基于西南大学网络教学平台的互动式流体力学教学模式构建

黄 磊

（1.西南大学资源环境学院，重庆 400715；2.农村清洁工程重庆市工程研究中心，重庆 400716）

1 当前流体力学教学的发展现状

流体力学属于技术学科，研究的内容为流体的平衡、运动的实质及具体应用。流体力学具有较强的理论性质，需要多种学科之间的相互支持，如高等数学等，强调培养学生解决工程问题的能力[1]。对流体力学的学习建立在理论、运算和实验3 个突出领域，体现的是基础学科的功能，对环境工程专业课程的学习至关重要，为水、大气污染治理和生态研究提供理论知识[2]。因此，要重视流体力学教学改革，提升教学质量，增强学生的综合分析问题和解决问题的能力。早在20 世纪90 年代，就流体力学的理论和实践教学方式已开展了一系列改革，取得了一定的成绩。在传统的教学方式中，理论知识得到强化记忆，动手实践能力也得到了训练，但是在思维创新上效果不佳，学生的热情没有被调动，无法实现创造力的培养。

2 对互动式流体力学教学模式的研究和探索

2.1 理论教学过程中的互动式实现

互动式教学以学生感兴趣的领域为出发点，通过尊重学生的主体意识和创新潜力，循循善诱、因势利导进行指引。流体力学中关于流体质点与流体微团、连续介质假设、伯努利方程等重要知识点对首次接触流体力学的学生来说存在抽象难懂的问题。从日常生活中的香蕉球、河水流动、降雨过程等作为教学引入，可以增强学生的求知欲望，活跃课堂气氛，让每个学生享受系统的思维训练和探究学习的兴趣。将单向的老师对学生的教学模式，通过教学导入的优化，变成动态的双向教学模式，提升流体力学的教学质量。

2.2 互动式实验教学模式的分析和摸索

在流体力学教学方式中，实验是重要手段之一。通过实验，能够验证力学运算数值的精确性。在针对实验的互动教学中，可以将实验划分为课程必做实验、选择性实验以及自我设计的实验[3]。在具体的实验进行中，通过进行有针对性的设计和互动探讨，提升学生主动性，增强自主创造的能力。在整个过程中，教师发挥引导和协助的作用，适时进行指导，将学生作为实验的主体，切实提升学生的实践动手能力。

2.3 积极推进互动式网络平台的构建

借助网络平台，教师可以提出问题，学生积极参与，进行讨论，教师进行最终的系统总结，这样教师可以明确每位学生对知识的掌握程度，提高学习效率[4]。目前，西南大学在门户网站设置有网络教学支持平台，通过平台可以构建课程的教学体系，实现教学大纲、教学内容、课后习题讲解的双向互动，学生不仅能够及时通过平台提前获得流体力学课程的相关内容，课后还能通过平台向教师询问知识点，提出自己的观点和建议，师生在相互探讨的教学过程中，使学生成为学习的主体，提高学生的能动性。

3 基于西南大学网络教学平台的流体力学课程模块组建

在互动式的教学模式中，师生处于平等的地位，二者呈现联动的关系。“以生为本，以学为中心”的培养模式需要教师积极发挥组织协调作用，调动学生的学习积极性。为此，重视学生和教师的地位，区分主体和主导的区别，才能实现真正意义上的互联互动。

3.1 平台构成及功能

网络教学平台主要由3 个模块组成，包括课程资源模块、讨论模块和学生作业模块。示意图如图1 所示。

图1 平台构成

课程资源模块支持如电子文档、图片、音频、视频等电子资源，这些资源易于管理，全部资源均被整合进入资源库，被授课教师和学生共享。课程引申的教学资源可以方便学生提前预习和按时复习，启发科研思维，对创新型主动教学具有一定促进作用。讨论模块支持在线解疑答问，通过在线交流，及时准确地帮助学生，打通了师生之间和学生之间讨论的壁垒和障碍。在学生作业模块，教师可以通过布置课后作业，供个人或者小组学习。平台给每个参与讨论的学生均设置有个人空间，可以展示学生对习题、课程知识和选题的个人看法等。

3.2 流体力学课程互动式教学平台的应用

以流体力学课程的第四章“流动阻力和能量损失”为例，展示互动式教学平台构建过程。

第一，需要课程指导老师进入西南大学校内门户网站，通过账号登录网络教学支撑平台，并在个人空间中建立流体力学课程。按照网页提示，添加学生姓名和学号、教学资源、教学任务等相关信息，构建包括课程大纲、课程空间、资源、作业、讨论区、花名册等。学生学号和姓名添加后，可以通过校内门户直接进入网络教学支撑平台中的相关课程界面，不需另行注册、审核等相关程序。本案例在课程开始之前通过西南大学教务平台提取选课学生的学号后直接添加进入平台。学生通过学号登录门户网站后会自动提醒加入教学平台，教师可以通过平台的花名册核实添加情况。

