基于“三位一體”的“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)改革與實踐

［摘 要］ 課程思政建設(shè)是高校落實立德樹人根本任務(wù)的重要舉措，是全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要途徑。伯努利方程在“工程流體力學(xué)”課程中占據(jù)非常重要的地位。以伯努利方程為例，從知識傳授、能力培養(yǎng)與價值塑造三個方面對教學(xué)過程進(jìn)行精心設(shè)計。首先，論述了伯努利方程的整體設(shè)計思路和教學(xué)背景；其次，從學(xué)情分析、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計、教學(xué)過程設(shè)計等方面，深入探究了伯努利方程的具體教學(xué)過程，并進(jìn)行了教學(xué)反思；最后，進(jìn)行了總結(jié)，以期后續(xù)能有更好的教學(xué)效果。特別是在教學(xué)過程設(shè)計中，采用先引入生活案例，再進(jìn)行理論教學(xué)，最后回歸工程案例的講課思路，同時自然準(zhǔn)確地引入思政元素，以實現(xiàn)知識傳授、能力培養(yǎng)與價值塑造“三位一體”育人模式。

［關(guān)鍵詞］ 課程思政；工程流體力學(xué)；“三位一體”

［基金項目］ 2022年度平頂山學(xué)院校級課程思政建設(shè)示范課“‘工程流體力學(xué)’課程”；2021年度平頂山學(xué)院教學(xué)改革研究項目“工程認(rèn)證背景下的‘機械制造技術(shù)基礎(chǔ)’課程教學(xué)改革研究與實踐”（2021-JY60）；2022年度平頂山學(xué)院教學(xué)改革研究與實踐項目“基于OBE理念的‘互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)’課程教學(xué)改革研究與實踐”（2022-JY03）

［作者簡介］ 陳 凡（1984—），女，河南駐馬店人，博士，平頂山學(xué)院電氣與機械工程學(xué)院副教授，主要從事超精密加工技術(shù)與裝備研究；別文博（1987—），男，河南南陽人，博士，平頂山學(xué)院電氣與機械工程學(xué)院講師（通信作者），主要從事超精密加工技術(shù)與裝備研究；王雪晴（1983—），女，河南平頂山人，碩士，平頂山學(xué)院電氣與機械工程學(xué)院講師，主要從事測控儀器研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）16-0067-04 ［收稿日期］ 2023-04-10

引言

2016年12月，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面［1］。高校在把握教育教學(xué)基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，將立德樹人融入各個環(huán)節(jié)，這為專業(yè)課程改革提供了新的研究角度［2-3］。同時，依據(jù)教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，將知識、能力和價值塑造貫穿教學(xué)全過程，力求進(jìn)行整體的課程思政規(guī)劃，形成立德樹人育人體系［4］。

根據(jù)OBE教學(xué)理念，基于平頂山學(xué)院應(yīng)用型本科高校的定位，在把握機械電子工程專業(yè)特點的基礎(chǔ)上［5］，以“工程流體力學(xué)”課程中的伯努利方程為例，研究如何將思政元素融入專業(yè)課程教學(xué)過程中，將專業(yè)課程教學(xué)作為育人的主戰(zhàn)場，幫助學(xué)生樹立正確的思想觀念，養(yǎng)成科學(xué)的辯證唯物主義思維，提升專業(yè)素養(yǎng)與職業(yè)素養(yǎng)。同時，將課程思政目標(biāo)具體轉(zhuǎn)化為科學(xué)思維方法訓(xùn)練、愛國主義情懷與文化自信、孜孜不倦的探究精神、精益求精的工匠精神等4個指標(biāo)點。然后，將指標(biāo)點內(nèi)容補充到教學(xué)大綱中，體現(xiàn)在教學(xué)設(shè)計和過程中，最終形成具體的教學(xué)實施方案。在教學(xué)設(shè)計中，應(yīng)結(jié)合典型的歷史人物和工程案例，聚焦中國經(jīng)驗，講好中國故事，增強國家和文化自信。在知識傳授和能力培養(yǎng)中弘揚社會主義核心價值觀，傳播愛黨愛國、積極向上的正能量，使學(xué)生在接受專業(yè)知識的同時，能夠全面提升思想素質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。

