“流體力學(xué)”課程的啟發(fā)式教學(xué)

李 暉

（1.集美大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，福建廈門(mén) 361021；2.江蘇大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013）

“流體力學(xué)”課程的啟發(fā)式教學(xué)

李 暉1，2

（1.集美大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，福建廈門(mén) 361021；2.江蘇大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013）

針對(duì)流體力學(xué)課程的特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)啟發(fā)式教學(xué)中教師的角色和作用進(jìn)行了探討，并提出了對(duì)比式啟發(fā)、由淺入深啟發(fā)、討論式啟發(fā)、批改作業(yè)式啟發(fā)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)啟發(fā)等多種適用于流體力學(xué)課程的啟發(fā)式教學(xué)方法。

流體力學(xué)；啟發(fā)式教學(xué)；教學(xué)實(shí)踐

流體力學(xué)是高校眾多工科專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，具有較強(qiáng)的理論性和工程實(shí)際意義。在教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生普遍反映：該課程理論抽象，概念和方程較多，對(duì)高等數(shù)學(xué)知識(shí)要求較高，理論與工程實(shí)踐結(jié)合難度較大。總之，在傳統(tǒng)的注入式教學(xué)環(huán)境下，流體力學(xué)是一門(mén)非常難學(xué)的課程。

啟發(fā)式教學(xué)的思想最早源自中國(guó)古代教育家孔子，他主張啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生，但不硬牽著他們走；嚴(yán)格要求學(xué)生，但不施加壓力；指明學(xué)習(xí)的路徑，但不代替他們達(dá)成結(jié)論［1］?，F(xiàn)代教學(xué)論中的啟發(fā)式教學(xué)思想的特點(diǎn)是：強(qiáng)調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師要調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，實(shí)現(xiàn)教師主導(dǎo)作用與學(xué)生積極性相結(jié)合；強(qiáng)調(diào)學(xué)生智力的充分發(fā)展，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)知識(shí)的學(xué)習(xí)與智力的充分發(fā)展相結(jié)合；強(qiáng)調(diào)激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)內(nèi)在動(dòng)力與學(xué)習(xí)的責(zé)任感相結(jié)合；強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)書(shū)本知識(shí)與直接經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合［2］。

將啟發(fā)式教學(xué)思想應(yīng)用于流體力學(xué)課程教學(xué)，可調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考和邏輯思維能力、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，從而降低該課程的學(xué)習(xí)難度，提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

一、“流體力學(xué)”啟發(fā)式教學(xué)中教師的角色

教師作為課堂教學(xué)的主導(dǎo)者，其作用主要體現(xiàn)在“導(dǎo)”上。在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，教師是高高在上的領(lǐng)導(dǎo)者，學(xué)生唯師命是從，課堂氣氛僵化、刻板、拘束；而在現(xiàn)代啟發(fā)式教學(xué)中，教師的主導(dǎo)作用更多地體現(xiàn)在啟發(fā)、引導(dǎo)方面，由此營(yíng)造出民主、和諧、愉悅的課堂教學(xué)氣氛。

