考

在課程的線上線下混合式教學(xué)建設(shè)與實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，仍然存在一些問題需要進(jìn)一步探索與解決，例如學(xué)生線下作業(yè)完成的獨(dú)立性評(píng)價(jià)、線上課堂參與度的評(píng)價(jià)體系建立等；同時(shí)也仍有部分建設(shè)工作在前期的探索過程中仍需完善，例如通過理順課程在前后課程中的承接關(guān)系，形成更加系統(tǒng)有針對(duì)性的教學(xué)大綱；根據(jù)梳理完成的教學(xué)大綱，補(bǔ)充完善課程線上線下教學(xué)資源；充分利用泛雅平臺(tái)與先進(jìn)的電子科技，豐富課程教學(xué)模式；建立課程習(xí)題庫(kù)和試題庫(kù)，以供學(xué)生復(fù)習(xí)及學(xué)習(xí)自查使用，實(shí)現(xiàn)課程試題庫(kù)的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化等。在后續(xù)的課程建設(shè)中，仍需要進(jìn)一步梳理《海洋工程水力學(xué)》課程的教學(xué)體系，加強(qiáng)線上線下混合教學(xué)模式的改革與實(shí)踐，探索更為適合本課程教學(xué)內(nèi)容的課程教學(xué)過程設(shè)計(jì)理念與方法，提高學(xué)生對(duì)課程的參與度及教師對(duì)課程教學(xué)過程的把控，達(dá)到完善課程教學(xué)體系與評(píng)價(jià)體系、提高課程教學(xué)質(zhì)量的目的。