对分课堂在流体力学教学中的实践

                         赵欣欣，孙宝江，付静，李爱华  

（中国石油大学（华东），山东青岛，266580）

[摘  要]：流体力学教学中，应用 “对分课堂”这一新型的教学模式，能让流体力学课堂充满活力、提升学生思考能力。针对流体力学教学内容与特点，进行了对分模式整体的课程设计、知识点对分教学设计以及3分钟对分设计，进而设计了课后学习环节和课堂讨论环节，并对流体力学对分教学实践进行反思与总结，为其它同类课程提供借鉴与参考。

[关键词]：对分课堂，流体力学，对分方案，教学设计

[作者简介]：赵欣欣,1977年10月生人，女，籍贯河北涿州，硕士,中国石油大学（华东）石油工程学院海洋油气工程系，讲师,主要研究方向为海洋油气工程、流体力学.

[基金项目]：中国石油大学（华东）石油工程学院教学研究项目“对分课堂在流体力学教学中的实践”，2018-2020。

Application of PAD Class on Flui Practice in the Teaching of Fluid Mechanics

 Zhao Xinxin, Sun Baojiang, Fu Jing, Li Aihua

 (China University of Petroleum (East China), Qingdao, Shandong ,266580)

Absrtact: in the teaching of fluid mechanics, the new teaching mode of "divided classroom" can make the fluid mechanics classroom full of vitality and improve the students' thinking ability. According to the teaching contents and characteristics of hydrodynamics, the course design, knowledge point teaching design and 3 minutes teaching design are carried out, and then the after-class learning and classroom discussion are designed.d Mechanics Teaching

Key words：PAD class, fluid mechanics, PAD scheme, teaching plan

《流体力学》是理工科大学本科生的一门重要的基础课程，其教学具有相当的难度，具体表现为：物理定律、高等数学知识应用多，公式、方程推导多，概念抽象，不易理解，再加上流体无色透明、极易变形，运动变化极快，人们对流体运动普遍缺乏感性认识^[1]，学生学习掌握相关知识比较困难。以讲授为主的教学，学生容易像个旁观者，听课效率无法有效保证。如果教师很努力的讲，学生们不听，不如把这部分时间还给学生，让他们主动思考学习、积极讨论。“对分课堂”教学模式，就是这样一个能让我们的流体力学课堂充满活力、让学生恢复思考能力的“掌中宝”。

1. 对分课堂在流体力学课堂教学中的实施

对分课堂是复旦大学心理学教授张学新提出的新型教学模式，把大约一半课堂时间分配给教师讲授，一半分配给学生讨论，师生“对分”课堂，主要包括“讲授”、“内化和吸收”、“讨论”三个过程 ^[2]。这三个过程独立清晰，是对传统讲授式模式和讨论式模式的有机融合，但课程内容和特点不同，不可生搬硬套教学流程^[3]。针对流体力学教学特点和具体的学习内容，对分课堂的每个环节都需要合理规划、仔细斟酌，不断实践反思改进，使之真正发挥优势。具体实施涉及到对分方案设计、课后学习、课堂讨论三个相互关联的重要环节。

1.1 对分方案教学设计

对分形式有隔堂对分、当堂对分和即学即用的3分钟对分，针对具体的内容采用不同对分方式相结合开展教学。各种对分形式各环节的具体实施直接影响到课程进度和学生的学习效果。流体力学内容多，学时少，需要教师深入钻研流体力学教学体系与内容，提前做好课程的总体规划，并做细每堂课的知识点的对分教学设计，在实践中根据学生反馈进行相应调整。

（1）对分模式整体的课程设计

课程总体方案设计的对分形式主要采用隔堂对分，有两种情况：① 老师布置的思考讨论，均为针对知识点精选的题目，具有一定的深度或广度，有的还需要学生查找资料，总结归纳，小组讨论，整理汇报材料。采用隔堂对分的形式最为合适。② 一章结束，教师布置整章亮考帮作业，针对学生提交的问题，进行整理、总结提炼，隔堂对分，全班交流，讨论答疑。

