基于拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的工程流體力學(xué)課程體系改革探討

張燕 周永潮 邵煜 李聰

[摘 要] 針對面臨的沖擊和挑戰(zhàn)，提出了以培養(yǎng)知識、能力和素質(zhì)相結(jié)合的拔尖創(chuàng)新人才為目標，以基于問題和目標為導(dǎo)向的創(chuàng)新教學(xué)和大學(xué)生自主學(xué)習(xí)等理念為導(dǎo)向的工程流體力學(xué)課程體系的改革思路。通過以工程案例為導(dǎo)向的工程流體力學(xué)教材的建設(shè)、以問題為導(dǎo)向的教學(xué)手段改革、傳統(tǒng)課堂和現(xiàn)代可視化教學(xué)相結(jié)合的課堂教學(xué)模式，結(jié)合科研項目，將工程實際問題轉(zhuǎn)化為流體力學(xué)問題，實現(xiàn)教學(xué)和科研的深度融合，提高學(xué)生分析和解決實際工程問題的能力，從而提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新型人才。

[關(guān) 鍵 詞] 人才培養(yǎng)；工程流體力學(xué)；課程體系改革

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）13-0074-02

工程流體力學(xué)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，不僅為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)提供基本理論，也為工程實際問題解決提供技術(shù)支持[1]。而傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)缺乏理論與工程實踐的有機聯(lián)系，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動性、創(chuàng)造性，對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的意識薄弱，扼殺了學(xué)生創(chuàng)意的產(chǎn)生和個性的發(fā)揮。與此同時，信息化的快速發(fā)展對教育教學(xué)的改革帶來了機遇和挑戰(zhàn)[2]。因此，如何在傳承教學(xué)傳統(tǒng)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，適應(yīng)新的形勢和變化，優(yōu)化課程體系，改進教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才成為高校教師關(guān)注的熱點[3]。結(jié)合工程流體力學(xué)課程的特點，從授課內(nèi)容的深化、教材改革、多元化教學(xué)模式和教學(xué)手段出發(fā)，提出以問題和目標為導(dǎo)向的創(chuàng)新教學(xué)和大學(xué)生自主學(xué)習(xí)等理念，以培養(yǎng)知識能力和素質(zhì)相結(jié)合的拔尖創(chuàng)新人才為目標的課程體系改革，從而提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

一、現(xiàn)有教學(xué)體系的局限性和挑戰(zhàn)

（一）教學(xué)方式單一，工程應(yīng)用結(jié)合薄弱

現(xiàn)在的大學(xué)生追求個性、不愿意接受別人強加的觀點和想法，但思維敏捷、頭腦靈活、眼界開闊，接受新事物的意識和能力非常強。傳統(tǒng)單一的灌輸式教學(xué)方式，無法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，教學(xué)效果差。工程流體力學(xué)課程側(cè)重工程應(yīng)用，很多日常自然現(xiàn)象和工程實踐都滲透著流體力學(xué)的知識。因此，可以充分利用這一特點，教學(xué)過程將知識點與日?，F(xiàn)象和工程實踐緊密結(jié)合，如讓學(xué)生思考為什么高爾夫球是有凹坑的，飛機為什么能飛起來，香蕉球是如何產(chǎn)生的等問題，激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

（二）國內(nèi)流體力學(xué)教材不合理

國外流體力學(xué)教材種類不多，廣泛使用的教材有3～4本，且教材更新速度快，再版次數(shù)多，教材內(nèi)容豐富，流體視頻、圖冊等教輔材料在教學(xué)中發(fā)揮了極大的作用[4]。而國內(nèi)流體力學(xué)教材種類繁多，各高校、各專業(yè)使用的教材不統(tǒng)一，且都是從教師的角度出發(fā)，而不是從學(xué)生角度出發(fā)，與實際應(yīng)用聯(lián)系少。由于學(xué)生對流體運動普遍缺乏深入的感性認識，而流體力學(xué)所涉及的概念、理論及方程在學(xué)生看來過于復(fù)雜，缺乏學(xué)好流體力學(xué)的動力，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（三）慕課等對傳統(tǒng)教學(xué)模式的沖擊

近年來，以慕課為代表的在線開放課程對傳統(tǒng)教學(xué)產(chǎn)生巨大的沖擊。慕課視頻課程被切割成10分鐘甚至更小的微課程，設(shè)計成易入門、易進階的學(xué)習(xí)檢測情境，教師與學(xué)生進行網(wǎng)上交流，一定程度上迎合了現(xiàn)代大學(xué)生追求個性、追求新穎的心理，具有較大的吸引力。幕課對教師來說是威脅也是機會，可能會存在學(xué)生流失，但同時幕課上有豐富的教學(xué)資源，這些教學(xué)素材能幫助教師提供給學(xué)生更豐富、更互動且更開放的學(xué)習(xí)資源。所以，我們可以利用慕課等課程實現(xiàn)資源共享、學(xué)習(xí)模式創(chuàng)新，降低教師的備課工作量，大幅度提升教師與學(xué)生的交流度，改變教學(xué)方法和教學(xué)手段。

二、改革內(nèi)容探討

開展拔尖創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的工程流體力學(xué)課程體系的建設(shè)，主要包括問題和需求為導(dǎo)向的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容及相應(yīng)教材的建設(shè)等。

（一）以問題和需求為導(dǎo)向的教學(xué)手段建設(shè)

