[摘要]流體力學(xué)以流體為主要研究對(duì)象，是在人們的生產(chǎn)實(shí)踐中逐步發(fā)展起來的，是認(rèn)識(shí)與改造客觀世界不可或缺的工具之一。流體力學(xué)也是能源、動(dòng)力、水利、機(jī)械、航空等專業(yè)的重要核心基礎(chǔ)課程。在新型冠狀病毒肺炎疫情發(fā)生后，云課堂教學(xué)成為高校課堂教學(xué)的主陣地。項(xiàng)目組針對(duì)流體力學(xué)課程理論性強(qiáng)、邏輯嚴(yán)密、公式繁多和線上教學(xué)互動(dòng)不便的特殊性，采用“多措并舉、三位一體”的應(yīng)對(duì)之策開展教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施，充分發(fā)揮了云課堂課程資源建設(shè)、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)互動(dòng)、學(xué)情分析、實(shí)時(shí)反饋等功能，為線上教學(xué)雪中送炭。流體力學(xué)課程的云課堂教學(xué)實(shí)踐為工科專業(yè)課線上教學(xué)提供了有益的經(jīng)驗(yàn)探索和實(shí)踐實(shí)例。

　　[關(guān)鍵詞]云課堂;流體力學(xué);混合式教學(xué)平臺(tái);疫情

　　針對(duì)新型冠狀病毒肺炎疫情對(duì)高校的課堂教學(xué)和正常開學(xué)造成的影響，《教育部應(yīng)對(duì)疫情工作領(lǐng)導(dǎo)小組工作方案(試行)》要求，面對(duì)延遲開學(xué)，采取政府主導(dǎo)、高校主體以及社會(huì)參與的方式，面向?qū)W生開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、線上答疑等活動(dòng)[1]，共同實(shí)施并保障在疫情防控期間高校的在線教學(xué)。鼓勵(lì)各高校充分利用上線的優(yōu)質(zhì)在線課程教學(xué)資源和實(shí)驗(yàn)資源平臺(tái)。依托各類校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間、在線課程平臺(tái)等，積極開展線上學(xué)習(xí)和線上授課等在線教學(xué)活動(dòng)，保證疫情防控期間的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)“停課不停學(xué)、停課不停教”。

　　由于流體力學(xué)課程理論性強(qiáng)、邏輯嚴(yán)密、公式繁多和線上教學(xué)互動(dòng)不便的特殊性，流體力學(xué)線上教學(xué)要借助混合式教學(xué)平臺(tái)、直播平臺(tái)等，增強(qiáng)課程教學(xué)過程中的師生活動(dòng)，讓每位學(xué)生都能全面理解流體力學(xué)的基本概念、理論和方法，能夠運(yùn)用流體力學(xué)的知識(shí)，并對(duì)流體機(jī)械的基本流動(dòng)問題進(jìn)行正確表達(dá)，獨(dú)立建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，同時(shí)通過分析獲得有效結(jié)論。應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從流體的宏觀和微觀、運(yùn)動(dòng)和靜止等辯證角度認(rèn)識(shí)客觀世界，激發(fā)和增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)興趣和創(chuàng)新意識(shí)，讓流體力學(xué)內(nèi)容形象化、直觀化、具體化。

　　應(yīng)結(jié)合工程實(shí)踐和學(xué)科前沿，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜流動(dòng)工程問題的能力。流體力學(xué)課程的線上教學(xué)設(shè)計(jì)采用“多措并舉、三位一體”的形式：“視頻+直播+討論”多措并舉，“課前+課中+課后”三位一體。結(jié)合混合式教學(xué)平臺(tái)，盡可能增強(qiáng)課程教學(xué)過程中的師生活動(dòng)與學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。基于 云課堂的混合式教學(xué)模式不僅能發(fā)揮云課堂的優(yōu)勢，還能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺陷。

　　一、云課堂與流體力學(xué)課程特點(diǎn)

　　流體力學(xué)課程具有涉及的基礎(chǔ)知識(shí)面廣、內(nèi)容多、知識(shí)體系復(fù)雜、理論性和實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，包含許多公式和理論。本課程的教學(xué)應(yīng)使學(xué)生通過學(xué)習(xí)流體力學(xué)的基本概念、理論和應(yīng)用，能夠運(yùn)用流體力學(xué)的知識(shí)對(duì)流體機(jī)械的基本流動(dòng)問題進(jìn)行正確表達(dá)，建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，并通過分析獲得有效結(jié)論;結(jié)合工程實(shí)踐和學(xué)科前沿，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜流動(dòng)工程問題的能力，有效提升學(xué)生在宏觀尺度水力機(jī)械、微米-毫秒時(shí)空尺度液壓元件、新能源開發(fā)等方面的專業(yè)核心能力和綜合素質(zhì)，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)際流體力學(xué)問題的解決奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，在課程教學(xué)過程中，應(yīng)特別注重融入課程思政元素，引導(dǎo)學(xué)生從流體的宏觀和微觀、運(yùn)動(dòng)和靜止等辯證角度認(rèn)識(shí)客觀世界，激發(fā)和增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)興趣與創(chuàng)新意識(shí)。

