流體力學課程改革研究與實踐

王聰民 朱彩霞 馬富芹

摘 ?要 立足于流體力學教學實踐，從所采取的教學模式、教學方法、考核方式等方面來探索提高流體力學課程教學質量的方法，調動學生的學習積極性，提高學習效率，促進學生知識內化。

關鍵詞 流體力學;OBE;慕課;網絡教學平臺;翻轉課堂;微課;實驗

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）20-0083-03

Abstract Based on the teaching practice of Fluid Mechanics， this paper focuses on exploring and improving the teaching method of Fluid Mechanics according to the current adopted teaching mode， teaching method and assessment method， etc.， so as to arouse stu-dents learning initiative， improve the learning effect and promote students to internalize their knowledge.

Key words fluid mechanics; OBE; MOOCs; network teaching plat-form; flipped classroom; micro lecture; experiment

1 引言

流體力學是很多工科專業如航空、船舶、能源動力、安全工程等的專業核心基礎課程，既有很強的理論性，又有很強的工程性，內容抽象，公式推導內容比較多，需要利用到較多的高數和理論力學等知識，內容相對枯燥，是一門多數教師認為難教、學生認為難學的課程[1]。對于這樣一門課程應該如何提高學生的學習積極性，增強學生學習效果，促進學生知識內化呢？筆者基于建筑環境與能源應用專業的流體力學教學實踐開展了一些探索。

2 基于OBE理念確定教學目標和教學內容

基于OBE理念，以社會需求為導向，由本專業畢業生就業崗位群確定本專業畢業要求，細化畢業要求為各指標點，構建畢業要求和課程關系矩陣，構建課程體系，根據課程在矩陣中承擔的任務確定課程的教學目標和教學內容。將復雜的流體力學知識有序地劃分為若干單元，每個單元的要素形成知識網絡，反映了流體力學的邏輯體系和學生的認識發展規律，使學生比較容易掌握流體力學的規律和三大方程。構建流體力學理論課單元模塊化教學模式，使內容龐雜的流體力學知識有序化、網絡化，解決了傳統教學中教學內容無序、瑣碎、難記的弊端。針對不同專業，和同一專業不同培養模式如普通班和卓越班的培養特點，可以引入不同工程實例于教學內容中，深化課堂教學改革，提高學生對知識的綜合利用能力，最大限度激發學生的學習積極性。

3 教學模式設計

目前，慕課（MOOCs）作為新興的教育理念及教學模式在全世界流行，憑借其數字化、富媒體、信息量大、交互性強、覆蓋面廣等特點，對傳統的教學模式產生巨大的沖擊。教學模式的改變必將引起教學過程的深刻變革，基于慕課的大學專業課翻轉課堂教學模式開始流行起來。基于慕課的翻轉課堂教學模式將信息傳遞過程放在課外，主要借助視頻、音頻、動畫等課件資料，由學生自主完成，課堂上主要是通過多種課堂活動促進學生知識內化[2]。

但是，筆者在教學實踐中發現學生成績存在兩極分化情況。通過調查發現，部分學生對網上的微課視頻并沒有認真觀看，拖拽看完或者放著視頻一心多用的人大有人在，對于教師在網上布置的作業也是為了完成任務得到平時分而應付完成。對于翻轉課堂教師布置的任務，部分學生認為占用自己大量的課外時間，并不樂意參與。但是流體力學不同于其他課程，理論性比較強，需要學生全身心投入來學習并及時對知識進行鞏固，如果對課程理論學習僅靠線上憑借學生自覺性來完成是不夠的。那么，如何克服這些困難，將傳統課堂與新的基于慕課的翻轉課堂模式相結合，探索出一個適合本校學生的流體力學教學模式，就是一個亟待解決的重要問題。通過實踐，依托建成的課程網站，確定了課前線上預習、課堂重點講授+個別內容翻轉課堂、課下線上答疑的教學模式。

充分利用網絡教學平臺進行課前預習 ?在我國高等教育信息化和慕課在高校快速發展的大背景下，充分利用網絡教學資源有利于提高流體力學的教學效率。目前，中國慕課大學、學堂在線等平臺上面可以搜索到多門名校的流體力學課程，可以申請利用這些資源，也可以自己在超星等平臺上面建課，上傳視頻、課件、習題、實驗等資料。利用這些平臺課前發布預習任務，要求學生課前觀看視頻，完成習題，看課件，讓學生對教師課堂要講內容有大致了解，用任務來驅動大家學習，以用促學、學以致用。課堂上根據學生學習情況及重點難點易混淆點，重點講授或者選取合適內容開展翻轉課堂，提高學生的知識綜合利用能力。為了檢驗學生的預習情況可以隨機提問，并將回答情況記入平時成績。

采用多種教學方法提高課堂教學效率 ?流體力學作為一門重要的專業基礎課程，公式偏多，推導過程較復雜，對知識的利用比較靈活。對大學生而言，這門課就成為復雜的課程，課堂上注意力一旦分散，就會影響對知識點的理解掌握，跟不上進度。尤其是流體力學知識的前后連貫性很強，前面的內容學不好又會影響后面知識點的理解。那么，怎么樣才能使學生擺脫聊天、手機等外界誘惑，吸引他們的注意力在課堂上呢？教師可以采用多種教學方法來提高理論課的授課效率。

1）啟發式教學。用生活中的流體力學現象來引出所用知識，和學生形成共鳴，討論起來有共同語言，課堂氣氛更加活躍，促進學生的感性知識得到理論升華。比如用火車站臺問什么要設隔離黃線來引出伯努利方程，用“汽車外形演變”來幫助學生理解繞流阻力，等等。

