緒論:寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā),也是對學(xué)術(shù)真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇工程流體力學(xué)知識點(diǎn)范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

0引言
“流體力學(xué)”課程是工科專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,綜合了張量、場論、復(fù)變函數(shù)、數(shù)值方法等數(shù)學(xué)知識,在水利、土木、建筑和熱能等工程技術(shù)領(lǐng)域中都涉及許多流體力學(xué)問題。目前許多高校教師在講授該門課程時(shí)還是采用傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)的單向傳授方式,課堂中注重基本概念的講解和公式的推導(dǎo),課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)聯(lián)系較弱,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)過程中對所學(xué)知識點(diǎn)理解不夠深刻,逐漸失去了學(xué)習(xí)興趣。因此此次教學(xué)模式改革提出以工程實(shí)例為導(dǎo)向,在授課中采用工程案例分析、增加實(shí)踐環(huán)節(jié)和第二課堂等綜合形式教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,調(diào)動學(xué)生積極性,提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
1教學(xué)改革思路
第一,由于在流體力學(xué)教學(xué)過程中,知識點(diǎn)比較抽象,學(xué)生難理解。因此,打破以往“滿堂灌”式授課方式,針對某些重要知識點(diǎn),首先教師課前布置任務(wù),學(xué)生初步了解課堂內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題和主觀學(xué)習(xí)能力。在授課過程中,教師針對課堂講授的內(nèi)容,運(yùn)用多媒體教學(xué)方式,向?qū)W生展示圖片、視頻、動畫等信息,比傳統(tǒng)方式更直觀、更容易被學(xué)生接受,與傳統(tǒng)板書教學(xué)方式相結(jié)合,優(yōu)勢互補(bǔ),尤其對于推導(dǎo)繁瑣公式,教師運(yùn)用多媒體方式可以強(qiáng)化學(xué)生的理解。并且,教師應(yīng)注重理論聯(lián)系實(shí)際,通過工程案例分析和討論等方法,講授某些特定知識點(diǎn)對應(yīng)的工程問題,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)課程的興趣,激發(fā)了學(xué)習(xí)的主觀能動性,加深學(xué)生對該課程內(nèi)容的理解和認(rèn)識,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生分析流體力學(xué)問題和建立相應(yīng)模型和分析計(jì)算的能力。學(xué)生通過工程案例分析,可以理解不同流態(tài)流體所對應(yīng)的工程背景及其理論基礎(chǔ),利用課堂所學(xué)理論知識總結(jié)其流動規(guī)律。課中針對某重要知識點(diǎn),教師布置相關(guān)綜合訓(xùn)練內(nèi)容,學(xué)生自主完成綜合報(bào)告,在此過程中學(xué)生能夠充分理解相關(guān)知識點(diǎn),建立知識體系,掌握該知識點(diǎn)在實(shí)際工程中應(yīng)用,并能夠在實(shí)際生產(chǎn)生活中合理運(yùn)用該知識點(diǎn)。另外,對于某些特殊的知識點(diǎn),教師還可以從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā),列舉生活中的流體力學(xué)問題,聯(lián)系生活進(jìn)行講授,具體內(nèi)容為:
第二,通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式,在保證課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上,采用多種形式的實(shí)踐活動,增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論與實(shí)踐相結(jié)合,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),鞏固所學(xué)基礎(chǔ)理論,能夠幫助學(xué)生更好地理解理論知識,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動手能力。在學(xué)校工科專業(yè),實(shí)驗(yàn)教學(xué)顯得尤為重要。在實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中,為使學(xué)生更好地掌握重點(diǎn)和難點(diǎn),加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作技能的掌握,采用“教”、“學(xué)”、“做”相結(jié)合的教學(xué)方法,以精講多練為主。在實(shí)驗(yàn)操作之前,讓學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)流程中的每一步驟,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力,對知識的重點(diǎn)和難點(diǎn)有進(jìn)一步的理解。此外,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中,重視培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,鼓勵學(xué)生創(chuàng)新,為學(xué)生提供創(chuàng)新空間。學(xué)生通過工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn),直觀明了地觀察不同流態(tài)的流動現(xiàn)象,量測不同流態(tài)的流動參數(shù),分析其流動特點(diǎn),再與理論相結(jié)合總結(jié)流動規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性與創(chuàng)新性,為學(xué)生將來更好地投入工程實(shí)際奠定基A。
第三,采用工程性質(zhì)形式的試題幫助學(xué)生掌握知識點(diǎn)及其應(yīng)用。同時(shí),授課時(shí)增加課堂對話、采用互動式教學(xué)方法,及時(shí)了解學(xué)生掌握情況并對課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。另外,開設(shè)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作的第二課堂,充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,并加大課外作業(yè)量,使學(xué)生通過作業(yè)消化課堂教學(xué)內(nèi)容,每次作業(yè)批改結(jié)束后,通過習(xí)題課幫助學(xué)生辨析原理理解的誤區(qū)、概念混淆之處等習(xí)題中出現(xiàn)的問題。任課教師定期進(jìn)行教學(xué)研討,對教學(xué)中的難點(diǎn)、重點(diǎn)進(jìn)行討論,群策群力,尋求好的解決方法。平時(shí)注意收集教學(xué)中的難點(diǎn)、重點(diǎn)問題,組織老師進(jìn)行研究,在教學(xué)研討時(shí)集中交流。
2教學(xué)組織過程
2.1課堂講授
以學(xué)生為中心,以教師為導(dǎo)學(xué)、助學(xué)為主,利用工程案例分析、生活實(shí)例和小組討論等形式,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)參與熱情與積極性。課前布置工程案例分析,學(xué)生自行查閱資料,課堂上分組討論,引導(dǎo)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題,培養(yǎng)學(xué)生主動獲取已有知識和創(chuàng)造新知識的能力。以工程問題為主線,提出與之相互對應(yīng)的課程內(nèi)容,進(jìn)而解釋課程內(nèi)容的性質(zhì)、原理以及適用條件,總結(jié)解決此類工程問題的方法和規(guī)律,使得學(xué)生對于知識點(diǎn)內(nèi)容的理解更加生動具體。
2.2增加實(shí)踐環(huán)節(jié)
本專業(yè)流體力學(xué)課程共64學(xué)時(shí),此次教學(xué)模式改革準(zhǔn)備通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式,融入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)體系中實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)為輔助教學(xué)部分,各實(shí)驗(yàn)互相獨(dú)立,綜合性不強(qiáng),造成學(xué)生被動學(xué)習(xí),學(xué)生學(xué)習(xí)積極性較差。目前學(xué)校擁有兩個(gè)流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室,不僅可以開展流體力學(xué)基礎(chǔ)演示實(shí)驗(yàn),學(xué)生還可以動手參與伯努利方程實(shí)驗(yàn)、畢托管測速實(shí)驗(yàn)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)操作過程中,結(jié)合工程中流體流動問題,學(xué)生能夠更加直觀明了地觀察到流體處于不同工程問題中所對應(yīng)的流動現(xiàn)象和規(guī)律,量測不同流態(tài)的流動參數(shù),進(jìn)而結(jié)合課堂講授的內(nèi)容驗(yàn)證實(shí)踐結(jié)果。同時(shí),教師應(yīng)為學(xué)生留有一定空間,學(xué)生可以在充分理解所需知識內(nèi)容的基礎(chǔ)之上,開展創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì),這一過程充分調(diào)動學(xué)生科學(xué)研究熱情,突出培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識,教師引導(dǎo)學(xué)生提出問題并解決問題,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S及創(chuàng)新能力。
2.3第二課堂
流體力學(xué)課程包括流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動學(xué)和流體動力學(xué)三大部分,課程講述內(nèi)容較多。針對這種知識內(nèi)容多而學(xué)時(shí)短的情況,此次課程建設(shè)增加理論第二課堂和實(shí)踐第二課堂。對于理論學(xué)習(xí)第二課堂,學(xué)生可通過微信或QQ等網(wǎng)絡(luò)通訊工具,隨時(shí)給授課教師留言或在線溝通,說明不懂的知識點(diǎn),教師可以在網(wǎng)上給予學(xué)生詳細(xì)的解答,既利用了課余時(shí)間答疑,又為同學(xué)提供了方便,同時(shí)又解決了課程學(xué)時(shí)的限制,極大地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。實(shí)踐第二課堂主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室全天開放制度,在保證學(xué)生一定數(shù)量的前提下,學(xué)生可提前預(yù)約做實(shí)驗(yàn)。這樣學(xué)生就有充足的時(shí)間來完成實(shí)驗(yàn)過程,既豐富了學(xué)生的課余生活,又充分地培養(yǎng)了學(xué)生自己動手的能力。
2.4增加綜合訓(xùn)練
針對重點(diǎn)章節(jié)知識點(diǎn),如伯努利方程、N-S方程等,結(jié)合工程案例,教師布置綜合訓(xùn)練任務(wù)。學(xué)生通過上網(wǎng)、借閱相關(guān)書籍,獲取相關(guān)資料并獨(dú)立深入學(xué)習(xí)分析,再與小組成員討論,集思廣益,進(jìn)而理解工程案例中方程應(yīng)用原理,并與所學(xué)理論知識相聯(lián)系,掌握相關(guān)知識點(diǎn)及模型建立方法,集中答辯匯報(bào)所學(xué)知識內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過綜合訓(xùn)練,學(xué)生可以構(gòu)建相關(guān)知識體系,并聯(lián)系工程實(shí)際,將其融會貫通,真正實(shí)現(xiàn)“理論聯(lián)系實(shí)際”。在此過程中,也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、人際交往、自主探究、分析問題、解決問題及應(yīng)用實(shí)踐的能力。
2.5考核方式改革
對于流體力學(xué)課程考核方式,應(yīng)注重教學(xué)過程中的質(zhì)量控制,主要采取課堂考核、實(shí)驗(yàn)考核和期末考核相結(jié)合的形式,加大平時(shí)成績所占比重,課堂考核主要包括工程案例分析大作業(yè)、課堂考試、出勤和課堂提問等形式;實(shí)驗(yàn)考核以培養(yǎng)學(xué)生動手能力為主,重點(diǎn)考核學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力,如能設(shè)計(jì)出工程方面的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)裝置可以加分;期末考試就是學(xué)生的卷面成績。
流體力學(xué)是工程技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)課程,其課程性質(zhì)決定了其課堂教學(xué)的內(nèi)容理論性知識多、記憶量大,比較枯燥。學(xué)生在進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程中,容易產(chǎn)生乏味感和懈怠感,導(dǎo)致流體力學(xué)的課堂效果不佳,學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況不好等問題。在課堂上學(xué)生無法做到全神貫注地學(xué)習(xí)和理解,也就使學(xué)生無法做到對知識點(diǎn)的有效掌握,就會使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣下降。特別是流體力學(xué)與其他學(xué)科和行業(yè)都有一定的聯(lián)系,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中如果不能理解所學(xué)的知識點(diǎn),對其在其他相關(guān)學(xué)科中的學(xué)習(xí)也有一定的阻礙。由于流體力學(xué)是一門基礎(chǔ)性學(xué)科,學(xué)生在進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí),其基本的任務(wù)是要將流體力學(xué)的理論知識與重點(diǎn)深入地理解和掌握,但學(xué)生往往忽視了基礎(chǔ)知識以及理論知識的重要性,過分地關(guān)注在例如方程推導(dǎo)等內(nèi)容上,使學(xué)生的學(xué)習(xí)出現(xiàn)斷層,無法做到整體的理解和掌握。針對這些問題,教師可以在課堂中進(jìn)行一定的改革和變化。首先,教師可以在每日上課前對本次課程所要講解的內(nèi)容進(jìn)行引導(dǎo)。通過精彩的引言,將本次課程所講的內(nèi)容與前后知識點(diǎn)相結(jié)合,使學(xué)生能夠得到具有極大吸引力以及趣味性的課堂形式。在進(jìn)行講解過程中可以將流體力學(xué)知識與生活中的自然現(xiàn)象以及科學(xué)原理進(jìn)行闡釋,從生活中帶入,使學(xué)生產(chǎn)生共鳴,進(jìn)而做到有效的學(xué)習(xí)。而在課堂結(jié)束后,為了保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,檢查學(xué)生的記憶效果,則可以為學(xué)生進(jìn)行別致的課后作業(yè),在課后作業(yè)的幫助下,使學(xué)生能夠有效地記憶知識點(diǎn)和概念,使學(xué)生能夠改善知識點(diǎn)掌握不良的情況,為學(xué)生在其他學(xué)科的學(xué)習(xí)中增添助力。而教師在教學(xué)過程中,對學(xué)生的引導(dǎo)也十分重要。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,容易出現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容理解偏頗、學(xué)習(xí)方法不當(dāng)以及學(xué)習(xí)的重點(diǎn)掌握不明等問題,這時(shí)教師應(yīng)對學(xué)生進(jìn)行積極有效的引導(dǎo),特別是在概念的記憶方面,引導(dǎo)學(xué)生以記憶概念為主的學(xué)習(xí)方法,防止學(xué)生過分追求解題而導(dǎo)致的知識點(diǎn)記憶斷層。教師在每章節(jié)的教學(xué)后,應(yīng)對學(xué)生進(jìn)行一定的復(fù)習(xí)教學(xué)與指導(dǎo),幫助學(xué)生明確每一章節(jié)的重要內(nèi)容,并對學(xué)生的知識理解做到有效的掌握和補(bǔ)充。
