基于西南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的互動(dòng)式流體力學(xué)教學(xué)模式構(gòu)建

黃 磊

（1.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400715；2.農(nóng)村清潔工程重慶市工程研究中心，重慶 400716）

1 當(dāng)前流體力學(xué)教學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀

流體力學(xué)屬于技術(shù)學(xué)科，研究的內(nèi)容為流體的平衡、運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)及具體應(yīng)用。流體力學(xué)具有較強(qiáng)的理論性質(zhì)，需要多種學(xué)科之間的相互支持，如高等數(shù)學(xué)等，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的能力[1]。對(duì)流體力學(xué)的學(xué)習(xí)建立在理論、運(yùn)算和實(shí)驗(yàn)3 個(gè)突出領(lǐng)域，體現(xiàn)的是基礎(chǔ)學(xué)科的功能，對(duì)環(huán)境工程專業(yè)課程的學(xué)習(xí)至關(guān)重要，為水、大氣污染治理和生態(tài)研究提供理論知識(shí)[2]。因此，要重視流體力學(xué)教學(xué)改革，提升教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生的綜合分析問題和解決問題的能力。早在20 世紀(jì)90 年代，就流體力學(xué)的理論和實(shí)踐教學(xué)方式已開展了一系列改革，取得了一定的成績。在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，理論知識(shí)得到強(qiáng)化記憶，動(dòng)手實(shí)踐能力也得到了訓(xùn)練，但是在思維創(chuàng)新上效果不佳，學(xué)生的熱情沒有被調(diào)動(dòng)，無法實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造力的培養(yǎng)。

2 對(duì)互動(dòng)式流體力學(xué)教學(xué)模式的研究和探索

2.1 理論教學(xué)過程中的互動(dòng)式實(shí)現(xiàn)

互動(dòng)式教學(xué)以學(xué)生感興趣的領(lǐng)域?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，通過尊重學(xué)生的主體意識(shí)和創(chuàng)新潛力，循循善誘、因勢(shì)利導(dǎo)進(jìn)行指引。流體力學(xué)中關(guān)于流體質(zhì)點(diǎn)與流體微團(tuán)、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)、伯努利方程等重要知識(shí)點(diǎn)對(duì)首次接觸流體力學(xué)的學(xué)生來說存在抽象難懂的問題。從日常生活中的香蕉球、河水流動(dòng)、降雨過程等作為教學(xué)引入，可以增強(qiáng)學(xué)生的求知欲望，活躍課堂氣氛，讓每個(gè)學(xué)生享受系統(tǒng)的思維訓(xùn)練和探究學(xué)習(xí)的興趣。將單向的老師對(duì)學(xué)生的教學(xué)模式，通過教學(xué)導(dǎo)入的優(yōu)化，變成動(dòng)態(tài)的雙向教學(xué)模式，提升流體力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

2.2 互動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的分析和摸索

在流體力學(xué)教學(xué)方式中，實(shí)驗(yàn)是重要手段之一。通過實(shí)驗(yàn)，能夠驗(yàn)證力學(xué)運(yùn)算數(shù)值的精確性。在針對(duì)實(shí)驗(yàn)的互動(dòng)教學(xué)中，可以將實(shí)驗(yàn)劃分為課程必做實(shí)驗(yàn)、選擇性實(shí)驗(yàn)以及自我設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)[3]。在具體的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中，通過進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)和互動(dòng)探討，提升學(xué)生主動(dòng)性，增強(qiáng)自主創(chuàng)造的能力。在整個(gè)過程中，教師發(fā)揮引導(dǎo)和協(xié)助的作用，適時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)，將學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)的主體，切實(shí)提升學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

2.3 積極推進(jìn)互動(dòng)式網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的構(gòu)建

借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，教師可以提出問題，學(xué)生積極參與，進(jìn)行討論，教師進(jìn)行最終的系統(tǒng)總結(jié)，這樣教師可以明確每位學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，提高學(xué)習(xí)效率[4]。目前，西南大學(xué)在門戶網(wǎng)站設(shè)置有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支持平臺(tái)，通過平臺(tái)可以構(gòu)建課程的教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、課后習(xí)題講解的雙向互動(dòng)，學(xué)生不僅能夠及時(shí)通過平臺(tái)提前獲得流體力學(xué)課程的相關(guān)內(nèi)容，課后還能通過平臺(tái)向教師詢問知識(shí)點(diǎn)，提出自己的觀點(diǎn)和建議，師生在相互探討的教學(xué)過程中，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，提高學(xué)生的能動(dòng)性。

