基于拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的工程流體力學(xué)課程體系改革探討

張燕 周永潮 邵煜 李聰

[摘 要] 針對(duì)面臨的沖擊和挑戰(zhàn)，提出了以培養(yǎng)知識(shí)、能力和素質(zhì)相結(jié)合的拔尖創(chuàng)新人才為目標(biāo)，以基于問題和目標(biāo)為導(dǎo)向的創(chuàng)新教學(xué)和大學(xué)生自主學(xué)習(xí)等理念為導(dǎo)向的工程流體力學(xué)課程體系的改革思路。通過(guò)以工程案例為導(dǎo)向的工程流體力學(xué)教材的建設(shè)、以問題為導(dǎo)向的教學(xué)手段改革、傳統(tǒng)課堂和現(xiàn)代可視化教學(xué)相結(jié)合的課堂教學(xué)模式，結(jié)合科研項(xiàng)目，將工程實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為流體力學(xué)問題，實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研的深度融合，提高學(xué)生分析和解決實(shí)際工程問題的能力，從而提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新型人才。

[關(guān) 鍵 詞] 人才培養(yǎng)；工程流體力學(xué)；課程體系改革

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）13-0074-02

工程流體力學(xué)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，不僅為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)提供基本理論，也為工程實(shí)際問題解決提供技術(shù)支持[1]。而傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)缺乏理論與工程實(shí)踐的有機(jī)聯(lián)系，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性、創(chuàng)造性，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的意識(shí)薄弱，扼殺了學(xué)生創(chuàng)意的產(chǎn)生和個(gè)性的發(fā)揮。與此同時(shí)，信息化的快速發(fā)展對(duì)教育教學(xué)的改革帶來(lái)了機(jī)遇和挑戰(zhàn)[2]。因此，如何在傳承教學(xué)傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，適應(yīng)新的形勢(shì)和變化，優(yōu)化課程體系，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才成為高校教師關(guān)注的熱點(diǎn)[3]。結(jié)合工程流體力學(xué)課程的特點(diǎn)，從授課內(nèi)容的深化、教材改革、多元化教學(xué)模式和教學(xué)手段出發(fā)，提出以問題和目標(biāo)為導(dǎo)向的創(chuàng)新教學(xué)和大學(xué)生自主學(xué)習(xí)等理念，以培養(yǎng)知識(shí)能力和素質(zhì)相結(jié)合的拔尖創(chuàng)新人才為目標(biāo)的課程體系改革，從而提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

一、現(xiàn)有教學(xué)體系的局限性和挑戰(zhàn)

（一）教學(xué)方式單一，工程應(yīng)用結(jié)合薄弱

現(xiàn)在的大學(xué)生追求個(gè)性、不愿意接受別人強(qiáng)加的觀點(diǎn)和想法，但思維敏捷、頭腦靈活、眼界開闊，接受新事物的意識(shí)和能力非常強(qiáng)。傳統(tǒng)單一的灌輸式教學(xué)方式，無(wú)法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，教學(xué)效果差。工程流體力學(xué)課程側(cè)重工程應(yīng)用，很多日常自然現(xiàn)象和工程實(shí)踐都滲透著流體力學(xué)的知識(shí)。因此，可以充分利用這一特點(diǎn)，教學(xué)過(guò)程將知識(shí)點(diǎn)與日常現(xiàn)象和工程實(shí)踐緊密結(jié)合，如讓學(xué)生思考為什么高爾夫球是有凹坑的，飛機(jī)為什么能飛起來(lái)，香蕉球是如何產(chǎn)生的等問題，激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

（二）國(guó)內(nèi)流體力學(xué)教材不合理

國(guó)外流體力學(xué)教材種類不多，廣泛使用的教材有3～4本，且教材更新速度快，再版次數(shù)多，教材內(nèi)容豐富，流體視頻、圖冊(cè)等教輔材料在教學(xué)中發(fā)揮了極大的作用[4]。而國(guó)內(nèi)流體力學(xué)教材種類繁多，各高校、各專業(yè)使用的教材不統(tǒng)一，且都是從教師的角度出發(fā)，而不是從學(xué)生角度出發(fā)，與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系少。由于學(xué)生對(duì)流體運(yùn)動(dòng)普遍缺乏深入的感性認(rèn)識(shí)，而流體力學(xué)所涉及的概念、理論及方程在學(xué)生看來(lái)過(guò)于復(fù)雜，缺乏學(xué)好流體力學(xué)的動(dòng)力，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（三）慕課等對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的沖擊

