“水力学”课程线上线下混合式教学探索与实践

彭 杨，王 乐

（华北电力大学 水利与水电工程学院，北京 102206）

近年来，随着互联网和智能设备的普及和发展，教育进入了“互联网+”快速发展时代，大规模在线开放课程和学习平台的迅速兴起，将传统课堂授课延伸到互联网虚拟空间，这不仅促使教学内容、方法、模式和教学管理体制机制发生变革，而且给高等教育教学改革发展带来了新的机遇和挑战。作为一种融合互联网线上教学和传统课堂教学的新型的教学模式［1］，线上线下混合式教学不仅突破了教学活动的时空限制，而且将以往“以教师为中心”的教学模式向“以学生为中心”的方向转变，目前已在越来越多的学校推行，并逐渐得到了学生及学校的认可。本文基于课堂派和国家慕课学习强国两个线上学习平台，开展“水力学”课程线上线下混合式教学模式的探索与实践，进行以教师为引导、以学生为主体的“水力学”课程教学改革，提高课堂教学参与度，满足学生个性化需求，以进一步提升课程的教学效果和教学质量，培养高素质水利人才，为“水力学”课程教学改革提供参考。

一、线上线下混合式教学模式的特点

随着互联网与教育的深度融合，线上教育迅速发展。线上教育可为学生提供个性化教学服务，让学生能够随时随地根据自己情况进行自主学习，但线上学习由于缺乏教师的引导和监管，要求学生具有较强的主动性和自律性［2］。线上线下混合式教学模式是在传统课堂教学的基础上，结合在线教学平台的教学资源进行混合教学［3］这种教学模式既能发挥教师在教学过程中的引导、监督等主导作用，又能充分调动学生学习的主动性、积极性以及创造性，体现学生学习的主体地位，是一种“以教师为主导，以学生为主体”的教学模式［4］。线上线下混合式教学模式的关键在于“混合”［5］，即要求教师在进行教学设计时，通过现代信息技术将线上建设、线下内容及线上线下教学活动有机结合，打破传统课堂教学的局限，将知识多渠道、多层次地传输给学生，拓展学生的学习空间和时间，推进教学活动从被动地“教”向学生主动地“学”转变，同时在线上线下混合式教学模式下，教师可通过在线学情分析工具可掌握学生的学习需求，并根据学生学习情况，及时对线下课程进行调整，从而可以实现线下课堂教学和线上教学的优势互补。

二、课程简介及教学面临的主要问题

“水力学”是高等院校水利类专业一门重要的专业基础课。该课程以水为主要研究对象，研究液体的平衡和机械运动的规律及其工程应用，在专业学习中起着承上启下的作用。教学内容主要包括水静力学、液体运动的流束理论、液流形态及水头损失、有压管道流动、明渠流动、堰流及闸孔出流、水流衔接与消能、液体运动的流场理论、渗流和水力学模型试验基础等。通过本课程的学习，使学生掌握水流运动的一般规律和有关的基本概念、基本理论和方法，理解不同水流的特点，能灵活运用这些理论和方法进行常见水利工程中的水力计算和分析，并具备初步的试验量测技能，为后续专业课程学习和专业技术工作奠定坚实基础。

