工程流體力學教學改革模式的探索與實踐

李小川 黃庠永

揚州大學能源與動力工程學院 江蘇揚州 225127

工程流體力學是熱能與動力工程專業重要的專業基礎課，主要研究流體靜止和運動的力學規律及其在工程技術中應用的學科。作為一門重要的專業基礎課，本課程不僅為學生學習后續專業課提供必備的基礎理論知識，也為從事熱能利用的有關專業技術人員從事專業技術工作和科學研究工作提供重要的理論基礎。工程流體力學課程在理工科教學體系中具有重要地位，由于多方面的原因導致課程的教學效果不是很理想，教師難“教”、學生難“學”已經成為師生的共識。因此，當前新形勢下積極思考和探索工程流體力學教學改革方法對改善課程的教學效果、提高學生的培養質量具有重要意義。根據本學院學生的教學現狀，從工程流體力學課程教學中“教”與“學”方面的改革進行一些思考和探索。

1 教學中存在的主要問題分析

為了有針對性地提出工程流體力學課程的改革思路，筆者對本學院熱能與動力工程專業和建筑環境與設備工程專業本科二年級的學生進行了調研，主要從課程本身的特點、教師“教”和學生“學”方面對教學質量的影響進行了調查、分析和總結。

1.1 工程流體力學課程本身特點

工程流體力學課程包括理論教學和實驗教學兩方面的內容，課程涉及的知識面比較廣泛，高等數學、大學物理、工程熱力學等，尤其對學生掌握經典力學和高等數學的要求較高。此外，工程流體力學課程本身研究對象是流體，研究對象不具有固定的形狀、研究理論比較抽象、經驗公式繁多且推導過程復雜不易理解。以上特點導致了本課程教師難教、學生難學，教學效果不理想[1]。

1.2 教師“教”的方面

從教師“教”的方法和手段來看，不能根據當今大學生的特點進行教學、調動學生的學習熱情、激發學生的學習興趣是造成教學效果不理想的主要原因，主要表現在以下幾個方面：(1)教學方法單一、教學手段落后，教師上課自己沉浸于“講”課的過程，單方面向學生“傳授”知識，而不顧及學生“聽”課的感受，忽視了教學過程中“教”與“學”之間的互動性。這種教學方式造成的危害是逐漸使學生喪失了學習的主動性和與教師交流的動力，在這種情況下，教師無法得到學生的反饋信息，從而影響教學水平的提高。(2)教學內容老舊，講課內容局限于教材本身，沒有或很少對課本知識進行擴展、結合現實生活中的實際現象進行舉例說明，理論與實際脫節，導致學生不知道學習本門課程能夠解決什么問題、如何解決問題的疑問。(3)過于依賴多媒體課件授課，板書很少或者摒棄板書。學生反映這種授課方式速度偏快，不利于對基礎知識、公式等內容的理解和消化。此外，某些教師的課件僅僅是對板書的復制，課件的制作質量不高，無法體現多媒體教學的特點[2]。(4)學生課業繁重以及新校區位置偏遠帶來的交通不便，導致教師在課后幾乎沒有時間對學生進行指導。

1.3 學生“學”的方面

通過調查發現，在學生“學”的方面存在以下問題：(1)學生普遍存在學習上怕吃苦、自制力較差、學習態度浮躁的現象。(2)在上課前不提前預習本次課程所講述的內容。(3)課堂上不能集中思想認真聽課，課下提不起興趣認真復習、做作業。

2 教學改革模式的探索與實踐

2.1 激發學生的學習興趣是關鍵

愛因斯坦說：“興趣是最好的教師，而教師則是點燃學生學習興趣的火炬。”在課程開始之前，如何激發學生的學習興趣是主講教師首先要面對并仔細考慮的問題。因此，在工程流體力學教學過程中，如何將教學內容與實際緊密聯系起來，激發學生的學習興趣是提升教學效果的重要措施之一。如在開始學習之前通過一些圖片、視頻和動畫給學生形象地展示自然界和人類生活密切相關的流體力學現象，增強學生對流體力學的感性認識：如高爾夫球運動，球體表面設計如此多的凹坑是為了起到什么作用？從汽車的發展歷史看，車輛形狀發生了很大的變化，其外形設計依據是什么？飛機的機翼能夠產生升力托起沉重的機身，原理是什么？等等[3]，這些問題是學生在日常生活中可以直接看到或者感受到的，通過這些問題，學生可以知道本課程可以解決哪些實際問題，帶著疑問和興趣去學習，可以激發學生學習本課程的興趣，學生的學習積極性和主動性因此被充分調動起來。

