在力學課程教學中綜合應用多種教學方法之我見

張 靜 紅

(鹽城工學院土木工程學院,江蘇 鹽城 224001)

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在力學課程教學中綜合應用多種教學方法之我見

張 靜 紅

(鹽城工學院土木工程學院,江蘇 鹽城 224001)

以流體力學為例，探討了案例、實驗、多媒體等多種教學方法在力學課程中的綜合應用，并針對不同教學方法在實踐中存在的問題，提出了解決對策，指出多種教學方法既提高了學生學習的積極性，又提高了教學質量。

教學方法，教學效果，力學課程

力學課程是許多工科專業必修的一類課程，如機械、建筑、航天器和船艦等專業都要學習一門或多門力學課程，力學理論闡述了世界物質運動的基本規律，而且它的發展和微積分、數理方程等課程密切相關，所以講述和學習起來難度較大。流體運動物理圖像的復雜性、概念的多樣性、流體方程求解的困難等使得流體力學比一般力學課程的學習難度更大。

在多數院校中，流體力學的教學仍采用板書與幻燈片相結合的教學模式，即在黑板進行推導公式，而在幻燈片上對概念進行闡述，這種方式對學習某些章節的知識起到了較好的效果，但對其他內容，如力學的工程應用等仍很模糊。結果是，學生在碰到實際問題時經常會茫然無措，不知如何下手。教學工作者在教學方法中進行了多種嘗試，如網絡教學法和傳統課堂教學互補的教學法[1]，案例教學法[2]，研究型教學法[3]等。但實際上，某個教學方法只對特定的內容效果較好，對其他部分的內容效果一般。如在力學教學中，案例教學法適用于對工程問題的分析和解決，但對經驗公式的來源和適用范圍的講述就不適用。因此，作者在流體力學教學中嘗試了綜合多種教學方法來進行教學并取得了很好的成效，下面來詳述這些方法，并對其適用的內容進行介紹。

1 教學方法

合適而有效的教學方法是教學中實現知識傳遞的關鍵，而教學方法必須根據教學的內容來確定，一成不變的教學方法很難實現良好的教學效果。根據流體力學的教學內容，本文將介紹案例教學法、研究型教學法、實驗教學法、科學思想和科學意識的教學法、多媒體教學法的應用。

1)案例教學法。案例教學法是在一定的基本知識和分析技術的基礎上，運用典型案例將學生帶到特定的解決問題的情境下，通過學生的獨立思考或集體協作來獲得解決問題能力的提升，其核心在于給學生施加問題必須得到解決的緊迫感，以此充分調動學生積極性。自從1910年美國哈佛大學在法學院和醫學院引入案例教學法以來，這種教學方法在商學、法學、企業管理學等學科中一直起著重要的作用。在流體力學中，紊流運動是難度較大的一部分內容，本文作者在紊流流動的教學中嘗試進行了案例教學法。在預先講述了Fluent軟件應用的基礎上，讓學生在特定條件下對風機管道從主風管到支風管的分流流動進行了模擬，整個教學在機房中進行，用時4個學時，實踐表明：學生加深了對紊流流動有關知識的理解，并且熟悉了復雜流動的數值求解方法。

2)研究型教學法。諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧先生曾說過：“中國的教育是填鴨式的，一定要把這個框框打破，才能使得我們的創新人才培養出來”。相比于傳授大量知識的填鴨式教學，研究型教學法已得到很多教學工作者的青睞，但本文作者認為，研究型教學法同樣是有適用對象的，只有針對合適的內容才能起到事半功倍的效果。與沿程水頭損失密切相關的尼古拉茲實驗是管道流動教學中的一個重點內容，本文作者對這部分內容進行了研究型教學，從闡述研究、研究方法開始，到如何進行實驗，如何分析實驗結果，如何從實驗獲得所需要的公式。經過研究型教學，學生對科學研究有了一定的認識，并且更深刻地掌握了有關的理論公式。

3)實驗教學法。通過實驗的方式來熟悉、驗證理論知識是教學中一直采用的手段，然而實驗教學一般都是在理論課之后進行，本文介紹的實驗教學是通過實驗和理論相結合的方式來進行授課，授課地點選在實驗室。以局部水頭損失知識為例，如果單純用講述的方法，則學生很難獲得深刻的印象，對局部水頭損失的公式也不易理解；而采用自循環流動顯示裝置來配合講課，學生就能以直觀的方式觀察局部流動的圖像，能夠清楚地區分直角彎頭和圓角彎頭對流動的影響，在觀察流動圖像同時配合理論講解，學生就能對局部損失公式理解更深刻。

