基于对分课堂的工程流体力学混合教学模式探讨

重庆科技学院 赵学芬 黄 茜 孟 江 田 园

工程流体力学是我校石油、油气储运、海洋油气、建环、土木工程、机电、过程装备与控制、安全和消防工程等多个学科方向的专业基础课程。该门课程在学生工程能力培养和知识结构体系中具有承上启下的重要作用，直接影响到学生后续专业课的学习。由于工程流体力学大量的公式推导涉及高等数学、物理和力学等方面的知识，使得大多数学生产生畏难厌学的心理，形成教师难教、学生难学的局面。这也导致很多学生依靠考前突击和死记硬背应付考查，造成考试不及格率居高不下，补考和重修比例较大。为此，亟须针对该门课程存在的问题，探索一种改善授课效果和提高学生学习动力的有效教学模式。

一、工程流体力学课程教学中的主要问题

（一）传统授课模式不适应时代的发展

工程流体力学作为我校多个学科方向的技术基础课，要求学生掌握静力学、流体运动学和动力学基础、流体阻力、水头损失和压力管路的水力计算等。该门课程涉及大量的理论分析和公式推导，但是由于课时有限，教师很难将理论知识及其应用充分而全面地传授给学生，造成专业基础理论与工程实际应用难以兼顾而脱节的局面。这也表明仅依靠传统的课堂授课模式无法满足当前的教学需求，亟须寻求一种有效的教学手段在教学过程中提供信息技术的支持，以弥补教学时间和资源的不足。

（二）教与学严重脱节

随着信息技术的发展，学生越来越倾向于利用网络信息工具，如QQ 和微信等进行沟通。而教师仍然用传统的以教师为主导的模式进行授课，忽视了“教”与“学”之间的互动性和学生的教学主体地位，致使学生的课堂参与度不高，处于被动接受知识的状态，缺乏学习的兴趣和动力。这使得教师在教学过程中自导自演，不能及时了解学生对知识的掌握情况，学生又不喜欢当面问教师问题，缺少师生之间的有效沟通途径，造成教与学严重脱节的局面。

（三）成绩考核方式僵化

传统的工程流体力学课程主要是以“期末考试+实验操作+平时作业+期中考试”的形式进行考核。这种考核方式看似多元化，但实际上容易导致学生平时不学，期末或期中考前突击，考完就忘的情况发生。这种不尽如人意的学习效果，严重影响后续专业课的有效开展。同时，这种考核方式无法有效监测学生平时学习的效果，不利于学生对知识的掌握，更谈不上以考促学，为其他专业课的学习打下良好理论基础的教学初衷。

综上所述，为了改变当前工程流体力学的教学状态，应根据当前“人工智能助力教育”的发展理念，引入智慧教育平台，在“对分课堂”教学模式基础上，结合线上线下混合式教学方法，建立线上线下混合对分教学模式和多元化的课程考核方式，使学生从被动灌输式学习转变为积极主动学习，培养自主学习能力，为培养创新型人才打下良好的理论基础。

二、对分课堂和线上线下混合教学模式分析

（一）对分课堂教学模式

“对分课堂”教学模式是复旦大学心理学教授张学新于2014 年针对当前高校课堂存在的主要问题提出的。“对分课堂”教学模式是将讲授式课堂与国外高校普遍采用的讨论式课堂的各自优势相结合的一种新方法，其核心理念是灵活地把课堂的一半时间分配给教师进行讲授，另一半时间分配给学生通过讨论的方式进行交互式学习。对分课堂是基于建构主义学习理论提出的，指出学习不是教师对学生进行简单的知识传递，而是学生根据自身经验、主动完成知识构建的过程。“对分课堂”教学模式主要通过教师课堂讲授、学生课后自主完成学习任务进行知识的内化吸收，以及通过课上小组讨论来增强学习效果。该教学模式自提出以来，在部分高校得到了较好的应用。

（二）线上线下混合式教学模式

线上线下混合教学模式是将面对面的课堂授课模式与互联网技术相结合而构建的一种教学模式。通过对教学资源进行优化组织、合理呈现及应用，将传统的面对面教学活动与网络在线教学的优势进行深度融合，实现最佳的教学效果。这种混合教学模式既能体现教师的主导作用，又能发挥学生的主观能动性，使学生根据自己的学习习惯和学习目标进行个性化的自主学习。这种教学模式的实现需要依托如学习通、雨课堂等智能化的课程教学平台，将学习资源、自主学习、师生互动、教学监控、考核评价和教学管理等有机融合，实现“教—学—考”线上线下互为补充的格局。这不仅为学生提供了更多自主学习和深度学习的资源，而且为教师节约了大量时间，使其更多地投入课程改进和对学生的指导。

