融合思政教育的流體力學(xué)專題式教學(xué)設(shè)計與實踐

［摘 要］ 將流體力學(xué)思政教育專題與知識結(jié)構(gòu)專題相融合，優(yōu)化專題式教育教學(xué)設(shè)計與實施，教學(xué)目標從單一的知識傳授轉(zhuǎn)向價值觀引領(lǐng)和綜合能力培養(yǎng)；教學(xué)設(shè)計由教師主導(dǎo)轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心；教學(xué)內(nèi)容將科學(xué)知識專題與思政教育專題相促進；在教學(xué)方法上，思政案例與應(yīng)用型案例使原理定律講解深入淺出；評價體系由考查知識點掌握程度轉(zhuǎn)向衡量解決問題的創(chuàng)新和思辨能力。以流體力學(xué)專業(yè)技能知識為載體，加強大學(xué)生思想政治教育，具有強大的說服力和感染力，有助于將課堂主渠道功能發(fā)揮最大化，扭轉(zhuǎn)專業(yè)課程教學(xué)重智輕德現(xiàn)象，守好一段渠、種好責(zé)任田，使流體力學(xué)教學(xué)與思政教育同向同行，協(xié)同育人。

［關(guān)鍵詞］ 流體力學(xué)；思政教育；專題式教學(xué)；教學(xué)設(shè)計；教學(xué)實踐

［資助項目］ 2021年度山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)改革項目“融合思政教育的流體力學(xué)專題式教學(xué)設(shè)計與實踐（S2021037）”；2022年度教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“信息化時代背景下基于新工科教育理念的流體力學(xué)教學(xué)改革（220904985233852）”

［作者簡介］ 王 萌（1982—），女，山東泰安人，博士，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院副教授，主要從事節(jié)能減排技術(shù)研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2025）06-0141-04 ［收稿日期］ 2023-10-31

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，要用好課堂教學(xué)這個主渠道，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)［1］。思政教育融入課程教學(xué)既是課程變革的需要，也是增強思政教育有效性的積極探索［2］。專業(yè)課教師堅守課堂教學(xué)主陣地，全面認識課程思政的重要意義，深刻理解課程思政的價值內(nèi)涵，系統(tǒng)規(guī)劃課程思政教育教學(xué)設(shè)計，對于培養(yǎng)德才兼?zhèn)淙姘l(fā)展的人才具有重要的意義和價值［3］。

“流體力學(xué)”涉及的研究對象及流動現(xiàn)象在日常生活及國民經(jīng)濟各個行業(yè)中非常普遍，運動及力學(xué)規(guī)律應(yīng)用范圍寬廣，是許多學(xué)科的核心基礎(chǔ)課。流體力學(xué)研究流體靜止、相對靜止及運動時的力學(xué)規(guī)律，分析流體與周圍物體的作用力，用以解決工程中各種流動問題。課程主要以理論模型、數(shù)值計算和實驗分析為研究方法，教學(xué)內(nèi)容與“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”“工程熱力學(xué)”“傳熱學(xué)”“數(shù)學(xué)”等課程緊密聯(lián)系，具有理論嚴謹、概念抽象、知識體系龐大、方程推導(dǎo)復(fù)雜等特點。在課程思政改革趨勢的推動下，迫切要求任課教師深入挖掘流體力學(xué)專業(yè)知識與思政教育內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)性［3］，優(yōu)化流體力學(xué)教學(xué)設(shè)計，并在課程實施過程中，將思政教育的相關(guān)內(nèi)容融入課程教學(xué)中，通過課程滲透的方式達到思政教育、知識傳授和能力培養(yǎng)的目的［4］。

《流體力學(xué)》教材，一般都是遵循由淺入深、從理論到實踐的原則寫成的，章目的順序通常是《基本概念》《流體靜力學(xué)》《流體動力學(xué)基礎(chǔ)》等。這樣的編排既符合學(xué)生的認知習(xí)慣，遵循由簡單至復(fù)雜，從現(xiàn)象到本質(zhì)的認知規(guī)律，又有利于學(xué)生的自學(xué)和理解。如果在教學(xué)中也跟著教材走，嚴格按照教材的順序教，確實存在一定的問題。（1）前后內(nèi)容存在內(nèi)在聯(lián)系必然會導(dǎo)致內(nèi)容的重復(fù)和冗余，教師僅講授知識點的時間就很局促，更不要提融入思政教育了。（2）應(yīng)用的范圍廣、知識點繁雜，學(xué)生反映教學(xué)內(nèi)容多而雜亂，學(xué)習(xí)難度大。（3）課程教學(xué)重智育、輕德育［2］，在知識傳承過程中逐漸淡忘了知識本身蘊含的價值追求，有時甚至起到相反的作用。

