發(fā)布時(shí)間：2023-12-26 10:41:27
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的工程流體力學(xué)知識(shí)點(diǎn)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞CDIO；流體力學(xué)；能力培養(yǎng)；教學(xué)改革
1引言
“流體力學(xué)”作為理工科的一門(mén)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(lái)流體力學(xué)學(xué)科發(fā)生深刻變化，對(duì)流體運(yùn)動(dòng)認(rèn)識(shí)加深，測(cè)量手段更為先進(jìn)，對(duì)流體運(yùn)動(dòng)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(mén)課程概念抽象、數(shù)學(xué)公式多，在以往課程教學(xué)過(guò)程中更多重視理論知識(shí)的傳授，人才培養(yǎng)過(guò)程中存在著過(guò)分偏重理論知識(shí)學(xué)習(xí)，缺乏對(duì)學(xué)生工程能力的培養(yǎng)等不足之處。因此，本文借鑒國(guó)際流行的CDIO工程教育理念，擬對(duì)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(shí)服務(wù)于后續(xù)的安全知識(shí)學(xué)習(xí)及工作實(shí)際，將知識(shí)教育和能力培養(yǎng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生專業(yè)理論知識(shí)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(jiǎn)稱?！癈”構(gòu)思指系統(tǒng)性的構(gòu)想、思考，明確產(chǎn)業(yè)需求?！癉”設(shè)計(jì)是把將要被實(shí)現(xiàn)的計(jì)劃通過(guò)視覺(jué)的形式描述出來(lái)的活動(dòng)過(guò)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(guò)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(lái)達(dá)到想要的價(jià)值的過(guò)程。從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施到運(yùn)行的全過(guò)程就是產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，用它來(lái)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(guò)引導(dǎo)學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、知識(shí)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(shí)，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(duì)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(duì)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(dòng)力學(xué)。研究流體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，作用于流體上的力與運(yùn)動(dòng)要素之間的關(guān)系，以及流體的運(yùn)動(dòng)特征與能量轉(zhuǎn)換等。（3）有關(guān)流體靜力學(xué)和流體動(dòng)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(jiàn)的泄漏等問(wèn)題相結(jié)合。（4）泵與風(fēng)機(jī)工作原理及運(yùn)行知識(shí)，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(shí)可通過(guò)學(xué)生自主學(xué)習(xí)來(lái)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(wèn)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(guò)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(lái)的學(xué)生只是現(xiàn)成公式的計(jì)算機(jī)器，面對(duì)新的問(wèn)題將束手無(wú)策，學(xué)生沒(méi)有創(chuàng)新能力，沒(méi)有利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。只有掌握正確的基本概念和流體運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律，才能認(rèn)識(shí)特殊規(guī)律，才能有分析實(shí)際問(wèn)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(wèn)題學(xué)習(xí)的形式，要求學(xué)生基于問(wèn)題學(xué)習(xí)。（1）首先要講授該門(mén)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(shí)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(shí)點(diǎn)的教學(xué)過(guò)程采用啟發(fā)式教學(xué)法，先由老師設(shè)置問(wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)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(guò)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(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。（3）傳統(tǒng)的教學(xué)模式由于缺乏對(duì)知識(shí)的應(yīng)用，學(xué)生通常將通過(guò)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(shí)點(diǎn)的講解的同時(shí)，注重對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用和拓展，各知識(shí)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(dòng)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(duì)專業(yè)的支撐作用，要求理論知識(shí)必須服務(wù)于安全工作實(shí)際，將知識(shí)教育和工程能力培養(yǎng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。
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(guò)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(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的動(dòng)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(kāi)放性實(shí)驗(yàn)?zāi)K?；A(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(guò)程簡(jiǎn)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(méi)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(guò)流體力學(xué)知識(shí)制定實(shí)驗(yàn)方案，使用儀器測(cè)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(shí)更好地與安全工程專業(yè)相結(jié)合，解決專業(yè)實(shí)際問(wèn)題。綜合類型的實(shí)驗(yàn)相對(duì)較復(fù)雜，采用團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式，通過(guò)互相交流討論解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)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(kāi)放性實(shí)驗(yàn)?zāi)K通過(guò)建設(shè)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生參加各類學(xué)科競(jìng)賽、科技創(chuàng)新活動(dòng)、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(tái)。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(dòng)過(guò)程。開(kāi)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(mén)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(shí)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(wèn)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(wèn)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(kāi)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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關(guān)鍵詞：材料科學(xué)與工程專業(yè)；流體力學(xué)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）48-0039-02
流體力學(xué)是一門(mén)研究流體的受力與運(yùn)動(dòng)規(guī)律的嚴(yán)密科學(xué)，是一門(mén)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(guò)程中，涉及到的數(shù)學(xué)公式很多，過(guò)程較為復(fù)雜。歷年來(lái)，學(xué)生們普遍認(rèn)為流體力學(xué)課程枯燥無(wú)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(duì)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(lái)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(shí)、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(guò)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(duì)性強(qiáng)，而且學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)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(guò)程中，模塊是相對(duì)獨(dú)立的，但從課程的整體架構(gòu)上來(lái)說(shuō)又是有機(jī)關(guān)聯(lián)的，步步為營(yíng)，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(guó)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(dòng)動(dòng)力學(xué)實(shí)際流體運(yùn)動(dòng)：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(jiǎn)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(dòng)學(xué)基礎(chǔ)、動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)時(shí)，可以先從實(shí)際流體流動(dòng)的基本方程入手，使學(xué)生在本門(mén)課程開(kāi)始就接觸到流體動(dòng)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(dòng)力學(xué)及一元流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題作為其特殊情況處理，將理想流體、一元流動(dòng)的條件代入有關(guān)方程，即可得到理想流體、一元流動(dòng)的動(dòng)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(lái)，教師在講完一般形式的方程組后再來(lái)講具體一元流體動(dòng)力學(xué)及理想流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，就可略去大量的公式推導(dǎo)過(guò)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(lái)重點(diǎn)更突出，教學(xué)過(guò)程卻相對(duì)簡(jiǎn)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(duì)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(guò)程，以工程應(yīng)用為根本。