水力学课程多平台混合教学实践

［摘 要］混合式教学即将传统教学和数字化教学相结合的教学模式。在“互联网+”时代，多平台混合教学正成为新的方向。文章以水力学课程为例，介绍以线上授课为核心、以慕课和爱课堂为线下学习辅助、辅以QQ群答疑讨论的多平台混合教学模式及其实践。该模式下的教学实践取得了较好的效果，为相关课程的教学改革提供了借鉴。

［关键词］线上教学；多平台混合教学；水力学

［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）06-0062-04

党的十九大报告指出，“要全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务”。立德树人是高等教育的根本任务，也是高校教师的初心和使命。随着科技的进步，各种新技术、新理论层出不穷，如何改革教学内容、更新教学模式，以满足新时代大学生的学习需求，是高等教育工作者们经常思考的问题。在“互联网+”条件下，有效结合新技术、新平台，探索人才培养新模式，正是达成教育部提出的在2020年基本建成“互联网+教育”大平台目标的核心建设内容[1]。

混合式教学，即将传统学习方式和e⁃learning （数字化或网络化学习）相结合，使两者优势互补，取得更好的教学效果。具体而言，即将网络信息技术、多媒体平台以及大数据等融合到课堂教学中，整合各种信息资源，丰富教学形式，提高学生的学习积极性，从而达到适应时代要求、提升教学效果和教学质量的目的[2-3]。传统的线下课堂教学，以教师为主体，教师是教学的掌控者，负责实施教学的组织管理和教学过程的调控，而教室是学生获取知识的主要场地，学生从课堂上接受教师传授的知识。由于受场地及教学时间的限制，学生需要在短时间内被动汲取大量知识，教师不得不压缩与学生课堂互动的时间，以实现在有限的时间内传授学生尽可能多的知识。这种短时间内知识的大量输出与输入，难免造成学生接受知识的低效性。相比较而言，e⁃learning是基于网络的学习行为，能突破时空限制，知识获取渠道灵活多样。学生获取知识的途径与场所不再局限于教室，也不再被限制在既定的教学时间内。学生可以根据自己的学习需要，随时随地通过多种网络媒体平台获取多种形式的数字化教学资源。在线教育使得学生成为教学过程中的主体，能够充分发挥其学习的主观能动性，转线下的被动接受为线上的自主学习。教师的角色也由线下教学中的掌控者转变为线上教学中学生学习的促进者、引导者。然而，传统课堂教学中教师能面对面督促学生学习，线上教学的效果则很大程度上依赖于学生的自觉性。鉴于此，将传统教学和数字化教学相结合的混合式教学备受青睐，原因在于其实现了二者的优势互补与相互融合[4-6]。

2019年，教育部印发《关于一流本科课程建设的实施意见》，指出从2019年到2021年，认定6000门左右国家级线上线下混合式一流课程，这反映出国家层面对于高校课程改革的决心。此后，线上线下混合式教学实践逐渐蓬勃开展。马克龙等以生物化学课程教学为例，对比了混合教学模式与传统教学模式的授课效果，结果显示，混合教学模式提高了学生对生物化学课程的学习效率，锻炼了学生分析问题和解决问题的能力，提高了学生学习的自主性和能动性[7]。刘红蕾分析了国内几个典型的在线教学平台在大学英语课程教学中的优势与特色，探索性地构建了混合教学模式下大学英语课程的在线教学模式[8]。李亭亭以人文英语课程为例，优化了开放教育混合教学模式设计，提出了“需求导向、任务驱动、会用能考”的教学优化策略[9]。黄章匾等借助如腾讯会议、腾讯课堂等网络多媒体交互平台，将线下的传统课堂授课搬至线上，优化了混合教学模式，以保障特殊时期高校在线教学高质量完成，实现“停课不停教，停课不停学”[10-12]。张成林等结合微生物学课程的特点，初步构建了基于多个平台的以线上授课为核心、以线下教学为补充的混合教学模式，激发了学生的学习热情[2]。赵君等对物理化学课程进行了线上多平台混合教学实践，取得了良好的教学效果，学生满意度较高[13]。赵晓敏等设计并实施了多平台、多途径结合的基础护理学在线混合教学模式，结果显示此教学模式可提高学生自主学习能力，使学生学习时间更自由、学习资源更丰富，但也存在无纸质课本、不如线下讲授细致等缺点[14]。

