《工程流體力學》課程的立體化教學體系建設

李德玉+李嘉薇+陳更林

摘要：在分析《工程流體力學》課程教學體系及實踐環節存在的問題基礎上，論述了立體化教學體系的研究現狀，提出了構建《工程流體力學》課程立體化教學體系的方案，從立體化教學資源、多元化教學方法、立體化實踐教學模式等幾個方面進行立體化教學體系的構建。實踐表明，該教學體系的構建可有效提高教學效果。

關鍵詞：《工程流體力學》；立體化；教學體系；教學資源

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）08-0150-02

一、引言

《工程流體力學》課程是高等工科院校中一門主干專業基礎課，該課程是聯系前期高等數學、理論力學等基礎課程和后續專業課程的橋梁和紐帶，在學生能力培養和知識體系構建過程中起著“承上啟下”的作用。由于很多學生缺乏生活經驗，對流體力學現象認識模糊。同時，一些流動現象和流動規律很難用語言描述清楚。因此，學生普遍感覺流體力學概念抽象，難以理解，對該課程產生畏難情緒和厭學現象，學習積極性不高。本文在分析《工程流體力學》課程教學現狀的基礎上，首先對立體化教學體系的含義進行了深入的探討，然后重點論述《工程流體力學》課程立體化教學體系構建的基本方案，最后給出了該立體化教學體系運行后的教學效果。

二、《工程流體力學》教學現狀

《工程流體力學》課程的教學現狀可以從學生的上課缺勤多、作業抄襲多和教材看的少、師生互動少這“兩多兩少”來體現。一方面，這種現狀與學生的個人因素有關；另一方面，這也反映出當前《工程流體力學》課程教育教學存在的諸多薄弱環節，亟待完善。

1.教學資源短缺，教學模式單一?！豆こ塘黧w力學》課程開設已久，但現有的教學資源比較有限，質量不高。數十年來，盡管國內出版的《工程流體力學》教材種類繁多，但內容編排上千篇一律，缺乏新意，可閱讀性差。課堂教學盡管采用多媒體方式，但現有的多媒體教學課件形式單一，內容不夠豐富，缺乏實戰性，導致教學仍以口授為主，課堂互動性不足，學生學習積極性不高，主動性不夠。

2.實踐教學平臺單一，教學內容陳舊，缺乏啟發性、創新性。實踐教學是《工程流體力學》課程教學體系的重要組成部分，是鍛煉學生科研動手能力，培養學生科學研究素質的基本途徑，是培養學生創新精神和創新能力的重要環節。我校的《工程流體力學》實踐環節主要以實驗室實驗教學為主。盡管實驗種類較多，但主要是以“演示性”、“驗證性”實驗為主，而且實驗內容陳舊，手段老套，測量技術落后，很難激發學生實驗興趣，更難適應研究型、創新型人才培養的需要。此外，實踐教學與課堂教學不同步，配合不緊密，使得實踐教學環節在課程教學中所起的作用被大大削弱。

3.缺少有效的師生溝通平臺，師生交流少?！罢n程答疑”這種教學過程中主要的師生交流方式現已被學生忽視，很少有學生能夠主動地去參加答疑。師生交流少，就容易造成“教”、“學”分離，給課程教學的有效開展構成了障礙。

針對現階段教學過程中出現的各種問題，我們力圖改變傳統的教學方法，通過立體化教材建設，立體化理論與實踐教學模式和多元化的輔助教學模式建設，構建起工程流體力學立體化教學體系。通過建設使學生更多地了解流動問題的工程背景和實際應用，從而加深感性認識，提高學習興趣，培養創新精神，使《工程流體力學》課程的教學水平邁上一個新臺階。

三、工程流體力學立體化教學體系建設

隨著現代信息網絡技術的發展，“立體化教學”模式逐漸發展起來。2003年，教育部首先提出“立體化教材”（或立體化教學資源）的概念?！傲Ⅲw化教材”是指除了傳統意義上的紙質教材外，以網絡存儲為載體，以網絡傳輸為手段的新型出版物，包括電子課本、電子教案、CAI多媒體課件、習題庫、網絡課程和資料庫等。除了要求建設“立體化教學”資源外，“立體化教學”體系的建立還需要形成“立體化教學”模式?！傲Ⅲw化教學”模式強調的是借助“立體化教學”資源，充分發揮教師的教學指導作用及學生的主觀能動性，教以學為本，從而達到學生充分掌握理論知識及提高實踐動手能力的目的。基于此，《工程流體力學》課程的立體化教學體系建設應包括立體化教學資源建設和立體化教學模式的構建。

