“水力學”課程線上線下混合式教學探索與實踐

彭 楊，王 樂

（華北電力大學 水利與水電工程學院，北京 102206）

近年來，隨著互聯網和智能設備的普及和發展，教育進入了“互聯網+”快速發展時代，大規模在線開放課程和學習平臺的迅速興起，將傳統課堂授課延伸到互聯網虛擬空間，這不僅促使教學內容、方法、模式和教學管理體制機制發生變革，而且給高等教育教學改革發展帶來了新的機遇和挑戰。作為一種融合互聯網線上教學和傳統課堂教學的新型的教學模式［1］，線上線下混合式教學不僅突破了教學活動的時空限制，而且將以往“以教師為中心”的教學模式向“以學生為中心”的方向轉變，目前已在越來越多的學校推行，并逐漸得到了學生及學校的認可。本文基于課堂派和國家慕課學習強國兩個線上學習平臺，開展“水力學”課程線上線下混合式教學模式的探索與實踐，進行以教師為引導、以學生為主體的“水力學”課程教學改革，提高課堂教學參與度，滿足學生個性化需求，以進一步提升課程的教學效果和教學質量，培養高素質水利人才，為“水力學”課程教學改革提供參考。

一、線上線下混合式教學模式的特點

隨著互聯網與教育的深度融合，線上教育迅速發展。線上教育可為學生提供個性化教學服務，讓學生能夠隨時隨地根據自己情況進行自主學習，但線上學習由于缺乏教師的引導和監管，要求學生具有較強的主動性和自律性［2］。線上線下混合式教學模式是在傳統課堂教學的基礎上，結合在線教學平臺的教學資源進行混合教學［3］這種教學模式既能發揮教師在教學過程中的引導、監督等主導作用，又能充分調動學生學習的主動性、積極性以及創造性，體現學生學習的主體地位，是一種“以教師為主導，以學生為主體”的教學模式［4］。線上線下混合式教學模式的關鍵在于“混合”［5］，即要求教師在進行教學設計時，通過現代信息技術將線上建設、線下內容及線上線下教學活動有機結合，打破傳統課堂教學的局限，將知識多渠道、多層次地傳輸給學生，拓展學生的學習空間和時間，推進教學活動從被動地“教”向學生主動地“學”轉變，同時在線上線下混合式教學模式下，教師可通過在線學情分析工具可掌握學生的學習需求，并根據學生學習情況，及時對線下課程進行調整，從而可以實現線下課堂教學和線上教學的優勢互補。

二、課程簡介及教學面臨的主要問題

“水力學”是高等院校水利類專業一門重要的專業基礎課。該課程以水為主要研究對象，研究液體的平衡和機械運動的規律及其工程應用，在專業學習中起著承上啟下的作用。教學內容主要包括水靜力學、液體運動的流束理論、液流形態及水頭損失、有壓管道流動、明渠流動、堰流及閘孔出流、水流銜接與消能、液體運動的流場理論、滲流和水力學模型試驗基礎等。通過本課程的學習，使學生掌握水流運動的一般規律和有關的基本概念、基本理論和方法，理解不同水流的特點，能靈活運用這些理論和方法進行常見水利工程中的水力計算和分析，并具備初步的試驗量測技能，為后續專業課程學習和專業技術工作奠定堅實基礎。

