《流体输配管网》课程线上线下混合模式教学改革的探索

刘鹏，毛瑞勇，周亚亚，于可，黄彦森，常娟娟，武宁波

（1. 贵州大学 土木工程学院，贵州 贵阳；2. 贵州财经大学 高等教育研究与评估中心，贵州 贵阳；3. 贵州联建土木工程质量检测监控中心有限公司，贵州 贵阳）

一 引言

《流体输配管网》是一门专业基础课程，它以流体力学的基本理论为基础，涉及建筑环境与能源应用工程专业领域中各类流体输配管网[1]。《流体输配管网》是一门与工程实践紧密联系的课程，要求学生能够利用理论知识解决实际工程问题，在本专业课程体系中起重要作用[2]。另外，《流体输配管网》课程内容广泛，不仅包括通风、供热、给排水、燃气等管网系统，还有泵与风机的原理与应用等内容，这对教师的专业知识储备、工程实践背景、讲授技能提出了很高要求[3]。

对现代高等教育而言，传统的“灌输式”教学不能充分顾及学生的个性化学习需求，学生在学习中也无法提升对实际复杂工程问题的分析解决能力[4]；加之目前“新型冠状病毒疫情”的影响，传统模式的教学理念、教学方式、教学手段等正面临严峻的挑战[5]。另外，随着教育部“教育信息化行动计划”的逐步推进，“互联网+”数字化教学工具与在线教学资源得到长足发展，从而促使线上线下混合式教学法日趋完善[6]。混合式教学法在一定程度上规避了线下教室的物理制约，是传统课堂教学的重要补充，能够增强师生沟通，提高教学与学习效率，同时也倒逼教师提升自身教学技能[7]。

“雨课堂”是目前流行的线上数字化教学工具[8]，内嵌于PPT课件，方便学生和教师使用。教师可以利用“雨课堂”完成课前、课中、课后的每个教学环节。“雨课堂”还能为教师采集和归纳学生的在线学习行为数据，辅助教师掌握学生的学习进度，从而为量化学生学习效果提供依据[9]。

本论文以贵州大学土木工程学院开设的《流体输配管网》课程为例，将课程特点与专业需求相结合，基于“雨课堂”线上数字化教学工具，开展线上线下混合式教学，力求探索教学理念、教学方式、教学手段与现代信息技术的有效结合方法，设计符合线上线下混合教学过程和《流体输配管网》课程特点的评价体系，以期为后续教育改革与互联网的融合发展提供参考与借鉴。

二 线上线下混合式教学实施情况

（一） 教学内容与组织形式

《流体输配管网》课程分为理论课程和实验课程两部分，其中理论课程共36学时，实验课程共4学时。理论课程部分使用教材为建工出版社的《流体输配管网（第四版）》，涵盖教材的8章内容，重点涉及各类流体管网的水力特性、枝状管网的水力计算、管网的动力设备与调节装置三大部分。实验课程包含两个课程实验，分别为：（1）空调风管的流速、流量、压力测定实验；（2）通风机性能实验。

《流体输配管网》的36学时理论课程采用线上线下混合式教学，其中线上环节10学时、线下环节26学时。在教学过程中，教学内容突出重点与难点，在保留传统线下教学精华的前提下，结合线上数字化教学工具——雨课堂，将线下学习优势和线上教学优势结合起来，把握学科前沿，将理论知识与工程实践紧密结合，提高学生综合素质。同时，教师利用“雨课堂”采集和归纳学生在线学习行为数据，从而掌握学生的学习进度和学习效果。

（二） 教学方法与手段

1. 线下授课环节

本次教改线下授课环节的重点任务在于讲授课程内重点知识点，结合实际工程案例，使学生构筑完整的《流体输配管网》知识体系。教师利用PPT教学课件授课，与教材内容互为补充，把教材与规范、图集、工程图纸等不同教学资料组成一个有机整体，通过计算机使教材中原本抽象的理论、静态的图片变得丰富多彩起来。

