“工程流体力学”翻转课堂的教学设计

一、前言

随着互联网和计算机在教育领域的广泛应用，各大学校都在利用现代的信息与通信技术解决教育机会和资源的共享问题，课堂的信息化改革为学生开放更多适用的学习机会，为老师提供更加灵活多样的教学方法。翻转课堂的教学模式颠覆了传统的课堂教学流程。“翻转课堂”译自英文“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，是起源于美国的一种新兴教学模式，就是教师制作教学视频，学生通过网络观看教师的讲授，并按时完成网上教学清单中各项学习任务，课堂上师生面对面交流、答疑和完成作业的一种教学模式。在这种教学模式下，课堂内外的时间重新调整，学习的决定权在学生。学生可以更专注基于项目的主动学习，共同研究解决相关的问题，从而获得更深层次的理解。翻转课堂的主体是以学生，其教学效果和教学质量决定于学生的自主学习能力、学习的主动性和积极性。相比于传统课堂，翻转课堂对学生学习的积极主动性有了更高的要求。我们在我校能源与动力工程专业“工程流体力学”教学实践中进行了翻转课程的教学尝试，对学生学习的流程采用了网络控制，并在此基础上探索了能源与动力工程专业学生的课堂教学改革。

二、现状分析

“工程流体力学”是我校能源与动力工程专业学生的专业基础课，所涉及的流体力学的基本原理和实验、实践基础在实际工程中具有广泛的应用价值。通过该课程的学习，学生除了可以学到相关的理论知识外，还可以通过实验、实践活动提高自身的工程实践能力，为将来服务社会打下基础。

1.教学方式

“工程流体力学”课程传统的授课方式以教师为主导，采用板书与PPT相结合的方式。教师精心准备了丰富的教学资料，授课认真，并且经过近年来的教学改革和探索，增加了工程实例的讨论等环节。但学生与老师之间，学生之间也缺乏有效的学习交流，团体学习的气氛不浓。学生平时很少能主动向老师提出问题，把所有的问题积攒起来，到了期末复习的时候才想解决。

2.教学内容

“工程流体力学”课程的理论性强，注重理论的推导计算，对学生的高数、物理等基础知识要求较高，且公式繁多，很多知识点难以理解，学生在课堂学习过程中，不容易一下子就完全理解学习内容，课后分析习题的时候，公式的灵活运用能力不强，常处于一知半解的状态。课堂上讲过的内容，若不及时复习不容易掌握。学生的分析解决问题的能力得不到良好的训练。

针对上述工程流体力学“教与学”的现状，结合本科生的流体力学课程实际教学中遇到的问题，结合自己多年的教学实践，为提升教学效果，笔者从研究与实践探索的角度，提出了开展流体力学教学翻转课程实践教学的新思路。

三、翻转课堂的教学设计

1.课程准备

将“工程流体力学”教学内容划分为各个“知识点”，对课程大纲中要求的难以理解和掌握的重点、难点制作成相关教学视频，侧重概念的讲解和实例。教师课前负责重要知识点的划分和与学生的互动策略，把关教学视频的内容和时长，帮助学生构建内容最丰富的学习平台，让学生可以集中精力思考正在解说的内容。利用网络上优秀的开放教育资源，可以使学生接触到国内外优秀教师的最新教学内容。

表1 课程成绩组成及权重

我校“工程流体力学”的教学安排4个学分（64学时），涉及的知识点众多，难易程度不一。显然所有的知识点都采用翻转课堂的教学模式是不可取的，针对工程流体力学的知识点结合以往的教学经验，工程流体力学的基本理论方面的知识点以教师讲授+网络学习为主，工程应用方面以翻转课堂为主。

2.课程实践

（1）网上学习。学生根据自己的学习情况在课堂或网上学习相应的知识点，参与课上与网上的讨论，完成教师布置的针对性练习，利用旧知识完成向新知识的过渡。学生针对课程知识点的学习理解情况，在课堂上提出问题，或者根据自己的理解与兴趣提出探究性题目与教师和同学探讨。课程讨论可以是教师与学生之间，也可以是学生与学生之间。教师主要发挥领路人的作用，引导学生探讨和互相解答问题。学生可以利用讨论区等网络交流工具与同学、教师进行互动沟通，了解彼此之间的收获与疑问。

（2）课内研讨。针对工程流体力学的教学知识点及流体力学在实际生活的应用，指导学生选择研究的课程的知识点或与工程流体力学相关的小课题，对学生进行分组，小组规模控制在5人以内。然后，根据问题的难易、类型进行小组内部的协作分工。最后小组成员在一起进行协作式团队合作，对所研究的问题做交流展示。此外学生在做习题或做小课题时遇到的困难可以在正式课堂中解决，学生存在的问题在平时就能有效地解决，这样可以激励更多的学生参与到讨论与实践中。

（3）合作能力培养。合作学习能力是学习者应该具备的重要素质之一。从个体的发展角度来说，翻转课堂的目标是引导学生从学习的依赖走向独立的过程。在翻转课堂的交互性活动中，教师需要随时捕捉学生的动态并及时加以指导。小组是互动课程的基本构建模块，在翻转课堂的环境中体现小组合作的优势：每个人都可以参与活动中；可以为参与者提供与同伴交流的机会，发挥团队的作用，并可随时检查自己想法的正确性；提供多种解决问题的策略，集思广益。教师引导学生适时做出决策，保证小组活动的有效开展。

3.课程考核

学生对课程的重视程度与评价方式密切相关，良好评价方式对学生有导向性，能提高学生主观能动性，有利于知识的掌握与运用。我们的目标是学生学完课程后能对解决相关的流体力学问题，对后续课程的学习打下扎实的基础，真正做到学以致用。对于翻转课堂的考核侧重于学生的参与的积极性，课堂上研究内容的展示情况及团队合作精神。为检验学生的学习效果在成绩中包含了笔试部分，主要测试基本知识的掌握及重要知识点的灵活应用情况。课程考核的内容与权重见表1。

翻转课堂是一种新兴的教学方式，改变了传统教学中课堂上听讲和课后做练习的形式，强调教学活动是教师主导和自主探究相结合的知识学习，老师在课堂上引导学生深入探讨流体力学相关问题，包括理论与工程实践，给了学生更大的自主学习空间。两年以来的教学实践表明，翻转课堂能明显增加学生对流体力学的学习兴趣，部分同学的课堂展示内容十分精彩，学生的学习效果有明显提升。根据学生对该课程的反馈，以及与后续课教师交流的结果，翻转课堂对激发学生的创造力是有导向作用的。

［1］毕甸.高校翻转课堂教学模式实践探究［J］.教师教育论坛，2017，（5）：58－61.

［2］邓秀玲等.翻转课堂在高校课堂教学中的应用及其有效性［J］.湖北工程学院学报，2016，（5）：86－89.

［3］赵立娟等.“工程流体力学”课程多元评价模式的设计［J］.新课程研究（中旬刊），2014，（12）：51－53.