《氣體動力學》教學改革與實踐

孫爽　董立輝　付宇

摘 要：針對《氣體動力學》課程理論性強，實驗多特點，本文對課程教學現狀進行了分析；從教學內容、方法等方面，對理論教學和實踐教學進行了研究與探索；介紹了《氣體動力學》教學改革的具體組織與實施過程；通過對課程提供具體真實的工程背景的教學改革，在調動學生學習的主動性和培養學生分析解決具體工程問題能力和創新能力等綜合素質方面可發揮重要作用。

關鍵詞：氣體動力學 教學改革 理論教學 實驗教學

引言

《氣體動力學》是流體力學的一個重要分支，這是一門理論性和實踐性都較強的課程，同時也是航空、宇航、能源專業的技術基礎課。該課是以理論分析為基礎，主要培養學生解決工程中所遇到的復雜氣體流動問題，因此《氣體動力學》以經典理論或實驗內容為主，公式多而乏味，學生理解與記憶課程知識難度較高。為了改變這一現狀，在學校和學院的支持下，開展了《氣體動力學》課程的課程建設工作，并對課程的教學方法進行了改革。流體力學課程的教學改革與實踐，就是通過各教學環節，運用各教學手段和方法，使學生通過本課程的學習和訓練，為學習后繼專業課程、從事工程技術工作和科學研究打下堅實的基礎，并達到更快、更好地滿足新時期人才培養要求[1，2]。

一、《氣體動力學》課程教學現狀

1.理論課教學現狀

理論課在流體力學教學中占據主導地位，目前理論課主要教授方式是通過教師做板書或是演示PPT來完成。《氣體動力學》的公式較多，理論性、邏輯性很強，通過板書逐步演算理論產生的過程對學生理解知識、記憶知識有較大幫助，但過多的板書會使課堂氣氛枯燥、乏味，同時大量的知識在短時間內給學生逐一推導也不太現實，因此需要結合PPT來完成。但大部分教師都無法將兩種教授方式完美的結合。

2.實驗課教學現狀

實驗氣體動力學是《氣體動力學》發展的基礎，是學科的檢驗依據。然而，當前學生進行的全部是傳統驗證性實驗，每個學生進行完全相同的實驗。雖然實驗有利于增進學生對理論知識的理解，但在實驗前就知道實驗結果，這不能激發學生的積極性，也不能培養學生的創造性與主體性。目前，受到教學方法、教學手段、實驗設備的約束，理論課與實驗課的綜合優化效果沒能體現出來。這是亟待改進與加強的教改內容。

3.用人單位對畢業生專業反饋

中國民航大學《氣體動力學》的主要授課對象是飛行器動力工程與飛行器制造工程兩個專業的學生，大部分學生畢業后將進入飛機、發動機大修廠及航空公司工作，以上用人單位較多的反饋是：學生對于《氣體動力學》的理論知識掌握較好，但將所學知識與飛機飛行及發動機工作過程中的各種氣動現象或是氣動故障診斷相聯系，均表現出不好。

二、《氣體動力學》開展教學改革的必要性

1.提高教學質量的需要

設高等教育強國必須將高等教育的發展視為核心任務。而在大學教育階段的主要教育形式是課堂教學，如何保障課堂教學質量一直備受關注，也是推動教學改革的主要內在動力[3]。

2.專業人才培養的需要

由于《氣體動力學》授課對象是大三的學生，雖然具備了《高等數學》、《大學物理》、《流體力學》等課程的基礎，但還缺少針對《氣體動力學》實踐環節的工程訓練，對后續專業還不夠了解，而該課程是后續專業重要的專業技術基礎課，起著承前啟后的重要作用，加強與后續專業課等工程實例的鏈接，可真正實現彈性力學的教學目的。所以，通過提供與后續專業課相關的具體真實的工程背景，如飛機機翼流動、機身流動、航空發動機壓氣機內流、航空發動機渦輪內流的演示及教學，能夠幫助學生提前了解專業背景，提高學生分析問題、解決問題的能力。

