基于IAE理念的流體力學課程教學模式初探

楊國麗+郝桂珍+馬立山+代學民

摘要：針對我校教學目標的要求，結合流體力學課程的特點，本文提出了采用現代化教育手段激發學生發散性思維從而達到提高學習興趣的目的，在講授過程中與實際工程緊密相連，通過課上提問、隨堂測驗、實驗檢測與期末考試等方式全面考核學生學習效果的新理念。

關鍵詞：教學目標；流體力學；理念

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）07-0199-02

一、引言

隨著新信息技術的發展，高等院校課程的教學模式已從粉筆加黑板傳統單一的授課方式進化為應用現代化教學設備如多媒體課件、微課、幻燈片等多元化的授課模式。現代化的教學手段使枯燥的理論知識、復雜的運行狀態、難解的裝置結構呈現在屏幕上，化解了問題難點，開闊了學生視野，拓展了學生思維，節省了授課時間，為更新內容創造了條件。本人作為教學一線教師，充分認識到有些課程，特別是專業基礎課和專業課的概念抽象，理論晦澀難懂，學生產生了抵觸情緒。經十余年教學經驗總結，以流體力學課程為例提出采用現代化教育手段激發學生發散性思維從而達到提高學習興趣的目的，在講授過程中與實際應用緊密聯系在一起，使學生達到舉一反三、觸類旁通，并通過課上提問、隨堂測驗、實驗檢測與期末考試來考核學生學習效果的理念。流體力學課程在教學過程中遵循“以人為本”的教育理念，充分發揮教師的主導作用和尊重學生的主體地位，根據學生特點精心做好教學設計方案；教學隊伍成員教學思想活躍，積極開展教學改革和教學研究工作，承擔校級教學研究課題，大大推動教學改革工作；課堂教學采用啟發式教學方法，加強習題課、討論課比重，注重學生能力培養等等。

流體力學課程是我校建筑環境與設備工程、給排水科學與工程、環境工程、熱能動力工程等多個專業中核心專業基礎課程之一，是其他專業的主要專業基礎課程，在專業培養方案及整個教學體系中處于承上啟下的重要位置。但由于該課程理論性較強，概念抽象，學生普遍缺乏對流體的感性認識，使流體力學課程歷來被認為是教師難教、學生難學的課程之一。因此，需要在教學方法、內容及形式上做出改進，在此基礎上本文提出了基于IAE（Interest，Apply，Exam）理念的教學模式。

二、學習的興趣——Interest

流體力學學科既是基礎學科，又是用途廣泛的應用學科，它不但涵蓋了經典理論而且與各類工程專業緊密結合。所以又可以稱之為既古老又充滿活力，不斷發展的學科。在教學內容上我們科學地處理了“基礎”與“前沿”、“經典”與“現代”、“理論”與“實際”的關系，建立了完善的培養方案和課程體系，流體力學課程體系可分為基本理論、基本應用與專門課題三大模塊。對于這樣一個課程如何提高學生學習興趣，首先，從開課伊始便讓學生對授課老師產生興趣，繼而對該課程產生興趣。為此需老師通過豐富的閱歷、發散性的思維、淵博的知識、新穎的教學方法等來吸引學生、激發其學習興趣。課程內容固定，但教學方法是靈活的，結合實際生活、學科的前沿知識引導學生去提問、思考和探索。比如講到流體的物理學性質——粘性，學生看到教材上枯燥的長篇理論，深奧的道理很可能興趣全無，在講授過程中將日常生活中常用的水與食用油作為切入點，對比兩者粘性大小，引起學生好奇，達到活躍思維，激發創新的目的。另外，在高科技技術引領下，每個人都離不開智能手機，學生也不例外，甚至課堂上玩手機，既然離不開手機，索性將一些枯燥的理論制作成生動的視頻，與學生共享，在枯燥的課堂上用現代的技術手段（微課或慕課）活躍氣氛，激發學生學習的積極性。這樣學生通過發散性的思維模式去理解抽象的概念往往會有意想不到的結果，進而將書本知識內容融會貫通、學以致用，即使是再枯燥的理論也會產生濃厚的興趣。

