張小彬 谷德林 王璐
［摘 要］ 在新形勢下，線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)已經(jīng)成為一種嶄新的授課模式，以哈爾濱工程大學(xué)航天與建筑工程學(xué)院的“工程熱力學(xué)”課程作為案例，從教改原因、教改設計、效果分析等三個(gè)方面介紹了“工程熱力學(xué)”混合式教學(xué)模式的研究與實(shí)踐。結果表明，相較于傳統課堂，包含課前、課中、課后的三段式線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式在明確學(xué)習目標、強化知識理解、鞏固課堂知識、調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習興趣及學(xué)習能動(dòng)性等方面對學(xué)生均有較大幫助。
［關(guān)鍵詞］ 工程熱力學(xué)；
線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式；
調查問(wèn)卷；
教學(xué)改革
［基金項目］ 2021年度教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“基于情景教學(xué)案例的‘工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革研究”（202101373005）；
2021年度教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“虛擬仿真在固體火箭發(fā)動(dòng)機設計課程中的應用實(shí)踐”（202101292008）；
2021年度黑龍江省高等教育教學(xué)改革研究項目“基于線(xiàn)上線(xiàn)下混合式授課模式的‘工程熱力學(xué)課程建設”
［作者簡(jiǎn)介］ 張小彬（1979—），男，河北廊坊人，博士，哈爾濱工程大學(xué)航天與建筑工程學(xué)院副教授（通信作者），主要從事多相流體動(dòng)力學(xué)研究。
［中圖分類(lèi)號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）22-0124-04［收稿日期］ 2022-07-28
引言
隨著(zhù)社會(huì )技術(shù)的進(jìn)步和時(shí)代的發(fā)展，新時(shí)代大學(xué)生的思維方式和接受信息的方式發(fā)生了根本性的改變，這促使高校不斷推進(jìn)在線(xiàn)教學(xué)改革。在近年來(lái)的調研中發(fā)現，大學(xué)生上課不愛(ài)記筆記，多數學(xué)生只是帶著(zhù)耳朵來(lái)聽(tīng)課，遇到重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題多采用給板書(shū)拍照、錄像等方式記錄。筆者認為其根本原因在于新時(shí)代大學(xué)生接收信息的方式發(fā)生了改變。由于信息技術(shù)的發(fā)展和國家政策的支持，高質(zhì)量慕課不再稀缺，學(xué)生可以通過(guò)各種途徑觀(guān)看國內外大學(xué)的線(xiàn)上課程資源。此外，為滿(mǎn)足新版培養方案中課內學(xué)時(shí)向課外學(xué)時(shí)延伸的要求，學(xué)校需要打破傳統授課模式的局限。新時(shí)代的發(fā)展要求表明，要加快一流大學(xué)和一流學(xué)科建設，在更新課程教學(xué)內容的同時(shí)改進(jìn)課程教學(xué)模式［1-3］。在新形勢下，線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)更是已經(jīng)成為一種嶄新的授課模式［4-9］。
哈爾濱工程大學(xué)航天與建筑工程學(xué)院針對航空宇航科學(xué)與技術(shù)學(xué)科開(kāi)設了“工程熱力學(xué)”這一專(zhuān)業(yè)核心課程，這也是學(xué)生學(xué)習后續其他專(zhuān)業(yè)核心課程（例如：“傳熱學(xué)”“氣體動(dòng)力學(xué)”和“航空發(fā)動(dòng)機原理”）的必修課。該課程從工程熱現象的宏觀(guān)角度出發(fā)，結合實(shí)際工程技術(shù)學(xué)，研究各種物質(zhì)的熱力學(xué)物理性質(zhì)、建立熱能與其他能量平衡關(guān)系的科學(xué)規律和方法，以及如何更高效、更合理地提高熱能的利用率和熱功轉換率，為熱能開(kāi)發(fā)提供新途徑。通過(guò)本課程的學(xué)習，學(xué)生能夠理解熱力學(xué)研究對象的特殊性，建立學(xué)科特有的系統分析及能量轉換的專(zhuān)業(yè)思維模式和研究方法，形成能源—工質(zhì)—系統—效率—環(huán)境“五位一體”的基本知識架構和分析思路，最終達到學(xué)生能夠靈活運用課程理論知識解決工程實(shí)際問(wèn)題的目的。但是，根據哈爾濱工程大學(xué)航天與建筑工程學(xué)院多年來(lái)開(kāi)設“工程熱力學(xué)”課程的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗來(lái)看，達到課程預期目標仍有一定距離；
