疫情期间工程流体力学混合式教学方案设计及探讨

李德友，宫汝志，王洪杰

(哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院，哈尔滨 150001)

引言

近年来，随着互联网的快速发展，在线教学得到了快速发展，突破了传统学习方式在时间和空间上的局限性，逐渐获得了学生和家长的广泛认可[1]。如爱课程、学堂在线、智慧树以及中国大学MOOC等在线学习平台的快速建设，越来越多教师选择参与在线课程的建设，优质的教学资源为线上教学提供了保障。

2020年初突发的新冠肺炎疫情致使全国大中小学校不能正常开学，为响应教育部“停课不停学”的号召，绝大多数高校选择了在线教学方案。曹敏惠等[2]依托中国大学MOOC平台，采用在线翻转课堂教学模式，顺利进行疫情期间教学。侯德亭等[3]采用钉钉直播与网上精品资源课自主学习相结合的线上教学模式，保证了疫情防控期间学生的正常学习。杨屹等[4]采用企业微信平台和在线教育综合平台，探究了以学生为中心的教育理念，获得了学生认可。曾艳萍等[5]分别从学校、教师和学生层面探究了在线教学质量提高的策略，并以电化学基础课程为例，详细介绍了在线教学方案及实施效果。王维[6]剖析了在线教学存在的问题并给出改进的意见。综上可见，合理的在线教学方案可克服疫情带来的困难并高质量完成教学任务。

哈尔滨工业大学能源科学与工程学院的工程流体力学是能源与动力工程、飞行器动力工程、核工程与核技术等专业基础课，在能源类学生培养体系中占有重要地位，是未来从事流体力学及流体相关专业人员必备的知识，主要讲授流体力学的基本概念、基本理论以及在工程实际中的应用。工程流体力学既有基础学科的性质，又有鲜明的技术科学学科特点[7]。通过该课程的学习，学生了解了流体的基本概念和属性，基本掌握了流体静力学、运动学、动力学的基础知识和基本理论，基本掌握了运用流体力学知识解决工程实际的分析和运算能力以及流体力学常用的实验技巧[8]。

2009年工程流体力学课程被评为国家精品课程，2013年被评为国家精品资源共享课，2019年完成了MOOC(大型开放式网络课程)并编有配套教材，具有全程录像、教学课件、例题习题、试题库等良好的网络资源[9]。根据现有的在线资源，对工程流体力学教学方案进行了改革，建立了“网络视频+直播课程+实时问答”的混合式在线教学模式，自2020年2月24日起每周三次课，每次3学时，确保工程流体力学课程教学任务的顺利进行，使学生在家也能够正常学习，保证了学习质量。

一、混合式在线教学模式

充分利用工程流体力学现有的在线资源，选取中国大学MOOC、爱课程、腾讯视频、微信、QQ平台等多平台融合的方式，建立了“网络视频+直播课堂+实时问答”的混合教学模式，整个教学团队全员参加，保证了教学质量，提高了学生学习效率。

混合教学方案(见图1)，整个方案主要分为三部分：

第一部分为在线自学。以中国大学MOOC平台MOOC资源为主、爱课程平台国家资源共享课为辅。MOOC对知识点进行碎片化处理，学生可以根据每节的MOOC短视频对所有知识点进行了解和学习，每周发布一次6个学时的知识点。国家资源共享课为教学团队正常上课录像视频，有板书过程，可以使学生根据授课教师的思路进行笔记记录，与直接面授效果一样。通过MOOC课程和国家资源共享课程，学生完成所有知识点的自学过程。

第二部分为网络直播。在网络直播前需要学生自主完成MOOC和资源共享课的学习，在正常上课期间，利用微信群和腾讯视频平台进行网络直播，时间与正常上课一致，在微信群内对知识点详细讲解，网络资源分享，总结与流体力学知识点相关工程及生活案例进行剖析讲解，实时沟通学生自学知识点的掌握程度，进一步详细讲解，使学生彻底掌握每章节的知识点，达到融会贯通；在习题讲解时，采用腾讯视频直播，针对典型习题进行详细讲解，与学生随时沟通互动，了解学生做题思路的掌握情况，并继续讲解。

第三部分为实时问答。在课后，五位团队教学教师通过微信、QQ和中国大学MOOC平台讨论区与学生实时沟通，进行实时问答。教师通过通信手段实时督促学生进行学习，学生通过通信手段获得及时解答和实时交流的环境。根据各位教师的实时问答，讲共性问题并进行总结，在直播课程进行再次强化。通过反复互动讲解实现高质量教学。

