《工程流體力學(xué)》課程的立體化教學(xué)體系建設(shè)

李德玉+李嘉薇+陳更林

摘要：在分析《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)體系及實(shí)踐環(huán)節(jié)存在的問題基礎(chǔ)上，論述了立體化教學(xué)體系的研究現(xiàn)狀，提出了構(gòu)建《工程流體力學(xué)》課程立體化教學(xué)體系的方案，從立體化教學(xué)資源、多元化教學(xué)方法、立體化實(shí)踐教學(xué)模式等幾個(gè)方面進(jìn)行立體化教學(xué)體系的構(gòu)建。實(shí)踐表明，該教學(xué)體系的構(gòu)建可有效提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：《工程流體力學(xué)》；立體化；教學(xué)體系；教學(xué)資源

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）08-0150-02

一、引言

《工程流體力學(xué)》課程是高等工科院校中一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程是聯(lián)系前期高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)等基礎(chǔ)課程和后續(xù)專業(yè)課程的橋梁和紐帶，在學(xué)生能力培養(yǎng)和知識體系構(gòu)建過程中起著“承上啟下”的作用。由于很多學(xué)生缺乏生活經(jīng)驗(yàn)，對流體力學(xué)現(xiàn)象認(rèn)識模糊。同時(shí)，一些流動(dòng)現(xiàn)象和流動(dòng)規(guī)律很難用語言描述清楚。因此，學(xué)生普遍感覺流體力學(xué)概念抽象，難以理解，對該課程產(chǎn)生畏難情緒和厭學(xué)現(xiàn)象，學(xué)習(xí)積極性不高。本文在分析《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，首先對立體化教學(xué)體系的含義進(jìn)行了深入的探討，然后重點(diǎn)論述《工程流體力學(xué)》課程立體化教學(xué)體系構(gòu)建的基本方案，最后給出了該立體化教學(xué)體系運(yùn)行后的教學(xué)效果。

二、《工程流體力學(xué)》教學(xué)現(xiàn)狀

《工程流體力學(xué)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀可以從學(xué)生的上課缺勤多、作業(yè)抄襲多和教材看的少、師生互動(dòng)少這“兩多兩少”來體現(xiàn)。一方面，這種現(xiàn)狀與學(xué)生的個(gè)人因素有關(guān)；另一方面，這也反映出當(dāng)前《工程流體力學(xué)》課程教育教學(xué)存在的諸多薄弱環(huán)節(jié)，亟待完善。

1.教學(xué)資源短缺，教學(xué)模式單一。《工程流體力學(xué)》課程開設(shè)已久，但現(xiàn)有的教學(xué)資源比較有限，質(zhì)量不高。數(shù)十年來，盡管國內(nèi)出版的《工程流體力學(xué)》教材種類繁多，但內(nèi)容編排上千篇一律，缺乏新意，可閱讀性差。課堂教學(xué)盡管采用多媒體方式，但現(xiàn)有的多媒體教學(xué)課件形式單一，內(nèi)容不夠豐富，缺乏實(shí)戰(zhàn)性，導(dǎo)致教學(xué)仍以口授為主，課堂互動(dòng)性不足，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，主動(dòng)性不夠。

2.實(shí)踐教學(xué)平臺單一，教學(xué)內(nèi)容陳舊，缺乏啟發(fā)性、創(chuàng)新性。實(shí)踐教學(xué)是《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)體系的重要組成部分，是鍛煉學(xué)生科研動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究素質(zhì)的基本途徑，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。我校的《工程流體力學(xué)》實(shí)踐環(huán)節(jié)主要以實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主。盡管實(shí)驗(yàn)種類較多，但主要是以“演示性”、“驗(yàn)證性”實(shí)驗(yàn)為主，而且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，手段老套，測量技術(shù)落后，很難激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，更難適應(yīng)研究型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要。此外，實(shí)踐教學(xué)與課堂教學(xué)不同步，配合不緊密，使得實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在課程教學(xué)中所起的作用被大大削弱。