而且，雖然以往已有一些學(xué)者對線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式進(jìn)行了探討，但結合熱力學(xué)特有的學(xué)習方式方法和通過(guò)課堂調查研究其運行機制及影響的相對較少。因此，課程組基于在“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題，從線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式的設計方案、實(shí)現形式、具體效果等方面進(jìn)行問(wèn)卷調查，對“工程熱力學(xué)”線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式進(jìn)行了研究與實(shí)踐。
一、傳統“工程熱力學(xué)”教學(xué)中存在的問(wèn)題
傳統的“工程熱力學(xué)”教學(xué)存在一些問(wèn)題。一方面，在傳統的教育體制下，課程教學(xué)模式主要以課堂教學(xué)為主，課后布置習題鞏固，學(xué)生比較被動(dòng)地接受或吸收知識，學(xué)生的創(chuàng )新能力沒(méi)有得到有效的培養和鍛煉；
而且“工程熱力學(xué)”理論課程不僅抽象的數學(xué)概念多，還包含許多難以準確理解的數學(xué)過(guò)程［10］。另一方面，“工程熱力學(xué)”課程在課堂講解時(shí)會(huì )列舉一些工程應用實(shí)例，學(xué)生由于無(wú)法親自感知，體會(huì )和認知效果不明顯，導致學(xué)習興趣及主觀(guān)能動(dòng)性較差。另外，由于傳統的工程熱力學(xué)實(shí)驗存在設備體積大、占地面積多、資源緊缺等諸多客觀(guān)限制因素，往往導致實(shí)驗結果不理想。
二、“工程熱力學(xué)”課程線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式的設計方案
“工程熱力學(xué)”課程總共64學(xué)時(shí)，其中包括基礎理論知識講授43學(xué)時(shí)、實(shí)驗8學(xué)時(shí)和學(xué)術(shù)專(zhuān)題研討13學(xué)時(shí)。整個(gè)授課環(huán)節均采用三段式線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式來(lái)進(jìn)行，筆者對教學(xué)方案設計進(jìn)行了詳細研究［11］。學(xué)生的課堂理論學(xué)習教育活動(dòng)工作成效始終為整個(gè)教師課堂教學(xué)活動(dòng)的根本內在出發(fā)點(diǎn)和最終的落腳點(diǎn)。本課程的網(wǎng)絡(luò )資源基于智慧樹(shù)平臺，課程主頁(yè)建于2022年3月，目前已運行1個(gè)完整學(xué)期，師生互動(dòng)3 880次。
課前，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò )明確本次課程的學(xué)習任務(wù)和目標，并自主進(jìn)行課前預習，師生通過(guò)線(xiàn)上平臺進(jìn)行交流。課中，首先采用智慧樹(shù)教學(xué)平臺進(jìn)行課堂測驗，測驗內容包括上次課程內容和本次課程的預習內容兩部分。教師會(huì )根據綜合測驗的情況，對課程的各個(gè)重點(diǎn)、難點(diǎn)知識內容分別進(jìn)行針對性的講解，并對基礎知識的實(shí)際應用與學(xué)生的拓展技能進(jìn)行重點(diǎn)引導，幫助廣大學(xué)生快速完成對基本知識的基礎內化和基本建構。在課中和課后環(huán)節，教師和學(xué)生都有總結與反思，并反饋到下一輪的教學(xué)中進(jìn)行迭代，實(shí)現課程教學(xué)的持續改進(jìn)。課后，學(xué)生通過(guò)習題練習可以鞏固知識并順利完成本次習題作業(yè)，教師則可以在線(xiàn)上及時(shí)進(jìn)行習題輔導和答疑。在課程改革教學(xué)方案設計中，將知識建構、能力培養和價(jià)值塑造統一到課程教學(xué)活動(dòng)中，實(shí)現全過(guò)程育人。
三、“工程熱力學(xué)”課程線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式的效果初探
（一）研究對象及方法
本研究以哈爾濱工程大學(xué)航天與建筑工程學(xué)院（下文簡(jiǎn)稱(chēng)“案例學(xué)院”）中“工程熱力學(xué)”課程的全體學(xué)生作為研究對象，采用課程問(wèn)卷調查的手段對學(xué)生樣本實(shí)現全覆蓋，共發(fā)放100份問(wèn)卷，回收100份，問(wèn)卷回收率為100%。其中有效問(wèn)卷98份，問(wèn)卷有效率為98%。問(wèn)卷由三部分構成，第一部分是“工程熱力學(xué)”線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式的基本信息及學(xué)生所反饋的授課效果；
