探析研究性教學(xué)在流體力學(xué)課程教學(xué)過程中的應(yīng)用

黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院 鄧書輝 楊忠國 郭勝杰

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探析研究性教學(xué)在流體力學(xué)課程教學(xué)過程中的應(yīng)用

黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院 鄧書輝 楊忠國 郭勝杰

摘要：本文探析研究性教學(xué)在流體力學(xué)課程教學(xué)過程中的應(yīng)用，從制定科學(xué)的教學(xué)方案、改進教學(xué)方法和創(chuàng)新實驗環(huán)節(jié)等方面，探討凸顯其研究性教學(xué)的特色。

關(guān)鍵詞：研究性教學(xué) 流體力學(xué) 教學(xué)方案

流體力學(xué)是力學(xué)的一個分支，是土木工程、能源應(yīng)用工程、石油化工、水利水電工程等專業(yè)的基礎(chǔ)課程。該學(xué)科知識體系龐雜，需要進行大量的實驗，對實驗環(huán)境和實驗?zāi)芰τ休^高要求。目前，流體力學(xué)的相關(guān)理論已滲透到航空、航天、航海等諸多行業(yè)之中，成為研究不同科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)性學(xué)科，指導(dǎo)實際工程的研究與發(fā)展。很多工科學(xué)生畢業(yè)后都要投身生產(chǎn)一線，這要求他們具有較高的專業(yè)知識水平和實踐應(yīng)用技能。因此，在現(xiàn)代流體力學(xué)的教學(xué)過程中，教師要以培養(yǎng)具有實際應(yīng)用能力的創(chuàng)造性人才為基礎(chǔ)，實現(xiàn)“理論與實踐相結(jié)合，教學(xué)與科研相結(jié)合”，引導(dǎo)學(xué)生深化對流體力學(xué)課程的認識與理解，改進教學(xué)方法，更新教學(xué)手段，優(yōu)化知識體系，充分調(diào)動學(xué)生研究與學(xué)習(xí)的積極性。教師要將研究性教學(xué)引人流體力學(xué)教學(xué)之中，探索以工科學(xué)生專業(yè)設(shè)置為基礎(chǔ)，以學(xué)生就業(yè)為導(dǎo)向的流體力學(xué)課程教學(xué)新模式。筆者所在學(xué)校的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程、土木工程、水利水電工程、農(nóng)機、設(shè)計等專業(yè)均開設(shè)了流體力學(xué)課程，筆者在多年的教學(xué)實踐中不斷積累經(jīng)驗、總結(jié)提高，在授課過程中運用研究性教學(xué)等方法，收獲了一定經(jīng)驗。

一、制定科學(xué)的教學(xué)方案，為研究性教學(xué)做前期準備

為提高流體力學(xué)教學(xué)實效性，增強研究性教學(xué)的針對性，教師要充分掌握教學(xué)過程的一手資料，認識研究性教學(xué)的形式、特征、作用及其對教師和學(xué)生的要求，制定相應(yīng)的科學(xué)化教學(xué)方案及具體實施步驟。第一，收集、整理、歸納傳統(tǒng)的流體力學(xué)教學(xué)過程中存在的問題，結(jié)合教學(xué)實踐，分析問題生成的原因，針對問題和原因制定相應(yīng)的研究性教學(xué)方案。第二，教師要加強相關(guān)理論學(xué)習(xí)，全面認識研究性教學(xué)的教學(xué)形式、學(xué)習(xí)方法、主要特征、作用方式、對教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)研究的具體要求，進而確定流體力學(xué)課程教學(xué)過程中開展研究性教學(xué)的基本方法與主要內(nèi)容，為實施流體力學(xué)研究性教學(xué)提供理論依據(jù)。第三，課堂上教師要做好研究性教學(xué)的調(diào)查研究，課外以課業(yè)的形式征集學(xué)生對流體力學(xué)課程開展研究性教學(xué)的意見。學(xué)生提出的課程體系設(shè)置、教師教學(xué)方式、成績考核模式等的建議，能夠為研究性教學(xué)的開展提供前期信息儲備。