　　在疫情防控期間教師運(yùn)用云存儲(chǔ)技術(shù)，上傳PPT、視頻資源、討論話題、作業(yè)等相關(guān)資料到平臺(tái)上，非常方便教師對(duì)學(xué)習(xí)資源進(jìn)行分配、管理、訪問。學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)，自主分配學(xué)習(xí)時(shí)間，這使學(xué)生從知識(shí)的被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)參與者[2-4]。同時(shí)，云計(jì)算可以運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析，為教師提供學(xué)生學(xué)習(xí)的相關(guān)數(shù)據(jù)，教師可依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄及時(shí)針對(duì)課程內(nèi)容、課程活動(dòng)以及課程策略進(jìn)行相應(yīng)的改變和調(diào)整。

　　這樣既能發(fā)揮教師監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又能充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性。云課堂中教師還能通過直播方式“面對(duì)面”進(jìn)行知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)，及時(shí)解決學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中遇到的問題，增加課堂互動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考、勇于表達(dá)，從而產(chǎn)生良好的學(xué)習(xí)氛圍[5]。云課堂這種開放的學(xué)習(xí)空間能有效地實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的合理配置以及學(xué)習(xí)者之間的思維碰撞。

　　二、流體力學(xué)線上教學(xué)設(shè)計(jì)

　　(一)線上教學(xué)設(shè)計(jì)解決的問題

　　為實(shí)現(xiàn)高校創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，教師須在云課堂上把握教學(xué)工作的重難點(diǎn)，從“授之以魚”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;授之以漁”。流體力學(xué)云課堂教學(xué)過程中同樣要注意以下重點(diǎn)問題：

　　1.如何將專業(yè)基礎(chǔ)課的繁雜內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻恼�體——建立流體力學(xué)的內(nèi)容體系。以不可壓縮流體的連續(xù)性方程、伯努利方程及動(dòng)量方程等三個(gè)方程為主線，建立流體力學(xué)的內(nèi)容體系，將無序零碎的內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻恼�體，形成模塊化、葡萄串式的課程知識(shí)體系，讓學(xué)生形成對(duì)流體力學(xué)相關(guān)內(nèi)容觸類旁通的認(rèn)識(shí)。如圖1所示，流體力學(xué)課程以流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)、管流損失和管路計(jì)算四部分內(nèi)容為基礎(chǔ)，這四部分內(nèi)容又以三大方程為基礎(chǔ)，進(jìn)行拓展運(yùn)用即可獲得相似理論及量綱分析、一元?dú)怏w動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、漩渦理論、粘性流體力學(xué)、明渠恒定均勻流等內(nèi)容，形成清晰的流體力學(xué)知識(shí)體系[6]。

　　2.如何在專業(yè)基礎(chǔ)課中注重發(fā)展學(xué)生的工程應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)高校創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)——從“人生無處不流體”實(shí)際出發(fā)，將形象化教學(xué)融入線上教學(xué)的各環(huán)節(jié)，從發(fā)展思維能力入手培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。為提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力，激發(fā)學(xué)生的思維興趣，應(yīng)注重教學(xué)邏輯，鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力;應(yīng)理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力;應(yīng)強(qiáng)調(diào)歸納總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的分析思維能力。

　　(二)線上教學(xué)資源建設(shè)與有機(jī)整合

　　由蘭州理工大學(xué)流體力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)精心打造的流體力學(xué)MOOC在線課程于2020年2月21日提前在智慧樹平臺(tái)發(fā)布。流體力學(xué)MOOC在線課程共分為6章，有3~15分鐘的小視頻共51個(gè)片段，350分鐘，里面包含視頻彈題59道，測試題161道，章節(jié)討論題18道，另外有期末考試題260道。通過生動(dòng)的動(dòng)畫演示、豐富的視頻素材、直觀的實(shí)驗(yàn)操作，將情景劇、教學(xué)道具、電影片段、學(xué)科前沿紀(jì)錄片等素材穿插其中，力求課程內(nèi)容的趣味性、專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)性、教學(xué)方式的多元性，體現(xiàn)不一樣的流體力學(xué)線上教學(xué)資源。本課程資源不僅可以作為線上教學(xué)平臺(tái)按計(jì)劃開展教學(xué)工作，而且可以作為輔助教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)生自主學(xué)習(xí)和單元測驗(yàn)等活動(dòng)。

