“啟發-互動”模式在《流體力學》教學中的探索

摘要：《流體力學》作為一門專業基礎課程，具有很強的理論性和應用性，但理論性強、概念抽象，理論與工程實際結合困難，給學生帶來學習的困惑。“啟發－互動”教學模式是對該課程教學的一種全新探索，通過對比式“啟發－互動”、討論式“啟發－互動”、作業“啟發－互動”、實驗“啟發－互動”的模式教學，達到教與學的互動，讓學生參與到教學與實踐環節，培養學生的創新意識，提高和豐富教學效果。

關鍵詞：啟發－互動；對比式；討論式

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）35-0065-03

《流體力學》是高等學校和職業院校眾多理工科專業必修或選修的一門專業基礎課程，在各個工程領域有著廣泛的應用。但是，該課程理論性強、概念抽象，加之對數學知識要求較高，理論與工程實際結合困難，《流體力學》課程是眾多學生難啃的一塊硬骨頭。“啟發”式教學思想是：學生是學習的主體，教師充分調動學生的積極性，力促教師主導與學生自主相結合、書本知識與直接經驗相結合。“互動”式教學強調兩個“動”，即教師的“動”和學生的“動”。兩種教學模式都有比較好的教學效果，筆者從這些年的教學中體會到，如果把兩種教學模式結合起來，應用于《流體力學》課程教學或其他課程教學，可能更好地調動學生的學習主動性，培養學生自我解決問題的能力，提高教學質量和效果。

一、《流體力學》的教學現狀

《流體力學》是一門應用型的專業基礎課程，目前的《流體力學》課程教學呈現兩個特點：一個是偏重于數學公式的推導，忽視它的物理意義和工程應用；另一個是忽視其基礎地位，片面追求其為專業服務。這導致學生對這門課程學習上的困惑，一方面產生對該課程的恐懼和畏難，另一方面不能勾起學生的求知欲望和達不到對學習能力的培養。

1.課堂教學現狀。課堂教學是《流體力學》課程教學的主體，但是目前，《流體力學》的教學手段落后、教學方法單一。大多采用“滿堂灌”的教學模式，不注重學生綜合素質的培養，導致學生學習積極性不強、教學效果不好，也不利于教師自身素質的提高。

2.實驗教學現狀。實驗教學是《流體力學》課程教學的一個重要組成部分，是流體力學理論發展的重要基礎，掌握流體力學的實驗技能至關重要。但是，目前在絕大多數高校開展的流體力學實驗多為傳統的驗證性實驗，這種實驗模式不利于學生對理論的理解，忽略學生的積極性、主動性、創造性，不利于學生綜合素質的培養。

二、“啟發－互動”式教學的探索

“啟發－互動”式教學是一種教學理念，而不是一種教學方法。針對《流體力學》理論性強、工程應用廣、概念易混淆、公式較多等特點，總結出以下幾種適合于《流體力學》課程教學的“啟發－互動”模式。

1.對比式“啟發－互動”。在教學過程中，對比“啟發－互動”模式教學包括以下幾種：（1）相近或相反對比：將概念相近或相反的進行對比，達到條理清晰、對比鮮明、便于記憶的目的。例如，在講解系統與控制體、研究流體運動方法（歐拉法和拉格朗日法）、流體運動的概念（流線與跡線、恒定流動與非恒定流動，層流與湍流）等就可以采用對比“啟發－互動”。具體案例：在講解控制體和系統時，可以以老師清點學生遲到人數為例，把學生看成系統，而把學生出入的教室門看成控制體，系統是可以變的，而控制體則是固定不變的。在講解歐拉法和拉格朗日法時，可以將上一個問題進一步深入，老師清點遲到人數有兩種方法，一種采用跟蹤每一個遲到的學生，記下遲到學生人數，這種方法就如拉格朗日法（俗稱“跟蹤法”），另一種則是老師站在門口，記下遲到學生的名字就可以知道遲到學生人數，這種方法就如歐拉法（俗稱“布哨法”）。而后將問題進一步延伸，你可以詢問學生哪一種老師的方法更聰明，進而告訴他我們課程中研究流體運動的方法是歐拉法，但是采用拉格朗日法也有其更大的優點。通過這個案例，學生就更好地理解了概念，也方便于記憶。（2）新舊對比：將以前學過的與剛學過的知識對比，便于學生在舊知識的基礎上加速對新知識的掌握。便于記憶和理解兩種方程的理解、記憶和應用。（3）理論與實踐對比，使抽象的內容更為具體化，加深學生的認識。例如，講完理想流體的伯努利方程和實際流體的伯努利方程后，可以講解它的工程應用，進一步加深對兩個方程的理解和認識。

