熱工流體類課程的教學模式改革

鞠洪玲

[摘要]在工程專業認證的背景下，熱工流體類課程已成為各工科專業的基礎必修課?；谠擃愓n程的特點，改革傳統教學模式，采用“微課+翻轉課堂”的教學模式，介紹新教學模式下的課程結構、知識點、教學過程及課程評價。教學過程為傳授一接收一反饋一練習一調整，教學評價包括形成性評價和卷面成績。論文以工程熱力學課程中的具體知識點為例介紹新教學過程，總結新教學模式下出現的問題，以便于在今后的教學中逐漸改進，收到更好的教學效果。

[關鍵詞]熱工流體類課程;微課+翻轉課堂;教學模式;教學評價

[中圖分類號]G642.0[文獻標識碼]A[文章編號]2095-3437（2019）11-0072-04

自改革開放以來，我國社會經濟發展迅速，而經濟社會的高質量發展需要大量高素質的人才和全民的共同努力。在高等院校教育中，傳統課程仍占據著主要的地位。熱工流體類課程是工科各專業（機械、交通、能源、材料、土建等）的專業基礎課程，包括工程熱力學、傳熱學、流體動力學基礎等課程。工程熱力學是研究熱能與機械能之間轉換規律的課程，傳熱學是研究傳熱規律和傳熱計算方法的課程，流體動力學基礎是研究流體的基本運動規律和原理的課程。學習熱工流體類課程可為學生后續專業課程的學習奠定很好的理論基礎，同時也可為新學科、交叉學科提供必要的知識儲備。

熱工流體類課程教學通常容易出現以下問題：第一，熱工流體類課程中的基本概念、基本定律和基本計算公式過于繁多，學生難于理解和掌握。第二，教師通常采用傳統的“傳遞一接收”的教學方式，學生學習被動。第三，教師較少講解工程應用中的實例，不能達到培養學生理論聯系實際能力的目的。

社會已步入信息時代，教師要善于利用現代信息技術來變革傳統的課程教學模式、評價手段等。目前，慕課、微課程、翻轉課堂、快課、SPOC等教學新資源和新模式在我國的高校教育中已得到了一定的應用。本文主要探討熱工流體類課程的教學模式改革，建立“傳授一接收一反饋一練習一調整”的教學模式，即多元立體化、探究式、討論式、注重反饋、注重理論應用的教學模式。

一、新教學模式

慕課和微課等新教學模式具有開放性和分散性的特點，在一定程度上解決了教育資源分布不均的問題。但是慕課和微課又有著各自的特點。

慕課（MOOCs）是Downes和Siemens在2008年依據同伴學習模式中的“連通性”提出的[l]。慕課主要是將教師的實際授課視頻放在慕課平臺上，參與者可在國內外的慕課平臺上進行學習。國外的慕課平臺主要有Can-vas Network、Coursera、Education Portal、edX等[2]國內的慕課平臺主要有網易云課堂、清華大學的學堂在線、好大學在線、愛課程等[3]。

微課與慕課不同，微課以課程的教學目標、重點和難點為依據，將整個課程的教學內容進行知識點劃分，每個知識點針對某一重點或難點知識進行有針對性的講解，以短小精悍的在線視頻為表現形式，通常是5至20分鐘，呈現的是碎片化的學習內容，適合作為課堂教學的補充[4]。本課程的教學模式改革主要采用微課。

慕課和微課以自由開放的特性被廣泛應用，但是其缺乏師生間的交流和學生的反饋，翻轉課堂（flippedclassroom）恰好可解決這一問題，實現線上、線下的結合。學生通過微課實現線上理論知識的學習，教師采用傳統教學模式完成線下的教學反饋、疑難問題解答和討論、例題講解、應用計算等練習，加強學生對知識點的掌握，是一種有效的教學管理手段。采用“課前預習一課堂討論練習一課后作業”的思路來安排教學活動，可使學生系統地掌握知識點。翻轉課堂在國內的高等院校中應用相當廣泛。章木林等[5]以大學英語后續課程為例，研究慕課的翻轉課堂教學模式。鄭偉娟等[6]對分子生物學課程的翻轉課堂進行教學模式改革。筆者根據自己多年講授熱工流體類課程的教學經驗及工程實例，建立“微課+翻轉課堂”的立體教學模式，完成“傳授一接收一反饋一練習一調整”的教學過程，加強學生對課程內容的理解和掌握，以達到課程的教學目標。