以48学时的流体力学课程为例^[4]，除去8学时实验课，每周2次课4学时课堂学习，教授10周，覆盖教材6个章节的内容，可进行如表1所示课程设计。

表1 《流体力学》对分课堂课程设计范例

（2）对分模式知识点教学设计

除了整体的课程教学设计，对知识点的教学也要进行重新组织。对于很简单的基础知识，比如密度、重度的概念，没必要占用宝贵的课堂时间开展讨论；对于难度较大的知识点，比如N-S方程的推导和应用，对学生来说是很难的知识点，超出了一般同学的可理解的知识水平，需要教师将内容讲细讲透，不适合采用对分模式；对难度适中的知识点，可采用当堂对分的形式开展学习。

以知识点“利用微元分析法推导证明静压强特性二”为例，说明实施当堂对分前后，讲授内容和流程的变化，具体如下：

1）未实施对分：教师讲授30分钟：微元分析法思路引入——按步骤进行详细推导——小结完成讲授。

2）实施当堂对分模式，包括5个主要环节：① 5分钟：教师精讲微元分析法推导思路、推导要点、需关注的问题；② 8分钟：指导学生按步骤看书学习，标注四个步骤，标记难点或疑问，可随时向老师提问。老师巡视、督查，对提问学生给予指导；③ 5~8分钟：小组讨论收获与疑问，解决一般较简单的问题；④ 5分钟：全班交流疑问，教师解决疑难问题，拓展提高；⑤ 3分钟：随堂测试，达标测评。

（3） “3分钟对分”教学设计

选择有趣的或有一定挑战性的知识点，开展3分钟对分，适当转换课堂节奏，既活跃了课堂氛围，又使学生对所学知识点印象深刻，轻松掌握。

 “3分钟对分”是课堂对分最简单的形式，可根据内容随时应用。比如关于迹线的知识点，可采用3分钟对分。

① 教师布置导学任务要求学生关注迹线的概念、特点、生活实例，给1分钟的时间，学生针对导学内容学习课本概念、提炼特点，联系实际思考实例、发现问题；② 给1分钟时间，以小组为单位或者每个学生与邻座同学开展简单讨论，分享收获与思考的结果，也可就发现的问题进行交流；③ 再给1分钟时间，抽查1~2个小组，简述讨论的结果，有问题教师讲解答疑。随后教师继续讲授后面的内容。“3分钟对分”应用十分方便，也可根据情况拓展为6分钟对分（2+2+2）、10分钟对分等。比如上面的例子，迹线和流线是一对有一定联系和可比性的概念，完全可以对比讨论学习，那么就可以开展6分钟对分学习基本概念，教师再讲授方程的推导要点和例题。隔堂对分、当堂对分和3分钟对分三种对分的基本模式可以根据具体的情况单独应用，或者联合应用，非常灵活高效。

1.2 课后学习环节

课后学习环节包括读书、复习、独立思考、完成作业。其中作业是连接讲授与讨论的核心环节，是实施对分最重要的抓手，是对分成功的关键。布置作业应该合理，注意深度和范围，还要引导学生温习框架，吃透重点难点，能够轻松地处理课后计算，鼓励学有余力的同学深挖拓展。比如按照前面所述课程设计方案，在第5学时完成第一章的学习，布置“亮考帮”作业如下：针对第一章所学内容，作业包括三部分：

①  “亮闪闪”：在听课、读书、做作业后，总结出学习过程中对自己有启发、受益、有收获的内容等，可以采用多种形式，如列表、线性笔记、思维导图笔记等；② “考考你”：把自己弄懂了但是觉得别人可能存在困惑的地方，用问题的形式表述出来，用来挑战别人，即经过思考解决的问题；③ “帮帮我”：把还没能解决的问题或想要了解的内容，也可以是作业题中的问题等等，用问题的形式表述出来，在讨论时求助于同学。

