船舶流體力學任務化模式教學的改革與探索

【摘 要】在應用型科技大學中，教學的中心任務是如何激發學生的創造性思維與應用能力。在任務化模式教學應用中，首先應以理論知識和問題為導向，制定相關的任務化模塊，在此基礎上，讓學生充分利用學校現有的實驗設備以及相關的船舶與海洋工程類專業軟件完成相關專題，激發學生的學習興趣、探索精神、團隊合作意識，培養其思維方法和應用能力，最終更加全面深刻地理解知識，同時從各方面促進教師教學水平和能力的提高，以獲得良好的教學質量和教學效果。

【關鍵詞】船舶流體力學 任務化模式 教學改革

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）22-0057-02

在船舶與海洋工程本科專業學生的培養計劃中，船舶流體力學是其中的專業基礎課程，包括流體的性質、流體靜力學、流體運動的描述和基本方程、伯努利方程、勢流理論、波浪理論、粘性流體力學、邊界層理論等，課程教學在一個學期，其內容非常復雜。一方面為了使學生更加全面地理解應用相關的知識，另一方面培養學生往應用型科技人才的方向發展，在船舶工程專業人才的培養模式上，我們應該改變原有的教學方式以適應時代要求和技術變遷，將任務化模式教學融入船舶流體力學的教學過程。我們在船舶流體力學這門本科課程的教學中，嘗試以任務化模式教學的形式，將數字化、實驗化的教學過程放到船舶流體力學教學課程的全過程中，以船舶流體力學的基本知識應用為向導布置任務化模塊課題，學生以小組的形式完成任務化模塊，在完成任務化模塊的過程中理解應用知識，并培養其知識的應用能力，實現從注重知識傳授向更加重視能力和素質培養的方向轉變。

一 目前船舶流體力學教學存在的問題

以欽州學院為例，船舶流體力學課程定位為船舶與海洋工程專業的主干課程，是進一步學習船舶原理等課程的基礎。長期以來，因概念抽象、學生數學基礎較差，使得流體力學課程既難教也難學，要想讓學生將學到的知識與相關的實際問題結合起來尤為困難。盡管流體力學具有悠久的歷史，豐富的內涵和外延，但是作為專業基礎課，船舶流體力學為專業課服務的定位極大地限制了課程的教學時間。在學生素質參差不齊的情況下，使得培養學生扎實的基礎和拓寬知識面兩方面不能兼顧，顧此失彼。這一問題的存在不但限制了學生學習的積極性，也不利于培養學生在工程中分析問題和解決問題的能力。因此有必要對這一問題進行研究，找到解決問題的方法，改善流體力學教學的效果。

二 以任務化模塊為導向的教學模式探索

對流體力學教學途徑的探索和改革一直在開展，其中提高學生學習的興趣是改善教學效果的核心，而任務化模塊是有效的手段之一。應用型科技大學的教育以培養企業需要的高素質應用型人才為目標，為適應船舶工業發展對人才的需求，本課程的教學方式基于專題化模塊為導向，采用講授、自學、討論、數字化工程訓練、總結等手段。本質就是結合船舶流體力學課程性質和鮮明特點，通過布置課程任務讓學生查找資料進行科學分析、研究和探索、小組討論、數字化工程操作等，最后讓學生理解所學知識。

1.任務化模塊的選取

任務化模塊主要是基于課本的基本知識，提出課程任務，課程任務的目標是讓學生在完成任務的過程中對基本知識可以有更深刻的認識，以及應用這些基本知識，提高學生的應用知識能力。所以在布置教學任務時應注意以下幾點：

第一，圍繞問題意識選取任務化模塊。圍繞問題意識，注重培養學生的探索精神。所謂問題意識，本質上就是一種尋根求源的探索精神、是一種革新的批判精神，問題意識是萌發創造思維的前提。古語說“心有靈犀一點通”，這里的“靈犀”其實就是問題，學生頭腦中時刻裝著問題，才能進人“日有所思，夜有所夢”的地步，才會產生靈感。就像受命鑒別皇冠的阿基米德那樣，在沐浴時受到浮力的啟發，而發現了浮力定律。