一、整體設(shè)計思路

結(jié)合思政育人理念，深入挖掘?qū)I(yè)課程的德育內(nèi)涵和元素，制定課程知識傳授、能力培養(yǎng)與價值塑造“三位一體”的育人具體目標(biāo)，以伯努利方程為例，使學(xué)生具備孜孜不倦的探究精神及精益求精的工匠精神；掌握透過現(xiàn)象看本質(zhì)的科學(xué)思維方法；做事情要遵循客觀規(guī)律，了解自身條件及限制性；具備愛國主義情懷，堅定文化自信，強化集體利益大于個人利益的認(rèn)識；培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和團(tuán)隊協(xié)作精神等。

采用線上線下混合教學(xué)方式，通過信息化技術(shù)把思政素材運用到課堂教學(xué)和學(xué)習(xí)通線上學(xué)習(xí)中；采用BOPPPS教學(xué)模式，通過觀看視頻、課堂講授、對比分析、主題討論、內(nèi)化吸收、聯(lián)系實際、歸納總結(jié)等多種教學(xué)活動，利用學(xué)習(xí)通、微信、QQ等通信平臺，及時了解學(xué)生的思想動態(tài)；通過課后撰寫反思報告及問卷調(diào)查等形式，檢查育人效果，并借助投票平臺，設(shè)定合理的教學(xué)評價機制，及時收集學(xué)生對課程思政內(nèi)容的評價，調(diào)整教學(xué)策略，改進(jìn)教學(xué)方案，從而實現(xiàn)多方位、針對性的課程思政育人。

二、教學(xué)背景分析

“工程流體力學(xué)”是機械電子工程專業(yè)第三學(xué)期的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是伴隨學(xué)生基礎(chǔ)理論知識升華過程的重要課程。其中，伯努利方程是能量守恒原理在工程流體力學(xué)中的具體體現(xiàn)，在流體靜止、運動過程中具有非常重要的作用［6］。該方程的推導(dǎo)需要學(xué)生具備較豐富的數(shù)學(xué)知識，具有較強的理論性，同時，該知識點是課程教學(xué)中實踐性最強、工程能力要求最高的知識點之一。在以往的教學(xué)過程中，伯努利方程的學(xué)習(xí)和應(yīng)用對于一些學(xué)生來說有一定的難度，很難學(xué)以致用，同時，由于理論性較強，涉及的思政元素基本沒有。因此，本節(jié)思政教學(xué)模式的探索、研究和實踐在“三全育人”體系中具有舉足輕重的地位。

本節(jié)的主要內(nèi)容是伯努利方程及其意義與應(yīng)用，具體包括理想流體微元流束伯努利方程的推導(dǎo)過程、伯努利方程的意義、伯努利方程在工程和生活中的應(yīng)用。在學(xué)習(xí)過程中，可以通過播放國產(chǎn)大飛機C919的視頻，增強學(xué)生的愛國主義情懷和自豪感；在方程推導(dǎo)過程中，蘊含方法論、辯證法的科學(xué)思維滲透；在方程的意義講解中，能夠激發(fā)學(xué)生的愛國主義情懷與擔(dān)當(dāng)意識；在工程生活應(yīng)用中，體現(xiàn)了文化自信和人生哲理。這些內(nèi)容不僅能使學(xué)生正確理解專業(yè)知識，理論聯(lián)系實際，還能增強學(xué)生的專業(yè)興趣，引導(dǎo)學(xué)生運用專業(yè)的學(xué)習(xí)思維和分析方法。

