超星平臺在“工程熱力學”課程中的應用研究

董敏，王爭，戚素素，魏娜

（山東華宇工學院 能源與建筑工程學院，山東 德州 253034）

0 引 言

自2020年疫情暴發(fā)以來，各高校線上線下混合式教學成為常態(tài)。超星平臺在疫情背景下“停課不停學，停課不停教”的大規(guī)模社會實踐中發(fā)揮了舉足輕重的作用。同時，一流課程的建設(shè)內(nèi)容，要求改革教學方法，讓課堂活起來，要求教師在課堂教學過程中充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，有力推進教與學模式的創(chuàng)新，杜絕信息技術(shù)應用的簡單化、形式化。

“工程熱力學”是工科的一門重要基礎(chǔ)理論課程，也是能源與動力工程、建筑環(huán)境與能源應用工程、新能源科學與工程等本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，更是“傳熱學”“燃燒學”“空氣調(diào)節(jié)”“制冷原理”等專業(yè)課的先導課程。它一直以來都被公認為是概念多、公式多、內(nèi)容抽象的一門課程，而且具有很多相近的圖線，容易混淆，所以從本質(zhì)上一改這門課程學習過程的枯燥無味勢在必行。為了使課程的內(nèi)容更加立體、形象，同時方便學生自主學習，激發(fā)學生的主觀能動性，教師團隊在深入研究“工程熱力學”課程性質(zhì)的基礎(chǔ)上，依托超星平臺創(chuàng)建了線上教學資源，同時借助超星平臺的“一平三端”（即以超星網(wǎng)絡(luò)教學平臺為中心的云平臺同時支撐教室端、移動端和管理端），實施教學模式改革，涵蓋了課前、課中、課后日常教學的全過程，充分將信息技術(shù)手段應用于課堂教學。

1 工程熱力學教育現(xiàn)狀

“工程熱力學”的主要內(nèi)容是研究能量轉(zhuǎn)換，尤其是探索熱能轉(zhuǎn)化為機械能的規(guī)律和方法，以及提高能源利用的經(jīng)濟效果。使學生能夠深入了解水蒸氣、混合氣體及濕空氣，理解工程熱力學的基本概念，掌握有關(guān)物質(zhì)的熱力性質(zhì)、熱能有效利用以及熱能和其他能量轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律，并能夠做到正確運用這些規(guī)律進行能源與動力裝置中各種熱力過程和熱力循環(huán)分析，分析和處理汽輪機、內(nèi)燃機、換熱器等熱工設(shè)備問題，培養(yǎng)學生嚴謹求實的精神，使學生樹立良好的質(zhì)量、安全、服務(wù)和環(huán)保意識，構(gòu)筑節(jié)能減排的理念。

在教學過程中，課程體系龐大，基本概念和原理較多，理論性強，而且知識點抽象深奧。作為一門指導實際工程的理論課，應用范圍之廣，應用角度之多，難以完全掌握。本課程要求學生掌握的知識量很多，而且在現(xiàn)有形式下，又要求縮短授課時間，壓縮學時，使得教學過程中教師對知識點的講解不斷全面，教師在有限的時間內(nèi)無法做到深入的講解。另外，囿于教師本身的知識結(jié)構(gòu)匱乏，導致其對課程教學目標定位不清晰。在授課過程中，要求任課教師對課程內(nèi)容與實際工程應用之間的聯(lián)系有一定的認識。在學生主體上，只是學習了“大學物理”和“高等數(shù)學”等基礎(chǔ)課程，這些課程和“工程熱力學”的聯(lián)系不是很大，所以部分學生對本課程的學習目標并不明確，而且他們的自控能力較差，缺乏自我學習能力，然而他們的學習態(tài)度卻十分積極，可以利用這一點來提升學生的學習興趣。

