“流體力學(xué)”課程教學(xué)方法改進(jìn)探討

羅綿輝 饒國(guó)燃

摘要：“流體力學(xué)”是眾多理工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，具有理論性強(qiáng)、概念抽象、原理深?yuàn)W、公式多且推導(dǎo)過(guò)程復(fù)雜等特點(diǎn)，容易讓學(xué)生望而卻步。任課教師要想提高教學(xué)質(zhì)量，需要從多方面改進(jìn)教學(xué)方法。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從合理安排教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)技巧、加強(qiáng)師生互動(dòng)、豐富教學(xué)方式與教學(xué)資源、考核方式多樣化等方面提出了一些有效的改進(jìn)方法，供廣大教師參考。

關(guān)鍵詞：流體力學(xué) ? 教學(xué)方法 ? 改進(jìn)

“流體力學(xué)”研究在各種力的作用下，流體本身狀態(tài)及流體和固體壁面間的相互作用和流動(dòng)規(guī)律，是能源動(dòng)力、航空、航海、土木等眾多理工科專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程，具有理論性強(qiáng)、公式多且推導(dǎo)過(guò)程復(fù)雜、概念抽象、原理深?yuàn)W、知識(shí)體系龐大、涉及行業(yè)眾多、應(yīng)用領(lǐng)域廣等特點(diǎn)，要求學(xué)生具備較好的數(shù)學(xué)與物理基礎(chǔ)。而學(xué)生往往因抽象的理論分析和煩瑣的公式推導(dǎo)，容易產(chǎn)生挫敗感，從而失去學(xué)習(xí)興趣和信心。如果教師使用傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式，以教師為主導(dǎo)，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的模式教學(xué)，必定難以保證教學(xué)質(zhì)量。而要讓學(xué)生由被動(dòng)學(xué)、被迫學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)，教師需要從提高教學(xué)技巧、加強(qiáng)師生互動(dòng)、豐富教學(xué)方式與教學(xué)資源、設(shè)置合理考核方式等多方面著手，積極探究切實(shí)可行的教學(xué)方法。近年來(lái)，隨著各高校教學(xué)改革的進(jìn)行，“流體力學(xué)”教學(xué)學(xué)時(shí)不斷被削減，所以教師應(yīng)合理安排教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配，做到既重視基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)，又具有一定的專業(yè)拓展，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，保證教學(xué)質(zhì)量。筆者結(jié)合多年的“流體力學(xué)”教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，分別從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)技巧、師生互動(dòng)、教學(xué)方式與教學(xué)資源、考核方式等方面，對(duì)如何提高“流體力學(xué)”課程的教學(xué)質(zhì)量，改進(jìn)其教學(xué)方法進(jìn)行了探討。

一、“流體力學(xué)”課程特點(diǎn)

“流體力學(xué)”是力學(xué)的一個(gè)分支，其特點(diǎn)有兩個(gè)：一是課程內(nèi)容理論性強(qiáng)，概念抽象，理論分析占課程內(nèi)容比重大，公式多且推導(dǎo)過(guò)程復(fù)雜，如連續(xù)性方程、伯努利方程均在多重條件下由多步驟推導(dǎo)而來(lái);二是知識(shí)體系龐大，既包含了自然科學(xué)的基礎(chǔ)理論，又涉及了工程技術(shù)科學(xué)方面的應(yīng)用，其分支包括地球流體力學(xué)、水動(dòng)力學(xué)、氣動(dòng)力學(xué)等近十個(gè)方面，在工程中使用的非常廣泛，如在航空航海、天文氣象、水利水電、熱能制冷、土建環(huán)保、石油化工等方面都存在大量與流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律有關(guān)的生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題。但面對(duì)生澀難懂的名詞定理、錯(cuò)綜復(fù)雜的公式推導(dǎo)過(guò)程，學(xué)生容易產(chǎn)生畏學(xué)、厭學(xué)，甚至懶得學(xué)的負(fù)面心理，這給教師教學(xué)增加了難度。如何消除學(xué)生的消極心理，提高學(xué)習(xí)興趣與熱情，形成教與學(xué)的積極互動(dòng)，是當(dāng)前教師提高教學(xué)質(zhì)量必須要解決的問(wèn)題。