（一）教師是啟發(fā)式教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)者

在啟發(fā)式教學(xué)中，教師在設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，應(yīng)充分考慮如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及如何使學(xué)生參與到教學(xué)活動(dòng)中。流體力學(xué)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)包括四個(gè)部分：（1）引出知識(shí)要點(diǎn)?？山Y(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)例提出問(wèn)題或設(shè)置懸念，使學(xué)生對(duì)即將學(xué)習(xí)的知識(shí)先產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)和濃厚興趣。例如，在講液體的粘溫特性之前，可先舉一個(gè)簡(jiǎn)單的有關(guān)洗碗或炒菜的例子；在講有旋流動(dòng)之前，先介紹龍卷風(fēng)這一自然現(xiàn)象；在講伯努利方程之前，先講述發(fā)生在1912年的遠(yuǎn)洋航輪“奧林匹克”號(hào)與巡航艦“豪克”號(hào)相撞的事件等。通過(guò)這些實(shí)例提出問(wèn)題，讓學(xué)生帶著疑問(wèn)去學(xué)習(xí)。（2）介紹知識(shí)要點(diǎn)。這部分活動(dòng)主要通過(guò)教師的講解、示范進(jìn)行，同時(shí)可借助多媒體技術(shù)。流體力學(xué)中的概念往往是抽象的，學(xué)生理解起來(lái)比較困難，教師的講解應(yīng)采用優(yōu)美的語(yǔ)言將概念講述得形象生動(dòng)。例如，講解流體的易流動(dòng)性時(shí)，可引用詩(shī)句“抽刀斷水水更流”；介紹流線和跡線時(shí)，可吟誦詩(shī)句“大漠孤煙直，長(zhǎng)河落日?qǐng)A”等等。（3）設(shè)計(jì)學(xué)生的活動(dòng)。這主要是讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐和體驗(yàn)，并在展示自己的過(guò)程中把知識(shí)變?yōu)樽约旱哪芰?。可通過(guò)創(chuàng)設(shè)情景、角色扮演、分組討論、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等方式使學(xué)生參與其中，例如，講解伯努利方程時(shí)，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)即興小實(shí)驗(yàn)；講解流線和跡線、歐拉法和拉格朗日法等相似概念時(shí)，組織學(xué)生分組討論兩者的異同點(diǎn)等等。（4）設(shè)計(jì)思考題。思考題的作用是使學(xué)生進(jìn)一步消化、理解所學(xué)的知識(shí)，并能用所學(xué)知識(shí)對(duì)工程實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行思考和分析，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。例如，在講完伯努利方程之后，請(qǐng)學(xué)生思考：為何兩艘大型輪船在行駛過(guò)程中不能靠得太近？汽車(chē)的風(fēng)阻是如何形成的？等等。

（二）教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者

葉圣陶先生曾指出：“教師之主導(dǎo)作用，蓋在善于引導(dǎo)啟迪，使學(xué)生自?shī)^其力，自致其用?！睂W(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和信心要靠教師的引導(dǎo)、啟發(fā)和辛勤培育，這就是教師的引導(dǎo)作用。在流體力學(xué)的啟發(fā)式教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：（1）尊重學(xué)生。培養(yǎng)一種師生之間、生生之間相互尊重的文化氛圍，教師應(yīng)做到恕道謙虛，尊重接納，以鼓勵(lì)為主，培養(yǎng)學(xué)生的自信心。（2）平等參與。教師應(yīng)鼓勵(lì)所有學(xué)生平等參與到教學(xué)活動(dòng)中來(lái)，同時(shí)教師要與學(xué)生分享自己的感受和想法，和學(xué)生一同討論、探究，建立平等和諧的師生關(guān)系。（3）協(xié)調(diào)指導(dǎo)。教師應(yīng)充當(dāng)協(xié)調(diào)者的角色，協(xié)調(diào)整個(gè)課堂活動(dòng)，保證教學(xué)活動(dòng)有條不紊地進(jìn)行。除此之外，教師要善于觀察、聆聽(tīng)，隨時(shí)掌握課堂中出現(xiàn)的各種情況，不斷地思考下一步如何指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。

（三）教師是學(xué)生身心發(fā)展的引路人

大學(xué)生正處于人生成長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，由于人生經(jīng)驗(yàn)、社會(huì)閱歷等方面的限制，他們的思維方法、人生態(tài)度、行為習(xí)慣具有不成熟和未完善性；經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、競(jìng)爭(zhēng)的加劇使年輕學(xué)生面臨巨大的壓力和困惑，需要有人去啟發(fā)和引導(dǎo)。流體力學(xué)是一門(mén)發(fā)展歷史悠久、與工程實(shí)踐結(jié)合緊密的學(xué)科，教師在授課過(guò)程中，可結(jié)合該學(xué)科的發(fā)展歷史和工程應(yīng)用，介紹一些啟迪心靈的例子，促進(jìn)學(xué)生的身心發(fā)展。例如，介紹流體力學(xué)發(fā)展史時(shí)，可列舉大禹治水“三過(guò)家門(mén)而不入”的傳說(shuō)，宣傳其吃苦耐勞、克已奉公的忘我精神；而秦朝李冰父子帶領(lǐng)勞動(dòng)人民修建的都江堰至今還在發(fā)揮著作用的例子，則可激發(fā)學(xué)生的民族自豪感。