目前“水力學”教學主要存在以下不足：（1）課程涉及的概念和數學公式多，公式推導復雜，工程實踐性強，學生學習起來有一定難度，加上知識點前后連貫，學習過程中容易出現某個知識點沒有理解、后續課程跟不上的現象，這在一定程度上會打擊學生的學習積極性，且學生學習過程中由于缺乏對水流運動和形態的切實認識，容易造成教師難教、學生難學的現象。（2）無論是傳統線下授課方式還是單純線上教學都存在一定問題。傳統線下授課方式絕大部分時間采用“滿堂灌”的方式。這種單一的教學模式很難激發學生學習的主動性，且受授課學時的限制，傳統的線下教學中教師難以與學生就知識點展開深入探討，師生互動性差。這不僅不能很好地激發學生學習的主動性，而且教師也難以了解學生對知識點的理解程度。單純線上學習缺少課堂氣氛和現場互動，講授內容偏重于短小的知識點，拓展內容相對較少，使學生不容易建立知識體系的框架，同時線上教學對學生的自覺性有較高要求，對于自律性較差的學生，學習效果會大打折扣。（3）實驗教學模式簡單、綜合性設計實驗少。傳統實驗教學一般以教師“教”為主，重點關注課上講解、學生實驗和報告撰寫，而忽視了對學生的實驗操作水平和能力的培養，且實驗的設計、測試手段及結果限制了學生想象空間，不利于學生的動手能力的鍛煉和創新思維的培養。（4）課程考核方式不夠靈活，評價方式較為單一。目前課程考核包括平時成績（15%）、實驗成績（15%）和期末考試成績（70%）。這種考核方式不能有效地對學生的學習過程和學習行為進行評價，無法充分調動學生學習的積極性。

三、課程線上線下混合式教學設計

根據學校水利類專業“水力學”課程內容，選用學習強國平臺上清華大學水力學慕課作為“水力學”課程的線上網絡教學資源，同時把課堂派作為“水力學”課程混合式教學的運行平臺，用于學習任務或重要事情的發布和提醒以及課后學生的答疑，并自行建設各章節線上作業、線上測試題庫以及案例庫，作為課程學習的拓展資源。“水力學”課程線上線下混合式教學主要包括課前、課中和課后三階段，將教學的時間長度和跨度貫穿學生學習這一門課程的全過程。

（一）課前線上預習

開課前，教師建立“水力學”課程學習的班級微信群并在課堂派上建課，將教學大綱、教學日歷和課程考核方式上傳至該課堂派；之后按照教學安排，在每章節開講之前，在課堂派上發布課程資源和學習任務，包括授課PPT、微課或翻轉課堂的討論題目以及拓展資料等，便于學生課前預習和準備。同時，根據課程教學內容和進度安排，按照章節學習順序在課堂派上發布學習強國平臺上水力學慕課的視頻章節號，引導學生完成線上自學任務。學生將在自學過程中遇到的難點問題通過平臺留言、實時互動、主題討論等方式進行師生、生生交流，教師可以通過學習平臺進行答疑，并根據學習反饋結果，適當調整教學內容與方式。

（二）課中線上線下混合教學

根據學生課前線上學習與討論情況，設計不同形式的教學活動。例如，對于牛頓內摩擦定律、靜水總壓力計算、三大方程和π定量的推導、湍流特征、沿程阻力系數變化規律、堰流水力計算、管道水擊以及水頭線、水面線繪制等疑難問題或薄弱環節，可以采用課堂集中授課的方式，對重點和難點進行詳細講解，以加深學生對知識點的理解和掌握；對于等壓面、均勻流、水頭損失、長/短管、臨界水深、水躍等基本概念的學習，可以通過小組互助解答的方式來完成；對于液流形態、斷面比能、明渠水流流態、泄水建筑物下游水流銜接與消能等有探究價值的問題，可以通過組織學生進行課堂討論，經過充分討論將問題弄清楚，以調動學生學習的主動性和學習潛能。在教學過程中，還可以借助課堂派教學平臺上的掃碼登錄功能統計學生課堂出勤情況，以避免現場點名占用課時的問題；或為了了解學生對知識點的掌握情況，教師可以在教學過程中，利用課堂派設置幾道在線小測試，并規定每道題的答題時間，利用投稿和彈幕等功能，實時上傳學生答題結果，以督促學生對課堂學習的關注，提高課堂效率。

