基于智慧树平台的“工程热力学”混合式授课效果研究
张小彬谷德林王璐
［摘要］在新形势下，线上线下混合式教学已经成为一种崭新的授课模式，以哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院的“工程热力学”课程作为案例，从教改原因、教改设计、效果分析等三个方面介绍了“工程热力学”混合式教学模式的研究与实践。结果表明，相较于传统课堂，包含课前、课中、课后的三段式线上线下混合式教学模式在明确学习目标、强化知识理解、巩固课堂知识、调动学生的学习兴趣及学习能动性等方面对学生均有较大帮助。
［关键词］工程热力学；线上线下混合式教学模式；调查问卷；教学改革
［基金项目］2021年度教育部产学合作协同育人项目“基于情景教学案例的‘工程热力学课程教学改革研究”（202101373005）；2021年度教育部产学合作协同育人项目“虚拟仿真在固体火箭发动机设计课程中的应用实践”（202101292008）；2021年度黑龙江省高等教育教学改革研究项目“基于线上线下混合式授课模式的‘工程热力学课程建设”
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2023）22-0124-04［收稿日期］2022-07-28
随着社会技术的进步和时代的发展，新时代大学生的思维方式和接受信息的方式发生了根本性的改变，这促使高校不断推进在线教学改革。在近年来的调研中发现，大学生上课不爱记笔记，多数学生只是带着耳朵来听课，遇到重点、难点问题多采用给板书拍照、录像等方式记录。笔者认为其根本原因在于新时代大学生接收信息的方式发生了改变。由于信息技术的发展和国家政策的支持，高质量慕课不再稀缺，学生可以通过各种途径观看国内外大学的线上课程资源。此外，为满足新版培养方案中课内学时向课外学时延伸的要求，学校需要打破传统授课模式的局限。新时代的发展要求表明，要加快一流大学和一流学科建设，在更新课程教学内容的同时改进课程教学模式［1-3］。在新形势下，线上线下混合式教学更是已经成为一种崭新的授课模式［4-9］。
哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院针对航空宇航科学与技术学科开设了“工程热力学”这一专业核心课程，这也是学生学习后续其他专业核心课程（例如：“传热学”“气体动力学”和“航空发动机原理”）的必修课。该课程从工程热现象的宏观角度出发，结合实际工程技术学，研究各种物质的热力学物理性质、建立热能与其他能量平衡关系的科学规律和方法，以及如何更高效、更合理地提高热能的利用率和热功转换率，为热能开发提供新途径。通过本课程的学习，学生能够理解热力学研究对象的特殊性，建立学科特有的系统分析及能量转换的专业思维模式和研究方法，形成能源—工质—系统—效率—环境“五位一体”的基本知识架构和分析思路，最终达到学生能够灵活运用课程理论知识解决工程实际问题的目的。但是，根据哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院多年来开设“工程热力学”课程的实际教学经验来看，达到课程预期目标仍有一定距离；而且，虽然以往已有一些学者对线上线下混合式教学模式进行了探讨，但结合热力学特有的学习方式方法和通过课堂调查研究其运行机制及影响的相对较少。因此，课程组基于在“工程热力学”课程教学过程中存在的诸多问题，从线上线下混合式教学模式的设计方案、实现形式、具体效果等方面进行问卷调查，对“工程热力学”线上线下混合式教学模式进行了研究与实践。
一、传统“工程热力学”教学中存在的问题
传统的“工程热力学”教学存在一些问题。一方面，在传统的教育体制下，课程教学模式主要以课堂教学为主，课后布置习题巩固，学生比较被动地接受或吸收知识，学生的创新能力没有得到有效的培养和锻炼；而且“工程热力学”理论课程不仅抽象的数学概念多，还包含许多难以准确理解的数学过程［10］。另一方面，“工程热力学”课程在课堂讲解时会列举一些工程应用实例，学生由于无法亲自感知，体会和认知效果不明显，导致学习兴趣及主观能动性较差。另外，由于传统的工程热力学实验存在设备体积大、占地面积多、资源紧缺等诸多客观限制因素，往往导致实验结果不理想。
二、“工程热力学”课程线上线下混合式教学模式的设计方案
“工程热力学”课程总共64学时，其中包括基础理论知识讲授43学时、实验8学时和学术专题研讨13学时。整个授课环节均采用三段式线上线下混合式教学模式来进行，笔者对教学方案设计进行了详细研究［11］。学生的课堂理论学习教育活动工作成效始终为整个教师课堂教学活动的根本内在出发点和最终的落脚点。本课程的网络资源基于智慧树平台，课程主页建于2022年3月，目前已运行1个完整学期，师生互动3880次。
课前，学生通过网络明确本次课程的学习任务和目标，并自主进行课前预习，师生通过线上平台进行交流。课中，首先采用智慧树教学平台进行课堂测验，测验内容包括上次课程内容和本次课程的预习内