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摘 要：文章针对工程流体力学传统课堂教学中学生对难点接受度较差，面对工程问题时分析解决能力不足等问题，利用当前MOOCs、微课等新型教学模式提供的大量优质教学视频的便利，探讨以“问题”引导学生学习和思考、检验学习效果的翻转课堂教学模式在工程流体力学课程中的应用，结合教学实践，对问题的设置、视频知识点的选取提出了建议。
工程流体力学是土建、水利、动力等多个工科专业的专业基础课，课程理论性较强，同时也注重工程应用；在教学中，传授理论知识和培养学生解决实际工程问题的能力并重。多年授课实践表明：在传统教学模式中，以教师课堂讲授为主导，学生课后通过作业、复习等过程实现知识的内化，学生课前预习较少，一旦课堂上接触到较难或应用灵活的知识点时接受度较差，而课后的复习和练习都是独立完成，遇到问题难以及时得到解答，容易造成问题的积滞，进而有损学生学习的积极性和主动性，不利于培养工程实践能力，影响学习效果。
2007年出现的翻转课堂能够很好地解决上述问题。它起源于美国科罗拉多州落基山“林地公园”高中。在课前，通过信息技术的辅助，以学生自主观看教学视频的方式完成知识的传授；在课上，教师引导并帮助学生实现知识的内化。“翻转课堂”翻转了传统的教学模式，提高了学生参与度，调动了学生学习的主动性。同时，随着2008年以来国内MOOC、微课等新型教学模式的快速发展，可以在线上获取世界顶级高校以及国内一流高校的优质教学视频，为翻转课堂的开展提供了便利。但是如何检验视频教学效果？如何启发学生思考呢？本文提出用“问题”作为贯穿翻转课堂全过程的指引线，引导学生理解和思考，并探讨了在实现工程流体力学课程翻转课堂过程中可能遇到的主要问题，希望为该课程的教学改革提供一些参考。
一、翻转课堂的教学安排
1.问题的设计
基于问题的翻转课堂的教学安排与传统教学完全相反，主要安排如下：
课前：观看教学视频，回答初级问题。
课上：
（1）知识点提要。
（2）解答学生问题。
（3）提出深化问题，快速测评。
（4）解决深化问题，知识内化。
根据工程流体力学的课程特点，整个教学过程设置了三类问题：①针对教学视频的初级问题。这类问题以理论知识为主，呈现视频教学的主要知识点，比较简单，易于回答，是对视频教学效果的一个初步检验。学生可根据这些问题进行自查，调动学习主动性。②由学生向教师提出的问题。学生完成视频学习后，可能会对某些知识点或其延伸产生疑惑，在课堂上，教师应鼓励学生积极提出问题，并有针对性地解答，完成个性化理论知识传授，同时还可以带动其他同学积极思考。③深化问题。这类问题是针对知识应用层面拟定的探究性、趣味性问题，以工程实例为主，旨在启发学生主动思考，培养工程实践能力。问题应有一定难度，学生解决这些问题后还可体会到学习的成就感，更进一步激发其学习积极性。
2.教学实例
下面以流体运动原理中的“恒定元流伯努利方程”为例说明问题的设计。
教学视频后的初级问题可以设置为：方程成立的条件是什么？方程各项的物理意义和几何意义是什么？这两个问题都是针对该知识点的重点部分提问。第一个问题比较简单，主要是提醒学生注意，易于回答；第二个问题对方程的理解更进一步，需要学生自主思考才能充分理解，势必会有学生会产生疑问，留待课堂解决。
在课堂上，首先花费3分钟左右时间对这部分内容的主要知识点进行提取，包括方程推导的原理、方程的应用条件以及各项的含义，再请学生提问，有针对性地为学生答疑解惑。
在方程的理解和应用方面，分别提出深化问题。在方程的理解方面可提问：与流体静力学基本方程相比较，两者的异同点在哪里，有何意义？该问题有助于学生进一步理解方程的推导，加深对方程物理意义的认识，并将流体静力学与运动学相统一，让学生体会力学知识的整体性，做到融会贯通。针对方程应用方面可结合一些小实验现象提问，比如吹纸实验：将两张纸平行放置，向中间吹气，纸不是分开而是靠在一起；或者漏斗吹乒乓球实验：漏斗大口向上，内部放置乒乓球，用力向小口吹气，无法将乒乓球吹起。或改为漏斗大口朝下吹气，乒乓球不会掉落，请学生用“恒定元流伯努利方程”解释这些现象。上述实验现象有悖于日常生活经验，而学生对体育活动有着的亲身体验，这些问题趣味性强，学生会产生解答问题的强烈的好奇心和积极性，有助于培养学生分析解决实际工程问题的能力。
二、翻转课堂的教学内容