（三）課后線上復習拓展

課后，教師可將課程重點內容制作成微課視頻并上傳至課堂派上，供學生課后復習和知識鞏固，以提高授課效率和效果，彌補課堂學時的不足。學生課中未明白或未解決的問題，可在課后通過課堂派討論區或微信群與教師進行溝通交流。教師課后針對課堂中的重難點知識出題，在課堂派進行習題推送，使學生能夠快速回顧和復習課程內容。還可結合學生的學習興趣和水力學領域最新的研究進展，在課堂派定期推送一些與水力學進展相關的文獻、工程問題或實踐材料。如學習完曲面靜水壓力之后，可以給學生推送關于南水北調工程U型渡槽設計方面的資料；在學習泄水建筑物下游水流銜接與消能之后，可以給學生推送關于三峽工程、溪洛渡等工程的消能方式方面的資料，以激發學生學習興趣，拓寬學生知識面。教師可借助課堂派平臺，對學生的課堂表現、課后作業、隨堂小測試及單元測試成績進行統計，了解學生對每次課堂中重點和難點的掌握情況以及每個學生在課程中整體學習情況，并據此進行教學反思，以對今后教學環節進行持續改進和優化。

四、線上線下混合實驗教學

實驗前，教師在課堂派上發布實驗任務和相關視頻，讓學生提前了解實驗目的和原理、實驗設備和儀器的使用、實驗流程和注意事項。學生自主完成預習任務，并在課堂派討論區或微信群就預習中發現的問題進行討論或詢問教師。線下實驗過程中仍采用實體設備、學生動手操作的傳統方式開展實驗，學生可對某一實驗環節或實驗現象進行拍照或錄制視頻；實驗結束后，學生根據觀察到的主要實驗現象和得到的實驗數據，完成實驗報告并上傳至課堂派；教師在線批改實驗報告，總結分析實驗過程中出現的問題和可能觀察的實驗現象，實現實驗的回溯性分析。

五、多元化的課程考核評價方式

課程考核是考查學生的學習態度及學生對課程知識掌握程度的重要指標［6］。為進一步激發學生的學習主動性，實現對學生學習過程和學習質量的全面評價，課程考核采用過程性評價與終結性評價相結合的方式。其中，過程性評價包括線上過程考核成績（課程資料自學和線上作業、測試）和線下過程考核成績（上課出勤率、課堂表現、階段測驗以及實驗成績），分別占比15%和25%，綜合考核學生的階段學習情況和學習效果；終結性評價通過傳統的期末閉卷考試成績來體現，占比60%，全面考核學生對水力學的基本概念、基本理論的掌握程度以及運用所學知識進行計算、分析以及解決工程問題的能力。

六、學生評價反饋

為進一步了解線上線下混合式教學模式對學生的學習效果，筆者針對實施該教學模式的水文與水資源工程專業2019級本科生（1個班）進行了網絡問卷調查，共回收有效問卷28份，問卷有效率100%，調查結果見表1。

表1 混合式教學對學生學習效果的調查結果

由表1可見，線上線下混合式教學得到了學生的肯定和支持，超過60%的學生認為該模式下他們的自主學習能力、分析問題和解決問題能力、知識理解與掌握程度均得到了明顯提高，并且混合式教學能顯著增強學生之間的團隊合作意識和組織能力。另外，分別有3.8%、7.7%和3.8%的學生認為混合教學對于知識理解與掌握程度、語言表達和溝通能力以及團隊合作意識和組織能力沒有幫助。通過與這些學生進行座談，發現導致這些結果的主要原因在于課前、課后學習任務多，壓力較大。因此，需要任課教師結合學生具體情況因材施教，完善教學模式，使學生愿意跟、能夠跟得上。

結語

線上線下混合式教學模式已成為我國高校教學改革發展的必然趨勢。本文針對“水力學”課程教學面臨的主要問題，基于課堂派和國家慕課學習強國兩個線上學習平臺，開展了“水力學”課程線上線下混合式教學模式的探索與實踐，實踐結果表明，線上線下混合式教學模式有效拓展了課堂教學內容的深度和廣度，不僅滿足了學生的個性化學習需求，而且將以教師為主的教學轉移到以學生為主的學習，同時借助線上學習平臺，可以幫助教師跟蹤學生的學習情況，及時調整教學內容。線上線下混合式教學模式增強了師生之間的互動和交流，有效提高了課程的教學效果和教學質量。