流體輸配管網課程線上線下混合式教學探索

陳德敏，陸 彪，林曉飛

(安徽工業大學 建筑工程學院，安徽 馬鞍山 243002)

流體輸配管網是各種公用設備工程中形成和發展起來的通用理論與技術，隨著國內外節能工作的逐漸深入，流體輸配管網在能源保障和能源消耗方面的重要貢獻成為工程界的共識。近年來，隨著國家對建筑節能的重視，建筑環境與能源應用工程專業(以下簡稱建環專業)所涉及各類設備(包括主機和末端設備)在設計生產階段采用了大量先進的節能技術，能效不斷提升，這就使得公用設備工程的設計、施工、調試及運行管理的工作量和難度越來越集中到流體輸配管網上，流體輸配管網性能成為公用設備工程節能的關鍵。因此，流體輸配管網這門課程在建環專業課程體系中地位不斷攀升。本文根據線上線下混合式教學具體要求，在分析總結流體輸配管網課程特點基礎上，構架了流體輸配管網課程的線上線下混合式教學課程體系，為更好地完成建環專業的人才培養目標提供支撐。

一、線上線下混合式教學的意義

混合式教學具有傳統教學和網絡教學的雙重優點，既發揮了教師的主導作用，又發揮了學生的主體作用。混合式教學中學習的決定權由教師轉移給了學生，學習過程變得更加靈活、學生的參與度更強，這為提高人才培養質量起到了很好的推動作用。

流體輸配管網課程線上線下混合式教學實現學生的學習目標、教師的教學目標以及學校的育人目標的統一。學生學習流體輸配管網課程的目標是掌握本專業及相關專業的通風空調工程、城市燃氣工程、供熱工程、建筑給排水工程、建筑消防工程、工廠動力工程等各類工程中的流體輸配管網設計原理和方法，為從事社會服務打下堅實基礎。教師的教學目標是緊密圍繞著學生這一教學主體要求而設定的，是根據教學大綱、教材和學生學習實際，對學生學習目標進行的“主觀規定”。學生是否把教師的“主觀規定”作為自己的“主觀追求”，直接影響到教學目標的有效達成。線上教學的有效實施為解決這一問題提供了有效途徑，線上教學的主體是學生，所有的教學設計都是圍繞主體需求而展開，學生與教師的高效互動有效促成了教學目標的實現。學校的育人目標就是立德樹人，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人，而學生的培養是一個長期過程，線下課堂教學在引導學生由淺入深學習的同時，讓學生發揮自己的潛能，培養認知能力、創造性思維能力、團隊協作能力等，最終能夠獨立解決問題。

二、流體輸配管網課程的特點

流體輸配管網這門課程是以流體力學、工程熱力學為理論基礎，以工程制圖、建筑概論為背景，研究建環專業各類管網水力特征、水力計算方法、系統運行規律的平臺基礎課程，是理論聯系實際的橋梁和紐帶。該課程能為學生后續進行各類管網設計學習提供知識和能力基礎。流體輸配管網這門課程具有以下特點：

(一)系統性強，知識面廣

課程知識體系包含三大塊(如圖1所示)，其中：各類型管網水力特征與水力計算方法是管網設計基礎，流體機械設備是管網運行過程的動力設備，二者聯合就構成了完整的流體輸配管網系統，通過對這兩部分內容的學習可以對目前工程中兩類管網進行工況分析與調節。這三塊知識體系之間聯系緊密，系統性強，并且包含了建環專業所涉及的各類管網的特性、水力計算方法以及運行調節等，涉及內容廣泛。

圖1 流體輸配管網課程體系

(二)重點、難點集中

流體輸配管網課程體系中，重點、難點主要都集中在流體機械設備部分。流體機械是流體力學知識與機械設備的結合，既包含了理論知識，又包含了機械設備特性，知識點抽象，難學、難懂。學生前期所修課程沒有相關知識基礎，只是在認識實習時從外觀上了解風機和水泵，而機械設備最復雜的恰恰是內部結構，其所有性能都是與設備內部的結構密不可分，這樣就使得課程講解起來特別困難，也難以讓學生理解掌握。

(三)線下授課學時不足

在培養方案中該門課程總學時為32個，計2學分。對于這樣一門系統性極強，重點、難點又比較集中的課程，課時相對就顯得明顯不足。如果不借助于線上教學資源、網絡教學平臺等根本無法完成課程內容的學習與講授。

三、線上線下混合式課程教學體系構架

線上線下混合式課程教學體系構架包括線下課程建設和課程應用兩個方面，其中：課程建設包括視頻資源建設和非視頻資源建設；課程應用主要包括課程教學過程模式的構建，包括課前、課堂和課后三個階段。