2.討論式“啟發－互動”。課堂教學中，采用討論式教學也是一種比較好的一種教學形式，它是學、思、論的一種動態融合，同時具有一定的趣味性。這種教學形式的效果取決于以下幾個方面：（1）討論題目的選取；（2）討論氣氛的協調；（3）老師的總結；（4）學生思維的延伸。例如，在講第一次課的時候，我就會給以下幾個問題思考：光滑球和粗糙球在空中運行的距離哪一個更遠？小鳥在空中飛行靠的是空氣的浮力嗎？……當然，學生只能做一些自我的選擇性判斷，但是這就引起了學生對這門課程的一些興趣。到了我們要學習繞流問題的時候，在上這次課之前，我會把一張白紙用手拿著放在嘴前方，使白紙自然下垂，然后教學生跟我一樣操作，朝紙的上方吹氣，觀察紙的運動方向，提出為什么紙是向上運動的？待把繞流問題講完以后，我們就可以把第一次課的問題拿來與學生進行討論了，找出這幾個問題的共性，并加以對以上問題的總結，學生以前思考的答案是否是正確的？指出他的錯誤所在。同時，也可讓學生發揮自己的想象，是否身邊也有和這相關的自然現象和工程實踐。從教學效果來看，討論式“啟發－互動”教學給了學生一個良好的學習氛圍，讓學生參與到問題中去，提高了學生的思考能力和創新能力。

3.作業“啟發－互動”。作業“啟發－互動”包括課堂練習和課后作業啟發“啟發－互動”。當然，課堂練習和課后作業這兩種模式在傳統式教學中也廣泛采用，重要的是“啟發－互動”。在課堂練習中，老師選擇的題目要有典型性、綜合性和實踐性，重要的是實踐性，題目一定是要與工程應用相結合，老師必須拿出一個工程問題或工程中的某一部分，在教師啟發和提示的基礎上，讓學生參與討論，逐步深入，達到學習和應用相結合。例如講解虹吸管應用問題，我們可以拿抽水馬桶為例，學生可能不知道虹吸管與馬桶怎么就套上關系了，邊講解邊討論，最后就明白了抽水馬桶就是一個虹吸管，而虹吸管的原理就是伯努利方程的工程應用，伯努利方程的解題步驟“三選一列一找”（選基準面、選計算斷面、選計算點、列伯努利方程、找邊界條件和初始條件）就一目了然了，最后計算得到答案。通過有代表性的課堂習題訓練，比傳統的講解一些例題更為學生所接受，便于學習和鞏固所學知識。課后作業也是對所學知識的一種鞏固，一方面作業的量要適度，做到少而精，避免學生因任務繁重而互相抄襲，另一方面改變傳統的“學生作、教師批”的模式，讓學生參與到作業批改過程中去，具體做法是：老師先粗略看一下作業，將典型錯誤做好記錄，并隨機發給不同的學生，讓學生互相批改，不能自己批改自己的，批改時必須指出錯誤之處并要求改正，而且必須簽上批改人的姓名，最后提交老師由老師審閱，相應給出兩個成績，一個作業成績，一個批改作業成績。這樣就提高了學生的主動性、思考能力和判斷能力。

4.實驗“啟發－互動”。實驗教學是《流體力學》教學中一個不可缺少的部分。在傳統開設的流體力學實驗中，多為驗證性實驗，為了提高學生的動手能力和創新能力，建議開設應用性實驗和設計性實驗。應用性實驗如畢托管測流速實驗，必須學生自己動手操作，而且希望學生能上網或其他途徑了解其它一些用來測流速的儀器，了解不同儀器的測速原理，同時鼓勵學生自己制作簡單的測量流速儀器。設計性實驗如模型試驗，擬出實驗題目、提供實驗設備和條件，或學生自行購買實驗用料，要求學生自行設計實驗方案、實驗步驟、處理實驗數據，撰寫實驗報告等，提高學生的動手能力，發揮學生的想象空間，開發思維能力和創新能力。

“啟發－互動”式教學思想的核心是啟發學生的思維，將教與學有機地結合，充分調動學生的自主積極性，使課堂教學枯燥轉為生動，從被動轉為主動，從機械轉為靈動。教師在教學中要明確自己的定位，充分啟發學生的思維，調動學生學習的主動性、積極性和創造性，這樣才能使學生在《流體力學》課程的學習中獲得一個良好的教學效果。當然，如何提高《流體力學》教學效果是一個不斷探索的過程，需要教師在教學過程中，不斷地探索及總結經驗，這樣，才能不斷地轉變教學理念、改進教學模式，直至取得良好的教學效果。

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