2 使用超星平臺創(chuàng)建課程

課程教學團隊根據(jù)教學大綱和教學內(nèi)容，首先使用超星平臺創(chuàng)建了線上課程，如圖1所示，完善課程信息，幫助學生了解課程的性質(zhì)、地位和作用，其次創(chuàng)建線上教學資源，包括線上學習視頻、大綱、教案、課件、習題庫以及參考資料，在管理中建立班級。學生通過學習通可以自行下載和使用線上教學資源，可用于課前的預習。教師可以通過學習通發(fā)布討論話題，供師生線上教學互動，也可以通過班級群發(fā)送消息與學生進行即時交流，在線答疑，學生最終的學習效果和活躍度、視頻學習完成情況、作業(yè)完成情況等均可通過平臺進行統(tǒng)計輸出，教師結(jié)合課前制定的平臺成績組成比例來對學生的線上學習效果進行分析，為后續(xù)課程建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐。

圖1 使用學習通平臺建立課程

在線課程建設(shè)按照前期制定的教學日歷進行，通過超星學習通平臺搭建課程章節(jié)內(nèi)容、學習目標和知識點，根據(jù)教學大綱中章節(jié)知識點分配，“工程熱力學”在線課程共建立41 個章節(jié)的內(nèi)容，每章節(jié)均包含相應的視頻、課件、教案，如圖2所示，視頻資源采用中國慕課譚羽非的相關(guān)視頻，與所選擇的教材一一對應。

圖2 章節(jié)資源建設(shè)

在線課程與課本具體的章節(jié)內(nèi)容相對應，完善了作業(yè)庫，建立21 項作業(yè)內(nèi)容。針對重點內(nèi)容以及應用型、熱點問題發(fā)布討論話題，在課中和課后讓學生結(jié)合所學知識參與討論，學生在討論中的表現(xiàn)計入其在線學習成績中，本課程授課過程中共發(fā)布討論話題33 項，學生參與度達98.7%，如圖3所示。

圖3 學生參與話題討論統(tǒng)計

3 超星平臺在教學中的具體應用

3.1 一平三端在課程中的使用

課前，教師通過超星學習通平臺下發(fā)預習任務(wù)，如圖4所示。學生通過在線資源進行課前的預習。為了解和掌握學生的預習效果，教師在上課開始前會進行相關(guān)內(nèi)容的檢測，主要是以客觀題為主，教師通過檢測結(jié)果來了解學生對知識點的掌握程度，教師會將學生完成情況不是很好的內(nèi)容在課堂上進行詳細的講解，使學生能夠透徹理解、舉一反三。授課過程中使用超星平臺的“一平三端”——教室端（智慧課堂）、移動端（學習通）和管理端（智慧教務(wù)），完美地構(gòu)建了智慧環(huán)境下的教學新生態(tài)。

圖4 平臺任務(wù)下發(fā)

在教室端，學校的所有教室均配置了智慧教室，前期在超星平臺上建立的“工程熱力學”線上資源在智慧教室超星智慧課堂中可以直接投屏使用，所有教學內(nèi)容（包括課件、視頻、教案等）均可在云端調(diào)取，完全省去了U盤拷貝等環(huán)節(jié)。由于“工程熱力學”授課教室比較大，為使每一名學生都能看清楚屏幕內(nèi)容，在授課過程中教師將課件推送至移動端，學生可以在手機端進行觀看。同時，教師在教室端提問時，可以利用學習通的選人活動選擇學生來回答問題，學生通過移動端進行討論交流、小組探討、在線回答問題，使問題及時得到解答。課后教師通過布置平臺發(fā)布作業(yè)，可以根據(jù)具體情況以隨機順序向每個學生發(fā)布題目和選項，以此增加課程的趣味性。

在管理端，本門課程的上課過程和學生課后學習情況，可以通過云平臺的收集、加工和分析，在管理端進行可視化展示，包括學生方面的課前預習、課堂上的學習表現(xiàn)、課后復習、作業(yè)完成情況等數(shù)據(jù)，教師方面的備課情況、師生互動情況、考勤以及本門課程的學生成績情況等全部進行統(tǒng)計分析，用于評估教師的教學情況和學生的學習情況，評估過程更加客觀、公正、公平，如圖5、圖6所示。

