“流體動力學”教學內容及考核方法研究

[摘 要]流體動力學的發展動力是生產的發展和需要，它的任務就是解決科學研究和工農業生產中遇到的有關流體流動的問題。流體動力學教學內容及考核方法改革的目標：各高校應該根據自身辦學等條件，注意優化整合教學資源，注重理論教學融入實驗教學的思想，在教學內容設計、教學方法手段、考核方式方面，應在一定上程度上突出學生的主體作用，建立良好教學氛圍，提高學生學習的主動性，培養學生熱愛科學、積極創新的思想和素質，真正使流體動力學這門課程起到從基礎理論到工程實際應用的橋梁作用，為學生后續的專業學習打下良好的基礎。

[關鍵詞]流體動力學 教學內容 考核方式 改革 橋梁作用

[中圖分類號] G642[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）06-0117-02

流體動力學的發展動力是生產的發展和需要，它的任務就是解決科學研究和工農業生產中遇到的有關流體流動的問題。因此，流體動力學涉及的技術部門較多，除了航空、水利之外，還涉及機械、動力、航海、冶金、建筑、環境等技術部門。[1]同樣，流體動力學作為高等學校一門專業基礎理論課程，所涉及的專業領域也較多，對各專業的多門后續課程的學習都有著重要的影響。流體動力學具有理論不易掌握、概念多而抽象、難以理解、易混淆、對高等數學知識要求高等特點。如果學生的高等數學知識薄弱，更容易造成“教師難教，學生難學”的現象。[2] [3]國內外學者在流體動力學課程教學方法改革方面做了較多的探討和研究。[4] [5] [6] 而且，流體動力學理論性較強，但并非純理論課程，它與工程實際是息息相關的?；诖耍P者根據流體動力學教學、設計及科研經驗，就流體動力學教學內容及考核方法方面的改革進行了研究。

針對流體動力學課程的特點以及教學過程中普遍存在的問題，本文首先明確了流體動力學教學內容及考核方法改革的目標：各高校應該根據自身辦學等條件，注意優化整合教學資源，注重理論教學融入實驗教學的思想，在教學內容設計、教學方法手段、考核方式方面，應在一定程度上突出學生的主體作用，建立良好教學氛圍，提高學生學習的主動性，培養學生熱愛科學、積極創新的思想和素質，真正使流體動力學這門課程起到從基礎理論到工程實際應用的橋梁作用，為學生后續的專業學習打下良好的基礎。

一、教學內容

（一）理論教學內容

在理論教學內容設計方面，可以將理論教學內容分為基本理論模塊、專業關聯模塊、理論拓展模塊、創新素質培養模塊四個模塊。這四個模塊分別具有以下的含義：

（1）基本理論模塊：由流體動力學這門課程中最基本的理論、技能構成，具有通識性。

（2）專業關聯模塊：由流體動力學這門課程中與專業直接關聯內容，或者與后續的專業學習相關聯的，利用基礎理論解決實際問題的理念和方法構成，是體現流體動力學這門課程，起到從基礎理論到工程應用橋梁作用的主要模塊。

（3）理論拓展模塊：由流體動力學這門課程中與本專業關聯度相對較小，但是概念更抽象、難度更大，有利于拓寬學生知識面、培養學生抽象思維能力的內容構成。

（4）創新素質培養模塊：由流體動力學這門課程中有利于培養學生創新的思維、創新的技能、創新的理論研究方法，甚至有利于人文素質教育的內容構成。

模塊的劃分應細化到每一個章節，并且明確在每個章節的權重，這樣可使教師明確地把握每一個章節的教學目標和培養目標。同時，學生也能夠掌握每一個章節的學習目標。如果學生在某一章節學習上出現問題，教師和學生能夠及時發現是在哪個模塊上出現了問題，這有利于教師及時改進教學方法，學生及時改進學習方法，及時解決問題，不至于出現問題堆積，影響學生對課程的學習的情況。而且，我們也應注意到，針對教材而言，每一章節的內容與內容之間都有著承上啟下、相互關聯的特點，當然，各章節之間也有一定聯系，在理論以及涉及的概念的深度方面也是逐步遞增的。因此，在講授過程中，還應注意同一內容多模塊化，以及模塊與模塊之間的關聯性，明確模塊之間的關聯點，而不能將模塊孤立化，往往造成只見樹木、不見森林的不良后果，使學生對每一部分的內容都了解得透徹，但由于不了解相互之間的關系，從而限制本課程學習過程中的理論拓展。例如：在講授“描述流體運動的兩種方法”的過程中，涉及兩個內容：拉格朗日法和歐拉法?；诒疚牡慕虒W內容模塊化思想，其模塊化形式如圖1所示：

