“雙碳”背景下混合式一流課程探索與實踐
——以工程熱力學為例

于靜梅，董金玲，王 芳，旺冠宇

（遼寧工程技術大學 機械工程學院，遼寧 阜新 123000）

隨著時代的發展，人們已經習慣快節奏的生活模式，而高校目前的教學模式如果還是維持現狀，勢必跟不上時代變化、與時代脫節，創新的教學模式、教學內容、教學手段和方法顯得尤為重要和迫切。

高等教育司司長吳巖提出了“兩性一度”的金課標準，而目前的教學資源匱乏單一、教學內容多年不變、教師滿堂灌，與此同時，學生的思維也在發生著變化，獲取知識的渠道很多，其更喜歡主動的、片段式、靈活多樣的教學模式，教學過程也不能延續傳統的、循序漸進的、由淺入深的教學形式，而是過渡到斷點式教育。老師教授的知識有時是不連續的、有斷點的，需要學生課后把斷點進行補充。此時，補充到什么程度，需要學生掌握什么？是不是需要達到高階性的程度？這些變化都要求對教學模式進行改變。

一 課程建設與發展歷程

工程熱力學是遼寧省一流專業——能源與動力工程專業的主干核心課，是一門綜合知識性和工程實踐性很強的課程，為學生學習其他能源與動力工程類課程奠定重要基礎，起著非常重要的承上啟下作用。

1996 年建專業以來，就設置了工程熱力學課程，經過了多輪校內課程改革，依托“動力工程及工程熱物理”一級碩士學位授權點。2014—2015 年工程熱力學課程在學校立項進行教與學教學模式改革，2017 年獲批校級精品資源共享課，在“學堂在線”網站向各大學校師生開放。2020 年成為校級“金課”建設項目，2021 年獲批遼寧省一流課程。同年，本課程作為重要的支撐成果，獲遼寧省教學成果三等獎。

二 課程團隊建設

在OBE 教學理念影響下，課程團隊教師在教學大綱、教學方法、教學方式和教材建設等方面均進行了建設。多年來，團隊教師賦能發展，通過以研促教等多種形式使教師賦能發展，建立高校與企業聯合培養模式，校企協同實踐育人，同時，“學術科研團隊和教學團隊合一”的創新建設模式，實行“學術團隊課程負責制”。在平臺建設方面，構建全程化、遞進式學科競賽訓練體系，支持本科生創新實踐的完整訓練平臺。從大學一年級校級大賽到大二、大三年級的國家級節能減排大賽，構成支持本科生創新實踐的完整訓練平臺；支持教師出國訪學、進修和參加學術會議進行賦能發展，加強教師師德師風建設，加強教師團隊建設，形成了一只專業特色鮮明、知識底蘊深厚、科研能力強勁、年齡結構合理的課程團隊。

三 教學模式的構建及實施

（一）模式構建

自Marton 等提出深度學習概念后，后人又提出了多種實施策略，但是實際應用效果好的范例很少，本文根據深度學習模型、學習框架及實施策略，再結合工程熱力學課程實際情況，經過實施改進后提出新的深度學習教學模式，其是在學生通過線上學習形成了已知專業知識點的累積和新知識提取的基礎上，在線下通過問題式課堂、翻轉課堂和綜合訓練形成認知的融合和知識結構的形成，對各種知識點進行組合、對接和遷移，將已有知識應用到新的工程環境，能形成解決復雜工程問題的一種學習方式的模式，以學生為中心，加強能力培養，實現學習目標。

（二）實施流程

應用到遼寧工程技術大學能源與動力工程專業工程熱力學課程，參與的學生從15 至19 級各兩個班的同學，每屆50 人左右，這次分析以18 級學生為例，共52人，全部學生在大一時使用過在線學習平臺。

1）線上知識輸入。首先老師做好教學設計，明確每節課的教學目標，在上課前，教師要給學生發送下節課的知識點清單、視頻資源、拓展資源等，學生進行線上學習，進行知識點累積，激活已有知識點進行融合，提取新知識點。為檢測學生的學習情況，預習后進行線上測試（每個視頻后面都有6～8 道題），同時進行線上的討論環節，由老師控制討論的具體內容和方向。同時，老師通過學生的視頻資源學習情況、做題情況，跟蹤掌握學生的預習情況，進而進行線下的教學設計，針對重點、難點采取措施進行深度學習。

2）線下問題式教學。為了實現深度學習，無論是否采用翻轉課堂，是否需要進行問題式課堂教學，混合式教學的線下學習并不是把預習的知識點重新講解一遍，需要老師把重點和難點的知識點進行梳理、最重要的是學生問題的收集，做好教學設計，以學生為中心，讓學生能自己通過討論深入提取知識，對于比較重要的知識點，可以找學習思路比較清晰的學生來講解，學生站在自己的角度對知識進一步整理后講解出來更有說服力。

