基于慕课平台的《工程热力学》教学探究

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　　摘 要：文章简述了慕课平台教学的必要性，分析了基于慕课平台的《工程热力学》互动式教学的优势，包括微视频内容设计、慕课平台在教学中高效应用，教学评价和教学效果情况。
　　关键词：慕课平台;互动式教学;微视频
　　随着教学资源网络化和现代教育科技的发展，传统课堂“满堂灌”的教学模式和以“教师为主”的教学过程已经不能适应新时代的高校学生。随着师生地位和关系发生的根本改变，以微课、慕课等网络学习方式的教学模式和以“学生为主”的教学过程在培养学生的自主学习能力和创新能力等方面显示出强大优势。慕课平台是一种把教学资源分享在网络上，学生可以随时随地打开网络在平台上学习，老师可以随时随地在平台上批改学生作业、和学生一起讨论问题等教学管理。
　　1 《工程热力学》教学改革的必要性
　　工程热力学是建筑环境与能源工程、制冷与低温工程、动力机械等相关专业的一门重点专业基础课程，该课程主要论述了物质的热力性质、热力过程、热力循环，以热力学第一定律和热力学第二定律为理论基础，从而得出热能与机械能之间相互转换的规律、能量转换方法以及有效合理利用热能的途径。所以工程热力学课程对能源的高效利用与开发、节约新能源等方面起着重要的指导作用[1]。
　　1.1 概念抽象，公式繁多
　　《工程热力学》这门课主要讲了热能与机械能相互转化的特性和规律，虽然此课程教学目标明确，但课程中大部分概念非常抽象，学生很难理解。比如平衡状态、状态公里、可逆过程、准静态过程、膨胀功、技术功、流动功、轴功等等，如果没有在课下很好地预习，只靠课堂上老师讲解，学生很难领会这些概念的内涵。
　　《工程热力学》这门课程公式繁多且应用条件复杂，逻辑性强，如下表是该课程中第四章理想气体热力过程分析的公式。从表中我们可以了解到，不同的热力过程，计算同一个参数所需要的公式是不同的。学习完这部分内容，学生必须做大量的练习，才能把这些公式灵活运用。
　　如果还是用传统的教学方法，单凭学生死记硬背，难度很大，学生会感觉这门课程很难学，慢慢的就會对这门课的学习失去兴趣。以前用传统教学方法教授此门课程，我校学生在期末考试中《工程热力学》成绩不及格率达到50%。所以如何提高学生对此门课程的学习兴趣是目前急需解决的迫切问题[2]。
　　1.2 社会发展的需要
　　在过去的几年中，社会的变化、科技的进步相信大家都有目共睹，无论是人工智能、机器人发展，又或者5G技术的实现，一切关乎高新科技技术的发展都可以说令人瞠目结舌。我们不禁会思考，随着这些技术越来越成熟，有哪些新的工作会被创造出来？什么样性质的工作会消失？尤其是我们的下一代想在未来社会站稳脚跟，需要做些什么？
　　传统的教学方法是把知识灌输给学生，知识型人才已不能满足现代化发展的需求，缺乏创新思维。教育永远不可能将所有的知识传授给学习者。面对随时会发生变化的未来，培养学生终身自主学习的能力，是学生是否具有竞争力和发展潜力的关键。利用线上线下互动式教学模式替换教师满堂灌的教育模式，培养具有创新能力的人才，是当今社会发展的需要，当今网络技术的发展，促进了传统教学模式的改革。新时代的教学模式正在朝着以学生为主体，培养创新能力的方向发展，将传统的授课模式与现代技术相融合，使学生的学习环境丰富多彩，提高学生的学习兴趣，充分发挥网络平台的优势，有益于学生创新能力的培养。
　　1.3 现代教育技术的发展
　　美国新媒体联盟《地平线报告》已经连续多年提到混合式教学，它已经作为一种核心趋势越来越多地在教学中得到应用[3]。学习通、雨课堂、智慧树、云课堂等在线教学平台的出现，快速推动了线上线下混合式教学的发展。学习通教学平台很好地将线上线下结合起来，这种混合式教学模式提升教师教学效率和教学质量。