圖1 ? 模塊構建示意圖

從圖中可以看到，“拉格朗日法”內容構成基本理論模塊，而“歐拉法”內容具有兩種模塊形式：基本理論模塊和創新素質培養模塊。其構成的原因有：（1） “歐拉法”不研究個別質點的運動規律，而對流場進行分析和計算，它是流體動力學理論研究和工程應用的基礎;（2） “歐拉法”的提出是創新思想的體現，因為它超越了常規的描述固體運動的思維方法，“歐拉法”是基于“拉格朗日法”的換位思考，而它的意義卻遠遠超過了“拉格朗日法”。在這部分內容的講授中，要注意模塊與模塊之間的關聯性，明確“拉格朗日法”與 “歐拉法”的關系，使學生能深入地理解“歐拉法”的思想以及相關的概念，為課程后續的學習打下良好的基礎。另一方面，可以針對學生的特點，借助“歐拉法”的換位思考法，起到培養學生人文素質的作用，引導學生采用換位思考方法，正確地面對人生的問題，使自己的人生觀和道德觀得到升華。

（二）實驗教學內容

由于流體動力學的研究方法主要有理論分析、實驗研究和數值模擬三種，其中實驗是學生應用理論解決實際問題，進一步加深對概念理解的重要環節。因此，在流體動力學的理論教學中，應注意融入實驗教學的思想?；诖?，將實驗教學內容分為必做實驗模塊、選做實驗模塊、自行設計實驗模塊三個模塊。這三個模塊分別具有以下的含義：

（1）必做實驗模塊：由傳統驗證實驗構成。

（2）選做實驗模塊：由教師設計的實驗，或者與流體動力學課程相關的科研實驗構成。

（3）自行設計實驗模塊：由學生自行設計的實驗構成。

其中，在選做實驗模塊的實施過程中，關鍵是注意了解學校與流體動力學課程相關的科研實驗臺架和主要的科研實驗內容，優化整合實驗教學資源。針對大部分高?，F有的條件，在自行設計實驗模塊的實施過程中具有一定的難度，但是可考慮利用先進的計算機技術，實現“虛擬實驗”，或者采用針對個別學生實施這部分實驗，然后再增加學生人數，逐步實現這一實驗模塊的教學。

二、教學方法手段

理論教學過程中以多媒體教學手段為主，多媒體課件的制作應結合本課程的教學規律，符合實際需要，將理論問題形象化，并注意將理論教學融入實驗教學和數值模擬的思想。

例如，“雷諾實驗”這部分內容的理論教學中，多媒體的制作可采用動畫的形式演示實驗的基本過程和結果，將層流和紊流兩種流態形象地表現出來。同時，可以借助實際工程中的數值模擬結果，更形象地反映這兩種流態的特點和工程實際的應用。這樣既說明了實驗和數值模擬之間相輔相成，又將實驗教學和數值模擬的思想融入理論教學中，由此起到培養學生科學研究能力的作用。

三、考核方式方法

由于考核的目的在于助學和改進教學方法。因此，本課程的考核應在一定程度能夠發揮學生的主體作用，這樣有利于良好教學氛圍的營造，有利于師生雙向的交流。具體的考核方式有多種，綜合的考核方式應該更合理，但操作起來也更復雜，可以采用先試點后鋪開的途徑。目前，大多數高校主要采用平時成績和期末成績綜合考核的方法。平時成績通常包括考勤、作業、實驗。平時成績的考核應是考核中最重要的內容，它是教師及時了解學生對該課程學習狀況、把握教學目標的關鍵。其中作業內容的設計和要求是不可忽視的，例如，可以采用必做題、選做題，不是盲目地采用題海戰術，這有利于調動學生學習的主動性，同時使學生對每一章節的學習有的放矢。對作業中的解題步驟和圖的繪制都應該有明確的要求，這樣有利于工程師卓越素質的培養?？傊綍r成績的考核注重調動學生學習的主動性，培養工程師卓越素質，同時培養學生利用知識分析問題的能力和創新能力，在考核內容設計方面應該是考核目的的體現。

四、結語

流體動力學的學習對于學生后續專業基礎和專業課程的學習是非常重要的，作為一名優秀的教師，應該在教學實踐過程中，不斷地總結、反思所授的課程，而且要注意針對學生的特點，不斷改進和完善教學方法，幫助學生學好課程，同時還應起到育人的作用。

[ 注 釋 ]

[1] 莫乃榕.工程流體力學[M].武漢：華中科技大學出版社，2009.

[2] 閔春華.流體力學教學中學生學習興趣的培養[J].消費導刊，2009（18）：199.

[3] 吳光林.《流體力學》課程教學改革的思考[J].科技信息（科技教研），2008（14）：172-173.

[4] 于靖博，張文孝，李廣華.工程流體力學課程教學改革與實踐[J].裝備與制造技術，2011（11）：205-207.

[5] 王峰，王宏燕.建筑環境與設備工程專業《流體力學》課程的教學改革[J].中國建設教育，2008（10）：12-12.

[6] 周滔.熱能動力專業《流體力學泵與風機》課程改革的基本思路[J].電力職業技術學刊，2009（4）：41-42.

[責任編輯：覃侶冰]

[收稿時間]2014-12-28

[基金項目]中央高?；究蒲袠I務費專項資金資助（No.2011-IV-123）;校教研項目（No.2014409021）。

[作者簡介]歐陽莉（1967-），女，湖南長沙人，博士研究生，副教授，研究方向：傳熱與流動教學和研究。