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摘要：基于当前“互联网+”的时代背景，结合能源与动力行业的发展需求，本文针对“传热与流动的数值分析”研究生课程，从与教学体系紧密联系的教学导向、课程教学内容、教学呈现方式三个方面展开了教研尝试，同时，提出了以学生为中心、以实践为核心的教学导向。此外，还设计出了适于“互联网+”的教学内容，建设了网络资源平台并采取了多样化教学呈现方式，以期构建适应时代背景与行业发展需求的课程教学新体系。最后，本文的研究成果有助于开发类似课程，形成优质教学资源，改善教学效果，提高研究生的培养质量。
关键词：能源动力；“互联网+”；教学体系；数值傳热；计算流体
中图分类号：TK01；G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）35-0188-03
互联网与各行各业的结合催生了“互联网+教育”的理念[1]，为适应时代与教育的发展需求，开发出更多高效的课程资源，适应课程教学对象的需求，实现课程教学与以互联网为代表的信息技术的有机结合就显得非常有必要。当前，为应对“互联网+教育”带来的机遇与挑战，众多学者已经率先从在线课程开发[2]与互联网背景下的课堂模式[3]等角度开展了相关研究，但鲜有具体针对专业性较强的研究生课程就如何有效应用互联网开展课程教学的研究。
本文拟以作者所在教学团队负责的“传热与流动的数值分析”课程为例，在善用互联网、充分发挥网络作用，实现互联网与专业性强的研究生课程教学的有机结合、不发生本末倒置，在着重培养学生专业能力的前提下，提出构建适应时代背景与行业需求的课程教学体系的思路。本文拟从关键的教学导向以及受其指导的课程教学内容与教学呈现方式等三个方面展开探索，以期可以积极运用互联网，开发“传热与流动的数值分析”课程的教学资源，加强实践并改善教学效果，提高研究生人才的培养质量。
一、课程简介与行业发展需求
“传热与流动的数值分析”课程是本校面向能源动力类动力工程专业硕士研究生开设的一门专业课程，该课程偏重于实际工程应用与行业需求，旨在培养学生借助计算机应用数值方法解决能动领域中常见的流动与传热问题的能力，为培养高层次专门人才而服务，与国内外类似专业如：机械工程、能源与动力工程等为相关研究生开设的数值传热学（NHT）、计算流体力学（CFD）或计算传热学（CHT）等课程有着相近的课程内容和目标，主要课程内容包括描述传热与流体流动的控制方程及其通用形式、区域离散以及有限差分与有限容积法离散控制方程、离散方程的数学特性与求解、湍流对流换热与湍流模型、实际工程中流动与换热问题的分析与数值求解等。
课程所面向的能源与动力行业覆盖范围较宽，既包括传统化石能源的利用，又包括当前提倡的可再生能源、清洁能源的开发，涉及到的专业方向众多。其中，动力工程专业方向主要研究流体机械、湍流流动控制、复杂流体流动与换热等相关问题。近些年，随着世界范围内对环境与节能的重视，天然气、太阳能、核能、氢燃料电池等的开发利用形成了热门话题。同时，受我国能源结构的限制，煤炭的清洁与高效利用技术也在积极发展中。可见，我国能源与动力行业的发展前景良好，技术革新快，挑战也很多，需要大量的高级专门人才。又因为能源与动力行业内学科交叉性强，研究问题向超高、低温或微纳尺度等极端方向延伸，故对这些专门人才提出了研究基础扎实、具有创新研发能力的新要求。
二、课程教学体系的构建
1.教学导向的确立。课程教学中引入“互联网+教育”的创新理念后，其教学主体并没有变化，还是应以学生为中心[4]。同时，还应该借助互联网更高效、快捷地分享教学资源，提供多元化的学习与支持服务，促进学生的自主学习。互联网技术在日常生活与工作中的普遍应用已经促使学生养成通过网络搜索资源与学习的习惯，这种无意识的影响同样要求更多开放的课程资源以及更多样的学习支持方式与之相适应。课程应紧密围绕学生，方便其学习的同时，引导学生成长。
在专业性很强的研究生课程教学中强调实际应用与操作，以促使学生在实践中提高解决专业问题的能力。引入“互联网+教育”的理念后，要让实践融入到课程教学中，避免仅有网络学习的形式。“传热与流动的数值分析”课程的教学涉及能动领域诸多实际问题，工程背景深厚，实践性强。面向专业硕士研究生，区别于本科生与学术型硕士的培养，实践重于理论，不再是简单的知识传授。传统教学中受时间与空间等限制，无法广泛结合工程实际问题，而互联网技术的引入，方便了课程教学中的信息共享，如复杂工程案例的讲解、数值计算程序的编制、商业软件的使用等，均可通过互联网方便地展开实践性教学。
2.课程教学内容的设计。基于上述“以学生为中心、以实践为核心”的教学导向，针对以实践训练为主导的课程特征，可采取模块化课程教学内容的方法，并借助于网络平台，设计出适合于互联网与专业性两个背景的合理教学框架与内容。
