工程流體力學多媒體與板書相結合的教學方法研究

[摘 要]工程流體力學從傳統的板書教學發展到現代多媒體教學，不能一味地采用幻燈片，要將傳統的板書教學方法和幻燈片、動畫、視頻等有機結合起來，才能達到更好的教學效果。文章就如何將這兩者結合進行了實際分析以及如何將其應用到實踐中去進行了探討。

[關鍵詞]流體力學 板書教學 多媒體教學 教學方法

[中圖分類號] TB126 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）012-0052-02

隨著計算機技術的發展，越來越多課程的板書教學被多媒體教學取代。流體力學作為機械、土木、能源、采礦等專業的基礎課程，主要是研究包括液體和氣體在內的流體在靜止和運動時的力學規律及其與固體壁面間的相互作用力的一門科學。流體力學的研究方法與理論力學、材料力學、彈性力學等有所不同，其主要反映在用場論的觀點處理力學問題上。

流體力學中介紹了拉格朗日和歐拉法之間的區別，我們原來都是用的拉格朗日法來解決問題，即對物體的某個質點屬性進行研究。而由于流體力學中的研究對象流體具有易流動性，因此某個質點的研究就不能代表整個流體，此時我們引入了歐拉法，即將物理參數（速度、壓強、動量等）通過空間點的屬性來進行研究，這是在學習中容易造成混亂的一個地方。此外，流體力學在研究不同問題時分別都做了各種假設條件。例如，N-S方程，到目前為止還沒有一般解的存在，那么在對N-S方程求解時，就必須做一些假設來簡化該方程使其求解，這也是不太容易理解的一個地方。

流體力學被認為是高等數學在工程力學中的應用。因此，要想學好流體力學，首先要有扎實的高等數學、工程力學及大學物理的基礎。流體力學還有許多抽象的概念，如什么是黏性，在流體中體現在什么方面，黏性隨溫度、壓力變化的關系等都需要教師去認真細致地講解。所以學習流體力學首先要改變觀念，要有比較強的建立物理模型和數學模型的能力，這樣才能學好這門課。那么如何教授這門課、將復雜的數學問題轉化為容易理解的物理概念，并讓學生理解且記住，這就是教學方法的問題了。

一、板書教學方法

我們知道傳統的教學方法就是板書加講解，有的時候會用到一些教具，但這些都是靜態的，對于一些抽象的難理解的概念很難表達清楚。流體力學這門課程具有理論性強、概念抽象等特點，傳統的板書教學方法只能口述進行概念講解，學生看不到實物，即使和實驗課相結合，有部分概念還是無法表達清楚。而且除了概念以外，該課程還有大量的方程推導，很多的文字說明、畫圖等需要大量的板書，每次課幾乎都是在不停地寫、不停地擦，不僅教師感到筋疲力盡，學生也難以理解，因此很多教師和學生都反應流體力學是很枯燥無味的一門課，但是很重要，不得不硬著頭皮去學。

二、多媒體教學方法

多媒體教學作為一種全新的教學方式，現在被越來越多地使用。但現在絕大多數的課程都是在幻燈片中放上講課的內容，在上課的時候放出來進行“照本宣科”，有的干脆只是課本的掃描，上這樣的課，絕大多數學生都是昏昏欲睡。

多媒體教學不僅是幻燈片在課堂上的應用，還應該包括二維及三維動畫的演示，甚至是視頻或者實驗錄像、現場工程錄像等。多媒體教學為理解難懂的概念、定義提供了先進的手段，尤其是豐富的現場工程、實驗的圖片、錄像等不僅豐富了課程的信息量，更能刺激學生的感官、激發學生的興趣、拓寬學生的思路、開闊學生的視野。

但對于流體力學這樣的課程如果僅有幻燈片加板書的內容，那么對公式的推導也不能很全面地講解。我們知道，公式推導就是邊講解邊思考邊進行，這樣才能更好地掌握。如果省略板書學生對于前因后果都不太容易理解，且信息量大，沒有思考時間。