1.教学内容的重新整合和选取
当前国内高校采用的工程流体力学教材基本都是为传统教学模式而设计，教材在知识体系的构架和内容采编上注重知识的系统性和逻辑的严密性，其主要知识点由教师花费大量课堂时间讲授。然而在翻转课堂中，理论知识的传授主要依靠视频教学和自学，课堂上主要进行答疑、探讨、启发式的互动，机械的知识传统方式少了，主动的思考讨论方式多了，必然要求教师对总体教学内容重新整合。
每一次的课堂教学可设置主题，课堂讨论围绕这个主题发散开来。比如在上述教学实例中，课堂讨论围绕伯努利方程展開，包括方程各项的物理意义、几何意义、方程与静力学基本方程的对比，以及方程在生活现象中的体现而展开，还可以进一步引申到工程应用中，对学生知识掌握的深度和广度都有保障。
2.教学视频知识点的选取
现有实践和研究表明，教学视频控制在10分钟左右更符合人类学习认知以及精力集中的特点，而且知识点不能太多，也不宜太难。因此，教学视频的知识点需要在传统教材的基础上重新选取，做到重点突出、生动有趣，充分调动学生的学习热情，为课堂的进一步讨论提供条件。
同样以“恒定元流伯努利方程”为例说明在制作教学视频时教学内容的选取方法。该方程的推导有多种方法，目前国内大部分教材是从理想流体运动微分方程出发，在五个特殊条件下，依据严格的数学知识推导。这种方法表达严谨，思路清晰，但面对复杂的微分公式，学生难免会感觉艰深枯燥。因此，在教学视频中可以采用另一种推导方法，即从功能原理出发，针对满足五个条件的特殊流动建立功能关系式，就能得到伯努利方程。
三、视频制作
教学视频时间短、内容精，在设计制作的时候，还应充分利用现有的信息技术手段，使视频表现形式丰富精美。声音方面除了讲授者的声音外，必要时可以加入背景音乐或音效，改变原有节奏，提醒学生注意；画面可以是公式的推演、实验现象的展示，可以全屏，也可分屏对比。比如分屏演示和对比水、油、蜂蜜几种不同黏性液体流动状态的差别，使得视频更加直观、立体、丰富多样，学生们不会对本身相对枯燥的理论知识感到厌烦和疲倦；还可以利用超星等提供的学习平台实现与学生的问答互动，及时获取学生的学习进度和学习质量等数据，教师可据此及时补充和调整教学内容，使教学质量得到提高。
参考文献：
[1]杨云川，廖丽萍.《流体力学》课程教学的多元模式[J].高教学刊， 2015（3）：28-30.
[2]朱常龙.流体力学教学思考[J].力学与实践，2011（33）：94-96.
工程流体力学是土建、水利、动力等多个工科专业的专业基础课，课程理论性较强，同时也注重工程应用；在教学中，传授理论知识和培养学生解决实际工程问题的能力并重。多年授课实践表明：在传统教学模式中，以教师课堂讲授为主导，学生课后通过作业、复习等过程实现知识的内化，学生课前预习较少，一旦课堂上接触到较难或应用灵活的知识点时接受度较差，而课后的复习和练习都是独立完成，遇到问题难以及时得到解答，容易造成问题的积滞，进而有损学生学习的积极性和主动性，不利于培养工程实践能力，影响学习效果。
2007年出现的翻转课堂能够很好地解决上述问题。它起源于美国科罗拉多州落基山“林地公园”高中。在课前，通过信息技术的辅助，以学生自主观看教学视频的方式完成知识的传授；在课上，教师引导并帮助学生实现知识的内化。“翻转课堂”翻转了传统的教学模式，提高了学生参与度，调动了学生学习的主动性。同时，随着2008年以来国内MOOC、微课等新型教学模式的快速发展，可以在线上获取世界顶级高校以及国内一流高校的优质教学视频，为翻转课堂的开展提供了便利。但是如何检验视频教学效果？如何启发学生思考呢？本文提出用“问题”作为贯穿翻转课堂全过程的指引线，引导学生理解和思考，并探讨了在实现工程流体力学课程翻转课堂过程中可能遇到的主要问题，希望为该课程的教学改革提供一些参考。
一、翻转课堂的教学安排
1.问题的设计
基于问题的翻转课堂的教学安排与传统教学完全相反，主要安排如下：
课前：观看教学视频，回答初级问题。
课上：
（1）知识点提要。
（2）解答学生问题。
（3）提出深化问题，快速测评。
（4）解决深化问题，知识内化。