二、改進教學(xué)方法，帶領(lǐng)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)

流體力學(xué)課程較為枯燥抽象、理論繁雜難懂，其中涵蓋大量的數(shù)學(xué)知識，學(xué)習(xí)難度相對較大，很多學(xué)生對流體力學(xué)的學(xué)習(xí)有較強的畏懼感。教師要根據(jù)課程內(nèi)容和研究性教學(xué)要求，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)，活躍課程教學(xué)氛圍。教師要嘗試在教學(xué)過程中轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)固化的教學(xué)方式，根據(jù)教學(xué)需求，在課堂教學(xué)中實施啟發(fā)式提問，提出新穎獨特的問題，緊緊抓住學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和注意力。筆者常常將工程實際應(yīng)用與科研成果融入流體力學(xué)教學(xué)中。例如，在介紹源和匯的概念時，筆者會拿香煙冒煙和地漏排水舉例。在講解文丘里管工作原理時，筆者會拿溫室大棚中的文丘里噴射器灌溉作物為例。在講解液體與氣體的壓縮性時，筆者會拿液壓油缸中吸入少量氣體時產(chǎn)生伸縮滯后現(xiàn)象舉例。教師利用已有的研究成果或正在進行的科學(xué)研究為例進行教學(xué)，不僅可以活躍課堂氛圍，更有助于深化學(xué)生對相關(guān)知識的理解與認知。例如，講授管道水力計算問題后，教師給學(xué)生布置一個相對復(fù)雜的管道設(shè)計問題，讓學(xué)生分組完成各管段的沿程阻力和局部阻力計算，最后討論其是否滿足水力平衡。在案例選取上，教師應(yīng)甄選具有針對性和啟發(fā)性的論題，引導(dǎo)學(xué)生拓展思維空間，切實有效地提升學(xué)生解決問題及開展研究性學(xué)習(xí)的能力。日常教學(xué)活動中，教師要想提出更多具有啟發(fā)性的問題，應(yīng)注意收集存在于生活中的流體力學(xué)問題，力求在每次課程教學(xué)之前都針對課程內(nèi)容提出一個相應(yīng)的問題，為之后的課程教學(xué)做好鋪墊，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，增添教學(xué)趣味性。

三、開展以課堂板書與多媒體教學(xué)為主，網(wǎng)絡(luò)與微信平臺互動教學(xué)為輔的聯(lián)合教學(xué)模式

根據(jù)對各種形式教學(xué)方法產(chǎn)生的教學(xué)效果的比較，筆者發(fā)現(xiàn)在教授基礎(chǔ)知識時，板書教學(xué)更加契合普通院校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程和土木工程等專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)現(xiàn)狀，更符合流體力學(xué)的教學(xué)要求。因此，任課教師要做好課前準備工作，認真部署、精心備課，課堂教學(xué)時教師要注重深入淺出，有針對性地布置作業(yè)，提出課程相關(guān)論題引導(dǎo)學(xué)生展開課外研究，并做好定期答疑工作。教師應(yīng)充分利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，利用網(wǎng)絡(luò)中的信息素材資源，為課堂教學(xué)提供更多的有益資料，補充教學(xué)內(nèi)容、調(diào)整教學(xué)思路，廣泛開拓學(xué)生思維。例如，筆者所在學(xué)校針對流體力學(xué)課程建立Webct網(wǎng)絡(luò)平臺，為學(xué)生構(gòu)建了流體力學(xué)拓展學(xué)習(xí)的良好平臺。另外，利用微博、微信、QQ等交流平臺，在教師與學(xué)生之間搭建溝通交流的橋梁，教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生可以進行實時互動，教師可以及時為學(xué)生答疑解惑。