目前“水力学”教学主要存在以下不足：（1）课程涉及的概念和数学公式多，公式推导复杂，工程实践性强，学生学习起来有一定难度，加上知识点前后连贯，学习过程中容易出现某个知识点没有理解、后续课程跟不上的现象，这在一定程度上会打击学生的学习积极性，且学生学习过程中由于缺乏对水流运动和形态的切实认识，容易造成教师难教、学生难学的现象。（2）无论是传统线下授课方式还是单纯线上教学都存在一定问题。传统线下授课方式绝大部分时间采用“满堂灌”的方式。这种单一的教学模式很难激发学生学习的主动性，且受授课学时的限制，传统的线下教学中教师难以与学生就知识点展开深入探讨，师生互动性差。这不仅不能很好地激发学生学习的主动性，而且教师也难以了解学生对知识点的理解程度。单纯线上学习缺少课堂气氛和现场互动，讲授内容偏重于短小的知识点，拓展内容相对较少，使学生不容易建立知识体系的框架，同时线上教学对学生的自觉性有较高要求，对于自律性较差的学生，学习效果会大打折扣。（3）实验教学模式简单、综合性设计实验少。传统实验教学一般以教师“教”为主，重点关注课上讲解、学生实验和报告撰写，而忽视了对学生的实验操作水平和能力的培养，且实验的设计、测试手段及结果限制了学生想象空间，不利于学生的动手能力的锻炼和创新思维的培养。（4）课程考核方式不够灵活，评价方式较为单一。目前课程考核包括平时成绩（15%）、实验成绩（15%）和期末考试成绩（70%）。这种考核方式不能有效地对学生的学习过程和学习行为进行评价，无法充分调动学生学习的积极性。

三、课程线上线下混合式教学设计

根据学校水利类专业“水力学”课程内容，选用学习强国平台上清华大学水力学慕课作为“水力学”课程的线上网络教学资源，同时把课堂派作为“水力学”课程混合式教学的运行平台，用于学习任务或重要事情的发布和提醒以及课后学生的答疑，并自行建设各章节线上作业、线上测试题库以及案例库，作为课程学习的拓展资源。“水力学”课程线上线下混合式教学主要包括课前、课中和课后三阶段，将教学的时间长度和跨度贯穿学生学习这一门课程的全过程。

（一）课前线上预习

开课前，教师建立“水力学”课程学习的班级微信群并在课堂派上建课，将教学大纲、教学日历和课程考核方式上传至该课堂派；之后按照教学安排，在每章节开讲之前，在课堂派上发布课程资源和学习任务，包括授课PPT、微课或翻转课堂的讨论题目以及拓展资料等，便于学生课前预习和准备。同时，根据课程教学内容和进度安排，按照章节学习顺序在课堂派上发布学习强国平台上水力学慕课的视频章节号，引导学生完成线上自学任务。学生将在自学过程中遇到的难点问题通过平台留言、实时互动、主题讨论等方式进行师生、生生交流，教师可以通过学习平台进行答疑，并根据学习反馈结果，适当调整教学内容与方式。

（二）课中线上线下混合教学

根据学生课前线上学习与讨论情况，设计不同形式的教学活动。例如，对于牛顿内摩擦定律、静水总压力计算、三大方程和π定量的推导、湍流特征、沿程阻力系数变化规律、堰流水力计算、管道水击以及水头线、水面线绘制等疑难问题或薄弱环节，可以采用课堂集中授课的方式，对重点和难点进行详细讲解，以加深学生对知识点的理解和掌握；对于等压面、均匀流、水头损失、长/短管、临界水深、水跃等基本概念的学习，可以通过小组互助解答的方式来完成；对于液流形态、断面比能、明渠水流流态、泄水建筑物下游水流衔接与消能等有探究价值的问题，可以通过组织学生进行课堂讨论，经过充分讨论将问题弄清楚，以调动学生学习的主动性和学习潜能。在教学过程中，还可以借助课堂派教学平台上的扫码登录功能统计学生课堂出勤情况，以避免现场点名占用课时的问题；或为了了解学生对知识点的掌握情况，教师可以在教学过程中，利用课堂派设置几道在线小测试，并规定每道题的答题时间，利用投稿和弹幕等功能，实时上传学生答题结果，以督促学生对课堂学习的关注，提高课堂效率。