　　我們?cè)诔�星學(xué)習(xí)通上建成流體力學(xué)課程混合式教學(xué)平臺(tái)，現(xiàn)有教學(xué)視頻52節(jié)段、教學(xué)PPT47節(jié)、習(xí)題1500道，已完整運(yùn)行6輪，18萬余人次應(yīng)用，能夠很好地發(fā)揮輔教輔學(xué)功能，滿足教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。流體力學(xué)MOOC在線課程按選擇題、判斷題、填空題、簡答題、計(jì)算題等題型對(duì)每章的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了歸類，共收集各類考試題1000余道，按章節(jié)上傳到學(xué)習(xí)通平臺(tái)，建立了教學(xué)習(xí)題庫及試題庫。我們將實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新整合，建設(shè)部分流體力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)線上教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，形成流體力學(xué)線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用學(xué)校虛擬仿真中心開設(shè)了“流體管流虛擬仿真模擬實(shí)驗(yàn)”“流動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)”“伯努利方程實(shí)驗(yàn)”“動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)”等實(shí)驗(yàn)。充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，激發(fā)了學(xué)生潛能，提高了其學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了其創(chuàng)新能力和科研能力，同時(shí)服務(wù)了流體力學(xué)系列課程建設(shè)。

　　(三)線上教學(xué)設(shè)計(jì)

　　結(jié)合以上流體力學(xué)線上資源，流體力學(xué)線上教學(xué)借助智慧樹、超星學(xué)習(xí)通和釘釘群來實(shí)現(xiàn)，教學(xué)采用釘釘群網(wǎng)絡(luò)直播、超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)討論和釘釘群答疑的形式。 流體力學(xué)與葉柵理論課程的線上教學(xué)設(shè)計(jì)采用“多措并舉、三位一體”的形式：

　　1“.視頻+直播+討論”多措并舉。以葡萄串式知識(shí)點(diǎn)制作的教學(xué)視頻，每個(gè)視頻10分鐘左右，在智慧樹MOOC平臺(tái)發(fā)布，適合學(xué)生進(jìn)行知識(shí)回顧和課前預(yù)習(xí)，學(xué)生可以根據(jù)自己的需求隨時(shí)多次點(diǎn)播學(xué)習(xí)視頻。正式線上教學(xué)采用釘釘群直播，教師制作了精美的PPT，準(zhǔn)備了豐富的視頻素材，設(shè)計(jì)了諸多的互動(dòng)討論問題，通過視頻連線、問答題信息板作答的形式進(jìn)行師生互動(dòng)，每次課的互動(dòng)次數(shù)保持在3次以上。課后在超星學(xué)習(xí)通討論版塊布置了豐富有趣的討論話題，并提供了豐富的課外閱讀素材，方便學(xué)習(xí)者進(jìn)行課后互動(dòng)。

　　2“.課前+課中+課后”三位一體。教師課前發(fā)布課程信息及相關(guān)的有趣問題，學(xué)生在智慧樹平臺(tái)和超星學(xué)習(xí)通通過視頻、PPT等對(duì)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行簡要預(yù)習(xí)，并對(duì)課前問題進(jìn)行充分思考。教師首先對(duì)上次課發(fā)布的課后討論話題進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)，對(duì)個(gè)別學(xué)生的討論觀點(diǎn)進(jìn)行肯定，隨之通過課前問題引入本次課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，此時(shí)往往播放2分鐘左右網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)視頻，使學(xué)生迅速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。教師在每一個(gè)重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)講解后會(huì)設(shè)置1~2個(gè)選擇題，并與學(xué)生互動(dòng)。教師課后及時(shí)發(fā)布作業(yè)及有趣的討論話題，學(xué)生可以對(duì)此自由發(fā)表觀點(diǎn)，以增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣和延伸知識(shí)點(diǎn)，教師也會(huì)在討論區(qū)與學(xué)生互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長。

　　三、流體力學(xué)云課堂特色與實(shí)效

　　流體力學(xué)課程的線上教學(xué)可以總結(jié)為：一個(gè)直播、兩個(gè)平臺(tái)、三位一體、多措并舉。由于云課堂交互性更強(qiáng)，課中需要更多的時(shí)間進(jìn)行廣泛討論，直播中教師對(duì)知識(shí)的單純講授會(huì)顯著減少，此時(shí)需要課堂教學(xué)效率做加法，教學(xué)內(nèi)容的講解做減法。因此，只能對(duì)課前、課后進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，學(xué)生充分利用線上教學(xué)資源，課前帶著疑問預(yù)習(xí)，課后帶著知識(shí)討論，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心。而具體每個(gè)學(xué)生學(xué)了什么，大數(shù)據(jù)會(huì)定量化準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)學(xué)生的狀況，使教師有的放矢地進(jìn)加法和減法，具體表現(xiàn)為：

