“工程流体力学”线上教学的探索与实践

张玉明^*，杨利，陈建义 

（中国石油大学（北京） 机械与储运工程学院，北京 102249）

[摘  要］2020年春季学期，受疫情的影响，全国高校积极开展在线教育教学活动。如何保证学生线上与线下学习效果的“实质等效”，成为教学过程中必须要回答的问题。文章以《工程流体力学》线上教学为例，简要分析了线上教学中存在的问题。基于OBE教育理念，从线上教学手段、教学设计和形成性评价等方面进行了线上教学探索和实践，旨在提高教学质量和学生学习效果，达到实质等效地开展线上教学工作的目的。

[关键词］疫情期间；《工程流体力学》；线上教学；实质等效

该文系2018年度中国石油大学（北京）本科教学工程项目创新创业类课程建设阶段性成果。

[作者简介]张玉明（1985-），男，山东日照人，工学博士，副教授，博士生导师，主要从事石油化工研究。

［中图分类号］G642.0 ［文献标识码］A   

Exploration and practice of online teaching of "Engineering Fluid Dynamics" during epidemic period

ZHANG Yuming，YANG Li，CHEN Jianyi

College of Mechanical and Transportation Engineering, China University of Petroleum-Beijing.

Abstract: In the spring semester of 2020, most colleges and universities across the country were forced to carry out online education and teaching activities due to the outbreak of novel coronavirus pneumonia. How to ensure the students’ “substantial equivalence” between the online and offline learning has become a question that must be answered in the teaching process. Taking the online teaching of “Engineering Fluid Dynamics” as an example, this paper briefly analyzed the problems in the online teaching. Based on the concept of OBE education, the author explored and practiced online teaching from the aspects of online teaching means, teaching design and formative evaluation, so as to improve the teaching quality and students' learning effect, and finally to achieve the goal of carrying out online teaching effectively.

Key words: Epidemic period; Online teaching; Engineering Fluid Dynamics; Substantial equivalence;

在全国万众一心抗击疫情的形势下，教育部提出“停课不停教、停课不停学”的要求，指出各高校应积极开展线上授课和线上学习等在线教学活动，保证在线学习与线下课堂教学质量实质等效^[1]。然而在这一目标实施的过程中，线上教学可能出现设备使用、网络拥塞、平台不稳定等软硬件问题；由于师生物理空间远、缺乏课堂氛围，教师无法及时了解学生动态；学生主观能动性与自律自觉性不足等问题，导致学生们难以掌握知识内容，达到线上与线下学习效果的实质等效。

成果导向教育（Outcome-based Education，简称OBE）是1981年由美国社会学家William Spady提出的以学生为中心，以学生“学习成果”为导向的教育理念^[2]。目前国内外许多高校结合OBE理念进行教学改革，取得了良好的效果^[3-5]。OBE教学以学生学习结果作为驱动力的教学模式，即以“学生学到什么”为教学设计原则的前提和依据；以解决“复杂工程问题”为背景，让学生完成从“学知识”到“应用知识解决问题”能力的转变。如何在线上教学过程中贯彻OBE理念并达到相应的教学效果，对教师线上教学工作的开展提出了更高的要求和挑战。

《工程流体力学》是很多工科院校本科生必修的专业基础课程，该课程概念多、公式推导复杂、对数学和物理等基础知识要求高，要求学生能够应用流体力学知识和方法来分析与流动过程有关的现象，具备提高分析和解决复杂工程问题的能力。本文以过程装备与控制专业《工程流体力学》课程的线上教学实践为例，分析了线上教学过程中存在的问题。结合OBE教学理念，通过多渠道并重的教学手段，合理的教学设计以及及时的跟踪评价等方式开展线上教学活动，为广大普通高校线上教学工作提供参考和帮助。

一、 线上教学现状与存在的问题

首先，网络、直播平台和设备等软硬件平台对在线教学的制约。开启线上教育以来，由于广大师生网络授课和单位职员在线办公，网络访问量激增，授课稳定性下降。即使在设备和网络良好的基础上，单一的授课平台往往难以确保教学过程的可靠性。