近年來(lái)，以慕課為代表的在線開放課程對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)產(chǎn)生巨大的沖擊。慕課視頻課程被切割成10分鐘甚至更小的微課程，設(shè)計(jì)成易入門、易進(jìn)階的學(xué)習(xí)檢測(cè)情境，教師與學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)上交流，一定程度上迎合了現(xiàn)代大學(xué)生追求個(gè)性、追求新穎的心理，具有較大的吸引力。幕課對(duì)教師來(lái)說(shuō)是威脅也是機(jī)會(huì)，可能會(huì)存在學(xué)生流失，但同時(shí)幕課上有豐富的教學(xué)資源，這些教學(xué)素材能幫助教師提供給學(xué)生更豐富、更互動(dòng)且更開放的學(xué)習(xí)資源。所以，我們可以利用慕課等課程實(shí)現(xiàn)資源共享、學(xué)習(xí)模式創(chuàng)新，降低教師的備課工作量，大幅度提升教師與學(xué)生的交流度，改變教學(xué)方法和教學(xué)手段。

二、改革內(nèi)容探討

開展拔尖創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的工程流體力學(xué)課程體系的建設(shè)，主要包括問題和需求為導(dǎo)向的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容及相應(yīng)教材的建設(shè)等。

（一）以問題和需求為導(dǎo)向的教學(xué)手段建設(shè)

在滿足工程流體力學(xué)原有教學(xué)基本要求和教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，進(jìn)行授課內(nèi)容的調(diào)整和深化，引入結(jié)合工程實(shí)際問題和自然現(xiàn)象的創(chuàng)新模塊，重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，通過(guò)調(diào)研、理論分析、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等步驟來(lái)解決工程實(shí)際問題和生活中的自然現(xiàn)象。在教學(xué)過(guò)程中，探索以工程案例教學(xué)法為主的教學(xué)方法，上課時(shí)先拋出有吸引力的工程案例和自然現(xiàn)象，提出問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，形成一套完善的提問—講解—討論—補(bǔ)漏的教學(xué)方法，加深學(xué)生對(duì)流體力學(xué)的認(rèn)識(shí)。學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，選擇日常現(xiàn)象、工程應(yīng)用案例等其中一個(gè)問題進(jìn)行理論探討與分析，或設(shè)計(jì)開展自主試驗(yàn)，或進(jìn)行工程應(yīng)用設(shè)計(jì)、撰寫研討論文、制作PPT，并在課堂上進(jìn)行匯報(bào)，提升課堂教學(xué)的活躍度，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性與撰寫研究報(bào)告等能力。讓學(xué)生從理論中或試驗(yàn)中解決所提出的流體力學(xué)問題，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高其發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

（二）以工程案例為主線的教材建設(shè)

教材是教師教學(xué)的參照物、啟示物，需要教師對(duì)教材進(jìn)行再創(chuàng)作。而學(xué)材是從學(xué)生學(xué)的層面對(duì)教材學(xué)習(xí)化加工后形成的一種教材，更多關(guān)注學(xué)生的年齡特征、知識(shí)水平、已有經(jīng)驗(yàn)以及知識(shí)能力、情感建構(gòu)規(guī)律[5]。如前所述，現(xiàn)代的大學(xué)生更加聰明，個(gè)性化特點(diǎn)明顯，所以學(xué)材才是他們所需要的。通過(guò)工程流體力學(xué)典型工程案例、自然現(xiàn)象等資料的收集，結(jié)合分析現(xiàn)有教材優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建設(shè)以問題和需求為導(dǎo)向的教材，從學(xué)生的角度對(duì)教材進(jìn)行理性重建，讓教材依托工程實(shí)踐，以問題、工程案例為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和潛能，引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)，主動(dòng)探索，促進(jìn)學(xué)習(xí)的個(gè)別化和個(gè)性化，實(shí)現(xiàn)從教材到學(xué)材的轉(zhuǎn)變[6]。

