分層教學法在流體力學教學中的應用

徐鳳

摘要：流體力學是土木工程專業的專業基礎課，是一門知識面廣、理論性強、實踐性強、應用性很強的課程。在新疆大學“雙一流”大學的建設環境下，在土木工程專業教育認證背景下，以及新的培養方案學時壓縮的情況下，提出分層教學法，即把教學內容整合、分層，根據不同的教學內容采用不同的教學手段、教學方法，有效輸出教學內容，從而增強流體力學的學習性，激發學生的學習熱情，進而提高課堂教學效果。

關鍵詞：流體力學；應用性；分層教學法；教學方法；教學手段

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）30-0178-02

流體力學是研究流體的平衡和機械運動規律及其應用的一門實用技術科學。流體力學是土木工程專業的專業基礎課，是一門知識面廣、理論性強、實踐性強、應用性很強的課程。在新疆大學“雙一流”大學的建設環境下，在土木工程專業教育認證背景下，以及新的培養方案學時壓縮的情況下，提出分層教學法，增強流體力學的學習性，激發學生的學習熱情，進而提高課堂教學效果，使學生在有限的時間內，學懂流體力學，會用流體力學，為以后學專業課程的學習打下堅實的基礎，為畢業后從事工程技術工作奠定夯實的理論基礎。

一、分層教學法的含義

分層教學法是一種較為成熟的教學方法，主要是針對知識水平、學習成績等存在較大差異的學生，因人而異地制定出不同的教學目標，提出不同的教學要求，施以不同的教學內容，采取不同的教學方式，最大限度地調動學生的學習積極性，激發學生的學習興趣，使所有學生得到提高和進步的教學方法[1]。

本文所述的分層教學法是上述分層教學法的一個分支，但與其又有明顯的差異。最大的差異就在于分層教學法并不是對學生進行分層，而是對教師所講課程內容的分層，即學生面對的是同一位教師、同樣的教學目標和要求，不同的只是教師在教學時對不同教學內容所采用的教學手段不同、教學方式不同，對教學內容輸出的方式不同。

二、分層教學法在流體力學中的應用

1.教學內容的分層：整合教學內容，構建知識體系框架。流體力學教學內容多，隨著當前學科的相互交叉、滲透，學生學習內容隨著信息量的增多也急劇增多。同時，教學計劃的調整，流體力學課學時數減少，因此需要通過整合教學內容，重新構建知識體系框架。以教學內容從基本理論到工程應用為主線，按照基本概念、基本理論、基本公式、理論應用幾個層次重新整合教學內容。找到相關基本概念、基本理論、基本公式的關聯性及其應用相互間的關聯性，從而精簡知識點，明確教學內容。教師講課內容線條清晰，學生學習內容明確，使學生在有限的學時內，學習內容達到最大化。以全書章節關聯性為例，第一章緒論是全書的高度概括，第二章流體靜力學、第三章流體動力學基礎是全書的基本理論，第四章流動阻力與能量損失是第三章的有效補充。第五章、第六章、第七章、第八章是流體力學基本理論的應用，即管、渠、孔、堰、滲流的介紹。從基本理論到理論應用，全書的章節思路清晰。在執行教學內容分層時，不僅有全書教學內容的分層，構建框架體系，還要有各章節內容的分層，構建框架體系。各個章節的框架體系構成了全書的框架體系，但是主線思路不變。首先從宏觀上把握教學內容，即根據從基本理論到工程應用的線條進行教學內容分層；再從微觀上把握教學內容，即根據基本概念、基本理論、基本公式、理論應用的幾個層次劃分每一章、每一節的內容；最后從宏觀上審核教學內容，即通過先前分層教學內容，構建的框架體系，核查教學內容之間的關聯性，修改完善全部教學內容的框架體系。