笔者承担了水利工程专业水力学课程的教学工作，考虑到混合教学模式的优点，结合武汉大学丰富而又成熟的数字化教育资源，尝试探索出一种符合武汉大学教学特色的多平台混合教学模式，并以水力学课程为例，开展该模式下的线上教学实践，以期该实践对水力学乃至同类课程的教学改革起到一定的借鉴作用。

一、课程概况及已建网络资源

水力学课程是高等学校的一门专业基础课，集理论和实践应用于一体，涉及多学科、多领域的应用，也是水利工程专业河流动力学、水工建筑物、水利水电工程施工、灌溉排水工程学等核心课程的先行课。发展至今，水力学（流体力学）与固体力学的耦合，与生物、生态等领域的交叉正日益成为研究的热点，研究方法也从最初的以数理分析为主，向数值模拟、实验研究与理论分析多种方法相结合发展，在知识的深度和广度方面有了更高的要求，这对从事水力学课程教学的教师而言也是一种新的挑战。

武汉大学水利水电学院水力学教研室承担的水力学课程是一门具有优良传统的课程，经过多年的建设，现已形成了启发式教学理论体系、立体化水力学教材（涵盖主教材、实验指导书、习题解答、试题库）、多元化教学方式（多媒体课件、教学视频、课堂QQ群、网上答疑、虚拟实验等）、专业化教学团队。该课程2005年被评为湖北省精品课程，2006年被评为国家级精品课程，2013年被评为国家级精品资源共享课，2019年完成中国大学慕课建设。

二、多平台混合教学实践

多平台混合教学模式的关键在于网络教学平台的选择以及相应教学模式的设计。下面根据教学实践所涉及的课前、课中、课后三个环节，分别介绍各环节中的平台选择（见图1）以及相应的教学模式设计。

（一）平台选择及教学模式设计

1.课前

教师根据具体的教学内容及课程进度安排，结合线上授课需求，制作或是修改先前在教室上课时使用的PPT教学课件，以便在线上课堂中使用。同时，提供本校经多年网络课程建设，在中国大学慕课、爱课堂平台上发布的精品课程、多媒体课件、教学视频等网络教学资源，供学生在课前进行水力学课程的预习。这些平台上的网络教学资源是武汉大学历代教师经过多年的不懈努力，逐步形成、修改、完善而成，凝聚着教师们的心血。学生可以在课前利用碎片化时间，在这些平台上，借助这些优质资源，自主预习将要学习的课程内容，对即将要学习的课程内容有一定的了解，并可以记录下疑惑之处，以便在在线课堂上重点听取教师的讲解。

2.课中

当前有腾讯课堂（包括极速课堂）、腾讯会议、QQ群、学习通等在线授课平台可供选择。下面对各平台的优缺点进行介绍。

腾讯课堂专门用于上网课，网课功能最全（签到、举手、答题卡、画笔等等），具有独一无二的一键分享系统音频功能，且加入课堂简单，第一次加入以后就会自动记忆，以后打开客户端直接就能点进去。但腾讯课堂延时比较严重，尤其是在用户较多的高峰时段[15]。

腾讯会议作为商业软件，音质、画质都很不错，且手机版也支持屏幕分享。但每次上课都需要各人点击进入会议，人多的时候比较麻烦，且没有群管理、文件分享功能[15]。

QQ作为一款使用广泛的聊天工具，已经成为人们日常生活中必不可少的软件。因此，使用QQ群直播不必专门下载软件，直接在群里开播即可，学生加入很方便，操作也很简单。而且QQ具有强大的文件共享、群管理功能，应用比较方便。但其在控麦方面不太方便，且手机QQ不支持屏幕分享[15]。

学习通有签到、选人、抢答、随堂练习、分组等多种功能，操作起来比较方便，且可以手机投屏，投屏后手机即具备激光笔、射光灯等功能，但在根据学生是否观看直播来计平时成绩方面有缺陷。

在综合考虑了各平台优缺点、学生在家学习条件的差异性、与学生交互的便捷性以及方便学生回看等多方面因素后，最终选择采用腾讯课堂进行在线授课。教师在家或者在学校，利用电脑或手机，使用自制的教学PPT，通过腾讯课堂面对面地对学生进行课业讲授。学生根据自己的实际情况，在家或者其他网络通畅的地方，利用电脑、手机等工具，进入教师开设的腾讯课堂进行在线学习。对于没听明白的地方，学生还可以随时随地通过腾讯课堂的回放功能进行反复观看、学习。

