流體力學教學中學生學習興趣的培養

[摘 要]根據流體力學理論性強、概念多且較抽象的特點,就如何培養學生的學習興趣進行了探討。只有充分調動學生的學習積極性,才能取得良好的教學效果?？刹扇〉拇胧┯?增強教師個人魅力感染學生;聯系實際引導學生;科研案例激發學生等。

[關鍵詞]流體力學 教學 興趣

作者簡介:閔春華(1974-),男,湖北仙桃人,河北工業大學能源與環境工程學院,副教授,主要從事流體力學的教學與科研工作。

流體力學是機械、能源、化工、動力、建筑、生物、航天等專業重要的專業基礎課之一。合理有效地進行該課程的教學過程,對相關專業同學后續課程的學習具有重要的意義。由于科研與生產實踐中常以水、氣、油等流體作為研究對象或工作介質,因此,只有掌握了流體的基本運動規律才能真正投入到所從事的工作中去。流體力學具有理論不易掌握、概念多且大都比較抽象、難以理解、易混淆、對學生高等數學知識要求高等特點。因此學生常出現學習沒動力、甚至厭學的心理。在教學中也常有這樣的反映:“教師難教,學生難學”。針對這一特點,筆者根據教學經驗,就流體力學課中如何提高學生的學習興趣進行了探討。

一、為人師表,增強個人魅力感染學生

教師作為教學活動中的主體,起到“傳道、授業、解惑”的作用。大學生處于心理成熟期,生活中受到來自多方面的誘惑,有些學生當覺得反感一位老師時也會反感上這位老師的課。這就要求一個優秀的教師能吸引學生,將他們從誘惑中帶到課堂上,為他們指引學習的方向。教師的一言一行都直接影響著學生的成長,這就要求教師首先自己要胸懷理想、充滿激情、學識淵博、熱愛學生。教師要熱愛自己的專業,通過課程教學指出其在科研與生產實際中的重要意義,讓學生在耳濡目染中受到有益的影響;課堂上充滿激情,營造學習的氣氛;對從事的專業及所授課程有著深厚的基礎,靈活熟練地駕馭課堂,而不是簡單地重復書本內容;對待學生如同對待自己的孩子或朋友,讓學生感到教師對他們的關注。這樣的教師才能得到學生的愛戴,他所授的課程也會受到學生的歡迎,并能激發學生對課程和專業學習的興趣。教學需要教師與學生共同努力才能達到理想的效果。具體做法如讓學生口頭或書面向教師提出意見,指出教師的不足之處及提出他們能接受的或他們覺得更好的教學方法或講授內容。筆者通過教學實踐,收到了良好的教學效果。

二、聯系實際,讓學生感覺學有所用

(一)精選生活中常見的現象

只要注意觀察,就會發現生活中有很多流體力學現象。在講授相關概念時,可結合這些現象進行解釋,加深學生的感性認識。如對于液體的表面張力,它是彎曲的液體自由表面的一種特殊物理現象,可結合狹小縫隙內的水不會下流這一現象進行講解。為進一步加深學生對這一問題的理解,可讓學生課后完成簡單易行的實驗:將干燥的硬幣或大頭針輕放于平靜的水面上而不下沉,觀察硬幣或大頭針與水的接觸處水面形狀,總結表面張力現象。又如,講授升力時,以旋轉著的足球和乒乓球為例進行說明,其運行軌跡呈弧線。