三、《氣體動力學》的教學改革

1.課前準備

《氣體動力學》開展教學改革時，教師和學生必須進行周密而細致的課前準備工作，課上老師要善于啟發引導學生理論聯系實際，課后要對學生進行考核與評價。下面以“一維定常管流”這節教學內容的教學改革為例介紹教學改革的組織與實施過程。這一章的某些知識已在《流體力學》的先修課程理論力學涉及到，例如連續流涕假設，流體的密度、壓力、溫度的關系等，這些概念在《氣體動力學》中已經有了新的內涵，這時在講解新的內容點時必須注意與以往知識點進行銜接并引申。

2.改革課堂教學

理論教學較為枯燥，飛行器動力工程專業具有實踐性強的特點，作為專業基礎課的《氣體動力學》應當在教學過程中體現理論知識能為實際問題的解決提供指導的作用，這樣才能吸引學生聽講，發揮其主觀能動性。在教學中，如果不能有效的使教學內容與實踐聯系，學生的學習變得盲目與被動，不能明確學習的目的，從而產生思想懈怠甚至厭學的情緒，不利于課程的進行，因此必須加強課程與實踐問題的聯系，通過初步引入后續專業課程里所涉及到的氣動現象與氣動問題，引導學生試著解決工程實際問題，從而使他們對學習越來越有興趣。

3.改革實驗教學

實驗教學的目的，除配合理論教學外，主要是培養學生的動手能力。學生在接觸到氣動實驗后，再經教師啟發和講授，學習積極性和效果會明顯提高。我校于今年在原有壓氣機實驗室的基礎上，引入壓氣機流動損失實驗、低速葉柵實驗與變截面管流實驗。這些實驗室設備機既具備了基礎實驗的功能還兼具與航空實際應用相結合的功能，新引進的試驗設備使得《氣體動力學》的教學更加直觀，通過試驗可使學生的理解能力大大加強。

4.教學手段的合理運用

在以往的材料力學教學中，主要采用板書的教學手段，該種教學手段的優點是可以使學生的注意力集中，通過帶領學生在黑板上推導公式，使學生更加明確公式的由來，便于理解，但是這種教學手段耗時較長。使用多媒體如PPT，可以快速完成教學任務，但如果在整堂課程的教學中始終運用多媒體課件，因此必須將板書與多媒體這兩種教學手段相結合，要以板書為主，多媒體為輔，當進行公式的導出時，盡量以板書形式進行推導，當演示力學模型及流動特點時，要借助多媒體的教學手段，從而達到突出教學重點，節省時間的目的。

5.關注教材，加強校企合作

由于我國目前的民用客機絕大部分都是進口飛機，針對民航運營方的手冊都是英文版，因此在學校進行專業知識教授時，應當加大雙語培訓的力度，拓寬外語的學習環境，解決公共外語學習與專業應用之間的脫節，是學生能夠更快速的融入未來的工作環境當中[3，4]。

結語

作為一門專業基礎課，流體力學既有較強的理論性，同時又和工程實際緊密結合。教學過程中，應做到改革教學方法和教學手段，引導學生積極思考，充分發揮學生的主觀能動性；理論、實驗并重，互相促進，增強學生的動手能力。在改進教學理論與教學方法的同時，要積極的與用人單位接觸，聽取用人單位對學生的意見反饋，進而改進教學內容與方式。

參考文獻

[1]蘇志武.深化課堂教學改革提高人才培養質量[J].中國高等教育，2012，17：10-14.

[2]王曉亮，楊紹斌，劉敬福，等.基于三個平臺的應用創新人才培養模式探析[J].中國電力教育， 2014（24）：38-40.

[3]胡文仲.文化與交際[M].北京：外語教學與研究出版社，1994.

[4]畢繼萬.跨文化交際研究與第二語言教學[J].語言教學與研究， 1998 ，（01）.