“流體力學”全英文國際同類課程調研分析

尤翔程　李世遠

[摘 要] 課程大綱是授課的指導性文件，詳細規定了授課的主要目標和內容等。對麻省理工學院（MIT）、加州伯克利分校和明尼蘇達大學的本科“流體力學”課程大綱進行了細致的調研，對其內容安排、實踐教學目的、組織方式等進行了分析。通過對國外高校“流體力學”課程大綱的解讀，分析“流體力學”全英文授課的內容和特點等，以期對國內本科“流體力學”全英文授課的創新提供借鑒和參考，最后在分析目前國內高校本科生教育現狀的基礎上，提出改進教學工作的建議。

[關鍵詞] 流體力學;全英文;國際同類課程

[基金項目] 2020年度中國石油大學（北京）研究生質量與創新工程（yjs2020019）

[作者簡介] 尤翔程（1981—），女，浙江寧海人，博士，中國石油大學（北京）石油工程學院講師，主要從事流體力學研究;李世遠（1983—），男，上海人，博士，中國石油大學（北京）石油工程學院副教授，主要從事石油工程巖石力學研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）45-0121-04? ?[收稿日期] 2021-04-15

一、引言

“流體力學”是一門理工科專業的基礎課，是工程類專業最重要的課程之一。中國石油大學提出“一流學科建設”的目標，對“流體力學”等重點課程開展全英文教學，旨在與國外高校接軌，提升高校辦學的國際化水平。原有的雙語教學課程體系和教學內容已不適用于當前的情況，教學改革勢在必行。在本科全英文“流體力學”課程中進行全英文教學，需對課堂的教學內容進行深化和實踐，課程大綱設置的科學性、適用性要求，對于課程基本知識學習的理解及掌握有重要影響，對于培養本科生自主學習和解決問題的能力、創新型思維模式的形成，具有潛移默化的作用[1]。

美國高等工程教育是世界公認的最成功的模式之一，因此有必要借鑒世界一流工科院校的“流體力學”課程大綱，為國內高等院校“流體力學”全英文課程體系的改革提供借鑒。美國大學本科課程教學實踐教學環節的設置十分具有特色，體現了美國研究式學習的教育理念。美國將研究式學習（research-based learning）作為教學標準貫穿整個本科生的教學環節[2-5]。本文通過對麻省理工學院、加州伯克利分校和明尼蘇達大學理工科專業的主干課程“流體力學”的課程大綱進行調研，對其內容安排、實踐教學目的、組織方式等進行了分析，為國內石油大學的“流體力學”課程在實踐教學方式、課程內容安排、教學體系設置等方面提供了借鑒。

二、國內外“流體力學”課程對比

“流體力學”是國內外理工科專業本科生的一門重要必修課，既是一門力學基礎理論課程，又是一門直接指導和應用工程實踐的課程[2-4]。全英文“流體力學”課程不僅需要借鑒世界一流大學的授課內容，還需要結合國內廣大教學工作者及工程行業專家的經驗，教學策略理應順應科技的發展，其授課方式不能停留在單純地講與學，而是要通過授課培養理論基礎扎實、實踐能力強的學生，為學生將來參與工程技術、科研工作打好基礎。

（一）課程大綱教學目標及評估政策比較分析

中國石油大學工程學院開設了“流體力學”全英文課程，為本科必修課程，大學二年級開課，教學周期為半學期，共計64學時4學分。通過課程的學習，學生能夠掌握和理解流體力學的基本概念和原理，實現以下教學目標：（1）理解和掌握簡單的典型流動問題的基本性質，并確定求解這些流動問題的模型，如平面曲面靜水壓力計算，使用伯努利方程、斯托克斯方程求解流速、壓力及黏性流動問題等。（2）能運用流體力學的原理應對工程中常見的問題，如管流進行定量計算。（3）掌握流體力學的理論，為今后的學習打下基礎。

筆者通過網站查詢、文獻查詢等方式對國外知名高校的“流體力學”課程進行了調研，梳理了麻省理工學院、加州伯克利分校、明尼蘇達大學等三所知名高校的“流體力學”課程，其教學目標、評估方法見表1。從表1中可以發現，流體力學的開設都建立在大學的基礎課程之上。麻省理工學院將流體力學作為基礎學科，加州伯克利分校和明尼蘇達大學將其作為專業基礎課，麻省理工學院的目標是使學生系統掌握流體力學的基礎知識、基礎理論學，直至利用數學求解知識，后兩者的目標是學生在學習基礎理論的同時，注重結合本校學科特點，如從航天航空專業的角度，重點掌握空氣動力學方面工程問題的解決方法。

