船舶流體力學(xué)優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)的探索與實(shí)踐

劉麗麗，曹愛霞，楊春萍

（青島黃海學(xué)院，山東青島266000）

船舶流體力學(xué)不僅是青島黃海學(xué)院船舶與海洋工程專業(yè)的主干課程，而且在人才培養(yǎng)和課程體系結(jié)構(gòu)中起到橋梁作用，可為后續(xù)的船舶原理、船舶設(shè)計(jì)原理等課程內(nèi)容打下理論基礎(chǔ)。2017年該課程被評(píng)為校級(jí)優(yōu)質(zhì)課程，在優(yōu)質(zhì)課建設(shè)過程中，建設(shè)成員及時(shí)反思、反復(fù)斟酌，對(duì)教學(xué)中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行了探索與思考，并取得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

當(dāng)前，流體力學(xué)的研究手段日新月異，與其他工程專業(yè)所學(xué)內(nèi)容交叉與融合程度和范圍更加深入、廣泛[1]。一方面突顯出學(xué)習(xí)船舶流體力學(xué)的重要性，另一方面也表明了這門學(xué)科的復(fù)雜程度[2]。雖然流體在日常生活中無處不在，但學(xué)生普遍缺乏對(duì)流體的感性認(rèn)識(shí)。另外，由于流體力學(xué)理論性較強(qiáng)、概念抽象、數(shù)學(xué)功底要求高，導(dǎo)致船舶流體力學(xué)課程成為公認(rèn)的教師難教、學(xué)生難學(xué)的課程之一[3]。針對(duì)這一實(shí)際問題，課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)成員在對(duì)照國內(nèi)外先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐的能力，為學(xué)生提供分析和討論實(shí)際流體力學(xué)問題的平臺(tái)，鼓勵(lì)學(xué)生多動(dòng)手、多思考、多實(shí)踐，從而建成了具有一定特色的課程。

船舶流體力學(xué)課程由青島黃海學(xué)院汽車與船舶工程學(xué)院船舶與海洋工程教研室承擔(dān)建設(shè)，該課程的師資隊(duì)伍梯度合理，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富。尤其是近幾年，為了進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，適應(yīng)新時(shí)期本科教育的發(fā)展需要，該課程在內(nèi)容的組織和安排、教學(xué)方法和手段、考試形式等方面進(jìn)行了改革，取得了一定的成果。

1 課程建設(shè)的指導(dǎo)思想

目前，許多高等院校都體會(huì)到了優(yōu)質(zhì)課程的益處，并認(rèn)識(shí)到建設(shè)優(yōu)質(zhì)課程的重要性和必要性。青島黃海學(xué)院?jiǎn)?dòng)了首批優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項(xiàng)目，要求最大程度優(yōu)化整合課程，從而加快教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段的改革進(jìn)度。課程建設(shè)是高等院校本科教學(xué)工作的一項(xiàng)重要工作，代表著學(xué)校的辦學(xué)特色和學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢(shì)，是學(xué)校重點(diǎn)專業(yè)建設(shè)、培養(yǎng)高層次專門人才、開展科學(xué)研究的重要基礎(chǔ)。為加強(qiáng)課程建設(shè)，團(tuán)隊(duì)教師整合了課程教學(xué)資源，深化了課程改革，提高了課程教學(xué)質(zhì)量。

2 課程建設(shè)的具體方法

2.1 精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容

船舶流體力學(xué)是船舶與海洋工程的專業(yè)主干課，通過各教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠掌握有關(guān)流體運(yùn)動(dòng)的基本概念、基本計(jì)算過程。該課程是后續(xù)課程的理論學(xué)習(xí)和知識(shí)體系構(gòu)建的必要條件，并能綜合運(yùn)用流體力學(xué)的基本理論解決有關(guān)船舶阻力、海洋結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)分析等實(shí)際問題。陳舊的教學(xué)模式過于追求課程的完整性和相對(duì)獨(dú)立性，重視運(yùn)動(dòng)學(xué)和水波理論中公式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)演變過程；某些教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)單重復(fù)；部分內(nèi)容較抽象，容易混淆，忽視了課程的基礎(chǔ)作用，加大了流體力學(xué)的學(xué)習(xí)難度。鑒于此，優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)中刪除了已學(xué)的簡(jiǎn)單重復(fù)性內(nèi)容；調(diào)整了后續(xù)課程如海洋工程環(huán)境課程會(huì)涉及的波浪理論教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)過程中，要拓寬學(xué)生的知識(shí)面，積極引導(dǎo)學(xué)生了解課程相關(guān)的前沿動(dòng)態(tài)與最新研究成果，如適當(dāng)引入湍流理論、非定常流動(dòng)和CFD軟件等內(nèi)容和最新研究方法[4]。