三、具體教學(xué)過程

（一）具體學(xué)情分析

伯努利方程是流體動力學(xué)的基本規(guī)律之一，與實際生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密。學(xué)生在高中物理中學(xué)習(xí)了一些簡單的流體知識，且進(jìn)行過實驗操作，對流體的伯努利方程已有一些感性認(rèn)識；學(xué)生在大一已學(xué)過高等數(shù)學(xué)，對在方程推導(dǎo)過程中涉及的數(shù)學(xué)知識比較熟悉，具備一定的計算推導(dǎo)能力，但在分析問題時，上升到理論本質(zhì)還有一定差距，將知識轉(zhuǎn)化為實際技能還有一定難度。因此，須加強學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)的能力，使學(xué)生理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)分析和解決工程生活實際問題的綜合應(yīng)用能力。

同時，一些學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、抽象思維能力不強，學(xué)習(xí)態(tài)度參差不齊。因此，要努力創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，通過任務(wù)驅(qū)動，讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)知識，將知識融于實踐，引導(dǎo)學(xué)生掌握歸納總結(jié)與分析解決問題的基本方法。同時，學(xué)生喜歡形象直觀的探究性學(xué)習(xí)，對生活和工程中的現(xiàn)象充滿好奇，且部分學(xué)生的情緒、情感、思維及性格還不成熟和穩(wěn)定，具有較大的易變性和可塑性。因此，可列舉貼近生活的實例，運用伯努利方程進(jìn)行解析，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；列舉大國重器，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷，以及解決實際工程問題的能力。

（二）教學(xué)目標(biāo)分析

結(jié)合課程特點、學(xué)生特點和學(xué)習(xí)內(nèi)容，基于線上學(xué)習(xí)通平臺，采用線上線下混合教學(xué)模式，以講授法、任務(wù)驅(qū)動法、討論法等教學(xué)方法，進(jìn)行課程思政育人，具體教學(xué)目標(biāo)如下。

1.知識和能力目標(biāo)。能夠正確列寫伯努利方程（教學(xué)目標(biāo)1.1）；能運用伯努利方程合理解釋工程、生活中的某些現(xiàn)象（教學(xué)目標(biāo)1.2）；具備團(tuán)隊協(xié)作能力（教學(xué)目標(biāo)1.3）。

2.素質(zhì)（思政）目標(biāo)。增強愛國主義情懷和對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、文化的自信心（教學(xué)目標(biāo)2.1）；培養(yǎng)孜孜不倦的探索精神和嚴(yán)謹(jǐn)、精益求精的工匠精神（教學(xué)目標(biāo)2.2）；學(xué)會透過現(xiàn)象看本質(zhì)的問題分析與解決方法，具有科學(xué)的學(xué)習(xí)方法、辯證的科學(xué)思維（教學(xué)目標(biāo)2.3）；了解家風(fēng)、學(xué)風(fēng)和社會與人之間的相互作用，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性（教學(xué)目標(biāo)2.4）。

（三）教學(xué)過程設(shè)計

1.課前。教師在學(xué)習(xí)通平臺上，提前發(fā)布本節(jié)的任務(wù)點、導(dǎo)學(xué)案，以及學(xué)習(xí)視頻和文檔，指導(dǎo)學(xué)生提前自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解重點、難點，帶著問題進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

