基于對分課堂的工程流體力學混合教學模式探討

重慶科技學院 趙學芬 黃 茜 孟 江 田 園

工程流體力學是我校石油、油氣儲運、海洋油氣、建環、土木工程、機電、過程裝備與控制、安全和消防工程等多個學科方向的專業基礎課程。該門課程在學生工程能力培養和知識結構體系中具有承上啟下的重要作用，直接影響到學生后續專業課的學習。由于工程流體力學大量的公式推導涉及高等數學、物理和力學等方面的知識，使得大多數學生產生畏難厭學的心理，形成教師難教、學生難學的局面。這也導致很多學生依靠考前突擊和死記硬背應付考查，造成考試不及格率居高不下，補考和重修比例較大。為此，亟須針對該門課程存在的問題，探索一種改善授課效果和提高學生學習動力的有效教學模式。

一、工程流體力學課程教學中的主要問題

（一）傳統授課模式不適應時代的發展

工程流體力學作為我校多個學科方向的技術基礎課，要求學生掌握靜力學、流體運動學和動力學基礎、流體阻力、水頭損失和壓力管路的水力計算等。該門課程涉及大量的理論分析和公式推導，但是由于課時有限，教師很難將理論知識及其應用充分而全面地傳授給學生，造成專業基礎理論與工程實際應用難以兼顧而脫節的局面。這也表明僅依靠傳統的課堂授課模式無法滿足當前的教學需求，亟須尋求一種有效的教學手段在教學過程中提供信息技術的支持，以彌補教學時間和資源的不足。

（二）教與學嚴重脫節

隨著信息技術的發展，學生越來越傾向于利用網絡信息工具，如QQ 和微信等進行溝通。而教師仍然用傳統的以教師為主導的模式進行授課，忽視了“教”與“學”之間的互動性和學生的教學主體地位，致使學生的課堂參與度不高，處于被動接受知識的狀態，缺乏學習的興趣和動力。這使得教師在教學過程中自導自演，不能及時了解學生對知識的掌握情況，學生又不喜歡當面問教師問題，缺少師生之間的有效溝通途徑，造成教與學嚴重脫節的局面。

（三）成績考核方式僵化

傳統的工程流體力學課程主要是以“期末考試+實驗操作+平時作業+期中考試”的形式進行考核。這種考核方式看似多元化，但實際上容易導致學生平時不學，期末或期中考前突擊，考完就忘的情況發生。這種不盡如人意的學習效果，嚴重影響后續專業課的有效開展。同時，這種考核方式無法有效監測學生平時學習的效果，不利于學生對知識的掌握，更談不上以考促學，為其他專業課的學習打下良好理論基礎的教學初衷。

綜上所述，為了改變當前工程流體力學的教學狀態，應根據當前“人工智能助力教育”的發展理念，引入智慧教育平臺，在“對分課堂”教學模式基礎上，結合線上線下混合式教學方法，建立線上線下混合對分教學模式和多元化的課程考核方式，使學生從被動灌輸式學習轉變為積極主動學習，培養自主學習能力，為培養創新型人才打下良好的理論基礎。

二、對分課堂和線上線下混合教學模式分析

（一）對分課堂教學模式

“對分課堂”教學模式是復旦大學心理學教授張學新于2014 年針對當前高校課堂存在的主要問題提出的。“對分課堂”教學模式是將講授式課堂與國外高校普遍采用的討論式課堂的各自優勢相結合的一種新方法，其核心理念是靈活地把課堂的一半時間分配給教師進行講授，另一半時間分配給學生通過討論的方式進行交互式學習。對分課堂是基于建構主義學習理論提出的，指出學習不是教師對學生進行簡單的知識傳遞，而是學生根據自身經驗、主動完成知識構建的過程。“對分課堂”教學模式主要通過教師課堂講授、學生課后自主完成學習任務進行知識的內化吸收，以及通過課上小組討論來增強學習效果。該教學模式自提出以來，在部分高校得到了較好的應用。

（二）線上線下混合式教學模式

線上線下混合教學模式是將面對面的課堂授課模式與互聯網技術相結合而構建的一種教學模式。通過對教學資源進行優化組織、合理呈現及應用，將傳統的面對面教學活動與網絡在線教學的優勢進行深度融合，實現最佳的教學效果。這種混合教學模式既能體現教師的主導作用，又能發揮學生的主觀能動性，使學生根據自己的學習習慣和學習目標進行個性化的自主學習。這種教學模式的實現需要依托如學習通、雨課堂等智能化的課程教學平臺，將學習資源、自主學習、師生互動、教學監控、考核評價和教學管理等有機融合，實現“教—學—考”線上線下互為補充的格局。這不僅為學生提供了更多自主學習和深度學習的資源，而且為教師節約了大量時間，使其更多地投入課程改進和對學生的指導。

