突顯礦業工程特色的流體力學課程案例式教學改革與實踐

馮軍發 李海軍 金志遠 杜學領

摘 要：針對目前礦業工程學科中流體力學課程教學中專業特色不突出以及傳統教學方法使學生對流體力學畏懼導致學習興趣不高的現狀，從貴州理工學院的學情出發，以培養工程應用型人才和卓越工程師為目標，通過構建突出礦業工程特色的流體力學工程體系，以“問題一調研一分享一研討”案例式教學法組織設計為突破口，根據流體力學課程教學效果評價反饋體系動態調整教學組織設計，強調對每章知識提煉出一系列關鍵問題，讓學生有針對性在課后自主多渠道調研，制作圖文并茂的多煤體材料用于課堂知識分享與研討，使課堂教學和礦業工程實踐緊密聯系起來，培養學生解決實際工程問題的能力，同時也為探索類似課程提高教學效果提供了新思路。

關鍵詞：礦業工程；流體力學；案例教學；應用型人才；貴州

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）13-0136-03

Abstract： Aiming at the current situation that the professional characteristics of fluid mechanics teaching in mining engineering discipline are not outstanding， and the traditional teaching methods make students less interested in fluid mechanics and cause less interest in learning， this paper starts from the learning status about Guizhou Institute of Technology， targeting the training of engineering application talents and outstanding engineers， structures fluid mechanics engineering system with characteristics of mining engineering. The organization design of case teaching method of "problems， research， sharing， and discussion" is the breakthrough point. According to the feedback evaluation system for the evaluation of teaching effects of the fluid mechanics courses， the teaching organization design is dynamically adjusted， emphasizing a series of key questions for each chapter of knowledge， so that students can focus on multi-channel research after class， produce multi-coal materials with illustrations and texts used for classroom knowledge sharing and discussion， and classroom teaching and mining engineering practices are closely linked， and students' ability to solve practical engineering problems is also cultivated. It also provides new ideas for exploring similar curricula and improving teaching effectiveness.

Keywords： mining engineering； fluid mechanics； case-based teaching； applied talents； Guizhou

貴州理工學院是于2012年3月由教育部批準籌建，2013年4月18日教育部正式批準，在原貴州工學院、貴州工業大學校址設立的一所以工學為主體，工學、理學、管理學、經濟學等多學科協調發展的全日制公辦理工類省屬普通本科院校。下屬礦業工程學院始建于2013年，是按高起點、高標準要求組建的二級教學單位，學院現設有采礦工程、安全工程兩個本科專業，同屬礦業工程一級學科，2014年采礦工程、安全工程兩個專業開始招生。為了與傳統的礦業高等院校競爭，必須著重培養應用型人才?！读黧w力學》是采礦工程、安全工程兩個專業學生的一門的重要的專業技術基礎課，教學目的是培養廣大學生掌握具有流體力學意識的綜合分析能力，又掌握具有礦業工程意識的實際能力，將對學生從事礦業工程工作和研究奠定堅實的理論基礎，對這兩個專業技術人員的培養起著重要作用。傳統的教學以理論教學為主，未結合礦業工程專業特點，存在重視理論教學而輕視實踐鍛煉、重視知識積累而輕視能力培養的現象，勢必難以實現學生解決實際復雜礦業工程問題能力的培養目標，因此需對傳統教學方法進行改革，以適應當前應用型人才培養的要求。

一、“流體力學”課程在礦業工程學科教學中存在的主要問題

（一）傳統的“流體力學”教學法使學生望而生畏

《流體力學》課程體系通常由基本理論、基本應用與專門課題三大模塊組成，以流體作為研究對象，其本身既有基礎學科的性質，同時又具有學科專業的鮮明特色，既與理論力學、高等數學、大學物理等公共課緊密聯系，同時又是礦業工程學科的專業基礎課。由于流體的運動現象和規律非常復雜，到目前為此，流體很多流體的運動現象在力學上還沒有合理的解釋，很難用語言和圖示清晰表述；同時影響流體運動規律的因素也是極其復雜，導致該課程的特點是抽象概念多，數學推導多，應用條件多，知識點，課程內容零散難懂。然而，由于教學學時的限制，教師為完成教學計劃普遍采取灌輸式為主的教學方式，往往導致學生被動接受老師的灌輸而缺少主動學習的意識，造成學生對該課程的學習有畏懼感。近年來，一些礦業院校的《流體力學》授課老師針對這些問題，先后嘗試了趣味法、談論法、演示法、啟發法等多種教學方法[1-4]，但都未強調學生基于關鍵問題的課后自主調研與課堂知識分享與研討，效果往往不理想，導致學生對《流體力學》這門課程聽不懂，跟不上。