二、工程熱力學的課程結構、知識點和其他教學活動

工程熱力學是能源與動力專業的一門必修專業基礎課，在學習本課程之前需具備高等數學、理論力學等基本理論知識。本課程以工質的性質、熱力過程、熱力學第一定律和熱力學第二定律為基礎，對熱工設備進行熱方面的分析，將理論學習和實驗相結合，為學生今后從事熱力學方面的工作和研究打下很好的基礎。本課程共有3.5個學分，需56個學時，其中理論課占52個學時，實踐課占4個學時。

（一）工程熱力學課程的結構

本課程主要的教學內容及其相互關系如圖1所示。

圖1的左半部分是課程的基本理論部分，是分析熱工設備的基礎。本課程主要分析噴管、壓氣機、氣體動力裝置循環、蒸汽動力裝置循環和制冷循環等設備，分析設備的工作原理、工質的狀態變化、裝置中功量和熱量的轉換、經濟性指標的求取、提高經濟性指標的措施等，重視培養學生將理論應用于實踐的能力和對實際設備的分析能力。

（二）工程熱力學課程的微課知識點

根據工程熱力學的教學任務、教學目標及重難點等將課程的主要教學內容分為30個知識點，每個知識點的視頻時長為5至20分鐘不等，課程微課視頻的總時長達423分鐘。課程的具體微課知識點如表1所示。

（三）其他教學活動

工程熱力學的在線課程建設除了準備微課知識點視頻外，還設置了在線測試環節、課后作業環節、答疑與討論環節等。在線測試環節主要針對每個知識點的教學內容和重難點設置題目，供學生自學后檢驗學習成果使用;課后作業環節主要是針對每個章節布置課后練習題，加強學生對章節內容的復習和鞏固;答疑與討論環節主要是供學生線上學習時提出問題，并進行線上回復，加強師生之間的互動交流。

此外，課程中還共享了其他教學資源，比如試題試卷庫、課程講義、圖（各種熱工裝置圖、水蒸氣狀態參數表等）、課堂練習與討論的講義、各章節的例題等，供學生課后學習使用。

綜合運用以上資源，在本校的公共網絡教學平臺[7]中建設了完整的工程熱力學在線課程。

三、新教學模式下熱工流體類課程的教學過程及教學評價

在“微課+翻轉課堂”的教學模式下，可將工程熱力學課程的教學過程依次分為傳授、接收、反饋、練習、調整等環節，目的是讓學生更加系統地理解和掌握課程內容，還可利用所學理論解決工程實際問題。本文以課程中的第7個知識點“熱力學第一定律的表達式”為例說明新教學模式下的教學過程，如圖2所示。

（一）教師傳授一學生接收

教師依據教學大綱、教學目標進行充分備課，整理好講課邏輯，盡量從學生的角度對課程中的知識進行深入淺出地講解，錄制微課視頻。在網絡教學平臺上運用微課視頻、在線測試、課后作業、試題試卷庫、答疑討論和其他教學資源等建設工程熱力學網絡教學資源，供學生線上學習和復習使用。

教師根據教學日歷在網絡教學平臺上發布線上學習任務，學生可自行安排課下時間對該知識點的線上學習內容進行認真學習，并完成在線測試。教師通過網站上統計的學生學習該視頻的時間來判斷學生是否進行了線上學習。

（二）學生反饋—教師總結

學生可通過線上教學視頻、教材和在線測試對知識點進行理解和掌握。不同學習態度和接受能力的學生對知識點的掌握程度不同，大部分學生不可能學習一次就能完全掌握所學知識，如有疑問可在答疑討論區進行發布。比如學生在學習“熱力學第一定律的表達式”這個知識點后提出了以下問題：①閉口系統中的儲存能變化為什么是△U？②穩流開口系統的儲存能變化為什么是07③穩流開口系統為什么可以看作閉口系統？

這一環節在整個教學過程中起著很重要的作用：一是教師可以了解學生的學習深度與不易理解之處，二是學生也可加強對知識點的理解和掌握。

（三）教師課堂答疑——學生課堂練習

反饋環節將師生聯系得更加緊密，學生可在這一環節將知識點的疑難問題以及不理解之處反饋至教師，教師根據這些問題和在線測試錯題率高的題目，再結合知識的重難點來準備線下課堂的教學內容，并在課堂上進行有針對性地講解、答疑討論，讓大部分學生能對知識點有較全面和較深入的掌握。