2.教學手段的分層：根據不同教學內容，選用不同的教學手段。教學內容分層后，要根據不同的教學內容，采用不同的教學手段將教學內容有效地輸出。如用板書的形式授課，有利于學生邏輯推理、論證能力的提高及抽象思維能力的培養。因此，在公式推導過程、解題過程中，使用板書，針對具體問題，有側重地給學生演算，使學生理解并掌握基本知識點，培養學生邏輯推理的能力，為解決實際問題打下基礎。如歐拉方程的推導、伯努利方程的推導、靜水總壓力計算式的推導等用板書的方式進行講授。多媒體課件教學具有形象、生動、直觀、經濟，并有較好的交互能力和使用方便等優點[2-4]。在基本概念、基本理論、應用實例等內容講授過程中，可將教學內容制作成多媒體課件，使抽象問題直觀化，使枯燥乏味的知識變得形象化，以加深學生印象，并滿足培養學生對基本概念的掌握和對基本原理的運用等方面的需要，通過動畫形象地展現引導學生思考、理解相關知識點。如學生容易混淆的基本概念明渠均勻流、明渠非均勻流、水躍、水跌等概念，可以通過動畫或者工程實例現場照片、視頻給學生展示，將教學中一些抽象的難以表達的過程生動形象地再現出來，使枯燥乏味的知識變得形象、生動、活靈活現，有利于學生加深理解知識內容和引導學生將所學的知識運用于實際生活中。如日常生活中時有發生的水錘現象，就可以通過制作動畫的形式給學生講解水錘現象發生的原因、解決措施等，讓學生深切地體會到學有所用，從而提高學生對流體力學的學習興趣。因此，在流體力學教學過程中根據授課內容的層次性，選用能有效輸出教學內容的教學手段，是提高教學效果的有效手段。

3.教學方法的分層：根據不同教學內容，選用不同的教學方法。教學方法也是為教學內容的輸出服務的，因此，教學內容的有效輸出就需要根據教學內容的分層性質，選擇一種或者幾種教學方法提高課程的學習性。講授法是教師通過簡明、生動的口頭語言向學生傳授知識、發展學生智力的方法。它是通過敘述、描繪、解釋、推論來傳遞信息、傳授知識、闡明概念、論證定律和公式，引導學生分析和認識問題。講授法的優點是教師容易控制教學進程，能夠使學生在較短時間內獲得大量系統的科學知識。但如果運用不好，學生學習的主動性、積極性不易發揮，就會出現教師滿堂灌、學生被動聽的局面。因此，流體力學還是以講授法作為主要的教學方法。案例教學法是一種以案例為基礎的教學法。將工程實例引入流體力學課程教學中，使流體力學教學內容形象化、實用化，增強課程的工程性、應用性，激發學生學習的積極性和主動性，提高課堂教學效果。流體力學課程開篇就可以引入工程實例，如都江堰工程、三峽工程等，用工程實例告知學生流體力學的工程性、實用性，引起學生對課程的學習興趣。在管、渠、孔、堰、滲流等工程應用章節中使用案例教學，活靈活現地讓學生感受到流體力學的工程性、實用性。如學生宿舍盥洗室中成排洗漱用的水龍頭連接的支管，就是沿程均勻泄流管道在生活中的應用。通過具體工程實例，讓學生理解“在其他條件相同的情況下，沿程均勻泄流管道的水頭損失是通過相同數量的通過流量管道的1/3”。同時，學生也從流體力學的角度弄明白了為什么盥洗室中盥洗輸水管要用均勻泄流的形式。因此，引入工程實例的案例教學法也是流體力學的主要教學方法。練習法是學生在教師的指導下鞏固知識、運用知識、形成技能技巧的方法。在流體力學教學中靜水壓強分布圖的繪制、壓力體的繪制、靜止液體作用在平面上的總壓力的計算，伯努利方程的應用，水頭損失的繪制等知識點都要通過練習法使學生鞏固知識點、融會貫通。練習法使用得當與否，直接關系到學生學習流體力學的學習效果的好壞。因此，練習法也是流體力學教學中不可或缺的教學方法之一。比較教學法是教師在教學實踐中，著重體現辨析并確定教學內容間異同關系的思維過程和方法。在流體力學教學中一般將容易混淆的基本概念、基本理論用比較教學法，如沿程水頭損失和局部水頭損失，孔口出流和管嘴出流等。

三、結語

“教學有法，但無定法，貴在得法”。教與學的主體在于學，學的方法在于引導。分層教學法的目的就是通過將教學內容分層，選用適當的教學手段、教學方法促進教學活動的有效開展，引導學生發揮主觀能動性學好流體力學課程，提高課堂教學效果。

參考文獻：

[1]管瑤，賀興宏.水力學課程立體化教學模式構建探討[J].湖南城市學院學報：自然科學版，2016，6（25）：203-205.

[2]郭小英，孫書洪，等.多媒體在水力學課程教學中的應用與選擇[J].教育教學論壇，2014，3（10）：253-254.

[3]司春棣，韓會玲，齊清蘭，等.水力學教學中多媒體課件與板書的使用模式優化研究[J].河北農業大學學報：農林教育版，2009，11（3）：351-353，357.

[4]于淼.淺析計算機多媒體教學的利與弊[J].佳木斯教育學院學報，2010，（5）：75-76.