土木工程專業流體力學教學模式探討

王欣　李孝波　劉必燈

摘 要 流體力學是防災科技學院土木工程專業的一門專業基礎課。為提高課程教學質量，在教學實踐基礎上，從提高學生學習效果和教師教學水平兩方面，對如何激發學生學習興趣、引導學生思維方式、加強課堂管理與溝通、注重實驗教學以及改革考核方式等問題進行了深入探討與分析，以期探索出一種更好的適用于土木工程專業流體力學課程的教學模式。

關鍵詞 土木工程 流體力學 教研改革 教學模式

中圖分類號：TU-05 文獻標識碼：A

0引言

防災科技學院土木工程專業的定位是培養適應工程建設需要，具有扎實理論基礎和專業知識的高級應用型人才，流體力學作為其課程體系中的一門專業課，在學生能力培養和知識結構體系中起著承上啟下的橋梁作用，所以，掌握流體力學基本理論，并能熟練應用解決實際工程問題是土木工程專業學生的一項必備技能。然而，由于流體力學知識晦澀難懂，學生很難在有限的學時內將其掌握，熟練應用就更是勉為其難了。因此，在少學時的前提下，如何激發學生的學習興趣、改善教學效果、提升教學質量值得探討。

1激發學習興趣

興趣是學好任何一門課程的根本動力。流體力學課程知識結構復雜、概念抽象、數學公式繁瑣，教師難教、學生難學。加之學生對其在工程建設中重要性認識不足，心理上不夠重視，造成學習積極性差。因此，如何激發學生學習興趣是教學成敗的關鍵因素之一。結合多年的教學經驗認為在教學過程中可以從以下幾個方面著手：（1）設計翻轉課堂，讓學生參與主體教學，從而啟迪他們的自主思維、發揮他們的主觀能動性。當然，這需要根據授課對象的知識儲備量選擇適于翻轉教學的知識點，比如流體靜壓強分布這部分內容，首先它易于理解，其次可以通過學識基礎進行邏輯分析得到，第三能夠對學生的思維產生較強的響應，所以非常適合讓學生自主操刀講授。（2）根據學校特色，優選教學內容， 貼近實際應用。比如，針對防災科技學院土木偏重房屋建筑的特點，流體的相對平衡、橋梁孔徑的計算方法及氣體動力學等內容可安排為自學內容，多講水工建筑物地基的抗滲穩定處理、水流對輸送管道的沖擊力等等。（3）在教學過程中省略繁雜公式的推導，利用多媒體技術將抽象難懂的物理現象轉化為清晰的動畫描述，以應用為目標，遵循“基礎理論-案例分析-工程應用”的路線，注重基本理論和概念的講授，重視工程技術問題的引入，培養學生面對實際問題如何提取主要因素建立物理模型的能力，并能用數學方法對其進行描述，建立數學模型?？梢哉f這也是對授課教師的挑戰，改變以往只面對抽象理論的現狀，深入到工程當中去，與工人打成一片，了解實際問題，熟悉工程技術。

2優選習題，注重引導

掌握基本知識是解決實際問題的必要前提，教師可對習題分類整理，從考察基本概念的基礎部分逐步過渡到代表性的、從實際問題中抽象出來的應用部分，注重引導學生從解題過程學會對流體力學知識的應用，并會舉一反三。教師在講解習題的過程中一定要給學生適量的思考時間，充分發揮學生的主動性，加強教學的針對性。另外，作業是學好流體力學的必需環節。通過適量的習題，不僅可讓學生對所學知識有較為深入的理解，掌握流體力學的基本思維方法，還可讓教師了解學生對知識點的掌握情況，以便及時調整教學內容。批改作業過程中認真記錄出現的問題，并及時給予正確的指導，從而保證學生在學習過程中跟得上、不掉隊。

3小班授課，加強管理

由于師資緊張，防災科技學院流體力學課程中學生多教師少的問題突出，一個老師常需對七八十個學生一起授課，管理150左右學生的課程學習。所謂“強將難敵重兵”，即便是精力再充沛的老師面對人數如此眾多的學生也難免出現管理不善，況且，伴隨手機電腦的普遍而衍生出來的諸多問題都難以解決。課堂上，教師的重點是講授知識，然而大班管理難度的增加勢必會影響授課質量。因此，建議在流體力學課堂中采用三十人左右的小班授課，一方面方便教師管理課堂紀律提高授課質量，另一方面方便教師設置課堂互動和討論，加強與同學之間的交流，從而了解每個學生的特點，盡量做到一對一指導。陶行知先生曾說過，沒有愛就沒有教育，習近平總書記也提出好老師要有仁愛之心，然而面對剛結束高中繁重學業、處于青春叛逆期的大學生如何做到愛，這是一個值得深思的問題。嚴苛的要求肯定會引起他們的反感，疏松的管理勢必達不到預期的目的，溝通在此時一定是一個絕佳的方法，放低教師姿態，與學生進行朋友式的交流，課上時間不夠可以借助互聯網建立QQ群、微信群利用課下時間在線及時了解學生的困惑，只有深入的熟悉，才能找到問題所在，從而進行引導。這顯然是大班授課難以做到的。