2.課中。（1）導(dǎo)入和前測（B+P1）：教師采用問題驅(qū)動，播放國產(chǎn)大飛機C919的視頻，提出思考問題：飛機的升力從哪里來？一方面，讓學(xué)生知道伯努利方程的應(yīng)用場合，引發(fā)學(xué)生思考，增加知識的吸收，同時，視頻選擇我們的國產(chǎn)大飛機C919，有利于增強學(xué)生對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的自信心，激發(fā)愛國主義情懷，對應(yīng)課程目標(biāo)2.1和2.2。另一方面，讓學(xué)生進(jìn)行自測，根據(jù)導(dǎo)學(xué)案檢查本節(jié)知識的預(yù)習(xí)情況，明確自己本節(jié)知識的學(xué)習(xí)重點。（2）學(xué)習(xí)目標(biāo)（O）：教師采用具體、明確、可測量的動詞對學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行描述，并在教學(xué)PPT中直接呈現(xiàn)，讓學(xué)生明確本節(jié)具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)。（3）參與式學(xué)習(xí)（P2）：教師講解理想流體微元流束伯努利方程的推導(dǎo)條件和推導(dǎo)過程，與教學(xué)目標(biāo)1.1相對應(yīng)，讓學(xué)生認(rèn)識到：絕大多數(shù)知識都是經(jīng)過了幾代人的努力才得出比較簡單可靠的結(jié)論，因此，在解決問題時，要善于總結(jié)前人的優(yōu)秀成果，站在巨人的肩膀上，才能看得更遠(yuǎn)。同時，要明白自己所處位置的意義及局限性，全面地分析和看待問題，與課程目標(biāo)2.3相對應(yīng)。另外，通過方程的推導(dǎo)，指出工程人員特別是科學(xué)研究者，一定要具有環(huán)環(huán)相扣、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S以及積極認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，這樣才能得到準(zhǔn)確的結(jié)論，與課程目標(biāo)2.2相對應(yīng)。教師講解伯努利方程的意義時，通過分析流體靜力學(xué)方程是流體流速為零時的伯努利方程，引出靜止是運動的一種特殊形式以及任何事物都包含對立統(tǒng)一關(guān)系這一哲學(xué)思想，與課程目標(biāo)2.3相對應(yīng)。同時，引出伯努利及其家族的故事：伯努利家族三代里出現(xiàn)8位卓越的科學(xué)家，伯努利不是一個人在戰(zhàn)斗，他的背后是整個伯努利家族和傳承，與課程目標(biāo)2.4相對應(yīng)。教師在講解伯努利方程的應(yīng)用——畢托管時，引導(dǎo)學(xué)生在主題討論的基礎(chǔ)上得到利用伯努利方程進(jìn)行問題分析的步驟，即“找、選、列、解”：①找計算點；②選基準(zhǔn)面；③列方程；④解方程，與教學(xué)目標(biāo)1.2和1.3相對應(yīng)。同時，通過畢托管優(yōu)缺點的介紹，讓學(xué)生明白任何事物都具有兩面性，引出挫折無傷、依舊向陽，這才是人生最好的狀態(tài)，與課程目標(biāo)2.3相對應(yīng)。（4）后測（P3）：通過學(xué)習(xí)通的隨機選人功能，鼓勵學(xué)生回答本節(jié)最早提出的問題：飛機的升力從哪里來？進(jìn)一步加深伯努利方程的應(yīng)用，并與自測相照應(yīng)，解釋正確答案。同時，介紹大自然中利用升力的例子——大雁南飛時會排成“人字形”的現(xiàn)象，并解釋其背后的原因和引申的社會意義，與課程目標(biāo)2.4相對應(yīng)。同時，通過唐朝詩人張九齡描述的“小大每相從，羽毛當(dāng)自整”大雁南飛的詩句，提升學(xué)生的人文素質(zhì)，與課程目標(biāo)2.1相對應(yīng)。（5）總結(jié)（S）：通過學(xué)習(xí)通主題討論，讓學(xué)生總結(jié)今天的學(xué)習(xí)內(nèi)容，將“今天你學(xué)到了什么？”上傳到學(xué)習(xí)通主題討論中。先學(xué)生總結(jié)，后教師歸納，方便學(xué)生將知識“打包帶走”。

3.課后。教師通過現(xiàn)場、學(xué)習(xí)通等平臺進(jìn)行答疑交流，要求學(xué)生完成擴展閱讀《飛機的升力》論文的任務(wù)，進(jìn)行個性化學(xué)習(xí)與鞏固、知識拓展（研讀論文，體現(xiàn)高階性）。同時，布置課后作業(yè)（撰寫反思報告），發(fā)布下節(jié)任務(wù)點及導(dǎo)學(xué)案等。