(二)著名的人和事

通過介紹歷史上著名科學家在流體力學方面的偉大貢獻,激發學生學習的動力,同時還能間接進行人文主義和愛國主義教育。如在緒論部分介紹流體力學在我國的發展史時,可介紹位于四川岷江的都江堰水利工程。它建于公元前256年,是全世界迄今為止,年代最久、唯一留存、以無壩引水為特征的宏大水利工程,同時具有灌溉和排洪的作用,是李冰率眾建成的偉大杰作。通過講解,增強學生的愛國主義情操,并初步認識流體力學的重要工程價值。再如,在講授流態判別準則雷諾數時,可分三步介紹雷諾其人。首先,雷諾生于1842年的英國,當時正處于第一次工業革命時期,而我國還處于第一次鴉片戰爭時期(1840年～1842年)。通過比較工業革命的進步和戰爭的無情,分析我國科技落后的根源,激發學生的學習熱忱和報效祖國的決心。其次,雷諾是一位力學家、物理學家和工程師,重點說明工程師的工作,讓學生對未來充滿信心,無論什么崗位都能做出偉大的成就。再次,雷諾還是一位實驗科學家,但當時的實驗條件及其有限,且雷諾所在的曼徹斯特歐文學院最初沒有實驗室,他的許多早期實驗都是在家里完成的。通過講解,讓學生去領悟如何去熱愛自己的學習與工作。為達到活躍課堂氣氛的目的,還可將此雷諾與雷諾方程式賽車中的雷諾進行區分。

三、介紹科研動態,激發學生的求知欲望

(一)各章引言介紹

“良好的開端,是成功的一半”。除了認真準備好第一堂課,激發學生的興趣外,在講授每一章前都準備一個精彩的引言,介紹高科技領域的新成果,再次讓學生感到學有所用。如在講授管內流體流動時,介紹城市管網的輸水工程以及我國的“西氣東輸”工程,簡要說明其中存在的主要問題如阻力類型與計算和解決的方法等。又如,對于氣體動力學基礎部分,介紹飛機發展過程中的“音障”問題等。教學實踐證明,每章前的科研動態介紹能引起學生對流體力學極高的學習興趣,提高了他們的學習積極性,達到了預期目的。

(二)相關內容科研動態

在講授具體內容時,教師可介紹一些最新的科研動態與科研成果。這要求教師能跟蹤掌握現階段流體力學的發展方向與研究成果。如嬰兒的呼吸不穩定,睡眠時可能出現窒息現象,因此可在嬰兒鼻孔安裝一微小的氣流感應元件,探測嬰兒的呼吸,當嬰兒窒息超過某一設定時間后,氣流感應元件發出信號,外部設備接收到信號后即發出警報。這其中的關鍵問題就是流體繞流。

四、多媒體的合理使用

多媒體是指文字、圖像、音頻、影像等形式相互結合的媒體,目前通常是指在計算機程序控制下,將文字、圖形、動畫、視頻、音頻等結合的信息傳播媒體。在流體力學課程的教學過程中,采用多媒體有利于學生對流動現象的感性認識,加深對概念的理解,提高學習興趣。但是,筆者通過總結及在與學生的交流中發現,采用過多或過華麗的多媒體會產生以下三方面的負面作用:(1)學生僅關注精彩的動畫,而忽略課程的學習;(2)播放及講解多媒體需占用大量時間,影響教學進度;(3)利用多媒體教學省去了傳統板書式教學的書寫時間,增加了授課容量,但授課速度增加,影響學生的理解和消化。因此,教師在制作多媒體時,要注意“適度”的問題。為解決這一問題,可從以下三方面進行:(1)選擇少量的與授課內容密切相關的畫面,不可貪多;(2)當學生沉醉于精彩的畫面時,教師要有嫻熟的技巧,將學生帶出來,迅速進入課堂學習;(3)掌握授課速度,流出足夠時間讓學生理解。

五、結語

學好流體力學,對學生的后續學習至關重要。一個優秀的教師,不僅要求專業精通,更重要的是在教學實踐過程中,不斷分析總結所授課程與學生的特點,不斷完善教學方法,幫助學生學習。同時還要起到“育人”的作用,用自己獨特的人格魅力影響他們,幫助他們完成人生觀和價值觀的轉變,從知識和道德上都得到升華。

參考文獻

[1]趙孝保,周欣。工程流體力學。南京:東南大學出版社, 2004

[2]潘良明,何川,陳紅。工程流體力學立體教學法初探。中國電力教育, 2008 (11): 88-89

[3]河北省教師教育專家委員會。教育心理學:理論與實踐, 2007