超星平臺在“工程熱力學”課程中的應用研究

董敏，王爭，戚素素，魏娜

（山東華宇工學院 能源與建筑工程學院，山東 德州 253034）

0 引 言

自2020年疫情暴發以來，各高校線上線下混合式教學成為常態。超星平臺在疫情背景下“停課不停學，停課不停教”的大規模社會實踐中發揮了舉足輕重的作用。同時，一流課程的建設內容，要求改革教學方法，讓課堂活起來，要求教師在課堂教學過程中充分利用現代信息技術，有力推進教與學模式的創新，杜絕信息技術應用的簡單化、形式化。

“工程熱力學”是工科的一門重要基礎理論課程，也是能源與動力工程、建筑環境與能源應用工程、新能源科學與工程等本科專業的專業基礎課，更是“傳熱學”“燃燒學”“空氣調節”“制冷原理”等專業課的先導課程。它一直以來都被公認為是概念多、公式多、內容抽象的一門課程，而且具有很多相近的圖線，容易混淆，所以從本質上一改這門課程學習過程的枯燥無味勢在必行。為了使課程的內容更加立體、形象，同時方便學生自主學習，激發學生的主觀能動性，教師團隊在深入研究“工程熱力學”課程性質的基礎上，依托超星平臺創建了線上教學資源，同時借助超星平臺的“一平三端”（即以超星網絡教學平臺為中心的云平臺同時支撐教室端、移動端和管理端），實施教學模式改革，涵蓋了課前、課中、課后日常教學的全過程，充分將信息技術手段應用于課堂教學。

1 工程熱力學教育現狀

“工程熱力學”的主要內容是研究能量轉換，尤其是探索熱能轉化為機械能的規律和方法，以及提高能源利用的經濟效果。使學生能夠深入了解水蒸氣、混合氣體及濕空氣，理解工程熱力學的基本概念，掌握有關物質的熱力性質、熱能有效利用以及熱能和其他能量轉換的基本規律，并能夠做到正確運用這些規律進行能源與動力裝置中各種熱力過程和熱力循環分析，分析和處理汽輪機、內燃機、換熱器等熱工設備問題，培養學生嚴謹求實的精神，使學生樹立良好的質量、安全、服務和環保意識，構筑節能減排的理念。

在教學過程中，課程體系龐大，基本概念和原理較多，理論性強，而且知識點抽象深奧。作為一門指導實際工程的理論課，應用范圍之廣，應用角度之多，難以完全掌握。本課程要求學生掌握的知識量很多，而且在現有形式下，又要求縮短授課時間，壓縮學時，使得教學過程中教師對知識點的講解不斷全面，教師在有限的時間內無法做到深入的講解。另外，囿于教師本身的知識結構匱乏，導致其對課程教學目標定位不清晰。在授課過程中，要求任課教師對課程內容與實際工程應用之間的聯系有一定的認識。在學生主體上，只是學習了“大學物理”和“高等數學”等基礎課程，這些課程和“工程熱力學”的聯系不是很大，所以部分學生對本課程的學習目標并不明確，而且他們的自控能力較差，缺乏自我學習能力，然而他們的學習態度卻十分積極，可以利用這一點來提升學生的學習興趣。

2 使用超星平臺創建課程

課程教學團隊根據教學大綱和教學內容，首先使用超星平臺創建了線上課程，如圖1所示，完善課程信息，幫助學生了解課程的性質、地位和作用，其次創建線上教學資源，包括線上學習視頻、大綱、教案、課件、習題庫以及參考資料，在管理中建立班級。學生通過學習通可以自行下載和使用線上教學資源，可用于課前的預習。教師可以通過學習通發布討論話題，供師生線上教學互動，也可以通過班級群發送消息與學生進行即時交流，在線答疑，學生最終的學習效果和活躍度、視頻學習完成情況、作業完成情況等均可通過平臺進行統計輸出，教師結合課前制定的平臺成績組成比例來對學生的線上學習效果進行分析，為后續課程建設提供數據支撐。

圖1 使用學習通平臺建立課程

在線課程建設按照前期制定的教學日歷進行，通過超星學習通平臺搭建課程章節內容、學習目標和知識點，根據教學大綱中章節知識點分配，“工程熱力學”在線課程共建立41 個章節的內容，每章節均包含相應的視頻、課件、教案，如圖2所示，視頻資源采用中國慕課譚羽非的相關視頻，與所選擇的教材一一對應。

圖2 章節資源建設

在線課程與課本具體的章節內容相對應，完善了作業庫，建立21 項作業內容。針對重點內容以及應用型、熱點問題發布討論話題，在課中和課后讓學生結合所學知識參與討論，學生在討論中的表現計入其在線學習成績中，本課程授課過程中共發布討論話題33 項，學生參與度達98.7%，如圖3所示。