（四）教學(xué)反思

通過學(xué)生的課堂表現(xiàn)、回答問題情況，以及課堂行為規(guī)范、言談舉止和反思報告，評價其學(xué)習(xí)態(tài)度等。通過作業(yè)的小組自評和互評得分、學(xué)習(xí)通自動記錄，評價學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作素養(yǎng)、評估評價能力。最后，教師發(fā)放問卷調(diào)查，要求學(xué)生對教師的教學(xué)情況及自己的目標(biāo)達(dá)成情況等進(jìn)行綜合評價。從評價結(jié)果可以看出，學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，能正確評估自己的學(xué)習(xí)水平，找到提高的途徑，同時肯定了課程中涉及的思政元素對自身素質(zhì)的提高。

結(jié)語

基于“工程流體力學(xué)”課程中伯努利方程理論性和實踐性強、工程能力要求高等特點，首先，采用生活案例提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，進(jìn)而引出本節(jié)知識點，讓學(xué)生對伯努利方程產(chǎn)生探索和興趣，有效地調(diào)動其學(xué)習(xí)積極性和主動性。其次，進(jìn)行專業(yè)理論知識的講授，主要是方程的推導(dǎo)，讓學(xué)生更快、更全面地接受知識要點。最后，通過對伯努利方程工程案例和相關(guān)現(xiàn)象的分析，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際及解決工程問題的能力。在教學(xué)過程中引入思想政治教育，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，以及運用辯證唯物思維分析問題等能力。同時，穿插學(xué)習(xí)及做人的道理，幫助學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀和價值觀。教學(xué)實踐結(jié)果表明，融入思政元素的“工程流體力學(xué)”教學(xué)案例不僅沒有影響學(xué)生的專業(yè)知識學(xué)習(xí)，反而激發(fā)了其學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生更加牢固地掌握知識，能運用其中的原理更好地分析工程生活中的問題或現(xiàn)象，促進(jìn)了知識的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

［1］習(xí)近平在全國高校思想政治工作會議上強調(diào) 把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程 開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面［N］.人民日報，2016-12-09（1）.

［2］孫澤，楊小波，許妍霞，等.工程流體力學(xué)課程思政的探索［J］.教育教學(xué)論壇，2022（4）：123-126.

［3］唐景莉.堅持“以本為本”推進(jìn)“四個回歸”：新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議述評［J］.中國高等教育，2018（Z2）：11-12.

［4］劉玲.高校課程思政的資源及開發(fā)研究：基于《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》分析［J］.高教學(xué)刊，2021，7（19）：164-167.

［5］陳凡，浮宗霞，衛(wèi)慧娟，等.OBE+混合式+線下BOPPPS精講教學(xué)模式實踐［J］.辦公自動化，2021，26（8）：43-46.

［6］樊紅莉，李風(fēng)海，郭倩倩，等.伯努利方程的教學(xué)設(shè)計［J］.山東化工，2021，50（5）：246-247+249.

Teaching Reform and Practice of Engineering Fluid Mechanics Based on Trinity Design

CHEN Fan， BIE Wen-bo， WANG Xue-qing

（School of Electrical and Mechanical Engineering， Pingdingshan University， Pingdingshan，

Henan 467000， China）

Abstract： Curriculum ideology and politics construction is an important measure for colleges and universities to carry out the fundamental task of building morality and cultivating talents， is an important way to comprehensively improve the quality of talent training. Bernoulli equation plays a very important role in the course of Engineering Fluid Mechanics. Taking Bernoulli equation as an example， this paper carefully designs the teaching process from three aspects： knowledge impartation， ability cultivation and quality value shaping. Firstly， it discusses the overall design idea and teaching background. Secondly， it explores the specific teaching process of Bernoulli equation from the aspects of learning situation analysis， teaching objective design， teaching process design and so on， and then carries on the teaching reflection. In the end， the paper makes a summary in order to achieve better teaching results. Especially in the teaching process design， it adopts the introduction of life cases first， then carries out theoretical teaching， and finally returns to the teaching idea of engineering cases. At the same time， it naturally and accurately introduces ideological and political elements， so as to realize the “trinity” education mode of knowledge impartation， ability cultivation and quality value shaping.

Key words： curriculum ideology and politics; Engineering Fluid Mechanics; “trinity”