三、基于对分课堂的工程流体力学线上线下混合教学模式探讨

针对我校工程流体力学教学过程中存在的普遍问题，本文提出以“对分课堂”教学模式为基础，借助学习通等在线教学平台，探索工程流体力学线上线下相结合的新型教学模式。该模式以对分课堂的三个教学环节为主线，充分利用网络教学平台的交互性，将网络的智能化融入教学环节，以改善工程流体力学的教学效果。

（一）课堂授课环节

在课堂讲授环节，教师通过绘制授课内容的思维导图，明确重点和难点，用1 个学时讲完2 个学时教学内容中的重点和难点，其余内容要求学生课后自主学习。教师在课前利用智能化的网络教学平台发布该节课的辅助教学资源，帮助学生掌握重难点，比如“伯努利”方程的发展及应用背景等。而对于流态和水击等较为抽象的概念，教师在课前通过网络平台提供视频或是动画等可视化资源让学生在课前观看，增加学生对较为抽象概念的认识，同时也将有助于提高学生课堂听课效果。

采用“对分课堂”模式使得教师讲授时间进一步缩减。如果有些学生当堂无法完全理解教师讲授的内容，可通过回放在线教学平台录制的教师授课视频，实现课后对课堂的重现，有助于学生对知识的复习和巩固。

（二）课后内化吸收环节

在该教学环节中，教师在网络平台发布任务要求、学习指导和案例资源，学生可根据自己的学习目标选择完成基本任务、一般任务和深度学习任务。学生在课后，首先自主完成教师指定的学习任务，然后完成网络教学平台的测试题，自主评价学习效果，自我调整学习的投入度。学生只有完成基本测试之后，才能进入作业界面完成指定的或选做的作业。对于小组合作完成的作业，学生可以利用网络教学平台开展讨论，形成报告，提交小组作业成果。

该环节充分利用了网络教学平台对学生课后学习过程进行监督，不仅能促进学生知识体系的构建，也能驱动部分同学开展深度学习。同时，网络教学平台也给教师和学生提供了一个交流空间，使得平时害怕出错不敢跟教师交流的同学，也能大胆地提出自己的疑问，同学和教师都可以在这个交流空间解答疑难问题，将“教”与“学”系统联系起来，实现教学相长。

（三）交流讨论环节

在小组或者组间讨论环节，教师利用网络教学平台随机分组，4—5 个小组成员就课程任务或者作业展开讨论，最后形成统一的认识。然后，教师随机抽查1—2 个同学阐述小组讨论的情况，给出小组讨论成绩。在这个过程中，利用网络的随机性，能促使每个同学都积极投入讨论学习的过程，通过讨论或者交流学习体会更进一步地强化学生对知识的吸收和应用，潜移默化地促进学生知识体系的构建。同时，能增加学生的团队意识，提高学生的交流能力。

（四）多元考核评价环节

传统的课程考核模式容易导致学生平时不学而期中、期末考前突击的情况出现，笔者结合网络智能测试平台，制定了一种线上、线下相结合的多元化的过程考核评价方式。该评价环节不设置期中考试，设置单元模块测试，将工程流体力学划分为流体静力学、流体动力学、流体运动学、流动阻力、气体动力学5 个单元测试模块，不同专业结合各自的侧重点设置各单元模块测试的成绩比重。单元模块测试这种过程考核成绩占总成绩的20%，作业成绩占10%，课堂讨论成绩占10%，实验成绩占20%，期末成绩占40%，注重学生的学习过程考核比重，减少期末考试突击学习的倾向。

在多元化的成绩考核评价过程中，除了期末考试成绩外，各部分成绩都可以在网络教学平台上及时呈现，学生能够及时掌握自己的成绩。如果测试成绩较好，可以增加学生的自信心，提高自主学习和课堂参与的积极性，保持良好的学习态势。如果某次测试结果或者成绩不理想，学生会权衡利弊，调整学习的投入度和课堂的参与度，以达到自己对成绩的预期目标。这种多元化的考核评价方式有效地提高了学生学习的积极性，为后续的专业课学习打下了坚实的理论基础。

本文结合对分课堂和线上线下混合教学模式的优势，在超星等人工智能教学平台的助力下，提出一种基于对分课堂的工程流体力学混合教学模式的设计思路。混合教学模式不仅能提高教师的有效授课水平，还能激发大学生的自主学习积极性，促进知识体系构建，为今后的专业学习奠定坚实的基础。