4)科學思想和科學意識的教學法。理論課程難以教學的一個重要特點是教材中的理論已經經歷了數個世紀的發展，達到了比較成熟的階段，學生很難從中體會到理論發展過程中的困難和曲折。以流體力學為例，從初始的伽利略的流體撞擊實驗、牛頓粘性定律的提出，到歐拉、伯努利從經典力學延伸到流體運動方面的工作，再到斯托克斯方程，升力理論提出，直到20世紀初的邊界層理論和現代流體力學的發展趨勢，這些發展歷史及理論思想的演變歷程對學生深入地理解流體力學是非常重要的。沒有科學思想和科學意識的教學只是單純的知識傳遞和理論應用，不是完整的教學。

5)多媒體教學法。除上述方法外，還可以綜合利用多媒體的手段，如在邊界層分離的卡門渦街內容講述時，為了顯示卡門渦街對工程結構的影響，可以用視頻演示塔科馬大橋的倒塌過程；在介紹物體繞流阻力的優化的例子中，可以用一組圖片演示汽車阻力優化的歷史。

2 教學方法應用中的問題及改進措施

采用案例教學法時要創造一種解決問題的情境，充分調動學生的積極性，并且給學生足夠多的時間來思考。在教學中我們發現，對于一般的課程習題，采用案例教學法確實能提高教學效果，但花費時間較多，而且僅提高了少數學生的興趣，難以調動大多數學生的積極性。因此，案例教學法在流體力學教學中只能作為輔助手段，這一特點同樣適用于研究型教學法，改進措施主要是教師在課下要花費更多的時間去準備材料，安排上課內容及培養教學技術。

對于實驗教學法，由于進行實驗時只能供小部分近距離觀察，因此，對于30人以下的小班上課可以采用，對于兩個或多個班級一起上課的情形效果就很差，很難開展，改進措施是分批講解，或利用課余時間觀看實驗。

科學思想的培養則不是短時間內可以奏效的，一些學生聽課后增加了對流體力學的興趣，并在課下去查找更多的資料來消化課上知識，另一部分學生則僅是課上聽聽，沒有去深入思考，甚至有學生認為不必知道太多也可以。本文作者認為，對于表現積極的學生應給予更多幫助。

多媒體教學法已經逐漸得到推廣，但應該注意的是，在力學教學中，視頻資料的量要適中，不應喧賓奪主，畢竟力學理論的建立及方程的求解都是以抽象思維為主的，培養學生復雜工程問題的能力才是更重要的，以視頻(或者說科普)的方式教學只是為了加深印象的手段。

3 結語

本文以流體力學為例討論了在力學課程中使用多種教學方法的實踐，教學結果表明采用多種教學方法后明顯提高了教學效果，增加了學生的興趣。隨著網絡教學、MOOC[4]等新型教學方法的出現，全國都興起了教學的浪潮，本文所做的工作即是在流體力學課程教學中進行的初步嘗試，論文的研究內容對其他力學課程的教學將具有一定的指導意義。

[1] 張麗梅.案例教學法的研究與教學實踐[J].黑龍江教育(高教研究與評估)，2006(3):51-52.

[2] 羅 濱.網絡教學和傳統課堂教學優勢互補設計研究[J].科技創新與應用，2012(2)：237-238.

[3] 白福臣，尹 萌.研究型教學模式及其推廣研究[J].黑龍江教育(高教研究與評估)，2009(6):66-68.

[4] 蔣 翀，費洪曉.面向MOOC的新型教學模式探索[J].計算機教育，2014(9)：17-20.

My opinion on the comprehensively application of a variety of teaching methods in mechanics course teaching

Zhang Jinghong

(CivilEngineeringSchool,YanchengInstituteofTechnology,Yancheng224001,China)

Taking the fluid mechanics as an example, this paper discussed the comprehensively application of case, experiment, multi-media and other various teaching methods in mechanics courses, and according to the existed problems of different teaching methods in the practice, put forward countermeasures, pointed out a variety of teaching program could improve students’ learning enthusiasm and improve the teaching quality.

teaching method, teaching effect, mechanics course

2016-11-26

張靜紅(1981- ),男，講師

1009-6825(2017)04-0253-02

G642.0

A