加拿大卡尔顿大学混合式课程教学的互动性和导向性——以机械航空系的热工课程为例

曲 燕

(中国石油大学(华东) 化学工程学院， 山东 青岛 266580)

世界大学实验室

加拿大卡尔顿大学混合式课程教学的互动性和导向性
——以机械航空系的热工课程为例

曲 燕

(中国石油大学(华东) 化学工程学院， 山东 青岛 266580)

互联网催生了慕课、微课、翻转课堂等基于信息化资源的教育新形态，北美高校在混合式教学和探究式学习领域领先全球。该文以加拿大排名前五的综合性大学——卡尔顿大学机械航空系热工课程的教学为例，阐述了如何做到课堂互动形式的有效、互动内容的多样、互动的有序和自主，从倡导学生自主学习、发展信息化学习管理系统、助教制度3个方面介绍了问题导向式的课程教学，为国内高校混合式课程教学改革提供借鉴。

混合式课程教学； 互动性； 导向性； 热工课程

以提高教学质量、激发学习兴趣为目的而实施的各种课程改革在国内盛行，提出了混合式教学的理念，其本质是打破课堂教学的单一模式，利用丰富的信息化资源，让学生逐渐成为学习的主角，主要的改革形式有：慕课[1-4](MOOC)、微课[5](micro-course online Video)、翻转课堂[6](Flipped classroom)、精品课、视频公开课[7-8]。笔者通过旁听卡尔顿大学机械航空系的3门课程，即本科二年级的ThermodynamicsandHeatTransfer、四年级的HeatTransferforAerospaceApplication和研究生的ComputationalFluidDynamics，探讨了国内外互动式课堂在形式、内容、秩序、发起者方面的差异性，以及卡尔顿大学通过先进的学习管理系统和助教制，发挥数字化教学优势的具体做法，以期对我国高校混合式课程教学提供借鉴。

1 课程教学的互动性

(1) 互动的有效形式。课堂互动的主要形式是师生间的问答，课堂互动的频率会因课程的性质、课堂的人数、学生的年级而不同。先入为主的观念认为，低年级、教学内容相对简单、课堂人数多的大课，互动次数会少，其实恰恰相反。比如，Thermodynamicsandheattransfer是机械航空系大二必修课，课堂人数超过120，每次课1.5小时，中间不休息。教学中，学生只要有不明白的地方，都会提问，平均一次课的问答至少10次。而四年级选修课HeatTransferforAerospaceApplication， 20人左右，1.5小时的课堂，平均互动次数不超过4次。而20～30人左右的研究生课ComputationalFluidDynamics，互动的次数更少。其原因在于，低年级学生初次接触专业基础课，有些内容比如热力学第二定律、熵、有效能、实际朗肯循环(过热、再热、回热)的热力计算等比较抽象，一开始接触较难透彻理解。

(2) 互动内容的多样性。师生间课堂互动的问题可谓五花八门，比如，对某个知识点不明白要求教师再重申一下，同教师探讨某个知识点是否有其他的理解方式，不知道黑板板书中某个符号的含义，笔记没有跟上要求教师将黑板拉下等。学生不会因为某个简单或琐碎的问题而起哄提问者，教师对每个问题的回答真诚而耐心，良好的课堂氛围自然形成并无形中鼓励了课堂的互动。

(3) 互动的有序性。如何保证课堂互动的秩序，是互动式教学非常关注的问题。加拿大的课堂，互动频繁有序，效果很好。学生提问不用起立，但是必须举手示意，教师点到你，才能提问。为了保证某个知识点的连贯性，比如推导热力学关系式时，教师会持续将这一部分讲完，然后回答问题。教师不会为了鼓励互动而牺牲教学内容的连贯完整性，对知识信息的传授必须是严肃的，尽管传授的形式可以是轻松的。这就是卡尔顿大学的课堂给我的最大感受：严肃、活泼。教师从来不点名，每次课都是满满的，去晚了就只能坐到后排。国外的教学硬件设施并不比国内先进很多。我所旁听的这门大二的课，是在卡尔顿大学早期建立的那种比较小的阶梯教室上的。教室的座位排列很密，没有桌子，每个椅子扶手处有能翻转折叠的写字板，可以放下A4大小的笔记本，坐在后排的学生也秩序井然。

(4) 互动的自主性。国内高校课堂上，学生很少发问，教师多是问题的提出者，当没人回答时，点名回答是常态。加拿大高校的课堂上，学生具有很强的互动自主性，提问者多是学生，教师反倒提问少，更不会点名回答。这其实也体现了中加教育文化的差异，加国文化认为点名回答显示了教师的特权，有违平等原则，教师应该尊重学生不回答的权利。