　　笔者在多年从事《工程热力学》课程教学的基础上，学习借鉴他人经验，以培养创新人才为目标，针对当前新形势，对该课程在教学内容及教学方式等方面进行相应的改革和实践探索。
　　利用《工程热力学》慕课平台教学资源，充分发挥教师的引导作用，调动了学生的学习积极性和主动性[4，5]。在我校《工程热力学》课程的教学中，自从利用了慕课平台，教学效果明显提高，不及格率由原来的50%降到了不足10%。
　　2 慕课平台微视频的设计
　　慕课平台上需要上传的内容有很多，如课程执行大纲，课程教学目标，章节内容PPT和视频、测试题、课后练习题等等。最主要的部分是课程章节内容，其中微视频是慕课平台的核心部分。观看微视频是学生学习的重要途径，学生可以自由安排观看视频学习时间。所以微视频是学生线上学习的主要资源，微视频录制的内容的合理性和准确性就显得尤为重要。为了能让学生有兴趣看完每一个视频，我们课题组在录制视频的时候，每个视频时长尽量控制在10分钟之内。
　　《工程热力学》课程组在录制微视频时，为了使学生更好的理解课程章节之间的关系，我们课程组成员反复讨论，把整本教材的课程体系进行了重构。在构建新课程体系时，把整本书的内容分成三大模块：工质的性质、热力过程和热力循环。工质的性质模块又分了三个小模块即理想气体性质、湿空气性质、水蒸气性质;热力过程模块又分为热力学第一定律、理想气体热力过程的分析、水蒸气热力学过程分析、湿空气热力过程的分析四个小模块;热力循环模块又分为热力学第二定律、卡诺循环、动力循环、制冷循环四个小模块。在每个小模块里又分为若干个知识单元，每个知识单元做一个微视频。比如“理想气体热力过程”模块里分为六个知识单元，分别是：理想气体定压热力过程分析知识单元、理想气体定容热力过程分析知识单元、理想气体定温热力过程分析知识单元、理想气体定熵热力过程分析知识单元、理想气体多变热力过程分析知识单元、理想气体热力过程的实际工程应用知识单元。针对这个小模块我们录制了六个微视频。 　　通過对《工程热力学》课程体系的重构，使整本教材内容更加紧凑，使初学者对章节内容的关系一目了然。
　　3 基于慕课平台的《工程热力学》教学过程
　　本文以“理想气体定熵热力过程分析”教学内容为例，借助慕课平台探究现代化教学模式在教学中的应用。
　　3.1 微课视频引导学生自主学习
　　在慕课平台上，每单元教学内容安排中编辑教学内容的重难点分析及相关要求，设有分组讨论的问题和知识点解析。比如“理想气体定熵热力过程分析”重点是掌握定熵过程功和热的计算方法，难点是定熵热力过程分析方法;要求学生预习过程中了解公式的推导方法，在这部分学习内容用到分数和指数的积分，要求学生预习时就要把积分方法巩固好。老师在讲“理想气体定熵热力过程分析”这个知识点之前，把理想气体定熵热力过程分析微视频进行发布，要求学生课下进行至少20分钟的学习过程，同时将学习重点内容进行归纳总结，以作业的形式上传到平台。教师随时在慕课平台上监督学生观看视频情况，了解学生对预习情况的反映，了解学生小组讨论情况，老师还可在慕课平台上对同学们提出的问题进行答疑。通过做课前预习习题，进一步加强对预习内容的理解和掌握。以前的教学模式，虽然也安排学生提前预习，但学生有没有预习，老师无法监控，课上也无法做到逐个检查。
　　3.2 慕课平台在课堂上的高效应用
　　在课堂上，首先利用慕课平台，抽查学生对本堂课观看微课视频情况，进一步了解学生课前自主学习的深度。比如了解学生课前对理想气体定熵热力过程分析的掌握和理解。课前问题思考内容：理想气体定熵热力过程是不是绝热过程？定熵热力过程与其它热力过程有哪些不同点？在实际工程中哪些过程可以认为是定熵过程？利用慕课平台的抢答功能进行提问，学生会很积极的参与到这个环节。通过学生的回答，授课教师很快就能了解学生对本堂课程的掌握情况，引导学生继续解决没有掌握的知识点，提高了课堂效率。