这样的作业可以很好地引导学生逐步建立自己的知识框架体系，引发思考，进行有准备的充分的讨论。大多数同学都能认真对待，深入思考，进而引发学习兴趣。老师在批阅这份作业的过程中，不断收集学生问题，惊喜不断。如“如果流体没有黏性会怎样；足球运动中的香蕉球问题；隔着瓶子也能吹灭蜡烛的问题……”等等。这些题目对于第一次系统学习这门课程的大学生而言，是充满了趣味与挑战的，而且从他们的讨论解答中，会有众多的角度，产生许多的奇思妙想。比如针对上述的第一个问题“如果流体没有黏性会怎样”，得到的部分解答有：“无法流动/无法停止；不能聚集/无法形成液态；无损失/无内摩擦力；超流现象，会垂直爬上管壁，溢出；无法连续运动（内部无附着力）；飞机无法起飞/船舶无法航行/无生命”等等，极大激发了学生的兴趣和想象力。

1.3 课堂讨论环节

讨论环节是培养学生核心素养，贯彻落实批判性思维、创造性思维、沟通与合作能力的关键环节。按照对分的基本流程，应包括小组讨论、全班交流、自由发言和教师答疑四个过程。学生的小组讨论必须是以课后作业（包括“亮考帮”作业、课后计算题及拓展资料）为基础有备而来，才能做到讨论有料，不流于形式，不浪费时间。笔者多次尝试多种不同的对分形式，认为隔堂小组汇报的形式非常适合具有一定难度的题目，基本流程如下：①教师提供讨论题目，并给出难度系数作为参考；②学生4~6人分小组，各小组领取任务，课下讨论解决准备汇报；③课堂安排小组轮流上台进行5~8分钟汇报；④全班同学置疑提问，汇报小组解答释疑；⑤教师针对难点问题答疑讲解，最后点评总结。

2. 对分课堂的优势及问题反思

对分课堂在流体力学教学实施过程中，显示出了明显的优势，通过释放学生的活力，倒逼教师提高水平，带来学生活力的进一步增强，促进教学相长，形成良性循环。融和讲授法和讨论法，彻底突破传统教学模式，培养核心素养，让批判性思维、创造性思维、沟通与合作能力在日常教学的每一节课上得到贯彻落实。但也发现了一些问题，需要不断探究解决。

一是“亮考帮”作业中“考”和“帮”的问题，会有一部分同学是应付的，并不能主动认真的学习、思考、查找资料，需要教师通过评价体系提升这个环节的质量，促进主动学习的积极性。

二是小组讨论的环节，部分同学敷衍了事，随机小组有闲聊现象，需要教师加强巡视监督，推荐选择固定小组模式；也有个别同学不参与讨论，对小组成果没有贡献，也应在评价体系中关注这个问题，切实高效高质量的利用宝贵的课堂时间，让每个学生参与交流、团结合作。

三是讨论环节有时会占用过多的课堂时间，影响课程进度，需要教师调整讲课内容、控制课堂各环节的节奏，并能及时与学生沟通，听取反馈意见，及时调整实施方案。而教师的课堂掌控能力是在实践过程中不断提升的。

3. 结束语

 “教得好不如学得好”，任何模式的核心都是学生的自主学习，成功的学习是学生自己学会的。作为教师，教学应该以学生为中心，在教学中，除了传播知识，还要指导学生有效沟通，学会合作学习，自由高效的开展讨论，进而激发学生学习的内驱力，思考质疑、享受学习的过程和成果。对分课堂教学模式运用得当，必能让学生收获流体力学学习成果，享受成功的喜悦。

参考文献：

[1] 丁祖荣. 工程流体力学：问题导向型[M]. 北京：机械工业出版社，2013.

[2] 张学新. 对分课堂：中国教育的新智慧[M]. 北京：科学出版社，2016.

[3] 刘予. 对分课堂在高职营销专业课程教学的尝试与反思[J].教育教学论坛,2020,3(13):357-358.

[4] 倪玲英. 工程流体力学[M]. 青岛：中国石油大学出版社，2012.