　　1.以釘釘群直播為線上教學(xué)主陣地，智慧樹+超星學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)相互補(bǔ)充，一個(gè)擁有豐富短視頻教學(xué)資源，一個(gè)可進(jìn)行PPT預(yù)習(xí)、作業(yè)及課后討論。從學(xué)生端采集他們的行為反饋到計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)信息投遞，通過平臺(tái)可以檢測到學(xué)生學(xué)習(xí)的次數(shù)和時(shí)間，有利于教師掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況。同時(shí)，釘釘群直播具有回放功能，可以滿足學(xué)生查漏補(bǔ)缺的需求，同時(shí)可以在群里隨時(shí)點(diǎn)名提問，實(shí)現(xiàn)答疑與互動(dòng)。

　　2.課前、課中、課后三位一體的閉環(huán)學(xué)習(xí)過程和多舉措保證了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

　　課程的教學(xué)始于教師提出問題，學(xué)生了解及思考問題并產(chǎn)生自己的想法，直播教學(xué)中解決疑惑、傳授新知，課后通過有趣的問題(例如：馬赫數(shù)及高超音速論題——世界各國在陸續(xù)研制高超音速武器，學(xué)生閱讀附件資料后，簡單討論如何才能達(dá)到高超音速)進(jìn)一步鞏固和延伸知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。根據(jù)學(xué)生對(duì)教師云課堂的評(píng)價(jià)和對(duì)教師期望的調(diào)查，我們?cè)诰�上課程教學(xué)建設(shè)中不斷探索和改革教學(xué)方法和手段，建立了較為完善的流體力學(xué)的云課程教學(xué)體系，理論聯(lián)系實(shí)際，注重歸納總結(jié)等具體解決措施，得到了學(xué)生的認(rèn)可，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯提高，教學(xué)互動(dòng)顯著增強(qiáng)，話題討論更為積極，取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果。

　　教育論文投稿刊物：《教學(xué)與管理》(旬刊)創(chuàng)刊于1984年，是由山西省教育學(xué)院主辦的、面向國內(nèi)外公開發(fā)行的教育類學(xué)術(shù)期刊。中國期刊方陣雙效期刊，分三個(gè)版。中學(xué)版為中學(xué)教育服務(wù)，小學(xué)版為小學(xué)教育服務(wù)，理論版為教育理論工作者服務(wù)。主要欄目：教育理論、學(xué)校管理、師資建設(shè)、學(xué)生管理、教育科研、教學(xué)研究、教法研究、比較教育。

　　四、結(jié)束語

　　由于流體力學(xué)課程理論性強(qiáng)、邏輯嚴(yán)密、公式繁多和線上教學(xué)互動(dòng)不便的特殊性，為了在疫情期間達(dá)到“停課不停學(xué)”的最佳教學(xué)效果，我們對(duì)流體力學(xué)云課堂進(jìn)行了設(shè)計(jì)。教師在流體力學(xué)課程線上教學(xué)中采用了“一個(gè)直播、兩個(gè)平臺(tái)、多措并舉、三位一體”的形式：“視頻+直播+討論”多措并舉，“課前+課中+課后”三位一體。基于云課堂的混合式教學(xué)模式不僅能發(fā)揮云課堂的優(yōu)勢，還能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺陷。我們盡可能增加課程教學(xué)過程中的師生互動(dòng)與提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，結(jié)合云課堂的特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)在思考、探索、協(xié)作和討論中進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為中心，產(chǎn)出導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”的工科教育理念。

　　[參考文獻(xiàn)]

　　[1]教育部.教育部應(yīng)對(duì)疫情工作領(lǐng)導(dǎo)小組工作方案(試行)[EB/OL].(2020-02-05)[2020-04-08].http：//www.cac.gov.cn/2020-02/05/c_1582443228862058.htm.

　　[2]王珉，張宗波，牛文杰，等.融合云課堂的“機(jī)械CAD基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革研究[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2018(2)：367-372.

　　[3]王鶄，楊倬.基于云課堂的混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)：以華師云課堂為例[J].中國電化教育，2017(4)：85-89+102.

　　[4]何坤，鄒霞.基于云平臺(tái)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)流程設(shè)計(jì)與分析[J].中國教育信息化，2017(10)：84-87.

　　[5]盧小陶，丘苑，吳譯怡，等.云課堂教學(xué)文化的內(nèi)涵、特征及生成路徑[J].教學(xué)與管理，2019(4)：5-8.

　　作者：張東1南軍虎1安周建1侯宏藝2