4注重實驗教學

實驗教學是流體力學課程學習中的重要環節，然而，集中時間內完成的演示性實驗教學不能實現人人操作，且以實驗報告為考核手段也往往流于形式，這些都不利于學生責任心的培養和動手能力的鍛煉。為此，可以利用周末適當拉長實驗時間，讓每個學生都能獨立參與操作，并且放手讓他們去做，將之前教師個人難以實現的實驗細化讓學生自己去完成，例如雷諾實驗，不同管徑的拆裝、不同流體的轉換、不同流速的控制，都讓學生自己操作，這樣不僅可以培養他們的動手能力，而且能夠提高愛護公共設備的責任心。當然，這一方面勢必會增加教師的工作量，另一方面對實驗設備的維護管理也提出了更高的要求。另外，為了避免出現學生對實驗報告的相互抄襲敷衍了事，考核時不能只計較實驗結果的正確與否，要全面綜合學生的操作能力、理解能力和創新能力，為此可以設置加分環節，給出題目，讓學生自主設計實驗，這不僅考察了學生對基礎理論的掌握情況，又能激勵他們對知識的創新利用。

5改革考核方式

課程考試、考察方式是檢查教學效果、保證教學質量的有效手段之一，也是實踐教學過程的重要環節，旨在全面掌握學生的學習效果、激發學生的積極性，真正發揮考試的檢測和導向作用。流體力學的考核長期以來都是采取閉卷、筆試的方式進行的，雖然這種形式簡單、高效，但也存在一定的問題，諸如，學生不求甚解，死記硬背花費大量時間，導致學習壓力增大，并且考察的內容不夠全面。中共中央國務院《關于深化教育改革，全面推進素質教育的決定》明確指出：“高等教育要重視大學生的創新能力、實踐能力和創業精神，普遍提高大學生的人文素養和科學素質?！薄爸匾暸囵B學生收集處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力、語言文字表達能力以及團隊協作和社會活動的能力。”這就要求我們應該全面科學地評價一個學生的綜合素質。為此，可以采取半開卷考試形式，即學生參加考試可以攜帶一張寫上課程相關內容的A4紙進場，這樣不但可以減輕學生的負擔，也可以培養和提高學生的歸納、總結能力，并且使命題更加科學，將重點放在考察學生的理解、分析問題和解決問題的能力上。此外，改革以往“一卷定成績”的現象，增加過程性考核比重，一方面降低考勤在平時成績所占分量，將課堂互動和討論情況、翻轉課堂的自學及講解計入其中，另一方面提高實驗教學考核比重。

6結語

任何一門課的教學都是以提高培養學生的質量為目標的，流體力學也不例外，這不僅需要學生積極主動的學習，更需要具有淵博專業知識和精湛專業技能的教師的正確引導，學生的參與和教師的講授如果能夠有效的結合起來，勢必會使教學質量有一個質的飛躍。本文根據防災科技學院土木工程專業的培養目標，結合流體力學課程和現代大學生的特點，對教學改革提出了一些有益的探討，以期通過對教學實踐的不斷積累、凝練、升華，尋覓更適合的教學模式，提高教學效果，培養出能學以致用的應用型人才。

參考文獻

[1] 劉宏升，孫文策，張博，等.流體力學研究型教學法的研究與實踐[J].中國科教創新導刊，2009（31）：86～87.

[2] 劉起霞，王海霞，崔偉華. 流體力學課程“厭學”的現狀分析與改進措施[A]. 中國力學學會. 第十五屆北方七省市區力學學會學術會議論文集（二）[C]. 中國力學學會，2014：389～392.

[3] 朱紅均. 翻轉課堂輔以過程考核探究-以工程流體力學課程為例[J]. 石油教育，2016，（2）：17～19.

[4] 李楠，張財紅.工程流體力學課程應用化教學改革研究[J]. 教學研究，2014，37（3）：81～84.

[5] 朱俊鋒，梅群，李一帆. 淺談土木工程專業工程流體力學課程教學改革[J]. 山西建筑，2010，36（23）：224～225.

[6] 王燕，鄭健，韓偉.土木工程專業《水力學》課程特點與教學探索[J]. 甘肅科技，2016，32（14）：62～65.

[7] 陳曉珊，洪文鵬，張玲，等.工程流體力學課程改革的思考[J]. 東北電力大學學報，2006，26（3）：54～56.

[8] 萬君國，陳洪.關于理科《理論力學》教材改革的幾點思考[J]. 西南師范大學學報（自然科學版），2002，27（6）：105～106.

[9] 張引弟，廖銳全，李元鳳，等.《工程流體力學》課程考核方式的教學改革與實踐[J]. 西南師范大學學報（自然科學版），2015，40（4）：139～143.

[10] 唐良寶，楊運鑫.高等學校實驗教學考試方法改革探討[J].廣西高教研究，2002（2）：46～48.

[11] 祝遠姣，王琳琳.半開卷考試改革的實踐與思考[J].高教論壇，2007（5）：78～80.