3.课后

中国大学慕课上的精品课程、多媒体课件、教学视频等网络教学资源，同样可供学生课后复习使用、参考。借助QQ课程群，实现课后答疑、课后作业布置、学生作业上交、教师在线批改作业及答案公布。通过武汉大学珞珈在线教学平台发布期末考试试卷，学生在规定时间内完成并上传，教师导出后批改。课程最终成绩由两部分组成，其中期末考试成绩占70%，平时成绩（结合腾讯课堂到课情况和QQ群作业统计给定）占30%。

（二）教学实践

水力学课程为小班授课，人数60余人，授课对象为大二学生，课内36学时，内容涵盖水静力学、水动力学、阻力与损失，以及管道和明渠均匀流部分。课程全环节均采用在线方式进行。伯努利方程是能量守恒定律在流动液体中的表现形式，是水力学课程中水动力学章节的一个重要内容。传统的课堂教学过程中，教师推导方程后讲授例题，过程相对枯燥，学生理解起来有困难。在本次授课过程中，该部分内容分配了两个课内学时，采用多平台混合教学模式进行教学。下面分别从教学实践的课前、课中、课后三个环节进行介绍。

1.课前

教师结合具体的课程内容及进度安排，课前对自制PPT课件进行修改以便在在线课堂授课用。学生根据教师发布的课程内容及进度安排，利用中国大学慕课平台进行预习，提前熟悉课程内容并记录下疑惑之处，以便上课时重点听取教师的讲解。

2.课中

在腾讯课堂授课环节，教师利用自制多媒体课件讲授伯努利方程的推导以及各项的物理意义，最后介绍方程的应用。在课堂剩下约10分钟的时候，教师展示某地废弃工厂砖混结构烟囱爆破的实际案例（3分钟视频，视频展示工人将烟囱一半底座敲除，用木桩替代，再点燃木桩，木桩燃烧后烟囱向内垮塌，最终达到定向爆破的目的）。学生纷纷惊叹工人构思巧妙，花费极少。在成功引起了学生探究的兴趣后，教师及时设问，请学生结合刚刚所学的水力学知识，解释实现烟囱定向爆破的原因。学生们经过讨论，逐渐逼近正确答案，最终理解了木桩燃烧后，烟囱内部热烟气上升，相对流速高，依据伯努利方程可以得出烟囱内烟气压力小于外部，在内外压力差作用下烟囱内向垮塌，产生定向爆破效应。通过本次课，学生对伯努利方程的物理意义和应用条件更加清楚了。

3.课后

学生们对本次课内容产生了十分浓厚的兴趣，课后继续在QQ群里进行热烈的讨论，对其中的一些细节知识或是在课堂上还未能消化吸收的知识进行进一步的探讨、分析。教师也参与其中，适时地针对学生的疑惑给出提示、引导，对学生的分析进行点评。同时，此部分教学内容的课后作业也在QQ群里发布，学生们做好作业后拍照上传至QQ群，教师在线批改并发布正确答案。学生通过做作业进一步增强了对此部分知识的理解与掌握，对于作业批改后的疑惑之处，也在QQ群里向教师请教，得到了教师及时的、讲解充分的释疑。

（三）教学评价

本次课综合应用了中国大学慕课、腾讯课堂以及QQ群等平台。中国大学慕课供学生预习与复习，自制多媒体课件结合腾讯课堂用于课堂教学，QQ群用于课后交流与讨论。多平台混合应用，发挥各自的优势，具体流程如下（见图2）。

在这种模式下，在线教学不受教室空间、音响条件等因素的限制，教学效果甚至优于传统课堂。实践证明，在线教学处理得当，与线下课堂教学质量实质等效，在某些关键指标上效果更好。笔者在本次教学过程中发现，学生的学习热情得到了明显的激发，学生自主学习能力和学习兴趣得到了较大提升，对知识的吸收、消化效果有了较大的改善，而这些都是以往传统课堂教学中的短板。同时，笔者也得到了学生教评96分的高分评价，这说明学生对此教学模式比较认同。综上，多平台混合教学模式具有较大的优势，发展潜力巨大。