如何將板書和多媒體相結合并能取得最佳的教學效果，一直是很多高校教師在研究的問題。

三、板書和多媒體教學有效結合的教學方法

對于制作的課件（包括幻燈片、動畫、影片等）應該與課本結合緊密，包括章節名稱、講解順序、重難點等都要根據課本內容在PPT中按照板書表達出來。這里值得注意的一點是，不能一次出現整頁的文字，這樣不僅讓人看得眼花繚亂，也沒有時間思考，直接就能看到結果，根本不能達到預期的效果，而應該逐字逐句通過人為的控制出現。在這個過程中我們可以邊講解邊讓學生思考，逐漸地出現我們所需要的答案。當然這樣做需要很多的時間，但教學效果會大大提高。下面具體說明怎樣將多媒體與板書相結合。

首先，對于第一章緒論部分的講解，可以結合大量的實例，如都江堰、大禹治水、足球射門、火箭升空、消防等動畫或視頻對學生講解本門課程的目的、學習方法和意義，以此可得出該課程與社會各領域之間的緊密聯系，讓學生對流體力學課程產生興趣，感到該課程并不難。

其次，對于難理解概念的講解，可以制作動畫來表現。例如，流體質點，我們定義的文字敘述是指體積無限小的流體微團，即宏觀尺寸充分小，微觀尺寸足夠大。那么如何來理解這兩句話呢？如何利用動畫來表示？我們首先可以在一個流體中取出非常小的一個點，指出該點就是一個流體質點，由于是一個點我們可以說它是沒有尺寸的，這個尺寸指的就是宏觀尺寸。再利用放大功能將該點無限放大，此時該點的區域內部存在無限多個細小顆粒（點），這無限多個點就代表了足夠大的微觀尺寸，再將放大鏡去掉，那么就又回到了宏觀上一個無尺寸的點。通過這個動畫很好地表達了我們的第一個概念——流體的研究對象：流體質點的定義，形象直觀，并能給學生留下深刻的印象。對于其他的內容，如拉格朗日法、歐拉法的說明，以及流線、跡線等概念的解釋都可以用動畫來表達清楚。這樣，學生對于這個生澀的定義就有了很好的理解。

再次，對于公式推導方面的講解，可以和板書相結合。例如，在講解靜止流體對平面壁的作用力時，用幻燈片給出已知條件即平面壁面積，與水平面所成的夾角，重心、型心所在的高度等，以及示意圖。但是，公式的推導過程必須使用板書，推導時給示意圖添加一些當時所需要的力或假設條件，得到結論以后，就可以通過幻燈片對每一個物理量進行更深層次的講解。例如，平面壁上的總壓力P=γhcA，這里說明A是淹沒面積，此時根據需要，幻燈片上的淹沒面積就可以用另一種顏色表示出來，這樣學生對公式的每個數學符號在計算時就不會帶錯值，對公式也能有很深刻的認識。

另外，對于實驗方面，可以將動畫和實驗視頻相結合播放給學生觀看并講解。以雷諾實驗為例，可利用flash動畫對該實驗裝置進行描述，再逐一播放動畫使學生了解層流和紊流的定義，以及各自存在的條件。等學生有了最初的印象后，再播放整個實驗過程的錄像。這樣學生在做實驗之前就能對該實驗有一個大概的印象，真正實驗時就能更好地記住實驗的條件、過程以及結論，并能很好地記住該實驗的結果及一些注意事項。

最后，對于例題、作業的講解，如果是選擇題、填空題都可以直接在大屏幕上顯示出來。如果是計算題、證明題可以和公式推導類似，大屏幕上顯示題目和圖，利用黑板進行講解。

四、結語

多媒體教學并不意味著摒棄一切傳統的教學方法和手段，而對于流體力學這門課的多媒體教學方法更需要我們不斷地進行探索。多媒體教學不能完全替代傳統的板書教學方法，只有將兩者有機結合才能發揮出最佳的教學效果。我們最終的目標是讓學生感到流體力學這門課上起來是生動有趣的，讓教師感到一節課下來是輕松愜意的。

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[責任編輯：綠 洲]