第二，在课程教学活动开始前，将课程讲义、教学flash等资源上传至平台，同时建立课前讨论模块，便于学生在课前预习过程中提问。本案例中由于流体流动阻力涉及高等数学、大学物理等相关课程[5]，为了使学生能够准确理解流体力学中的流动过程，抓住问题的本质，将流动阻力实验过程拍摄成视频文件，同步上传，帮助学生通过实际过程明白流体力学中的知识点。

第三，依托教学平台的辅助作用，将课堂教学的难点和关键点在课后及时上传至平台讨论区。学生也可以通过讨论区与教师和同学之间互助，将自己不清楚不明白的知识点，通过平台讨论获得解决。讨论区可以通过设置权限，将疑问较多的知识点置顶操作等。

第四，在课程空间，教师提供选题后，让学生以个人或小组的形式参加，对选题进行辨析、研讨和调研等，形成成果并在空间进行展示。课程空间可以调动学生的主动性和团队合作精神，激发学生的科研兴趣，有助于教师因材施教，实现差异化教学。通过学生展示的相关成果，挖掘学生的研究潜力，提升学生的创新实践能力。

4 基于网络平台的“流体力学”差异化教学

“流体力学”是西南大学环境科学与工程专业的核心课程，经过多年的教学积累，形成了大量的教学资源和特色资料，通过平台上传，可以帮助学生充分利用课余时间认识、了解基础知识，并归纳总结关键知识点，从本质上推进差异性教学。

平台讨论是实现差异性教学的有效手段。通过讨论板块，学生能够回答教师提出的问题并自由提问，避免课堂上回答问题的尴尬，同时保留学生的隐私，能够调动学生的参与兴趣。教师还可以通过汇总学生疑问，并针对某个问题进行回答，不断拓展和延伸，引起学生的关注。同时，教师可以提出与课程相关的前沿性科学问题，引导学生进行创新性或验证性试验研究，通过师生联动和沟通，增强学生对课程知识的理解。

网络教学平台可以帮助教师全面了解学生对知识的了解情况。在传统的课堂教学过程中，讲解过程和层次受限于学生的差异性接受能力和理解能力，使一部分学生的课堂学习受到限制[6]。通过平台讨论中学生的提问及回答情况，教师可以明确学生对知识点的接受程度，结合差异性情况进行教学反思，调整教学方法和教学重点，有效利用课堂教学时间。

5 网络教学平台使用的反馈调查

以西南大学环境工程专业2017 级本科生为调研对象，在结课后，围绕“流体力学网络教学平台设置的合理性”和“流体力学课程单元网络教学的必要性”两个方面开展调查。共计发放75 份调查问卷，回收72 份，有效回收率达96%。

调查结果表明，学生对流体力学网络教学平台设置的合理性持认可态度，对平台界面设计、实验环节模拟和师生互动模式的合理性认可程度最高（达到85%以上），其余几项均有80%以上的学生认为合理。在流体力学课程单元网络教学设置中，认为“流体力学基础”“恒定总流伯努利方程及应用”“沿程及局部阻力损失”“管网水力计算”和“复式明渠水力计算”有必要开设的学生较少（分别只占总调查人数的56%、66%、45%、60%和55%），其余课程单元的开设均有75%以上的学生认为必要。从单元调查结果来看，涉及复杂计算的章节学生普遍认为课堂教学更加必要，而偏重于实践内容的章节则对网络平台教学表现出更高的兴趣。

通过教学环节融入网络平台，在调动学生积极主动性的同时，拓宽了学生的视野，增强了学生的创新实践能力，获得了学生的正面反馈。学生对教师教学的综合评分为93 分（百分制），评价了“知识点讲解清楚明白”，“反馈的问题在师生互动环节得到解决”等。

6 结论

互动教学模式的优势是能够实现教与学的合理结合，突破流体力学在内容上的枯燥性，将教学变得更加形象、生动和活泼。学生乐于参与，积极配合，以饱满的热情参与课程互动。西南大学网络教学平台作为一种新的互动教学平台，可以在教学过程中实现互动，既加深学生对流体力学理论知识掌握，也激发了学生的创造力，师生关系被改善，有效提高了流体力学的教学效果。“流体力学”作为专业基础课，课程内容与日常生活关系紧密，课程的设计和课堂讲授方式等变得非常重要，网络教学平台可以作为课程教学的有益补充，但不能完全取代传统教学。