船舶流體力學優質課程建設的探索與實踐

劉麗麗，曹愛霞，楊春萍

（青島黃海學院，山東青島266000）

船舶流體力學不僅是青島黃海學院船舶與海洋工程專業的主干課程，而且在人才培養和課程體系結構中起到橋梁作用，可為后續的船舶原理、船舶設計原理等課程內容打下理論基礎。2017年該課程被評為校級優質課程，在優質課建設過程中，建設成員及時反思、反復斟酌，對教學中出現的各種問題進行了探索與思考，并取得了寶貴的經驗。

當前，流體力學的研究手段日新月異，與其他工程專業所學內容交叉與融合程度和范圍更加深入、廣泛[1]。一方面突顯出學習船舶流體力學的重要性，另一方面也表明了這門學科的復雜程度[2]。雖然流體在日常生活中無處不在，但學生普遍缺乏對流體的感性認識。另外，由于流體力學理論性較強、概念抽象、數學功底要求高，導致船舶流體力學課程成為公認的教師難教、學生難學的課程之一[3]。針對這一實際問題，課程建設團隊成員在對照國內外先進教學經驗的基礎上，注重激發學生的學習興趣和培養動手實踐的能力，為學生提供分析和討論實際流體力學問題的平臺，鼓勵學生多動手、多思考、多實踐，從而建成了具有一定特色的課程。

船舶流體力學課程由青島黃海學院汽車與船舶工程學院船舶與海洋工程教研室承擔建設，該課程的師資隊伍梯度合理，教學經驗豐富。尤其是近幾年，為了進一步提高教學質量，適應新時期本科教育的發展需要，該課程在內容的組織和安排、教學方法和手段、考試形式等方面進行了改革，取得了一定的成果。

1 課程建設的指導思想

目前，許多高等院校都體會到了優質課程的益處，并認識到建設優質課程的重要性和必要性。青島黃海學院啟動了首批優質課程建設項目，要求最大程度優化整合課程，從而加快教學內容、教學方法和手段的改革進度。課程建設是高等院校本科教學工作的一項重要工作，代表著學校的辦學特色和學科專業優勢，是學校重點專業建設、培養高層次專門人才、開展科學研究的重要基礎。為加強課程建設，團隊教師整合了課程教學資源，深化了課程改革，提高了課程教學質量。

2 課程建設的具體方法

2.1 精簡教學內容

船舶流體力學是船舶與海洋工程的專業主干課，通過各教學環節，學生能夠掌握有關流體運動的基本概念、基本計算過程。該課程是后續課程的理論學習和知識體系構建的必要條件，并能綜合運用流體力學的基本理論解決有關船舶阻力、海洋結構物結構分析等實際問題。陳舊的教學模式過于追求課程的完整性和相對獨立性，重視運動學和水波理論中公式的數學推導演變過程；某些教學內容簡單重復；部分內容較抽象，容易混淆，忽視了課程的基礎作用，加大了流體力學的學習難度。鑒于此，優質課程建設中刪除了已學的簡單重復性內容；調整了后續課程如海洋工程環境課程會涉及的波浪理論教學內容。教學過程中，要拓寬學生的知識面，積極引導學生了解課程相關的前沿動態與最新研究成果，如適當引入湍流理論、非定常流動和CFD軟件等內容和最新研究方法[4]。

2.2 改進教學方法和豐富教學手段

先進的教學方法和豐富的教學手段是優質課程的命脈，是其先進性的標志。優質課程應與計算機網絡充分結合，采取現代化的教學手段和多樣化的教學方法，將傳統教學內容生動活潑地展現出來[5]。

2.2.1 建設教學網站

利用網絡教學平臺中的超星平臺，建設船舶流體力學優質課程教學網站，上傳課程簡介、教學目標、課程進度安排、教學內容、實驗授課錄像、相關書籍和題庫資料電子版并實現對外開放，實現在線學習及資源共享。這樣，學生不僅可以在課堂上接受新知識，還可以在課下隨時通過超星平臺進行知識點復習，從而加深對課堂內容的理解，提高學習質量。學生還可利用網絡平臺提出問題，組建討論小組，教研組成員可以看到留言內容并及時答疑。此外，學生的考勤可利用自動定位功能實現，提問環節可利用搖一搖功能隨機抽取。學生對這種新型教學手段充滿新鮮感，學習興趣也較濃厚。實踐表明，教學網站的建設對提高教學質量有顯著效果。