二、“流體力學(xué)”啟發(fā)式教學(xué)中具體教學(xué)法的運(yùn)用

啟發(fā)式教學(xué)是一種指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐的思想和觀念，它并不是一種具體的教學(xué)方法。針對(duì)流體力學(xué)這門(mén)具體的課程，要根據(jù)其內(nèi)容特點(diǎn)和學(xué)生學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律，在教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)出適合于本課程的具體的啟發(fā)式教學(xué)方法。

（一）對(duì)比式啟發(fā)

在流體力學(xué)教學(xué)中，對(duì)比式啟發(fā)教學(xué)法可包含三個(gè)方面的內(nèi)容：（1）將相近或相反的定義、概念進(jìn)行對(duì)比，從而使之條理清晰、對(duì)比鮮明、啟發(fā)思維、便于記憶。例如，在講解歐拉法和拉格朗日法、流線和跡線、層流和紊流、定常與非定常流動(dòng)等相近或相反的概念時(shí)，應(yīng)注意啟發(fā)學(xué)生對(duì)照比較。（2）將新舊知識(shí)進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生在理解舊知識(shí)的基礎(chǔ)上加速對(duì)新知識(shí)的掌握。例如，將理想元流伯努利方程、理想總流伯努利方程和實(shí)際流體的伯努利方程的成立條件及方程形式進(jìn)行分析對(duì)比，可貫通舊知識(shí)和新知識(shí)，使學(xué)生加速對(duì)后者的掌握。（3）將理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用相對(duì)比，使抽象的內(nèi)容具體化，加深學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。例如，在講解完連續(xù)性方程、伯努利方程后，可將其應(yīng)用于工程實(shí)踐中的孔口和管嘴出流［3］，通過(guò)計(jì)算過(guò)程使學(xué)生消化所學(xué)的理論知識(shí)。

（二）由淺入深啟發(fā)

流體力學(xué)作為一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，來(lái)自于實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)踐，和現(xiàn)實(shí)生活緊密相聯(lián)。這一特點(diǎn)使我們?cè)趯W(xué)習(xí)流體力學(xué)理論時(shí)可以結(jié)合大量的實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生由淺入深，從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)。例如前文中提到的，由洗碗的例子引出液體的粘溫特性；由自然現(xiàn)象龍卷風(fēng)引出有旋流動(dòng)；由兩船相撞引出伯努利方程等等。這樣科學(xué)地將生活中的實(shí)例和理論知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，不僅可以增強(qiáng)學(xué)習(xí)的興趣，克服理論學(xué)習(xí)的枯燥性，而且可以引導(dǎo)學(xué)生一步一步地對(duì)問(wèn)題由認(rèn)識(shí)到分析再到解決，循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)，有效提高教學(xué)效果。

（三）討論式啟發(fā)