二、多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合
多媒體教學(xué)作為當(dāng)前較為先進(jìn)的教學(xué)方式,對豐富教學(xué)內(nèi)容,增添教學(xué)形式都有重要的地位和作用。多媒體教學(xué)目前也成為流體力學(xué)教學(xué)過程中重要的教學(xué)形式之一。多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)不同的地方在于,教師不需要在課堂上利用板書進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的展示和講解,在教學(xué)過程中,能夠加快教師的教學(xué)進(jìn)度,使學(xué)生能夠輕松地完成繁重的教學(xué)任務(wù),并通過多媒體教學(xué)形式,在較為復(fù)雜且理解性較強(qiáng)的知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)過程中,能夠通過動畫、圖像、視頻以及聲音等內(nèi)容進(jìn)行輔講解,使學(xué)生更好地理解所要掌握的內(nèi)容。但多媒體教學(xué)也存在著一定的缺陷,例如在多媒體教學(xué)的模式下,教師不需要通過板書進(jìn)行講解和推導(dǎo),學(xué)生理解和記憶的時(shí)間短,無法保證所有學(xué)生都能夠做到對所講知識有效地理解和掌握,而多媒體教學(xué)在師生互動方面也存在一定的缺陷,學(xué)生與教師的互動減少,教師則無法通過學(xué)生的反饋調(diào)整教學(xué)的進(jìn)度和速度,使學(xué)生在高壓高速的課堂氛圍下進(jìn)行學(xué)習(xí),長時(shí)間就會造成學(xué)生注意力不集中,教學(xué)效果大打折扣。可見,多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué),在教學(xué)過程中缺一不可。可以通過對二者的結(jié)合,將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢與劣勢互補(bǔ),以做到最有效最積極的課堂教學(xué)形式和效果。
1引言
“流體力學(xué)”作為理工科的一門專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課,它的重要性是眾所周知的,作為力學(xué)分支,其在安全工程專業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,與泄漏、火災(zāi)、爆炸、通風(fēng)等有著密切的關(guān)系,是后續(xù)工業(yè)通風(fēng)、消防工程等專業(yè)課程學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)。近年來流體力學(xué)學(xué)科發(fā)生深刻變化,對流體運(yùn)動認(rèn)識加深,測量手段更為先進(jìn),對流體運(yùn)動分析和處理的能力空前強(qiáng)大,與工程應(yīng)用結(jié)合更加緊密。然而“流體力學(xué)”這門課程概念抽象、數(shù)學(xué)公式多,在以往課程教學(xué)過程中更多重視理論知識的傳授,人才培養(yǎng)過程中存在著過分偏重理論知識學(xué)習(xí),缺乏對學(xué)生工程能力的培養(yǎng)等不足之處。因此,本文借鑒國際流行的CDIO工程教育理念,擬對安全工程專業(yè)“流體力學(xué)”課程進(jìn)行教學(xué)改革,使理論知識服務(wù)于后續(xù)的安全知識學(xué)習(xí)及工作實(shí)際,將知識教育和能力培養(yǎng)有機(jī)地結(jié)合起來,增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,使學(xué)生專業(yè)理論知識的學(xué)習(xí)真正地更好地融入之后的安全工作中。
2CDIO工程教育理念
CDIO是構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)施(Imple-ment)和運(yùn)行(Operate)的簡稱。“C”構(gòu)思指系統(tǒng)性的構(gòu)想、思考,明確產(chǎn)業(yè)需求。“D”設(shè)計(jì)是把將要被實(shí)現(xiàn)的計(jì)劃通過視覺的形式描述出來的活動過程;“I”實(shí)施是執(zhí)行、施行實(shí)際的行為,指把設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過程;“O”運(yùn)行是指產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)之后(即實(shí)施之后)使用其來達(dá)到想要的價(jià)值的過程。從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施到運(yùn)行的全過程就是產(chǎn)品的整個(gè)生命周期,用它來代表工程的范疇[1]。CDIO教育模式提倡培養(yǎng)具有較高專業(yè)理論水平和符合產(chǎn)業(yè)需求的綜合性應(yīng)用能力并重的高等工程教育專業(yè)學(xué)生,這種模式在安全工程專業(yè)領(lǐng)域具有一定的借鑒意義[2]。CDIO強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)和產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行的真實(shí)工程實(shí)踐環(huán)境中培養(yǎng)學(xué)生的工程能力,通過引導(dǎo)學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、知識之間有機(jī)聯(lián)系的方式培養(yǎng)學(xué)生的工程能力,使學(xué)生在創(chuàng)新思維能力、終生學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和工程實(shí)踐能力等方面得到全面的訓(xùn)練和提高。
3基于CDIO理念的流體力學(xué)課程實(shí)施
3.1優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
在教學(xué)時(shí),教材的選取是非常重要的,首先要選擇一本好的教材,然后圍繞教材的內(nèi)容,進(jìn)行全方位的內(nèi)容設(shè)計(jì)。湖南工學(xué)院安全工程專業(yè)選用的教材為蔡增基、龍?zhí)煊逯骶幍摹读黧w力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》,該教材詳細(xì)介紹了流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)知識,并配有豐富的習(xí)題供學(xué)生課后練習(xí)鞏固,另圍繞教學(xué)大綱,每章設(shè)置了思考題。但教材內(nèi)容多是從供熱通風(fēng)空調(diào)類專業(yè)角度出發(fā),內(nèi)容較多。按照安全專業(yè)職業(yè)能力與素質(zhì)需求為導(dǎo)向,結(jié)合我校安全工程專業(yè)對該課程課時(shí)安排較少,學(xué)生文科生多,理科基礎(chǔ)薄弱的特點(diǎn)、安全工程專業(yè)需求及其與后續(xù)專業(yè)課程之間的關(guān)系,課程教學(xué)內(nèi)容分為四部分:(1)流體靜力學(xué)。掌握流體平衡的規(guī)律,對其中與安全工程關(guān)系不大的小節(jié)進(jìn)行刪除。(2)流體動力學(xué)。研究流體在運(yùn)動狀態(tài)時(shí),作用于流體上的力與運(yùn)動要素之間的關(guān)系,以及流體的運(yùn)動特征與能量轉(zhuǎn)換等。(3)有關(guān)流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用,如孔口與管嘴恒定流、管道恒定流等。注重與工業(yè)通風(fēng)、消防、安全工程中常見的泄漏等問題相結(jié)合。(4)泵與風(fēng)機(jī)工作原理及運(yùn)行知識,重點(diǎn)掌握如何選擇泵與風(fēng)機(jī)。由于課時(shí)有限,其他知識可通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)來完成。內(nèi)容設(shè)置注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力和分析解決問題的能力,不因課時(shí)少而刪除其物理背景、力學(xué)建模和求解過程等方面的學(xué)習(xí),只講授結(jié)果、計(jì)算公式、圖表等這種短視的做法培養(yǎng)出來的學(xué)生只是現(xiàn)成公式的計(jì)算機(jī)器,面對新的問題將束手無策,學(xué)生沒有創(chuàng)新能力,沒有利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。只有掌握正確的基本概念和流體運(yùn)動一般規(guī)律,才能認(rèn)識特殊規(guī)律,才能有分析實(shí)際問題的能力,才能正確應(yīng)用和處理流體力學(xué)商業(yè)軟件。
3.2轉(zhuǎn)變教學(xué)方法
在課堂教學(xué)中注重學(xué)生綜合思維、系統(tǒng)思維和工程能力的培養(yǎng)。結(jié)合傳統(tǒng)的教學(xué)方法,采用以問題學(xué)習(xí)的形式,要求學(xué)生基于問題學(xué)習(xí)。(1)首先要講授該門課程的性質(zhì)及作用,讓學(xué)生掌握該課程在整個(gè)專業(yè)培養(yǎng)中的作用以及工程實(shí)踐中的具體應(yīng)用價(jià)值,以及該課程與其他課程之間的關(guān)系,從而在學(xué)生的整體知識架構(gòu)中建立起清晰的課程邏輯聯(lián)系[3],培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維能力。(2)各知識點(diǎn)的教學(xué)過程采用啟發(fā)式教學(xué)法,先由老師設(shè)置問題,讓學(xué)生帶著問題進(jìn)行學(xué)習(xí);學(xué)完之后讓學(xué)生思考學(xué)了什么,有什么用;除了基本的教學(xué)過程外,在課程中設(shè)置一些小專題討論,培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。(3)傳統(tǒng)的教學(xué)模式由于缺乏對知識的應(yīng)用,學(xué)生通常將通過考試作為學(xué)習(xí)目標(biāo)而專注于記憶考試內(nèi)容。因此在教學(xué)中注重相應(yīng)知識點(diǎn)的講解的同時(shí),注重對各知識點(diǎn)的應(yīng)用和拓展,各知識點(diǎn)多方面地與安全工程專業(yè)相結(jié)合(如在講述孔口管嘴出留時(shí)與危險(xiǎn)化學(xué)品物質(zhì)泄漏進(jìn)而導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、中毒事故相結(jié)合;講述流動阻力時(shí)與工業(yè)通風(fēng)管道設(shè)計(jì)、消防水管道設(shè)計(jì)相結(jié)合),強(qiáng)調(diào)其對專業(yè)的支撐作用,要求理論知識必須服務(wù)于安全工作實(shí)際,將知識教育和工程能力培養(yǎng)有機(jī)地結(jié)合起來。
3.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是CDIO模式下教學(xué)環(huán)節(jié)的非常重要的組成部分,學(xué)生工程能力的培養(yǎng)和綜合應(yīng)用能力的提高,有賴于此環(huán)節(jié)[4]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面通過建設(shè)流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室,將實(shí)踐教學(xué)貫穿于學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程,實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的動手實(shí)踐能力、技術(shù)應(yīng)用能力、研究創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)?zāi)K分為基礎(chǔ)驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)?zāi)K、綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)K和開放性實(shí)驗(yàn)?zāi)K。基礎(chǔ)驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)主要包括雷諾實(shí)驗(yàn)、能量守恒驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、沿程阻力實(shí)驗(yàn)、局部阻力實(shí)驗(yàn)、文丘里管實(shí)驗(yàn)、流量計(jì)實(shí)驗(yàn)、離心泵實(shí)驗(yàn)等[5]。這些實(shí)驗(yàn)過程簡單,能幫助學(xué)生更好地理解流體力學(xué)的基本原理和定律,但缺乏創(chuàng)造性,沒有與安全工程專業(yè)實(shí)際相結(jié)合。綜合性實(shí)驗(yàn)如與工業(yè)通風(fēng)課程相結(jié)合,設(shè)計(jì)一個(gè)通風(fēng)除塵管道模型,學(xué)生通過流體力學(xué)知識制定實(shí)驗(yàn)方案,使用儀器測量風(fēng)速、壓強(qiáng)等相關(guān)參數(shù)計(jì)算通風(fēng)阻力。讓學(xué)生把流體力學(xué)知識更好地與安全工程專業(yè)相結(jié)合,解決專業(yè)實(shí)際問題。綜合類型的實(shí)驗(yàn)相對較復(fù)雜,采用團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式,通過互相交流討論解決實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題,發(fā)散思維,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行匯報(bào),培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力。開放性實(shí)驗(yàn)?zāi)K通過建設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)室,為學(xué)生參加各類學(xué)科競賽、科技創(chuàng)新活動、自主實(shí)驗(yàn)、參與大學(xué)生研究性與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、參與教師科研項(xiàng)目提供實(shí)踐平臺。如學(xué)生可進(jìn)行計(jì)算機(jī)虛擬流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)、利用flunet軟件模擬火災(zāi)發(fā)生時(shí)煙氣流動過程。開放性實(shí)驗(yàn)可鍛煉學(xué)生創(chuàng)新能力。
4結(jié)論
1)安全工程專業(yè)“流體力學(xué)”課程作為一門學(xué)科基礎(chǔ)課,其教學(xué)改革應(yīng)以專業(yè)能力需求為導(dǎo)向、學(xué)生能力培養(yǎng)為目標(biāo),引入CDIO理念進(jìn)行教學(xué)改革,可提高學(xué)生創(chuàng)新思維能力、系統(tǒng)思維能力、和工程能力的培養(yǎng),提高學(xué)生的工程意識及大工程觀。2)基于CDIO理念的“流體力學(xué)”課程教學(xué)改革應(yīng)注重學(xué)生主體作用的發(fā)揮,以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo),采用問題學(xué)習(xí)的形式進(jìn)行教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生用基礎(chǔ)理論分析、解決實(shí)際問題的能力。3)在“流體力學(xué)”課程教學(xué)改革中,應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),實(shí)驗(yàn)教學(xué)除了基本的基礎(chǔ)驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)外,組織學(xué)生做一些綜合性、設(shè)計(jì)性、開放性實(shí)驗(yàn),教學(xué)中注重學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,人際交往能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
參考文獻(xiàn)
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一、現(xiàn)狀及問題
流體力學(xué)課程具有非常強(qiáng)的科學(xué)性和系統(tǒng)性,有極強(qiáng)的理論性與實(shí)踐性,作為專業(yè)基礎(chǔ)課,為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)提供理論基礎(chǔ),這決定了這門課的教學(xué)目的既要使學(xué)生掌握基本理論知識, 又要使學(xué)生學(xué)會應(yīng)用這些知識解決實(shí)際問題。