3 基于西南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的流體力學(xué)課程模塊組建

在互動(dòng)式的教學(xué)模式中，師生處于平等的地位，二者呈現(xiàn)聯(lián)動(dòng)的關(guān)系?！耙陨鸀楸荆詫W(xué)為中心”的培養(yǎng)模式需要教師積極發(fā)揮組織協(xié)調(diào)作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。為此，重視學(xué)生和教師的地位，區(qū)分主體和主導(dǎo)的區(qū)別，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的互聯(lián)互動(dòng)。

3.1 平臺(tái)構(gòu)成及功能

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)主要由3 個(gè)模塊組成，包括課程資源模塊、討論模塊和學(xué)生作業(yè)模塊。示意圖如圖1 所示。

圖1 平臺(tái)構(gòu)成

課程資源模塊支持如電子文檔、圖片、音頻、視頻等電子資源，這些資源易于管理，全部資源均被整合進(jìn)入資源庫，被授課教師和學(xué)生共享。課程引申的教學(xué)資源可以方便學(xué)生提前預(yù)習(xí)和按時(shí)復(fù)習(xí)，啟發(fā)科研思維，對(duì)創(chuàng)新型主動(dòng)教學(xué)具有一定促進(jìn)作用。討論模塊支持在線解疑答問，通過在線交流，及時(shí)準(zhǔn)確地幫助學(xué)生，打通了師生之間和學(xué)生之間討論的壁壘和障礙。在學(xué)生作業(yè)模塊，教師可以通過布置課后作業(yè)，供個(gè)人或者小組學(xué)習(xí)。平臺(tái)給每個(gè)參與討論的學(xué)生均設(shè)置有個(gè)人空間，可以展示學(xué)生對(duì)習(xí)題、課程知識(shí)和選題的個(gè)人看法等。

3.2 流體力學(xué)課程互動(dòng)式教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用

以流體力學(xué)課程的第四章“流動(dòng)阻力和能量損失”為例，展示互動(dòng)式教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建過程。

第一，需要課程指導(dǎo)老師進(jìn)入西南大學(xué)校內(nèi)門戶網(wǎng)站，通過賬號(hào)登錄網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐平臺(tái)，并在個(gè)人空間中建立流體力學(xué)課程。按照網(wǎng)頁提示，添加學(xué)生姓名和學(xué)號(hào)、教學(xué)資源、教學(xué)任務(wù)等相關(guān)信息，構(gòu)建包括課程大綱、課程空間、資源、作業(yè)、討論區(qū)、花名冊(cè)等。學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名添加后，可以通過校內(nèi)門戶直接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐平臺(tái)中的相關(guān)課程界面，不需另行注冊(cè)、審核等相關(guān)程序。本案例在課程開始之前通過西南大學(xué)教務(wù)平臺(tái)提取選課學(xué)生的學(xué)號(hào)后直接添加進(jìn)入平臺(tái)。學(xué)生通過學(xué)號(hào)登錄門戶網(wǎng)站后會(huì)自動(dòng)提醒加入教學(xué)平臺(tái)，教師可以通過平臺(tái)的花名冊(cè)核實(shí)添加情況。

第二，在課程教學(xué)活動(dòng)開始前，將課程講義、教學(xué)flash等資源上傳至平臺(tái)，同時(shí)建立課前討論模塊，便于學(xué)生在課前預(yù)習(xí)過程中提問。本案例中由于流體流動(dòng)阻力涉及高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等相關(guān)課程[5]，為了使學(xué)生能夠準(zhǔn)確理解流體力學(xué)中的流動(dòng)過程，抓住問題的本質(zhì)，將流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)過程拍攝成視頻文件，同步上傳，幫助學(xué)生通過實(shí)際過程明白流體力學(xué)中的知識(shí)點(diǎn)。

第三，依托教學(xué)平臺(tái)的輔助作用，將課堂教學(xué)的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)在課后及時(shí)上傳至平臺(tái)討論區(qū)。學(xué)生也可以通過討論區(qū)與教師和同學(xué)之間互助，將自己不清楚不明白的知識(shí)點(diǎn)，通過平臺(tái)討論獲得解決。討論區(qū)可以通過設(shè)置權(quán)限，將疑問較多的知識(shí)點(diǎn)置頂操作等。

第四，在課程空間，教師提供選題后，讓學(xué)生以個(gè)人或小組的形式參加，對(duì)選題進(jìn)行辨析、研討和調(diào)研等，形成成果并在空間進(jìn)行展示。課程空間可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和團(tuán)隊(duì)合作精神，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，有助于教師因材施教，實(shí)現(xiàn)差異化教學(xué)。通過學(xué)生展示的相關(guān)成果，挖掘?qū)W生的研究潛力，提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

