探析研究性教學在流體力學課程教學過程中的應(yīng)用

黑龍江八一農(nóng)墾大學工程學院 鄧書輝 楊忠國 郭勝杰

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探析研究性教學在流體力學課程教學過程中的應(yīng)用

黑龍江八一農(nóng)墾大學工程學院 鄧書輝 楊忠國 郭勝杰

摘要：本文探析研究性教學在流體力學課程教學過程中的應(yīng)用，從制定科學的教學方案、改進教學方法和創(chuàng)新實驗環(huán)節(jié)等方面，探討凸顯其研究性教學的特色。

關(guān)鍵詞：研究性教學 流體力學 教學方案

流體力學是力學的一個分支，是土木工程、能源應(yīng)用工程、石油化工、水利水電工程等專業(yè)的基礎(chǔ)課程。該學科知識體系龐雜，需要進行大量的實驗，對實驗環(huán)境和實驗能力有較高要求。目前，流體力學的相關(guān)理論已滲透到航空、航天、航海等諸多行業(yè)之中，成為研究不同科學領(lǐng)域的基礎(chǔ)性學科，指導實際工程的研究與發(fā)展。很多工科學生畢業(yè)后都要投身生產(chǎn)一線，這要求他們具有較高的專業(yè)知識水平和實踐應(yīng)用技能。因此，在現(xiàn)代流體力學的教學過程中，教師要以培養(yǎng)具有實際應(yīng)用能力的創(chuàng)造性人才為基礎(chǔ)，實現(xiàn)“理論與實踐相結(jié)合，教學與科研相結(jié)合”，引導學生深化對流體力學課程的認識與理解，改進教學方法，更新教學手段，優(yōu)化知識體系，充分調(diào)動學生研究與學習的積極性。教師要將研究性教學引人流體力學教學之中，探索以工科學生專業(yè)設(shè)置為基礎(chǔ)，以學生就業(yè)為導向的流體力學課程教學新模式。筆者所在學校的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程、土木工程、水利水電工程、農(nóng)機、設(shè)計等專業(yè)均開設(shè)了流體力學課程，筆者在多年的教學實踐中不斷積累經(jīng)驗、總結(jié)提高，在授課過程中運用研究性教學等方法，收獲了一定經(jīng)驗。

一、制定科學的教學方案，為研究性教學做前期準備

為提高流體力學教學實效性，增強研究性教學的針對性，教師要充分掌握教學過程的一手資料，認識研究性教學的形式、特征、作用及其對教師和學生的要求，制定相應(yīng)的科學化教學方案及具體實施步驟。第一，收集、整理、歸納傳統(tǒng)的流體力學教學過程中存在的問題，結(jié)合教學實踐，分析問題生成的原因，針對問題和原因制定相應(yīng)的研究性教學方案。第二，教師要加強相關(guān)理論學習，全面認識研究性教學的教學形式、學習方法、主要特征、作用方式、對教學與學生學習研究的具體要求，進而確定流體力學課程教學過程中開展研究性教學的基本方法與主要內(nèi)容，為實施流體力學研究性教學提供理論依據(jù)。第三，課堂上教師要做好研究性教學的調(diào)查研究，課外以課業(yè)的形式征集學生對流體力學課程開展研究性教學的意見。學生提出的課程體系設(shè)置、教師教學方式、成績考核模式等的建議，能夠為研究性教學的開展提供前期信息儲備。

二、改進教學方法，帶領(lǐng)學生開展研究性學習

流體力學課程較為枯燥抽象、理論繁雜難懂，其中涵蓋大量的數(shù)學知識，學習難度相對較大，很多學生對流體力學的學習有較強的畏懼感。教師要根據(jù)課程內(nèi)容和研究性教學要求，激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新能力，引導學生開展研究性學習，活躍課程教學氛圍。教師要嘗試在教學過程中轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)固化的教學方式，根據(jù)教學需求，在課堂教學中實施啟發(fā)式提問，提出新穎獨特的問題，緊緊抓住學生的學習興趣和注意力。筆者常常將工程實際應(yīng)用與科研成果融入流體力學教學中。例如，在介紹源和匯的概念時，筆者會拿香煙冒煙和地漏排水舉例。在講解文丘里管工作原理時，筆者會拿溫室大棚中的文丘里噴射器灌溉作物為例。在講解液體與氣體的壓縮性時，筆者會拿液壓油缸中吸入少量氣體時產(chǎn)生伸縮滯后現(xiàn)象舉例。教師利用已有的研究成果或正在進行的科學研究為例進行教學，不僅可以活躍課堂氛圍，更有助于深化學生對相關(guān)知識的理解與認知。例如，講授管道水力計算問題后，教師給學生布置一個相對復雜的管道設(shè)計問題，讓學生分組完成各管段的沿程阻力和局部阻力計算，最后討論其是否滿足水力平衡。在案例選取上，教師應(yīng)甄選具有針對性和啟發(fā)性的論題，引導學生拓展思維空間，切實有效地提升學生解決問題及開展研究性學習的能力。日常教學活動中，教師要想提出更多具有啟發(fā)性的問題，應(yīng)注意收集存在于生活中的流體力學問題，力求在每次課程教學之前都針對課程內(nèi)容提出一個相應(yīng)的問題，為之后的課程教學做好鋪墊，開發(fā)學生的創(chuàng)造性思維，增添教學趣味性。

