“流體力學(xué)”課程的啟發(fā)式教學(xué)

李 暉

（1.集美大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，福建廈門 361021；2.江蘇大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013）

“流體力學(xué)”課程的啟發(fā)式教學(xué)

李 暉1，2

（1.集美大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，福建廈門 361021；2.江蘇大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013）

針對流體力學(xué)課程的特點，結(jié)合教學(xué)實踐經(jīng)驗，對啟發(fā)式教學(xué)中教師的角色和作用進(jìn)行了探討，并提出了對比式啟發(fā)、由淺入深啟發(fā)、討論式啟發(fā)、批改作業(yè)式啟發(fā)、實驗教學(xué)啟發(fā)等多種適用于流體力學(xué)課程的啟發(fā)式教學(xué)方法。

流體力學(xué)；啟發(fā)式教學(xué)；教學(xué)實踐

流體力學(xué)是高校眾多工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有較強的理論性和工程實際意義。在教學(xué)實踐中，學(xué)生普遍反映：該課程理論抽象，概念和方程較多，對高等數(shù)學(xué)知識要求較高，理論與工程實踐結(jié)合難度較大。總之，在傳統(tǒng)的注入式教學(xué)環(huán)境下，流體力學(xué)是一門非常難學(xué)的課程。

啟發(fā)式教學(xué)的思想最早源自中國古代教育家孔子，他主張啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生，但不硬牽著他們走；嚴(yán)格要求學(xué)生，但不施加壓力；指明學(xué)習(xí)的路徑，但不代替他們達(dá)成結(jié)論［1］。現(xiàn)代教學(xué)論中的啟發(fā)式教學(xué)思想的特點是：強調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師要調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，實現(xiàn)教師主導(dǎo)作用與學(xué)生積極性相結(jié)合；強調(diào)學(xué)生智力的充分發(fā)展，實現(xiàn)系統(tǒng)知識的學(xué)習(xí)與智力的充分發(fā)展相結(jié)合；強調(diào)激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動力，實現(xiàn)內(nèi)在動力與學(xué)習(xí)的責(zé)任感相結(jié)合；強調(diào)理論與實踐聯(lián)系，實現(xiàn)書本知識與直接經(jīng)驗相結(jié)合［2］。

將啟發(fā)式教學(xué)思想應(yīng)用于流體力學(xué)課程教學(xué)，可調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、啟發(fā)學(xué)生獨立思考和邏輯思維能力、培養(yǎng)學(xué)生獨立解決問題的能力，從而降低該課程的學(xué)習(xí)難度，提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

一、“流體力學(xué)”啟發(fā)式教學(xué)中教師的角色

教師作為課堂教學(xué)的主導(dǎo)者，其作用主要體現(xiàn)在“導(dǎo)”上。在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，教師是高高在上的領(lǐng)導(dǎo)者，學(xué)生唯師命是從，課堂氣氛僵化、刻板、拘束；而在現(xiàn)代啟發(fā)式教學(xué)中，教師的主導(dǎo)作用更多地體現(xiàn)在啟發(fā)、引導(dǎo)方面，由此營造出民主、和諧、愉悅的課堂教學(xué)氣氛。

（一）教師是啟發(fā)式教學(xué)活動的設(shè)計者

在啟發(fā)式教學(xué)中，教師在設(shè)計教學(xué)活動時，應(yīng)充分考慮如何調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及如何使學(xué)生參與到教學(xué)活動中。流體力學(xué)的課堂教學(xué)設(shè)計應(yīng)包括四個部分：（1）引出知識要點。可結(jié)合生產(chǎn)生活實例提出問題或設(shè)置懸念，使學(xué)生對即將學(xué)習(xí)的知識先產(chǎn)生感性認(rèn)識和濃厚興趣。例如，在講液體的粘溫特性之前，可先舉一個簡單的有關(guān)洗碗或炒菜的例子；在講有旋流動之前，先介紹龍卷風(fēng)這一自然現(xiàn)象；在講伯努利方程之前，先講述發(fā)生在1912年的遠(yuǎn)洋航輪“奧林匹克”號與巡航艦“豪克”號相撞的事件等。通過這些實例提出問題，讓學(xué)生帶著疑問去學(xué)習(xí)。（2）介紹知識要點。這部分活動主要通過教師的講解、示范進(jìn)行，同時可借助多媒體技術(shù)。流體力學(xué)中的概念往往是抽象的，學(xué)生理解起來比較困難，教師的講解應(yīng)采用優(yōu)美的語言將概念講述得形象生動。例如，講解流體的易流動性時，可引用詩句“抽刀斷水水更流”；介紹流線和跡線時，可吟誦詩句“大漠孤煙直，長河落日圓”等等。（3）設(shè)計學(xué)生的活動。這主要是讓學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行實踐和體驗，并在展示自己的過程中把知識變?yōu)樽约旱哪芰Α？赏ㄟ^創(chuàng)設(shè)情景、角色扮演、分組討論、實驗設(shè)計等方式使學(xué)生參與其中，例如，講解伯努利方程時，讓學(xué)生自行設(shè)計即興小實驗；講解流線和跡線、歐拉法和拉格朗日法等相似概念時，組織學(xué)生分組討論兩者的異同點等等。（4）設(shè)計思考題。思考題的作用是使學(xué)生進(jìn)一步消化、理解所學(xué)的知識，并能用所學(xué)知識對工程實際問題進(jìn)行思考和分析，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。例如，在講完伯努利方程之后，請學(xué)生思考：為何兩艘大型輪船在行駛過程中不能靠得太近？汽車的風(fēng)阻是如何形成的？等等。