從學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律來(lái)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(zhǎng)，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(shì)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(shí)，主要講授流體流動(dòng)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(duì)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(jiǎn)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(kāi)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(wèn)題為引導(dǎo)，充分調(diào)動(dòng)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(guò)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(wèn)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(guò)一些生動(dòng)的圖片、視頻、動(dòng)畫(huà)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(duì)流體力學(xué)的感性認(rèn)識(shí)與興趣，如汽車(chē)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?；海岸為什么是弧形；?zhàn)斗機(jī)為什么頭部是尖的等。這些問(wèn)題是日常生活中經(jīng)常見(jiàn)到的，通過(guò)這些問(wèn)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(wèn)題，讓學(xué)生們帶著疑問(wèn)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(guò)程中教學(xué)手段較為豐富，但仍以板書(shū)和多媒體教學(xué)兩種方法為主。更多采用“多媒體為主，板書(shū)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?。同時(shí)，伴隨著信息網(wǎng)絡(luò)化大形勢(shì)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(shí)結(jié)構(gòu)體系就一帶而過(guò)，課堂上考慮的時(shí)間不足，很難形成師生之間的互動(dòng)。相對(duì)而言，板書(shū)備課時(shí)間較長(zhǎng)，課堂上書(shū)寫(xiě)時(shí)間也較長(zhǎng)，對(duì)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(shí)點(diǎn)，易于形成師生間的“一問(wèn)一答”式的互動(dòng)關(guān)系。因此，在流體力學(xué)授課過(guò)程中宜采用二者結(jié)合的方式，對(duì)于系統(tǒng)性較差的知識(shí)點(diǎn)來(lái)說(shuō)采用多媒體方式，而對(duì)于重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容則主要采用板書(shū)的形式，真正做到對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的側(cè)重講解，疏而不漏。只有這樣才能使學(xué)生對(duì)課程既有充足的知識(shí)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(mén)與工程實(shí)踐結(jié)合緊密的學(xué)科。因此，在課程開(kāi)展的過(guò)程中應(yīng)該對(duì)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(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；同時(shí)，由于長(zhǎng)期以來(lái)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(duì)實(shí)驗(yàn)與工程教學(xué)進(jìn)行改革來(lái)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(shí)相結(jié)合。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)較多適用于試驗(yàn)臺(tái)環(huán)境下，是國(guó)家根據(jù)課程規(guī)劃以及人才的知識(shí)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(duì)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(duì)專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的理解與創(chuàng)新需求。其次，有效利用高校科研優(yōu)勢(shì)，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(kāi)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(kāi)展一些更具有研究性和綜合性的實(shí)驗(yàn)，這樣對(duì)理論知識(shí)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(dòng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；多媒體課件；學(xué)習(xí)理論
作者簡(jiǎn)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(hào)：2011JGB018）的研究成果。
中圖分類號(hào)：G642.1?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）34-0088-02
“流體力學(xué)”是環(huán)境工程專業(yè)一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。其主要任務(wù)是通過(guò)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(dòng)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(wèn)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(kāi)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(duì)學(xué)生高等數(shù)學(xué)和物理知識(shí)要求較高等特點(diǎn)。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，如果只借助于書(shū)本、教師的語(yǔ)言和板書(shū)這些方法難以實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果，學(xué)生也會(huì)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(kāi)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(wèn)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(kāi)發(fā)過(guò)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(jiǎn)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(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生“樂(lè)學(xué)”、“會(huì)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(jiàn)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(dòng)學(xué)和流體動(dòng)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(duì)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(shí)。
（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(kāi)發(fā)“流體力學(xué)”多媒體課件時(shí)，將北京奧運(yùn)會(huì)“水立方”水面擾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的阻力情況、中央電視臺(tái)記錄片《水問(wèn)》以及“神舟七號(hào)”飛船的資料等，以優(yōu)美的文字、活靈活現(xiàn)的畫(huà)面、動(dòng)聽(tīng)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(jiàn)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(shí)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(shí)或謀生技能，更重要的是針對(duì)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(kāi)啟他們的心智。在緒論部分，可用古代的詩(shī)詞引出學(xué)生對(duì)流水的思索，“一道殘陽(yáng)鋪水中，半江瑟瑟半江紅”，“問(wèn)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(shí)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(guò)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(zhǎng)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(yǔ)題目，實(shí)現(xiàn)了雙語(yǔ)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(wèn)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(wèn)題，力爭(zhēng)做到在每一章的“流體力學(xué)”課件開(kāi)講前都提出一個(gè)問(wèn)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(wèn)題，比如一滴牛奶的流體力學(xué)問(wèn)題，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)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(shí)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(shí)解決問(wèn)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(dòng)量方程時(shí)，補(bǔ)充三峽水壩的視頻，讓學(xué)生對(duì)恒定總流動(dòng)量方程有更為深刻和直觀的認(rèn)識(shí)。