其次，线上教学缺乏课堂氛围，师生难以有效互动，对教师掌握力和学生自觉性提出新的要求。不同于线下课堂教学，教师难以随时监督课堂状态，掌握学生学习情况，对教学过程做出及时调整。同时，教师对学生的约束力下降，对学生的自觉性和纪律性提出了更高的要求，难以确保知识的有效传播。

再次，吸引学生的注意力和保证教学效果，对教学设计和教学方法提出了新的挑战。不同于传统的“线上+课堂”混合式教学，当前教学的全过程只能通过线上进行，将线下课堂内容简单移植到线上教学，难以保证学生的学习效果。如何让学生有效学习和掌握知识点，需要更有效的教学内容设计和方法改进。

二、 基于OBE教育理念线上教学的探索实践

基于OBE教育理念，针对在线教学过程中存在的问题，以学生为中心，坚持“学习成果”导向，本文从线上教学手段、教学设计和形成性评价等方面对线上教学进行探索实践。

1. 多渠道并重，教学手段多元化。

根据OBE教育理念，为使学生获得课程学习的成果，实现课程的教学目标，合理选取教学方法与模式。合理运用各平台，采用“课前预习视频+课上直播答疑+课后回放追踪”的多元化教学。

首先，预授课阶段对多个授课平台进行测试，针对学生需求开展投票调研。综合学生意见、平台的可靠性与教学效果等因素，采用腾讯课堂作为授课平台，充分运用考勤签到、答题卡、举手、文字讨论区和课后回看等功能。

其次，结合学校推广的雨课堂平台，发布通知公告和预习课件，布置和批改作业，并对相关数据收集统计。同时，习题研讨课上采用腾讯会议平台，能够与学生视频或语音交流，更好地营造课堂氛围。

第三，授课同时通过哔哩哔哩平台（B站）录制视频，并在课后上传供学生回看。与腾讯课堂只录制课件界面不同，B站屏幕推流包含课程信息更加全面。部分学生对B站认可度更好，可以匿名交流，互动充分。此外，课程建立包含所有学生的微信群1和仅包含课代表与助教的微信群2，可以实时互动，及时反馈上课信息。

2. 合理教学设计，实质等效开展教学活动。

OBE教学不是传统的以教学内容作为驱动力的教学模式，而是以学生学习结果作为驱动力的教学模式，因此需要以学生的学习成果为导向，实质等效开展地教学活动。保证教学效果“实质等效”重要手段在于合理的教学设计和及时的过程跟踪，教学设计是其中的关键。图1给出了某次课程讲解过程的截图。

图1. 线上教学讲解屏幕截图

一是教学内容的设计。面对线上教学知识点“碎片化”的特点，按照教学大纲分解梳理课程知识点，根据课程重点和难点对知识点进行分流处理。较为简单和细小的知识点，可以通过课前推送视频课件，布置预习内容和设置思考题等方式进行，同时根据学生预习结果在课上做相应程度的讲解。考虑到流体力学的课程特点，对于重点和难点利用课上时间进行集中讲解，注意知识点之间的串联，保证学习过程的连贯性。

二是教学过程的设计。与传统课堂教学相比，线上教学缺乏课堂氛围，如何保证学生的学习效果非常重要。根据网络学习特点，将每节50min的课程缩短为30min左右，通过教师视频互动、按时上下课等方式营造课堂氛围。每个知识点后设置选择或投票等客观题，提高学生的答题参与度。同时采用与学生提前约定的数字代码来代表知识点掌握程度，通过弹幕、文字讨论等方式实时了解学生的学习情况。

三是教学方式的设计。为了适应学生的网上教学观看，应当采用宽屏课件并适当留白，尽量多地采用手写板+课件相结合的方式，重点和难点内容采用板书推导。为了吸引学生的注意力，教学过程中适当引入与课程内容相关的短视频或小故事，同时结合自己科研方向，穿插流体力学知识在石油化工领域内的应用，提高学生课程学习兴趣和教师吸引力。