（三）傳統(tǒng)教學(xué)與可視化教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式探索

現(xiàn)在的學(xué)生接受新事物的意識(shí)和能力非常強(qiáng)，所以需要?jiǎng)?chuàng)新課堂教學(xué)機(jī)制，運(yùn)用多種教學(xué)方式和教學(xué)手段，在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)貫徹以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為中心的原則，借助于錄像、動(dòng)畫、圖片將抽象的概念具體化、形象化，將教師主講和學(xué)生研討、主動(dòng)參與融為一體，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和分析問題的能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極能動(dòng)性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。同時(shí)，利用優(yōu)質(zhì)的在線開放課程資源，如幕課、網(wǎng)絡(luò)公開課、微視頻等優(yōu)質(zhì)在線開放課程、可視化教學(xué)，實(shí)現(xiàn)平行教學(xué)模式。采用學(xué)生課外在線學(xué)習(xí)與課堂學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式，在學(xué)習(xí)傳統(tǒng)課堂的同時(shí)，根據(jù)學(xué)生自身需求，平行地去網(wǎng)上學(xué)習(xí)相似課程，加深對(duì)相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的掌握，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主式、探究式學(xué)習(xí)，這樣既可滿足學(xué)生的差異化管理的需求，更可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和課堂的教學(xué)質(zhì)量。

（四）雙語(yǔ)、英文多元化教學(xué)方式，加強(qiáng)國(guó)際交流合作

目前學(xué)生考研、出國(guó)深造比例加大，尤以理工科畢業(yè)生留學(xué)比例為多。為培養(yǎng)學(xué)生的國(guó)際視野和跨文化交流的能力，建設(shè)循序漸進(jìn)的雙語(yǔ)、全英文教學(xué)方式，充分利用題材多變的豐富習(xí)題，以拓展學(xué)生思路與實(shí)踐應(yīng)用能力。加強(qiáng)國(guó)際合作和交流，聘請(qǐng)海外富有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教授給本科生上課，讓學(xué)生不出校門就能接觸到原汁原味的國(guó)際先進(jìn)教學(xué)理念與教學(xué)模式，讓學(xué)生與國(guó)際名師名家親密接觸，拓寬學(xué)生的視野，提升國(guó)內(nèi)教師的英文教學(xué)水平，培養(yǎng)具有國(guó)際視野的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

（五）教學(xué)和科研深度融合

科學(xué)家錢偉長(zhǎng)指出“教學(xué)沒有科研做底蘊(yùn)，就是一種沒有觀點(diǎn)的教育”，科研是教學(xué)的源頭活水，如果沒有科研作支撐，課堂教學(xué)就會(huì)失去靈魂[7]。因此，在課堂教學(xué)中，依托科研項(xiàng)目平臺(tái)和優(yōu)勢(shì)[8]，在上課過(guò)程中結(jié)合科研中流體力學(xué)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用進(jìn)行點(diǎn)撥，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)的興趣，讓學(xué)生自己尋找發(fā)現(xiàn)科研中的流體力學(xué)現(xiàn)象，利用流體力學(xué)知識(shí)解釋這些現(xiàn)象，讓學(xué)生更形象地認(rèn)識(shí)到課本上看似死板的公式和知識(shí)怎樣被巧妙用到實(shí)際生活中，在這過(guò)程中還可以進(jìn)行分組討論，增強(qiáng)學(xué)生的參與意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研的深度融合，以科研促進(jìn)教學(xué)，以教學(xué)帶動(dòng)科研，建設(shè)培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力為目的的研究型教學(xué)模式。

三、結(jié)語(yǔ)

拔尖創(chuàng)新人才的基本素質(zhì)特征具有合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)、較強(qiáng)的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力及良好的非智力因素，培養(yǎng)一大批拔尖創(chuàng)新人才，是增強(qiáng)我國(guó)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素[9]。因此，在工程流體力學(xué)課程教學(xué)體系改革中，應(yīng)創(chuàng)新課堂教學(xué)機(jī)制，運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段，注重個(gè)性和能力素質(zhì)培養(yǎng)，培養(yǎng)拔尖的創(chuàng)新型人才。

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