流體力學(xué)涉及領(lǐng)域廣泛，具有豐富的思政素材和德育資源。將流體力學(xué)思政案例歸納起來可以概括為：求真的科學(xué)精神、博大的愛國主義情懷、深厚的文化底蘊、科學(xué)的唯物主義世界觀以及思辨的創(chuàng)新能力。由此可見，思政教育案例具有鮮明的專題性，這恰恰與流體力學(xué)知識體系結(jié)構(gòu)的專題性不謀而合。在不斷完善教育教學(xué)設(shè)計和實施的過程中，課題組教師逐漸摸索出專題式的流體力學(xué)教學(xué)模式，可以有效緩解教育教學(xué)中存在的各種問題。

本文在對流體力學(xué)進行專題式教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，總結(jié)提煉流體力學(xué)思政教育專題，將知識專題與思政專題有機結(jié)合，優(yōu)化融合思政教育的流體力學(xué)專題式教學(xué)設(shè)計，并建立融合后的專題式教學(xué)實施效果評價體系。旨在進行流體力學(xué)教學(xué)體系改革，開發(fā)流體力學(xué)思政案例專題，融合思政專題與知識專題，構(gòu)建完整的思政教育融合的流體力學(xué)專題教學(xué)設(shè)計和評價體系，探索自然科學(xué)專業(yè)課程思政改革的新模式［5］。

一、流體力學(xué)專題式教學(xué)設(shè)計

根據(jù)流體力學(xué)的知識特點和教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)系，歸納整合為五大專題：流體靜力學(xué)、流體動力學(xué)、典型流動應(yīng)用、流體力學(xué)實驗和流體力學(xué)數(shù)值計算。加強知識的對比與聯(lián)系，并在專題式教學(xué)過程中注重引導(dǎo)與啟發(fā)相結(jié)合，理論基礎(chǔ)與專業(yè)應(yīng)用相結(jié)合，理論建模、數(shù)值模擬與實驗分析相結(jié)合，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)造力，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)研究素養(yǎng)，幫助他們轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念，從怕學(xué)到樂學(xué)、從被動學(xué)到主動學(xué)［6］。

（一）專題式教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

分析各章的內(nèi)容和聯(lián)系，流體力學(xué)的認識過程主要是從靜到動，從一元到三元，從理想到黏性，從不可壓縮到可壓縮，從無旋到有旋。因此將流體力學(xué)的知識體系歸納總結(jié)為五大專題：流體靜力學(xué)、流體動力學(xué)、典型流動應(yīng)用、流體力學(xué)實驗和流體力學(xué)數(shù)值計算（表1）。

（二）專題式教學(xué)方法設(shè)計

1.引導(dǎo)與啟發(fā)相結(jié)合。學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和能動性要靠教師的指導(dǎo)和激勵。專題式教學(xué)對經(jīng)典教材的知識點進行了總結(jié)，更應(yīng)對知識的重點、難點、疑點、易錯點加以明確的指導(dǎo)，強調(diào)預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)與定期總結(jié)的提煉。

課堂研討也是一種重要的教學(xué)形式，它是學(xué)與思、學(xué)與論的融合［7］。在課堂研討中，教師引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的思維活力、訓(xùn)練其思辨能力［8］。比如：在管路流動和水力計算的方法與類型這一內(nèi)容中，可以設(shè)置管路流量如何獲取、管徑如何確定、管網(wǎng)總阻抗如何計算、水泵的揚程如何確定等一系列問題讓學(xué)生討論。