2）設疑引入式。通過一個個問題推進課堂進行，用設疑來促進學生思考，加深學生對基本概念、基本理論的理解應用。在這個過程中巧用隨機點名軟件，調動學生的緊張氣氛，促使他們的注意力集中到課堂上來。比如用學生的照片做成隨機點名軟件，這種點名方式新穎有趣，課堂氣氛活躍，學生更樂意參與課堂活動，同時拉近教師和學生的距離。

3）多媒體演示法。注重直觀性教學方法，充分利用現代教學手段，結合圖像和動畫，把抽象的東西變得具體，形象直觀，同時不失時機進行流體力學在工程實踐和畢業設計中管道布置設計等應用的講授，使教學既生動又實際，延深了理論性，提高了趣味性，使學生在學習中受到潛移默化的工程熏陶。

4）案例法。通過具體的案例來加強學生對知識的理解及綜合應用，從實際工程項目的角度出發，吸引學生挖掘現象背后的本質規律，進而提高學生的學習興趣，提升課程教學效率。比如講授流體動力學部分時，以常見的自來水公司要把水送到千家萬戶為例，把一居民樓的水輸送任務編成計算題目，然后進行流量與流速、能量損失計算、各種能量轉換等知識點的講解。

5）實驗課有序驗證式教學方式。實驗教學的目的是延續、鞏固和實踐流體力學的基本理論。實驗教學環節對于培養創新精神、提高動手能力和獨立分析思考與解決問題的能力具有重要作用。因此，從教學安排的實驗中要做到以下幾點。

①確定提高學生動手能力的主題思想是教學實驗的根本出發點。

②狠抓理論和實際現象相結合的科學培養方法，幫助學生培養應用知識解決問題的習慣性思維能力。

③突破重點、難點和薄弱點是提高學生綜合工程能力的關鍵：重點是驗證對基本理論的深刻理解;難點是應用實驗數據分析基本理論問題;薄弱點是理論和現象之間的誤差分析等。通過三點突破，切實加強對學生綜合素質的培養。

④使學生動手能力、觀察能力、分析能力、綜合能力得到全面培養與鍛煉。

⑤落實預習和現場提問制度。預習報告是要解決實驗中要做什么、怎么做和什么時候做的問題。現場提問制度了解學生預習深度，擴大學生的視野與思維空間，加強學生分析能力與綜合能力的培養。

選取合適內容開展翻轉課堂 ?流體力學翻轉課堂的目的在于讓學生參與課堂活動，促使學生掌握流體力學的基本規律，提高學生運用流體力學知識分析解決問題的能力，促進學生知識內化，選取合適的內容開展翻轉課堂，有助于提高教學效率。

1）匯報。如針對具體章節內容由學生用板書或者PPT形式進行匯報，教師針對匯報內容進行歸納總結、補充說明。這樣不僅可以檢查學生的預習情況，而且可以提高學生檢索資料、自主學習的能力。

2）討論。如可以播放一些和課程內容相關的流體現象或者流體力學生活趣事小視頻，然后大家一起討論分析，利用微彈幕、慕課堂等小程序將學生觀點以彈幕的形式展示到大屏幕上面，點燃學生的學習激情，當然也會有各種神吐槽，課堂氣氛活躍。教師需要加以引導和控制，以防影響正常的教學秩序[2]。

3）小組學習成果展示。將班級學生分為數個小組，針對具體問題，如空調水系統管道的壓力確定、熱水網絡水壓圖的利用計算等工程常見問題，由小組分析給出答案后進行互評，提高學生利用所學流體力學知識分析問題、解決問題的能力。

這種師生互動、生生互動的授課方式還是比較受學生歡迎的，還需要繼續探索適合本專業學生的翻轉課堂方法。

利于微助教、慕課堂等小程序開展隨堂測試 ?在實踐中發現學生知識聽懂了，但是并不一定會利用，教師可以通過舉例、習題讓學生對知識點融會貫通、靈活利用。教師可以在每次課后增加測試，借助慕課堂、微助教等小程序，讓學生提交答案，一是可以及時統計出正確率，了解學生的知識掌握情況，及時調整授課計劃;二是可以讓學生及時鞏固所學知識點，加深對所學知識的理解;三是可以起到點名作用。

4 采用過程性考核對學生學習情況進行綜合評價

以期末考試為主向過程化考核轉變，注重考核學生獲取知識、應用知識的能力，加大平時成績比例，將線上學習情況、課堂活動參與情況、隨堂測驗成績、實驗成績等都納入考核范圍，對學生的學習情況進行綜合評價。

5 結語

對于流體力學這種理論性和工程應用性很強的專業基礎課程，需要從專業需要出發，發掘教材內容的內在聯系，構建知識網絡，合理確定教學內容。要提高教學效率，需要采取適合本專業學生學情的教學模式，通過多種教學方法，借助各種網絡教學資源和小程序，使課堂生動有趣，充分調動學生的學習積極性，體現學生主體認知作用，促進學生知識內化。

參考文獻

[1]王建明，徐讓書，王成軍，等.流體力學課程的興趣誘導式教學方法探討[J].當代教育實踐與教學研究，2020（9）：103-104.

[2]王聰民，秦貴棉，張超.基于慕課的大學專業課翻轉課堂教學模式研究[J/OL].當代教育實踐與教學研究：電子刊，2018（8）：736-737.

[3]陳二云，和錚，楊愛玲.工程流體力學課堂教學方法探討[J].課程教育，2020（21）：37，39.