工程流体力学课程教学的线上线下有机结合方式研究

李洪伟　周云龙　洪文鹏　黄娜

摘 要 “工程流体力学”是能源与动力工程专业一门重要的专业基础课。结合信息化技术，利用智慧树和虚拟仿真实验室，构建了线上线下混合式教学模式，将课前预习、课堂教学、课后拓展有机的结合在一起，增强师生沟通，提高教学效率。同时也对教师的信息化水平和线上资源整合提出了更高的要求。

关键词 “工程流体力学” 信息化 混合式教学

中图分类号：G424                                  文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.02.063

Research on Online and Offline Organic Combination of

Engineering Fluid Mechanics Teaching

LI Hongwei， ZHOU Yunlong， HONG Wenpeng， HUANG Na

（College of Energy and Power Engineering， Northeast Electric Power University， Jiin， Jilin 132012）

Abstract Engineering fluid mechanics is an important basic course of energy and power engineering. Combined with information technology， using the wisdom tree and virtual simulation laboratory， the online and offline hybrid teaching mode is constructed， which organically combines pre-class preview， classroom teaching and after class expansion， enhances the communication between teachers and students， and improves the teaching efficiency. At the same time， it also puts forward higher requirements for teachers' information level and online resource integration.

Keywords Engineering fluid mechanics; information; mixed teaching

2020年是不平凡的一年，新冠病毒造成了世界级的灾难，同时也让我们看到了中国民族团结一心、共同抗疫的决心和意志。正是由于疫情影响，2020年整个上半年的授课都是通过线上完成的。线上教学有其固有的优势，但所有的缺点也都展现出来，如何弥补线上授课的不足，将线上线下授课有机结合到一起，是值得我们每一位高校教师去深刻总结与深思的。“工程流体力学”是本人主讲的课程，在2020年上半年通过全程线上方式完成了该课程的授课任务，所以，接下来想以“工程流体力学”为例，探讨一下线上线下授课的优势与不足，以及如何将二者有机结合到一起。

1 线上、线下授课的优势与不足

东北电力大学的“工程流体力学”课程经过多年的积累与发展，2016年被评为国家精品资源共享课，我们团队有现成的网络资源可以供学生参考和学习。根据国家级精品课建设的要求，建立了“工程流体力学精品课程网站”，网站中提供了课程信息、教学信息、课程资源（包括电子教案、電子课件、例题解析、教学录像等）和课程辅助材料（包括英文习题及解析、英文词汇对照、流体力学小知识、参考资料等）。我们团队利用现代教育技术，制作了内容丰富多彩的电子课件和电子教案。[1]“工程流体力学”课程特点是抽象、难懂，物理意义不清晰，采用现代计算机媒体技术，通过动画、虚拟实验、教学录像、实验录像和流动数值模拟等手段将抽象、复杂的流动现象展示出来，可以让学生增强感官认识，对物理概念的理解具有事半功倍的效果。授课老师利用多种移动客户端形成线上教学网络，把以往旧体系下的“温故知新”过程转移到网络中，使得学生能够从多种途径联系授课教师，也更便于教师第一时间了解学生的掌握程度。[2]

同时线上授课可以更加方便老师向学生推送相关的学习资料，比如预习内容、课堂小测验、课堂的随机点名、问卷调查等，而且还能实现分小组讨论，对于一百多人的大课堂在传统授课中想实现小组讨论很难实现的，但是在线上就可以弥补这一不足。网络授课能够全程显示学习状态，无论是课上还是课下，以便授课教师得以实时跟踪不同时刻下的学习动态。通过线上授课，授课教师与学习者可实现多空间维度、多时间初度的互联互通，共同提升学习效果，使得学习者达到理解、掌握、活学活用的目的。

但是，流体力学是一门理论结合实际的课程，完全的线上沟通学习并不一定能达到很好的效果。流体力学中包含很多简单和复杂的流动现象，并且学生大多没有感性认识，感觉特别抽象，根据这些问题选择一些典型的流动问题设计了“认识性”实验，引导学生认识尚未认识的新知识，通过实验可使学生对书本知识有一定的感性认识，如雷诺实验、卡门涡街实验等。工程流体力学为解决工程问题提供了很多基本原理和方程，结合这些原理开设 “验证性”实验，即用简单的流动物理现象和实验数据来验证理论，从而巩固知识、加深对理论理解。通过实验可使学生认识学过的定理、定义和公式，达到真正学会了，理论能与实际互通，亲自动手能操作的目的。如文丘里流量计、沿程阻力和局部阻力实验等。以上这些都是线上授课难以实现的，需要线下授课的配合与支持。

另外，纯粹的网络教学使得老师和学生之间出现一个天然的屏障，没有面对面的接触与交流，即使老师讲课再有激情，学生接收到的也会有一定折扣，观察不到学生的回应，老师的授课也会渐渐失去激情，违背了自古以来面授的初衷，这是线上授课难以逾越的天堑。

2 线上与线下的混合式教学所面临的困境

线上学习已得到世界各国学习者的广泛关注，随着多重沟通互联方式的发展，学习的方式也在逐渐改变，人们希望能够根据自己的需求，灵活的完成学习任务，而互联网科技的发展恰好让这一切成为现实。而线下授课作为传统的教学模式，其优势也是不容忽视的。线上与线下混合式教学模式成为当今高等学校教与学的首选形式，可见其认可度之高，然而这种优选之法仍然面对很多挑战，需要解决的问题如下：

