工程流體力學課程立體化體系的改革與實踐

[摘要]依托現(xiàn)代信息化技術(shù)，將傳統(tǒng)的課程教學資源及教學活動與數(shù)字化的學習資源和虛擬化的網(wǎng)絡空間有機地結(jié)合起來，形成一套有利于學生學習能力、創(chuàng)新能力和實踐能力培養(yǎng)的課程立體化體系。文章以“工程流體力學”為例，從知識的廣度與深度、教學方式與方法、知識呈現(xiàn)形式三個維度構(gòu)建工程流體力學課程立體化體系。通過“教與學”的結(jié)合，突出學習能力的培養(yǎng);通過“學與練”的結(jié)合，加強實踐能力的培養(yǎng);通過“課堂與課后”的結(jié)合，強化創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]課程 立體化體系 工程流體力學

[作者簡介]郭楚文（1963- ），男，廣東潮陽人，中國礦業(yè)大學電力工程學院，教授，研究方向為流體力學;王利軍（1981- ），男，河南焦作人，中國礦業(yè)大學電力工程學院，副教授，研究方向為流體力學及其工程應用;陳更林（1963- ），男，江蘇泰州人，中國礦業(yè)大學電力工程學院，副教授，研究方向為流體力學及流體機械。（江蘇 "徐州 "221116）

[中圖分類號]G642.3 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985（2015）29-0084-02

隨著國家對教育事業(yè)的要求越來越高，傳統(tǒng)的教學模式、教學方法和教學手段難以滿足現(xiàn)代化的教學要求。傳統(tǒng)的“滿堂灌”教學方式將教學當成一個知識傳遞過程，存在如下兩個突出的缺點：第一，傳統(tǒng)課堂的教學是以教師為中心，教學過程中學生的參與程度較低;第二，過分依賴教科書的教學方式必然造成學生難以拓寬知識面。工程流體力學雖然是傳統(tǒng)學科的分支，但隨著科學技術(shù)的發(fā)展，仍不斷有新的與該學科相關(guān)的知識涌現(xiàn)出來，而教材又不可能包羅所有的新知識，因此，我們要注重培養(yǎng)學生的學習能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力，讓學生能夠獨立學習。

本文將要討論的立體化教學體系主要包括教學內(nèi)容、教學形式以及教學空間的立體化等。課程立體化體系有利于培養(yǎng)學生學習能力、創(chuàng)新能力和實踐能力，還特別強調(diào)理論聯(lián)系實際的能力和自我學習的能力。本文結(jié)合我們經(jīng)過多年的教學實踐逐漸形成的“工程流體力學”課程立體化體系，對課程立體化體系的構(gòu)建與實踐進行探討。

一、課程立體化體系的基本內(nèi)涵與主要特征

所謂課程立體化體系，是指依托現(xiàn)代信息化技術(shù)，將傳統(tǒng)的課程教學資源及教學活動與數(shù)字化的學習資源和虛擬化的網(wǎng)絡空間有機地結(jié)合起來，形成一套有利于培養(yǎng)學生學習能力、創(chuàng)新能力和實踐能力的立體化體系。通過“教與學”的結(jié)合，突出學習能力的培養(yǎng);通過“學與練”的結(jié)合，加強實踐能力的培養(yǎng);通過“課堂與課后”的結(jié)合，強化創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。課程立體化體系具有以下幾個主要的特點：

（一）教學資源的立體化

傳統(tǒng)課程教學資源以教材為主，或再輔以學習輔導及習題集解等，總體來說，課程資源比較單一，難以滿足教師的教學需求以及學生的學習需求。立體化的教學資源則完全打破這種形式，教學內(nèi)容不僅利用文字、圖形等多種形式表現(xiàn)出來，還通過網(wǎng)絡和多媒體形式（如視頻、動畫等）進行直觀的表達，讓教師可以在備課的時候查詢更豐富的資源，學生在課下學習的時候也可以查找更多的補充資源，讓教師更好教，更樂教，學生更好學，更樂學。

（二）時空結(jié)構(gòu)的立體化

時空結(jié)構(gòu)的立體化就是將真實的學習空間與虛擬的學習空間有機地結(jié)合起來，課堂學習與課后學習結(jié)合起來，將時間與空間兩個維度進行了拓展。傳統(tǒng)教學目標的實現(xiàn)是課堂教學為主，即教師教、學生學，教師與學生需要面對面交流來完成教學過程。而課程立體化體系的構(gòu)建使得學生的學習時空結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性的變化，學生的學習不再局限于教室里、課堂上，而是從傳統(tǒng)的課堂，拓展到虛擬的網(wǎng)絡。多媒體與網(wǎng)絡技術(shù)為學生提供了實時與非實時的教學;網(wǎng)絡的虛擬學習環(huán)境還可以使學生隨時互相交流。