比如“熱力學第一定律的表達式”這個知識點可從熱力學的實質、表達式的推導和應用等方面列出6個選擇題、1個思考題和2個計算題，通過練習加深學生對知識點的掌握，提高學生解決實際工程問題的能力。

（四）教師調整

教師針對自己在整個教學過程中的授課心得體會以及學生的學習情況、所反饋問題和對應用計算的掌握程度，對知識點的教學內容進行調整，以便在今后的教學中能夠達到更好的效果。

（五）課程學時安排

采用“微課+翻轉課堂”的新教學模式后，本課程的學時安排為知識講解20個學時，練習實訓15個學時，討論答疑15個學時，機動2個學時，實驗4個學時，其中線上10個學時，線下46個學時。新教學模式的課時安排明顯不同于傳統教學模式。在新的教學模式下，討論課程所占的比例明顯增加，教師可針對課程內容的重難點和學生的疑問進行解答，并對實際應用進行分析計算。

（六）課程的考核形式及評價標準

工程熱力學課程的考核方式為閉卷考試，其成績構成如表2所示。課程評價由形成性評價和卷面成績構成，形成性評價綜合評價學生的平時學習情況，以提高學生的課堂參與度和學習的興趣。

新教學模式通過教學過程和評價標準的有機結合實現對傳統教學模式的改革，了解學生的學習進度和掌握程度，培養學生的學習能力，提高學生的學習興趣和課堂參與度，提高教學質量，為能源與動力專業的其他專業課程打好基礎。

四、“微課+翻轉課堂”教學過程中出現的問題

通過“微課+翻轉課堂”的教學模式，可以讓學生更好地掌握課程的重難點并運用本課程的理論知識對實際熱力設備問題進行分析計算，但是新教學模式仍存在一些問題。

其一，采用“微課+翻轉課堂”的教學模式主要依靠學生的學習自覺性與自學能力。但在多年的傳統教學模式的影響下，學生大都習慣于教師直接講授和自己被動學習，這是影響“微課+翻轉課堂”教學效果的重要因素。

其二，線下課堂討論與練習是對學生線上學習的疑問進行答疑和討論，教師只需有針對性地對知識點進行講解。但是學生若不認真進行線上學習就很難提出疑問，這是由學生的被動學習習慣造成的。

其三，不管是在傳統教學模式下還是在新的教學模式下，課后作業都是課程學習的一個重要環節，但是學生對作業的態度基本上是敷衍了事。借助網絡信息的共享，教材的作業答案均可在網上查到答案，部分學生直接照抄，這就起不到鞏固知識點學習效果的作用。

五、總結

熱工流體類課程的教學目標是能夠對工科專業的實際問題進行分析與計算，因此，僅僅達到理解層面是不夠的。在課程教學過程中，要加強討論、練習以達到讓學生能夠學以致用的目的。通過“慕課+翻轉課堂”的教學模式，可實現課下對知識點的學習，而課上則可對知識點進行答疑和加強練習、討論，讓學生學會運用所學知識解決工程實際問題。

[參考文獻]

[1]BATURAY M H. An overview of the world of MOOCs [J].Procedia-Social and Behavioral Sciences， 2015. 174： 427-433.

[2]陳吉榮.國外慕課研究最新發展述評[J].外語教學與研究（外國語文雙月刊），2016（1）：118-127.

[3]周雨青，萬書玉.“互聯網+”背景下的課堂教學：基于慕課、微課、翻轉課堂的分析與思考[J].中國教育信息化，2016（2）：10-12+39.

[4]王麗莎，曹曉燕，姬泓巍，等.物理化學實驗與科研訓練結合的教學模式探索[J].實驗科學與技術，2017（5）：103-105.

[5] 章木林，孫小軍.基于慕課的翻轉課堂教學模式研究：以大學英語后續課程為例[J].現代教育技術，2015（8）：81-87.

[6]鄭偉娟，沈燕，莊紅芹.南京大學分子生物學課程翻轉課堂教學模式改革實踐體會[J].高校生物學教學研究（電子版），2018（2）：24-28.

[7] http：//jxpt.whut.edu.cn：81/meol/jpk/course/layout/newpage/index.jsp？courseld=11661.

[責任編輯：龐丹丹]