2.2 改進(jìn)教學(xué)方法和豐富教學(xué)手段

先進(jìn)的教學(xué)方法和豐富的教學(xué)手段是優(yōu)質(zhì)課程的命脈，是其先進(jìn)性的標(biāo)志。優(yōu)質(zhì)課程應(yīng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)充分結(jié)合，采取現(xiàn)代化的教學(xué)手段和多樣化的教學(xué)方法，將傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)活潑地展現(xiàn)出來[5]。

2.2.1 建設(shè)教學(xué)網(wǎng)站

利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中的超星平臺(tái)，建設(shè)船舶流體力學(xué)優(yōu)質(zhì)課程教學(xué)網(wǎng)站，上傳課程簡(jiǎn)介、教學(xué)目標(biāo)、課程進(jìn)度安排、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)授課錄像、相關(guān)書籍和題庫資料電子版并實(shí)現(xiàn)對(duì)外開放，實(shí)現(xiàn)在線學(xué)習(xí)及資源共享。這樣，學(xué)生不僅可以在課堂上接受新知識(shí)，還可以在課下隨時(shí)通過超星平臺(tái)進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)，從而加深對(duì)課堂內(nèi)容的理解，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。學(xué)生還可利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提出問題，組建討論小組，教研組成員可以看到留言內(nèi)容并及時(shí)答疑。此外，學(xué)生的考勤可利用自動(dòng)定位功能實(shí)現(xiàn)，提問環(huán)節(jié)可利用搖一搖功能隨機(jī)抽取。學(xué)生對(duì)這種新型教學(xué)手段充滿新鮮感，學(xué)習(xí)興趣也較濃厚。實(shí)踐表明，教學(xué)網(wǎng)站的建設(shè)對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量有顯著效果。

2.2.2 利用多媒體資源

精心制作用于船舶流體力學(xué)課程的多媒體教學(xué)課件。流體力學(xué)的難度主要體現(xiàn)在其概念多、抽象化[6]，而且由于流體沒有固定的形狀，在流動(dòng)過程中的規(guī)律較復(fù)雜，所以在講解時(shí)常需借助圖形和視頻來表示流場(chǎng)的存在，體現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。教學(xué)中充分利用多媒體的圖片及動(dòng)畫效果，大幅度減少教授過程中在黑板上的繪圖及寫字時(shí)間，同時(shí)圖片、動(dòng)畫、視頻等資源可使教學(xué)內(nèi)容變得生動(dòng)、直觀，提高講課效率和教學(xué)效果。利用計(jì)算流體力學(xué)軟件，如Flunet、Ansys等，進(jìn)行管流及橫掠平板、卡門渦街等簡(jiǎn)單實(shí)例的講解與演示，實(shí)時(shí)顯示流動(dòng)的流線，獲得相關(guān)特征參數(shù)，可加深學(xué)生對(duì)流動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)。在教學(xué)中采取以多媒體教學(xué)為主、板書為輔的教學(xué)手段，收到了較好的教學(xué)效果。這種新穎的授課方式能夠成功地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)的興趣，在以后的教學(xué)過程中可以適當(dāng)增加此類型的案例教學(xué)。

2.2.3 增設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是船舶流體力學(xué)教學(xué)過程中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、加深對(duì)理論知識(shí)的理解，而且還可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力、分析問題及解決問題的能力。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)還起到穿針引線的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)知識(shí)點(diǎn)和實(shí)際現(xiàn)象的有機(jī)結(jié)合，從而形成較完整的知識(shí)鏈體系。教研組教師根據(jù)購置的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件，初步自編了船舶流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，包括靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)、管道沿程阻力實(shí)驗(yàn)、水擊實(shí)驗(yàn)、圓柱體繞流及壓力分布等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，闡述實(shí)驗(yàn)裝置的組成和各部分作用、明確了實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理與分析要求及實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)等內(nèi)容；購置了壁掛式自循環(huán)流動(dòng)顯示儀器，熟悉操作流程后，學(xué)生可自行操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，形象直觀，演示性實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多樣化，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效率。

2.2.4 改革考試形式

由于船舶流體力學(xué)中運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、水波理論、粘性流體力學(xué)等教學(xué)內(nèi)容中公式較多、數(shù)量較大，而單純記憶這些公式的形式并無多大意義[7]。所以，綜合前三屆學(xué)生的期末成績(jī)來看，需要對(duì)考試形式進(jìn)行改革。通過對(duì)以往的閉卷考試形式進(jìn)行反思和深入探討，發(fā)現(xiàn)閉卷考試存在一些弊端，并不適合對(duì)船舶流體力學(xué)知識(shí)的考查。