通過對比發現，筆者講授的“流體力學”全英文課在課程目標上更傾向于工程應用，設置上與加州伯克利分校等高校類似，都是基于一定的數學基礎，結合石油工程的專業特點研究不可壓縮流體方面的問題。麻省理工學院更傾向于基礎研究，目標是以流體力學學科為基礎，拓展于工程實踐各方面的應用。

在成績評估方面，國內高校逐步吸收國外高校的優點，采用學習全過程考核的理念。筆者講授的全英文“流體力學”課程的考核，兼顧通考勤、平時課內討論、小測驗、小報告、課后作業、期末考試等多種方式，考核學生的學習效果，國外多數高校將學生的日常表現、作業完成、隨堂或專題測試作為考核的重要組成部分。

（二）課程大綱教學內容和教學方法比較分析

中國石油大學全英文“流體力學”課程以課堂教學為主，以實驗教學為輔，教學過程中增設必要的研討環節培養學生認識問題和解決問題的能力。在教學內容上，主要以Fundamentals of Fluid Mechanics（B.R. Munson， D.F. Young，2010版）和Fluid Mechanics with Engineering Applications（E.J. Finnermore&J.B. Franzini，2003版）為基礎編制了教案，設5個章節、27個專題，包括介紹流體力學的基本原理及其工程應用，內容主要包括流體基本屬性、流體靜力學、流體動力學、黏性流體的動力學基礎和管道中的黏性流動等。在教學進度上，每周2節課，4個學時，在期中、期末階段開設習題課。在教學手段上，采取多媒體教學和板書教學相結合的方式，針對難點問題錄制網上專題視頻課件，供學生復習。

麻省理工學院等3所高校的教材參考書、教學內容、教學方法見表2。從表2中可以看出，國外高校普遍把討論課正式列入教學大綱，在教學進度上，麻省理工學院每周有11課時的教學，授課內容多，學生要掌握和吸收的知識點很多，因此需要具有很強的學習能力。加州伯克利分校、明尼蘇達大學對“流體力學”課程分別設置了3學分和4學分，其中明尼蘇達大學“流體力學”課程分38個課時，講解了23個專題，每周4學時的授課時間，符合一般學生的學習規律。

通過比較發現，流體力學教學內容和進度需建立在高校學科特點、學生素質的基礎上，不可盲目設置。筆者講授的全英文“流體力學”課程，在教學內容的安排和進度上與明尼蘇達大學類似，和麻省理工學院有顯著的區別。同國內多數全英文課程一樣，在可設課程、教案編寫、教學組織方面，筆者對國內外大學進行了充分的調研，在全英文課程建設方面，已基本具備了國際化基礎。

三、國外“流體力學”課程大綱的調整和推廣

國外高校“流體力學”課程大綱更為成熟，為國內理工科院校“流體力學”全英文教學提供了多種可選的參照基準。為了提高流體力學大綱編制的科學性和可操作性，國內院校應根據本校的學科建設、學生素質等實際情況進行調整。通過對標比較，吸取國外一流高校先進教學經驗和教學理念，進一步深化“流體力學”全英文課程的改革方案。

“流體力學”全英文課程大綱的優化可以分為三個階段推進。第一，以學科所在學院、在校學生為對象開展調研，在現有“流體力學”中文課程大綱的基礎上，參考國外同類型大學“流體力學”教學大綱，制定適用于本校的教學大綱和課程設計方案，提高科學性。第二，對“流體力學”全英文課程大綱與本校本科工程教育委員會人才培養目標進行自我評估及驗證，提高適用性。第三，對“流體力學”全英文授課實踐不斷總結經驗，持續調整教學實踐，使之符合本專業學生的學習特點，提高實效。

四、對國內“流體力學”全英文授課創新的啟示和思考

當前，在我國本科“流體力學”課程建設過程中確實存在諸多問題。主要表現為學習教材滯后、課堂授課內容與社會需求脫節嚴重;課程內容重“學”輕“術”，畢業生缺乏將科研成果轉化為現實產品的能力;學生缺乏必要的團隊合作意識和溝通協調能力;等等。通過對國外流體力學教學的梳理分析，對國內高校流體力學全英文授課模式創新啟示如下。

（一）把握好流體力學通識教育的本質特征

“流體力學”全英文課程大綱也應當堅持以通識教育理念為指導，提高學生的綜合素質，本著“厚基礎、寬口徑”的原則，一方面重視流體力學理論知識的深度，在本專業領域內增加學生的知識儲備，提高其應用能力;另一方面要強調流體力學理論知識的廣度和應用。在教學方法上，力求做到教師講授與學生實踐相結合，個人學習與團隊合作學習相結合，鼓勵學生參加科研項目，通過科研實踐加強與教師的溝通和合作，在提高專業知識和能力的同時，培養團隊意識，提高合作能力。此外，通過“流體力學”全英文課程學習，培養學生廣泛的國際視野，加強同國外高水平院校之間的聯系，提高學生的國際化專業素質。