課堂討論是一種重要的教學(xué)形式，它是學(xué)與思、學(xué)與論的結(jié)合，是在教師指導(dǎo)下以學(xué)生活動(dòng)為主的課堂教學(xué)方式。采用這種教學(xué)法時(shí)，首先，教師要認(rèn)真選擇討論題目，題目設(shè)計(jì)應(yīng)著重于基本概念的理解，并提高趣味性。其次，要組織好學(xué)生的討論，教師要協(xié)調(diào)討論氣氛，指導(dǎo)學(xué)生思路，避免出現(xiàn)偏離教學(xué)主題的討論氛圍和內(nèi)容。最后，教師要及時(shí)做出總結(jié)，肯定正確意見(jiàn)，表?yè)P(yáng)有創(chuàng)造性的見(jiàn)解，指出錯(cuò)誤的論點(diǎn)及模糊的地方，這樣既提高了學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平，又使學(xué)生在思維方法上有所收獲。筆者在教學(xué)實(shí)踐中，經(jīng)常在某一知識(shí)點(diǎn)講解完畢后，舉出一些生活中的實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生思考并展開(kāi)討論。例如，講完伯努利方程之后，請(qǐng)學(xué)生思考討論：足球比賽中的“香蕉球”是何原理？為什么高爾夫球是有凹坑的？大雁為何會(huì)排成人字形？等等。從教學(xué)效果來(lái)看，課堂討論創(chuàng)造了一種生動(dòng)活潑的氣氛，讓學(xué)生在參與中既掌握了教學(xué)內(nèi)容，又培養(yǎng)了創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。

（四）課堂練習(xí)式啟發(fā)

由于流體力學(xué)理論性較強(qiáng)，概念抽象，方程較多，因此，在課堂上進(jìn)行習(xí)題訓(xùn)練成為學(xué)生理解和鞏固知識(shí)的重要手段。在練習(xí)題目的選編上，教師應(yīng)選擇一些具有典型性、綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的習(xí)題供學(xué)生練習(xí)。對(duì)于一些難點(diǎn)，教師在啟發(fā)和提示的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生互相討論，逐步深入，在爭(zhēng)論中得出答案。最重要的是，練習(xí)結(jié)束后教師應(yīng)與學(xué)生共同總結(jié)練習(xí)題目的特點(diǎn)、難點(diǎn)和容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的模糊點(diǎn)，并總結(jié)解題步驟。例如，對(duì)于應(yīng)用總流的伯努利方程解題，筆者總結(jié)出了“三選一列”（選擇基準(zhǔn)面、選擇計(jì)算斷面、選擇計(jì)算點(diǎn)、列總流伯努利方程）的解題步驟；對(duì)于應(yīng)用動(dòng)量方程解題，總結(jié)出了“二選一作一列”（選擇脫離體、選擇坐標(biāo)系、作受力簡(jiǎn)圖、列動(dòng)量方程）的解題步驟。實(shí)踐表明，通過(guò)習(xí)題訓(xùn)練、啟發(fā)和總結(jié)，及時(shí)有效地使學(xué)生鞏固了相關(guān)知識(shí)。

（五）自助教學(xué)式啟發(fā)

鼓勵(lì)學(xué)生自行尋找有關(guān)流體力學(xué)課程的文檔、圖片、視頻等電子文件，并鼓勵(lì)他們自行開(kāi)發(fā)電子課件。在適當(dāng)?shù)臈l件下，請(qǐng)學(xué)生走上講臺(tái)講授某段課程內(nèi)容，通過(guò)這種角色轉(zhuǎn)換，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。運(yùn)用此種教學(xué)法，首先要選擇好教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)選擇難度不大、學(xué)生通過(guò)自學(xué)即能理解、偏重于基本理論應(yīng)用的知識(shí)作為自助教學(xué)內(nèi)容（如氣穴現(xiàn)象和液壓沖擊等）。其次，教師應(yīng)維護(hù)學(xué)生的積極性和自尊心，鼓勵(lì)學(xué)生全方位展示自己的風(fēng)采。最后，應(yīng)由教師以及學(xué)生代表講評(píng)、總結(jié)，暢談感想和收獲。

