探析研究型教學模式在高等數學和流體力學教學中的應用

研究型教學是對現有的大學課堂教學模式的改革，它引入科學研究的基本要素，培養學生對科學研究的興趣，創新的能力，促進學生科學素養的形成。將研究型教學模式引入流體力學的課堂，是對傳統流體力學授課的一次挑戰，同時帶給我們學生的是創新的機遇。對于培育大學生的創新能力，培養社會和企業所需的創新型人才，實現全面建設創新型國家和培養創新人才的宏偉目標有著重要的意義和作用。

研究型教學模式 流體力學教學 創新人才

在科學高速發展的今天，創新人才的培養是國家賦予大學的神圣使命。大學教育要肩負起培養具有創新能力和創新精神高素質人才的偉大職責。積極倡導和開展研究型教學，是培養創新人才的重要途徑，也是高等教育改革發展的重要方向。

一、國內外研究性教學的概況

在20世紀80年代興起的高等教育改革運動中，為了培養創新性人才，國外研究性大學在教學中廣泛采用基于問題的學習模式（problem-based learning，簡稱PBL），這種問題式學習是以問題為基礎開展的學習和教學過程的一種教學模式。例如，美國的新墨西哥大學在醫學院的教學中推行了PBL。在教學中要清掉學習和問題情境的設立，要求學生學習圍繞復雜真實的任務和問題展開，從而激發學生的高水平的思維，鼓勵學生自主性學習和探究，以及對學習內容和過程的反思。

在國內，清華大學以世界一流大學為參照，按照“厚基礎、寬口徑、強實踐、重創新”的培養理念，強調文化素質教育的基礎性作用；加強學科交叉與融合，大力推進按學科大類培養；將實踐與研究融入教學過程，堅持實踐教育不斷線。為學校適應建設世界一流大學的目標要求，構建研究型大學人才培養體系，不斷提高本科教育質量和辦學效益，奠定了良好的基礎。廈門大學人才基地對以點、線、面結合構建新型研究型教學模式進行了探索實踐，提出研究型教學模式的實施必須有一支教學科研相結合的教師隊伍和學科實力作支撐。

二、研究型教學模式的內涵

所謂研究型教學，是指教師以課程內容和學生的學識積累為基礎，在教學過程中通過優化課程結構，建立一種基于研究探索的學習模式。將學習、研究、實踐有機結合起來，充分發揮學生的主體作用，使學生能創造性地運用知識和能力，在主動探索、主動思考、主動實踐的研究過程中，自主地發現問題、研究問題和解決問題，體現始于問題、基于發現、凸顯創造性特色的一種教學模式。

三、研究型教學模式的作用

以問題為取向的研究型教學模式，強調把學習放到復雜而有實際意義的問題中，讓學生解決實際問題，而獲得解決問題的方法，發掘解決問題和創新的能力，培養自主學習（self-directed learning）的能力。具體說來，可以發展學生的以下能力：

（1）批判性思維的能力，可以對權威的知識發出這樣質問，“這竟然沒有錯？”“這竟然沒有辦法？”

（2）分析和解決問題的能力，通過研究性教學可以讓學生獲得的不僅僅是知識，還有思想和方法。

（3）運用學習資源的能力，把握知識體系的整體結構，實現知識的交叉和融合。

（4）團隊合作的能力，因為一些問題的解決往往一個人的力量是有限的，通過和其他人的通力合作能夠更好的高效的把問題解決好。

（5）以多種方式交流總結的能力，對于一個問題的解決，我們可以通過口頭報道的形式加以總結，也可以以提交書面報告的形式加以總結，呈現問題的結果。

（6）運用知識的能力，成為活到老學到老的人。通過研究型教學，學生學到的是方法，只要方法掌握了，各類問題通過一段時間的思考和知識的積累，總能找到解決的辦法。

三、研究型教學模式在流體力學課堂的應用

1.計算流體力學的邊界單元法的介紹

我們可以通過高等數學的萊布尼茨公式，以及奧高公式等到一個基本思想就是邊界信息決定內部信息，在計算流體力學的邊界單元法就是利用了這個思想，可見各個學科之間是有聯系的，不能孤立地學習某一學科。

2.DQ方法的介紹

利用數值教學對傳統的教學內容有所突破，在學生實現過程中，他們有了自主思考的過程，對物理現象的本質有了深刻的了解。

3.利用數學的符號軟件來介紹水波理論

孤立波是一類比較特殊而又典型的非線性水波，它的數學表達可以有一個公式寫出：

總之，研究型教學是一種新型的教學模式，作為承擔高校教育的教育者，理應將這種教學模式應用到自己承擔的課程中，使其發揮巨大的作用和潛力。將自己的研究理念和研究手段滲透給學生，做到在課堂上不光傳授的是知識，還有更重要的思想和方法，這才是陪伴學生終身學習的法寶。對傳統的大學課堂講授教學模式的改革，對于提高大學生的創新精神和實踐能力，培養社會急需的創新拔尖人才，實現全面建設創新型國家的宏偉目標具有重要意義。

參考文獻：

[1]劉寶存.美國研究型大學基于問題的學習模式.中國高教研究.

[2]葛自明，陰其俊，鐘菊花，李元杰.工科大學物理研究型教學探索.高等理科教育，2007，（5）.

[3]夏國澤.船舶流體力學.華中科技大學出版社，2008.

[4]同濟大學數學系.高等數學.高等教育出版社，2007.

本文為大連理工大學本科生教學教改項目“數學實驗和建模方法在‘高等數學’輔助教學中的教學方案設計”（MS201118）和研究生教改項目“DQ法雙語教學”資助。