在滿足工程流體力學(xué)原有教學(xué)基本要求和教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，進行授課內(nèi)容的調(diào)整和深化，引入結(jié)合工程實際問題和自然現(xiàn)象的創(chuàng)新模塊，重點在于培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，通過調(diào)研、理論分析、設(shè)計實驗與實驗結(jié)果分析等步驟來解決工程實際問題和生活中的自然現(xiàn)象。在教學(xué)過程中，探索以工程案例教學(xué)法為主的教學(xué)方法，上課時先拋出有吸引力的工程案例和自然現(xiàn)象，提出問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，形成一套完善的提問—講解—討論—補漏的教學(xué)方法，加深學(xué)生對流體力學(xué)的認識。學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，選擇日?，F(xiàn)象、工程應(yīng)用案例等其中一個問題進行理論探討與分析，或設(shè)計開展自主試驗，或進行工程應(yīng)用設(shè)計、撰寫研討論文、制作PPT，并在課堂上進行匯報，提升課堂教學(xué)的活躍度，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性與撰寫研究報告等能力。讓學(xué)生從理論中或試驗中解決所提出的流體力學(xué)問題，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，提高其發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

（二）以工程案例為主線的教材建設(shè)

教材是教師教學(xué)的參照物、啟示物，需要教師對教材進行再創(chuàng)作。而學(xué)材是從學(xué)生學(xué)的層面對教材學(xué)習(xí)化加工后形成的一種教材，更多關(guān)注學(xué)生的年齡特征、知識水平、已有經(jīng)驗以及知識能力、情感建構(gòu)規(guī)律[5]。如前所述，現(xiàn)代的大學(xué)生更加聰明，個性化特點明顯，所以學(xué)材才是他們所需要的。通過工程流體力學(xué)典型工程案例、自然現(xiàn)象等資料的收集，結(jié)合分析現(xiàn)有教材優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，建設(shè)以問題和需求為導(dǎo)向的教材，從學(xué)生的角度對教材進行理性重建，讓教材依托工程實踐，以問題、工程案例為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和潛能，引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)，主動探索，促進學(xué)習(xí)的個別化和個性化，實現(xiàn)從教材到學(xué)材的轉(zhuǎn)變[6]。

（三）傳統(tǒng)教學(xué)與可視化教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式探索

現(xiàn)在的學(xué)生接受新事物的意識和能力非常強，所以需要創(chuàng)新課堂教學(xué)機制，運用多種教學(xué)方式和教學(xué)手段，在教學(xué)的各個環(huán)節(jié)貫徹以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為中心的原則，借助于錄像、動畫、圖片將抽象的概念具體化、形象化，將教師主講和學(xué)生研討、主動參與融為一體，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和分析問題的能力，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極能動性，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。同時，利用優(yōu)質(zhì)的在線開放課程資源，如幕課、網(wǎng)絡(luò)公開課、微視頻等優(yōu)質(zhì)在線開放課程、可視化教學(xué)，實現(xiàn)平行教學(xué)模式。采用學(xué)生課外在線學(xué)習(xí)與課堂學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式，在學(xué)習(xí)傳統(tǒng)課堂的同時，根據(jù)學(xué)生自身需求，平行地去網(wǎng)上學(xué)習(xí)相似課程，加深對相應(yīng)知識點的掌握，引導(dǎo)學(xué)生進行自主式、探究式學(xué)習(xí)，這樣既可滿足學(xué)生的差異化管理的需求，更可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和課堂的教學(xué)質(zhì)量。

（四）雙語、英文多元化教學(xué)方式，加強國際交流合作

目前學(xué)生考研、出國深造比例加大，尤以理工科畢業(yè)生留學(xué)比例為多。為培養(yǎng)學(xué)生的國際視野和跨文化交流的能力，建設(shè)循序漸進的雙語、全英文教學(xué)方式，充分利用題材多變的豐富習(xí)題，以拓展學(xué)生思路與實踐應(yīng)用能力。加強國際合作和交流，聘請海外富有教學(xué)經(jīng)驗的教授給本科生上課，讓學(xué)生不出校門就能接觸到原汁原味的國際先進教學(xué)理念與教學(xué)模式，讓學(xué)生與國際名師名家親密接觸，拓寬學(xué)生的視野，提升國內(nèi)教師的英文教學(xué)水平，培養(yǎng)具有國際視野的教學(xué)團隊。

（五）教學(xué)和科研深度融合

科學(xué)家錢偉長指出“教學(xué)沒有科研做底蘊，就是一種沒有觀點的教育”，科研是教學(xué)的源頭活水，如果沒有科研作支撐，課堂教學(xué)就會失去靈魂[7]。因此，在課堂教學(xué)中，依托科研項目平臺和優(yōu)勢[8]，在上課過程中結(jié)合科研中流體力學(xué)知識點的應(yīng)用進行點撥，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)的興趣，讓學(xué)生自己尋找發(fā)現(xiàn)科研中的流體力學(xué)現(xiàn)象，利用流體力學(xué)知識解釋這些現(xiàn)象，讓學(xué)生更形象地認識到課本上看似死板的公式和知識怎樣被巧妙用到實際生活中，在這過程中還可以進行分組討論，增強學(xué)生的參與意識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。實現(xiàn)教學(xué)和科研的深度融合，以科研促進教學(xué)，以教學(xué)帶動科研，建設(shè)培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力為目的的研究型教學(xué)模式。

三、結(jié)語

拔尖創(chuàng)新人才的基本素質(zhì)特征具有合理的知識結(jié)構(gòu)、較強的創(chuàng)新能力和實踐能力及良好的非智力因素，培養(yǎng)一大批拔尖創(chuàng)新人才，是增強我國國際競爭力的關(guān)鍵因素[9]。因此，在工程流體力學(xué)課程教學(xué)體系改革中，應(yīng)創(chuàng)新課堂教學(xué)機制，運用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段，注重個性和能力素質(zhì)培養(yǎng)，培養(yǎng)拔尖的創(chuàng)新型人才。

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