（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(kāi)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(huì)極大地提高學(xué)生學(xué)好課程的積極性，讓學(xué)生對(duì)當(dāng)前相關(guān)學(xué)科的熱點(diǎn)問(wèn)題有一定的了解，從而引發(fā)學(xué)生的思考，激起他們對(duì)科研的濃厚興趣。正如張愛(ài)玲所說(shuō)“出名要趁早”，對(duì)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(jiǎn)約美?！傲黧w力學(xué)”多媒體課件開(kāi)發(fā)時(shí)，背景畫(huà)面的設(shè)計(jì)要做到：簡(jiǎn)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(jiǎn)意賅，簡(jiǎn)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(kāi)，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(jiǎn)潔明快地使學(xué)生認(rèn)識(shí)、理解和掌握主題。首先動(dòng)畫(huà)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(jué)效果。其次動(dòng)畫(huà)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(jué)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(dòng)畫(huà)技巧，以擴(kuò)大課件的表現(xiàn)力。
三、結(jié)語(yǔ)
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(wèn)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(kāi)發(fā)過(guò)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(jiǎn)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(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生“樂(lè)學(xué)”、“會(huì)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)：
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關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；理論教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)
一、流體力學(xué)課程特點(diǎn)
流體力學(xué)是水利工程、環(huán)境工程、給水排水等專業(yè)的一門(mén)學(xué)科基礎(chǔ)必選課，與后續(xù)專業(yè)課聯(lián)系緊密。如對(duì)于給排水專業(yè)來(lái)說(shuō)，后續(xù)的水泵與水泵站、建筑給排水等課程的學(xué)習(xí)都需要用到流體力學(xué)方面的知識(shí)。流體力學(xué)具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，該課程理論抽象，理論公式推導(dǎo)和基本概念比較多，學(xué)生需要在掌握基本概念及理論公式推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，清楚了解公式的應(yīng)用限制條件，才能靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。另外，實(shí)驗(yàn)是流體力學(xué)課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，與所學(xué)理論知識(shí)緊密相關(guān)，是驗(yàn)證理論、數(shù)值計(jì)算結(jié)果的重要途徑，是學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)的主要手段，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，加強(qiáng)對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的掌握方面起著重要作用。根據(jù)筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，目前，在流體力學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中存在著一些問(wèn)題：課堂例題和課后習(xí)題與工程實(shí)際脫節(jié)，理論與實(shí)際聯(lián)系不夠緊密，學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)在實(shí)際工程的應(yīng)用不甚了解，只會(huì)機(jī)械照搬公式解題；教師主要采用課堂灌輸、學(xué)生被動(dòng)接受的教學(xué)模式，與學(xué)生的互動(dòng)比較少；所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證型和演示型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并加以驗(yàn)證的機(jī)會(huì)甚少，不利于學(xué)生思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，更不利于學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題能力的培養(yǎng)。因此，流體力學(xué)課程教學(xué)需要采用多元化教學(xué)模式、加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系、對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，以取得較好的教學(xué)效果。
二、教學(xué)方法探討
（一）理論教學(xué)方法探討
1.重視緒論的作用。
緒論對(duì)于講好一門(mén)課是非常重要的。通過(guò)對(duì)緒論的學(xué)習(xí)，學(xué)生可了解本課程涉及的主要內(nèi)容，在學(xué)科領(lǐng)域中的地位，發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展方向，與后續(xù)專業(yè)課程的聯(lián)系，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位與作用等。通過(guò)對(duì)緒論的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)本學(xué)科的意義、目的及重要性，激發(fā)學(xué)生對(duì)該門(mén)課程的學(xué)習(xí)興趣，安排好學(xué)習(xí)計(jì)劃，為學(xué)好該門(mén)課做好充足的準(zhǔn)備。
2.采用啟發(fā)式教學(xué)手段。
現(xiàn)代教學(xué)論中的啟發(fā)式教學(xué)思想的特點(diǎn)是：強(qiáng)調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師要調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，實(shí)現(xiàn)教師主導(dǎo)作用與學(xué)生積極性相結(jié)合；強(qiáng)調(diào)學(xué)生智力的充分發(fā)展，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)知識(shí)的學(xué)習(xí)與智力的充分發(fā)展相結(jié)合；強(qiáng)調(diào)激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)內(nèi)在動(dòng)力與學(xué)習(xí)的責(zé)任感相結(jié)合；強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)書(shū)本知識(shí)與直接經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合[1]。因此，將啟發(fā)式教學(xué)思想應(yīng)用于流體力學(xué)課程教學(xué)，把學(xué)生放于主體地位，可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生對(duì)本門(mén)課的興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果；教學(xué)中通過(guò)理論與實(shí)踐的緊密聯(lián)系，便于將理論知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)踐中，要使學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握更加靈活牢固，并為以后課程的學(xué)習(xí)及工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
（1）采用對(duì)比法。授課時(shí)，將相近或相反的定義、概念進(jìn)行對(duì)比，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)概念的理解和掌握。如講解流線和跡線、恒定流和均勻流、層流和紊流等概念時(shí)，采用比較法授課，避免學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的混淆。另外，還可將新舊知識(shí)進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生在復(fù)習(xí)舊知識(shí)的同時(shí)，加深對(duì)新知識(shí)的掌握。如在講動(dòng)量方程時(shí)，可將動(dòng)量方程與能量方程的應(yīng)用前提條件、所能解決的問(wèn)題進(jìn)行比較，從而加深學(xué)生對(duì)這兩大基本方程的理解和掌握。
（2）采用聯(lián)系法。在講概念之前，先引入實(shí)例。如在講卡門(mén)渦街概念之前，先介紹電線在風(fēng)中發(fā)出聲響的原因；通過(guò)介紹汽車(chē)外形設(shè)計(jì)，講解繞流阻力的問(wèn)題；在講表面張力的時(shí)候，聯(lián)系露珠是球形的現(xiàn)象；在講毛細(xì)現(xiàn)象的時(shí)候，聯(lián)系當(dāng)毛巾部分浸在水中時(shí)，未浸在水中的部分也會(huì)變濕的生活現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)這些與生活緊密相關(guān)的流體力學(xué)問(wèn)題的思考，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大為增加，并且要加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。另外，還可聯(lián)系新舊知識(shí)，如有壓管流的水力計(jì)算其實(shí)就是能量方程在實(shí)際工程中的應(yīng)用，同時(shí)聯(lián)系后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)和日后所從事的工作，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)溫故知新，達(dá)到融會(huì)貫通的效能。
（3）采用“問(wèn)題式”教學(xué)法。在授課過(guò)程中，針對(duì)某些易混淆、易理解錯(cuò)誤的知識(shí)點(diǎn)和難點(diǎn)，適當(dāng)?shù)靥岢鲆恍┱T導(dǎo)性問(wèn)題，以提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題為線索，達(dá)到學(xué)生掌握知識(shí)的目的。有些問(wèn)題先提出來(lái)，留出適當(dāng)時(shí)間，再讓學(xué)生回答；有些問(wèn)題提出來(lái)為引起同學(xué)注意，教師可自問(wèn)自答。如在推導(dǎo)作用在平面壁上靜水總壓力公式時(shí)，公式得出后，可向?qū)W生提問(wèn)“公式推導(dǎo)過(guò)程中所涉及的水深h和y值是否相同，若不同，它們之間有何關(guān)系”，讓學(xué)生回答，以加深學(xué)生對(duì)公式中各項(xiàng)符號(hào)的理解，避免應(yīng)用公式時(shí)混淆出錯(cuò)；在講液體作用在曲面上的靜水總壓力時(shí)，先提出問(wèn)題“能否用液體作用在平面上的靜水總壓力的求解方法來(lái)求解”，然后分析曲面和平面所受壓力的不同點(diǎn)，最后得出液體作用在曲面上的靜水總壓力的求解方法。
3.充分利用現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段。
