《工程流体力学》线下线上教学模式转化与融合

郭 攀，史洪伟，刘程成，卞振涛

(宿州学院 化学化工学院， 安徽 宿州 234000)

流体力学是过程装备与控制工程专业的专业核心课程，既有基础学科的性质，又有鲜明的应用学科的特点，而工程流体力学则更侧重于应用学科的特点，是过程装备与控制工程专业的重要核心课程之一，它的任务是让学生掌握流体力学的基本原理、基本方法及其在工程实际问题中的应用，从而为分析研究本专业中的流体流动规律及其相关传递过程。并且，为后续的相关课程的学习和设计开发新型高效的过程装备奠定必备的基础。

本课程总学时是40学时，过程装备与控制工程专业也是侧重于工程实际应用，学生现阶段已经学习过《工程力学》《机械原理》等基础课程，具有《工程流体力学》课程学习所需的知识储备，目前的教学条件包括电子书，课程教学模型，课件以及相关线上教学平台。

1 课程设计思路

课前，将课件发送给学生，让学生首先了解本节课的学习目标，学生可以有的放矢的进行预习，提高课堂学习效率。在本节课堂上需要注意的问题有：(1)流体无确切形状，在流动过程中流体除了平动和转动外还有连续不断的变形，故运动的描述还要考虑其变形与时间的关系，即变形速率问题；(2)由于变形连续不断，流场中任一团流体的边界形状随时在变，跟踪识别困难，故流体动力学研究不便于像缸体动力学那样以流体团为对象进行跟踪研究，而通常是采用所谓的控制体方法。

在课程讲解的过程中，可以将目前疫情中比较重要的医疗设备，比如呼吸机作为引子，讲解呼吸机中所用到的流体力学的知识，甚至用到的过程装备与控制工程专业的主要设备，并通过介绍师姐呼吸机的生产规模及中国的生产规模，中国在这个领域所占的比重以及中国医院拥有呼吸机的数量等，让同学们了解中国的制造行业，爱上中国的制造行业，进一步增强强对本专业的学习兴趣。

本课通过学习通平台点名，发布课件，课程视频，课程任务及课后作业布置和批改等进行系统的管理，通过腾讯会议软件进行课程的直播，以保证学生课前预习有材料，目标明确；课堂上课模拟线下，有效互动；课后作业按时完成，高效反馈。

2 教学目标

2.1 知识与能力目标

通过本节课的学习，让同学们学到流体在流场中如何的变形，我们可以用哪些方法对流体进行跟踪研究，搞清楚每一种方法的优缺点以及适合应用的场景，掌握流场流动的分类和描述流体运动的方法。

2.2 育人目标

将流体力学与医疗设备的生产、应用相结合，使同学们更加了解本门课程，甚至本专业在整个制造业中扮演的角色，更让其了解到中国作为世界工厂的制造能力，并将其引领到爱上制造业的正确道路上，为以后进入中国制造，爱上中国制造，加强中国制造提供后备力量，进而借此培养学生的爱国精神。

3 教学实施过程

疫情时期的见面课也应该是以学生为主的方式，不应还是传统的灌输式教学，因为学生已经在线学习过了，他们需要更深层次的课堂提升和内容扩展。

课程开始前，提前几天发布学习任务，将接下来课程学习的时间，任务、内容以及预期达到的目标发布。如图1是在学习通平台上进行发布学习通知。学生在收到通知以后，明确了自己的学习内容和目标，接着就需要发布一些学习资源，以利于课前预习。如图2所示是线上课程发布，这个课程可以按照需要设置开放时间，在统计中还会显示学生的学习率，每个学生学习了多少，是否所有的学生都完成了学习。

图1 课前及时发布学习通知

图2 线上发布课程

课前在网络教学平台上进行课件发布，线上教学视频的发布，这些都为学生的课前预习提供了学习材料，这些资源放在哪？发邮件、微信或网盘链接给学生是一种办法。更合理的方法是到在线平台建设一门课，把这些资源按照章节各就各位，构建一个完整的有结构、有逻辑关系的课程资源网。在这里，学生可以看课、答疑、交作业；教师可以发布通知、更新资源、答疑解惑、批改作业、监督学生学习进度和效果。师生实施的一切教学活动都会留有记录，方便学生复习、教师督学和教学督导。

除了在学习通平台上发布学习材料以外，还会有线上实时互动，模拟线下课堂的直播课程，通过腾讯会议、QQ群等软件，与学生们一起学习，通过教师直播，可以通过腾讯会议进行线上提问，线上课堂与线下基本同步。

在上课前十分钟，通过学习通签到的方式进行考勤，考勤方式为线上拍照签到，这样，不仅可以检查学生的签到情况，还可以通过签到图片判断学生当是否在认真学习。通过学生的签到情况一览，我们可以点开其中一位同学的签到图片，判断其是否在听课状态，然后在腾讯会议中通过点名或者提问的方式检查学生状态。课堂教学中，更加注重学生的学习情况，通过实时反馈可以及时了解到学生知识的学习情况，比如有的知识点有的同学可能没有完全听懂，这样的地方我可以重复讲解，有的知识点属于重点难点，可以通过线上课堂进行重点讲解，使得难易结合、重点突出。