二、“流體力學(xué)”課程教學(xué)方法改進(jìn)策略

1.合理安排教學(xué)內(nèi)容

以趙琴主編的《流體力學(xué)與流體機(jī)械》為例，其內(nèi)容分為基礎(chǔ)部分和專業(yè)部分兩大模塊，前者包括流體靜力學(xué)，流體動(dòng)力學(xué)，管路、孔口、管嘴的水力計(jì)算，氣體動(dòng)力學(xué)等基本理論、方法;后者包括機(jī)翼理論與葉柵理論、葉片式流體機(jī)械、容積式流體機(jī)械等，針對(duì)性更強(qiáng)。隨著近年來(lái)各高校教學(xué)改革的進(jìn)行，“流體力學(xué)”課程教學(xué)課時(shí)不斷減少，但由于課程知識(shí)體系龐大，教師必須在有限的時(shí)間內(nèi)為學(xué)生搭建完整的流體力學(xué)知識(shí)體系，同時(shí)還要解決“時(shí)間少”與“知識(shí)多”的矛盾沖突。筆者結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從以下幾個(gè)方面闡述了如何合理安排課程教學(xué)內(nèi)容：①重視課程基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)。流體靜力學(xué)與流體動(dòng)力學(xué)是“流體力學(xué)”課程的基礎(chǔ)，對(duì)課程后續(xù)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)起到重要的支撐作用，所以教師需安排足夠的學(xué)時(shí)講授其中的核心知識(shí)點(diǎn)。如重點(diǎn)介紹流體作用力、伯努利方程的物理意義與應(yīng)用;反之，如果相似理論與量綱分析等內(nèi)容在后續(xù)專業(yè)課程中應(yīng)用得較少，教師只簡(jiǎn)要介紹即可。②結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，教師應(yīng)選擇性地偏重本專業(yè)的應(yīng)用。不同專業(yè)的知識(shí)側(cè)重點(diǎn)不同，以筆者所在的能源與動(dòng)力工程專業(yè)為例，其專業(yè)方向主要是空調(diào)與制冷、熱能動(dòng)力，所以像水力計(jì)算、葉柵理論、噴管、擴(kuò)壓管等運(yùn)用較多的知識(shí)，教師需詳細(xì)介紹;反之，如繞流、激波等理論性強(qiáng)而運(yùn)用較少的知識(shí)，教師只介紹簡(jiǎn)單的基本概念即可，不必深入研究。③減少煩瑣公式推導(dǎo)過(guò)程的介紹，注重公式的工程實(shí)踐應(yīng)用分析，將理論知識(shí)與工程實(shí)踐應(yīng)用緊密結(jié)合。如對(duì)于伯努利方程的推導(dǎo)過(guò)程，教師在課堂上只做簡(jiǎn)要分析，詳細(xì)介紹其在工程方面的應(yīng)用;對(duì)于文特里管、皮托管、孔板流量計(jì)等測(cè)量工具的結(jié)構(gòu)與工作原理，教師應(yīng)詳細(xì)介紹，讓學(xué)生能夠?qū)W以致用，從而加深對(duì)課程知識(shí)的理解，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

2.提高教學(xué)技巧

基于“流體力學(xué)”課程理論性較強(qiáng)的特點(diǎn)，教師的授課語(yǔ)言應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔直觀。流體現(xiàn)象存在于人們生活的方方面面，教師可將現(xiàn)實(shí)生活常見的流體現(xiàn)象引入課堂教學(xué)中，幫助學(xué)生將抽象的知識(shí)與直觀的現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，加快對(duì)知識(shí)的理解與掌握。例如流體的概念，可表達(dá)為流體是一種受任何微小剪切力的作用都會(huì)連續(xù)變形的物體，而在課堂上，教師可以通俗地表述成流體是指易流動(dòng)的液體和氣體的統(tǒng)稱，這樣的表達(dá)簡(jiǎn)單形象且學(xué)生易懂。同時(shí)，教師要想方設(shè)法培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程的好奇心與學(xué)習(xí)熱情，在講解每一章節(jié)內(nèi)容之前，先介紹某些與該章節(jié)內(nèi)容相關(guān)的流體現(xiàn)象，而對(duì)現(xiàn)象產(chǎn)生原因的分析可作為課堂作業(yè)。在本章節(jié)學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)，教師讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析現(xiàn)象，就能讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)學(xué)習(xí)，帶著好奇與興趣去學(xué)。比如與伯努利方程相關(guān)的船吸現(xiàn)象，與升力原理相關(guān)的飛機(jī)的起飛過(guò)程，與流體靜力學(xué)相關(guān)的虹吸現(xiàn)象等，都可作為教學(xué)素材，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在教學(xué)過(guò)程中，教師要突出重點(diǎn)與難點(diǎn)，在各章節(jié)學(xué)習(xí)前先介紹教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)，給學(xué)生指明學(xué)習(xí)目標(biāo)，下節(jié)課介紹新內(nèi)容之前可以簡(jiǎn)要回顧上節(jié)課的重點(diǎn)與難點(diǎn)，通過(guò)多次強(qiáng)調(diào)來(lái)加深學(xué)生的記憶，鞏固學(xué)習(xí)成果。

3.加強(qiáng)師生互動(dòng)