在教學(xué)過(guò)程中，采用板書(shū)和現(xiàn)代多媒體技術(shù)相結(jié)合的方式，充分利用現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段，將聲音、圖形和動(dòng)畫(huà)等與授課知識(shí)靈活結(jié)合，提高學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)興趣。教師可以在講授偏重于推導(dǎo)過(guò)程的內(nèi)容時(shí)采用傳統(tǒng)授課方式，而講授需要直觀形象的內(nèi)容時(shí)采用多媒體教學(xué)方法。如在講局部損失時(shí)，通過(guò)流體力學(xué)模型局部障礙處漩渦的形成演示，加深學(xué)生對(duì)造成局部水頭損失影響因素的理解；在講壓力體和靜水壓強(qiáng)分布圖繪制時(shí)，利用多媒體演示圖形的疊加、抵消過(guò)程，使學(xué)生一目了然，起到事半功倍的效果。
4.加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系。
由于學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)際工程的感性認(rèn)識(shí)，對(duì)抽象的理論在理解上有一些困難，因此在講課時(shí)要加強(qiáng)所講授的理論知識(shí)與工程實(shí)際的聯(lián)系。例如，在講流線時(shí)，可讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室觀看流體力學(xué)模型的水流現(xiàn)象，或做成動(dòng)畫(huà)演示，使學(xué)生對(duì)實(shí)際的水流現(xiàn)象有直觀的認(rèn)識(shí)，從而加深對(duì)流線概念的理解；對(duì)工程中常用到的流體力學(xué)知識(shí)，如能量方程，應(yīng)在推導(dǎo)及應(yīng)用條件等方面深入講解，并舉例講解該方程在實(shí)際工程中能解決的問(wèn)題，如在城市給水管網(wǎng)中管道埋深確定方面的應(yīng)用等，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)該方程的理解，做到靈活運(yùn)用，增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。在授課時(shí)，還應(yīng)盡量將流體力學(xué)的有關(guān)知識(shí)與后續(xù)專業(yè)課相結(jié)合，使教學(xué)內(nèi)容更加充實(shí)，并可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果。如將有壓管道的水力計(jì)算與后續(xù)課程給水管道的設(shè)計(jì)相結(jié)合；將無(wú)壓管道的水力計(jì)算與排水管道的設(shè)計(jì)相結(jié)合；將水頭損失計(jì)算與建筑給水系統(tǒng)中水箱的設(shè)置高度、水泵揚(yáng)程選擇等相結(jié)合。
5.重視課堂習(xí)題和課后作業(yè)。
流體力學(xué)課程中的理論公式和概念比較多，為加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基本概念的掌握，熟練運(yùn)用理論公式解決問(wèn)題，要重視課堂習(xí)題和課后作業(yè)對(duì)知識(shí)鞏固的作用。教師在講完理論知識(shí)后，應(yīng)選擇有代表性的例題，通過(guò)對(duì)典型例題的剖析，啟發(fā)學(xué)生舉一反三，達(dá)到靈活掌握所學(xué)知識(shí)的目的。另外，通過(guò)適量的課堂習(xí)題檢查，鞏固學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，給學(xué)生提供課堂討論的機(jī)會(huì)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生思維的鍛煉。給學(xué)生布置適量的課后作業(yè)也非常重要。通過(guò)課后作業(yè)，可促使學(xué)生復(fù)習(xí)學(xué)過(guò)的知識(shí)，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握。另外，教師通過(guò)對(duì)作業(yè)的批改，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的弱點(diǎn)和不足，再加以重點(diǎn)講解，從而在教學(xué)過(guò)程中可做到有的放矢，增強(qiáng)教學(xué)效果。
（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探討
流體力學(xué)課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果對(duì)整個(gè)課程體系產(chǎn)生著直接的影響。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以彌補(bǔ)理論教學(xué)的不足，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的理解和掌握，如雷諾實(shí)驗(yàn)的演示，可加深學(xué)生對(duì)層流和紊流概念的理解。另外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)還可培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力及創(chuàng)新能力。目前流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證型和演示型實(shí)驗(yàn)，綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)很少，基本上是學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的實(shí)驗(yàn)步驟，一步一步做，而不是自己動(dòng)腦設(shè)計(jì)并加以驗(yàn)證，這樣就無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。為更好的培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，應(yīng)多開(kāi)設(shè)一些綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生自己提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)操作、整理實(shí)驗(yàn)成果、得出結(jié)論。學(xué)生在自主完成實(shí)驗(yàn)的全部環(huán)節(jié)時(shí)，能夠?qū)⒄n堂上所學(xué)的理論知識(shí)和學(xué)過(guò)的實(shí)驗(yàn)技能有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，動(dòng)手能力、分析解決問(wèn)題的能力均得到綜合訓(xùn)練。另外，在條件允許的情況下，實(shí)驗(yàn)室可全天開(kāi)放，學(xué)生可根據(jù)自己的時(shí)間安排完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，教師負(fù)責(zé)答疑。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)應(yīng)由實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合得出，以一定比例計(jì)入本門(mén)課的總成績(jī)。這樣可激勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視，調(diào)動(dòng)其積極性。
三、結(jié)語(yǔ)
在流體力學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)充分利用啟發(fā)式教學(xué)和現(xiàn)代化教學(xué)手段，加強(qiáng)與工程實(shí)際的聯(lián)系，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和思維能力，提高本門(mén)課程的學(xué)習(xí)效果。
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關(guān)鍵詞：建構(gòu)主義；認(rèn)知靈活性理論；熱工理論
作者簡(jiǎn)介：衣曉青（1956-），女，山東青島人，長(zhǎng)沙理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，教授；石爾（1979-），女，湖南長(zhǎng)沙人，長(zhǎng)沙理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，講師。（湖南 長(zhǎng)沙 410004）
基金項(xiàng)目：本文系2011年湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究立項(xiàng)項(xiàng)目的研究成果。
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）16-0069-02
“工程流體力學(xué)”、“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”既是熱工理論的三大主干課程，又是能源動(dòng)力類專業(yè)（方向）的主要技術(shù)基礎(chǔ)課。傳統(tǒng)的教學(xué)宗旨傾向于各門(mén)基礎(chǔ)課程自成科學(xué)體系，分別獨(dú)立教學(xué)，為后續(xù)專業(yè)課程打下牢固基礎(chǔ)。但是這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式死板，致使學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興致，不易明確學(xué)習(xí)目的。建構(gòu)主義的認(rèn)知靈活性理論發(fā)現(xiàn)了新的教學(xué)要素——“案例教學(xué)”。按照認(rèn)知靈活性理論，對(duì)以上熱工理論三大基礎(chǔ)主干課程進(jìn)行優(yōu)化整合，以熱能動(dòng)力類專業(yè)為場(chǎng)景，建構(gòu)諸多新的知識(shí)點(diǎn)教學(xué)，組織全新的熱工理論基礎(chǔ)課程體系，可以使熱工理論基礎(chǔ)課教學(xué)克服以上不足。
一、打破僵化教學(xué)：認(rèn)知靈活性理論的應(yīng)用
建構(gòu)主義教學(xué)理論沖破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，克服了“填鴨式”教學(xué)把學(xué)生作為小綿羊馴服的弊端。[1]作為建構(gòu)主義教學(xué)理論中的一個(gè)分支，斯皮羅提出的“認(rèn)知靈活性”理論很好地解決了“死記硬背”傳統(tǒng)與極端建構(gòu)主義（忽視抽象養(yǎng)成）之間的矛盾。認(rèn)知靈活性理論的主要思想就是：通過(guò)情景（境）展現(xiàn)基本概念和基礎(chǔ)理論工具，學(xué)生既可以掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)，又可以按抽象思維方式，放開(kāi)視野尋找新的分析問(wèn)題的工具。
為了解決傳統(tǒng)與極端的沖突，斯皮羅把知識(shí)抽象為兩種不同性質(zhì)的結(jié)構(gòu)：良構(gòu)的與非良構(gòu)的兩種領(lǐng)域。[2]良構(gòu)的即是指：按照抽象思維，從概念到原理的演繹解析的知識(shí)體系，符合科學(xué)意義上的正統(tǒng)規(guī)范。非良構(gòu)的即是指：在具體場(chǎng)景（案例）中，隱透出的各種良性結(jié)構(gòu)的知識(shí)疊合；這種疊合的基礎(chǔ)知識(shí)能夠解釋或解決具體場(chǎng)景問(wèn)題；不同的場(chǎng)景有不同的良性結(jié)構(gòu)知識(shí)疊合的詮釋。由此得出結(jié)論，良性結(jié)構(gòu)知識(shí)就存在于非良性結(jié)構(gòu)知識(shí)之中，“認(rèn)知靈活性”教學(xué)就可以讓學(xué)生通過(guò)非良性知識(shí)教學(xué)獲得更加深刻的良性結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)知識(shí)，而且是積極主動(dòng)地、生動(dòng)有趣地接受之。
熱工理論是研究熱（能）在釋放、轉(zhuǎn)換和傳遞中的流體流動(dòng)及傳熱傳質(zhì)等問(wèn)題的科學(xué)，涉及流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律、熱（能）轉(zhuǎn)換與傳遞規(guī)律。按照認(rèn)知靈活性理論的教學(xué)觀，熱工理論基礎(chǔ)課教學(xué)也可分類為良構(gòu)性和非良構(gòu)性。熱工理論的三大主干課程“工程流體力學(xué)”、“工程熱力學(xué)”和“傳熱學(xué)”分別作為單獨(dú)體系教學(xué)的基本概念、基本理論和基本知識(shí)的層次組織結(jié)構(gòu)，應(yīng)屬于良構(gòu)性領(lǐng)域，其傳統(tǒng)的教學(xué)方式就是從概念到概念、從原理到原理、從公式到公式的演繹解析，邏輯性很強(qiáng)，范式文本較固定，程式較穩(wěn)定，測(cè)驗(yàn)作業(yè)較死板。