根据工程流体力学的课程特点，整个教学过程设置了三类问题：①针对教学视频的初级问题。这类问题以理论知识为主，呈现视频教学的主要知识点，比较简单，易于回答，是对视频教学效果的一个初步检验。学生可根据这些问题进行自查，调动学习主动性。②由学生向教师提出的问题。学生完成视频学习后，可能会对某些知识点或其延伸产生疑惑，在课堂上，教师应鼓励学生积极提出问题，并有针对性地解答，完成个性化理论知识传授，同时还可以带动其他同学积极思考。③深化问题。这类问题是针对知识应用层面拟定的探究性、趣味性问题，以工程实例为主，旨在启发学生主动思考，培养工程实践能力。问题应有一定难度，学生解决这些问题后还可体会到学习的成就感，更进一步激发其学习积极性。
2.教学实例
下面以流体运动原理中的“恒定元流伯努利方程”为例说明问题的设计。
教学视频后的初级问题可以设置为：方程成立的条件是什么？方程各项的物理意义和几何意义是什么？这两个问题都是针对该知识点的重点部分提问。第一个问题比较简单，主要是提醒学生注意，易于回答；第二个问题对方程的理解更进一步，需要学生自主思考才能充分理解，势必会有学生会产生疑问，留待课堂解决。
在课堂上，首先花费3分钟左右时间对这部分内容的主要知识点进行提取，包括方程推导的原理、方程的应用条件以及各项的含义，再请学生提问，有针对性地为学生答疑解惑。
在方程的理解和应用方面，分别提出深化问题。在方程的理解方面可提问：与流体静力学基本方程相比较，两者的异同点在哪里，有何意义？该问题有助于学生进一步理解方程的推导，加深对方程物理意义的认识，并将流体静力学与运动学相统一，让学生体会力学知识的整体性，做到融会贯通。针对方程应用方面可结合一些小实验现象提问，比如吹纸实验：将两张纸平行放置，向中间吹气，纸不是分开而是靠在一起；或者漏斗吹乒乓球实验：漏斗大口向上，内部放置乒乓球，用力向小口吹气，无法将乒乓球吹起。或改为漏斗大口朝下吹气，乒乓球不会掉落，请学生用“恒定元流伯努利方程”解释这些现象。上述实验现象有悖于日常生活经验，而学生对体育活动有着的亲身体验，这些问题趣味性强，学生会产生解答问题的强烈的好奇心和积极性，有助于培养学生分析解决实际工程问题的能力。
二、翻转课堂的教学内容
1.教学内容的重新整合和选取
当前国内高校采用的工程流体力学教材基本都是为传统教学模式而设计，教材在知识体系的构架和内容采编上注重知识的系统性和逻辑的严密性，其主要知识点由教师花费大量课堂时间讲授。然而在翻转课堂中，理论知识的传授主要依靠视频教学和自学，课堂上主要进行答疑、探讨、启发式的互动，机械的知识传统方式少了，主动的思考讨论方式多了，必然要求教师对总体教学内容重新整合。
每一次的课堂教学可设置主题，课堂讨论围绕这个主题发散开来。比如在上述教学实例中，课堂讨论围绕伯努利方程展開，包括方程各项的物理意义、几何意义、方程与静力学基本方程的对比，以及方程在生活现象中的体现而展开，还可以进一步引申到工程应用中，对学生知识掌握的深度和广度都有保障。
2.教学视频知识点的选取
现有实践和研究表明，教学视频控制在10分钟左右更符合人类学习认知以及精力集中的特点，而且知识点不能太多，也不宜太难。因此，教学视频的知识点需要在传统教材的基础上重新选取，做到重点突出、生动有趣，充分调动学生的学习热情，为课堂的进一步讨论提供条件。
同样以“恒定元流伯努利方程”为例说明在制作教学视频时教学内容的选取方法。该方程的推导有多种方法，目前国内大部分教材是从理想流体运动微分方程出发，在五个特殊条件下，依据严格的数学知识推导。这种方法表达严谨，思路清晰，但面对复杂的微分公式，学生难免会感觉艰深枯燥。因此，在教学视频中可以采用另一种推导方法，即从功能原理出发，针对满足五个条件的特殊流动建立功能关系式，就能得到伯努利方程。
三、视频制作
教学视频时间短、内容精，在设计制作的时候，还应充分利用现有的信息技术手段，使视频表现形式丰富精美。声音方面除了讲授者的声音外，必要时可以加入背景音乐或音效，改变原有节奏，提醒学生注意；画面可以是公式的推演、实验现象的展示，可以全屏，也可分屏对比。比如分屏演示和对比水、油、蜂蜜几种不同黏性液体流动状态的差别，使得视频更加直观、立体、丰富多样，学生们不会对本身相对枯燥的理论知识感到厌烦和疲倦；还可以利用超星等提供的学习平台实现与学生的问答互动，及时获取学生的学习进度和学习质量等数据，教师可据此及时补充和调整教学内容，使教学质量得到提高。
参考文献：
[1]杨云川，廖丽萍.《流体力学》课程教学的多元模式[J].高教学刊， 2015（3）：28-30.
[2]朱常龙.流体力学教学思考[J].力学与实践，2011（33）：94-96.