在力學(xué)課程教學(xué)中綜合應(yīng)用多種教學(xué)方法之我見

張 靜 紅

(鹽城工學(xué)院土木工程學(xué)院,江蘇 鹽城 224001)

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在力學(xué)課程教學(xué)中綜合應(yīng)用多種教學(xué)方法之我見

張 靜 紅

(鹽城工學(xué)院土木工程學(xué)院,江蘇 鹽城 224001)

以流體力學(xué)為例，探討了案例、實(shí)驗(yàn)、多媒體等多種教學(xué)方法在力學(xué)課程中的綜合應(yīng)用，并針對(duì)不同教學(xué)方法在實(shí)踐中存在的問題，提出了解決對(duì)策，指出多種教學(xué)方法既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，又提高了教學(xué)質(zhì)量。

教學(xué)方法，教學(xué)效果，力學(xué)課程

力學(xué)課程是許多工科專業(yè)必修的一類課程，如機(jī)械、建筑、航天器和船艦等專業(yè)都要學(xué)習(xí)一門或多門力學(xué)課程，力學(xué)理論闡述了世界物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，而且它的發(fā)展和微積分、數(shù)理方程等課程密切相關(guān)，所以講述和學(xué)習(xí)起來難度較大。流體運(yùn)動(dòng)物理圖像的復(fù)雜性、概念的多樣性、流體方程求解的困難等使得流體力學(xué)比一般力學(xué)課程的學(xué)習(xí)難度更大。

在多數(shù)院校中，流體力學(xué)的教學(xué)仍采用板書與幻燈片相結(jié)合的教學(xué)模式，即在黑板進(jìn)行推導(dǎo)公式，而在幻燈片上對(duì)概念進(jìn)行闡述，這種方式對(duì)學(xué)習(xí)某些章節(jié)的知識(shí)起到了較好的效果，但對(duì)其他內(nèi)容，如力學(xué)的工程應(yīng)用等仍很模糊。結(jié)果是，學(xué)生在碰到實(shí)際問題時(shí)經(jīng)常會(huì)茫然無(wú)措，不知如何下手。教學(xué)工作者在教學(xué)方法中進(jìn)行了多種嘗試，如網(wǎng)絡(luò)教學(xué)法和傳統(tǒng)課堂教學(xué)互補(bǔ)的教學(xué)法[1]，案例教學(xué)法[2]，研究型教學(xué)法[3]等。但實(shí)際上，某個(gè)教學(xué)方法只對(duì)特定的內(nèi)容效果較好，對(duì)其他部分的內(nèi)容效果一般。如在力學(xué)教學(xué)中，案例教學(xué)法適用于對(duì)工程問題的分析和解決，但對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式的來源和適用范圍的講述就不適用。因此，作者在流體力學(xué)教學(xué)中嘗試了綜合多種教學(xué)方法來進(jìn)行教學(xué)并取得了很好的成效，下面來詳述這些方法，并對(duì)其適用的內(nèi)容進(jìn)行介紹。

1 教學(xué)方法

合適而有效的教學(xué)方法是教學(xué)中實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳遞的關(guān)鍵，而教學(xué)方法必須根據(jù)教學(xué)的內(nèi)容來確定，一成不變的教學(xué)方法很難實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果。根據(jù)流體力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，本文將介紹案例教學(xué)法、研究型教學(xué)法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)法、科學(xué)思想和科學(xué)意識(shí)的教學(xué)法、多媒體教學(xué)法的應(yīng)用。