2 课程教学的导向性

学生的学习过程由2个阶段组成：第一阶段是信息的传递，一般在课堂上通过教师的讲解完成。第二阶段是内化吸收，必须通过学生在课下作业或课题的解答中完成。我国高校本科生习惯于接受性学习[9]，过分依赖课堂学习，缺乏课下将课堂内容吸收内化的能力，其可能原因是：(1)习题设置与实际问题结合不紧密，无法调动学生的积极性；(2)考核方式主要依靠结果导向式的考试，忽视了过程导向式的作业、课题研究对学生吸收内化课堂知识的重要性；(3)学生缺乏运用所学理论、方法、知识去解决实际问题的主动性和自发性。

造成的不良学习效果体现在：(1)学后不久就忘，比如，上学期刚学过的专业基础知识，下学期在某个专业课上提到时，多数学生都不记得了;(2)不善于通过分析将具体问题简化及数学化,比如，从炉中取出的小钢球在空气中冷却的问题，是一个暂态导热问题，如果将温度场看成是时间与空间的函数，即使只考虑空间坐标x方向的影响(即1D暂态导热问题)，导热微分方程的求解也要采用分离变量法，计算过程复杂,但如果能发现钢球很小，其导热系数很高，内部导热热阻比起边界上的对流换热热阻可以忽略，就能将问题简化为温度场只与时间而与空间无关的集总参数问题，使求解大大简化。

加拿大高校的课程教学具有显著的导向性：以探究性学习为主，着力培养独立思考、分析解决实际问题的能力。教学以学生的内化吸收为主，教师的信息讲授为辅。以下的几点做法值得借鉴。

2.1 重视问题导向的自主学习

以机械航空系大四限选课HeatTransferforAerospaceApplication为例，在约26课时(13次课，每次1.5h)的教学中，覆盖的教学内容与笔者当年大学时专业基础课“传热学”48课时涉及的内容相当。大量的内容，要求学生课下读教材、参考书自学，并完成相应的作业。自学中遇到的问题，随时在后面的课堂学习中提出，教师会给出求解的思路。作业题中的2/3都不是几步简单的推导能解决的，是比较大的综合题。

笔者试做了导热部分的9个习题，涉及的知识点包括：(1)1D柱坐标下导热微分方程的推导；(2)1D 有内热源大平壁的导热；(3)通过等截面直肋的导热；(4)集总参数法求解1D非稳态导热；(5)1D球坐标下非稳态导热的近似解(one term approximation)；(6)用有限差分法求解1D稳态、2D非稳态导热问题。

几乎每一个题都涉及教材1～2章的内容，要想正确求解，必须首先读懂教材中分析问题的思路、详细的推导过程，估计完成一个题目至少要半天时间。有些内容，如数值法求解导热问题，课堂上几乎没涉及，几乎全靠自学并完成2个习题。这门选修课，平时随堂有7组20个习题，期中(midterm)习题3个，一共23个习题。这仅是选修课的课下自学量，必修课因为课时更多，学生课下的学习量更大。所以，卡尔顿大学深夜的图书馆仍然有很多自习的学生，图书馆除了法定假日，每天24:00才关门，餐厅22:00关门，为学生晚自习提供条件。

2.2健全的助教制促进学生对知识的内化吸收

加拿大高校的很多课程都有助教(TA)协助主讲教师共同完成教学任务，为学生课下的学习提供辅导。助教的类型一般分为以下几种：改作业或者试卷(grader), 答疑 (help session), 习题课(recitation), 实验课(labs)，承担一定教课任务(instructor)。其中grader对语言要求最低，instructor的难度和工作量最大。由于是带薪的，所以TA职位比较抢手。像“微积分”这种几乎所有院系的必选课，TA的机会较多；工科的课一般要有充足的funding才配备TA，且主要面向本系或相关院系，机会相对较少。

加拿大高校的TA制度非常健全，涉及申请、培训、考核、奖励、监督各环节。申请TA有严格的要求，最基本的要求是新生在第一年必须通过英语考试，只有优秀的学生才能当选，严格保证教学质量。第一次做TA要进行专门的培训，比如教学法；每年还要接受网上培训及测评；年底还有优秀TA表彰。学校会规定授课教师经常观摩TA主持的教学活动，以进行质量监督[10]。

2.3 课程管理的高度信息化助力混合式教学

卡尔顿大学有非常先进的学习管理系统(cu Learn)，教师(instructor)、助教(TA)、学生(student)分别通过不同的入口进入cu Learn，利用信息化资源，完成课下的“online教-辅-学”过程，使课堂教学、课下自学和研讨有机结合，践行了连通主义(Connectivism)学习理论[11-12]。