目前流體力學(xué)課程教學(xué)存在兩個(gè)極端:一是偏重于數(shù)學(xué)推導(dǎo),忽視理論的物理意義闡述和工程實(shí)例的引入,教學(xué)內(nèi)容枯燥無味,理論與實(shí)際脫鉤,學(xué)生只為學(xué)而學(xué),沒有學(xué)習(xí)欲望; 二是偏重強(qiáng)調(diào)課程為專業(yè)服務(wù),過多泛泛地講述案例,不深究理論基礎(chǔ),沒有達(dá)到培養(yǎng)人才的教學(xué)目的。在教學(xué)課時(shí)一再壓縮情況下,
如何將流體力學(xué)課程內(nèi)涵貫穿于理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐訓(xùn)練、創(chuàng)新精神、實(shí)際動手能力的培養(yǎng)整個(gè)學(xué)習(xí)過程,本文提出幾點(diǎn)看法。
二、教學(xué)研究
在教與學(xué)的關(guān)系上,最終目標(biāo)是能真正調(diào)動學(xué)生、老師的積極性,保證教學(xué)的有效實(shí)施。
大學(xué)的流體力學(xué)課程進(jìn)程快、信息量大,一環(huán)緊扣一環(huán),有的知識點(diǎn)偏重基礎(chǔ)理論,有的偏重生活常識,還有的偏重工程應(yīng)用。如何將枯燥的理論內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)過程轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦用枋觯箤W(xué)生便于記憶、掌握,作者認(rèn)為基于教師對教學(xué)內(nèi)容深刻理解和深厚語言技巧,對于不同類型的知識點(diǎn)可采用相應(yīng)方法進(jìn)行教學(xué)。
1.用形象的教學(xué)方法,加深基礎(chǔ)理論的理解
流體力學(xué)是一門基礎(chǔ)課程,是后續(xù)許多專業(yè)課程的基礎(chǔ),所以教學(xué)中要重視奠定扎實(shí)基礎(chǔ),重視學(xué)生對物理現(xiàn)象的認(rèn)識、物理概念的建立及規(guī)律分析,借助先進(jìn)的教學(xué)手段,對加深基本理論的理解和掌握意義重大。
多媒體教學(xué)因其形象、生動、具體、直觀,越來越得到廣泛的使用,在流體力學(xué)課程中引入多媒體教學(xué),可以將很難用語言描述的物理現(xiàn)象,如渦量和紊流等搬上屏幕,幫助學(xué)生建立清晰的物理概念,縮短認(rèn)識過程,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望,為教學(xué)質(zhì)量提高提供了保障。如湍流這個(gè)流體力學(xué)中100多年來公認(rèn)的難題,授課老師可以利用高速攝像儀拍攝的各種流體流動圖像和利用熱線風(fēng)速儀采集的湍流脈動信號,向?qū)W生展示湍流的基本概念和理論。
2.用啟發(fā)式教學(xué)形式,加深與生活常識密切相關(guān)的知識點(diǎn)的理解
高等教育中采用直觀有趣的事例參與教學(xué)過程,較為少見,因?yàn)閷τ谙窳黧w力學(xué)這樣的基礎(chǔ)理論課,要列舉出與日常生活密切相關(guān),且有一定深度的有趣事例,并不是一件容易的事。這就要求授課老師有深厚的理論基礎(chǔ)和責(zé)任心,采用啟發(fā)教學(xué)形式,依據(jù)學(xué)習(xí)過程的客觀規(guī)律,引導(dǎo)學(xué)生主動、積極、自覺地掌握知識,通過具體事例,使學(xué)生能充分意識到本課程對今后工作和學(xué)習(xí)的重要意義,激發(fā)其學(xué)習(xí)欲望。如講述某一理論時(shí),可由日常生活中的有趣事例或歷史上的重大事件慢慢引入到理論機(jī)理。
另一方面,為了提高大學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,授課老師可根據(jù)課程進(jìn)度,開展各種級別的趣味課題。這些課題分為兩種類型:一種是修完流體力學(xué)課程的學(xué)生根據(jù)興趣,通過查閱相關(guān)資料后自擬研究課題,寫讀書筆記,采用頭腦風(fēng)暴式課堂討論,并不斷解答分析問題,最終形成研究結(jié)論;另一類課題是授課老師自擬題目,供學(xué)生選擇,其討論過程與上面相同。學(xué)生通過參加這些趣味課題,鞏固了書本知識,實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到了較大提高。
3.加強(qiáng)教學(xué)過程中的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)
實(shí)驗(yàn)是理論的搖籃,作為工科學(xué)校的大學(xué)生,其實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)為其成為創(chuàng)新人才起著舉足輕重的作用。
在實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)現(xiàn)基本理論與工程應(yīng)用有機(jī)結(jié)合,豐富了教學(xué)內(nèi)容, 提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識,大大提高學(xué)生對本門課程的興趣。實(shí)驗(yàn)課要注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立操作能力。
另一方面,改革實(shí)驗(yàn)課考核的方法,考核過程中增加師生間互動,由原來只看實(shí)驗(yàn)結(jié)果,變成由授課老師和實(shí)驗(yàn)教師共同對學(xué)生的操作能力、理解能力、創(chuàng)新能力進(jìn)行全面考核。
作者簡介:張明輝(1972-),女,河北滄州人,山東科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院,副教授;陳慶光(1969-),男,山東臨沂人,山東科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院,教授。(山東 青島 266590)
基金項(xiàng)目:本文系山東科技大學(xué)省級機(jī)械電子工程品牌專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)01-0064-02
“流體力學(xué)”課程是我國高等院校工科各專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程是聯(lián)系前期“高等數(shù)學(xué)”、“理論力學(xué)”等基礎(chǔ)課程和后續(xù)專業(yè)課程的橋梁和紐帶,在學(xué)生能力培養(yǎng)和知識體系構(gòu)建過程中起著“承上啟下”的作用。[1]當(dāng)前的“流體力學(xué)”主要以經(jīng)典理論或?qū)嶒?yàn)內(nèi)容為主,教材中包含大量的計(jì)算公式及理論推導(dǎo),這就要求學(xué)生具備一定的高等數(shù)學(xué)知識及較高的綜合分析和處理問題能力。但由于大多工科學(xué)生數(shù)學(xué)知識相對薄弱,再加上學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力較差,導(dǎo)致教師難教、學(xué)生厭學(xué)成為較普遍的現(xiàn)象。如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生正確理解和掌握流體力學(xué)知識,使“流體力學(xué)”課程的教學(xué)水平邁上一個(gè)新臺階,是教育工作者的責(zé)任和使命。許多文獻(xiàn)[2][3]為了提高流體力學(xué)的教學(xué)效果,在課堂教學(xué)模式、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面進(jìn)行了探討和研究。通過多年來在“流體力學(xué)”教學(xué)中的若干思考和實(shí)踐,筆者提出了構(gòu)建多元化教學(xué)模式的教學(xué)理念,即將啟發(fā)式教學(xué)、對比分析法教學(xué)貫穿課堂教學(xué)中,以加深學(xué)生對理論知識的感性認(rèn)識。同時(shí),為了適應(yīng)個(gè)性化發(fā)展和高素質(zhì)教育,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,在引導(dǎo)他們熟練掌握基本分析方法的同時(shí),還要教會學(xué)生多視角、多層次的分析問題和解決問題。另外,為了提高教學(xué)效果,課堂教學(xué)中還運(yùn)用多媒體技術(shù)作為輔助教學(xué)手段,工程圖片、計(jì)算機(jī)動畫和視頻素材等各種教育信息使得教學(xué)更加生動、直觀和多樣化,開闊了學(xué)生的視野,激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。
一、啟發(fā)式教學(xué)模式
啟發(fā)式教學(xué)就是讓學(xué)生充分運(yùn)用他們擁有的知識和能力去正確比較、分析、綜合、判斷、概括、歸納和解決問題,探索結(jié)論。一方面可以使學(xué)生開動腦筋,積極思維,另一方面也能夠開發(fā)學(xué)生的智力,培養(yǎng)學(xué)生的能力。筆者在教學(xué)過程中將啟發(fā)式教學(xué)貫穿始終。例如,流體微團(tuán)運(yùn)動分析是流體力學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)問題,很多學(xué)生對微團(tuán)運(yùn)動過程中發(fā)生的角變形很困惑。為了讓學(xué)生更好地理解角變形的原因,筆者將矩形流體微團(tuán)四個(gè)角點(diǎn)的速度全部寫出,如圖1所示。然后分別用紅筆標(biāo)出C、D點(diǎn)和A、B兩點(diǎn)X方向速度的第三項(xiàng),讓學(xué)生觀察兩者的差別,學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)D點(diǎn)比C點(diǎn)、A點(diǎn)比B點(diǎn)在X方向的速度大,這勢必產(chǎn)生一個(gè)與垂直方向的夾角。接著,筆者又用藍(lán)色筆標(biāo)出,C、B點(diǎn)和D、A兩點(diǎn)Y方向速度的第二項(xiàng),讓學(xué)生觀察兩者的差別,學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)B點(diǎn)比C點(diǎn)、A點(diǎn)比D點(diǎn)在Y方向的速度大,這勢必產(chǎn)生一個(gè)與水平方向的夾角。這樣,學(xué)生很自然就畫出了流體微團(tuán)的角變形圖,如圖2所示。最后,筆者又把問題引申到三維,讓學(xué)生寫出其他兩個(gè)方向上的角變形公式。這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,在理解和接受理論知識的基礎(chǔ)上,學(xué)會了發(fā)現(xiàn)、解決和總結(jié)。除了在分析問題時(shí)采用啟發(fā)式教學(xué)外,也可以啟發(fā)學(xué)生對所學(xué)的概念、理論、公式進(jìn)行對比,在加深理解的同時(shí)找出它們的內(nèi)在聯(lián)系和區(qū)別。譬如,在推導(dǎo)伯努利積分方程時(shí)先讓學(xué)生回憶流體靜力學(xué)基本方程。這樣學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)兩者之間僅相差動能項(xiàng)。從而明白在流體靜力學(xué)中滿足勢能守恒,而在動力學(xué)中轉(zhuǎn)換為機(jī)械能守恒。通過對比分析,學(xué)生不但很容易地理解了伯努利方程的物理意義,也對靜力學(xué)基本方程加深了印象。
二、對比分析法教學(xué)
由于“流體力學(xué)”課程涉及的知識比較廣,如材料力學(xué)、大學(xué)物理、線性代數(shù)、工程熱力學(xué)、高等數(shù)學(xué)等多學(xué)科的知識,再加上“流體力學(xué)”比較抽象,理解起來相當(dāng)困難。在教學(xué)中“流體力學(xué)”這門課教師難教,學(xué)生難學(xué)。為了便于學(xué)生掌握流體力學(xué)的概念和基本原理,在講授流體力學(xué)知識時(shí),筆者經(jīng)常采用對比分析教學(xué)法,讓學(xué)生通過思考與對比增強(qiáng)所學(xué)知識的連貫性,提高學(xué)習(xí)效果。由于流體力學(xué)是力學(xué)的分支,因此力學(xué)的定律也適用流體力學(xué),但流體的特性決定了流體力學(xué)在與固體力學(xué)有千絲萬縷聯(lián)系的同時(shí),又有它獨(dú)有的一些特性。所以,筆者在授課時(shí)會讓學(xué)生先回憶相關(guān)的固體力學(xué)知識,再將固體力學(xué)定律引申到流體力學(xué)當(dāng)中,讓學(xué)生輕松地理解和掌握流體力學(xué)中的概念和原理。例如在講授流體靜平衡微分方程這一章節(jié)時(shí),筆者就會問學(xué)生:在理論力學(xué)中,如果物體處于平衡狀態(tài)應(yīng)滿足什么樣的條件?學(xué)生很自然地想到要所有的合外力為零。然后筆者又會引導(dǎo)學(xué)生流體力學(xué)的研究對象為流體質(zhì)點(diǎn),而流體質(zhì)點(diǎn)在空間上是很小的,需要對微元體建立平衡方程。換句話說就是微元體要保持平衡,其所受的合外力也需要為零,由此就可得到流體靜平衡微分方程。這樣靜平衡微分方程的物理意義就很直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前。除了將流體力學(xué)和固體力學(xué)進(jìn)行對比分析外,筆者還會將流體力學(xué)中的一些概念通過列表的方式進(jìn)行對比,讓學(xué)生了解這些概念的異同點(diǎn)。比如,筆者在講到流體運(yùn)動學(xué)這一章節(jié)時(shí)講解兩種描述流體運(yùn)動的方法,就給出了表1。學(xué)生借助表格一目了然地看到了拉格朗日法和歐拉法各自的特點(diǎn)。通過對比分析法不但有助于學(xué)生理解和掌握流體力學(xué)知識,還能讓學(xué)生將所學(xué)知識融會貫通,提高分析問題、解決問題的能力。
三、多層次多視角分析問題
現(xiàn)代教育觀念認(rèn)為,高等教育應(yīng)當(dāng)融知識的傳授和能力的培養(yǎng)于一體。[4]為了適應(yīng)個(gè)性化發(fā)展和高素質(zhì)教育,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,在引導(dǎo)他們熟練掌握基本分析方法的同時(shí),還要教會學(xué)生多視角、多層次的分析問題和解決問題。為此,筆者除了講授基本方程、基本定理的推導(dǎo),還會將問題進(jìn)一步深化、演繹,將枯燥乏味的理論知識點(diǎn)進(jìn)行歸納整合,建立學(xué)生的哲學(xué)思維觀。例如,在學(xué)習(xí)靜止流體對平面的總壓力這一節(jié)時(shí)要求學(xué)生能夠計(jì)算總壓力大小、方向和作用位置。講授首先從求解矩形水平面的總壓力入手,再延伸到求解矩形垂直面總壓力,再到求解矩形斜平面總壓力,最后求解任意平面的總壓力,如圖3所示。這種層層剝繭的講授讓學(xué)生不知不覺中掌握了求解總壓力的方法和技巧。逐層分析的方法教會了學(xué)生如何將一個(gè)復(fù)雜問題分解,然后再借助已有的知識進(jìn)行求解,達(dá)到觸類旁通的效果。同時(shí),為了讓學(xué)生更加深入、全面地了解平面所受的靜壓力,講授時(shí)又分別采用了解析法和壓力圖法進(jìn)行求解。通過這一章節(jié)的學(xué)習(xí),學(xué)生明白了解決許多工程問題可以從多個(gè)側(cè)面、多個(gè)視角分析,盡管采用的方法和理論不盡相同,但都可以獲得正確的結(jié)果,殊途同歸,增強(qiáng)了創(chuàng)新意識。
除了在教學(xué)過程中改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法,構(gòu)建多元化的課堂教學(xué)模式以外,為了提高教學(xué)效果,運(yùn)用多媒體技術(shù)為基礎(chǔ)的立體化輔助教學(xué)手段也非常重要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,工程實(shí)際圖片、動畫和視頻素材使各種教育信息的表達(dá)更加生動、直觀和多樣化,能很好地刺激學(xué)生的感官,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,開闊學(xué)生的視野,可以收到純板書教學(xué)所無法達(dá)到的效果。因此,“流體力學(xué)”教學(xué)過程中對于難以理解的概念,如勢流與旋流、流線與跡線的概念、流場的演示、流態(tài)的判別和波的傳播、邊界層的形成等內(nèi)容均利用計(jì)算機(jī)動畫給學(xué)生進(jìn)行演示,起到了畫龍點(diǎn)睛的作用。
四、結(jié)束語
多元化課堂教學(xué)模式是一個(gè)先進(jìn)的教學(xué)理念。本文提出的啟發(fā)式教學(xué)、對比分析和多視角教學(xué)模式將原本抽象的概念、復(fù)雜的理論推導(dǎo)直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前,讓學(xué)生在分析比較與思考中學(xué)會將固體力學(xué)遵循的原理定律融會貫通到流體力學(xué)中,尋求概念之間、知識點(diǎn)之間和章節(jié)之間內(nèi)在的關(guān)聯(lián)性,舉一反三,把原本雜亂的概念形成清晰的知識體系。這種多元化的教學(xué)模式在很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決工程實(shí)際問題的能力,改善了教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
[1]王發(fā)輝,桑俊勇,等.“流體力學(xué)”立體化教學(xué)體系的構(gòu)建[J].中國電力教育,2009,(12):102-103.