首先，考試中客觀題所占分值通常較大，而客觀題具有標(biāo)準(zhǔn)答案，正確率也存在隨機(jī)性。因?yàn)閷W(xué)生即使沒有掌握相關(guān)知識(shí)，判斷題回答正確的概率也有50%，選擇題選擇正確的概率也有25%。此外，客觀題會(huì)使得課程教學(xué)成為趨同性教學(xué)，不利于學(xué)生發(fā)散思維的培養(yǎng)。

其次，傳統(tǒng)試卷考試中由于采用閉卷形式，計(jì)算題中所涉及到的公式均需學(xué)生記憶。而記憶性的知識(shí)雖可以通過短期突擊學(xué)習(xí)迅速獲取，但由于印象不深刻，也會(huì)很快模糊，甚至完全忘記。這會(huì)造成考試不公平現(xiàn)象，并不利于學(xué)生的可持續(xù)性發(fā)展。

第三，期末考試成績(jī)所占份額過大。學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)及出勤率占10%、期中考試成績(jī)占20%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)占10%和期末考試成績(jī)占60%構(gòu)成總評(píng)成績(jī)，可見期末成績(jī)所占份額過大，平時(shí)成績(jī)所占份額過小，這就導(dǎo)致了學(xué)生不重視平時(shí)上課與積累。

第四，計(jì)算題難度較小，需提升。由于采用閉卷考試形式，計(jì)算題比較簡(jiǎn)單，無法完全反映出學(xué)生的思維能力。要想拓寬學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)發(fā)散思維，需要采用靈活的題型和新穎的方式進(jìn)行考查。

為適應(yīng)素質(zhì)教育的要求，采用選擇性半開卷的考試形式，即學(xué)生可以選擇攜帶三張A4紙，紙上內(nèi)容學(xué)生需要自己手寫，不可打?。辉诳荚噧?nèi)容上，減少了客觀題，增加主觀題，注重內(nèi)容的應(yīng)用性、靈活性和綜合性，注意考查學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的掌握程度及靈活應(yīng)用知識(shí)的能力。既能保證一般水平學(xué)生的及格等級(jí)數(shù)量，又能突出優(yōu)秀學(xué)生的創(chuàng)造性思維，激發(fā)其能力的發(fā)揮。也可選擇原始的閉卷考試形式，考試內(nèi)容與難度相對(duì)較簡(jiǎn)單，但需要記憶較多知識(shí)點(diǎn)。

優(yōu)質(zhì)課程的建設(shè)需要一定的周期，建設(shè)效果可以從以下幾個(gè)方面評(píng)價(jià)：一是學(xué)生的調(diào)查問卷。通過學(xué)生的思考和回答，初步檢測(cè)課程建設(shè)的實(shí)施效果，并根據(jù)學(xué)

生的意見或建議繼續(xù)改善課程的實(shí)施過程。二是教師的階段性反饋評(píng)價(jià)表。通過一學(xué)期的實(shí)施，教師在教學(xué)過程中一定會(huì)有所感悟，對(duì)于實(shí)施過程的改進(jìn)意見可通過階段性反饋評(píng)價(jià)表來體現(xiàn)。三是學(xué)生的課程考核成績(jī)。本次優(yōu)質(zhì)課程的建設(shè)成果可直接以學(xué)生的課程考核成績(jī)呈現(xiàn)。因?yàn)榭己顺煽?jī)中不僅包含了平時(shí)表現(xiàn)、期中考試成績(jī)、期末考試成績(jī)，而且還體現(xiàn)著實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)。四是相關(guān)知識(shí)大賽。學(xué)生對(duì)于本課程的掌握情況參差不齊，可以通過組織相關(guān)的知識(shí)大賽進(jìn)行得分統(tǒng)計(jì)，并匯總形成柱形圖，最終以圖表的形式反映課程建設(shè)改革的具體成效。

3 結(jié)語

船舶流體力學(xué)是船舶與海洋工程專業(yè)的一門專業(yè)主干課，概念抽象，理論性較強(qiáng)，且具有一定的實(shí)踐性。深入研究?jī)?yōu)質(zhì)課程的建設(shè)，與同行交流經(jīng)驗(yàn)，提高船舶流體力學(xué)教學(xué)水平，進(jìn)而幫助學(xué)生更好地理解和掌握船舶行業(yè)相關(guān)的流體力學(xué)知識(shí)，最終達(dá)到靈活應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)，解決工程中流體力學(xué)的應(yīng)用問題的目的。