教师可以通过该系统，完成4个方面的教学任务：

(1) 上传课程资源。如课件、习题、参考书、视频、URL等。

(2) 开展课业交流(communication)。比如，通过公告栏(News Forum)发布课程重要信息；通过邮件(email)或讨论组(Forum)与TA、学生之间进行非同步的文字交流；通过聊天室(chat)与TA、学生间进行同步文字交流，非常适用于同课题的多人讨论(group study)、教师/TA校外办公(online office off campus)、在线答疑(question & answer session)、期末辅导(tutorial sessions for exams)；通过big blue button发起同步网络会议；通过schedule进行与学生1对1的预约辅导等。

(3) 对学生的学习表现进行评价。比如平时出勤、课程活动、作业、测验、是否作弊等。

(4) 通过E-grade系统上传学生的成绩。

另外，TA通过该系统，主要完成上述教师系统的(2)、(3)两方面的辅助教学任务。学生通过该系统，主要完成课程资料的下载、与教师/TA的课程交流、提交作业与实验报告、查看课程公告及成绩等。

3 结语

课程教学的手段万变不离其宗，其宗旨就是提高学生对课堂知识的内化吸收能力。只学不练，永远无法形成本领；只练无人指导，容易流于盲目。加拿大高校轻松有序的课堂互动，使知识的传授更加人性化；发达的信息化学习管理系统，使课程的教、学、评、测、练的多个环节借助数字化教学方式完美呈现，获得了更佳的教学效果。在混合式教学的发展中，不会被各种教学形式牵引而忽视了其教育理念的实质。

References)

[1] 陈吉荣，国外慕课研究最新发展述评[J]. 外语教学与研究，2016，48(1)：118-127.

[2] 李晓明，是“小慕课”，还是“大慕课” [J].中国大学教学，2014(10)：17-19.

[3] 斯蒂芬·哈格德.慕课正在成熟[J].教育研究，2014(5): 92-99，112.

[4] 李斐.“慕课”带给高校的机遇与挑战[J].中国高等教育，2014(7)：22-26.

[5] 周雨青，万书玉.“互联网+”背景下的课堂教学：基于慕课、微课、翻转课堂的分析与思考[J].中国教育信息化，2016(2)：10-12，39.

[6] 何朝阳,欧玉芳,曹祁. 美国大学翻转课堂教学模式的启示[J]. 高等工程教育研究,2014(2):148-151,161.

[7] 胡树祥， 谢玉进，陈士平，等.中国大学视频公开课的现状及其发展思考[J].中国大学教学，2013(3):11-12，53.

[8] 肖念.对中国大学教学改革逻辑的思考[J].中国大学教学,2012(7):7-9.

[9] 王秋月，“慕课” “微课”与“翻转课堂”的实质及其应用[J].上海教育科研，2014(8):15-18.

[10] 蔡志平，徐明，曹介南，等.从北美大学助教机制看研究生助教培养 [J].计算机工程与科学,2014,36(增刊1):79-82.

[11] 王志军,陈丽,联通主义学习理论及其最新进展[J].开放教育研究，2014,20(5)：11-28.

[12] 余胜泉,路秋丽, 陈声健.网络环境下的混合式教学:一种新的教学模式[J]. 中国大学教学,2005(10):50-56.

Interactivity and guidance of blended course teaching in Carleton University of Canada:Case study of thermal engineering courses in Department of Mechanical and Aerospace Engineering

Qu Yan

(College of Chemical Engineering, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China)

The Internet has spawned a new form of education based on informationization resources such as MOOC, the micro-class, the flipped classroom, etc. North American universities are leading the world in the blended teaching and the inquiry learning. This paper takes as an example the teaching of thermal engineering courses of Department of Mechanical and Aerospace Engineering in Carleton University, which is one of the Canada’s top five comprehensive universities, and elaborates how to make the classroom interactive form effective, the interactive content diverse and the interaction orderly and autonomous. From the following three aspects: promoting students’ independent learning, developing the informationization management system and setting up the teaching assistant system, the problem-based teaching is introduced, which provides references for China’s universities to carry out the reform on blended course teaching.

blended course teaching; interactivity; guidance; thermal engineering courses

G642.0

A

1002-4956(2017)10-0273-03

10.16791/j.cnki.sjg.2017.10.069

2016-12-18

中国石油大学(华东)教学改革项目(JY-B201409)

曲燕(1980—)，女，山东济南，博士，副教授，主要从事强化传热与节能技术.

E-mail：yanqu@upc.edu.cn