三、實際的應用——Apply

當前流體力學課程的發展進入了一個嶄新時期，分析手段更加先進，與其他學科的交叉滲透更加廣泛深入，與實際工程聯系更為緊密。為有效提高教學效果，更好地實現培養目標，經過多年的摸索，我校形成了能夠理論聯系實際，課內外結合，融知識傳授、能力培養和素質教育于一體的顯著教學效果組織形式，即理論課教學—實驗實習—課程設計互動的綜合教學模式。遵循了從實踐中來到實踐中去的原則，符合學生對知識從感性認識到理論學習再應用到實踐的認識規律。這種教學內容的組織與安排模式各環節緊密銜接，理論與實踐結合得更加緊密，使學生在學習知識時能夠融會貫通，對培養學生的創新思維和獨立分析問題、解決問題的能力具有較好的效果，促進了學生綜合素質的提高。該課程的基本應用是指應用流體力學的基本理論及相關方程求解與專業相關的典型工程流動問題，如孔口、管嘴及有壓管路流動，以及氣體射流流場特征與參數求解等。專門課題是指對流體力學領域中的一些典型或熱點課題，如“流體減阻理論與方法”及“有壓管中的水擊現象”等給予生動形象的講解。并將該課程應用到專業前言知識中去，比如海綿城市建設，智慧水務與智慧城市構建、水資源開發利用存在問題等，能夠達到更好的教學效果。

四、考核的方式——Exam

學生考核的可靠性和可行性問題一直是我們探討的問題。教學過程中全面考核學生的能力，主要方式有以下幾種：

1.隨堂測驗與課后作業：流體力學知識點較多，每次課都需留3—4道習題練習，以便學生掌握鞏固課堂所學內容，考核知識積累能力。教師通常批改一半作業，另外通過輔導答疑了解學生的學習情況，從而在課堂上有針對性地進行教學總結，提出存在的問題，研究解決辦法，提出改進措施，教師對每個學生每次的作業都要有成績記錄。

2.實驗考核：該考核可檢測學生理論聯系實際、分析問題的實踐能力，實驗指導教師對實驗報告全批全改。學生完成作業和實驗報告質量較高，教師對作業和實驗報告的批改量≥70%，且有成績記錄。通過基礎性實驗教學加強學生對基本概念、理論的理解掌握，使學生掌握靜壓強、動壓強、流量、水頭損失等基本參數的測量方法及基本技能；通過綜合性實驗，培養學生對實際工程中涉及的流體力學問題進行實驗研究的興趣，使其在實驗的安排與設計、儀表的選用、現象的觀察、實驗數據的處理、結果的分析及報告的撰寫等方面均得到較好的訓練，從而為學生創新能力和綜合素質的培養創造條件。

3.期末考試：該環節主要考核學生綜合分析和解決問題的能力。通常考試是檢驗學習效果的一個重要途徑，但是我們要避免一考定最終成績的現象，因這樣有些同學會在考前死記硬背課本上的內容，或“臨陣磨刀”，甚至“越磨越糟”，往往適得其反。多年來，流體力學一直使用試題庫出題，考題難易適度，試卷內容包括基礎知識與基本理論、分析計算能力、靈活應用知識，符合教學大綱要求，體現了教學過程中加強基礎知識、基本理論及基本能力的教學思想。

4.總評成績：綜合以上幾方面確定學生的最終成績，即平時成績、實驗成績與期末考試成績的加權組合。實踐證明此計分方法，既激發了學生的學習積極性，又全面考核了學生全學期的學習成績。

除此以外，我們利用校園網絡平臺，建立流體力學網絡輔助教學體系，在網上提供教學大綱、電子教案、教學日歷、自我測試題、電子版流體力學題庫、題解、學習指南、模擬試卷、多媒體課件、教學錄像及網上答疑系統等，建設豐富的網絡教學資源，給學生課后復習、自學、輔導和練習創造條件。

五、結語

本文提出的基于IAE理念的教學模式已在我校部分院系逐步發展，但仍處于探索階段，為了提高教學質量，有效地實施高等院校的素質教育，培養創新型人才，我們應該隨著時代的步伐，技術的革新不斷地去調整教學模式與方法，更好地適應時代的發展。通過采用有效的教學方法、先進的教學手段和靈活的教學方式，使教學更加科學化、規范化、生動化和形象化，將所要講授的內容與一系列問題相結合，啟發學生思考和研究，鼓勵學生提出問題，開展課堂討論，鼓勵學生大膽發表不同見解。有效地調動學生的學習積極性，使學生容易掌握重點和難點，所學知識能夠連成線，穿成串，結成網，形成體，教學效果顯著，同時培養了學生獨立思考、創新意識和創造性思維能力。

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Abstract：According to the requirements of our school teaching objectives，combined with the characteristics of the fluid mechanics course，this paper puts forward a new concept which is to stimulate students' divergent thinking so as to improve the learning interest in the use of modern means of education， the teaching process closely connected with the actual project，a comprehensive assessment of students' learning effect through the class questions，quizzes，test and final examination etc.

Key words：teaching objectives；fluid mechanics；idea