1)案例教學(xué)法。案例教學(xué)法是在一定的基本知識(shí)和分析技術(shù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用典型案例將學(xué)生帶到特定的解決問題的情境下，通過學(xué)生的獨(dú)立思考或集體協(xié)作來獲得解決問題能力的提升，其核心在于給學(xué)生施加問題必須得到解決的緊迫感，以此充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性。自從1910年美國(guó)哈佛大學(xué)在法學(xué)院和醫(yī)學(xué)院引入案例教學(xué)法以來，這種教學(xué)方法在商學(xué)、法學(xué)、企業(yè)管理學(xué)等學(xué)科中一直起著重要的作用。在流體力學(xué)中，紊流運(yùn)動(dòng)是難度較大的一部分內(nèi)容，本文作者在紊流流動(dòng)的教學(xué)中嘗試進(jìn)行了案例教學(xué)法。在預(yù)先講述了Fluent軟件應(yīng)用的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生在特定條件下對(duì)風(fēng)機(jī)管道從主風(fēng)管到支風(fēng)管的分流流動(dòng)進(jìn)行了模擬，整個(gè)教學(xué)在機(jī)房中進(jìn)行，用時(shí)4個(gè)學(xué)時(shí)，實(shí)踐表明：學(xué)生加深了對(duì)紊流流動(dòng)有關(guān)知識(shí)的理解，并且熟悉了復(fù)雜流動(dòng)的數(shù)值求解方法。

2)研究型教學(xué)法。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者楊振寧先生曾說過：“中國(guó)的教育是填鴨式的，一定要把這個(gè)框框打破，才能使得我們的創(chuàng)新人才培養(yǎng)出來”。相比于傳授大量知識(shí)的填鴨式教學(xué)，研究型教學(xué)法已得到很多教學(xué)工作者的青睞，但本文作者認(rèn)為，研究型教學(xué)法同樣是有適用對(duì)象的，只有針對(duì)合適的內(nèi)容才能起到事半功倍的效果。與沿程水頭損失密切相關(guān)的尼古拉茲實(shí)驗(yàn)是管道流動(dòng)教學(xué)中的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容，本文作者對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行了研究型教學(xué)，從闡述研究、研究方法開始，到如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如何分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如何從實(shí)驗(yàn)獲得所需要的公式。經(jīng)過研究型教學(xué)，學(xué)生對(duì)科學(xué)研究有了一定的認(rèn)識(shí)，并且更深刻地掌握了有關(guān)的理論公式。

3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法。通過實(shí)驗(yàn)的方式來熟悉、驗(yàn)證理論知識(shí)是教學(xué)中一直采用的手段，然而實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般都是在理論課之后進(jìn)行，本文介紹的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是通過實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合的方式來進(jìn)行授課，授課地點(diǎn)選在實(shí)驗(yàn)室。以局部水頭損失知識(shí)為例，如果單純用講述的方法，則學(xué)生很難獲得深刻的印象，對(duì)局部水頭損失的公式也不易理解；而采用自循環(huán)流動(dòng)顯示裝置來配合講課，學(xué)生就能以直觀的方式觀察局部流動(dòng)的圖像，能夠清楚地區(qū)分直角彎頭和圓角彎頭對(duì)流動(dòng)的影響，在觀察流動(dòng)圖像同時(shí)配合理論講解，學(xué)生就能對(duì)局部損失公式理解更深刻。

4)科學(xué)思想和科學(xué)意識(shí)的教學(xué)法。理論課程難以教學(xué)的一個(gè)重要特點(diǎn)是教材中的理論已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，達(dá)到了比較成熟的階段，學(xué)生很難從中體會(huì)到理論發(fā)展過程中的困難和曲折。以流體力學(xué)為例，從初始的伽利略的流體撞擊實(shí)驗(yàn)、牛頓粘性定律的提出，到歐拉、伯努利從經(jīng)典力學(xué)延伸到流體運(yùn)動(dòng)方面的工作，再到斯托克斯方程，升力理論提出，直到20世紀(jì)初的邊界層理論和現(xiàn)代流體力學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)，這些發(fā)展歷史及理論思想的演變歷程對(duì)學(xué)生深入地理解流體力學(xué)是非常重要的。沒有科學(xué)思想和科學(xué)意識(shí)的教學(xué)只是單純的知識(shí)傳遞和理論應(yīng)用，不是完整的教學(xué)。

5)多媒體教學(xué)法。除上述方法外，還可以綜合利用多媒體的手段，如在邊界層分離的卡門渦街內(nèi)容講述時(shí)，為了顯示卡門渦街對(duì)工程結(jié)構(gòu)的影響，可以用視頻演示塔科馬大橋的倒塌過程；在介紹物體繞流阻力的優(yōu)化的例子中，可以用一組圖片演示汽車阻力優(yōu)化的歷史。