2.理論基礎(chǔ)與專業(yè)應(yīng)用相結(jié)合。對于工科專業(yè)而言，流體力學(xué)的目的是解決工程中的各種流動問題，理論基礎(chǔ)最終要應(yīng)用于各個專業(yè)領(lǐng)域中去。因而在專題內(nèi)容設(shè)計時，在流體靜力學(xué)、動力學(xué)理論基礎(chǔ)之后安排一大專題——典型流動應(yīng)用，將工程中常見的流動現(xiàn)象歸納總結(jié)在一起，設(shè)計例題應(yīng)與專業(yè)中的計算緊密聯(lián)系起來，便于學(xué)生掌握理論的應(yīng)用方向。

工程中對復(fù)雜環(huán)狀管網(wǎng)的水力計算一般使用計算機軟件，在流動應(yīng)用這一專題中，講解環(huán)網(wǎng)計算基礎(chǔ)之后，可指導(dǎo)學(xué)生利用VB、Matlab等軟件編制程序，對簡單環(huán)網(wǎng)進行平差計算。在編制程序的過程中鞏固了水力計算的方法和原理，也拓寬了學(xué)生視野，提高了其解決工程問題的能力。

3.理論建模、數(shù)值分析與實驗?zāi)M相結(jié)合。流體力學(xué)的研究方法理論建模、數(shù)值分析和實驗?zāi)M相輔相成。理論建模是基礎(chǔ)依據(jù)，數(shù)值分析是求解手段，實驗?zāi)M是檢驗標準，三者結(jié)合是解決流動問題較完善和全面的方法。專題教學(xué)內(nèi)容也體現(xiàn)了三種研究方法的重要性。在教學(xué)中可以結(jié)合學(xué)生的數(shù)學(xué)和計算機基礎(chǔ)，講解離散流場、建立差分方程的方法，介紹Fluent、Ansys、Comsol等軟件的使用方法，輔導(dǎo)學(xué)生編制程序求解，將流場計算以可視化的形式展現(xiàn)出來，提高學(xué)生數(shù)學(xué)建模和求解的能力。

流體力學(xué)實驗這一專題則體現(xiàn)了實驗的重要意義。實驗教學(xué)是課堂教學(xué)有效的輔助手段，可以大幅提高理論教學(xué)效果。比如：能量方程實驗，管道不同部位的測壓管液面高度直觀地顯示出管道總水頭線與測壓管水頭線的變化趨勢。通過系統(tǒng)介紹相似原理、因次分析法的實驗研究方法，結(jié)合管道的沿程水頭損失hf的影響因子（如管徑d，管長l，絕對粗糙度K，運動黏度v，流速u），可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計沿程阻力損失實驗，探索沿程水頭損失的表達形式hf =f （d，l，k，v，u）。將實驗?zāi)M與流動應(yīng)用這一專題中的理論知識結(jié)合在一起，可使學(xué)生掌握科學(xué)研究較為完善的方法體系。

二、融合思政教育的專題式教學(xué)設(shè)計

（一）思政教育專題設(shè)計

根據(jù)流體力學(xué)發(fā)展史中的著名人物、古代發(fā)明、經(jīng)典理論、研究方法和現(xiàn)代科技應(yīng)用，深入挖掘典型思政案例，并優(yōu)化提煉案例背后的思政教育內(nèi)涵，歸納概括為五個思政專題：求真的科學(xué)精神、博大的愛國主義情懷、深厚的文化底蘊、科學(xué)唯物主義觀以及思辨的創(chuàng)新能力（表2），建立起流體力學(xué)思政教育案例庫。

（二）優(yōu)化融合思政教育的專題教學(xué)設(shè)計

將思政教育專題融入知識專題教學(xué)中，將隱性的思政教育顯性化，突出課程思政的本質(zhì)［9］。同時思政案例豐富了知識專題的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，二者融合互補，達到知識傳遞、能力提升和價值導(dǎo)向的協(xié)同效應(yīng)［10-11］。