圖5 任務(wù)完成情況統(tǒng)計

圖6 綜合成績評定

3.2 借助平臺探索翻轉(zhuǎn)課堂

“工程熱力學”課程建設(shè)過程中，堅持“以學為中心，以教為主導”的課堂教學改革理念，在教學設(shè)計和教學方式方法選擇上切實做到以學生為中心，發(fā)揮學生的學習主觀能動性，通過學習通平臺，探索實施了翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，將學習的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學生。例如對“工程熱力學”中應用性比較強的知識點（如“制冷循環(huán)”“動力循環(huán)”等內(nèi)容）采用翻轉(zhuǎn)課堂形式，提前一個月將相關(guān)線上資源推送給學生，學生自主地進行線上學習，并結(jié)合自身的消化吸收情況搜集資料自行制作相應知識點的課件，以用于線下的交流探討，從而積極引導學生進行探究式與個性化學習，如圖7所示為實施翻轉(zhuǎn)課堂的學生展示環(huán)節(jié)。

圖7 翻轉(zhuǎn)課堂實施

3.3 “以賽促學”提升課堂趣味

“工程熱力學”作為一門理論性極強的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時也是全國高等院校人工環(huán)境學科獎學金必考科目，為了增加課堂的趣味性和提升學生的學習興趣，參照人環(huán)獎的比賽試題和辯論模式，針對本課程內(nèi)容設(shè)置問題進行競賽。知識競賽主要包括小組必答題、小組搶答題、風險題和搭檔題四種題型，所有題目均在超星學習通平臺建立完成，并在規(guī)定時間內(nèi)下發(fā)，如圖8所示為知識競賽的比賽場景。通過開展課程知識競賽，強化了學生對“工程熱力學”知識點的理解，提高了學生的團隊協(xié)作意識，激發(fā)了學生的自我探索潛能，促使學生在比賽中學會溝通，培養(yǎng)學生的人際交往能力，增強學生的自信心。學生可在輕松愉快的活動中釋放學習中積聚的壓力，緩解學生的緊張和不安情緒，鞏固學生的平日所學。

圖8 知識競賽場景

3.4 課程考核方式

在“工程熱力學”課程建設(shè)中，對考核方式進行了改革，采用了“+1”的課程考核評價方式，同時加大了過程性考核的占比，將階段性測試、線上學習情況、知識競賽等納入過程性考核，對每一章的“知識節(jié)點”進行“深入研究型”“問題探究型”等級劃分，分配給討論學習小組，讓學生進行思維導圖繪制，該內(nèi)容可以在課堂內(nèi)外、線上線下實施。為進一步體現(xiàn)應用型人才的培養(yǎng)效果，取消期末考核中的客觀性試題，以主觀性考題為主，增加創(chuàng)新性、綜合性內(nèi)容的考核比例，科學“增負”，提高課程挑戰(zhàn)度。

在平時考核中加入一定比例的課堂知識競賽題目，并將平時考核成績在期末總成績中的占比由原來的30%調(diào)整為40%，把大部分的客觀題分散到平時的階段性測試和課堂測驗中，以便期末試卷中只有主觀題，主要包括簡答題和計算題，并設(shè)有一定量的開放性試題。

4 結(jié) 論

在本科教育階段，我們強調(diào)理論知識與實際應用的聯(lián)系性，但是在實際運用中，學生只有對知識有深入透徹的理解應用起來才能做到得心應手，為了讓學生在參加工作后，能夠熟練運用“工程熱力學”的理論知識來解決工作中遇到的問題，改變當前“工程熱力學”的授課模式刻不容緩。利用信息化教學平臺，基于一平三端，探索實踐翻轉(zhuǎn)課堂、以賽促學，以真正實現(xiàn)以學生為中心，提高學生的學習主觀能動性和課堂活躍度。