（1）模块化内容。研究生课程多具有较强的专业性，而且注重知识的综合应用。课程可选的教学内容非常丰富，往往需要仔细甄别并按逻辑与层次来进行安排。如“传热与流动的数值分析”课程涉及的数学理论知识与推导较多，很容易在教学中带领学生进入纯数学推导的误区。采用模块化的方法，在课程前期专门设计数学基础以及流体流动与传热基本理论的模块后，可保证该课程关注流动与传热规律的本质。从逻辑上讲，后续可安排数值求解与实例分析等模块，加强学生对研究案例中关键问题及核心方法的理解。模块化的内容便于学生分头处理，自主加强对弱势模块的学习，将涵盖基本概念与原理、研究方法、实际问题求解、物理特性与规律分析以及研究拓展的多模块联系起来，真正通过课程学习实现对研究生具有一定创新能力、国际交流能力以及较强实践能力的培养要求。
（2）配置网络资源。研究生课程除了讲授性的理论知识外，主要为研讨性的实践内容。受课时与教学条件的限制，它们往往不能被很好地开发，学生也得不到相应的锻炼。利用互联网平台，可以将工作量较大、需要学生花时间钻研的实践内容配置成相应的网络资源，供学生交互使用。如此，网络资源与课堂教育优势互补，虚拟现实相结合，且可将线上与线下资源对接。此外，这种结合网络资源的新模式还能扩大优质教学资源的覆盖面，促进教育公平的实现。
在“传热与流动的数值分析”课程教学中，需要用到较多的如换热器等能动设备的设计计算案例，还有针对经典的顶盖驱动流等问题的数值计算程序编制以及对微尺度流动与传热等前沿研究的评价与讨论等内容，这些在课堂上往往很难面面俱到，而通过将实践内容模块化且配置成相应的工程问题解读、程序编制指导与文献研讨等网络资源即可实现学生课下的深入学习。此外，通过网络平台还可设置交互通道，教师可对学生在实践中遇到的疑问与想法做出反馈，开展有效地沟通、讨论与互动，以逐步提高学生从事科学研究的能力，这也符合能动行业的发展需求，会促使更多研发型人才的涌现。
3.教学呈现方式的实施。已有研究表明，教学的呈现方式或者是表现形式可以显著影响教学效果。为改善教学效果，研究生课程应不再局限于课堂讲授模式，可基于课堂与互联网的平台，采用多种教学呈现方式，实现从课堂教学向网络平台转移。目前在教育界作为热点讨论的新方式有慕课（MOOC与SPOC）、微课（MLR）、翻转课堂与对分课堂等。前面两种课程形式需要直接利用互联网信息技术呈现课程资源，而后两者课堂教学组织形式的开展则间接与网络相关，师生可借助于互联网在课后开展大量的信息整理与消化等工作。在此，不讨论例如慕课、翻转课堂等模式的具体开展，着重介绍笔者所在教学团队在课程实际教学行动中采取的包含这些方式在内的多样化教学方式。
已实施的“传热与流动的数值分析”课程教学中，基于已经搭建的网络平台，提供多种开放资源，包括课程大纲与电子课件、专业数值程序、外文文献注解、工程实例讲解微视频以及开源软件的使用方法介绍文档等；结合课堂讨论，實现学生与教师、学生与学生、教师与教师之间的交互行为；对于需要动手锻炼的实践项目，在网络平台上开辟公开讨论区。这种基于网络的研讨方式实现了课下不断线的交互学习，极大地发挥出了所配置网络资源的优势。此外，课堂教学中学生可随时使用移动终端查阅平台资源，对照讲授内容，理解能动领域内一些关于流动与传热的前言性科学问题。
多样化的教学呈现方式可灵活、有效地展现课程内容，实施教学活动。它在“以学生为中心、以实践为核心”的导向下，与模块化内容特点相适应，充分发挥出课堂教学与网络平台的优势，便于专业性强、信息量大的研究生课程的教学实施。
三、结语
在当前互联网信息技术迅速发展并普及的时代，“互联网+教育”的理念必将成为课程教学创新的立足点。本文结合具有深厚能源与动力行业背景且专业性极强的研究生课程，初步探讨了互联网背景下课程教学体系的构建思路。文中所讨论的教学导向、内容设计与呈现方式三个要素的开展思路可应用于其他类似课程的建设。新体系在后续教学管理、评价机制等方面尚需进一步研究，以期创建出更优质的课程资源，为高级专门人才的培养而服务。
参考文献：
[1]孙丹，赵欢，艾延廷，曾文.“互联网+”新时代下大学能动类在线课程教育变革[C].全国能源动力类专业教学改革会议论文集（2016），2016：195-199.
[2]杨劲松，谢双媛，朱伟文，方小楠.MOOC：高校知识资源整合与共享新模式[J].高等工程教育研究，2014，（2）：85-88.
[3]杨文焕，李卫平，于玲红，高静湉.基于微课的“翻转课堂”模式特点与教学内容设计[J].教育教学论坛，2016，（52）：107-108.
[4]刘献君.论“以学生为中心”[J].高等教育研究，2012，33（8）：1-6.
本文来源：http://www.zhangdahai.com/shiyongfanwen/qitafanwen/2023/0330/577481.html