三、基于對分課堂的工程流體力學線上線下混合教學模式探討

針對我校工程流體力學教學過程中存在的普遍問題，本文提出以“對分課堂”教學模式為基礎，借助學習通等在線教學平臺，探索工程流體力學線上線下相結合的新型教學模式。該模式以對分課堂的三個教學環節為主線，充分利用網絡教學平臺的交互性，將網絡的智能化融入教學環節，以改善工程流體力學的教學效果。

（一）課堂授課環節

在課堂講授環節，教師通過繪制授課內容的思維導圖，明確重點和難點，用1 個學時講完2 個學時教學內容中的重點和難點，其余內容要求學生課后自主學習。教師在課前利用智能化的網絡教學平臺發布該節課的輔助教學資源，幫助學生掌握重難點，比如“伯努利”方程的發展及應用背景等。而對于流態和水擊等較為抽象的概念，教師在課前通過網絡平臺提供視頻或是動畫等可視化資源讓學生在課前觀看，增加學生對較為抽象概念的認識，同時也將有助于提高學生課堂聽課效果。

采用“對分課堂”模式使得教師講授時間進一步縮減。如果有些學生當堂無法完全理解教師講授的內容，可通過回放在線教學平臺錄制的教師授課視頻，實現課后對課堂的重現，有助于學生對知識的復習和鞏固。

（二）課后內化吸收環節

在該教學環節中，教師在網絡平臺發布任務要求、學習指導和案例資源，學生可根據自己的學習目標選擇完成基本任務、一般任務和深度學習任務。學生在課后，首先自主完成教師指定的學習任務，然后完成網絡教學平臺的測試題，自主評價學習效果，自我調整學習的投入度。學生只有完成基本測試之后，才能進入作業界面完成指定的或選做的作業。對于小組合作完成的作業，學生可以利用網絡教學平臺開展討論，形成報告，提交小組作業成果。

該環節充分利用了網絡教學平臺對學生課后學習過程進行監督，不僅能促進學生知識體系的構建，也能驅動部分同學開展深度學習。同時，網絡教學平臺也給教師和學生提供了一個交流空間，使得平時害怕出錯不敢跟教師交流的同學，也能大膽地提出自己的疑問，同學和教師都可以在這個交流空間解答疑難問題，將“教”與“學”系統聯系起來，實現教學相長。

（三）交流討論環節

在小組或者組間討論環節，教師利用網絡教學平臺隨機分組，4—5 個小組成員就課程任務或者作業展開討論，最后形成統一的認識。然后，教師隨機抽查1—2 個同學闡述小組討論的情況，給出小組討論成績。在這個過程中，利用網絡的隨機性，能促使每個同學都積極投入討論學習的過程，通過討論或者交流學習體會更進一步地強化學生對知識的吸收和應用，潛移默化地促進學生知識體系的構建。同時，能增加學生的團隊意識，提高學生的交流能力。

（四）多元考核評價環節

傳統的課程考核模式容易導致學生平時不學而期中、期末考前突擊的情況出現，筆者結合網絡智能測試平臺，制定了一種線上、線下相結合的多元化的過程考核評價方式。該評價環節不設置期中考試，設置單元模塊測試，將工程流體力學劃分為流體靜力學、流體動力學、流體運動學、流動阻力、氣體動力學5 個單元測試模塊，不同專業結合各自的側重點設置各單元模塊測試的成績比重。單元模塊測試這種過程考核成績占總成績的20%，作業成績占10%，課堂討論成績占10%，實驗成績占20%，期末成績占40%，注重學生的學習過程考核比重，減少期末考試突擊學習的傾向。

在多元化的成績考核評價過程中，除了期末考試成績外，各部分成績都可以在網絡教學平臺上及時呈現，學生能夠及時掌握自己的成績。如果測試成績較好，可以增加學生的自信心，提高自主學習和課堂參與的積極性，保持良好的學習態勢。如果某次測試結果或者成績不理想，學生會權衡利弊，調整學習的投入度和課堂的參與度，以達到自己對成績的預期目標。這種多元化的考核評價方式有效地提高了學生學習的積極性，為后續的專業課學習打下了堅實的理論基礎。

本文結合對分課堂和線上線下混合教學模式的優勢，在超星等人工智能教學平臺的助力下，提出一種基于對分課堂的工程流體力學混合教學模式的設計思路。混合教學模式不僅能提高教師的有效授課水平，還能激發大學生的自主學習積極性，促進知識體系構建，為今后的專業學習奠定堅實的基礎。