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)48-0039-02
流體力學(xué)是一門研究流體的受力與運(yùn)動規(guī)律的嚴(yán)密科學(xué),是一門材料科學(xué)與工程專業(yè)中理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。在流體力學(xué)的教學(xué)過程中,涉及到的數(shù)學(xué)公式很多,過程較為復(fù)雜。歷年來,學(xué)生們普遍認(rèn)為流體力學(xué)課程枯燥無味,難以學(xué)懂,興趣不大,導(dǎo)致教學(xué)效果較差。分析材料科學(xué)與工程專業(yè)現(xiàn)狀可知,目前,該課程體系教學(xué)中存在著較大弊端:一方面,太偏重于數(shù)學(xué)推導(dǎo)與公式的理解,忽視了課程理論的物理意義與工程應(yīng)用的有效結(jié)合;另一方面,忽視了課程的基礎(chǔ)作用,片面強(qiáng)調(diào)課程的專業(yè)性。為此,本文結(jié)合材料科學(xué)與工程專業(yè)的課程設(shè)置,對課程的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革探索。課堂教學(xué)是提升學(xué)生認(rèn)知的重要手段。筆者認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面來提高流體力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。
一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
縱觀材料科學(xué)與工程專業(yè)的流體力學(xué)課程體系,可將之分為基本理論知識、基本應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)部分、與其他學(xué)科的交叉內(nèi)容、工程實(shí)際應(yīng)用等方面。在教學(xué)過程中,筆者認(rèn)為采用模塊化教學(xué)方式能夠達(dá)到較好的效果。所謂模塊化教學(xué)是指根據(jù)學(xué)科或?qū)I(yè)的不同需求選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容,將每個(gè)內(nèi)容或環(huán)節(jié)定義為模塊。每個(gè)模塊的目標(biāo)明確,針對性強(qiáng),而且學(xué)時(shí)數(shù)相對較少,容易提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。當(dāng)然,各個(gè)模塊之間并不是孤立的,在教學(xué)實(shí)施過程中,模塊是相對獨(dú)立的,但從課程的整體架構(gòu)上來說又是有機(jī)關(guān)聯(lián)的,步步為營,內(nèi)容豐富,難度螺旋式上升,使整個(gè)流體力學(xué)課程具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性和完整性。目前,國內(nèi)材料科學(xué)與工程專業(yè)的流體力學(xué)課程體系基本按照如下形式貫穿:流體靜力學(xué)理想流體運(yùn)動動力學(xué)實(shí)際流體運(yùn)動:一元流體相似理論泵與風(fēng)機(jī)。每部分的研究方法較為統(tǒng)一,所形成的體系由簡到繁、由易到難,并且很容易實(shí)現(xiàn)模塊化處理。例如在講授流體運(yùn)動學(xué)基礎(chǔ)、動力學(xué)基礎(chǔ)時(shí),可以先從實(shí)際流體流動的基本方程入手,使學(xué)生在本門課程開始就接觸到流體動力學(xué)的總的輪廓和最基本的理論方程,后面的理想流體動力學(xué)及一元流體動力學(xué)問題作為其特殊情況處理,將理想流體、一元流動的條件代入有關(guān)方程,即可得到理想流體、一元流動的動力學(xué)方程。建立的這種模塊體系具有由一般到特殊的特點(diǎn),條理清楚。這樣一來,教師在講完一般形式的方程組后再來講具體一元流體動力學(xué)及理想流體動力學(xué)問題,就可略去大量的公式推導(dǎo)過程,節(jié)省了大量的課時(shí),內(nèi)容組織層次感較強(qiáng),講起來重點(diǎn)更突出,教學(xué)過程卻相對簡化。
二、更新教材結(jié)構(gòu)
同時(shí),考慮到材料科學(xué)與工程專業(yè)的特色與應(yīng)用范疇,非常有必要對教材內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化處理,根據(jù)材料科學(xué)與工程的課堂要求,淡化一些理論推導(dǎo)過程,以工程應(yīng)用為根本。從學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律來看,一般學(xué)生剛學(xué)習(xí)課程的時(shí)候積極性和重視程度都比較高,在學(xué)習(xí)時(shí)花費(fèi)時(shí)間較長,但隨著課堂內(nèi)容的推進(jìn),學(xué)生們的興趣減弱,教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革與優(yōu)化勢在必行。材料科學(xué)與工程專業(yè)的流體力學(xué)課程內(nèi)容并不包括本領(lǐng)域的全部專業(yè)知識,主要講授流體流動的基本原理與基本思路,并側(cè)重于工程應(yīng)用。因此,教材的選取要更具科學(xué)性,要根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和需要,結(jié)合學(xué)生興趣與學(xué)習(xí)層次,有針對性地選取講義,教材要更側(cè)重于基本原理與基本公式的講述與應(yīng)用,做到簡單易懂,實(shí)用性較強(qiáng)。
三、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
在流體力學(xué)教學(xué)的開始,教師就應(yīng)該緊緊抓住學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣,在緊扣教學(xué)計(jì)劃的基礎(chǔ)上,以當(dāng)前熱點(diǎn)問題為引導(dǎo),充分調(diào)動學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性。因此,在流體力學(xué)教學(xué)的過程中,如何將教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐相結(jié)合,與熱點(diǎn)問題相結(jié)合,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是提升教學(xué)效果的重要措施之一。比如在給學(xué)生上緒論課的時(shí)候,可以通過一些生動的圖片、視頻、動畫給學(xué)生形象地展示大自然與人類生活密切相關(guān)的流體力學(xué)現(xiàn)象,增強(qiáng)學(xué)生對流體力學(xué)的感性認(rèn)識與興趣,如汽車為什么要做成流線型的;高爾夫球?yàn)槭裁丛诒砻嬗泻芏嗫樱换鸺秊槭裁茨軌蛏咸欤缓0稙槭裁词腔⌒危粦?zhàn)斗機(jī)為什么頭部是尖的等。這些問題是日常生活中經(jīng)常見到的,通過這些問題的設(shè)計(jì)與引導(dǎo),可以讓學(xué)生們知道本課程的主要學(xué)習(xí)目標(biāo)是什么,能解決什么樣的實(shí)際問題,讓學(xué)生們帶著疑問和興趣去學(xué)習(xí),效果將事半功倍。
四、改革教學(xué)手段
目前,流體力學(xué)教學(xué)過程中教學(xué)手段較為豐富,但仍以板書和多媒體教學(xué)兩種方法為主。更多采用“多媒體為主,板書為輔”的方法。多媒體教學(xué)較為直觀、形象,所傳輸?shù)男畔⒘烤薮蟆M瑫r(shí),伴隨著信息網(wǎng)絡(luò)化大形勢的進(jìn)一步深化,網(wǎng)絡(luò)電子資源更加豐富,這樣大大縮短了教師們的備課時(shí)間。但這種方式也有不足之處,最主要表現(xiàn)在多媒體授課速度偏快,學(xué)生尚未形成知識結(jié)構(gòu)體系就一帶而過,課堂上考慮的時(shí)間不足,很難形成師生之間的互動。相對而言,板書備課時(shí)間較長,課堂上書寫時(shí)間也較長,對于一些較難理解的內(nèi)容,可以給學(xué)生們足夠的思考空間,并在課堂上按照既定授課思路進(jìn)行,這樣能夠涵蓋較為瑣碎的知識點(diǎn),易于形成師生間的“一問一答”式的互動關(guān)系。因此,在流體力學(xué)授課過程中宜采用二者結(jié)合的方式,對于系統(tǒng)性較差的知識點(diǎn)來說采用多媒體方式,而對于重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容則主要采用板書的形式,真正做到對該知識點(diǎn)的側(cè)重講解,疏而不漏。只有這樣才能使學(xué)生對課程既有充足的知識量,又有重點(diǎn)突出,進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。
五、重視實(shí)驗(yàn)與工程教學(xué)
流體力學(xué)課是一門與工程實(shí)踐結(jié)合緊密的學(xué)科。因此,在課程開展的過程中應(yīng)該對實(shí)驗(yàn)課與工程教學(xué)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。實(shí)驗(yàn)教學(xué)目前可以分為演示型和驗(yàn)證型,但教學(xué)方法單一,限制了學(xué)生分析問題、解決問題的能力;同時(shí),由于長期以來實(shí)驗(yàn)教學(xué)從屬于理論教學(xué),實(shí)驗(yàn)教學(xué)與工程教學(xué)的課程建設(shè)與發(fā)展受到了嚴(yán)重制約。因此非常有必要對實(shí)驗(yàn)與工程教學(xué)進(jìn)行改革來適應(yīng)目前高校的培養(yǎng)模式。首先,實(shí)驗(yàn)與工程教學(xué)要注重同專業(yè)知識相結(jié)合。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)較多適用于試驗(yàn)臺環(huán)境下,是國家根據(jù)課程規(guī)劃以及人才的知識結(jié)構(gòu)需要設(shè)立的,這嚴(yán)重阻礙了學(xué)生們與工程實(shí)踐的有效溝通,因此,可以針對學(xué)生所學(xué)專業(yè)逐步設(shè)立既符合本專業(yè)又具有工程背景的可操作性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,用以適應(yīng)學(xué)生對專業(yè)領(lǐng)域知識的理解與創(chuàng)新需求。其次,有效利用高校科研優(yōu)勢,促進(jìn)實(shí)驗(yàn)與工程教學(xué)的發(fā)展。以學(xué)科為依托,實(shí)現(xiàn)科研與教學(xué)互補(bǔ),將科研成果引入實(shí)驗(yàn)教學(xué),這樣可以開闊學(xué)生視野,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。第三,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與個(gè)性實(shí)驗(yàn)的互補(bǔ)。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上,開展一些更具有研究性和綜合性的實(shí)驗(yàn),這樣對理論知識的學(xué)習(xí)有一個(gè)較為有利的補(bǔ)充,同時(shí)也可以鍛煉學(xué)生們實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、整體規(guī)劃的能力,積極調(diào)動學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性。
參考文獻(xiàn):
中圖分類號:G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
To Investigate the Effect of Improving the
Teaching of Engineering Fluid Mechanics
GUO Liping
(School of Petroleum Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing, Heilongjiang 163318)
Abstract The characteristics and teaching practical engineering fluid mechanics courses, combining the current teaching problems arise on how to improve teaching effectiveness programs were studied. Can take advantage of advanced research tools aided teaching to enhance students 'interest in learning, using a combination of multimedia and traditional teaching methods to improve classroom teaching through innovative practices to improve students' ability to apply knowledge and innovation.