1.立體化教學資源建設。通過完善主教材、輔助教材和電子課件內容，制作網絡教材、教學視頻庫、教學網站，構成立體化教學資源，同時借鑒國外優秀教材編寫經驗，通過增加重要流體力學事件、工程實例和重要人物介紹，豐富教材內容，提高教材知識性、趣味性，增強教材可閱讀性。此外，要豐富教學課件內容，引入“案例式教學”模式，采用“啟發式”和“參與式”的多元化課堂教學方法，增強課堂教學的互動性，將《工程流體力學》課程中的重點、難點內容制作成教學視頻，便于學生鞏固課堂所學知識。

2.構建立體化理論教學模式。《工程流體力學》的教學內容理論性較強，學生容易感到枯燥，從而失去學習的興趣，理想的教學效果很難保障。經過教學實踐的不斷積累，發現在傳統的講授課堂教學模式中適時引入“對比式”、“案例式”、“專題式”和“參與式”等多元化課堂教學方法，能很好地激發學生的學習興趣，增強學生學習的自覺性。例如：在緒論課的講授中，采用“案例式”和“專題式”相結合的教學方法，設置流體力學發展歷史，推動流體力學理論前進的代表性人物及主要成就等專題講座，結合具體實例講述流體力學的基本概念和基本方法，從而使學生對流體力學原理有一個整體的了解，并增強學生學習流體力學的熱情；在講述流體動力學時，將系統和控制體、定常與非定常、可壓縮與不可壓縮等流動基本概念放到一起進行對比講述，使學生有一個清晰的認識，加深對所學知識的印象；在講述理想流體勢流理論時，通過CFD數值模擬實驗進行探究，讓學生充分參與，培養學生發現問題、總結問題的能力。重視師生互動，課堂上采用“提問+討論”的方式；讓學生充分參與，從而培養學生的綜合素質。

3.基礎實驗與研究型實驗相結合，構建有層次、立體化的實踐教學模式。將工程流體力學實驗分為以“演示性”、“驗證性”傳統實驗為主的基礎實驗部分和結合大學生實踐創新項目開發的研究型實驗部分。基礎實驗包括用于輔助實踐教學的虛擬實驗系統的開發和實驗教學視頻庫的建設。學生可以通過虛擬實驗系統進行虛擬實驗以熟悉實驗基本內容、基本方法和基本操作。借助簡易實驗或實驗教學視頻，將實驗室搬進教室，實現實踐教學與課堂教學的同步，使學生獲得對流體及其運動規律的感性認識，幫助學生加深對基本定理和公式的理解，完成從理論到實踐再上升為理論的認識過程。研究型實驗是對基礎實驗的延伸和提高。結合我院多年來大學生實踐創新項目所取得的成果，開發一定數量具有“啟發性”的流體力學實驗，并引入熱線測速、高速攝像、流場顯示等現代化流場測試技術，能夠開拓學生的視野，提高其學習興趣并培養其科學研究基本素質和創新精神。

4.以網絡教學平臺建設為核心，構建多元化的輔助教學模式。除了傳統教學網站內容的建設外，重點建設學生作業網絡發布平臺和師生交流平臺，使學生的課程作業做到人手一題，杜絕作業抄襲現象。借助師生交流平臺，將“課程答疑”搬上網絡。學生可以在平臺上留言提問，與教師進行在線交流。教師則可以查閱學生提問內容，了解學生學習過程中的熱點、難點，及時獲取教學的反饋信息，從而起到良好的輔助教學作用。

四、立體化教學體系建設成效

《工程流體力學》立體化教學體系建設，完成了包括多媒體輔助教學課件、電子教案、網絡在線課程、習題輔導網站及習題在線測試等一大批教學資源，促進了工程流體力學教學教師隊伍的發展，提高了教師業務水平，調動了學生學習的積極性、自主性，極大地改善了工程流體力學的教學條件，收到了良好的教學效果，并在實際教學中取得了一系列的成績。自項目實施以來，共獲得學校各項教學競賽類特等獎3項、成果類二等獎3項。

參考文獻：

[1]張瑞成，王福斌，陳至坤.“自動控制原理”課程立體化教學體系研究與實踐[J].實驗技術與管理，2013，（9）：181-184.

[2]董宏光，韓志忠，王克峰.構建過程系統工程課程立體化教學體系[J].理工高教研究，2006，（2）：109-110.

[3]李善姬，朱東弼，林君.適應創新人才培養要求的立體化教學模式探索[J].中國電力教育，2011，（22）：77-79.