（六）實(shí)驗(yàn)教學(xué)啟發(fā)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是流體力學(xué)教學(xué)中的重要組成部分。在傳統(tǒng)教學(xué)中，流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)設(shè)的多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，如水靜壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、雷諾實(shí)驗(yàn)等。為培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，在流體力學(xué)課程的啟發(fā)式教學(xué)中，應(yīng)多設(shè)應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)可使學(xué)生掌握儀器使用方法，提高動(dòng)手能力，加深對(duì)知識(shí)的理解。如流體流動(dòng)阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)可使學(xué)生掌握流體流經(jīng)直管和局部管件時(shí)阻力損失的測(cè)定方法，學(xué)會(huì)壓差計(jì)、畢托管、渦輪流量計(jì)等常用儀表的使用方法。對(duì)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可以給出實(shí)驗(yàn)題目，提供實(shí)驗(yàn)設(shè)備和用具（有時(shí)要學(xué)生自己選擇），要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟，處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可以激發(fā)學(xué)生的興趣和熱情，擴(kuò)展發(fā)揮空間，進(jìn)一步提高學(xué)生的思維能力和動(dòng)手能力，從而有效地促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

（七）批改作業(yè)式啟發(fā)

課后作業(yè)是流體力學(xué)教學(xué)中重要的一環(huán)，“學(xué)生做，教師批”是傳統(tǒng)的作業(yè)批改模式。筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)學(xué)生抄襲作業(yè)現(xiàn)象非常普遍，單靠教師批改作業(yè)很難掌握真實(shí)的教學(xué)效果。因此，有必要引入批改作業(yè)式啟發(fā)教學(xué)法，讓學(xué)生參與到作業(yè)批改過(guò)程中，鍛煉其判斷思維能力，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)主動(dòng)性。實(shí)踐此教學(xué)法的具體做法是，教師在收齊作業(yè)以后，先大致看一下作業(yè)的情況并對(duì)典型問(wèn)題做好記錄，然后按一定學(xué)號(hào)規(guī)則發(fā)給學(xué)生，讓其批改。要求學(xué)生不能自己批改自己的作業(yè)，批改時(shí)必須指出作業(yè)中的錯(cuò)誤之處并進(jìn)行改正，改完后還要簽上自己的姓名。學(xué)生批改完的作業(yè)再次提交給教師以后，教師完成最終批改，相應(yīng)為每個(gè)學(xué)生給出兩個(gè)成績(jī)，一個(gè)是做作業(yè)成績(jī)，一個(gè)是批改作業(yè)成績(jī)。實(shí)踐表明，批改作業(yè)式啟發(fā)教學(xué)法可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，減少作業(yè)出錯(cuò)率，同時(shí)使學(xué)生的思維能力和判斷能力得到鍛煉。

除了上述啟發(fā)式教學(xué)法，在教學(xué)實(shí)踐中，筆者還總結(jié)了回顧式啟發(fā)、總結(jié)式啟發(fā)、多媒體啟發(fā)等方法，由于篇幅限制，在此不一一贅述。

三、結(jié)語(yǔ)

啟發(fā)式教學(xué)思想的核心是啟發(fā)學(xué)生的思維，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，促使他們進(jìn)行生動(dòng)活潑的學(xué)習(xí)。在教授流體力學(xué)這一重要的工科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程時(shí)，教師應(yīng)以啟發(fā)式教學(xué)思想為指導(dǎo)，明確自己的角色定位，在教學(xué)實(shí)踐中不斷探求適合于本課程和教學(xué)對(duì)象的具體教學(xué)方法。本文介紹了筆者在啟發(fā)式教學(xué)實(shí)踐中的一些體會(huì)和認(rèn)識(shí)，但同流體力學(xué)學(xué)科本身一樣，如何在流體力學(xué)課程教學(xué)中更好地體現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)思想仍是一個(gè)廣泛而復(fù)雜的課題，有待于進(jìn)一步探索和研究。

［1］ 李定仁.教學(xué)思想發(fā)展史略［M］.蘭州：甘肅教育出版社，2004.

［2］ 黃甫全，王本陸.現(xiàn)代教學(xué)論學(xué)程［M］.北京：高等教育出版社，1998.

［3］ 莫乃榕.工程流體力學(xué)［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000.

（責(zé)任編輯張佑法）

G642.0

A

1007－7111（2011）02－0079－03

2011－01－23

集美大學(xué)教育教學(xué)改革立項(xiàng)項(xiàng)目（JY09173）

李暉（1974—），女，碩士，講師，研究方向：工程熱物理。