（二）《流體力學》教材未突出礦業工程特色

現有《流體力學》教材大都基于水利、土木、機械、熱能與動力工程學科為背景，且教材中的習題也是圍繞上述幾個學科展開[5-8]，課程體系中的專業課題模塊很少涉及采礦和安全工程領域的流體力學問題，導致學生在學習《通風安全學》、《礦井水害防治》、《采掘機械設備》等專業課程的時候基本概念和原理不清楚，使得部分采礦、安全工程專業的同學認為《流體力學》這門課程與本專業聯系不大，從而主觀上對這門課重視程度不夠，并逐漸演化為學習興趣下降。

貴州理工學院確立的人才培養目標是“強責任、精技術、善管理、重實踐、求創新”的高素質應用型人才，以上原因一定程度上造成《流體力學》教學質量難以達到預期目標，勢必影響學校人才培養目標的實現。

二、突顯礦業工程特色的“流體力學”案例式教學改革

針對上述問題，實施突顯礦業工程特色的“流體力學”案例式教學改革，通過從流體力學的基本原理出發，著眼于流體力學在礦業工程領域中的通風、排水、除塵、壓風、瓦斯抽采、水害防治、礦山機械的潤滑、冷卻、液壓傳動以及控制等領域應用案例，采用案例式教學法實現應用型工程技術專業人才培養目標，見圖1。

（一）構建突出礦業工程特色的《流體力學》課程體系

在流體力學基本理論的基礎上，將流體力學在礦業工程領域常用的案例添加到相應章節，重新構建流體力學課程體系規劃框架。這是本教學改革的基礎和重要環節。首先，搜集通風安全學、礦井瓦斯防治、礦井排水、礦山設備等課程教材中與流體力學相關的流體運動基本原題、例題、作業題和思考題；其次，利用主要互聯網文獻平臺，搜集礦井生產過程中流體力學相關案例；第三，通過到貴州各大煤炭集團及相關礦井搜集與煤礦生產相關的流體力學應用案例等等，把搜集到的相關案例融入到流體力學課程各個相關知識點中。

（二）流體力學案例式教學法教學組織設計。

在進行教學組織設計之前，調查學生的學習方法、學習習慣、學習興趣，學習成績，以及家庭背景、心理動態變化等情況，全面掌握授課班級學情，動態綜合分析，動態分類建檔。在此基礎上，進行教學組織設計。要案例式教學法實施起來要抓住幾個關鍵環節，分別是布置問題、學生調研、課堂分享、師生研討。

1. 設置問題，從構建的突出礦業工程《流體力學》課程體系出發，緊密圍繞流體力學在礦業工程實際應用問題，在第一堂課將問題布置下去，并給出每個學生完成調研工作課堂匯報的時間安排。

2. 學生調研。強調學生進行自主多渠道調研，并將調研結果制作多媒體材料，要求以圖片為主，并且要做到圖片之間具有關聯性，回答問題的時候主要通過對圖片的介紹來體現。

3. 課堂分享。首先要根據每班授課學生的總人數確定每次課需要進行匯報的學生人數，同時控制匯報的總時間應在15分鐘內，并保持課程進度與教學大綱同步。在擬定學生匯報時，要求其他同學精力集中，如有必要應記筆記，為后續研討做準備。

4. 師生探討。學生匯報后，要設置其他學生提問和研討環節，最后由授課老師進行科學點評，同時結合礦業工程實例對其進行拓展和延伸，達到學生徹底領悟和掌握的效果。

（三）構建和實施《流體力學》課程教學效果評價反饋體系

這是保證突顯礦業工程特色的“流體力學”課程案例式教學改革成功的關鍵環節，要多渠道、多層次、多形式構建流體力學課程教學效果評價反饋體系，注重學生的全面發展，做到學校、學院（系）以及教師、學生多層次全面參與，一定要突顯礦業工程特色，確保人才培養目標實現。

三、結束語

1. 傳統的教學方法以及未突出礦業工程特色的教材是當前“流體力學”課程在礦業工程學科教學中存在的主要問題。

2. 構建突出礦業工程特色的《流體力學》課程體系和教學效果評價反饋體系，實施案例式教學法教學組織設計，能夠實現大幅度提高學生的學習興趣，豐富學生的知識面，使學生具備運用流體力學基本理論解決礦業工程通風、瓦斯抽采、排水、礦山液壓機械等礦業工程中的實際問題的能力。

3. 通過教學實踐表明，該方法能較大程度提高教學效果，提高學生的主動能動性，同時也為探索類似課程提高教學效果提供了新思路。

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