（三）课后线上复习拓展

课后，教师可将课程重点内容制作成微课视频并上传至课堂派上，供学生课后复习和知识巩固，以提高授课效率和效果，弥补课堂学时的不足。学生课中未明白或未解决的问题，可在课后通过课堂派讨论区或微信群与教师进行沟通交流。教师课后针对课堂中的重难点知识出题，在课堂派进行习题推送，使学生能够快速回顾和复习课程内容。还可结合学生的学习兴趣和水力学领域最新的研究进展，在课堂派定期推送一些与水力学进展相关的文献、工程问题或实践材料。如学习完曲面静水压力之后，可以给学生推送关于南水北调工程U型渡槽设计方面的资料；在学习泄水建筑物下游水流衔接与消能之后，可以给学生推送关于三峡工程、溪洛渡等工程的消能方式方面的资料，以激发学生学习兴趣，拓宽学生知识面。教师可借助课堂派平台，对学生的课堂表现、课后作业、随堂小测试及单元测试成绩进行统计，了解学生对每次课堂中重点和难点的掌握情况以及每个学生在课程中整体学习情况，并据此进行教学反思，以对今后教学环节进行持续改进和优化。

四、线上线下混合实验教学

实验前，教师在课堂派上发布实验任务和相关视频，让学生提前了解实验目的和原理、实验设备和仪器的使用、实验流程和注意事项。学生自主完成预习任务，并在课堂派讨论区或微信群就预习中发现的问题进行讨论或询问教师。线下实验过程中仍采用实体设备、学生动手操作的传统方式开展实验，学生可对某一实验环节或实验现象进行拍照或录制视频；实验结束后，学生根据观察到的主要实验现象和得到的实验数据，完成实验报告并上传至课堂派；教师在线批改实验报告，总结分析实验过程中出现的问题和可能观察的实验现象，实现实验的回溯性分析。

五、多元化的课程考核评价方式

课程考核是考查学生的学习态度及学生对课程知识掌握程度的重要指标［6］。为进一步激发学生的学习主动性，实现对学生学习过程和学习质量的全面评价，课程考核采用过程性评价与终结性评价相结合的方式。其中，过程性评价包括线上过程考核成绩（课程资料自学和线上作业、测试）和线下过程考核成绩（上课出勤率、课堂表现、阶段测验以及实验成绩），分别占比15%和25%，综合考核学生的阶段学习情况和学习效果；终结性评价通过传统的期末闭卷考试成绩来体现，占比60%，全面考核学生对水力学的基本概念、基本理论的掌握程度以及运用所学知识进行计算、分析以及解决工程问题的能力。

六、学生评价反馈

为进一步了解线上线下混合式教学模式对学生的学习效果，笔者针对实施该教学模式的水文与水资源工程专业2019级本科生（1个班）进行了网络问卷调查，共回收有效问卷28份，问卷有效率100%，调查结果见表1。

表1 混合式教学对学生学习效果的调查结果

由表1可见，线上线下混合式教学得到了学生的肯定和支持，超过60%的学生认为该模式下他们的自主学习能力、分析问题和解决问题能力、知识理解与掌握程度均得到了明显提高，并且混合式教学能显著增强学生之间的团队合作意识和组织能力。另外，分别有3.8%、7.7%和3.8%的学生认为混合教学对于知识理解与掌握程度、语言表达和沟通能力以及团队合作意识和组织能力没有帮助。通过与这些学生进行座谈，发现导致这些结果的主要原因在于课前、课后学习任务多，压力较大。因此，需要任课教师结合学生具体情况因材施教，完善教学模式，使学生愿意跟、能够跟得上。

结语

线上线下混合式教学模式已成为我国高校教学改革发展的必然趋势。本文针对“水力学”课程教学面临的主要问题，基于课堂派和国家慕课学习强国两个线上学习平台，开展了“水力学”课程线上线下混合式教学模式的探索与实践，实践结果表明，线上线下混合式教学模式有效拓展了课堂教学内容的深度和广度，不仅满足了学生的个性化学习需求，而且将以教师为主的教学转移到以学生为主的学习，同时借助线上学习平台，可以帮助教师跟踪学生的学习情况，及时调整教学内容。线上线下混合式教学模式增强了师生之间的互动和交流，有效提高了课程的教学效果和教学质量。