2 教學(xué)方法應(yīng)用中的問題及改進(jìn)措施

采用案例教學(xué)法時(shí)要?jiǎng)?chuàng)造一種解決問題的情境，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，并且給學(xué)生足夠多的時(shí)間來思考。在教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一般的課程習(xí)題，采用案例教學(xué)法確實(shí)能提高教學(xué)效果，但花費(fèi)時(shí)間較多，而且僅提高了少數(shù)學(xué)生的興趣，難以調(diào)動(dòng)大多數(shù)學(xué)生的積極性。因此，案例教學(xué)法在流體力學(xué)教學(xué)中只能作為輔助手段，這一特點(diǎn)同樣適用于研究型教學(xué)法，改進(jìn)措施主要是教師在課下要花費(fèi)更多的時(shí)間去準(zhǔn)備材料，安排上課內(nèi)容及培養(yǎng)教學(xué)技術(shù)。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，由于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)只能供小部分近距離觀察，因此，對(duì)于30人以下的小班上課可以采用，對(duì)于兩個(gè)或多個(gè)班級(jí)一起上課的情形效果就很差，很難開展，改進(jìn)措施是分批講解，或利用課余時(shí)間觀看實(shí)驗(yàn)。

科學(xué)思想的培養(yǎng)則不是短時(shí)間內(nèi)可以奏效的，一些學(xué)生聽課后增加了對(duì)流體力學(xué)的興趣，并在課下去查找更多的資料來消化課上知識(shí)，另一部分學(xué)生則僅是課上聽聽，沒有去深入思考，甚至有學(xué)生認(rèn)為不必知道太多也可以。本文作者認(rèn)為，對(duì)于表現(xiàn)積極的學(xué)生應(yīng)給予更多幫助。

多媒體教學(xué)法已經(jīng)逐漸得到推廣，但應(yīng)該注意的是，在力學(xué)教學(xué)中，視頻資料的量要適中，不應(yīng)喧賓奪主，畢竟力學(xué)理論的建立及方程的求解都是以抽象思維為主的，培養(yǎng)學(xué)生復(fù)雜工程問題的能力才是更重要的，以視頻(或者說科普)的方式教學(xué)只是為了加深印象的手段。

3 結(jié)語(yǔ)

本文以流體力學(xué)為例討論了在力學(xué)課程中使用多種教學(xué)方法的實(shí)踐，教學(xué)結(jié)果表明采用多種教學(xué)方法后明顯提高了教學(xué)效果，增加了學(xué)生的興趣。隨著網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、MOOC[4]等新型教學(xué)方法的出現(xiàn)，全國(guó)都興起了教學(xué)的浪潮，本文所做的工作即是在流體力學(xué)課程教學(xué)中進(jìn)行的初步嘗試，論文的研究?jī)?nèi)容對(duì)其他力學(xué)課程的教學(xué)將具有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 張麗梅.案例教學(xué)法的研究與教學(xué)實(shí)踐[J].黑龍江教育(高教研究與評(píng)估)，2006(3):51-52.

[2] 羅 濱.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和傳統(tǒng)課堂教學(xué)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)設(shè)計(jì)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012(2)：237-238.

[3] 白福臣，尹 萌.研究型教學(xué)模式及其推廣研究[J].黑龍江教育(高教研究與評(píng)估)，2009(6):66-68.

[4] 蔣 翀，費(fèi)洪曉.面向MOOC的新型教學(xué)模式探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2014(9)：17-20.

My opinion on the comprehensively application of a variety of teaching methods in mechanics course teaching

Zhang Jinghong

(CivilEngineeringSchool,YanchengInstituteofTechnology,Yancheng224001,China)

Taking the fluid mechanics as an example, this paper discussed the comprehensively application of case, experiment, multi-media and other various teaching methods in mechanics courses, and according to the existed problems of different teaching methods in the practice, put forward countermeasures, pointed out a variety of teaching program could improve students’ learning enthusiasm and improve the teaching quality.

teaching method, teaching effect, mechanics course

2016-11-26

張靜紅(1981- ),男，講師

1009-6825(2017)04-0253-02

G642.0

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