“認(rèn)知靈活性”教學(xué)理論認(rèn)為，這種教學(xué)方式僵化、被動(dòng)，既不能啟動(dòng)學(xué)生的興趣，也不能啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造想象力，學(xué)生容易落入死記硬背、教條主義的套路，缺乏廣泛的知識(shí)聯(lián)系和舉一反三的思維訓(xùn)練，更缺乏給學(xué)生以另辟蹊徑的想象空間。如果以流體介質(zhì)為對(duì)象將熱工理論三大主干課程進(jìn)行優(yōu)化整合（雜交），并以熱工理論應(yīng)用為主線，將能源動(dòng)力類相關(guān)專業(yè)作為場(chǎng)景，構(gòu)成非良構(gòu)性知識(shí)結(jié)構(gòu)，其所涉及的具體問(wèn)題具有復(fù)雜背景和綜合影響因素，能夠從問(wèn)題入手引出綜合知識(shí)的有機(jī)聯(lián)系，開(kāi)闊學(xué)生發(fā)展思路，引導(dǎo)學(xué)生融會(huì)貫通，指導(dǎo)學(xué)生熟知專業(yè)背景。這種按照認(rèn)知靈活性教學(xué)理論建立起來(lái)的熱工理論基礎(chǔ)課程的非良構(gòu)性知識(shí)體系會(huì)沖破傳統(tǒng)的各自為主的單科系統(tǒng)性的課程教學(xué)模式，有利于克服“高分低能”的應(yīng)試教育傾向，培養(yǎng)面對(duì)知識(shí)時(shí)代和信息社會(huì)的創(chuàng)新型人才。
二、創(chuàng)建問(wèn)題教學(xué)：熱工理論基礎(chǔ)三大主干課程的優(yōu)化整合
認(rèn)知靈活性理論認(rèn)為：學(xué)習(xí)者在建構(gòu)知識(shí)意義的過(guò)程中，只有對(duì)知識(shí)進(jìn)行多維表征，才能達(dá)到對(duì)知識(shí)的全面理解和靈活運(yùn)用。這也是指導(dǎo)熱工理論基礎(chǔ)三大主干課程進(jìn)行優(yōu)化整合的基本思想。熱工理論基礎(chǔ)三大主干課程“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”和“工程流體力學(xué)”是主要以流體介質(zhì)為研究對(duì)象而緊密聯(lián)系在一起的動(dòng)力類技術(shù)基礎(chǔ)性課程，三門(mén)課程相互依存，共同構(gòu)成了熱工理論的主干課程體系。其中，工程流體力學(xué)是研究流體介質(zhì)的位置勢(shì)能、壓力勢(shì)能和動(dòng)能之間的相互作用的關(guān)系；工程熱力學(xué)是研究熱能與機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律；傳熱學(xué)是研究熱量從高溫部分傳遞到低溫部分的機(jī)理。由此可見(jiàn)，能（熱）量轉(zhuǎn)換與守恒定律是熱工理論三大主干課程進(jìn)行優(yōu)化整合的內(nèi)在動(dòng)力。
基礎(chǔ)課理論自身系統(tǒng)的完善性使任何改動(dòng)需求都帶有相當(dāng)大的難度，只有進(jìn)行優(yōu)化整合，才能在不斷調(diào)整和深化過(guò)程中發(fā)展新的學(xué)習(xí)要素。例如，“傳熱和流體流動(dòng)的數(shù)值方法”課程就是將傳熱學(xué)、流體力學(xué)知識(shí)進(jìn)行融合后加入到數(shù)值計(jì)算科學(xué)這一更為廣泛的學(xué)科領(lǐng)域，為熱工理論知識(shí)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，通過(guò)這一知識(shí)的優(yōu)化整合，多維表征得以實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生建構(gòu)起在熱科學(xué)和流體科學(xué)中可以直接遷移和引用的關(guān)于熱物理方面的知識(shí)，超越了封閉、孤立課程所給的單一信息模式。
如果說(shuō)熱工理論的三大主干課程“工程流體力學(xué)”、“工程熱力學(xué)”和“傳熱學(xué)”分別作為單獨(dú)體系教學(xué)是良性結(jié)構(gòu)知識(shí)的傳授，那么，把“三課”拆分，再按照具體能量轉(zhuǎn)換的場(chǎng)景問(wèn)題有機(jī)組合，這種教學(xué)模式就屬于非良性結(jié)構(gòu)教學(xué)。喬納生等人的研究把前者稱作低階學(xué)習(xí)階段，把后者稱作高級(jí)學(xué)習(xí)階段。[3]高級(jí)學(xué)習(xí)階段優(yōu)于低級(jí)學(xué)習(xí)階段的實(shí)質(zhì)就是變公式學(xué)習(xí)為問(wèn)題學(xué)習(xí)。問(wèn)題學(xué)習(xí)對(duì)于熱工基礎(chǔ)理論教學(xué)來(lái)說(shuō)，打破其三大主干課程的各自理論體系是必然的，是要針對(duì)具體的場(chǎng)景問(wèn)題而進(jìn)行知識(shí)交叉組合。值得注意的是：根據(jù)認(rèn)知靈活性教學(xué)理論，這種知識(shí)體系重組，必須避免極端建構(gòu)主義干擾，必須遵循“專業(yè)問(wèn)題、溯本求源、知識(shí)聯(lián)系”三原則，才是優(yōu)化的、高級(jí)的教學(xué)模式。
三、重復(fù)多變教學(xué)：能源動(dòng)力類專業(yè)問(wèn)題逆向滲透于熱工理論基礎(chǔ)課程
非良構(gòu)的知識(shí)體系與良構(gòu)性知識(shí)體系的區(qū)別就在于：一是前者比后者建立的概念龐大、復(fù)雜，它往往是多個(gè)不同學(xué)科孤立概念的交集；二是前者比后者建立的概念有很大的多變性，這是由問(wèn)題教學(xué)場(chǎng)景多變性所決定的。熱工理論基礎(chǔ)知識(shí)在航天、航空、熱能動(dòng)力、化工、核熱工、低溫工程、冶金熱工、微電子技術(shù)、材料和建筑等各個(gè)領(lǐng)域都有具體的應(yīng)用，從知識(shí)體系的角度來(lái)看，其展現(xiàn)的知識(shí)點(diǎn)都是非良性的。實(shí)際上，在能源動(dòng)力類相關(guān)專業(yè)的不同場(chǎng)景下，其呈現(xiàn)的非良性知識(shí)結(jié)構(gòu)也存在著很大的差異性。例如，工程熱力學(xué)中的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)在熱機(jī)循環(huán)中的應(yīng)用是熱效率，而在制冷循環(huán)中的應(yīng)用是制冷系數(shù)。這說(shuō)明熱經(jīng)濟(jì)性概念在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中具有復(fù)雜性。又如，流體力學(xué)在電廠中的應(yīng)用以管內(nèi)流動(dòng)、物體繞流為主，而在建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)中的應(yīng)用以室內(nèi)外環(huán)境通風(fēng)、換氣的流動(dòng)為主。傳熱學(xué)中對(duì)于散熱器來(lái)說(shuō)需要強(qiáng)化傳熱效果，對(duì)于建筑物屏蔽掩體則要抵制傳熱。
在針對(duì)能源動(dòng)力類專業(yè)的熱工理論基礎(chǔ)課程進(jìn)行新的建構(gòu)中，按照認(rèn)知靈活性教學(xué)理論，必須將原有良性結(jié)構(gòu)體系的知識(shí)與專業(yè)場(chǎng)景結(jié)合起來(lái)。這種有專業(yè)針對(duì)性的知識(shí)滲透，有學(xué)者稱其為專家知識(shí)學(xué)習(xí)階段，屬于更高層次。[2]比如，把能源動(dòng)力類專業(yè)（方向）的“流體力學(xué)”、“泵與風(fēng)機(jī)”兩門(mén)課程整合為熱工理論基礎(chǔ)課“泵與風(fēng)機(jī)的流體流動(dòng)”一章，以流體力學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，反映了流體力學(xué)基本原理在流體機(jī)械中的具體應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò)多媒體教學(xué)課件可以使學(xué)生建構(gòu)泵與風(fēng)機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)的多維圖式，達(dá)到對(duì)流體力學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)全面理解和靈活運(yùn)用的目的。
按照斯皮羅的認(rèn)知靈活性理論規(guī)范，對(duì)應(yīng)專家知識(shí)學(xué)習(xí)階段的教學(xué)模式即“隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法”，它的主要特點(diǎn)就是針對(duì)專業(yè)的眾多場(chǎng)景鏈，反復(fù)從不同問(wèn)題視角，以不同的基本知識(shí)、基本公式、基本理論的多樣組合，不斷給予學(xué)習(xí)者良性知識(shí)的刺激，這會(huì)使學(xué)習(xí)者通過(guò)反復(fù)的從各種變式到抽象的過(guò)程，不斷加深對(duì)良性結(jié)構(gòu)知識(shí)的各種理解，而且有助于學(xué)習(xí)者歷練分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，發(fā)揮創(chuàng)造性思維，為今后在專業(yè)上有所建樹(shù)打下堅(jiān)實(shí)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。貫穿于這一思想的新的“熱工理論基礎(chǔ)”課程體系，組織“鍋爐工質(zhì)流動(dòng)與熱交換”、“汽輪機(jī)流體流動(dòng)與功能轉(zhuǎn)換效率”、“熱力發(fā)電廠工質(zhì)循環(huán)與熱效率”等章節(jié)，探討基于專家知識(shí)學(xué)習(xí)理念的非良構(gòu)知識(shí)領(lǐng)域的顯性建構(gòu)，加入熱能動(dòng)力類專業(yè)知識(shí)對(duì)熱工理論基礎(chǔ)課的反向滲透，有效增加課程教學(xué)的深度和廣度這一結(jié)果就自然生成了。
除了書(shū)本專業(yè)知識(shí)的反向滲透以外，通過(guò)與科研、生產(chǎn)單位合作的科研課題的有機(jī)結(jié)合，也是專家知識(shí)學(xué)習(xí)階段的案例來(lái)源。例如，教師通過(guò)某鋼鐵公司鍋爐尾部煙道聲學(xué)振動(dòng)問(wèn)題的科研活動(dòng)，向?qū)W生們提出卡門(mén)渦街產(chǎn)生機(jī)理、影響因素以及卡門(mén)渦街產(chǎn)生后對(duì)設(shè)備及系統(tǒng)的危害和消除卡門(mén)渦街的措施等諸多學(xué)科問(wèn)題，從而認(rèn)知基本理論。
參考文獻(xiàn)：
[1]朱新卓.中國(guó)高等教育管理學(xué)：從拔苗助長(zhǎng)到建構(gòu)主義[J].高等工程教育研究，2005，（2）.
Innovative Teaching Methods Exploration on the
Teaching Process of Hydromechanics Course
JIAO Kunling[1]， CHEN Xiaojuan[2]， ZHANG Lianke[1]， WU Wenfei[1]
（[1] Energy and Environment School， Inner Mongolia University of Science & Technology， Baotou， Inner Mongolia 014010；
[2] Mechanical Engineering School， Inner Mongolia University of Science & Technology， Baotou， Inner Mongolia 014010）
Abstract Through the long term teaching practice and combined with present situation， innovative teaching methods was expounded from import of the content， teaching process and effect evaluation on the teaching process of hydromechanics course in this paper. The new teaching methods can improve teaching level of teachers and learning effect of students.
Key words Hydromechanics； teaching methods； language skills