4 基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的“流體力學(xué)”差異化教學(xué)

“流體力學(xué)”是西南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的核心課程，經(jīng)過多年的教學(xué)積累，形成了大量的教學(xué)資源和特色資料，通過平臺(tái)上傳，可以幫助學(xué)生充分利用課余時(shí)間認(rèn)識(shí)、了解基礎(chǔ)知識(shí)，并歸納總結(jié)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，從本質(zhì)上推進(jìn)差異性教學(xué)。

平臺(tái)討論是實(shí)現(xiàn)差異性教學(xué)的有效手段。通過討論板塊，學(xué)生能夠回答教師提出的問題并自由提問，避免課堂上回答問題的尷尬，同時(shí)保留學(xué)生的隱私，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與興趣。教師還可以通過匯總學(xué)生疑問，并針對(duì)某個(gè)問題進(jìn)行回答，不斷拓展和延伸，引起學(xué)生的關(guān)注。同時(shí)，教師可以提出與課程相關(guān)的前沿性科學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性或驗(yàn)證性試驗(yàn)研究，通過師生聯(lián)動(dòng)和溝通，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可以幫助教師全面了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的了解情況。在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)過程中，講解過程和層次受限于學(xué)生的差異性接受能力和理解能力，使一部分學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)受到限制[6]。通過平臺(tái)討論中學(xué)生的提問及回答情況，教師可以明確學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的接受程度，結(jié)合差異性情況進(jìn)行教學(xué)反思，調(diào)整教學(xué)方法和教學(xué)重點(diǎn)，有效利用課堂教學(xué)時(shí)間。

5 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)使用的反饋調(diào)查

以西南大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)2017 級(jí)本科生為調(diào)研對(duì)象，在結(jié)課后，圍繞“流體力學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)設(shè)置的合理性”和“流體力學(xué)課程單元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的必要性”兩個(gè)方面開展調(diào)查。共計(jì)發(fā)放75 份調(diào)查問卷，回收72 份，有效回收率達(dá)96%。

調(diào)查結(jié)果表明，學(xué)生對(duì)流體力學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)設(shè)置的合理性持認(rèn)可態(tài)度，對(duì)平臺(tái)界面設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)模擬和師生互動(dòng)模式的合理性認(rèn)可程度最高（達(dá)到85%以上），其余幾項(xiàng)均有80%以上的學(xué)生認(rèn)為合理。在流體力學(xué)課程單元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)置中，認(rèn)為“流體力學(xué)基礎(chǔ)”“恒定總流伯努利方程及應(yīng)用”“沿程及局部阻力損失”“管網(wǎng)水力計(jì)算”和“復(fù)式明渠水力計(jì)算”有必要開設(shè)的學(xué)生較少（分別只占總調(diào)查人數(shù)的56%、66%、45%、60%和55%），其余課程單元的開設(shè)均有75%以上的學(xué)生認(rèn)為必要。從單元調(diào)查結(jié)果來看，涉及復(fù)雜計(jì)算的章節(jié)學(xué)生普遍認(rèn)為課堂教學(xué)更加必要，而偏重于實(shí)踐內(nèi)容的章節(jié)則對(duì)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)教學(xué)表現(xiàn)出更高的興趣。

通過教學(xué)環(huán)節(jié)融入網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在調(diào)動(dòng)學(xué)生積極主動(dòng)性的同時(shí)，拓寬了學(xué)生的視野，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，獲得了學(xué)生的正面反饋。學(xué)生對(duì)教師教學(xué)的綜合評(píng)分為93 分（百分制），評(píng)價(jià)了“知識(shí)點(diǎn)講解清楚明白”，“反饋的問題在師生互動(dòng)環(huán)節(jié)得到解決”等。

6 結(jié)論

互動(dòng)教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)是能夠?qū)崿F(xiàn)教與學(xué)的合理結(jié)合，突破流體力學(xué)在內(nèi)容上的枯燥性，將教學(xué)變得更加形象、生動(dòng)和活潑。學(xué)生樂于參與，積極配合，以飽滿的熱情參與課程互動(dòng)。西南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)作為一種新的互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)，可以在教學(xué)過程中實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，既加深學(xué)生對(duì)流體力學(xué)理論知識(shí)掌握，也激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力，師生關(guān)系被改善，有效提高了流體力學(xué)的教學(xué)效果?！傲黧w力學(xué)”作為專業(yè)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容與日常生活關(guān)系緊密，課程的設(shè)計(jì)和課堂講授方式等變得非常重要，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可以作為課程教學(xué)的有益補(bǔ)充，但不能完全取代傳統(tǒng)教學(xué)。