Key words engineering fluid mechanics; teaching effects; teaching approach
1 工程流體力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀
1.1 課程難于學(xué)習(xí)
工程流體力學(xué)以高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、大學(xué)物理、工程力學(xué)、工程熱力學(xué)等多門課程為基礎(chǔ),通過本課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生具有初步對工程問題的簡化能力,具備一定的分析與計(jì)算能力,是學(xué)習(xí)有關(guān)后繼課程和從事專業(yè)技術(shù)工作的基礎(chǔ)。由于該課程中的理論推導(dǎo)部分應(yīng)用了較多微積分、微分方程等數(shù)學(xué)知識,再加上大多數(shù)學(xué)生沒有實(shí)際的工程概念,在實(shí)際教學(xué)過程中,大部分學(xué)生反映:該課程的理論知識抽象、難于理解,概念和方程占的比例較多,對高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)知識要求較高,理論知識與工程實(shí)踐結(jié)合難度較大。①總而言之,在傳統(tǒng)的注入式教學(xué)模式下,對大部分學(xué)生來說,“工程流體力學(xué)”是一門非常不好學(xué)的課程。
1.2 理論知識與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)
在大部分工科院校的工程流體力學(xué)課程教學(xué)中,課題主要教給學(xué)生講授本課程的基本概念、基本理論及公式推導(dǎo),這些在教學(xué)實(shí)際過程及考核時(shí)基本都可以完成。這種指導(dǎo)思想下完成的教學(xué)效果是,學(xué)生可能只會對考核中出現(xiàn)的知識點(diǎn)做機(jī)械的符號記憶,如果在后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)時(shí)或工程生產(chǎn)實(shí)際中,涉及到工程流體力學(xué)的相關(guān)知識,學(xué)生們會無從下手,找不到合適的解決問題的方法。
1.3 傳統(tǒng)教學(xué)方式的缺陷
傳統(tǒng)的板書教學(xué)模式已有悠久歷史,教學(xué)理論非常成熟,已經(jīng)積累了大量的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。在傳統(tǒng)教學(xué)過程中,一般是通過教師的生動、形象的講述,學(xué)生相對易于接受,老師與學(xué)生之間也可以面對面地探討一些疑難問題。而對于工程流體力學(xué)這門課程而言,教學(xué)內(nèi)容不可避免地會涉及到一些類似數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo),傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式能夠留給學(xué)生更多的思考時(shí)間,同時(shí),也能夠加深學(xué)生對公式推導(dǎo)過程的理解,加強(qiáng)記憶。由于傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要是依靠粉筆與黑板的教學(xué)條件,教師是教學(xué)模式的主體,教師表達(dá)能力的好壞、知識的豐富程度嚴(yán)重影響教學(xué)效果,與此同時(shí),教學(xué)效率也非常低下,在有限的學(xué)時(shí),很難使教學(xué)內(nèi)容豐富,由此也扼殺了學(xué)生創(chuàng)意的產(chǎn)生和個(gè)性的發(fā)揮。②
1.4 多媒體應(yīng)用的弊端
多媒體是一種把文本、圖像、視頻、動畫和聲音等信息的媒體集成在一起,并通過計(jì)算機(jī)綜合處理和控制的一種信息技術(shù)。多媒體教學(xué)具有教學(xué)形象、生動、具體、信息量大、易于理解的優(yōu)點(diǎn)。在各高等院校專業(yè)課的教學(xué)過程中得到了廣泛應(yīng)用,給教學(xué)工作帶來了極大的方便。一方面,借助于多媒體教學(xué)不僅可以在一定程度上吸引學(xué)生的注意力,減輕教師板書的勞動量,另一方面是可以將一些復(fù)雜的、難于形象描述的流體流動現(xiàn)象和工程實(shí)際的圖像資料清晰地展現(xiàn)給學(xué)生,使教學(xué)內(nèi)容直觀明了。同時(shí),課堂氣氛動靜結(jié)合、增強(qiáng)互動性。與此同時(shí)也存在一些弊端:③由于大學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)程快,信息容量大,一環(huán)緊扣一環(huán),即使是傳統(tǒng)的教學(xué)模式下,在中、小學(xué)課堂上出現(xiàn)的活潑、互動的啟發(fā)式教學(xué)場面,在大學(xué)課堂教學(xué)時(shí)很難出現(xiàn)。
2 如何提高工程流體力學(xué)課程教學(xué)效果
2.1 充分利用先進(jìn)的科研手段輔助教學(xué)
工程流體力學(xué)這一課程中涉及到的流場描述等知識點(diǎn)理論抽象、方程較多,僅借助于多媒體演示等手段教學(xué),效果并不很好。如果將先進(jìn)的科研手段輔助教學(xué),例如將先進(jìn)的激光粒子測速技術(shù)(PIV)應(yīng)用到“工程流體力學(xué)”的教學(xué)過程中,④比如可應(yīng)用拉格朗日描述流體流動和歐拉描述流體流動、紊流和層流流動的特點(diǎn)、圓管中流體紊流和層流軸向速度分布特征等相關(guān)章節(jié)中,借助于先進(jìn)流體流動測試技術(shù),能夠使學(xué)生對抽象的理論進(jìn)行深刻的理解,同時(shí)可激發(fā)學(xué)生對課程內(nèi)容進(jìn)行深入探索、從事科學(xué)研究的興趣。
2.2 傳統(tǒng)教學(xué)方式與多媒體教學(xué)手段相結(jié)合
多媒體教學(xué)技術(shù)的發(fā)展并不意味著必須摒棄一切傳統(tǒng)的教學(xué)手段和方法,如果將傳統(tǒng)教學(xué)方式與多媒體教學(xué)手段相結(jié)合,揚(yáng)長避短,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,提高課堂教學(xué)效果。對于工程流體力學(xué)這門工科專業(yè)基礎(chǔ)課程,在進(jìn)行復(fù)雜的理論公式推導(dǎo)教學(xué)時(shí),經(jīng)驗(yàn)證明:如果教師使用板書的教學(xué)方式,在黑板上一步一步推導(dǎo),而不是使用多媒體,打出一系列的數(shù)學(xué)符號,這樣既可以給學(xué)生更多的思考時(shí)間,又能夠使學(xué)生理解公式推導(dǎo)過程,使學(xué)生的記憶加強(qiáng)。而對于一些基本概念和特定的流體流動現(xiàn)象,可以借助于多媒體教學(xué)手段,加深學(xué)生對基本概念和流體流動現(xiàn)象的理解與認(rèn)識。
2.3 構(gòu)建學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐操作平臺
工程流體力學(xué)是一門建立在實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上的學(xué)科,也是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。很多流體力學(xué)理論都是通過實(shí)驗(yàn)研究建立起來的,一些理論分析得出的結(jié)論也需要實(shí)驗(yàn)來證實(shí),而實(shí)驗(yàn)又必須在理論分析所得出結(jié)論的指導(dǎo)下進(jìn)行。因此實(shí)驗(yàn)是工程流體力學(xué)課程的必不可少部分,是非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。它不但可以驗(yàn)證理論研究結(jié)果,同時(shí),在幫助學(xué)生學(xué)好工程流體力學(xué)這門課程的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探索、創(chuàng)新能力和獨(dú)立工作重要環(huán)節(jié)。雖然目前大多數(shù)高校都把實(shí)驗(yàn)教學(xué)列為工程流體力學(xué)課程教學(xué)的一部分,貫穿于課程始終。但大多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單調(diào),又有師資力量、實(shí)驗(yàn)課時(shí)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等多種因素的制約,學(xué)生實(shí)際可選擇的范圍很小,在很大程度上限制了學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題、解決問題的能力,不能很好實(shí)現(xiàn)工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。因此,建立學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐操作平臺,在完成課程基礎(chǔ)理論驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合不同專業(yè)學(xué)生知識體系和將要從事的領(lǐng)域,開設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),以此來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
3 結(jié)束語
為提高工程流體力學(xué)課程的教學(xué)效果,可以通過利用先進(jìn)的科研手段輔助教學(xué)來提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,采用傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合方式進(jìn)行“教”,通過學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐來提高學(xué)生對知識的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。
注釋
① 黃芬霞.石油工程專業(yè)流體力學(xué)課程的教學(xué)改革探討與實(shí)踐[J].考索?探微,2013.12(1):231-232.
2.安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,安徽 淮南 232001)
【摘要】流體力學(xué)作為工科院校的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,其理論性強(qiáng),內(nèi)容豐富,知識點(diǎn)多,難度系數(shù)大,學(xué)生不易理解和接受。結(jié)合教學(xué)實(shí)踐與學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)要求,從師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)大綱改革、緒論課講解和完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)等方面對專科教學(xué)中的流體力學(xué)課程改革進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞 流體力學(xué);專科教學(xué);課程改革
The Exploration on the Specialised Teaching of the Course of Hydromechanics
FANG Fei1.2LI You-bing2JI Min-min2
(1.Xinjiang Institute of Engineering,Department of Mechanical Engineering Urumqi, Urumqi Xinjiang 830092, China;
2.Anhui University of science and Technology, School of Materials Science and Engineering, Huainan Anhui 232001, China)
【Abstract】As a professional basic course in engineering colleges,hydromechanics is difficult for students because of its strong theory , rich content, more knowledge points and a large degree of difficulty coefficient.According to teaching practice and professionalism training requirements for students ,this paper explores the construction of the faculty, curriculum reform, teaching to introduction and improvement of the experiment teaching of the course of hydromechanics.
【Key words】Hydromechanics; Specialized teaching; Reform of teaching;
流體力學(xué)是一門綜合性的專業(yè)方向必修課,屬于專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程使學(xué)生掌握流體平衡與運(yùn)動的基本理論、基本知識和基本技能,為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程和掌握專業(yè)知識以及為今后解決工程實(shí)際問題奠定初步的流體力學(xué)理論基礎(chǔ)。本科壓縮型的專科生在理論知識掌握成熟度上不如本科生, 而實(shí)踐動手操作能力和到基層的吃苦敬業(yè)精神不如中專生。為了適應(yīng)社會形式的發(fā)展和面臨教學(xué)對象的不同,專科教學(xué)中的流體力學(xué)課程改革勢在必行。為此,我們結(jié)合教學(xué)實(shí)踐與學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)要求,認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行課程教學(xué)改革。
1加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)
流體力學(xué)課程目前的任課教師隊(duì)伍基本分為兩類,一類是專門研究流體的科研人員,另一類則是相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課教師。而實(shí)踐反應(yīng)出的問題是,這兩類教師在教學(xué)過程中都存在著各自的缺陷。前者本身確實(shí)有很堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ),但是缺乏對所授學(xué)生相應(yīng)專業(yè)的了解,以至于在課堂上無法列舉出與學(xué)生所學(xué)專業(yè)相關(guān)的工程實(shí)踐實(shí)例,這必然導(dǎo)致學(xué)生無法學(xué)以致用,與后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)脫節(jié),在某種程度上可能造成學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)該門課程是否必要。后者可以很好的彌補(bǔ)前者專業(yè)知識的匱乏,但是一般專業(yè)老師在自身學(xué)習(xí)流體力學(xué)的時(shí)候也是作為專業(yè)基礎(chǔ)課程來對待,因此對于基礎(chǔ)知識的掌握同樣存在著明顯的不足。對于任課教師的選擇,我們提出的建議是加強(qiáng)學(xué)科交叉。在學(xué)校邀請資深專家做學(xué)術(shù)報(bào)告和專題講座時(shí),可以組織該專業(yè)所有任課老師都參加,加深他們對所授學(xué)生專業(yè)的了解,以便在課堂上講解時(shí)能結(jié)合專業(yè)實(shí)際,從而打造出一支理論基礎(chǔ)知識扎實(shí),專業(yè)性強(qiáng)的師資隊(duì)伍。
2改革教學(xué)大綱內(nèi)容
2.1模塊化教學(xué)內(nèi)容
所謂模塊化,即將流體力學(xué)劃分為流體物理學(xué)性質(zhì)、流體靜力學(xué)、流體動力學(xué)、理想流體動力學(xué)、 粘性流體動力學(xué)、 流動阻力相關(guān)計(jì)算、 壓縮氣體管路、 管路系統(tǒng)水力計(jì)算等幾個(gè)模塊。根據(jù)不同的專業(yè)要求, 進(jìn)行不同的取舍和組合[3]。比如給排水專業(yè)可以將明渠流部分作為學(xué)習(xí)重點(diǎn),而熱能動力專業(yè)則需要將氣體部分作為重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。由于教師在專業(yè)基礎(chǔ)課上有針對性的教學(xué),學(xué)生在后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)中就能輕松做到理論聯(lián)系實(shí)際,達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。
2.2多樣化教學(xué)手段
積極推行多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)的板書授課方法相結(jié)合的手段。隨著計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展和普及,多媒體教學(xué)方法已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各種課堂教學(xué)中。同樣,通過多媒體演示功能,能夠生動、具體、形象、直觀的解決流體力學(xué)教學(xué)進(jìn)程中的一些抽象的難點(diǎn)部分。但傳統(tǒng)教學(xué)方法的教學(xué)效果不能因此被忽視,尤其在理論分析、公式推導(dǎo)上,仍然是教師利用板書進(jìn)行教學(xué)的方法占明顯優(yōu)勢。教師通過傳統(tǒng)的教學(xué)方法,一方面能夠很好的把握課程節(jié)奏,與學(xué)生互動;另一方面也便于學(xué)生做好筆記,易于知識點(diǎn)的消化吸收。
2.3變更考核方式
目前我校的專科考核方式與本科一致,統(tǒng)一采用的都是閉卷考試成績占70%,考勤、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)占30%,而實(shí)際實(shí)驗(yàn)部分只占了10%。但從專科學(xué)生的專業(yè)培養(yǎng)素養(yǎng)要求來看,既要重理論,又要重實(shí)踐。因此,對于流體力學(xué)這類專業(yè)基礎(chǔ)課的考核方式要做到兩手都要抓。我們建議的考核方式是閉卷考試成績占60%,實(shí)驗(yàn)占30%,考勤、作業(yè)占10%。
3把握緒課講解
經(jīng)過多年的教學(xué)總結(jié),學(xué)生反饋回來的信息是流體力學(xué)難度太大,部分專業(yè)術(shù)語太抽象。甚至部分學(xué)生在還沒有開始學(xué)習(xí)的時(shí)候,就已經(jīng)產(chǎn)生了退怯心里,這對接下來的學(xué)習(xí)極為不利,以至?xí)缯n的現(xiàn)象普遍。流體力學(xué)雖然理論性較強(qiáng), 但卻是一門及其貼近生活的學(xué)科。然而緒論作為一本教材的概述,是學(xué)生最先接觸到的部分,是對教材整體內(nèi)容的高度濃縮和概括,貫穿整個(gè)教學(xué)過程,更對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到引領(lǐng)、提示和導(dǎo)向等作用,所以講好一堂緒論課至關(guān)重要。物質(zhì)包括固液氣三項(xiàng),而流體就占液體和氣體兩項(xiàng),可見流體占據(jù)了我們生活中的大部分空間。教師在講課時(shí),應(yīng)側(cè)重于多列舉一些生活中的實(shí)例來說明流體力學(xué)基本理論知識及其應(yīng)用。比如,我們每天呼吸的空氣,喝的水,都是流體;而我們能呼吸到新鮮的空氣,喝到水,這體現(xiàn)流體具有流動性的特點(diǎn)。另外教師在講授緒論課時(shí),務(wù)必要介紹整本書的內(nèi)容綱要,以實(shí)用為目的,以必須、夠用為度,以掌握概念、強(qiáng)化應(yīng)用為原則,并列舉工程實(shí)際中可能遇到的需要用教材理論知識解決的問題。在此基礎(chǔ)上學(xué)生能對要學(xué)什么知識、能解決什么樣的問題做到心中有數(shù),能積極調(diào)動學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)的興趣。這樣的方式也可以用在后續(xù)課程講解上,教師在每堂課結(jié)束前留下懸疑,并隨著課程的進(jìn)展逐步解開疑問,層層遞進(jìn),一邊解決問題一邊學(xué)習(xí)新的知識點(diǎn),一舉兩得。
4完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)
專科學(xué)生畢業(yè)后一般都工作在相關(guān)專業(yè)的一線崗位,這就注重學(xué)生的實(shí)操能力。要做到理論與實(shí)際融會貫通,實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)環(huán)節(jié)不容忽視。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式基本都是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),以班級為單位,分組進(jìn)行,部分實(shí)驗(yàn)甚至只由老師進(jìn)行演示,負(fù)面的抑制了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。當(dāng)然,驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的開設(shè)非常必要,而且要與課程內(nèi)容形成很好的銜接。但是除此之外,還應(yīng)開展一些拓展學(xué)生發(fā)散能力和創(chuàng)新思維的實(shí)驗(yàn),讓很多有想法的學(xué)生自主實(shí)驗(yàn),激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。另外,教師要嚴(yán)格要求學(xué)生端正實(shí)驗(yàn)態(tài)度,尊重實(shí)驗(yàn)結(jié)果,讓其養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)習(xí)慣,才能對以后專業(yè)中的流體力學(xué)現(xiàn)象做出科學(xué)的定性分析及精確的定量計(jì)算,才能正確地解決工程中所遇到的流體力學(xué)方面的設(shè)計(jì)和計(jì)算問題。
5結(jié)束語
目前,隨著各本科院校逐年擴(kuò)招,每年大批應(yīng)屆畢業(yè)生流向社會,我國當(dāng)前就業(yè)形勢普遍嚴(yán)峻。從技術(shù)可信度來講,用人單位會優(yōu)先錄用本科生;從崗位穩(wěn)定性的角度出發(fā),用人單位則會優(yōu)先錄用中專生,這一直是專科畢業(yè)生面臨的挑戰(zhàn)。本文從強(qiáng)化師資隊(duì)伍,改正教學(xué)方法,多種教學(xué)手段的有機(jī)結(jié)合以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的完善等方面進(jìn)行教學(xué)改革,以提高專科學(xué)生專業(yè)能力競爭力,適應(yīng)人才市場的需求。
參考文獻(xiàn)
[1]邢國清.流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)[M].中國電力出版社,2009,2.