“流體力學(xué)”是我國(guó)高等院校工科專業(yè)的一門(mén)重要專業(yè)基礎(chǔ)課，它承擔(dān)著由基礎(chǔ)課過(guò)渡到專業(yè)課的橋梁作用，該課程作為力學(xué)的一個(gè)重要分支，具有系統(tǒng)的邏輯框架，同時(shí)密切結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。在該課程的教學(xué)實(shí)踐中，盡管目前國(guó)內(nèi)各院校都積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并取得了不少教改成果，但鑒于該課程較強(qiáng)的理論性和抽象性，在教學(xué)過(guò)程中，如何將抽象的理論與實(shí)踐結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，化解教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)乏力、學(xué)生畏難等問(wèn)題，依然是迫在眉睫的教學(xué)改革方面的挑戰(zhàn)。筆者結(jié)合多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)流體力學(xué)的教學(xué)引入、教學(xué)過(guò)程以及教學(xué)效果評(píng)價(jià)方面做了大量的研究工作，提出一些教學(xué)方法改革的思路。
1 對(duì)教學(xué)內(nèi)容引入的探索
自然界的很多事物都在經(jīng)意或不經(jīng)意中巧妙地掌握和運(yùn)用了流體力學(xué)的原理。鷹擊長(zhǎng)空，魚(yú)翔淺底，動(dòng)物們用本能展示了精彩絕倫的流體力學(xué)知識(shí)運(yùn)用，人類因此而拓展了生活的時(shí)空。如果能夠以生活中的現(xiàn)象開(kāi)始教學(xué)過(guò)程，必然會(huì)引起學(xué)生們的興趣，消除學(xué)生對(duì)本門(mén)課程未學(xué)先難的情緒。比如雨天雨傘為什么往上翻，旅客在站臺(tái)上不能離火車(chē)通道太近，高爾夫球做成有凹點(diǎn)的粗糙表面，倒啤酒有什么訣竅等等。這些均可作為教學(xué)引入案例。正是出于對(duì)生命的好奇和對(duì)生活的熱愛(ài)，由敏銳的觸覺(jué)到冷靜的深思，成就了偉大的科技文明，科學(xué)的研究源于對(duì)生活的觀察和好奇，教育也應(yīng)該是這樣。利用好觸手可及的生活、生產(chǎn)實(shí)例，從現(xiàn)象歸納到理論，層層推進(jìn)，既有利于教師教學(xué)過(guò)程中的邏輯推導(dǎo)，又順應(yīng)了學(xué)生由簡(jiǎn)至繁的學(xué)習(xí)思維。好的引入或者引言，是抓住學(xué)生心神的關(guān)鍵點(diǎn)，只有將學(xué)生的注意力納入到教師預(yù)設(shè)的氛圍中，才能更好地進(jìn)行教學(xué)。
2 對(duì)教學(xué)過(guò)程的探索
2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容框架
“流體力學(xué)”課程內(nèi)容較多，同時(shí)課堂教學(xué)時(shí)間有限，教師不可能面面俱到地講授全部?jī)?nèi)容，這樣就存在一個(gè)如何突出重點(diǎn)，以點(diǎn)帶面，理順教學(xué)思路的問(wèn)題。筆者認(rèn)為那些教材中只涉及到基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，闡述得很詳盡、清楚的內(nèi)容，有了提領(lǐng)式的思維引導(dǎo)之后，應(yīng)留給學(xué)生自學(xué)，還有推導(dǎo)過(guò)程、分析方法類似的并列式內(nèi)容，應(yīng)只做一種內(nèi)容的講授。諸如此類，學(xué)生有了自己的研讀過(guò)程，才能充分掌握課程內(nèi)容，鍛煉自學(xué)能力，提高學(xué)習(xí)的綜合素質(zhì)。與此同時(shí)，教師可以將課堂時(shí)間留出去拓展相關(guān)內(nèi)容的知識(shí)面，開(kāi)拓學(xué)生眼界。
“流體力學(xué)”內(nèi)容總體上可分為兩大部分，一是基本概念和基本理論組成的理論體系；二是工程實(shí)踐和應(yīng)用體系。第一部分概念抽象性強(qiáng)，重理論推導(dǎo)，若不分主次，找不到核心內(nèi)容，教師只能面面俱到，學(xué)生因此頭緒繁多，理不清邏輯框架，從而產(chǎn)生畏難情緒。因此要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)臍w納和分類，建立起以能量方程、動(dòng)量方程為核心的立體知識(shí)結(jié)構(gòu)，并在教學(xué)過(guò)程中不斷地凝練提升。第二部分是理論的實(shí)踐應(yīng)用，涉及到具體的流體運(yùn)動(dòng)，是對(duì)理論體系應(yīng)用的檢驗(yàn)和二次深刻掌握，教師應(yīng)針對(duì)學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)選取具有專業(yè)特色的工程典型例題作為講解內(nèi)容，以實(shí)例引導(dǎo)、展開(kāi)教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生既對(duì)教學(xué)內(nèi)容融會(huì)貫通，思路清晰，又能解決工程實(shí)際問(wèn)題，達(dá)到理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐反哺理論的效果。這兩大體系是有機(jī)統(tǒng)一的，講授的時(shí)候，可根據(jù)學(xué)校定位和學(xué)生層次，選擇某一體系為講授核心，將另一部分納入到講授框架中，才能有利于學(xué)生建立起邏輯框架和知識(shí)脈絡(luò)，使流體力學(xué)的內(nèi)容更加立體統(tǒng)一。
2.2 提升教學(xué)語(yǔ)言技巧
近年來(lái)，隨著高校教育教學(xué)改革的不斷發(fā)展，高校教育的教學(xué)方法和手段不斷完善，然后，大學(xué)課程具有教學(xué)進(jìn)程快、信息量大等特點(diǎn)，在中、小學(xué)課堂教學(xué)中較易發(fā)生的活潑、互動(dòng)的教學(xué)場(chǎng)面很難在大學(xué)課堂出現(xiàn)。另外，“流體力學(xué)”具有基礎(chǔ)知識(shí)涉及面廣、概念多、內(nèi)容抽象等特點(diǎn)，怎樣將枯燥的理論內(nèi)容和教學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦?dòng)的講述，便于學(xué)生記憶、掌握，是我們今后教學(xué)過(guò)程中努力的方向，需要教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容有更深刻的理解。同樣的內(nèi)容，為了抓住學(xué)生的心神，將學(xué)生的注意力牢固地吸引住，達(dá)到生動(dòng)、活潑、趣味性的講授，語(yǔ)言技巧就顯得尤為重要，如果能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)講授和學(xué)生語(yǔ)言習(xí)慣的有機(jī)結(jié)合，會(huì)有利于學(xué)生的認(rèn)知和理解，對(duì)教學(xué)過(guò)程的促進(jìn)是大有裨益的，這就要求教師要和學(xué)生有較多的交流和溝通，掌握現(xiàn)代大學(xué)生的語(yǔ)言特點(diǎn)，順應(yīng)學(xué)生的語(yǔ)言習(xí)慣，并將其有機(jī)地和講授語(yǔ)言相結(jié)合，提高教師的語(yǔ)言生命力，保持教師的語(yǔ)言吸引力，抓住學(xué)生的課堂注意力，從而提高教學(xué)質(zhì)量。當(dāng)然在這個(gè)過(guò)程中，要保證概念、理論的準(zhǔn)確性。
2.3 充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性
教學(xué)的目標(biāo)是讓學(xué)生掌握知識(shí)并將知識(shí)應(yīng)用在工作實(shí)踐中。所以教學(xué)過(guò)程不能僅僅是教師的表演課，一定要成為學(xué)生的舞臺(tái)，讓學(xué)生成為教學(xué)的主角。這就要求教師在教學(xué)過(guò)程中必須安排好學(xué)生的戲份，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生自主解決問(wèn)題，并歸納到最合理的解答上。發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，可以通過(guò)課前、課中和課后的相應(yīng)布置來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如在課前設(shè)定章節(jié)重點(diǎn)學(xué)習(xí)的目標(biāo)，預(yù)設(shè)要解決的問(wèn)題，指導(dǎo)學(xué)生查閱哪些相關(guān)資料，使學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)和閱讀達(dá)到掌握知識(shí)的目的；課中可以安排一定時(shí)間的課堂討論，通過(guò)討論和教師的臨場(chǎng)梳理，使知識(shí)條理化和邏輯化，加深學(xué)生的理解和掌握，這樣既可以充分有效地利用課堂時(shí)間，又能夠夯實(shí)學(xué)生的知識(shí)積淀；在課后要安排適量和適合的練習(xí)內(nèi)容，課后作業(yè)的適合性尤為重要，不能機(jī)械地布置作業(yè)，一定要讓作業(yè)真正起到鞏固和錘煉的作用。另外，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，鍛煉學(xué)生的分析能力和自學(xué)能力，也是使學(xué)生順利進(jìn)入課程的學(xué)習(xí)氛圍的重要保障，可以要求學(xué)生自己要?dú)w納總結(jié)課程要點(diǎn)，成立學(xué)習(xí)小組，鼓勵(lì)同學(xué)之間經(jīng)常交流，互相介紹學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)方法。教師可根據(jù)學(xué)生層次為其指定相關(guān)的參考書(shū)籍以及相關(guān)的期刊雜志，盡可能拓展學(xué)生“流體力學(xué)”的知識(shí)面和學(xué)科的發(fā)展前沿。
2.4 及時(shí)總結(jié)教學(xué)內(nèi)容
流體力學(xué)課程內(nèi)容具有嚴(yán)密的邏輯性和較強(qiáng)的系統(tǒng)性，章節(jié)之間聯(lián)系緊密，前面章節(jié)是后續(xù)章節(jié)學(xué)習(xí)的知識(shí)基礎(chǔ)。因此，教師在每一章節(jié)講授之前都應(yīng)概括性、整體性地介紹該章節(jié)的主體內(nèi)容和邏輯關(guān)系，理清前后章節(jié)的聯(lián)系。更為重要的是，每一章節(jié)講授結(jié)束后都應(yīng)該歸納總結(jié)知識(shí)點(diǎn)，再次呈現(xiàn)講授內(nèi)容的脈絡(luò)和主線，加深學(xué)生的理解和掌握。在大章節(jié)之間也應(yīng)該建立起這樣的邏輯框架，從而有助于學(xué)生對(duì)整個(gè)課程的系統(tǒng)認(rèn)知和串聯(lián)。在總結(jié)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，教師會(huì)經(jīng)常處在一個(gè)直接敘述和列舉的快速節(jié)奏中，而這樣的總結(jié)，對(duì)學(xué)生而言，并不會(huì)真正起到喚醒知識(shí)的作用。如果能夠以某一具體事例為基礎(chǔ)，以提問(wèn)的方式進(jìn)行總結(jié)，效果會(huì)更好。如在總結(jié)作用在平面、曲面上的液體壓力小節(jié)時(shí)，可舉例說(shuō)，如果要攔截某渠道的水流時(shí)，閘門(mén)的選擇要考慮哪些因素，為什么要考慮這些因素，學(xué)生自然會(huì)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行思考和回答，如此等等，使得教學(xué)總結(jié)的效果事半功倍。
3 對(duì)教學(xué)效果評(píng)價(jià)的探索