3. 学生学习记录的统计分析与学生个体的跟踪交流。

线上教学的一个优势就是学习过程记录的完整性，一方面学生可以随时回看授课内容，另一方面老师也可以了解并统计每一个学生的出勤、答题与预习、作业等完成情况^[6]。教学过程中发现，通过对学生出勤、预习时长、作业提交等记录的综合统计，基本能够锁定本课程的重点学生。通过课程微信群可以随时与学生沟通，并对重点学生进行一对一交流指导，了解班级每一位同学的学习情况。例如，与某位学生交流得知由于准备考研而导致课程参与度较低，通过指出该课程为专业的考研专业课，学好本课程与准备考研并不冲突，使该生学习积极性得到很大提高。

此外，OBE课程强调的是围绕课程目标，强调学生应用知识解决问题的能力。根据本课程计算题作业多的特点，通过作业批改和问题汇总，能够及时了解学生对知识点的掌握和应用情况。针对作业和预习中的共性问题，在课内随时反馈和集中讲解；同时，针对课程学习的难点问题，采用习题课研讨和视频课件等方式，并上传到相应的线上平台，供学生随时回看。

三、 课堂教学的形成性评价与反馈

根据OBE教育理念，及时跟踪评价学生的学习效果，根据结果及时给出相应的教学调整和应对措施十分重要。采用问卷星和微信群推送，合理设置问卷，可全面评价学生阶段性的学习效果。针对课程流体物性和静力学等两章的学习，设置1-5等级的满意度，从授课平台、学习效果、作业题和知识掌握等方面进行调研，同时汇总学生的课程建议。图2给出了线上教学调查问卷的部分结果。其中，授课平台和授课方式的满意度得分均为4.59，分值较高，学生总体上认可当前授课方式。学生对自己的学习效果、教学授课和知识掌握的满意度分别为4.10、4.63和4.02分，学生对授课满意度的认可显著高于对自己学习和知识掌握方面。以上量化结果一方面积极肯定了当前的教学效果，另一方面也为下一步教学改进和措施制定起到了指导作用。

图2. 学生线上调研问卷的部分结果截图

除此之外，对前两章知识点进行了在线测试，成绩分布情况如图3所示。在保证试题难度接近的情况下，与去年同期相比，本年度学生的平均成绩有所提高。通过课堂测试和问卷调研结果，可在课程教学过程中及时跟踪评价，准确把握线上教学的学生动态，并在教学过程中针对性的反馈和应对。

图3. 学生课堂测验的成绩分布情况

四、 结语

线上教学隔离的是师生之间的物理距离，关注了解每一位学生的学习状况，关心学生的成长成才，便能实现与学生“面对面”的教学。同时充分运用信息化手段，引导学生线上互动和课后回看，结合合理的教学设计和及时的跟踪评价，做到以学生为中心，最大程度地使线上与线下教学做到“实质等效”。疫情终将过去，学生返校之后笔者将继续开展线上教学的探索实践，丰富“线上+线下混合式”教学模式，以OBE教育理念提高学生的学习成果和课堂的教学效果。

参考文献：

[1] 教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见. [2020-02-04]. http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202002/t20200205_418138.html.

[2] William G. Spady. Outcome-based Instructional Management: A Sociological Perspective. 1982, 26 (2): 123-143.

[3] 郭庆园, 丁成, 严金龙, 李璇, 杨百忍. 基于OBE教育理念的环境工程设备与应用课程改革探讨[J]. 教育教学论坛, 2020 (12): 176-177.

[4] 朱志怀, 孙鸿燕. OBE理念下的《水工艺设备基础》课程教学改革 [J]. 教育教学论坛, 2020 (11): 153-154.

[5] 郝帅, 马旭, 孙思雅, 高瑞. 基于OBE理念的《电机学》课程教学改革 [J]. 教育教学论坛, 2020 (10): 174-175.

[6] 池重.高校网络营销课程教学实践研究—基于速卖通平台[J].教育教学论坛, 2020 (13): 262-263.