[2]張敏,李好學(xué).流體力學(xué)教學(xué)初探[J].河南機(jī)電高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2008(11):157-158.
作者簡介:宿程遠(yuǎn)(1981-),男,河北晉州人,廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,講師;黃智(1972-),男,壯族,廣西桂林人,廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,教授。(廣西 桂林 541004)
基金項(xiàng)目:本文系新世紀(jì)廣西高等教育教改工程項(xiàng)目(項(xiàng)目編號:2011JGB018)的研究成果。
中圖分類號:G642.1?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)34-0088-02
“流體力學(xué)”是環(huán)境工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。其主要任務(wù)是通過各教學(xué)環(huán)節(jié)運(yùn)用各種教學(xué)手段和方法,使學(xué)生掌握流體運(yùn)動的基本概念、基本原理、基本計(jì)算方法;培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力和實(shí)驗(yàn)技能,為學(xué)生學(xué)習(xí)后繼課程、從事工程技術(shù)工作和科學(xué)研究以及開拓新技術(shù)領(lǐng)域打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該課程具有較強(qiáng)的理論性和工程實(shí)際意義,具有理論不易掌握、概念和方程較多、對學(xué)生高等數(shù)學(xué)和物理知識要求較高等特點(diǎn)。在實(shí)際教學(xué)過程中,如果只借助于書本、教師的語言和板書這些方法難以實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果,學(xué)生也會因枯燥的理論及公式推導(dǎo)而產(chǎn)生厭學(xué)的現(xiàn)象。因此,本文提出了基于“情·知·感”理論的“流體力學(xué)”多媒體課件的制作與開發(fā)。
一、設(shè)計(jì)理念
本課題以“情·知·感”為支撐,以認(rèn)知學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、人本主義學(xué)習(xí)理論等學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo),將身邊問題、工程實(shí)例、教學(xué)科研成果等有機(jī)的融入到“流體力學(xué)”多媒體課件的制作和開發(fā)過程中,同時(shí)注意“流體力學(xué)”多媒體課件和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合,重視“流體力學(xué)”多媒體課件制作的簡約美、和諧美與立體美。以“情·知·感”為支撐的多媒體課件的制作為“流體力學(xué)”教學(xué)提供了先進(jìn)的手段,為加強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了現(xiàn)實(shí)可能,可以充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,培養(yǎng)學(xué)生“樂學(xué)”、“會學(xué)”的能力;[1,2]同時(shí)向?qū)W生展示教學(xué)情境,使學(xué)生“聞其生、見其形、入其境”,更快、更準(zhǔn)、更深地把握“流體力學(xué)”教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
二、實(shí)施措施
1.“情”——以多種學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)
在設(shè)計(jì)制作“流體力學(xué)”多媒體課件時(shí),充分運(yùn)用多種學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo),制作出既適合學(xué)生自主學(xué)習(xí),也適合“流體力學(xué)”課堂教學(xué)使用的多媒體課件。[3]
(1)基于認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的觀點(diǎn),組織“流體力學(xué)”多媒體課件內(nèi)容與目錄導(dǎo)航設(shè)計(jì)。制作“流體力學(xué)”多媒體課件時(shí),將流體力學(xué)基本教學(xué)內(nèi)容劃分為四個(gè)模塊:流體的物理性質(zhì)及分析方法、流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動學(xué)和流體動力學(xué)。這種結(jié)構(gòu)以圖示的方式在課件中顯示,使學(xué)生對課件內(nèi)容形成清晰的概念,養(yǎng)成“流體力學(xué)”課程的思維圖式。學(xué)習(xí)流體力學(xué)的關(guān)鍵是理解和掌握核心的基本的概念、原理、態(tài)度和方法,抓住它們之間的聯(lián)系,形成一個(gè)有聯(lián)系的整體。如在講解等壓面時(shí),可以將等壓面的基本概念、特征及應(yīng)用緊密聯(lián)系在一起,形成一個(gè)有機(jī)的整體,以加深學(xué)生的認(rèn)識。
(2)基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的觀點(diǎn),在設(shè)計(jì)課件時(shí),提供豐富的多媒體情境資源以支持學(xué)生的學(xué)習(xí)。在制作與開發(fā)“流體力學(xué)”多媒體課件時(shí),將北京奧運(yùn)會“水立方”水面擾動時(shí)產(chǎn)生的阻力情況、中央電視臺記錄片《水問》以及“神舟七號”飛船的資料等,以優(yōu)美的文字、活靈活現(xiàn)的畫面、動聽的聲音進(jìn)行展示,能使教師輕松地授課、學(xué)生愉快地學(xué)習(xí)。而且能夠?qū)⒔虒W(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)化難為易,向?qū)W生展示教學(xué)情境、提供豐富感知、激發(fā)形象思維,使學(xué)生聞其聲、見其形、入其境,讓學(xué)生更快、更準(zhǔn)、更深地把握教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn),能夠起到很好的教學(xué)效果。
(3)基于人本主義學(xué)習(xí)理論,設(shè)計(jì)與表達(dá)流體力學(xué)知識的價(jià)值與文化。人本主義學(xué)習(xí)理論重視學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)的情感需求,主張教育的目的不只限于教授學(xué)生知識或謀生技能,更重要的是針對學(xué)生的情感需求,從而培養(yǎng)其健全的人格。[3]在“流體力學(xué)”多媒體課件制作中,增加其人文色彩、文化意味,以適時(shí)地向?qū)W生傳達(dá)人生哲理,開啟他們的心智。在緒論部分,可用古代的詩詞引出學(xué)生對流水的思索,“一道殘陽鋪水中,半江瑟瑟半江紅”,“問君能有幾多愁,恰似一江春水向東流”,“抽刀斷水水更流,舉杯消愁愁更愁”;在講授虹吸原理時(shí),可向?qū)W生講述宋代蘇軾《東坡志林》卷四中,四川鹽井中用唧筒把鹽水吸到地面的故事等,這樣我們的課堂教學(xué)就被賦予了靈氣。
(4)基于行為主義學(xué)習(xí)理論的觀點(diǎn),在課件中設(shè)計(jì)練習(xí)模塊。在“流體力學(xué)”多媒體課件中設(shè)計(jì)練習(xí)模塊,以提供覆蓋重要知識點(diǎn)的習(xí)題及反饋。讓學(xué)生的學(xué)習(xí)有了一個(gè)循序漸進(jìn)的過程,給學(xué)生留有思考余地。同時(shí)也突出了“流體力學(xué)”課件的交互性,將更能促進(jìn)學(xué)生的橫向思維,延長課件的生命周期;同時(shí)設(shè)計(jì)了部分流體力學(xué)的英語題目,實(shí)現(xiàn)了雙語教學(xué)理念的滲透。
2.“知”——以“三引入”與“一結(jié)合”為指導(dǎo)
為了結(jié)合課程內(nèi)容有效地實(shí)施素質(zhì)教育,培養(yǎng)學(xué)生的興趣,激發(fā)學(xué)生的思維與創(chuàng)造力,在“流體力學(xué)”多媒體課件制作中強(qiáng)調(diào)“三引入”與“一結(jié)合”,以突出“流體力學(xué)”教學(xué)的寬泛性、時(shí)代性和應(yīng)用性。[4]
(1)將身邊問題引入多媒體課件。在“流體力學(xué)”多媒體課件制作時(shí),結(jié)合具體課程內(nèi)容,設(shè)計(jì)具有新穎、獨(dú)特、能夠牢牢抓住學(xué)生注意力的問題,力爭做到在每一章的“流體力學(xué)”課件開講前都提出一個(gè)問題,啟發(fā)學(xué)生的思維,避免平鋪直敘地講授。同時(shí)在教學(xué)中注意收集身邊有趣的流體力學(xué)問題,比如一滴牛奶的流體力學(xué)問題,讓學(xué)生認(rèn)識到其實(shí)流體力學(xué)離我們并不遙遠(yuǎn)。
(2)將工程實(shí)例引入多媒體課件。為了將所學(xué)的理論與實(shí)際相結(jié)合,擴(kuò)大學(xué)生的知識面,增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用流體力學(xué)知識解決問題的能力,可將工程實(shí)例引入多媒體課件。如在講授液體作用在平面上的總靜壓力和恒定總流動量方程時(shí),補(bǔ)充三峽水壩的視頻,讓學(xué)生對恒定總流動量方程有更為深刻和直觀的認(rèn)識。
(3)將教學(xué)科研成果引入多媒體課件。在多媒體課件制作時(shí),適時(shí)地介紹一些教師的研究成果以及正在開展研究的工作,一方面可以調(diào)節(jié)課堂教學(xué)氣氛,另一方面也會極大地提高學(xué)生學(xué)好課程的積極性,讓學(xué)生對當(dāng)前相關(guān)學(xué)科的熱點(diǎn)問題有一定的了解,從而引發(fā)學(xué)生的思考,激起他們對科研的濃厚興趣。正如張愛玲所說“出名要趁早”,對于學(xué)生科研素質(zhì)的培養(yǎng),也要趁早。
(4)注意多媒體課件和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)習(xí)流體力學(xué)不可缺少的重要環(huán)節(jié),貫穿于課程始終。采用多媒體方式如錄像、Flas等增加演示性實(shí)驗(yàn),既豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、擴(kuò)展了學(xué)生視野,又可達(dá)到意想不到的教學(xué)效果。特別是在講解流體力學(xué)最重要的“伯努利方程”時(shí),除了傳統(tǒng)的公式推導(dǎo)之外,可輔以實(shí)驗(yàn)、Flash等多種教學(xué)手段,從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)的突破。
3.“感”——以美學(xué)理論為指導(dǎo)
教學(xué)是一種藝術(shù),課件也應(yīng)是教學(xué)與藝術(shù)的完美結(jié)合。要實(shí)現(xiàn)“流體力學(xué)”多媒體課件中科學(xué)性和藝術(shù)性的和諧統(tǒng)一,關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)中美學(xué)的運(yùn)用。[5]
(1)“流體力學(xué)”課件制作的簡約美。“流體力學(xué)”多媒體課件開發(fā)時(shí),背景畫面的設(shè)計(jì)要做到:簡單大方,清新淡雅,不能分散學(xué)生的注意力;同時(shí)“流體力學(xué)”多媒體課件的文字內(nèi)容應(yīng)言簡意賅,簡明扼要。
(2)“流體力學(xué)”課件制作的和諧美。首先背景圖片應(yīng)服務(wù)于課件內(nèi)容,不能喧賓奪主,在色調(diào)處理上應(yīng)保持統(tǒng)一性,不出現(xiàn)突躍;其次應(yīng)根據(jù)各種字體的表現(xiàn)力,選擇一種與課件內(nèi)容相和諧的字體;再次應(yīng)選擇與背景色協(xié)調(diào)的文字顏色;最后應(yīng)注意文字經(jīng)投影儀投影后的效果。
(3)“流體力學(xué)”課件制作的立體美。圖像所表現(xiàn)的內(nèi)容應(yīng)圍繞課件內(nèi)容展開,通俗易懂,可將水利工程、航天工程等工程圖面以及身邊的流體力學(xué)圖面有機(jī)的穿插到多媒體課件中,簡潔明快地使學(xué)生認(rèn)識、理解和掌握主題。首先動畫設(shè)計(jì)在構(gòu)圖上要做到布局合理,造型優(yōu)美,以求達(dá)到最佳的視覺效果。其次動畫構(gòu)圖要形象且具有鮮明的直觀效果,并符合學(xué)生的視覺規(guī)律,如在雷諾實(shí)驗(yàn)、伯努利方程的講述中,應(yīng)合理運(yùn)用動畫技巧,以擴(kuò)大課件的表現(xiàn)力。
三、結(jié)語
以“情·知·感”為支撐,以認(rèn)知學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、人本主義學(xué)習(xí)理論等學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo),將身邊問題、工程實(shí)例、教學(xué)科研成果等有機(jī)的融入到“流體力學(xué)”多媒體課件的制作和開發(fā)過程中,同時(shí)應(yīng)注意“流體力學(xué)”多媒體課件和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合,重視“流體力學(xué)”多媒體課件制作的簡約美、和諧美與立體美。以“情·知·感”為支撐的多媒體課件的制作為“流體力學(xué)”教學(xué)提供了較為先進(jìn)的手段,為加強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了現(xiàn)實(shí)可能,將充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,培養(yǎng)學(xué)生“樂學(xué)”、“會學(xué)”的能力;同時(shí)向?qū)W生展示教學(xué)情境,提供豐富感知、激發(fā)形象思維,以促進(jìn)“流體力學(xué)”教學(xué)。
參考文獻(xiàn):
[1]張婷婷.情·知教學(xué)理論指導(dǎo)下的網(wǎng)絡(luò)課程之情感設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2008,18(10):47-51.