2.1高校教务管理机制限制，难以最大化发挥混合教学优势

高校的教学秩序保证非常重要，决定了最终的教学质量。高校的教务管理部门已经熟悉了线下授课的监督及评价机制，如果采用线上线下混合教学模式，有些很现实的问题需要解决，比如建立相应的考核制度、学分转换制度以及教师的工作量核算制度等，[3]而这些都需要教务管理部门的摸索与尝试，不可能马上会形成行之有效的制度。所以，这样会阻碍调动起学生和老师的积极主动性，不能形成各教学要素间的有效衔接，会影响混合式教学优势的发挥。

2.2学生端能力与技术参差不齐

来自祖国各地的学生一直以来的生活环境存在较大差异，使得学生在参与线上教学过程中存在不同程度的差异，比如对计算机操作的熟练程度、对教学软件的使用水平存在参差不齐，会导致个别人学习劲头削减，难以达到吸引全部人共同学习的意图。

2.3 P2P难以掌握真实情况，某些学生听课效果大打折扣

线上线下混合教学模式中，最难控制的是线上教学，尤其是让学生自学环节，个别自控能力比较差的学生在这个环节会存在偷懒或者作假的行为，比如学习视频的播放时间未必能保证学生一定在观看，网络测试存在互相之间的抄袭等行为，也就是说线上授课有时还是不能满足学生的个性化需求。

3 线上与线下教学的有机结合

如果想很好的推进线上线下混合式教学模式，需要在教学制度改革上、教师教学态度上、学生学习态度上实现完美配合，大家群策群力实现学习效率的最大化。

3.1 教师真正投入精力开展教学

要求高校教师应在备课时更多考虑学生的需求，认真权衡哪些内容适合线上学习，哪些内容必须要通过课堂面授才能达到效果。比如“工程流体力学”中关于方程的推导部分以及概念性的部分要尽量安排线上学习，线下补充讲授的方式。而涉及理论的应用部分，如平面与曲面的静水总压力计算应用、动量方程的应用、伯努利方程的应用等应尽量采用线下授课，同时要求教师在线下教学过程中，尽量多地增加一些跟课程理论相关的设计课题，在帮助学生深入理解课程内容的同时，更能增强他们的自主学习与动手能力。但课程设计的选题及任务设置需要任课教师查阅资料，综合考虑各方面因素，为学生量身打造，需要的是耐心与精力，而且课题也不能一成不变，要随着时代的进步、相关领域科研的发展，尽量选取能够使学生接触到科技前沿的机会。同时教师应在网络资源上选择一些跟流体力学相关的科普性或者通俗易懂的专业性讲座分享给学生，激发学生对流体力学的兴趣。

在授课过程中，教师与学生应平等相处，更多地进行沟通，且应尽量开发或引入一种教师与学生互动的APP，丰富相互沟通的方式。要尽可能多地将分组讨论等授课形式引入到课堂，充分调动所有学生的积极性，避免课堂后几排学生“出工不出力”、玩手机或者聊天等现象的发生，同时也可以有效克服单纯线上授课存在的无法实时监督学生学习状态的弊端。

3.2 实时追踪教学效果与更新教学评价体系

尽量在授课过程中多进行一些学习效果的问卷调查，并针对每次调查结果进行总结分析，及时调整线上线下授课比例分配。同时，高校教务部分应尽可能的承认教师在线上线下混合教学中所付出的辛苦，合理量化其工作量，灵活实现课堂授课质量的监督，更多的将决定权放到学生手中。在教学评价体系改革方面可以考虑运用现代化技术对教师教学及时进行网上评价。这样，能够保证评价的动态性、流动性与发展性。高校的教学质量监督中心收集到信息后，进行量化处理和定性分析同时，让学生的评价结果与教师的升职、加薪挂钩，这样教师的积极性会大大增加，教学效果会越来越好，形成良性循环。

3.3 将虚拟仿真与实践教学融为一体

为了体现我校所特有的电力应用背景，我校新建设有“发电厂虚拟仿真实验室”，便于学生利用网络科技实现在线实验操作。而电厂中有太多关于流体力学的实际案例，包括冷却塔系统、锅炉水循环系统、煤粉输送系统等，对于学生学习流体力学的相关知识是非常生动的实践教材。由于虚拟仿真系统可以实现进入系统内部观察效果，是现场实践无法实现的，这样可以激发学生的学习兴趣与热情，寓教于乐，很好的達到理论联系实际的教学效果。

4 结语

互联网科技与经典教学体系相结合的思路，无疑为应用研究型高等学校的新型学习模式。本文仅以“工程流体力学”课程的线上线下混合式教学模式为例进行了初步探讨，虽然目前已经取得了一定的效果，在某种意义上打破了课内课外的教学壁垒，增加了学生学习主动性和积极性，但是在教学质量的提升方面还有很长的路要走，需要在接下来的教学过程中逐步探索修正，使线上线下混合式教学模式日趋完善。

参考文献

[1] 李洪伟，周云龙，洪文鹏，等.科研在工程流体力学课程教学中的应用研究[J].当代教育实践与教学研究，2017.

[2] 葛媛，王登武，张翠红，等.基于线上线下混合式教学的“仪器分析”课程教学模式创新研究[J].教育教学论坛，2020，43：173-176.

[3] 左秋娟，宋泽华.传统教学与线上线下混合式教学体验感知差异研究[J].高教学刊，2020，31：49-53.