2.2.2 利用多媒體資源

精心制作用于船舶流體力學課程的多媒體教學課件。流體力學的難度主要體現在其概念多、抽象化[6]，而且由于流體沒有固定的形狀，在流動過程中的規律較復雜，所以在講解時常需借助圖形和視頻來表示流場的存在，體現其運動規律。教學中充分利用多媒體的圖片及動畫效果，大幅度減少教授過程中在黑板上的繪圖及寫字時間，同時圖片、動畫、視頻等資源可使教學內容變得生動、直觀，提高講課效率和教學效果。利用計算流體力學軟件，如Flunet、Ansys等，進行管流及橫掠平板、卡門渦街等簡單實例的講解與演示，實時顯示流動的流線，獲得相關特征參數，可加深學生對流動的感性認識。在教學中采取以多媒體教學為主、板書為輔的教學手段，收到了較好的教學效果。這種新穎的授課方式能夠成功地激發學生學習流體力學的興趣，在以后的教學過程中可以適當增加此類型的案例教學。

2.2.3 增設實驗項目

實驗教學是船舶流體力學教學過程中必不可少的關鍵環節，它不僅可以提高學生的學習興趣、加深對理論知識的理解，而且還可以培養學生的動手操作能力、分析問題及解決問題的能力。同時，實驗還起到穿針引線的作用，能夠實現知識點和實際現象的有機結合，從而形成較完整的知識鏈體系。教研組教師根據購置的實驗設備和實驗條件，初步自編了船舶流體力學實驗指導書，包括靜力學實驗、管道沿程阻力實驗、水擊實驗、圓柱體繞流及壓力分布等多項實驗，闡述實驗裝置的組成和各部分作用、明確了實驗原理、實驗步驟、實驗結果處理與分析要求及實驗中的注意事項等內容；購置了壁掛式自循環流動顯示儀器，熟悉操作流程后，學生可自行操作，觀察實驗現象，形象直觀，演示性實驗實現了實驗教學的多樣化，提升了實驗教學的質量和效率。

2.2.4 改革考試形式

由于船舶流體力學中運動學、動力學、水波理論、粘性流體力學等教學內容中公式較多、數量較大，而單純記憶這些公式的形式并無多大意義[7]。所以，綜合前三屆學生的期末成績來看，需要對考試形式進行改革。通過對以往的閉卷考試形式進行反思和深入探討，發現閉卷考試存在一些弊端，并不適合對船舶流體力學知識的考查。

首先，考試中客觀題所占分值通常較大，而客觀題具有標準答案，正確率也存在隨機性。因為學生即使沒有掌握相關知識，判斷題回答正確的概率也有50%，選擇題選擇正確的概率也有25%。此外，客觀題會使得課程教學成為趨同性教學，不利于學生發散思維的培養。

其次，傳統試卷考試中由于采用閉卷形式，計算題中所涉及到的公式均需學生記憶。而記憶性的知識雖可以通過短期突擊學習迅速獲取，但由于印象不深刻，也會很快模糊，甚至完全忘記。這會造成考試不公平現象，并不利于學生的可持續性發展。

第三，期末考試成績所占份額過大。學生的平時表現及出勤率占10%、期中考試成績占20%、實驗成績占10%和期末考試成績占60%構成總評成績，可見期末成績所占份額過大，平時成績所占份額過小，這就導致了學生不重視平時上課與積累。

第四，計算題難度較小，需提升。由于采用閉卷考試形式，計算題比較簡單，無法完全反映出學生的思維能力。要想拓寬學生的思維能力，培養發散思維，需要采用靈活的題型和新穎的方式進行考查。

為適應素質教育的要求，采用選擇性半開卷的考試形式，即學生可以選擇攜帶三張A4紙，紙上內容學生需要自己手寫，不可打印；在考試內容上，減少了客觀題，增加主觀題，注重內容的應用性、靈活性和綜合性，注意考查學生對基本知識的掌握程度及靈活應用知識的能力。既能保證一般水平學生的及格等級數量，又能突出優秀學生的創造性思維，激發其能力的發揮。也可選擇原始的閉卷考試形式，考試內容與難度相對較簡單，但需要記憶較多知識點。

優質課程的建設需要一定的周期，建設效果可以從以下幾個方面評價：一是學生的調查問卷。通過學生的思考和回答，初步檢測課程建設的實施效果，并根據學

生的意見或建議繼續改善課程的實施過程。二是教師的階段性反饋評價表。通過一學期的實施，教師在教學過程中一定會有所感悟，對于實施過程的改進意見可通過階段性反饋評價表來體現。三是學生的課程考核成績。本次優質課程的建設成果可直接以學生的課程考核成績呈現。因為考核成績中不僅包含了平時表現、期中考試成績、期末考試成績，而且還體現著實驗操作及實驗報告成績。四是相關知識大賽。學生對于本課程的掌握情況參差不齊，可以通過組織相關的知識大賽進行得分統計，并匯總形成柱形圖，最終以圖表的形式反映課程建設改革的具體成效。

3 結語

船舶流體力學是船舶與海洋工程專業的一門專業主干課，概念抽象，理論性較強，且具有一定的實踐性。深入研究優質課程的建設，與同行交流經驗，提高船舶流體力學教學水平，進而幫助學生更好地理解和掌握船舶行業相關的流體力學知識，最終達到靈活應用知識點，解決工程中流體力學的應用問題的目的。