例如，在學習第三章流體的描述和基本方程時，我們可以提出：什么是流線、如何理解好動量方程等問題。這些圍繞問題意識提出的小問題就可以組成一個任務化模塊。

第二，圍繞工程意義選取任務化模塊。在應用型科技大學教育中，船舶流體力學這門課程應著力于提高學生工程素質和學生專業基礎知識為目標進行課題教學。

譬如，機翼理論是船舶流體力學的重點難點內容，部分概念抽象難懂，公式復雜，機翼理論對于船舶與海洋工程領域的重要性不言而喻，在螺旋槳的學習、高速船的學習等均需要機翼理論作為基礎。對類似極具實際工程意義的問題，肯定要布置任務化模塊。

2.任務化模塊的實施

在船舶流體力學的任務化模塊教學改革中應遵循理論教學和技能訓練相結合，走理論與工程實踐相結合的道路，所以之前的準備工作必須充分，并且依據教學內容設計出適合這門課程的任務方案。大致的任務化模塊實施流程如圖所示。

任務化模塊實施流程圖

第一，布置任務書。根據不同的教學內容分別設置不同的任務化模塊，根據上一節提出任務化模塊的方法，提出與本節知識相關的任務化模塊。

第二，學生攻克任務化模塊。學生根據任務書的要求，通過網絡收集相關資料、實驗室的硬件了解學習、數字化實驗室軟件的自學，結合所學相關知識完成任務化模塊并提交報告。

例如，在流體運動的描述和基本方程任務化模塊，讓學生利用網絡搜集與其相關的資料，以及參觀實驗室的流線實驗、動量方程實驗，將收集的資料制作成有豐富材料的PPT、報告、視頻等，總結說明各種情況下流體運動的特點、在實驗中如何體現動量方程等。

再比如，實施機翼理論任務化模塊時，學生組成任務攻克小組，利用網絡搜集與機翼理論相關的資料，以及學習FLUENT、Shipflow軟件，應用計算機輔助設計程序CATIA、AutoCAD軟件。曾經有學者提議將數字化軟件應用到教學中，但并沒有說明具體的措施。這里需要注意的是，學生可以通過學校網站上的微課視頻自學FLUENT、SHIPFLOW、CATIA、AutoCAD軟件，相關的微課視頻由教師提前錄制好放在網站上供學生點擊觀看，反復學習。最后讓學生使用FLUENT、SHIPFLOW軟件完成機翼的流體計算、利用計算機輔助設計程序CATIA、AutoCAD軟件畫出機翼三維圖。

第三，總結任務化模塊完成情況。根據學生完成任務化模塊的情況以及提交的報告進行總結。在總結中分析存在問題，對相關問題進行理論的補充學習，加強學生的理解。

第四，考核。通過任務化模塊的完成過程對學生的不同能力進行考核，考核階段就分為了基本素質考核、自學能力考核和應用能力考核。考核學生基本知識掌握情況、收集相關資料的情況，學生自學相關軟件的考核，對任務化模塊攻關的報告評價。

三 結語

通過任務化模式的教學改革使學生通過理論結合實踐的方式理解一門理論性極強的課程，并從培養應用型科技人才的角度出發，采用這樣創新的教學方法，使學生能真正地掌握一門專業知識，培養學生的學習興趣，提高教學質量。同時重視學生個體差異發展的特點，以攻克小組的形式互補長短，培養學生的團隊協作能力。這樣任務化教學模式應認真對待教學改革活動進程中出現的問題，所布置任務應有針對性，在整個過程中以學生為主導，貫穿于整個教學過程中。更加要注重教學活動的每一個細節，肯定學生每一步所取得的成績，以其調動學生主動學習的積極性。

參考文獻

[1]崔海航、張鴻雁、張志政等.流體力學小專題討論提升課堂教學效果的研究[J].大學教育，2013（9）：106～108

[2]宮偉力、彭巖巖.流體力學教學改革與應用[J].中國科教創新導刊，2014（5）：30～31

[3]李冬琴.“船舶原理”課程教學研究與實踐[J].中國科教創新導刊，2009（29）：195

[4]胡鐵生、黃明燕、李民.我國微課發展的三個階段及其啟示[J].遠程教育雜志，2013（4）：36～41

[5]朱曉明.我國大學生素質教育研究[D].哈爾濱工程大學，2006