　　利用慕课平台，进行互动式教学模式，课堂上学生积极性较高，学生上课睡觉现象不存在了，采用对比方法、结合实际工程等多种手段引导学生探究学习，从而理解定熵热力过程分析方法，掌握定熵热力过程的功和热量的计算过程。同时也提高了学生的自主学习能力。
　　3.3 巩固课堂知识，培养学生的创新思维
　　下课后，针对本堂课程内容，在慕课平台上发布练习题中。练习题发布之前需要设置发布和上交时间，发布和上交时间根据题量的多少来设置，时间过短，学生有可能做不完;时间过长，会影响下次作业时间。练习题一般设置为选择题、判断题等知识点小题型，系统可以自动进行批改，节省了老师批改作业的时间。《工程热力学》课程理论性特别强，学生必须通过大量的练习题，才能把课本上知识融会贯通，提高学生的思维创新能力。如果单单练习教材上章节习题，学生觉得枯燥乏味。教师在设置慕课平台的练习题时，做到由易到难，循序渐进，有利学生对所学知识的逐步掌握。另外，课后，教师还可以在慕课平台上发布一些与教学内容相关的参考文献，激发学生的学习兴趣，拓展其学习领域，培养发展学生的创新思维。
　　3.4 节约时间，提高了学生课外学习效率
　　首先，重点知识制成微课视频，省去学生学习非重点知识的时间。通常学生在学习一门新课程的过程中，很难确定哪些章节内容是重点，哪些章节内容是非重点，在预习的过程中，学生就会做到面面俱到，浪费了大量的时间。《工程热力学》课程的重点知识做成了微视频，学生在学习工程热力学课程的时候，只通过观看微视频，就可以做到高效学习。其次，慕课平台的学习非常方便，手机、电脑都可以操作。尤其是手机方式便捷，学生随时随地都可以学习，如排队买饭、等公交、外出游玩空闲时间等等，可观看微课视频，提高了学习效率。若对哪些知识不是太明白，可以反复观看视频，传统教学模式就无法做到。所以这种线上学习模式明显提高了学生学习的主动性和积极性，极大提高了学生学习效率。
　　4 教学评价
　　为了更好的评价慕课平台互动式教学在《工程热力学》课程应用的效果，教学评价和学生学习效果有机结合在一起进行评价。教学评价采用学生座谈、在慕课平台上发起问卷调查和学生网上评教相结合的模式，通过学生反馈情况进行教学模式的修正。学生学习效果通过学生的学习成绩来考核，《工程热力学》课程中平时成绩占40%，期末考试成绩占 60%。平时成绩由慕课平台上的课前课后作业、单元测试题成绩、课堂上发言内容和次数、实验成绩等组成，慕课平台上每一项的数据都能导出，方便教师和学生查阅，这是传统教学无法实现的。期末考试为闭卷笔试形式，试卷题目符合教学大纲的要求，考察的知识点全面，考核学生对基本知识掌握情况、思维创新能力和综合分析问题的能力。这种互动式教学评价结果为优秀。
　　5 结语
　　《工程热力学》课程授课借助慕课平台，采用互动式教学模式，以学生为主体，教师为主导，以问题解决为中心，将多种教学方法有机结合在一起。大大提高了学生学习的积极性和主动性，提高了学生课外学习效率，提高了学生在课堂上的抬头率，提高了学生的思维创新能力和综合分析问题的能力。
　　参考文献：
　　[1]王艳玲.对提高工程热力学教学质量的几点思考[J].自然科学，2015（9）：51.
　　[2]周丽萍，蔡康旭.关于“工程热力学”课程教学改革之浅见[J].时代教育，2009，1：97-98.
　　[3]金慧，胡盈滢，宋蕾.技术促进教育创新：新媒体联盟《地平线报告》.
　　[4]楼毅.英国跨学科核心素养混合式教学的实施和启示——以曼彻斯特大学My Learning Essentials项目为例[J].牡丹江大学学报，2019，28（03）：141-144.
　　[5]王春燕.基于慕课-翻转课堂的立体教学模式研究[J].科学大众（科学教育），2019（03）：171-172.
　　作者简介：李奉翠（1975-），女，山东济南人，硕士，副教授，现从事建筑空调节能技术研究。
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