在講授流體靜力學(xué)專題中的流體平衡微分方程時，可以介紹萊昂哈德·歐拉在數(shù)學(xué)和力學(xué)方面的成就，對待科學(xué)研究孜孜不倦的求真精神和堅強不屈的意志品質(zhì)。也可以在講授曲面所受流體靜壓力時，引入阿基米德原理的誕生過程，使學(xué)生站在科學(xué)高度上重新看待耳熟能詳?shù)墓适?。在流體動力學(xué)專題中介紹我國著名的流體力學(xué)家為了國家科學(xué)事業(yè)奉獻一切的愛國主義精神，引導(dǎo)學(xué)生懷著崇敬之心學(xué)習(xí)相關(guān)理論，在學(xué)生心里播撒下愛國主義的種子。在典型流動應(yīng)用專題中，引入我國古代水力機械發(fā)明和水利工程案例，讓學(xué)生了解流體力學(xué)在我國有著源遠流長的應(yīng)用歷史，培養(yǎng)學(xué)生的文化自信和民族自豪感，樹立為中華民族偉大復(fù)興而奮斗的志向。在流體力學(xué)實驗原理專題中，通過介紹虎門大橋的渦振現(xiàn)象、球類比賽的香蕉球等現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生用流體力學(xué)原理分析這些看似奇特但蘊含科學(xué)道理的自然現(xiàn)象，形成科學(xué)的馬克思主義世界觀，并利用模型實驗中的模型律設(shè)計實驗，分析流體力學(xué)工程中的科學(xué)原理。在流體力學(xué)數(shù)值模擬專題中，介紹我國大國工程中“蛟龍”號下潛時的應(yīng)力狀態(tài)、“遼寧”號保持穩(wěn)定的力學(xué)原理等，培養(yǎng)學(xué)生思辨的創(chuàng)新能力，激發(fā)他們樹立為祖國強盛而奮斗的遠大理想。

三、融合思政教育的專題式教學(xué)實施與評價

流體力學(xué)教學(xué)過程評價和學(xué)習(xí)效果評價利用智能化教學(xué)系統(tǒng)實施。課程組在智慧樹網(wǎng)站上開設(shè)了流體力學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂，共享思政案例、教學(xué)課件、參考書目等教學(xué)資源，發(fā)布思政專題和理論專題論題，吸引學(xué)生參與思考和討論。利用智慧樹平臺統(tǒng)計課堂出勤、學(xué)生參與度、作業(yè)完成度、課程資源豐富度，全面掌握教師課堂教學(xué)情況和課程維護管理程度。學(xué)生學(xué)習(xí)效果綜合課堂筆記、平時作業(yè)、實驗設(shè)計與總結(jié)、數(shù)值計算案例和考試成績進行評價，將學(xué)習(xí)效果評價從考查知識點掌握程度轉(zhuǎn)變?yōu)楹饬拷鉀Q問題的創(chuàng)新能力和思辨能力。

結(jié)語

融合思政教育的流體力學(xué)專題式教學(xué)是經(jīng)過多年一線教學(xué)不斷總結(jié)和提煉出來的方法，逐步在教學(xué)中加以實施。擺脫對教材的依賴，抓住知識的內(nèi)在聯(lián)系與之在知識體系中的地位，探索流體力學(xué)知識專題與思政教育專題的契合點，通過多種教學(xué)手段豐富教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，把他們變?yōu)榻虒W(xué)的主體，既是培養(yǎng)學(xué)生的目標，也是教學(xué)相長的有力保障。

參考文獻

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Thematic Teaching Design and Practice of Fluid Mechanics Integrating Ideological and

Political Education

WANG Meng， LIU Hui， ZHANG Chuan-jie

（College of Water Conservancy and Civil Engineering， Shandong Agricultural University， Tai’an， Shandong 271000， China）

Abstract： This paper integrates the topic of ideological and political education of fluid mechanics with the topic of knowledge structure， optimizes the teaching design and implementation of thematic education， and changes the teaching goal from a single knowledge transfer to value guidance and ability training. The teaching design is student-centered and the teaching content promotes the topics of scientific knowledge and ideological and political education. In terms of teaching methods， ideological and political cases and applied cases enable the explanation of principles and laws to explain the principles and laws in a simple way. The evaluation system shifts from examining the mastery of knowledge points to measuring innovation in solving problems and critical thinking skills. Taking the professional skills and knowledge of fluid mechanics as the carrier， strengthening the ideological and political education of college students has strong persuasive power and appeal， which helps to maximize the function of the main channel of the classroom， reverse the phenomenon of focusing on knowledge more than morality in the teaching of professional courses， and make fluid mechanics teaching and ideological and political education go in the same direction.

Key words： fluid mechanics; ideological and political education; thematic teaching; teaching design; teaching practice