3）線下翻轉課堂。經過問題式教學后，學生已經做到知識點的融會貫通，但是對于實際的工程應用能力還有所欠缺，設置工程應用類討論題，將所學知識應用到復雜工程應用中去，積極解決問題。同時為了吸引學生的學習興趣，每15～20min，可以插入1～2 個小題，把學生已經分散的注意力集中起來。

4）線上、線下鞏固反思。通過線上和線下的學習，學生對知識點已經有深入了解。這時通過做題進行鞏固知識點（每章設置作業一個），為了檢測階段性學習程度，設置檢測（每章），學生通過線上、線下學習反思已有知識，進行知識點的深度融合。

四 課程內容與資源建設

（一）構建達成“深度學習”的線上線下混合式教學體系

在實踐應用到工程熱力學課程時，形成“N+6+3+2”的混合式教學模式，以N 個線上理論知識點＋6 次翻轉課堂+3 次帶有思政元素專題+2 個綜合訓練為框架，這些環節的設計既能避免知識的重復講解，又能調動學生學習興趣，充分發揮學生的積極性和主動性。

在教學環境和教學平臺方面，打造了全方位、多平臺教學環境，提供多類型、多層次的教學資源。依托學校網絡教學平臺、超星、學堂在線、騰訊會議等多個線上教學平臺，充分利用信息教學手段學習通、雨課堂等教學工具，在超星平臺完成了工程熱力學課程建設、試題庫的建設、在學堂云SPOC 完成了課程的建設等課程資源，如圖1 所示。學生通過網絡教學平臺，進行表層學習。

圖1 教學內容組織與資源體系

（二）推進“5+x”的翻轉課堂教學模式，解決學生學習積極性不高、教師滿堂灌的問題，培養學生從表層學習到深度學習的能力

以目標為根本，以學生為中心，逐步形成“5+x”的翻轉教學模式，“5”是5 個環節，分別是線上學習、線下問題式課堂、線上討論、線下翻轉課堂、任務總結與分享；“x”是x 個學時進行翻轉課堂教學。翻轉課堂的實施是在充分進行線上學習的基礎上，線下翻轉，即利用原有學時+線上基礎知識，進行翻轉、深度學習，同時并不是課程全部翻轉，只有某幾次和工程聯系緊密、需要進行拓展的環節進行“2+2+1”的翻轉，而基礎知識、基本理論等環節不適合翻轉進行問題式課堂學習。

（三）引入“目標教學”法搭建教學內容框架

工程熱力學課程的根本研究目的——提高“熱機循環熱效率”。課程都是圍繞循環進行的，“工質→過程→循環”構成了一個模塊的知識構架，在具體構建教學內容框架時，把知識點分成幾個模塊，在整個課程的教學中引入“目標教學”法，明確每一部分知識要解決的問題、整個模塊要解決的問題，以及其之間內在的聯系，不斷幫學生梳理目標、工程方法及理論之間的關系，如圖2 所示，可以有效解決內容多而繁的難題。形成了“兩種工質、四個過程、兩個定律”+“循環”為主線的教學內容框架。

圖2 “兩種工質、四個過程、兩個定律”+“循環”教學內容框架

（四）推進低碳教育進行，打造“思政+理論+競賽”的實施策略

面向低碳人才培養的教學理念創新，以“能力產出為導向”引入“思政+理論+競賽”相結合的教學模式，提出了低碳生活、低碳技術、低碳競賽三結合促學，融入混合式教學環節的教學理念。如圖3 所示。

圖3 “思政+理論+競賽”實施低碳目標

（五）完善“多元、過程性考核與終結性評價相結合”的課程考核方案，為教師提供教學反思和持續改進的依據，為學生提供學習過程管理和學習成效考核的方法手段

過程性評價包括雨課堂平臺的課堂測試、討論等環節和學堂云SPOC 平臺的視頻學習、預習測驗、討論參與度和作業完成情況等；包括翻轉課堂的表現分和小組得分；訓練平臺上的表現得分、實驗等。利用這種課程考核方式，通過線上平臺跟蹤每個學生，收集和監控學生學習行為數據，為教師提供教學反思、持續改進的依據；為學生提供自我調整、自我優化的機會。

五 結束語

通過對工程熱力學課程的建設和實施，同學們的各方面能力都得到了提高。

1）獨立分析問題能力。在線下課堂環節中，設置跟教學內容相關的探究題目，相對分析步驟比較多，需要學生先進行獨立的研究探索，可以培養學生的獨立分析問題的能力。

2）協作學習的能力。在線下教學環節中，學生按照小組學習，培養了合作能力。

3）批判思維能力。在教學中可以設置辯論環節，培養學生對熱工問題的判斷、估計和綜合分析能力等創新思維目標，提高學生的邏輯思維能力，掌握能源與動力工程領域內科學前沿及發展趨勢。

4）應用信息技術能力。目前教學平臺非常多，雨課堂、學習通、智慧樹、慕課大學等，要想組織一節非常成功的線下翻轉課堂，需要老師和學生的高度配合，各個環節都離不開電腦軟件的應用，通過混合式教學可以充分開發學生的信息技術能力。