第二部分是“工程熱力學(xué)”線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)；
第三部分是“工程熱力學(xué)”線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式的缺點(diǎn)。
（二）研究結果
圖1至圖3是采用線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式后，對“工程熱力學(xué)”課程授課班級進(jìn)行問(wèn)卷調查所得到的統計結果，表1為問(wèn)卷的具體項目及結果。從中可以看出，相對于傳統的教學(xué)模式，班級學(xué)生中將近80%的學(xué)生更傾向于“課前線(xiàn)上大綱梳理+MOOC自學(xué)—課中線(xiàn)下智慧樹(shù)教學(xué)+課堂測驗—課后線(xiàn)下做題+線(xiàn)上答疑”的三段式線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式，更有超過(guò)90%的學(xué)生認為線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式對提高課堂參與性及師生、生生互動(dòng)交流，強化知識理解，調動(dòng)學(xué)習興趣及學(xué)習能動(dòng)性，擴展專(zhuān)業(yè)知識，積累理論經(jīng)驗，提高對專(zhuān)業(yè)實(shí)際的了解等方面均有幫助。圖1為對線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式的喜愛(ài)度的調查結果，從中可以看出，學(xué)生中超過(guò)83%的人喜歡這種新型的教學(xué)模式，然而約10%的人表示一般，經(jīng)調查了解，較大原因在于部分學(xué)生不了解這種線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式，在此前的學(xué)習生涯中也未有過(guò)相似模式的課程經(jīng)歷，可見(jiàn)對這種線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式普及的重要程度。
（三）“工程熱力學(xué)”課程線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式的利弊分析
本研究分析了線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式存在的利弊。其中圖2列出了其優(yōu)點(diǎn)，能夠發(fā)現83.7%的學(xué)生認為該模式聽(tīng)課更為便捷，何時(shí)何地都可以獲取知識；
81.6%的學(xué)生認為可以更容易地了解MOOC上名師專(zhuān)家的授課，得到更多優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源和經(jīng)驗以開(kāi)闊視野；
同時(shí)從課程心理的角度來(lái)說(shuō)，只有35.7%的學(xué)生感受到了教師和學(xué)生的動(dòng)態(tài)多向結合。這意味著(zhù)混合式教學(xué)模式在以學(xué)生為中心的授課理念和設計方面，還需進(jìn)一步加強。圖3列出了其缺點(diǎn)，可以發(fā)現現有的線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式仍然有很大的改進(jìn)空間。比如：在線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)中經(jīng)常出現的線(xiàn)上線(xiàn)下間的疏離感、缺乏課堂氣氛、課堂交流不易實(shí)現等問(wèn)題，這是由于在高校數字教改的前中期，技術(shù)等方面還無(wú)法達到師生的預期目標，甚至有時(shí)還會(huì )出現網(wǎng)絡(luò )連接問(wèn)題。但筆者相信隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)和大數據技術(shù)的持續提高，這些問(wèn)題會(huì )逐漸得到解決。值得關(guān)注的是，筆者團隊正在打造線(xiàn)上虛擬仿真實(shí)驗室，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所營(yíng)造的多維度教學(xué)環(huán)境來(lái)解決上述的線(xiàn)上線(xiàn)下間的疏離感、缺乏課堂氣氛、課堂交流不易實(shí)現等問(wèn)題，雖然目前還處于過(guò)渡期，但隨著(zhù)對線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)方法和運行機制的不斷探究，終將會(huì )為高效授課帶來(lái)新的機遇。
（四）未來(lái)授課重點(diǎn)
“工程熱力學(xué)”線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式，提高了學(xué)生的學(xué)習興趣，培養了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技術(shù)。課程調查問(wèn)卷顯示，超過(guò)九成的學(xué)生對本課程的授課方式較為滿(mǎn)意；