（二）教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者

葉圣陶先生曾指出：“教師之主導(dǎo)作用，蓋在善于引導(dǎo)啟迪，使學(xué)生自奮其力，自致其用。”學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和信心要靠教師的引導(dǎo)、啟發(fā)和辛勤培育，這就是教師的引導(dǎo)作用。在流體力學(xué)的啟發(fā)式教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)注意以下幾個方面：（1）尊重學(xué)生。培養(yǎng)一種師生之間、生生之間相互尊重的文化氛圍，教師應(yīng)做到恕道謙虛，尊重接納，以鼓勵為主，培養(yǎng)學(xué)生的自信心。（2）平等參與。教師應(yīng)鼓勵所有學(xué)生平等參與到教學(xué)活動中來，同時教師要與學(xué)生分享自己的感受和想法，和學(xué)生一同討論、探究，建立平等和諧的師生關(guān)系。（3）協(xié)調(diào)指導(dǎo)。教師應(yīng)充當(dāng)協(xié)調(diào)者的角色，協(xié)調(diào)整個課堂活動，保證教學(xué)活動有條不紊地進(jìn)行。除此之外，教師要善于觀察、聆聽，隨時掌握課堂中出現(xiàn)的各種情況，不斷地思考下一步如何指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。

（三）教師是學(xué)生身心發(fā)展的引路人

大學(xué)生正處于人生成長的關(guān)鍵時期，由于人生經(jīng)驗、社會閱歷等方面的限制，他們的思維方法、人生態(tài)度、行為習(xí)慣具有不成熟和未完善性；經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、競爭的加劇使年輕學(xué)生面臨巨大的壓力和困惑，需要有人去啟發(fā)和引導(dǎo)。流體力學(xué)是一門發(fā)展歷史悠久、與工程實踐結(jié)合緊密的學(xué)科，教師在授課過程中，可結(jié)合該學(xué)科的發(fā)展歷史和工程應(yīng)用，介紹一些啟迪心靈的例子，促進(jìn)學(xué)生的身心發(fā)展。例如，介紹流體力學(xué)發(fā)展史時，可列舉大禹治水“三過家門而不入”的傳說，宣傳其吃苦耐勞、克已奉公的忘我精神；而秦朝李冰父子帶領(lǐng)勞動人民修建的都江堰至今還在發(fā)揮著作用的例子，則可激發(fā)學(xué)生的民族自豪感。

二、“流體力學(xué)”啟發(fā)式教學(xué)中具體教學(xué)法的運用

啟發(fā)式教學(xué)是一種指導(dǎo)教學(xué)實踐的思想和觀念，它并不是一種具體的教學(xué)方法。針對流體力學(xué)這門具體的課程，要根據(jù)其內(nèi)容特點和學(xué)生學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律，在教學(xué)實踐中總結(jié)出適合于本課程的具體的啟發(fā)式教學(xué)方法。

（一）對比式啟發(fā)

在流體力學(xué)教學(xué)中，對比式啟發(fā)教學(xué)法可包含三個方面的內(nèi)容：（1）將相近或相反的定義、概念進(jìn)行對比，從而使之條理清晰、對比鮮明、啟發(fā)思維、便于記憶。例如，在講解歐拉法和拉格朗日法、流線和跡線、層流和紊流、定常與非定常流動等相近或相反的概念時，應(yīng)注意啟發(fā)學(xué)生對照比較。（2）將新舊知識進(jìn)行對比，使學(xué)生在理解舊知識的基礎(chǔ)上加速對新知識的掌握。例如，將理想元流伯努利方程、理想總流伯努利方程和實際流體的伯努利方程的成立條件及方程形式進(jìn)行分析對比，可貫通舊知識和新知識，使學(xué)生加速對后者的掌握。（3）將理論知識與實踐應(yīng)用相對比，使抽象的內(nèi)容具體化，加深學(xué)生的感性認(rèn)識。例如，在講解完連續(xù)性方程、伯努利方程后，可將其應(yīng)用于工程實踐中的孔口和管嘴出流［3］，通過計算過程使學(xué)生消化所學(xué)的理論知識。