《流体输配管网》课程与工程实践联系紧密，教材中有大量的工程计算案例，笔者作为授课教师，在线下授课时将课本理论知识与标准规范结合在一起，让学生能把教材中的流体管网计算案例准确用于解决工程实际问题。例如，在讲授液体输配管网水力特性时，以实际工程中的热水采暖水系统图为基础，介绍液体管网与气体管网的根本区别，重点讲解闭式液体管网水力特性以及水力计算的方法与步骤；然后，利用线下授课面对面交流的优势，指导学生结合自身所学知识设计出合理的冬季采暖循环热水管网系统，让学生能够学以致用，使其将知识转化成能力。通过各种流体管网具体案例的学习，学生能够逐渐掌握假定流速法、压损平均法、静压复得法等管网水力计算方法和步骤，从而形成对流体输配系统的整体认知，加深对课程知识体系的理解。

2. 线上授课环节

本次教改线上授课环节的重点任务在于解决学生作业中遇到的问题、回答学生自学知识点时的疑问。线上授课环节采用雨课堂，把以往传统模式下的“温故知新”环节转移到网络中，使得学生能够多途径联系授课教师，其学习热情和参与度有效提高；同时也缩短教师和学生在教学活动中的距离，增强了教与学双方的互动。另外，教师在课后可由雨课堂服务器下载详细的课堂情况报告，针对学生提问内容再次讲解或补充教学公告；学生通过手机客户端即可反复观看或阅读；这种反馈机制可以将线上、线下的“预习、授课、作业”全过程教学有机联系起来，实现课程的全周期把控和数据量化。

以《流体输配管网》课程的泵与风机部分举例，此部分内容相对独立，对学生而言是全新的内容，且涉及的概念多、计算公式多，大部分同学学习起来较为困难，无法在线下课程中完全掌握课程内容。因此，教师提前发布线上资源——湖南大学龚光彩教授开设的《流体输配管网》公开课程，让学生通过线上平台先进行预习加自学，提前了解流体管网动力设备的运行原理、结构特征、性能参数和基本方程（欧拉方程）。其次教师在线下课程中展示离心式泵与风机的叶轮、电机等实体模型，让学生产生有关泵与风机的直观认知，强化有关泵与风机能量损失及其效率的概念、公式等内容。然后在线上授课环节中，教师针对学生课后习题完成情况，着重讲解易混淆知识点，例如，泵与风机的理论性能曲线与实际性能曲线、有效功率与轴功率等；同时布置线上基础练习题和进阶练习题，其中基础练习以客观题为主，要求学生读题后马上作答，而进阶练习以主观题为主，需要学生思考并结合线下课程知识点发布课堂弹幕、匿名反馈，教师通过课堂情况数据报告，全面了解学生对重难点知识的掌握情况。这种线上线下混合教学模式，强化了教师的引导作用，突显了学生在教学中的中心作用。

3. 实验课程环节

《流体输配管网》的实验教学环节，由专业实验教师在贵州大学土木工程学院的实验中心授课。实验课程包含两个课程实验，分别为：（1）空调风管的流速、流量、压力测定实验；（2）通风机性能实验。实验课程教学参考科学出版社《建筑环境与能源应用工程实验技术》（杨春英主编）的相关内容，实验设备选自“哈尔滨努谢尔特教学实验设备有限公司”的实验平台。

4.考核方式

《流体输配管网》教改课程，采用线上线下混合教学模式，特别注重学生线上线下学习的过程考核。线上过程考核内容主要包括：雨课堂在线课程学习效果、线上资源自学完成度；线下过程考核内容主要包括：课堂参与度、出勤率、课后作业成绩、课程实验成绩。除线上线下过程考核之外，课程总成绩还包括期末考试成绩，课程期末考试采取闭卷考试，主要考查学生对基础知识的掌握情况以及综合应用能力。流体输配管网课程总成绩为100分，各项考核指标的权重如下表所示。