[2]趙青.多媒體教學(xué)軟件的研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2008,(2):153-155.
作者簡介:尹雪梅(1979-),女,四川資中人,鄭州輕工業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,講師;張文慧(1980-),女,河南焦作人,鄭州輕工業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,講師。(河南鄭州450002)
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)10-0098-02
目前,鄭州輕工業(yè)學(xué)院(以下簡稱“我院”)的制冷與低溫工程專業(yè)已被評為國家級特色專業(yè)。為了加強(qiáng)制冷與低溫工程專業(yè)學(xué)生能力的培養(yǎng),造就人才,有必要對制冷與低溫工程專業(yè)的教學(xué)進(jìn)行全面的改革。
“流體力學(xué)”是制冷與低溫工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,主要分為流體靜力學(xué)和流體動力學(xué),研究流體平衡、運(yùn)動規(guī)律、流體和周圍物體之間的相互作用力及其實(shí)際應(yīng)用的科學(xué)。由于流動現(xiàn)象和流動規(guī)律及其影響因素十分復(fù)雜,故其具有理論性強(qiáng)、概念抽象和公式較多、實(shí)際工程應(yīng)用廣、對學(xué)生的綜合分析處理問題的能力要求較高等特點(diǎn)。[1]加上學(xué)生對流體流動機(jī)理普遍缺乏感性認(rèn)識,導(dǎo)致“流體力學(xué)”課程歷來被公認(rèn)為是教師難教、學(xué)生難學(xué)難懂的課程之一。[2]因此,迫切需要進(jìn)行“流體力學(xué)”課程教學(xué)改革,使學(xué)生學(xué)好本門課程,提高課程教學(xué)質(zhì)量,使學(xué)生能更深刻地理解和掌握專業(yè)理論知識,培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力,全面提高專業(yè)素質(zhì)。
分析目前我院制冷與低溫工程專業(yè)“流體力學(xué)”課程教學(xué)的現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)存在以下主要問題:首先,“流體力學(xué)”理論性強(qiáng),概念多而抽象,難以理解,學(xué)生普遍缺乏對流體力學(xué)問題的感性認(rèn)識,學(xué)習(xí)興趣不高;其次,課程中公式繁多,推導(dǎo)過程復(fù)雜,且大多涉及到“高等數(shù)學(xué)”的偏微分方程,另還涉及到“大學(xué)物理”、“理論力學(xué)”、“材料力學(xué)”等方面的知識,學(xué)生理解困難;另外,學(xué)生對所學(xué)的知識不能靈活應(yīng)用。因此怎樣激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,選擇合適的教學(xué)模式組織教學(xué),全面實(shí)現(xiàn)該課程教學(xué)目標(biāo),提高教學(xué)質(zhì)量,是該課程教學(xué)亟待解決的問題。
一、改革教學(xué)方法
學(xué)好“流體力學(xué)”這門課對于制冷與低溫工程專業(yè)的學(xué)生來說至關(guān)重要。讓學(xué)生理解流體靜止和運(yùn)動的規(guī)律及其影響因素,不僅能為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)課程提供必要的理論基礎(chǔ),也能為學(xué)生以后分析解決實(shí)際工程中的實(shí)際問題提供理論指導(dǎo)。怎樣才能讓學(xué)生學(xué)好這門課,筆者結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為可以從以下幾方面著手。
1.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,而“流體力學(xué)”又是大家公認(rèn)難學(xué)的課程,因此學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性高低決定著“流體力學(xué)”這門課教學(xué)的成敗。
要提高學(xué)生學(xué)習(xí)“流體力學(xué)”的積極性,首先要上好“緒論”課。“緒論”課是學(xué)生接觸和了解“流體力學(xué)”這門課的窗口,也是教師的教學(xué)水平和教學(xué)方式的第一次展示,“緒論”課上得好不好直接影響到“流體力學(xué)”課程教學(xué)的成功與否。通過“緒論”課讓學(xué)生對“流體力學(xué)”的發(fā)展及其廣泛的工程實(shí)際應(yīng)用有一個(gè)大致的了解,使他們充分意識到“流體力學(xué)”知識和我們的生活及國家的建設(shè)密切相關(guān),深刻理解“流體力學(xué)”知識在今后的學(xué)習(xí)和解決實(shí)際工程問題中的重要作用。[3]
教師在講授一些理論知識之前,可先舉出很多貼近生活的有趣實(shí)例或者先提一些問題來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生積極地思考。例如在講液體的粘性之前,可以先問學(xué)生:在水中游得快還是在油中游得快?為什么?又如在描述流體運(yùn)動有兩種方式――拉格朗日法和歐拉法時(shí),可以將在座的學(xué)生和教室里的每個(gè)座位作為研究對象來進(jìn)行類比,從而讓學(xué)生很容易的理解兩種方式。通過舉例和提問的方式,讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí),讓學(xué)生親身感受到參與教學(xué)活動是一件樂事、趣事,由愿學(xué)到愛學(xué)再到樂學(xué)。實(shí)踐表明:列舉事例或提問的方式可以避免學(xué)生學(xué)習(xí)的枯燥感,活躍課堂氣氛,不僅可以吸引學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性,還可以使學(xué)生充分意識到本課程對今后學(xué)習(xí)和工作的重要意義,并且能加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解和記憶,使學(xué)生分析問題和解決問題的能力得以提高。
另外,還應(yīng)充分利用多媒體,通過圖片、動畫讓學(xué)生直觀了解各種流動現(xiàn)象,而不是停留在抽象層面,從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)“流體力學(xué)”的興趣。
2.巧妙講解公式
為了定量地描述流動現(xiàn)象和分析流動機(jī)理,需要應(yīng)用數(shù)學(xué)工具。學(xué)生要真正理解基本概念、重要公式,首先就要讀懂?dāng)?shù)學(xué),然而讀懂了數(shù)學(xué)不一定意味著明白了數(shù)學(xué)符號背后所代表的物理意義。“流體力學(xué)”教學(xué)實(shí)踐表明,學(xué)生從讀懂?dāng)?shù)學(xué)到理解流動問題的物理本質(zhì)有一個(gè)過程。教師的一個(gè)重要任務(wù)就是做好各方面的工作,幫助學(xué)生完成從讀懂?dāng)?shù)學(xué)到理解流動的物理本質(zhì)這一過程的轉(zhuǎn)變,進(jìn)一步建立起科學(xué)的思維方式。
“流體力學(xué)”在分析介紹歐拉平衡微分方程、歐拉運(yùn)動方程、連續(xù)方程、動量方程、伯努利方程等理論知識時(shí)都有大量的公式,這些公式涉及一些高數(shù)、物理、力學(xué)方面的知識,特別是大量的偏微分方程,加上“流體力學(xué)”的公式推導(dǎo)采用歐拉法,與物理及其他力學(xué)不同,學(xué)生的觀念不易改變,而且推導(dǎo)過程復(fù)雜,學(xué)生理解掌握很困難。如果過分強(qiáng)調(diào)“流體力學(xué)”知識的嚴(yán)密性和完整性,對每個(gè)公式的每個(gè)推導(dǎo)細(xì)節(jié)都逐一介紹,推導(dǎo)過程將會枯燥無味,學(xué)生只會被弄得糊里糊涂,興趣全無。而如果直接給出公式,讓學(xué)生死記硬背,只能讓學(xué)生不知其所以然,當(dāng)然也就不能真正用所學(xué)知識來解決實(shí)際問題了。
根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),筆者認(rèn)為:“流體力學(xué)”中公式的講解應(yīng)將重點(diǎn)放在概念引入、理論模型建立的思想、基本原理和主要步驟以及公式的物理意義與應(yīng)用限制上。首先對基本概念力爭講透,概念清楚了,公式的講解推演才有意義。然后重點(diǎn)使學(xué)生明確公式的物理意義及公式中各項(xiàng)參數(shù)的物理意義和幾何意義,只有真正理解了公式的物理意義,才能靈活使用公式解決實(shí)際工程問題。最后應(yīng)強(qiáng)調(diào)公式的應(yīng)用范圍及應(yīng)用注意事項(xiàng)。由于流動的多樣性,“流體力學(xué)”中的很多方程都是在一定的條件下得到的,如伯努利方程就有多種形式(理想流體、實(shí)際流體、流體是否可壓等),在具體運(yùn)用時(shí),要根據(jù)具體情況選用正確的形式。
3.充分利用作業(yè)
學(xué)習(xí)的最終目的是讓學(xué)生能夠獨(dú)立自主地解決實(shí)際工程問題。如果基本原理掌握了,接下來就是如何用這個(gè)原理去解決實(shí)際問題。課后作業(yè)是檢查學(xué)生對所學(xué)知識理解、掌握程度的一種手段,同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力的一種方法。
首先應(yīng)由學(xué)生獨(dú)立地完成一定量的課后練習(xí)題,這是“流體力學(xué)”學(xué)習(xí)過程的重要組成部分,解題過程實(shí)質(zhì)就是利用“流體力學(xué)”的基本原理和基本方程分析和解決實(shí)際問題的一個(gè)訓(xùn)練過程,課后習(xí)題可以幫助學(xué)生加深對基本概念和基本理論知識的理解。
然后再由教師通過習(xí)題課的方式,利用具有代表性的習(xí)題和一些學(xué)生普遍認(rèn)為困難、出錯(cuò)多的習(xí)題,講述流體力學(xué)原理在工程實(shí)例中的應(yīng)用。在講解習(xí)題時(shí),重在提供條理清晰的解題思路、詳細(xì)具體的解題步驟,使學(xué)生在此過程中掌握解決問題的正確方法和技巧,以便在以后的學(xué)習(xí)工作中舉一反三、觸類旁通、學(xué)以致用。這一過程增強(qiáng)了學(xué)生對流動過程物理本質(zhì)的理解,將物理問題與數(shù)學(xué)工具有機(jī)地結(jié)合起來,有助于學(xué)生對與專業(yè)相關(guān)聯(lián)的實(shí)際工程問題進(jìn)行認(rèn)真思考,有效的增強(qiáng)了學(xué)生分析并解決實(shí)際問題的能力。
二、改革教學(xué)手段
多媒體教學(xué)以其形象、直觀、生動、具體、易于理解的教學(xué)特點(diǎn),豐富的教學(xué)內(nèi)容,被高等院校廣泛采用,并深受廣大師生的歡迎。[4]
多媒體教學(xué)在“流體力學(xué)”教學(xué)過程中發(fā)揮著重要的作用。利用多媒體,可將“流體力學(xué)”中那些難以用語言描述的流動圖像、抽象難懂的知識點(diǎn),如拉格朗日和歐拉法的描述,流線與跡線、層流、湍流等,通過圖片、動畫和視頻資料直觀形象地展現(xiàn)給學(xué)生,使其從感性認(rèn)識開始建立清晰的物理概念,較容易地掌握相關(guān)內(nèi)容,并使學(xué)生的邏輯思維、綜合分析能力得以提升。另外一些需占用大量時(shí)間寫板書表述的和不易通過板書表述的內(nèi)容也可利用多媒體制作Power Point課件。如莫迪圖、水頭線、各種流場和一些典型的例題習(xí)題等。采用多媒體教學(xué),授課的信息量增多了,教學(xué)內(nèi)容更豐富了,學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)接收的知識更多了,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高了,學(xué)生的思路拓寬了,教學(xué)質(zhì)量也提高了。
多媒體教學(xué)的發(fā)展并不意味著要摒棄傳統(tǒng)的板書教學(xué)。有很多學(xué)生認(rèn)為板書能讓他們有更多的時(shí)間去思考消化一些抽象的東西,更有利于對基礎(chǔ)知識的理解和掌握。根據(jù)“流體力學(xué)”既有抽象復(fù)雜的流動機(jī)理又有大量的基本概念、基本方程的特點(diǎn),在教學(xué)過程中應(yīng)將多媒體教學(xué)與板書教學(xué)相結(jié)合,揚(yáng)長避短,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,為教學(xué)工作更好地服務(wù)。如對某些特定的流動現(xiàn)象,可以通過多媒體教學(xué),加深學(xué)生對流動現(xiàn)象和機(jī)理的理解。而對于較重要的公式及一些重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容還是采用板書教學(xué),例如流體力學(xué)基本方程的推導(dǎo)過程依然使用傳統(tǒng)教學(xué)中的板書,有利于學(xué)生集中注意力,讓學(xué)生更清楚地看清步驟、方法和解題思路。這樣既可留給學(xué)生足夠的思考時(shí)間,又可加深學(xué)生對重要知識的理解,從而獲得良好的教學(xué)效果。
三、 結(jié)束語
總之,高等教育教學(xué)改革,特別是專業(yè)課程的教學(xué)改革,是一個(gè)長期而艱巨的實(shí)踐過程。“流體力學(xué)”是制冷與低溫工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,在教學(xué)中要根據(jù)學(xué)校的具體情況改革教學(xué)方法和教學(xué)手段,借助現(xiàn)代教育技術(shù)與手段,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,結(jié)合生活、生產(chǎn)、科研中的實(shí)際問題,進(jìn)行深入淺出、生動活潑的講解,揭示問題的本質(zhì),向?qū)W生傳授治學(xué)方法,擴(kuò)大學(xué)生的知識面,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題、分析問題、解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,以取得更好的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
[1]王偉.土木專業(yè)工程流體力學(xué)課程教學(xué)研究[J].山西建筑,2008,34(21).