（二）由淺入深啟發(fā)

流體力學(xué)作為一門實踐性很強的學(xué)科，來自于實踐，應(yīng)用于實踐，和現(xiàn)實生活緊密相聯(lián)。這一特點使我們在學(xué)習(xí)流體力學(xué)理論時可以結(jié)合大量的實例引導(dǎo)學(xué)生由淺入深，從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。例如前文中提到的，由洗碗的例子引出液體的粘溫特性；由自然現(xiàn)象龍卷風(fēng)引出有旋流動；由兩船相撞引出伯努利方程等等。這樣科學(xué)地將生活中的實例和理論知識有機(jī)地結(jié)合起來，不僅可以增強學(xué)習(xí)的興趣，克服理論學(xué)習(xí)的枯燥性，而且可以引導(dǎo)學(xué)生一步一步地對問題由認(rèn)識到分析再到解決，循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)，有效提高教學(xué)效果。

（三）討論式啟發(fā)

課堂討論是一種重要的教學(xué)形式，它是學(xué)與思、學(xué)與論的結(jié)合，是在教師指導(dǎo)下以學(xué)生活動為主的課堂教學(xué)方式。采用這種教學(xué)法時，首先，教師要認(rèn)真選擇討論題目，題目設(shè)計應(yīng)著重于基本概念的理解，并提高趣味性。其次，要組織好學(xué)生的討論，教師要協(xié)調(diào)討論氣氛，指導(dǎo)學(xué)生思路，避免出現(xiàn)偏離教學(xué)主題的討論氛圍和內(nèi)容。最后，教師要及時做出總結(jié)，肯定正確意見，表揚有創(chuàng)造性的見解，指出錯誤的論點及模糊的地方，這樣既提高了學(xué)生的認(rèn)識水平，又使學(xué)生在思維方法上有所收獲。筆者在教學(xué)實踐中，經(jīng)常在某一知識點講解完畢后，舉出一些生活中的實例引導(dǎo)學(xué)生思考并展開討論。例如，講完伯努利方程之后，請學(xué)生思考討論：足球比賽中的“香蕉球”是何原理？為什么高爾夫球是有凹坑的？大雁為何會排成人字形？等等。從教學(xué)效果來看，課堂討論創(chuàng)造了一種生動活潑的氣氛，讓學(xué)生在參與中既掌握了教學(xué)內(nèi)容，又培養(yǎng)了創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。

（四）課堂練習(xí)式啟發(fā)

由于流體力學(xué)理論性較強，概念抽象，方程較多，因此，在課堂上進(jìn)行習(xí)題訓(xùn)練成為學(xué)生理解和鞏固知識的重要手段。在練習(xí)題目的選編上，教師應(yīng)選擇一些具有典型性、綜合性和實踐性較強的習(xí)題供學(xué)生練習(xí)。對于一些難點，教師在啟發(fā)和提示的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生互相討論，逐步深入，在爭論中得出答案。最重要的是，練習(xí)結(jié)束后教師應(yīng)與學(xué)生共同總結(jié)練習(xí)題目的特點、難點和容易出現(xiàn)錯誤的模糊點，并總結(jié)解題步驟。例如，對于應(yīng)用總流的伯努利方程解題，筆者總結(jié)出了“三選一列”（選擇基準(zhǔn)面、選擇計算斷面、選擇計算點、列總流伯努利方程）的解題步驟；對于應(yīng)用動量方程解題，總結(jié)出了“二選一作一列”（選擇脫離體、選擇坐標(biāo)系、作受力簡圖、列動量方程）的解題步驟。實踐表明，通過習(xí)題訓(xùn)練、啟發(fā)和總結(jié)，及時有效地使學(xué)生鞏固了相關(guān)知識。

（五）自助教學(xué)式啟發(fā)

鼓勵學(xué)生自行尋找有關(guān)流體力學(xué)課程的文檔、圖片、視頻等電子文件，并鼓勵他們自行開發(fā)電子課件。在適當(dāng)?shù)臈l件下，請學(xué)生走上講臺講授某段課程內(nèi)容，通過這種角色轉(zhuǎn)換，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。運用此種教學(xué)法，首先要選擇好教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)選擇難度不大、學(xué)生通過自學(xué)即能理解、偏重于基本理論應(yīng)用的知識作為自助教學(xué)內(nèi)容（如氣穴現(xiàn)象和液壓沖擊等）。其次，教師應(yīng)維護(hù)學(xué)生的積極性和自尊心，鼓勵學(xué)生全方位展示自己的風(fēng)采。最后，應(yīng)由教師以及學(xué)生代表講評、總結(jié)，暢談感想和收獲。