現(xiàn)有的教學(xué)模式仍然以教師授課為主，教師占據(jù)了主導(dǎo)地位，學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)的地位。要想提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，教師應(yīng)及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)。為了保證學(xué)習(xí)質(zhì)量，教師必須在多個(gè)環(huán)節(jié)采用多種方式進(jìn)行師生互動(dòng)。在課堂互動(dòng)中，教師可以設(shè)計(jì)問(wèn)答環(huán)節(jié)，如果在教學(xué)過(guò)程只有教師一人講解，時(shí)間久了，難免單調(diào)無(wú)趣，學(xué)生容易走神發(fā)呆，甚至犯困。教師通過(guò)適當(dāng)?shù)靥釂?wèn)，可以吸引學(xué)生的注意力，引導(dǎo)學(xué)生思考，調(diào)節(jié)課堂教學(xué)氣氛。所提問(wèn)的問(wèn)題不宜太難，教師可化繁為簡(jiǎn)注重基礎(chǔ)知識(shí)。在課后互動(dòng)中，教師可采用定時(shí)答疑、交流學(xué)習(xí)心得、興趣小組討論等多種形式，每周設(shè)一至兩次定時(shí)答疑，及時(shí)為學(xué)生解惑，答疑形式可采用面對(duì)面的交流，也可利用便捷的網(wǎng)絡(luò)工具溝通。同時(shí)，教師可鼓勵(lì)學(xué)生之間交流學(xué)習(xí)心得，通過(guò)互助共同進(jìn)步。另外，教師可以課堂作業(yè)或?qū)W生感興趣的流體現(xiàn)象作為討論題目，將若干學(xué)生分為一組，鼓勵(lì)進(jìn)行組內(nèi)討論分析，并限時(shí)對(duì)小組討論結(jié)果進(jìn)行評(píng)判及指導(dǎo)。

4.豐富教學(xué)方式與教學(xué)資源

傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式雖然有利于學(xué)生清晰地理解知識(shí)，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，教師無(wú)法在有限的課時(shí)里合理地把握教學(xué)進(jìn)度。目前，計(jì)算機(jī)、投影儀等多媒體設(shè)備已普遍運(yùn)用于教學(xué)，豐富的文字編輯、圖片及影像資料可大大增加教學(xué)過(guò)程的趣味性，但也因多媒體的便捷，學(xué)生容易被豐富多彩的圖片及影像資料所吸引，忽略學(xué)習(xí)重點(diǎn)，反而不利于學(xué)習(xí)。其實(shí)，將多媒體與板書教學(xué)相結(jié)合是相對(duì)合理的一種教學(xué)方式，多媒體素材可彌補(bǔ)板書教學(xué)內(nèi)容的不足，而對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行板書，也可避免多媒體投影因其快速播放而讓學(xué)生抓不住重點(diǎn)。另外，教師要充分發(fā)揮課程實(shí)驗(yàn)的重要作用。課程實(shí)驗(yàn)是課程實(shí)踐教學(xué)的重要組成部分，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)可獲得對(duì)知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，教師將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)課交叉進(jìn)行，可以更有效地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課的作用。同時(shí)，為豐富教學(xué)資源，教師可建設(shè)課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站，在網(wǎng)站中提供錄制好的教學(xué)視頻、課程試題庫(kù)、教學(xué)課件等教學(xué)素材。學(xué)生可利用課余時(shí)間觀看教學(xué)視頻，查缺補(bǔ)漏，通過(guò)試題練習(xí)加深對(duì)知識(shí)的理解。

5.考核方式多樣化

若采用期末閉卷考試作為課程唯一的考核方式，容易造成為考試而學(xué)習(xí)的應(yīng)試教學(xué)模式，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也無(wú)法客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程。因此，教師應(yīng)使用多樣化的考核方式，將學(xué)生的平時(shí)課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)課表現(xiàn)與期末閉卷考試三方面相結(jié)合。譬如教師可以將各項(xiàng)成績(jī)計(jì)算如下：總評(píng)成績(jī)=平時(shí)成績(jī)（30%）+實(shí)驗(yàn)成績(jī)（10%）+期末考核（60%），平時(shí)成績(jī)=考勤（40%）+作業(yè)（20%）+課堂積極表現(xiàn)程度（40%），實(shí)驗(yàn)成績(jī)=實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量（50%）+實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力（50%）。

三、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)“流體力學(xué)”課程特點(diǎn)，筆者結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從合理安排課程教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)技巧、加強(qiáng)師生互動(dòng)、豐富教學(xué)方式與教學(xué)資源、考核方式多樣化等方面提出了一些教學(xué)方式的改進(jìn)方法。從實(shí)際教學(xué)反饋來(lái)看，這些措施行之有效，既能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高課堂教學(xué)趣味性，又能促進(jìn)師生間良好互動(dòng)，提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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※本文系北京理工大學(xué)珠海學(xué)院“流體力學(xué)”優(yōu)質(zhì)課程項(xiàng)目。

（作者單位：北京理工大學(xué)珠海學(xué)院）