三、開展以課堂板書與多媒體教學為主，網(wǎng)絡(luò)與微信平臺互動教學為輔的聯(lián)合教學模式

根據(jù)對各種形式教學方法產(chǎn)生的教學效果的比較，筆者發(fā)現(xiàn)在教授基礎(chǔ)知識時，板書教學更加契合普通院校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程和土木工程等專業(yè)學生的基礎(chǔ)現(xiàn)狀，更符合流體力學的教學要求。因此，任課教師要做好課前準備工作，認真部署、精心備課，課堂教學時教師要注重深入淺出，有針對性地布置作業(yè)，提出課程相關(guān)論題引導學生展開課外研究，并做好定期答疑工作。教師應(yīng)充分利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)教學平臺，利用網(wǎng)絡(luò)中的信息素材資源，為課堂教學提供更多的有益資料，補充教學內(nèi)容、調(diào)整教學思路，廣泛開拓學生思維。例如，筆者所在學校針對流體力學課程建立Webct網(wǎng)絡(luò)平臺，為學生構(gòu)建了流體力學拓展學習的良好平臺。另外，利用微博、微信、QQ等交流平臺，在教師與學生之間搭建溝通交流的橋梁，教師與學生、學生與學生可以進行實時互動，教師可以及時為學生答疑解惑。

四、創(chuàng)新實驗環(huán)節(jié)，凸顯研究性教學特色

流體力學課程以實驗教學為中心，實驗是連接理論與實踐的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是，傳統(tǒng)流體力學教學中以教師為中心進行實驗的模式，阻礙學生學習主動性的發(fā)揮及創(chuàng)新性思維的擴散。當前，在流體力學課程實驗教學中仍存在諸多問題。例如，傳統(tǒng)實驗教學忽視對學生實踐能力的提升，不利于學生創(chuàng)造性思維的養(yǎng)成。傳統(tǒng)實驗方法陳舊落后，難以調(diào)動學生興趣，實驗基礎(chǔ)設(shè)施配置不足，未能滿足實驗教學基本需求，實驗教材內(nèi)容簡單空泛，實驗報告粗糙、不夠規(guī)范。針對上述問題，教師應(yīng)采取諸多針對性、可行性的措施。例如，實驗以學生為中心，教師發(fā)揮引導作用，引導學生利用創(chuàng)造性思維開展實驗研究。減少驗證性實驗，增添探究性、創(chuàng)新性、設(shè)計性實驗，提供學生發(fā)揮自覺能動性的機會，提升學生動手動腦的實踐技能，以多媒體為輔，增添實驗教學的直觀性、趣味性，學校要引進需要的實驗設(shè)備，改革更新實驗教材，制定合理規(guī)范的實驗報告。

從流體力學實驗教學改革成效看，它激發(fā)了學生對實驗課程的學習興趣與熱情，端正了學生的實驗興趣，引導學生運用已有知識解決實際問題，提高了學生的動手能力和實踐技能，教學效果明顯提升。例如，利用計算機進行流體力學綜合實驗時，教師引導學生利用流體力學基礎(chǔ)理論，在調(diào)研、收集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，提出問題，依據(jù)調(diào)研結(jié)果，制定實驗方案，安裝實驗設(shè)備，設(shè)計實驗程序。實驗過程中，測量水溫用溫度熱電偶替代傳統(tǒng)的溫度計，測量壓力時用壓力傳感器替代測壓管，以減小實驗誤差，采集信號利用SWD-80巡檢儀，計算機軟件保存數(shù)據(jù)后繪制實驗曲線。通過上述舉措將極大縮短實驗時間，實驗的可靠性與科學性得到增強。

五、結(jié)束語

經(jīng)過一段時間的流體力學研究性教學和學習，教師和學生都有不同程度的收獲。通過研究性學習，學生的創(chuàng)造意識、科研精神得到培養(yǎng)，理論知識水平及綜合素質(zhì)得到提高。研究性教學開展過程中，教師教學應(yīng)始終以學生為主，著力引導學生自主進行實驗研究，為學生創(chuàng)造更多實際動手的機會，讓學生感受自己動手解決工程實際問題的成就感和趣味性，增強學生對流體力學的興趣，深化學生對知識的理解和實際應(yīng)用技能，為今后的實際工作奠定基礎(chǔ)。

在今后的教學過程中，教師要不斷完善研究性教學的方法、步驟，分析解決學生的工程實踐時間較少、專業(yè)基礎(chǔ)知識不夠深厚、研究性教學考核標準體系不完善等問題，以促進研究性教學實效性的不斷提升。

文章編號：ISSN2095-6711/Z01-2016-04-0265

作者簡介：鄧書輝（1973-），男，黑龍江雞東人，工學博士，黑龍江八一農(nóng)墾大學工程學院副教授，研究方向：畜禽健康養(yǎng)殖過程環(huán)境與控制研究