（六）實驗教學(xué)啟發(fā)

實驗教學(xué)是流體力學(xué)教學(xué)中的重要組成部分。在傳統(tǒng)教學(xué)中，流體力學(xué)實驗室開設(shè)的多為驗證性實驗，如水靜壓強實驗、雷諾實驗等。為培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，在流體力學(xué)課程的啟發(fā)式教學(xué)中，應(yīng)多設(shè)應(yīng)用性實驗和設(shè)計性實驗。應(yīng)用性實驗可使學(xué)生掌握儀器使用方法，提高動手能力，加深對知識的理解。如流體流動阻力測定實驗可使學(xué)生掌握流體流經(jīng)直管和局部管件時阻力損失的測定方法，學(xué)會壓差計、畢托管、渦輪流量計等常用儀表的使用方法。對于設(shè)計性實驗，可以給出實驗題目，提供實驗設(shè)備和用具（有時要學(xué)生自己選擇），要求學(xué)生自行設(shè)計實驗方案，寫出實驗步驟，處理實驗結(jié)果，撰寫實驗報告。通過設(shè)計實驗，可以激發(fā)學(xué)生的興趣和熱情，擴(kuò)展發(fā)揮空間，進(jìn)一步提高學(xué)生的思維能力和動手能力，從而有效地促進(jìn)實驗教學(xué)的效果。

（七）批改作業(yè)式啟發(fā)

課后作業(yè)是流體力學(xué)教學(xué)中重要的一環(huán)，“學(xué)生做，教師批”是傳統(tǒng)的作業(yè)批改模式。筆者在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，近年來學(xué)生抄襲作業(yè)現(xiàn)象非常普遍，單靠教師批改作業(yè)很難掌握真實的教學(xué)效果。因此，有必要引入批改作業(yè)式啟發(fā)教學(xué)法，讓學(xué)生參與到作業(yè)批改過程中，鍛煉其判斷思維能力，增強其學(xué)習(xí)主動性。實踐此教學(xué)法的具體做法是，教師在收齊作業(yè)以后，先大致看一下作業(yè)的情況并對典型問題做好記錄，然后按一定學(xué)號規(guī)則發(fā)給學(xué)生，讓其批改。要求學(xué)生不能自己批改自己的作業(yè)，批改時必須指出作業(yè)中的錯誤之處并進(jìn)行改正，改完后還要簽上自己的姓名。學(xué)生批改完的作業(yè)再次提交給教師以后，教師完成最終批改，相應(yīng)為每個學(xué)生給出兩個成績，一個是做作業(yè)成績，一個是批改作業(yè)成績。實踐表明，批改作業(yè)式啟發(fā)教學(xué)法可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，減少作業(yè)出錯率，同時使學(xué)生的思維能力和判斷能力得到鍛煉。

除了上述啟發(fā)式教學(xué)法，在教學(xué)實踐中，筆者還總結(jié)了回顧式啟發(fā)、總結(jié)式啟發(fā)、多媒體啟發(fā)等方法，由于篇幅限制，在此不一一贅述。

三、結(jié)語

啟發(fā)式教學(xué)思想的核心是啟發(fā)學(xué)生的思維，調(diào)動其學(xué)習(xí)主動性和積極性，促使他們進(jìn)行生動活潑的學(xué)習(xí)。在教授流體力學(xué)這一重要的工科專業(yè)基礎(chǔ)課程時，教師應(yīng)以啟發(fā)式教學(xué)思想為指導(dǎo)，明確自己的角色定位，在教學(xué)實踐中不斷探求適合于本課程和教學(xué)對象的具體教學(xué)方法。本文介紹了筆者在啟發(fā)式教學(xué)實踐中的一些體會和認(rèn)識，但同流體力學(xué)學(xué)科本身一樣，如何在流體力學(xué)課程教學(xué)中更好地體現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)思想仍是一個廣泛而復(fù)雜的課題，有待于進(jìn)一步探索和研究。

［1］ 李定仁.教學(xué)思想發(fā)展史略［M］.蘭州：甘肅教育出版社，2004.

［2］ 黃甫全，王本陸.現(xiàn)代教學(xué)論學(xué)程［M］.北京：高等教育出版社，1998.

［3］ 莫乃榕.工程流體力學(xué)［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000.

（責(zé)任編輯張佑法）

G642.0

A

1007－7111（2011）02－0079－03

2011－01－23

集美大學(xué)教育教學(xué)改革立項項目（JY09173）

李暉（1974—），女，碩士，講師，研究方向：工程熱物理。