四、創(chuàng)新實驗環(huán)節(jié)，凸顯研究性教學(xué)特色

流體力學(xué)課程以實驗教學(xué)為中心，實驗是連接理論與實踐的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是，傳統(tǒng)流體力學(xué)教學(xué)中以教師為中心進行實驗的模式，阻礙學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的發(fā)揮及創(chuàng)新性思維的擴散。當(dāng)前，在流體力學(xué)課程實驗教學(xué)中仍存在諸多問題。例如，傳統(tǒng)實驗教學(xué)忽視對學(xué)生實踐能力的提升，不利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的養(yǎng)成。傳統(tǒng)實驗方法陳舊落后，難以調(diào)動學(xué)生興趣，實驗基礎(chǔ)設(shè)施配置不足，未能滿足實驗教學(xué)基本需求，實驗教材內(nèi)容簡單空泛，實驗報告粗糙、不夠規(guī)范。針對上述問題，教師應(yīng)采取諸多針對性、可行性的措施。例如，實驗以學(xué)生為中心，教師發(fā)揮引導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生利用創(chuàng)造性思維開展實驗研究。減少驗證性實驗，增添探究性、創(chuàng)新性、設(shè)計性實驗，提供學(xué)生發(fā)揮自覺能動性的機會，提升學(xué)生動手動腦的實踐技能，以多媒體為輔，增添實驗教學(xué)的直觀性、趣味性，學(xué)校要引進需要的實驗設(shè)備，改革更新實驗教材，制定合理規(guī)范的實驗報告。

從流體力學(xué)實驗教學(xué)改革成效看，它激發(fā)了學(xué)生對實驗課程的學(xué)習(xí)興趣與熱情，端正了學(xué)生的實驗興趣，引導(dǎo)學(xué)生運用已有知識解決實際問題，提高了學(xué)生的動手能力和實踐技能，教學(xué)效果明顯提升。例如，利用計算機進行流體力學(xué)綜合實驗時，教師引導(dǎo)學(xué)生利用流體力學(xué)基礎(chǔ)理論，在調(diào)研、收集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，提出問題，依據(jù)調(diào)研結(jié)果，制定實驗方案，安裝實驗設(shè)備，設(shè)計實驗程序。實驗過程中，測量水溫用溫度熱電偶替代傳統(tǒng)的溫度計，測量壓力時用壓力傳感器替代測壓管，以減小實驗誤差，采集信號利用SWD-80巡檢儀，計算機軟件保存數(shù)據(jù)后繪制實驗曲線。通過上述舉措將極大縮短實驗時間，實驗的可靠性與科學(xué)性得到增強。

五、結(jié)束語

經(jīng)過一段時間的流體力學(xué)研究性教學(xué)和學(xué)習(xí)，教師和學(xué)生都有不同程度的收獲。通過研究性學(xué)習(xí)，學(xué)生的創(chuàng)造意識、科研精神得到培養(yǎng)，理論知識水平及綜合素質(zhì)得到提高。研究性教學(xué)開展過程中，教師教學(xué)應(yīng)始終以學(xué)生為主，著力引導(dǎo)學(xué)生自主進行實驗研究，為學(xué)生創(chuàng)造更多實際動手的機會，讓學(xué)生感受自己動手解決工程實際問題的成就感和趣味性，增強學(xué)生對流體力學(xué)的興趣，深化學(xué)生對知識的理解和實際應(yīng)用技能，為今后的實際工作奠定基礎(chǔ)。

在今后的教學(xué)過程中，教師要不斷完善研究性教學(xué)的方法、步驟，分析解決學(xué)生的工程實踐時間較少、專業(yè)基礎(chǔ)知識不夠深厚、研究性教學(xué)考核標準體系不完善等問題，以促進研究性教學(xué)實效性的不斷提升。

文章編號：ISSN2095-6711/Z01-2016-04-0265

作者簡介：鄧書輝（1973-），男，黑龍江雞東人，工學(xué)博士，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院副教授，研究方向：畜禽健康養(yǎng)殖過程環(huán)境與控制研究