（二）課程大綱的設計應當關注工程實踐的需求

本科“流體力學”全英文課程大綱既不是一蹴而就的，也不是一成不變的。“流體力學”全英文課程大綱的制定和修訂應當是動態的。對于高校來說，“流體力學”全英文課程大綱的制定和調整絕不僅僅是高校內部的事情。高校在制定和調整“流體力學”全英文課程大綱時，要兼顧市場需求，將工程界對人才應具備的處理實際問題的能力需求作為重要依據。同時，廣泛關注行業、學術界，以及學生群體的意見和建議，確保課程大綱在實現學生培養目標中的基礎作用。

（三）堅持基礎理論教學與實踐能力訓練相結合

在國內的本科教學過程中重理論、輕實踐的問題較為嚴重。本科生畢業后與產業需求脫節較為嚴重，學生仍需長時間的培訓，大大增加了單位人力資源開發的成本。掌握扎實的基礎理論知識固然重要，但如果不提高實踐能力，理論知識的功能就無法得到有效的發揮。因此，在設計“流體力學”全英文課程大綱時，需考慮將兩者有機結合。在“流體力學”授課期間，除了講授理論知識外，還需要增加流體力學實驗實踐教學課程，甚至單獨增設實驗實踐課。在評價教學效果時，應當將學生的流體力學實驗實踐操作能力作為檢驗學生掌握流體力學理論知識的重要指標[6]。

（四）利用信息技術發揮案例教學的作用

隨著信息化、互聯網的快速發展，對學生綜合素質的要求越來越高，教學方法也在不斷創新。從傳統的板書講授到多媒體教學的普及，其形式經歷了多次演變。作為工程類基礎力學課程，“流體力學”擔負著培養學生流體力學概念、思維及處理實際工程中問題的能力，它既是一門理論課，也是一門實踐性較強的課程，因此案例教學、討論式教學的引入就顯得尤其重要了。案例可選擇實際工程項目，例如在流體黏性力學內容的學習中，可以引入石油在管道中的傳輸實例，通過視頻動畫、工程軟件模擬結果，展示講解壓力、溫度等對黏性流體運動的影響，一方面可使學生將理論知識和工程應用聯系起來，開拓視野;另一方面加深了學生對流體力學理論知識分析方式和方法的理解，提高了學習興趣。

五、結語

“流體力學”是理工科專業的一門重要基礎課，在培養理工科專業復合型人才教學計劃體系中起著重要的作用。“流體力學”全英文課程建設是一個系統的工程，應把握好課程大綱設計對“精品課程”建設的基礎作用，汲取國外先進的經驗，加大在課程調研、對標分析、教學方式創新等方面的投入，提高教學質量，提升課程的國際化水平。

參考文獻

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[3]趙銀生.中美綜合大學本科課程設置的比較與啟示——以復旦大學、哈佛大學物理學專業為例[J].理工高教研究，2006（4）：49-51.

[4]龔玉，陳敏.中美高等工程教育本科課程設置的比較——以上海交通大學和麻省理工學院為例[J].大學（研究與評價），2009（6）：86-90.

[5]孟雅杰.中外高校本科課程設置的比較研究[J].西北工業大學學報（社會科學版），2006（1）：71-75+89.

[6]劉偉，姚莉，楊小亮，等.國內外“空氣動力學”課程實踐教學的對比分析[J].高等教育研究學報，2010，33（1）：68-71.

Investigation and Analysis of Similar International All-English Courses of Fluid Mechanics

YOU Xiang-cheng， LI Shi-yuan

（College of Petroleum Engineering， China University of Petroleum 〔Beijing〕， Beijing 102249， China）

Abstract： The syllabus is a guiding document for teaching， which specifies the main objectives and content of the teaching in detail. In this paper， the syllabus of the Fluid Mechanics for undergraduate of MIT， UC Berkeley and University of Minnesota was investigated in detail， and the arrangement of its content， the purpose of practical teaching and the organization mode were analyzed. Through the interpretation of the syllabus of the course in foreign colleges and universities， this paper analyzes the contents and characteristics of all-English teaching of the course， so as to provide a reference for the innovation of all-English teaching of the Fluid Mechanics course in domestic universities. Finally， based on the analysis of current situation of undergraduate education in domestic colleges and universities， this paper puts forward some suggestions to improve the teaching.

Key words： Fluid Mechanics; all-English; similar international courses