圖3 學生參與話題討論統計

3 超星平臺在教學中的具體應用

3.1 一平三端在課程中的使用

課前，教師通過超星學習通平臺下發預習任務，如圖4所示。學生通過在線資源進行課前的預習。為了解和掌握學生的預習效果，教師在上課開始前會進行相關內容的檢測，主要是以客觀題為主，教師通過檢測結果來了解學生對知識點的掌握程度，教師會將學生完成情況不是很好的內容在課堂上進行詳細的講解，使學生能夠透徹理解、舉一反三。授課過程中使用超星平臺的“一平三端”——教室端（智慧課堂）、移動端（學習通）和管理端（智慧教務），完美地構建了智慧環境下的教學新生態。

圖4 平臺任務下發

在教室端，學校的所有教室均配置了智慧教室，前期在超星平臺上建立的“工程熱力學”線上資源在智慧教室超星智慧課堂中可以直接投屏使用，所有教學內容（包括課件、視頻、教案等）均可在云端調取，完全省去了U盤拷貝等環節。由于“工程熱力學”授課教室比較大，為使每一名學生都能看清楚屏幕內容，在授課過程中教師將課件推送至移動端，學生可以在手機端進行觀看。同時，教師在教室端提問時，可以利用學習通的選人活動選擇學生來回答問題，學生通過移動端進行討論交流、小組探討、在線回答問題，使問題及時得到解答。課后教師通過布置平臺發布作業，可以根據具體情況以隨機順序向每個學生發布題目和選項，以此增加課程的趣味性。

在管理端，本門課程的上課過程和學生課后學習情況，可以通過云平臺的收集、加工和分析，在管理端進行可視化展示，包括學生方面的課前預習、課堂上的學習表現、課后復習、作業完成情況等數據，教師方面的備課情況、師生互動情況、考勤以及本門課程的學生成績情況等全部進行統計分析，用于評估教師的教學情況和學生的學習情況，評估過程更加客觀、公正、公平，如圖5、圖6所示。

圖5 任務完成情況統計

圖6 綜合成績評定

3.2 借助平臺探索翻轉課堂

“工程熱力學”課程建設過程中，堅持“以學為中心，以教為主導”的課堂教學改革理念，在教學設計和教學方式方法選擇上切實做到以學生為中心，發揮學生的學習主觀能動性，通過學習通平臺，探索實施了翻轉課堂教學模式，將學習的決定權從教師轉移給學生。例如對“工程熱力學”中應用性比較強的知識點（如“制冷循環”“動力循環”等內容）采用翻轉課堂形式，提前一個月將相關線上資源推送給學生，學生自主地進行線上學習，并結合自身的消化吸收情況搜集資料自行制作相應知識點的課件，以用于線下的交流探討，從而積極引導學生進行探究式與個性化學習，如圖7所示為實施翻轉課堂的學生展示環節。

圖7 翻轉課堂實施

3.3 “以賽促學”提升課堂趣味

“工程熱力學”作為一門理論性極強的專業基礎課，同時也是全國高等院校人工環境學科獎學金必考科目，為了增加課堂的趣味性和提升學生的學習興趣，參照人環獎的比賽試題和辯論模式，針對本課程內容設置問題進行競賽。知識競賽主要包括小組必答題、小組搶答題、風險題和搭檔題四種題型，所有題目均在超星學習通平臺建立完成，并在規定時間內下發，如圖8所示為知識競賽的比賽場景。通過開展課程知識競賽，強化了學生對“工程熱力學”知識點的理解，提高了學生的團隊協作意識，激發了學生的自我探索潛能，促使學生在比賽中學會溝通，培養學生的人際交往能力，增強學生的自信心。學生可在輕松愉快的活動中釋放學習中積聚的壓力，緩解學生的緊張和不安情緒，鞏固學生的平日所學。

圖8 知識競賽場景

3.4 課程考核方式

在“工程熱力學”課程建設中，對考核方式進行了改革，采用了“+1”的課程考核評價方式，同時加大了過程性考核的占比，將階段性測試、線上學習情況、知識競賽等納入過程性考核，對每一章的“知識節點”進行“深入研究型”“問題探究型”等級劃分，分配給討論學習小組，讓學生進行思維導圖繪制，該內容可以在課堂內外、線上線下實施。為進一步體現應用型人才的培養效果，取消期末考核中的客觀性試題，以主觀性考題為主，增加創新性、綜合性內容的考核比例，科學“增負”，提高課程挑戰度。

在平時考核中加入一定比例的課堂知識競賽題目，并將平時考核成績在期末總成績中的占比由原來的30%調整為40%，把大部分的客觀題分散到平時的階段性測試和課堂測驗中，以便期末試卷中只有主觀題，主要包括簡答題和計算題，并設有一定量的開放性試題。

4 結 論

在本科教育階段，我們強調理論知識與實際應用的聯系性，但是在實際運用中，學生只有對知識有深入透徹的理解應用起來才能做到得心應手，為了讓學生在參加工作后，能夠熟練運用“工程熱力學”的理論知識來解決工作中遇到的問題，改變當前“工程熱力學”的授課模式刻不容緩。利用信息化教學平臺，基于一平三端，探索實踐翻轉課堂、以賽促學，以真正實現以學生為中心，提高學生的學習主觀能動性和課堂活躍度。