这种“网络视频+直播课堂+实时问答”的混合教学模式，相比于传统教学模式，更充分利用了MOOC和国家资源共享课网络教学资源，可以自由安排学习时间和地点，学习进度可以自己掌握，可根据自身情况进行反复学习；通过直播平台、微信和QQ平台与学生进行实时交流，从而更好地掌握学生的学习状态和效果。在多个平台的共同应用下，大幅度提高了教学质量和学生的学习效果。

为更好地督促学生进行学习，对课程考核方式进行改革，采用“平时点名10%+课后作业10%+在线测试10%+实验10%+期末考试60%”考核方式。中国大学MOOC平台可以监测学生学习记录，以便统计学生自学情况。网络直播前采用微信小程序进行签到点名，根据签到情况统计上课出勤情况，综合自学和网络直播参与情况确定平时成绩，督促学生正常进行学习，解决学生在家学习动力不足的问题。网络直播后，每章节布置相关作业题，按规定时间提交，进行相关作业批改，总结易错题，再次进行详细讲解。在中国大学MOOC平台上设置每章节在线小测验，用以检测学生本章节的学习情况，找出共性的易错题，在直播课堂上再次进行详细讲解。

二、实施情况及教学效果统计

所采用的网络授课平台(见图2)，主要采用中国大学MOOC平台、爱课程平台、微信平台、腾讯会议和QQ平台。中国大学MOOC平台具有播放视频、在线测验、问答、在线考试等功能，本团队2019年9月在中国大学MOOC平台完成了工程流体力学的课程建设(见图3左)；爱课程平台具有本教学团队随堂录制全程视频(见图3右)；微信和QQ平台进行知识点讲解，与学生实时互动，并进行实时问答；腾讯会议直播与学生进行语音沟通，实时反馈学习状态。

工程流体力学自2020年2月24日起开课的六周时间(见图4)，中国大学MOOC平台工程流体力学选课人数为2 787人，收藏人数为131人，除了哈尔滨工业大学本校的177人外，还有来自其他高校的学生参与工程流体力学的学习。学生参与讨论问题251人，教师参与讨论5人，本校学生有73人次参与讨论，共用166个讨论话题，学生讨论问题次数369次，教师回答次数170次。

参与流体静力学测验、流体运动学测验、理想流体动力学测验和旋涡理论基础测验分别为251人、177人、134人和87人(见图5)。根据章节重要的程度设置不同题目数量，对于流体静力学测验，满分人数为64人，16分的人数为57人，及格率为68.9%；对于流体运动学测验，满分人数46人，仅错一题得分20分的人数为29人，及格率为66.1%；对于理想流体动力学测验，目前没有全员参与测试，参与测试人数仅134人，满分人数38人，及格率为64.9%；对于旋涡理论基础测验，目前没有全员参与，满分人数57人，占比57.5%，及格人数68人，占比78.2%。

三、在线教学方案思考及探讨

2020年的新冠肺炎疫情给各行各业带来了巨大影响，为保证学生能够正常学习，哈尔滨工业大学工程流体力学团队制定了“网络视频+在线直播+实时问答”混合式网络授课方案，通过多项措施，确保工程流体力学授课正常进行，采用合理方案可以提高学生的自主学习性，保证学习质量，提高学生的学习效率。

对于教师来说，在线教学导致工作量大幅增加，不像传统教学方式那样可以通过眼神沟通来掌握学生学习情况。在线教学需要教师及时了解学生的上网课情况、学习状态、对知识点掌握程度，要一对一地及时回答学生所提出的所有问题。为保证教学质量，教师应尽可能地走进学生生活，调动学生的积极性，引导学生进行自主学习，使学生尽快适应这种新的教学模式。对于学生来说，相比传统教学方式，各种在线分享资料增多，在线学习需求时间较多，生动形象的短视频可以加深知识点的理解。但是在线学习的最大问题就是学生自控力不足，因此需要对每个重要的知识点进行作业测试，让学生参与程度与成绩挂钩，调动学生的积极性。从单元测试参与人数和测验结果来看，每章节测试的及格率在60%以上，从数据中可以看到，满分一般维持在40人左右，对于大多数学生来讲，都具有较强的自制力，能够自主学习及保持良好的学习积极性。

结束语

综上，我们认为只要教学团队不断加大对课程教学的投入，制定良好的教学方法，以学生为中心，加强与学生的互动，就能够在疫情期间较好地完成工程流体力学课程的学习，甚至在疫情结束后这种混合式教学模式也会成为未来高校主流的教学模式，具有更为广阔的应用空间。