（三）教學方法的立體化、多元化

課程立體化體系強調(diào)學生理論聯(lián)系實際的能力和自我學習的能力，注重向?qū)W生傳輸知識的同時，培養(yǎng)學生的個性和能力。在學習知識的過程中，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)并提出問題的能力;與此同時，在分析、解決問題的過程中，鍛煉學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的課程教學體系在教學的適應性方面較差，很難照顧到不同學生的個性需求，也無法注意到學生的個性特征會隨學習的深入而發(fā)生改變，不利于提高學生的學習積極性。而課程立體化體系的構(gòu)建，通過合理運用網(wǎng)絡技術(shù)及多媒體技術(shù)等，使教學內(nèi)容、教學方式及教學活動的組織等方面更好地適應學生的個性，為每個學生提供合適的學習環(huán)境。

二、課程立體化體系的構(gòu)建

課程立體化體系的構(gòu)建是為了使學生能夠多方位、多渠道地獲得知識，滿足現(xiàn)代化教學的需要，達到提高教學質(zhì)量的目的。經(jīng)過多年探索，我們從知識的廣度與深度、教學方式與方法、知識呈現(xiàn)形式三個維度構(gòu)建了工程流體力學課程立體化體系。

內(nèi)容呈現(xiàn)形式維度由文字、語種、圖片、圖像、聲頻、視頻、動畫方式等組成，不同的呈現(xiàn)方式有不同的特點、長處，為展示流體力學的內(nèi)容提供了豐富的手段。具有形式豐富、形象、直觀的特點，能夠最大限度地刺激學生的感覺器官，激發(fā)學生的學習興趣。方式與方法維度由不同的教學方式、方法組成。在教學過程中，我們將以往的結(jié)論式教學變?yōu)檫^程式教學、將單向灌輸教學變?yōu)槎嘞蚧犹骄渴浇虒W、將學生被動學習式教學變?yōu)閮?nèi)在誘導思維式教學。方式與方法維度能夠有效地引導學生運用科學的研究方法進行歸納總結(jié)、推理論證，得出結(jié)論，對現(xiàn)有知識進行再創(chuàng)造，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。深廣度和時間維度由知識深度、知識廣度、經(jīng)典理論、現(xiàn)代理論等組成，從不同的角度對流體力學的內(nèi)容提出了要求，同時也進行了相應的約束，最大限度地滿足了不同學生個性化學習的要求。

工程流體力學課程是能源與動力工程、消防、安全、采礦工程、機械工程及自動化等專業(yè)重要的專業(yè)基礎課，各專業(yè)的教學要求各異，教學時數(shù)從32～64學時不等。通過相關(guān)學習，學生不但應掌握流體力學的基本知識，而且應掌握其科學研究方法，同時具備較強的學習能力、創(chuàng)新能力和實踐能力。課程立體化體系主要包括如下三個方面的立體化：教學資源的立體化、教學時空結(jié)構(gòu)的立體化、教學模式的立體化。

（一）教學資源的立體化

教學資源的立體化主要由教材、多媒體課件、學習輔導材料、習題集、試題庫、課程網(wǎng)站等依托現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段有機整合而成。教學資源的立體化涵蓋了傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材和現(xiàn)代化的數(shù)字教材，空間上從傳統(tǒng)的教室拓展到現(xiàn)代化網(wǎng)絡，時間上從課堂擴展到課后。例如我們建立的“工程流體力學”課程網(wǎng)站，整合了多媒體演示、實驗錄像、課件、課程練習、習題及解答、流體力學工程應用等多種教學資源，為學生課外學習提供了寬廣的網(wǎng)絡平臺。

（二）教學時空結(jié)構(gòu)的立體化

教學時空結(jié)構(gòu)的立體化是以教學資源的立體化為基礎，除了傳統(tǒng)的課堂教學，還包括依托網(wǎng)絡技術(shù)作為學習管理環(huán)境的開放式、交互式、自主式學習模式，徹底打破了傳統(tǒng)的教學時空結(jié)構(gòu)。在時間上，學生能夠個性化地合理安排自己的學習時間，并可隨時獲得適合自己的學習資源;在空間上，學生不受教室的約束，可以自由選擇學習地點，教師也可以通過網(wǎng)絡及時解答學生的問題。例如，課程網(wǎng)站設置的“在線答疑”，可以實現(xiàn)師生的互動交流，既可解答學生的問題，又可以使教師及時了解學生掌握知識的程度，便于因材施教，體現(xiàn)個性化教育。課程網(wǎng)站有效地解決了傳統(tǒng)教學中教師對學生輔導不及時、學生自我學習缺乏指導等問題。