(一)課程建設

實施課程資源建設分為視頻資源和非視頻資源兩部分。視頻資源建設主要是利用網絡教學平臺，每學分提供一定的視頻學習量，供學生自主學習，并且通過網絡平臺檢測學習時間及學習效果，在課堂教學中對學生自主學習部分進行檢測。非視頻資源包括完整教學資料，含教學大綱、ppt課件、參考資料、章節測驗、課堂討論、課后作業、課程考試等。

(二)課程應用

課程應用主要是課程資源建設的成果與教學過程的有效結合。首先需具備完善的基礎條件，其次需要合理組織教學過程，最后通過考評體系不斷對教學目標和教學過程進行優化。

課程實施的基礎條件包括移動終端、網絡教學平臺和互聯網學習資源。可以借助學校網絡資源進行課程建設，教學過程中產生大量的學習數據，網絡教學平臺可以對這些數據進行分析，能夠詳細捕捉師生教學過程中的生成信息，并使之可視化，這些數據信息能夠幫助教師分析學生學習情況，并做出教學決策，提高教學效果。

流體輸配管網線上線下混合式教學課程體系構架如圖2所示，其中：線上部分主要產生在課前和課后兩個階段；線下部分主要在課中(課堂)階段。每個階段分角色設置了需要完成的任務，這些任務緊密圍繞課程內容而設置。

課前，教師提供給學生自主學習的環境，布置預習任務和練習，學生是課前預習的主體。教師所需完成的任務是根據課程內容、特點提供視頻資源，這些視頻資源包括ppt課件、錄制的講解視頻、關鍵知識點例題以及為了幫助學生對重點難點內容的理解所拓展(鏈接)的知識；學生的任務就是在教師提供的資源基礎上進行預習，產生疑問，帶著問題進入線下課堂學習。為了保證學生課前的學習效果，可以采用碎片化、模塊化的方式把知識點進行分解，并且通過設置任務點的方式或者闖關模式讓學生分步驟、分階段完成學習。教師在保證學習質量的同時，也能及時掌握學生的學習效果，例如：各個知識點平均學習時間可以反饋出學生在預習中遇到問題集中在哪些位置，這樣在課堂教學中就加強對該部分內容的講解，強化訓練。

課中(課堂)，教師組織學生線下學習，提供給學生解答疑難問題的交流環境。教師是線下教學的組織者，學生仍是主體參與者。教師負責對學生的自主學習情況進行檢測、解答學生的疑問，從而檢測學生的預習效果。圍繞學生自主學習中出現的共性難點問題進行重點講解，并設置討論情景，也可以是學生之間設置討論情景等，實現教師、學生之間的有效互動，培養學生的團隊合作意識和解決實際問題的能力。同時，教師也可以根據課程本身的特點，設置討論專題，把已經取得的教學改革項目建設成果引入到課堂討論環節，通過自主開發專題系統的演示，引導學生發現規律，加深對知識點理解。

課后，教師對課前、課中(課堂)學生的預習、討論、檢測等情況進行總結分析，形成分析報告，并提供管網設計案例供學生學習討論，在鞏固課程理論知識學習的同時，增強學生對專業的認同感，使學生明確自己在社會主義現代化建設中所承擔的責任，增強使命感。學生在課后需要根據課前、課堂學習內容完成綜合訓練，并在鞏固復習的基礎上完成課后作業，并進行課程內容小結，記錄學習心得。課后教師的分析報告以及學生的學習報告將進入課程評價體系，反饋調節整個學習系統。教師可以根據反饋結果調整、完善課前學習環境、課中(課堂)教學組織、課后綜合訓練及作業，甚至是課程的教學目標，讓其更好適應學生的學習目標要求。

圖2 流體輸配管網線上線下混合式教學體系框架

(三)應用效果

經過近兩年的探索，流體輸配管網線上線下混合式教學效果初步顯現，主要表現在以下兩個方面：

第一，學生學習興趣增加，課程考核成績良好。近兩年的平均考核結果中卷面成績達到優秀、良好的學生人數占比分別為15.05%和29.03%，平均成績為78.55分，較往屆學生有了提高。

第二，課程學習效果的輻射作用得以發揮。建環專業的科技競賽類項目主要是各類管網的繪圖設計、三維建模等，這些都要以流體輸配管網這門課程為基礎。該門課程線上線下混合式教學的實施，使學生加深了對專業知識的理解，增強了自信，提高了參加各類科技競賽、科技活動的積極性。

四、結語

流體輸配管網是建環專業的一門核心基礎課，該課程具有系統性強、知識面廣，重點、難點集中等特點。從課前、課中、課后三個層次構建了流體輸配管網線上線下混合式教學課程體系框架，明確了學生與教師在各層次的任務與學習內容。混合式教學的實施使學生的主體作用和教師的主導作用有效結合，提高了人才培養質量。