课后，学生们针对根据课堂上的难点重点进行整理笔记，有的地方不太懂的可以通过QQ向老师询问，也可以通过学习通上的录播视频反复观看。在线上教学结束以后，通常会在学习通平台上再适当的布置一些作业。各种测试和活动是作为过程性评价的重要依据，这些环节还会起到激励学习的作用，让学生跟得上。因为强调学生自主性、选择性学习，学习视频和课件环节是不必考核的，课前测和单元测试都会对知识点有考核，并计入总评成绩。这样会督促学生主动学习，如图3所示是线上作业管理。

通过学习通平台上的作业发布功能，可以查看学生作业的具体情况，有多少没交作业，每个学生的作业做了多少分，每一题的得分率是多少，都一目了然。可以通过作业得分的分布情况了解学生对各个知识点的掌握，还可以根据这些对学生的平时表现进行打分，这也是期末平时成绩评判的重要参考。

图3 学生线上作业管理

本次课堂通过课前课件、视频等学习资料的发布，线上直播课以及课后作业的反馈，组成了一个其实可行的闭环。从课前预习到课堂直播教学，再到课后学习效果的反馈，整个过程互相衔接，较好的结合在一起，形成一套完整有效，有序可循，容易复制的教学方法。

4 教学效果与特色创新

线下环节中见面课由学生报告(或分组讨论)、课前测、教师串讲和师生互动构成。根据课程内容的难易程度，线上课程采取三种模式开展与线下课程转化(图4)。线下课堂形式由内容决定，内容由难到易，见面课的方式由传统课堂-分组讨论-学术报告进行改变。内容越简单，学生支配权越大；内容越难，教师主导地位增加。疫情时期的见面课也应该是以学生为主的方式，不应还是传统的灌输式教学，因为学生已经在线学习过了，他们需要更深层次的课堂提升和内容扩展。图4 也描述了线下课堂三种模式用线上方式替代的方法。

教师串讲要讲清碎片化的知识之间的内在逻辑关系，引导学生对基础知识的整体理解。教师串讲由教师录制视频上传在线平台，供学生学习。 如图5是学生各学习任务点的完成情况，从图片数据可以看出绝大多数同学都能保质保量的学习视频中的知识。

报告(或分组讨论)由学生通过课堂讲解和其他同学提问的方式进行课堂评比，讲述角度多样，伴有个人见解。报告要求逻辑清晰、表达准确、内容有提升。分组讨论要求教师课上在原有讨论题目上提升深度讲解或要求不同组学生用自己讲解的理论解释对方的现象并对比结果等方式提高学生理解深度。这个环节是可以通过在线直播课来实现；也可以由语音 + PPT 录屏视频，供师生平台学习，结合微信或讨论区讨论。 如图6是学生学习的反刍比，通过颜色可以看出学生对线上视频的利用情况，从图片数据可以看出效果显著。

图4 课程中线下课堂三种模式转化为线上方式

图5 学生各学习任务点的完成情况

图6 学生学习的反刍比

课前测利用智慧教学互动工具测试自学内容，督促学生自我学习，实时反馈学生自学情况，供教师调整串讲的内容。

作业增加学生自己批改和小组内互相批改环节；期中测试，督促和检查学生学习情况。 自从开课以来，已经布置6次作业，从图3中可以看出学生作业的上交情况，上交率如表1 所示。通过图7可以看出，学生的题目完成情况较好，最低的正确率在61%，而且只有第三项，其余的均在90%以上，说明学习效果良好，知识点的大多都已掌握，并能进行相应的运用。

表1 学生作业上交率

图7 学生作业完成情况统计

通过以上教学过程和统计数据，基本实现了以下目标：(1)为学生提供丰富的学习资源，实现了利用线上和线下的资源，让学生有所学；(2)课堂上学生积极参与课堂直播教学，先导课，开学第一课进行班级内分组、公布学习进度和任务，报告题目落实到学生。组织线上和线下的活动，让学生有所问 ；(3)建立评价学生掌握知识程度和应用知识能力的多元考核办法，使考核评价环节更具客观性、可靠性和全面性，注重学习过程中的考核评价，让学生跟得上。

5 结语

随着时代的发展，如何有效地将线下教学质量监控运用到教学基本状态数据中来是目前高校共同的话题。由于教学基本状态数据是随着教学计划和教学改革不断发展变化的，所以对教学质量的监控也是一个不断实践探索、不断完善创新的过程。为此，本校以“长期、常态、长效”作为保障和提高教学质量的思路，在不断完善线上数据库系统的基础上，充分利用教学数据库中数据资源的特征和优势，并积极应用到教学质量管理之中，提高工作效率，确保对数据的准确性、安全性、实效性和高效性，为线下教学质量监控提高有力保障。形成了一套系统化、规范化、科学化和人性化的管理制度体系，该体系的形成有利于自我诊断、有效管理，推动学校全面发展和信息接轨，使原来的“做不到”“做不好”“做不了”“做不上”的隐形教学质量监控状态变为可视化、清晰化、透明化、公开化、资源共享化。