（三）教學模式的立體化

傳統(tǒng)課堂由于受到時空的局限，在課堂教學中，教師占據(jù)教學主導地位，往往采取填鴨式的教學方法，即教師教、學生記，導致學生養(yǎng)成死記硬背的習慣，容易使學生產(chǎn)生依賴思想，甚至扼殺學生的創(chuàng)新精神。課程立體化體系將教學資源、課程內(nèi)容、教學目標和教學方法有機地結(jié)合起來，形成以學生為主體、教師為主導的主動式、開放式的教學，使教學過程成為“教”與“學”的雙向活動過程。立體化的教學模式，就是以信息技術(shù)為手段，以網(wǎng)絡為學習和管理環(huán)境，以立體化的教學資源為基礎，以開放式、交互式、自主式為主要學習模式，構(gòu)建數(shù)字化、立體化的教學時空結(jié)構(gòu)。

三、課程立體化體系的實施

在立體化課程體系的教學過程中，要突出對學生三個方面能力的培養(yǎng)，并且要將這三個方面的能力有機結(jié)合起來，培養(yǎng)出綜合素質(zhì)高的、全方面發(fā)展的現(xiàn)代化人才。

（一）突出學習能力的培養(yǎng)，主要體現(xiàn)在“教與學”的結(jié)合

教學過程是一個以學生為主體、教師為主導的過程，是“教”與“學”的雙向活動過程，不能僅僅停留在教師單向傳授知識，而應以學生為中心，把學生放在教學活動的主體地位;教師的主導作用體現(xiàn)在指導與輔導學生學習上。教師對知識的傳授應該以點撥、輔導為主，更重要的是鍛煉學生的自我學習能力，引導學生找到適合自己的學習方法，使學生積極主動地參與教學過程，具有較強的自主學習能力。構(gòu)建互動式課堂，激勵學生自主學習、多渠道地獲取知識，建設全方位立體開放的教學體系。

（二）加強實踐能力的培養(yǎng)，主要體現(xiàn)在“學與練”的結(jié)合

學以致用，學習的根本目的是為了應用，是為了解決實際問題。鼓勵學生結(jié)合生產(chǎn)實際，理論聯(lián)系實際地解決現(xiàn)實問題。在課堂上強化理論與實踐的結(jié)合，引導學生發(fā)現(xiàn)實際問題，對實際問題進行深入探討和分析，培養(yǎng)學生分析問題與解決問題的實踐能力。例如，開放的流體力學實驗教學系統(tǒng)，學生可以根據(jù)自己的要求自由選擇實驗項目，親自進行實驗操作，并寫出實驗報告。將理論知識與實習結(jié)合起來，讓學生在實習和實踐的過程中，進一步深入理解理論知識與實踐的結(jié)合及其帶來的巨大作用。

（三）強化創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，主要體現(xiàn)在“課堂與課后”的結(jié)合上

在課堂上，教師必須注重啟發(fā)式教學，鼓勵學生大膽質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新。在課堂外，教師要注重培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力，鼓勵學生積極參加各種大學生科技創(chuàng)新等課外活動，使其在這些活動中得到較好的鍛煉，以為今后走向社會打下堅實的基礎。

四、結(jié)束語

課程立體化體系，是相對于傳統(tǒng)的“教為主、學為輔”的課堂教學模式提出的，主要由教材、輔導材料、課件、題庫、課程網(wǎng)站、教學方法等元素構(gòu)成。課程立體化體系有助于培養(yǎng)學生的自主能力和創(chuàng)新精神;便利的網(wǎng)絡為師生提供了良好的交互協(xié)作環(huán)境，有利于調(diào)動學生的學習積極性;立體化體系提供的多種獲取知識的渠道，拓展了傳統(tǒng)課堂的時空，可以更好地將因材施教的教學理念轉(zhuǎn)化為實際行動。課程立體化體系的構(gòu)建形成了以學生為主體、教師為主導的主動式、開放式的教學，使教學過程成為“教”與“學”的雙向活動過程，充分調(diào)動了學生學習的主動性，鍛煉了學生的學習能力、實踐能力與創(chuàng)新能力。

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