流體力學(xué)的教學(xué)意義一是在于該課程知識(shí)的專業(yè)價(jià)值方面；二是在于課程對(duì)學(xué)生綜合能力訓(xùn)練的教育價(jià)值。所以在評(píng)價(jià)教學(xué)效果時(shí)，不能一味追求考試成績(jī)，也就是終端評(píng)價(jià)。在教學(xué)效果評(píng)價(jià)中如果忽視了過(guò)程評(píng)價(jià)，終端評(píng)價(jià)就會(huì)變得空洞。在教學(xué)過(guò)程中缺乏學(xué)生的積極參與和投入，教學(xué)效果就無(wú)從談起。過(guò)程評(píng)價(jià)可以分為以下幾部分，課前準(zhǔn)備占5%左右，主要根據(jù)課堂上學(xué)生回答問(wèn)題的準(zhǔn)確程度進(jìn)行評(píng)定；上課占10%，以學(xué)生上課時(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度和積極性來(lái)評(píng)定；平時(shí)作業(yè)占15%，以及時(shí)完成作業(yè)和在作業(yè)中反映出來(lái)的思維邏輯和正確性來(lái)評(píng)定；社會(huì)行為占5%，由學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的主觀能動(dòng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)；學(xué)習(xí)內(nèi)容記錄占10%，根據(jù)學(xué)生整理的學(xué)習(xí)筆記的正確性、邏輯性、完整性和書(shū)寫(xiě)態(tài)度來(lái)評(píng)定。考試（專業(yè)課包括理論和實(shí)踐考核）成績(jī)占55%，由老師根據(jù)學(xué)生在整個(gè)教學(xué)單元中的考試及測(cè)驗(yàn)成績(jī)按相應(yīng)的權(quán)重評(píng)定，這樣一來(lái)，學(xué)生的學(xué)習(xí)就會(huì)貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，既保證了教學(xué)效果，也有利于學(xué)生學(xué)以為用的學(xué)習(xí)生涯。因此，將終端評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)程評(píng)價(jià)，會(huì)起到同時(shí)提高教師教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的作用。
1.1教學(xué)內(nèi)容
(1)缺乏基礎(chǔ)知識(shí)鋪墊，影響教學(xué)效果。《汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理》課程內(nèi)容包括發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)、換氣過(guò)程、燃料燃燒、汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒、柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒、發(fā)動(dòng)機(jī)特性、車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣渦輪增壓、發(fā)動(dòng)機(jī)排放與噪聲以及新型汽車(chē)動(dòng)力裝置等方面。學(xué)習(xí)該課程，需要以工程熱力學(xué)和流體力學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，但實(shí)際中學(xué)生的工程熱力學(xué)和流體力學(xué)等課程基礎(chǔ)知識(shí)不牢，在學(xué)習(xí)過(guò)程中分析發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒機(jī)理時(shí)較為吃力，教學(xué)效果較差。(2)教學(xué)內(nèi)容多而滯后，影響教學(xué)質(zhì)量。《汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理》課程內(nèi)容涉及多個(gè)專業(yè)課程，如汽車(chē)構(gòu)造課程、工程熱力學(xué)課程和流體力學(xué)課程等，內(nèi)容多，主線不突出。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理是以發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)為研究對(duì)象，在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)安排上，不能很好地圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析及措施這一主線展開(kāi)。另外，教材內(nèi)容存在滯后性，如現(xiàn)動(dòng)機(jī)的一些最新技術(shù)涉及較少，不能把握汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)科技發(fā)展的現(xiàn)狀和前沿。
1.2教學(xué)方式
(1)教學(xué)方式傳統(tǒng)，難以改善教學(xué)效果。在信息科技發(fā)展的今天，許多先進(jìn)的教學(xué)儀器設(shè)備及教學(xué)方式方法已經(jīng)應(yīng)用到現(xiàn)代教學(xué)中，課堂教學(xué)方式已由過(guò)去的黑板變?yōu)楝F(xiàn)在的PPT模式。但教學(xué)方法的實(shí)質(zhì)有待改變，目前仍然集中在老師講、學(xué)生聽(tīng)的一種單向灌輸模式，學(xué)生容易精力不集中、犯困。如《汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理》課程理論多而復(fù)雜，涉及相關(guān)汽車(chē)構(gòu)造、工程熱力學(xué)等內(nèi)容，傳統(tǒng)的灌輸模式難以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。(2)教學(xué)方法單一，難以提高教學(xué)質(zhì)量。課程教學(xué)方法比較單一，老師教什么學(xué)生就學(xué)什么，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)地位，參與到課程學(xué)習(xí)的積極性不高。該課程存在“內(nèi)容多、理解難和記憶難”的問(wèn)題，在教學(xué)中方法單一，學(xué)生對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)基本原理的理解不深。如發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的形成與燃燒過(guò)程是發(fā)動(dòng)機(jī)原理最重要的內(nèi)容之一，在授課中如果單一地講解發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程，學(xué)生難以理解車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程和燃燒內(nèi)部機(jī)理，同時(shí)對(duì)燃燒特性缺乏清晰和形象的理解，因而教學(xué)質(zhì)量難以提高。
2微課與課程教學(xué)的融合
微課是指以視頻為主要載體，記錄教師在課堂內(nèi)外教育教學(xué)過(guò)程中圍繞某個(gè)知識(shí)點(diǎn)而開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的全過(guò)程。微課包含課例、教學(xué)設(shè)計(jì)和總結(jié)復(fù)習(xí)等教學(xué)資源，有別于傳統(tǒng)單一資源類型，具備教學(xué)時(shí)間短、重點(diǎn)突出和容量小等新特點(diǎn)。微課是除了課堂教學(xué)外的補(bǔ)充資源，學(xué)生可以隨時(shí)理解知識(shí)點(diǎn)的精講，同時(shí)豐富獲取知識(shí)的方法。如今的課程教學(xué)模式主要集中于PPT模式的講解和應(yīng)用，課程講解枯燥單調(diào)，復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)在教學(xué)實(shí)施中難以被理解或理解不透徹，而學(xué)生應(yīng)用能力低。微課因“短小精悍”的特點(diǎn)可以分解復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)，動(dòng)態(tài)的視頻可以成為課程教學(xué)中很好的調(diào)味劑，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，微課與課程教學(xué)的融合，可以服務(wù)和提升教師的“教”，更能促進(jìn)和發(fā)展學(xué)生的“學(xué)”。
2.1將微課作為引導(dǎo)資源，構(gòu)建生動(dòng)教學(xué)情境
在微課教學(xué)模式中，教師可以通過(guò)微視頻引入課堂教學(xué)內(nèi)容，加上相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)、輔助資源等構(gòu)成真實(shí)生動(dòng)的教學(xué)情境，讓學(xué)生有一種真實(shí)的參與感。如《汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理》課程教學(xué)中，發(fā)動(dòng)機(jī)換氣損失一節(jié)講解中，可采用一段發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過(guò)程的動(dòng)畫(huà)來(lái)引起學(xué)生的興趣，讓他們產(chǎn)生一種真實(shí)可見(jiàn)的情境感觸。
2.2將微課作為示范資源，為課程教學(xué)注入新鮮活力
微課包含與該教學(xué)主題相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)、素材課件、核心知識(shí)講解和過(guò)程演示等，可以再現(xiàn)教師的講授細(xì)節(jié)，學(xué)生能快速地掌握知識(shí)點(diǎn)，教師有更多的時(shí)間進(jìn)行創(chuàng)造思維的培養(yǎng)，使課堂教學(xué)效率得到提高。如汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒一節(jié)，教師可事先錄制一段關(guān)于汽油機(jī)的結(jié)構(gòu)和混合氣形成過(guò)程的微課，上課時(shí)讓學(xué)生按照微課中講解的重點(diǎn)理解。微課的內(nèi)容雖然單一，但具有很強(qiáng)的針對(duì)性，一般只會(huì)涉及一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生在課程教學(xué)中能夠更好地理解教師所教的內(nèi)容。
2.3將微課與傳統(tǒng)教學(xué)資源整合，實(shí)現(xiàn)不同步教學(xué)
由于某些客觀條件的限制，學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)不同，傳統(tǒng)的教學(xué)方式很難滿足不同學(xué)生的需求。微課容量小，方便學(xué)習(xí)，可以根據(jù)教學(xué)要求、教學(xué)內(nèi)容和復(fù)習(xí)訓(xùn)練資料等資源調(diào)整教學(xué)安排。通過(guò)微課與傳統(tǒng)教學(xué)資源的整合，實(shí)現(xiàn)不同步教學(xué)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)帶來(lái)的缺陷和不足，可以使用手機(jī)、ipad等移動(dòng)終端隨時(shí)學(xué)習(xí)，滿足不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生對(duì)不同學(xué)習(xí)層次的需求。如講解汽油機(jī)混合氣形成與燃燒過(guò)程中，以汽油機(jī)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)、汽油機(jī)混合氣形成與燃燒作為特色微型課為主(15min以內(nèi))，學(xué)生將對(duì)燃燒有清晰和更形象的理解，學(xué)習(xí)過(guò)程中更容易接受。
3結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞 液壓與氣壓傳動(dòng)；工程實(shí)例；教學(xué)改革
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1671-489X（2016）24-0159-02
Reform and Practice of Hydraulic and Pneumatic Transmission Course Teaching Integrated with Engineering Practice//ZHANG Guoqing， LIU Baojun， LU Manhuai
Abstract Combining practical undergraduate cultivation target and
hydraulic and pneumatic transmission course characters， reforms and
practice are made in teaching contents， methods and experiments. The teaching process Integrated more and more engineering practice，
stimulates the students’ learning interest， and leads to the comprehen-
sive course study and practice， further improves the course teaching quality.