中圖分類號:642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1002-4107(2013)03-0030-02
“工程流體力學(xué)”課程是以高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程力學(xué)、工程熱力學(xué)為基礎(chǔ),集概念、公式、實(shí)際應(yīng)用于一體的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程基本概念抽象,公式結(jié)構(gòu)復(fù)雜,實(shí)際應(yīng)用眾多,尤其在石油行業(yè)尤為突出。石油工業(yè)中的許多問題都要采用流體力學(xué)理論解決,諸如鉆井液循環(huán)壓力和流速的設(shè)計(jì),套管強(qiáng)度的校核,采油過程中油井采出的流體在泵或井筒內(nèi)的流動規(guī)律分析,地面管線的布設(shè),管徑設(shè)計(jì),管線強(qiáng)度的校核,壓差與流量之間關(guān)系的確定,輸液泵的選擇和安裝位置的確定,儲油罐強(qiáng)度的校核,油品裝卸時(shí)間的計(jì)算,油品和天然氣的計(jì)量,氣蝕和水擊等現(xiàn)象的預(yù)防等。解決這些問題,要求從事石油工程技術(shù)的科學(xué)工作者必須具備“工程流體力學(xué)”知識,以便在石油工程的建設(shè)和管理中更好地發(fā)揮作用。為了使學(xué)生能夠更好地學(xué)習(xí)掌握該課程的內(nèi)容,教學(xué)環(huán)節(jié)尤為重要。對如何設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié),本文主要從以下四個(gè)方面加以說明。
一、教學(xué)由多媒體與板書共同完成
教學(xué)板書是教師教學(xué)思路的整體反映,是教師在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí),幫助學(xué)生理解和記憶,以及啟發(fā)學(xué)生思考的重要手段,是教學(xué)過程中不可缺少的組成部分。教學(xué)板書以文字、符號、圖表等手段將教學(xué)內(nèi)容直接訴諸學(xué)生的視覺,豐富了學(xué)生的感知表象,有助于學(xué)生吸收和掌握知識信息。在授課過程中,筆者把學(xué)生對使用板書和多媒體的意見進(jìn)行調(diào)查,90%的學(xué)生更傾向于使用板書教學(xué)。
由于“工程流體力學(xué)”課程,基本概念多、難理解,公式復(fù)雜難懂,采用板書邊寫邊講解,給學(xué)生留有足夠的時(shí)間去理解,去認(rèn)知,接受起來更容易一些。但是流體本身運(yùn)動復(fù)雜,沒有固定的形狀,在外力作用下,流體流動狀態(tài)、流動規(guī)律是什么樣的,在板書上表達(dá)起來可能不夠準(zhǔn)確,不夠形象、逼真;而采用多媒體[1],將其制作成圖片或動畫課件,則直觀明了,生動具體,給學(xué)生在視覺上以新穎的感覺,在頭腦里的印象會更深刻一些。比如:講工程流體力學(xué)的發(fā)展史,單純講授枯燥無味。此時(shí),制作多媒體課件展示給大家, 比如弧線球也稱香蕉球,找一個(gè)足球明星踢弧線球的視頻放里面,邊放映邊講解,學(xué)生很感興趣,還學(xué)到了知識,同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,起到了很好的引導(dǎo)效果。
二、將計(jì)算流體動力學(xué)軟件融入到理論教學(xué)中
“工程流體力學(xué)”一般采用理論方法、實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)值計(jì)算三種方法研究,其中,數(shù)值計(jì)算就是使用計(jì)算流體動力學(xué)軟件計(jì)算[2],是當(dāng)今比較常用也比較流行的方法。計(jì)算流體動力學(xué)(簡稱CFD)是通過計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示,對包含有流體流動和熱傳導(dǎo)等相關(guān)物理現(xiàn)象的系統(tǒng)所做的分析。CFD可以看作是在流動基本方程控制下對流動的數(shù)值模擬。通過這種數(shù)值模擬,可以得到極其復(fù)雜問題的流場內(nèi)各個(gè)位置上基本物理量(如速度、壓力、溫度、濃度等)的分布,以及這些物理量隨時(shí)間的變化情況,確定漩渦分布特性、空化特性及脫流區(qū)等。CFD方法克服了理論方法和實(shí)驗(yàn)方法的局限性,在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的計(jì)算,就好像在計(jì)算機(jī)上做一次物理實(shí)驗(yàn)。例如,機(jī)翼的繞流,通過計(jì)算機(jī)并將其結(jié)果在屏幕上顯示,就可以看到流場的各種細(xì)節(jié);如激波的運(yùn)動、強(qiáng)度、渦的生成與傳播、流動的分離、表面的壓力分布、受力大小及其隨時(shí)間的變化等。數(shù)值模擬可以形象地再現(xiàn)流動情景,與做實(shí)驗(yàn)沒有區(qū)別。
目前,CFD軟件中比較著名的就是Fluent軟件。所以可以在教學(xué)中使用Fluent軟件模擬,給學(xué)生展示流動規(guī)律和流動結(jié)果。例如:馮?卡門渦街,不同形狀物體繞流使用Fluent進(jìn)行模擬,既直觀又能清楚地展現(xiàn)流動規(guī)律,同時(shí)對流體本身產(chǎn)生無限的向往,對“工程流體力學(xué)”課程充滿了期待和興趣,為學(xué)生以后學(xué)習(xí)軟件打下了基礎(chǔ)。
三、實(shí)施雙語教學(xué)
隨著我國與世界的接軌,隨著世界一體化進(jìn)程,迫切需要大量精通兩種以上語言的人才,作為一種培養(yǎng)國際化人才的有效手段,雙語教學(xué)勢在必行。高等教育作為教育的前沿陣地,也要同國際接軌。雙語教學(xué)本身就是我國高等教育國際化趨勢的客觀要求,對高校來講,可以加強(qiáng)國內(nèi)高校和國外高校的教學(xué)合作,高校之間的合作項(xiàng)目越來越多,有助于國內(nèi)外專業(yè)領(lǐng)域知識體系的統(tǒng)一和完善;對教師來說,可以促進(jìn)國內(nèi)高校教師同國外高校教師的學(xué)術(shù)交流,國內(nèi)高校教師可從中了解到很多世界前沿知識,并有效地傳遞給學(xué)生;從學(xué)生自身來看,打破了語言障礙,學(xué)生能夠在專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)較好地將母語和英語這兩種語言之間根據(jù)交際對象和工作環(huán)境的需要進(jìn)行切換,有效地開展交流與合作,并且多掌握一種語言,就多了一份生存的手段,多了一份了解外部先進(jìn)世界的途徑,多一份機(jī)會。雙語教學(xué)不僅可以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用外語解決實(shí)際問題的能力,而且有利于學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握、精通一門外語(主要是英語),能夠多一種思維方式,學(xué)會從多種角度,用不同觀點(diǎn)看問題,進(jìn)而提升競爭能力,同時(shí)也為培養(yǎng)“復(fù)合型”人才奠定了基礎(chǔ)。
現(xiàn)今實(shí)施“雙語教學(xué)”,既符合與時(shí)俱進(jìn)的要求,又能夠提升教學(xué)水平,這意味著在教學(xué)中實(shí)施“雙語教學(xué)”勢在必行。在“工程流體力學(xué)”專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中改變使用單純母語(漢語)的教學(xué)方式,將外語(主要是英語)運(yùn)用于其教學(xué)的全過程之中,使之與母語教學(xué)互相融合、互相促進(jìn),既體現(xiàn)專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)的特色和針對性的同時(shí),又能夠全面提高學(xué)生的外語應(yīng)用能力和綜合素質(zhì),使教學(xué)更好地適應(yīng)新世紀(jì)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。在“工程流體力學(xué)”教學(xué)中推行雙語教學(xué),使學(xué)生在雙語教學(xué)課堂中提高英語水平,學(xué)會用英語表達(dá)專業(yè)知識,繼而過渡到用英語去思維、求知、交流,以便熟練地用外語來解決實(shí)際問題。這種教學(xué)模式既符合經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展對涉外人才基本素質(zhì)的要求,也符合大學(xué)各專業(yè)交叉融合的發(fā)展方向,是教學(xué)改革的重要內(nèi)容。
根據(jù)“工程流體力學(xué)”課程的特點(diǎn),在其教學(xué)中可以使用綜合型教學(xué)模式。即對一些基本概念、基本理論,比較好理解的,可以采用浸入型;而對一些公式的推導(dǎo),專業(yè)性比較強(qiáng)的,難于理解的采用過渡型。另外,將一些流體發(fā)展的歷史、實(shí)例用多媒體教學(xué)手段進(jìn)行授課,達(dá)到直觀的效果。
四、注重實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)
“工程流體力學(xué)”也是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)[3]。很多流體力學(xué)理論都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)建立起來的,理論分析得出的結(jié)果需要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證,而實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行又需要用分析得出的理論來指導(dǎo)。因此,實(shí)驗(yàn)是“工程流體力學(xué)”課程的重要組成部分,是必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。它不僅是為了驗(yàn)證理論,有助于學(xué)生學(xué)好流體力學(xué),而且是培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究、提高獨(dú)立工作和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。
隨著大學(xué)教育的普及,受教育的人數(shù)迅猛增長,而實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備與人數(shù)增長不成比例,導(dǎo)致教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的間隔周期較長,使得實(shí)驗(yàn)前,有些學(xué)生并沒有做好充分的準(zhǔn)備,并且缺乏必要的理論復(fù)習(xí),對即將做的實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識沒概念,致使理論和實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重脫節(jié),實(shí)驗(yàn)效果不佳。但是對學(xué)生的考核僅僅是一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告,導(dǎo)致有些報(bào)告抄襲嚴(yán)重,甚至有些學(xué)生做實(shí)驗(yàn),看別人怎么做就怎么做。這樣,學(xué)生的動手能力、實(shí)踐能力怎么能培養(yǎng)出來?更不用說培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和發(fā)散思維。實(shí)驗(yàn)課是教學(xué)的必要環(huán)節(jié),也是重要環(huán)節(jié),不容忽視。
1.實(shí)驗(yàn)前,回顧與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的知識點(diǎn),讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)了解本次實(shí)驗(yàn)和相關(guān)理論,這里的相關(guān)理論不是本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論,實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)該由學(xué)生通過做實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來;也可以將本實(shí)驗(yàn)過程錄制成一段視頻,讓學(xué)生提前看一下,熟悉一下實(shí)驗(yàn)過程,視覺在人心中留的印象會更深刻一些,做到心中有數(shù),這樣真正自己動手做實(shí)驗(yàn)就不會茫然。
2.由于時(shí)間和設(shè)備的限制,實(shí)驗(yàn)只能就某一種情況進(jìn)行操作,對其他條件變化時(shí)會有什么樣的規(guī)律不能面面俱到,這時(shí)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用計(jì)算流體動力學(xué)軟件演示也會收到很好的教學(xué)效果。所以,計(jì)算流體動力學(xué)軟件不僅在教學(xué)中,在實(shí)驗(yàn)中的作用也是顯著的。
3.在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革的同時(shí),實(shí)驗(yàn)課考核的方法也應(yīng)該相應(yīng)地加以整改。通過純粹的書面實(shí)驗(yàn)報(bào)告和出勤率進(jìn)行考核,學(xué)生互相抄襲,敷衍了事,實(shí)驗(yàn)做完后真正的原理還沒弄明白。為了避免此類情況的發(fā)生,一方面,考核每個(gè)學(xué)生親自動手做實(shí)驗(yàn),邊做實(shí)驗(yàn)邊講解,不僅能夠鍛煉學(xué)生動手的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΓZ言表達(dá)能力相應(yīng)地也有所提高,為此應(yīng)該增加實(shí)驗(yàn)教師的人數(shù);另一方面,除了增加實(shí)驗(yàn)課在最終成績的比例(10%)外,還要在期末試卷中增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,以檢驗(yàn)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解能力和掌握情況。
為了使學(xué)生能夠更好地掌握“工程流體力學(xué)”課程的內(nèi)容,教學(xué)需要改革,這就要求當(dāng)代大學(xué)教師不斷地嘗試、不斷地探索新的教學(xué)模式,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。本文針對“工程流體力學(xué)”這門專業(yè)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn),提出了幾點(diǎn)教學(xué)建議,希望對工作在一線的流體力學(xué)教師有點(diǎn)幫助。
參考文獻(xiàn):