2.2 選取合適的教材是基礎

工程流體力學課程內容并不包括流體力學課程的全部專業知識，主要講授流體力學的基本原理與基本方法，并通過一些實例說明如何運用這些原理與方法去分析和解決與流動運動相關的實際工程問題。教材的選取要根據本專業特點和要求、學生的層次，有針對性地選擇教材，不能盲目地跟風走。所以，選取的教材在內容組織上重點不是放在一些公式的推導上，而是側重于基本原理、基本方法與基本公式的運用，力圖做到“概念準確、通俗易懂、內容均衡、學以致用”[4]。另一方面，要根據時代的進步、科技的發展不斷更新和補充教學內容，以適應現實的需要。

2.3 教學方式與手段改革

“教學”方法包括教師教的方法和學生學的方法兩個方面，教學方法是否得當對教學效果起到至關重要的作用。在當前本專業的專業課數量增加，專業基礎課學時被明顯壓縮的新形勢下，教學方式的改革就變得尤為迫切。結合筆者對工程流體力學課程的教學實踐，進行了改革嘗試。

2.3.1 傳統與現代教學手段相結合

隨著科技的發展，多媒體技術在教學中得到了廣泛的應用并越來越受到重視。但是單純的多媒體課件教學效果并不理想，學生反映雖然課堂信息量大，但講課速度偏快，接受起來比較困難，尤其是公式推導和例題講解方面更加明顯。在傳統教學方式中，教師只能憑口述和板書進行講解，對于抽象的概念學生很難理解。因此，根據不同教學方式的特點，進行合理運用，尋找最佳的結合方式，可以達到取長補短的效果。例如以傳統的板書形式來進行公式推導和講解例題，而對理論部分和工程應用部分較多地采用多媒體課件。在對自然界中的流體流動現象分析、流體力學實驗教學等方面用多媒體課件講解將更加直觀、生動和易于理解。

2.3.2 主動學習與被動傳授相結合

在課堂講授的基礎上，可以提出一些當前的熱點話題、學科前沿鼓勵學生自主學習并去發現問題、提出問題和嘗試解決問題，激發學生學習的主觀能動性，培養和提升創造性思維能力。如提出學科前沿問題“微尺度流動問題”，要求學生通過去圖書館查閱資料，學習運用網絡科技文獻數據庫搜索最新的科技論文，培養學生的自主學習能力。長此以往有利于培養學生敢于獨立思考，敢于提問，敢于猜想，敢于探索的精神，達到“授之以漁”的目的。

2.4 考核方式改革

合理的考核機制有利于客觀、公正地對學生的學習情況進行考核。對于多數工科課程來說，學生對大量無規律的經驗公式死記硬背是沒有意義的，是否能夠綜合運用所學知識分析解決問題才是考試的目的和核心。

對于工程流體力學課程，傳統考核方式是閉卷考試，對于教材中大量由實驗得到的經驗公式要求學生全部死記硬背是不切實際的，也是沒有意義的，而如果避開這些內容又會限制考核命題范圍。因此，采用開卷+閉卷相結合的方式是本院進行考核方式改革的嘗試，并受到了學生的普遍歡迎。具體做法是：對于基本概念、基本原理和基本計算方法的考核采用閉卷方式；對于采用復雜公式、查圖表等分析和解決問題能力的考核采用開卷方式。此外，注重對學生平時學習情況、作業情況的記錄，增加平時成績所占最終成績的權重，有效防止平時不學、考前突擊的現象。新的考試方式可以綜合考查學生對基本理論知識的掌握和工程應用能力，能夠較真實地反映教學質量。

3 結束語

“教學有法，但無定法，貴在得法”，不同的教學方法適用范圍和條件不同，且都有一定的局限性，如何對不同的教學方法、手段進行合理的組合運用，尋找一種好的教學模式是工程流體力學教學改革的核心任務。合理使用多種教學方法與教學手段，激發和調動學生的學習主動性和積極性，培養學生獨立思考、分析和解決問題的能力、理論聯系實際的創新意識，提高學生的綜合素質，是工程流體力學教學改革所要達到的最終目的。

[1] 雒婧,吳怡.工程流體力學教學調查研究[J].中國電力教育,2009(12):71-72.

[2] 徐文娟,侯清泉,劉訓濤.多媒體技術在工程流體力學教學中的應用[J].理工高教研究,2008,27(2):100-101.

[3] 潘良明,何川,陳紅.工程流體力學立體教學法初探[J].中國電力教育,2008(11):88-89.

[4] 王保國,蔣洪德,馬暉揚.工程流體力學:上冊[M].北京:科學出版社,2011.