Key words hydraulic and pneumatic transmission； engineering prac-
tice； teaching reform
1 前言
液河肫壓傳動(dòng)是機(jī)電工程應(yīng)用專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，與機(jī)械、電子等學(xué)科有著密切的聯(lián)系。它作為一門(mén)具有很強(qiáng)工程應(yīng)用背景的專業(yè)必修課，目的在于培養(yǎng)學(xué)生在掌握液壓傳動(dòng)與控制理論的基礎(chǔ)上，能分析和設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，切實(shí)做到理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)有所用。
我國(guó)開(kāi)展液壓與氣壓傳動(dòng)課程的教學(xué)已有多年，其已成為機(jī)電專業(yè)的傳統(tǒng)課程，很多大學(xué)對(duì)該門(mén)課程建立了自己的課程教學(xué)體系。但是從教材、教學(xué)內(nèi)容和方式上綜合來(lái)看，國(guó)內(nèi)對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)的教學(xué)大多還是著重于液壓與氣壓傳動(dòng)基本原理和元件的講解，且有些知識(shí)點(diǎn)偏于陳舊，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)講解過(guò)于抽象。反觀國(guó)外的情況，從相關(guān)培訓(xùn)教材和高校教學(xué)資料看來(lái)，其對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)知識(shí)點(diǎn)的講解多從實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度出發(fā)，引發(fā)學(xué)生思考，同時(shí)講解的內(nèi)容配合比較形象的多媒體資料，減少了知識(shí)點(diǎn)的抽象度，使得學(xué)生真正能學(xué)以致用[1]。
德國(guó)教授烏爾里希認(rèn)為，工程學(xué)科的教學(xué)著眼點(diǎn)應(yīng)從教師教轉(zhuǎn)向?qū)W生學(xué)習(xí)，培養(yǎng)大批有研發(fā)能力的青年人，比教學(xué)者自身直接從事研發(fā)更有價(jià)值。因此，如何根據(jù)專業(yè)課程特點(diǎn)和培養(yǎng)目標(biāo)，科學(xué)地選取教學(xué)內(nèi)容并進(jìn)行有機(jī)整合，開(kāi)發(fā)新的教學(xué)方法，是改進(jìn)液壓與氣壓傳動(dòng)課程教學(xué)的重要內(nèi)容。
2 液壓與氣壓傳動(dòng)課程教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)例的結(jié)合
傳統(tǒng)的液壓與氣壓傳動(dòng)課程教材內(nèi)容編排多以流體力學(xué)理論教學(xué)作為課程入門(mén)的初始章節(jié)，且內(nèi)容較為獨(dú)立，和液壓系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)合較少，多以抽象的概念和公式為主。這與早期高等教育以精英教育為培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)群體的因素相關(guān)，而隨著高教規(guī)模的擴(kuò)大，高等教育逐漸向著普及性教育方向發(fā)展，受教育的群體不再局限于少數(shù)精英群體，教學(xué)培養(yǎng)的目標(biāo)也針對(duì)群體需求逐漸多樣化，大學(xué)教育培養(yǎng)的不再僅僅是研究型人才，更多的是應(yīng)用型人才。
對(duì)于研究型人才，教學(xué)內(nèi)容可著重放在課程的理論和推導(dǎo)部分，而對(duì)于應(yīng)用型人才則應(yīng)把教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)放在工程應(yīng)用上。前者的自學(xué)能力相對(duì)較強(qiáng)，其培養(yǎng)目標(biāo)在于學(xué)科課程的繼續(xù)深造和學(xué)科理論知識(shí)的研究；后者的培養(yǎng)目標(biāo)在于實(shí)際工程應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)和操控能力的培養(yǎng)[2]。因此，在液壓與氣壓傳動(dòng)課程教學(xué)內(nèi)容的選擇上應(yīng)對(duì)此區(qū)分。
目前，在液壓與氣壓傳動(dòng)課程內(nèi)容的編排上，大部分傳統(tǒng)的教材內(nèi)容都是從介紹流體力學(xué)的理論內(nèi)容開(kāi)始，然后介紹液壓與氣壓傳動(dòng)元件和系統(tǒng)。這種編排方式雖然符合課程教學(xué)知識(shí)架構(gòu)，但是對(duì)于以系統(tǒng)應(yīng)用為目的的學(xué)生學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，在內(nèi)容上卻存在知識(shí)點(diǎn)抽象、與應(yīng)用脫節(jié)的問(wèn)題。在傳統(tǒng)課本中，這部分內(nèi)容照搬流體力學(xué)教材的內(nèi)容，和液壓氣動(dòng)傳動(dòng)實(shí)際系統(tǒng)關(guān)聯(lián)不夠緊密，因此造成學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中感覺(jué)枯燥，對(duì)這一部分學(xué)習(xí)內(nèi)容的重要性認(rèn)識(shí)不足。因此，在引入流體力學(xué)基本理論教學(xué)內(nèi)容時(shí)，需要配合實(shí)際系統(tǒng)的工況進(jìn)行漸進(jìn)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際工況到理論基礎(chǔ)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如在講授縫隙流量和小孔流量時(shí)，可以引入實(shí)際的液壓或氣壓閥結(jié)構(gòu)，結(jié)合閥的控制特征來(lái)講解流量的計(jì)算。
3 基于工程實(shí)例的教學(xué)方法改進(jìn)
液壓與氣壓傳動(dòng)課程是一門(mén)交叉學(xué)科課程，與機(jī)械設(shè)計(jì)、電工電子技術(shù)、自動(dòng)控制原理、數(shù)控技術(shù)等機(jī)械類電氣控制類課程緊密相關(guān)，把這些課程貫穿起來(lái)，成為一條線的系統(tǒng)教學(xué)。這樣既有利于液壓傳動(dòng)技術(shù)與先進(jìn)控制技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，又有利于學(xué)生創(chuàng)新能力和工程觀點(diǎn)培養(yǎng)的同時(shí)，促進(jìn)基礎(chǔ)理論教學(xué)，有利于教學(xué)與科研相結(jié)合。一個(gè)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)通常會(huì)涵蓋多門(mén)課程的主要內(nèi)容，涉及機(jī)械原理機(jī)電傳動(dòng)控制可編程控制器等多門(mén)課程的綜合問(wèn)題。結(jié)合工程實(shí)例，通過(guò)數(shù)字化技術(shù)將典型的液壓與氣壓傳動(dòng)運(yùn)用實(shí)例形象生動(dòng)地展示給學(xué)生，可使得學(xué)生將多門(mén)知識(shí)融會(huì)貫通，掌握知識(shí)間的聯(lián)系，鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工程問(wèn)題的能力，培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求的復(fù)合型應(yīng)用人才[3]。
如在講解液壓系統(tǒng)的基本特性時(shí)，首先引入一個(gè)實(shí)際的傳動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)直觀計(jì)算和對(duì)比討論來(lái)發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在，使得學(xué)生對(duì)液壓系統(tǒng)有個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)，激發(fā)對(duì)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的興趣[4]。如讓學(xué)生利用已學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)一個(gè)圖1所示常見(jiàn)升降平臺(tái)。
按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，學(xué)生能理解若要使得平臺(tái)工作，只需在箭頭所示位置施加外力，使得連桿端部產(chǎn)生平移即可。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，如果采用傳統(tǒng)的電機(jī)機(jī)械驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，需要設(shè)計(jì)一個(gè)蝸輪―蝸桿或齒輪―齒條結(jié)構(gòu)，把電機(jī)輸出機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性移動(dòng)；而如果采用液壓驅(qū)動(dòng)，其執(zhí)行元件液壓缸直接就能實(shí)現(xiàn)直線的驅(qū)動(dòng)，在結(jié)構(gòu)上就簡(jiǎn)化了許多。同時(shí)，如果升降臺(tái)的載重量非常大的話，對(duì)蝸輪―蝸桿或齒輪―齒條的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求就非常大，而且這種傳動(dòng)是剛性的，如果在升降過(guò)程中發(fā)生抖動(dòng)或沖擊，對(duì)結(jié)構(gòu)就是一種很大的損傷。因此，現(xiàn)有升降平臺(tái)的設(shè)計(jì)都采用的是液壓驅(qū)動(dòng)。
經(jīng)過(guò)上述對(duì)比，學(xué)生就能對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)有直觀的了解，在后續(xù)的學(xué)習(xí)中能結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)和所學(xué)課程知識(shí)進(jìn)行類似的分析與對(duì)比，學(xué)習(xí)的目的性更強(qiáng)，保證了學(xué)習(xí)的積極性。
4 基于工程實(shí)例的液壓與氣壓傳動(dòng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)
目前大部分高校的液壓與氣壓傳動(dòng)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為兩個(gè)部分：認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證式綜合訓(xùn)練型實(shí)驗(yàn)。認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)主要是通過(guò)對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)元件進(jìn)行拆裝實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而了解其工作原理及性能；綜合訓(xùn)練型實(shí)驗(yàn)主要是搭建液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的幾個(gè)典型回路，進(jìn)行性能驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。對(duì)于后者，目前采用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)只提供了有限的液壓元件，只能搭建幾個(gè)固定常規(guī)的液壓系統(tǒng)回路，而且平臺(tái)提供的搭接方式基本為油管搭接接頭，該接頭可靠性和耐用性不高，使得學(xué)生耗費(fèi)太多時(shí)間與精力在管路的拼接上，而且使得實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的損壞率較高，最終令實(shí)驗(yàn)效果并不理想[5]。
針對(duì)當(dāng)前本科學(xué)生的教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)的重點(diǎn)并不在于學(xué)生對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備的操作能力，而是在于學(xué)生對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析能力。因此，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不能將大部分時(shí)間耗費(fèi)在系統(tǒng)模塊的搭接上，而應(yīng)重點(diǎn)放在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與性能分析上。目前主流的液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)都只能提供有限的元件和有限的回路連接，不能滿足對(duì)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析能力的訓(xùn)練要求。因此，將行業(yè)中具有代表性的系統(tǒng)仿真和設(shè)計(jì)軟件引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，開(kāi)展虛擬仿真性實(shí)驗(yàn)，依靠其靈活性可以對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)充和加強(qiáng)。
同時(shí)，液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的完整工作除了構(gòu)建系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能量的傳遞外，另一個(gè)重要的方面就是自動(dòng)化控制，完成系統(tǒng)的各項(xiàng)預(yù)定功能。這一部分需要結(jié)合工業(yè)控制方面的課程知識(shí)，尤其是PLC控制系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。因此，在開(kāi)展課程實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以在其中增加PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)的回顧或介紹，并在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中不再把重點(diǎn)放在液壓氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)回路的搭建上，而是增加自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)例的設(shè)計(jì)內(nèi)容，從系統(tǒng)整體控制的角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合性訓(xùn)練。
5 結(jié)束語(yǔ)
結(jié)合現(xiàn)在高校機(jī)電工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)和液壓與氣壓傳動(dòng)課程的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面，結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)改革和調(diào)整，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考型學(xué)習(xí)，熟悉交叉課程知識(shí)的應(yīng)用，達(dá)到比較好的教學(xué)效果，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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[3]張平，賀利樂(lè)，呂剛.機(jī)械類本科《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程教學(xué)改革探索[J].裝備制造技術(shù)，2011（4）：230-232.