3.缺少有效的師生溝通平臺，師生交流少?！罢n程答疑”這種教學(xué)過程中主要的師生交流方式現(xiàn)已被學(xué)生忽視，很少有學(xué)生能夠主動(dòng)地去參加答疑。師生交流少，就容易造成“教”、“學(xué)”分離，給課程教學(xué)的有效開展構(gòu)成了障礙。

針對現(xiàn)階段教學(xué)過程中出現(xiàn)的各種問題，我們力圖改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，通過立體化教材建設(shè)，立體化理論與實(shí)踐教學(xué)模式和多元化的輔助教學(xué)模式建設(shè)，構(gòu)建起工程流體力學(xué)立體化教學(xué)體系。通過建設(shè)使學(xué)生更多地了解流動(dòng)問題的工程背景和實(shí)際應(yīng)用，從而加深感性認(rèn)識，提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，使《工程流體力學(xué)》課程的教學(xué)水平邁上一個(gè)新臺階。

三、工程流體力學(xué)立體化教學(xué)體系建設(shè)

隨著現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，“立體化教學(xué)”模式逐漸發(fā)展起來。2003年，教育部首先提出“立體化教材”（或立體化教學(xué)資源）的概念?！傲Ⅲw化教材”是指除了傳統(tǒng)意義上的紙質(zhì)教材外，以網(wǎng)絡(luò)存儲為載體，以網(wǎng)絡(luò)傳輸為手段的新型出版物，包括電子課本、電子教案、CAI多媒體課件、習(xí)題庫、網(wǎng)絡(luò)課程和資料庫等。除了要求建設(shè)“立體化教學(xué)”資源外，“立體化教學(xué)”體系的建立還需要形成“立體化教學(xué)”模式。“立體化教學(xué)”模式強(qiáng)調(diào)的是借助“立體化教學(xué)”資源，充分發(fā)揮教師的教學(xué)指導(dǎo)作用及學(xué)生的主觀能動(dòng)性，教以學(xué)為本，從而達(dá)到學(xué)生充分掌握理論知識及提高實(shí)踐動(dòng)手能力的目的?；诖?，《工程流體力學(xué)》課程的立體化教學(xué)體系建設(shè)應(yīng)包括立體化教學(xué)資源建設(shè)和立體化教學(xué)模式的構(gòu)建。

1.立體化教學(xué)資源建設(shè)。通過完善主教材、輔助教材和電子課件內(nèi)容，制作網(wǎng)絡(luò)教材、教學(xué)視頻庫、教學(xué)網(wǎng)站，構(gòu)成立體化教學(xué)資源，同時(shí)借鑒國外優(yōu)秀教材編寫經(jīng)驗(yàn)，通過增加重要流體力學(xué)事件、工程實(shí)例和重要人物介紹，豐富教材內(nèi)容，提高教材知識性、趣味性，增強(qiáng)教材可閱讀性。此外，要豐富教學(xué)課件內(nèi)容，引入“案例式教學(xué)”模式，采用“啟發(fā)式”和“參與式”的多元化課堂教學(xué)方法，增強(qiáng)課堂教學(xué)的互動(dòng)性，將《工程流體力學(xué)》課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容制作成教學(xué)視頻，便于學(xué)生鞏固課堂所學(xué)知識。

