《海洋工程水力學》課程教學改革探索與實踐

初文華 張 健 張 碩 葉旭昌

（1.上海海洋大學海洋科學學院 上海 201306；2.大洋漁業資源可持續開發教育部重點實驗室 上海 201306；3.國家遠洋漁業工程技術研究中心 上海 201306）

《海洋工程水力學》課程是針對海洋漁業科學與技術專業本科生水力學知識儲備需求所開設的一門專業基礎課。教學內容注重對專業基礎知識的講授，將“水力學”課程的知識點與海漁專業課程相結合，并在教學中結合專業課的特點深化和豐富“水力學”課程的內涵，使教學內容更加充實，更加結合工程實際，從而提高學生學習專業基礎課的興趣。

1 線上線下混合式教學改革解決的重點問題

作為一門力學基礎課程，《海洋工程水力學》課程的多數教學內容都集中在理論講解、公式推導及例題習題計算上，學生在有限的課堂教學時間內學習起來難度較大，受課時及課程難度限制課堂教學效果差強人意。為提高課程教學質量與學生學習成效，更新教育理念，深化教學改革，采用靈活多變的教學方法[1]和先進的教學手段[2-4]，進一步提高課堂教學效率和效果。充分開拓利用先進的電子科技與網絡先進技術，開展線上線下混合式[5-8]的課程教學改革與建設。

2 線上線下混合式教學改革探索與實踐

《海洋工程水力學》課程的教學內容注重對專業基礎知識的講授，將“水力學”課程的知識點與海洋漁業科學與技術專業課程相結合。課程采用線上線下混合式教學方法，課程共48學時，其中線上13學時，線下35學時。

線下教學環節仍以課程教學大綱為本，在課程開始前通過多媒體手段為學生引入專業相關實例，讓學生對于本章所學內容在專業領域中的應用有一定的了解，同時在課堂教學過程中，通過例題的引入，為學生講解如何利用本章節所學知識點解決課堂開始時所提出的實際問題，加深學生對于所學知識的理解與掌握。線上教學環節主要采用授課教師錄制授課視頻+實時線上互動的形式開展。學生按照教學環節的設計，登陸教學平臺相應的章節內容完成指定的任務點，授課教師隨時在線上為學生及時答疑解惑以及開展線上分組討論、作業提交、問卷調查等師生互動環節。以課程的其中一個課時的教學過程設計為例：

2.1 課堂教學目標

通過本次課程的學習，理解液體三元流動的基本原理，掌握應用液體運動微分方程進行相關工程問題的解題步驟，并能正確應用本次課程的學習內容進行繞流問題與水流沖擊問題的求解。

2.2 課程教學內容

本次課程的教學內容為“液體三元流動基本原理”一章中的“液體運動微分方程”一節。對于工程中的實際流動問題，采用一元流動分析法，其計算分析結果在應用上具有一定的局限性，因此需要采用三元流動的基本原理，建立反映液體三元流動普遍規律的微分方程，計算分析三元流動的基本規律。例如，海洋漁業領域中經常涉及的漁具水動力問題的分析。拖網漁具的水動力性能影響拖網漁具作業效率的關鍵因素，直接影響捕撈作業的漁獲效率和經濟性。采用三元流動原理對拖網漁具的作業過程建立有效的數值模型和微分方程，就可以對其進行水動力的計算分析，進而開展漁具設計與優化，提高漁具的作業效率。

2.3 教學過程設計

（1）課前完成線上預習環節。在課程開始前，針對“液體三元流動基本原理”部分的內容，結合海洋漁業科學與技術專業的實際應用，以視頻資料、課前思考、討論等形式將課前預習內容“拖網漁具作業過程的受力與作業效率”這樣一個相關的實例通過線上平臺發送給學生,幫助學生對于本章所學內容在專業領域中的應用有一定的了解。

（2）線下課堂教學內容引入。課前的線上預習為線下課堂教學內容的開展做好鋪墊，提問：“請同學們觀察拖網漁具作業過程后認真思考，決定拖網漁具作業效率的關鍵要素是什么？”帶著這個問題，我們一起來進入今天這節課的學習內容──液體三元流動基本原理。從而引出本節課的學習內容，為后續相關內容的理解與展開奠定基礎；學生帶著疑問與思考跟隨教師開展本節課相關內容的學習，能夠更加投入地進入后續PPT講解與思考，主動性與學習效率將得到提高。

（3）線下課堂教學內容講授。詳細介紹并引導學生共同學習液體微團運動的基本形式，并在此基礎上進一步講授液體平衡微分方程的原理與推導過程，讓學生對此方程可以有一個由淺入深的理解過程。

（4）例題講解。多媒體演示結合板書的方法，詳細介紹并引導學生共同采用液體運動微分方程求解相關水動力學例題的基本解題步驟，讓學生對該方程的實際引用進一步理解和掌握。

（5）課前問題引導與解答。引導學生共同進行繞流問題與水流沖擊問題的相關計算，加深學生對本節課的重點內容──液體運動微分方程及其解題步驟的理解與掌握，同時引導學生利用所學知識對課程開始時提出的問題作出有效解答。

（6）線上復習與答疑。本節課的教學內容已采用PPT講解錄屏的形式錄制并上傳到泛雅平臺，以供同學們在課后復習時可針對自身情況反復觀看。同時，學生在課后復習過程中遇到問題可以隨時在線上向授課教師提問或留言，以便授課教師可以及時在線上為學生答疑解惑，同時也幫助授課教師隨時了解學生對于課堂教學內容的掌握情況，為后續教學內容的開展及時作出相應的調整。

（7）實踐教學環節設計。課程的實踐環節充分利用校內優質科教平臺—上海海洋大學漁具動水槽實驗平臺，進行課程實驗優化。同時利用課程答疑輔導的時間，組織課堂上有科創興趣的學生在漁具動水槽實驗室開展相關的大學生創新實踐。

3 線上線下混合式教學應用情況

課程自正式授課以來，受到了學生們的熱烈反響及學校的高度好評。學生通過課程目標達成度反饋，對于《海洋工程水力學》課程的線上與線下學習表示學有所獲，同時在專業基礎知識的學習過程中主動性與積極性也有所提高。本課程每學期均被評為上海海洋大學“好課堂”，同時在傳統授課內容基礎上增加的專業相關的科研內容與實驗，也激發了較多學生參與科研工作的興趣與動力，上課學生中有數名在課后的主動學習過程中撰寫相關科研論文、參加科創競賽，同時根據課程內容衍生出的大創項目及畢業設計題目也受到學生的廣泛歡迎。

4 問題與思考

在課程的線上線下混合式教學建設與實踐過程中發現，仍然存在一些問題需要進一步探索與解決，例如學生線下作業完成的獨立性評價、線上課堂參與度的評價體系建立等；同時也仍有部分建設工作在前期的探索過程中仍需完善，例如通過理順課程在前后課程中的承接關系，形成更加系統有針對性的教學大綱；根據梳理完成的教學大綱，補充完善課程線上線下教學資源；充分利用泛雅平臺與先進的電子科技，豐富課程教學模式；建立課程習題庫和試題庫，以供學生復習及學習自查使用，實現課程試題庫的規范化與標準化等。在后續的課程建設中，仍需要進一步梳理《海洋工程水力學》課程的教學體系，加強線上線下混合教學模式的改革與實踐，探索更為適合本課程教學內容的課程教學過程設計理念與方法，提高學生對課程的參與度及教師對課程教學過程的把控，達到完善課程教學體系與評價體系、提高課程教學質量的目的。