表1 考核指标权重分配表

三 线上线下混合式教学效果

《流体输配管网》课程的内容广泛，且与工程实践联系紧密，本次课程改革采用了线上线下混合教学模式，在一定程度上规避了线下教室的物理制约，是传统课堂教学的重要补充。相比于单纯线下课堂教学，《流体输配管网》课程采用线上线下混合教学模式的特色与效果如下：

（一） 实现高效课程管理

线上课程采用雨课堂提供的二维码考勤方式进行课堂出勤率统计，极大简化学生的课堂出勤管理。学生通过二维码或直播链接进入课堂，自动完成出勤登记。针对学生个体，课堂大数据可给出详细的学习活动数据，包含了弹幕提问情况、难懂PPT标记情况等。教师在课后可由雨课堂服务器下载详细的课堂情况报告，针对学生提问内容再次讲解或补充教学公告；学生通过手机客户端即可观看或阅读。此外，教师也可实时查询到每个人的观看或阅读情况。

（二） 实现多样化的教学互动

长江雨课堂的直播功能，可以让教师在线讲授PPT的时候向学生推送实时问题。这种实时问答环节本质上是一种课堂实时互动方法，使教师了解学生对重难点知识的掌握程度。教师在准备PPT时，根据教学进度和重难点知识插入若干选择题或者主观题。在线直播时将测试题直接推送至学生观看界面，要求在限定时间内作答。教师可实时获取学生答题情况，并及时对重难点知识进行再次说明和强调。

笔者在线上教学中发现，长江雨课堂直播时的实时弹幕功能，十分迎合当代大学生的喜好，他们乐于使用这种方式发表自己的想法，并在一定程度上鼓励了那些不善开口的学生加入课堂讨论。

（三） 在线学习不受课堂时限

传统的线下授课一般不具备再现性，教师的授课PPT信息量大且因为版权问题也不能直接提供给学生，这不利于学生对重难点知识的反复思考与学习。线上线下混合教学模式，把部分重难点知识通过线上网络进行讲解，学生通过手机客户端即可反复观看教学视频和阅读授课PPT，把学习时间化整为零，方便学生自学，提高学习效率。另外，学生还可以通过网络教学平台将不懂知识点反馈给教师，从而将线上、线下的“预习、授课、作业”全过程教学有机联系起来。

（四） 具有教学全周期把控和数据量化特性

教师提前把PPT课件和在线开放课程发布到网络教学平台，学生需要在上课前完成相应的预习和自习任务，并将遇到的问题发布在教学平台，老师则在上课前就能查看学生线上预习和自习任务完成情况；上课时，教师有针对性地讲解重难点问题；课后，教师可在网络平台随时访问学生学习的所有行为数据，从而把控“课前、课中、课后”全周期教学情况。另外，教师可根据每个学生的学习量化数据，客观、全面地评价每个学生的学习效果。

四 结语

《流体输配管网》课程与工程实践联系紧密，在本专业课程体系中起重要作用。针对该课程内容多、难度大等问题，本文将线下多媒体授课与线上雨课堂授课相结合；线下授课在理论知识的基础上，让学生多接触流体管网实际工程案例，形成对流体输配系统的整体认知，加深对课程知识体系的理解；线上授课则重点解决作业问题、回答自学疑问。通过这种线上线下混合教学模式，提升了学生的课堂参与度，突出了学生在教学时的中心作用，同时教师通过平台数据报告，充分把控“课前、课中、课后”全周期教学情况，并根据量化数据客观、全面的评价每个学生的学习效果。在今后的《流体输配管网》课程教学中，要不断汲取各种教学理念、教学方式的优势，强调运用理论知识解决实际问题的能力，突出学生在教学中的中心作用，为国家培养高素质专业人才。