2.構(gòu)建立體化理論教學(xué)模式。《工程流體力學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容理論性較強(qiáng)，學(xué)生容易感到枯燥，從而失去學(xué)習(xí)的興趣，理想的教學(xué)效果很難保障。經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐的不斷積累，發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)的講授課堂教學(xué)模式中適時(shí)引入“對比式”、“案例式”、“專題式”和“參與式”等多元化課堂教學(xué)方法，能很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性。例如：在緒論課的講授中，采用“案例式”和“專題式”相結(jié)合的教學(xué)方法，設(shè)置流體力學(xué)發(fā)展歷史，推動(dòng)流體力學(xué)理論前進(jìn)的代表性人物及主要成就等專題講座，結(jié)合具體實(shí)例講述流體力學(xué)的基本概念和基本方法，從而使學(xué)生對流體力學(xué)原理有一個(gè)整體的了解，并增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)的熱情；在講述流體動(dòng)力學(xué)時(shí)，將系統(tǒng)和控制體、定常與非定常、可壓縮與不可壓縮等流動(dòng)基本概念放到一起進(jìn)行對比講述，使學(xué)生有一個(gè)清晰的認(rèn)識，加深對所學(xué)知識的印象；在講述理想流體勢流理論時(shí)，通過CFD數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，讓學(xué)生充分參與，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)問題的能力。重視師生互動(dòng)，課堂上采用“提問+討論”的方式；讓學(xué)生充分參與，從而培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與研究型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，構(gòu)建有層次、立體化的實(shí)踐教學(xué)模式。將工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)分為以“演示性”、“驗(yàn)證性”傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)為主的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分和結(jié)合大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目開發(fā)的研究型實(shí)驗(yàn)部分。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括用于輔助實(shí)踐教學(xué)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻庫的建設(shè)。學(xué)生可以通過虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)以熟悉實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容、基本方法和基本操作。借助簡易實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)教學(xué)視頻，將實(shí)驗(yàn)室搬進(jìn)教室，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)與課堂教學(xué)的同步，使學(xué)生獲得對流體及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的感性認(rèn)識，幫助學(xué)生加深對基本定理和公式的理解，完成從理論到實(shí)踐再上升為理論的認(rèn)識過程。研究型實(shí)驗(yàn)是對基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的延伸和提高。結(jié)合我院多年來大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目所取得的成果，開發(fā)一定數(shù)量具有“啟發(fā)性”的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)，并引入熱線測速、高速攝像、流場顯示等現(xiàn)代化流場測試技術(shù)，能夠開拓學(xué)生的視野，提高其學(xué)習(xí)興趣并培養(yǎng)其科學(xué)研究基本素質(zhì)和創(chuàng)新精神。

4.以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)為核心，構(gòu)建多元化的輔助教學(xué)模式。除了傳統(tǒng)教學(xué)網(wǎng)站內(nèi)容的建設(shè)外，重點(diǎn)建設(shè)學(xué)生作業(yè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布平臺和師生交流平臺，使學(xué)生的課程作業(yè)做到人手一題，杜絕作業(yè)抄襲現(xiàn)象。借助師生交流平臺，將“課程答疑”搬上網(wǎng)絡(luò)。學(xué)生可以在平臺上留言提問，與教師進(jìn)行在線交流。教師則可以查閱學(xué)生提問內(nèi)容，了解學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的熱點(diǎn)、難點(diǎn)，及時(shí)獲取教學(xué)的反饋信息，從而起到良好的輔助教學(xué)作用。

四、立體化教學(xué)體系建設(shè)成效

《工程流體力學(xué)》立體化教學(xué)體系建設(shè)，完成了包括多媒體輔助教學(xué)課件、電子教案、網(wǎng)絡(luò)在線課程、習(xí)題輔導(dǎo)網(wǎng)站及習(xí)題在線測試等一大批教學(xué)資源，促進(jìn)了工程流體力學(xué)教學(xué)教師隊(duì)伍的發(fā)展，提高了教師業(yè)務(wù)水平，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、自主性，極大地改善了工程流體力學(xué)的教學(xué)條件，收到了良好的教學(xué)效果，并在實(shí)際教學(xué)中取得了一系列的成績。自項(xiàng)目實(shí)施以來，共獲得學(xué)校各項(xiàng)教學(xué)競賽類特等獎(jiǎng)3項(xiàng)、成果類二等獎(jiǎng)3項(xiàng)。

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