但仍有一些學(xué)生認為課程還存在可以改進(jìn)的地方，比如在線(xiàn)上線(xiàn)下間的疏離感、缺乏課堂氣氛、無(wú)法專(zhuān)注聽(tīng)講等方面。未來(lái)筆者團隊將在對“工程熱力學(xué)”課程相關(guān)教學(xué)方法進(jìn)行改革的過(guò)程中，深入分析課程教學(xué)改革中的問(wèn)題，系統總結線(xiàn)上線(xiàn)下混合式課程運行的規律及本科生培養體系與授課成效的影響因素，力圖打造一門(mén)有特色、有價(jià)值的一流課程，并且創(chuàng )建顯性課堂與隱性課堂相結合的思想政治融入式全過(guò)程育人模式，為提高本科生培養質(zhì)量提供助力。
結語(yǔ)
“工程熱力學(xué)”作為航空宇航科學(xué)與技術(shù)學(xué)科開(kāi)設的一門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課程，是從事航空航天類(lèi)研究、開(kāi)發(fā)、設計等相關(guān)工作必不可少的理論基礎。本文通過(guò)不斷改進(jìn)傳統課堂教學(xué)模式，深入淺出地進(jìn)行教學(xué)改革，通過(guò)結合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和大數據等新技術(shù)，運用線(xiàn)上線(xiàn)下混合式互動(dòng)教學(xué)模式實(shí)施新型動(dòng)態(tài)課改。以哈爾濱工程大學(xué)航天與建筑工程學(xué)院的“工程熱力學(xué)”線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)課程作為典型案例進(jìn)行探究，根據問(wèn)卷調查所得到的結果發(fā)現，相比于傳統課堂，學(xué)生認為課前、課中、課后的三段式線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式在明確學(xué)習目標、強化知識理解、鞏固課堂知識、調動(dòng)學(xué)習興趣及學(xué)習能動(dòng)性、提高對專(zhuān)業(yè)實(shí)際的了解等方面均有幫助。同時(shí)分析了混合式教學(xué)模式所存在優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)現除了授課便捷等優(yōu)點(diǎn)外，還存在線(xiàn)上線(xiàn)下間的疏離感、缺乏課堂氣氛、課堂交流不易實(shí)現等缺點(diǎn)需要進(jìn)一步完善。
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Research on Blended Teaching Effect of Engineering Thermodynamics Based on Smart Tree Platform
ZHANG Xiao-bin， GU De-lin， WANG Lu
（College of Aerospace and Civil Engineering， Harbin Engineering University， Harbin，
Heilongjiang 150001， China）
Abstract：In the outbreak era， online and offline blended teaching has become a new teaching mode. Taking engineering thermodynamics course in College of Aerospace and Civil Engineering of Harbin Engineering University as an example， from three aspects of educational reform， teaching design and effect analysis the research and practice of blended teaching mode is introduced. The results show that， compared with the traditional classroom， the three-stage online and offline teaching mode including pre-class， in-class and after-class is of great help to students in clarifying learning objectives， strengthening knowledge understanding， consolidating classroom knowledge， and mobilizing learning interest and learning initiative.
Key words：
engineering thermodynamics; online and offline mixed teaching mode; questionnaire; teaching reform
