基于拔尖創新人才培養的工程流體力學課程體系改革探討

張燕 周永潮 邵煜 李聰

[摘 要] 針對面臨的沖擊和挑戰，提出了以培養知識、能力和素質相結合的拔尖創新人才為目標，以基于問題和目標為導向的創新教學和大學生自主學習等理念為導向的工程流體力學課程體系的改革思路。通過以工程案例為導向的工程流體力學教材的建設、以問題為導向的教學手段改革、傳統課堂和現代可視化教學相結合的課堂教學模式，結合科研項目，將工程實際問題轉化為流體力學問題，實現教學和科研的深度融合，提高學生分析和解決實際工程問題的能力，從而提高教學質量，培養拔尖創新型人才。

[關 鍵 詞] 人才培養；工程流體力學；課程體系改革

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）13-0074-02

工程流體力學是一門專業基礎課，不僅為后續專業課程學習提供基本理論，也為工程實際問題解決提供技術支持[1]。而傳統的灌輸式教學缺乏理論與工程實踐的有機聯系，學生缺乏學習主動性、創造性，對學生創新能力培養的意識薄弱，扼殺了學生創意的產生和個性的發揮。與此同時，信息化的快速發展對教育教學的改革帶來了機遇和挑戰[2]。因此，如何在傳承教學傳統優勢的基礎上，適應新的形勢和變化，優化課程體系，改進教學方法，提高教學質量，培養拔尖創新人才成為高校教師關注的熱點[3]。結合工程流體力學課程的特點，從授課內容的深化、教材改革、多元化教學模式和教學手段出發，提出以問題和目標為導向的創新教學和大學生自主學習等理念，以培養知識能力和素質相結合的拔尖創新人才為目標的課程體系改革，從而提高教學質量和教學效果。

一、現有教學體系的局限性和挑戰

（一）教學方式單一，工程應用結合薄弱

現在的大學生追求個性、不愿意接受別人強加的觀點和想法，但思維敏捷、頭腦靈活、眼界開闊，接受新事物的意識和能力非常強。傳統單一的灌輸式教學方式，無法激發學生學習的積極性，教學效果差。工程流體力學課程側重工程應用，很多日常自然現象和工程實踐都滲透著流體力學的知識。因此，可以充分利用這一特點，教學過程將知識點與日常現象和工程實踐緊密結合，如讓學生思考為什么高爾夫球是有凹坑的，飛機為什么能飛起來，香蕉球是如何產生的等問題，激發學生濃厚的學習興趣。

（二）國內流體力學教材不合理

國外流體力學教材種類不多，廣泛使用的教材有3～4本，且教材更新速度快，再版次數多，教材內容豐富，流體視頻、圖冊等教輔材料在教學中發揮了極大的作用[4]。而國內流體力學教材種類繁多，各高校、各專業使用的教材不統一，且都是從教師的角度出發，而不是從學生角度出發，與實際應用聯系少。由于學生對流體運動普遍缺乏深入的感性認識，而流體力學所涉及的概念、理論及方程在學生看來過于復雜，缺乏學好流體力學的動力，無法激發學生的學習興趣。

（三）慕課等對傳統教學模式的沖擊

近年來，以慕課為代表的在線開放課程對傳統教學產生巨大的沖擊。慕課視頻課程被切割成10分鐘甚至更小的微課程，設計成易入門、易進階的學習檢測情境，教師與學生進行網上交流，一定程度上迎合了現代大學生追求個性、追求新穎的心理，具有較大的吸引力。幕課對教師來說是威脅也是機會，可能會存在學生流失，但同時幕課上有豐富的教學資源，這些教學素材能幫助教師提供給學生更豐富、更互動且更開放的學習資源。所以，我們可以利用慕課等課程實現資源共享、學習模式創新，降低教師的備課工作量，大幅度提升教師與學生的交流度，改變教學方法和教學手段。

二、改革內容探討

開展拔尖創新型人才培養的工程流體力學課程體系的建設，主要包括問題和需求為導向的教學方法、教學內容及相應教材的建設等。

（一）以問題和需求為導向的教學手段建設

在滿足工程流體力學原有教學基本要求和教學大綱的基礎上，進行授課內容的調整和深化，引入結合工程實際問題和自然現象的創新模塊，重點在于培養學生解決實際問題的能力，通過調研、理論分析、設計實驗與實驗結果分析等步驟來解決工程實際問題和生活中的自然現象。在教學過程中，探索以工程案例教學法為主的教學方法，上課時先拋出有吸引力的工程案例和自然現象，提出問題，激發學生的學習興趣和積極性，形成一套完善的提問—講解—討論—補漏的教學方法，加深學生對流體力學的認識。學生組成學習小組，選擇日常現象、工程應用案例等其中一個問題進行理論探討與分析，或設計開展自主試驗，或進行工程應用設計、撰寫研討論文、制作PPT，并在課堂上進行匯報，提升課堂教學的活躍度，提高學生自主學習的積極性與撰寫研究報告等能力。讓學生從理論中或試驗中解決所提出的流體力學問題，變被動學習為主動學習，提高其發現問題和解決問題的能力。

（二）以工程案例為主線的教材建設

教材是教師教學的參照物、啟示物，需要教師對教材進行再創作。而學材是從學生學的層面對教材學習化加工后形成的一種教材，更多關注學生的年齡特征、知識水平、已有經驗以及知識能力、情感建構規律[5]。如前所述，現代的大學生更加聰明，個性化特點明顯，所以學材才是他們所需要的。通過工程流體力學典型工程案例、自然現象等資料的收集，結合分析現有教材優缺點的基礎上，建設以問題和需求為導向的教材，從學生的角度對教材進行理性重建，讓教材依托工程實踐，以問題、工程案例為導向，激發學習興趣和潛能，引導自主學習，主動探索，促進學習的個別化和個性化，實現從教材到學材的轉變[6]。

（三）傳統教學與可視化教學相結合的教學模式探索

現在的學生接受新事物的意識和能力非常強，所以需要創新課堂教學機制，運用多種教學方式和教學手段，在教學的各個環節貫徹以教師為主導、以學生為中心的原則，借助于錄像、動畫、圖片將抽象的概念具體化、形象化，將教師主講和學生研討、主動參與融為一體，提高學生的學習興趣和分析問題的能力，充分調動學生學習的積極能動性，變被動學習為主動學習。同時，利用優質的在線開放課程資源，如幕課、網絡公開課、微視頻等優質在線開放課程、可視化教學，實現平行教學模式。采用學生課外在線學習與課堂學習相結合的方式，在學習傳統課堂的同時，根據學生自身需求，平行地去網上學習相似課程，加深對相應知識點的掌握，引導學生進行自主式、探究式學習，這樣既可滿足學生的差異化管理的需求，更可提高學生的學習效率和課堂的教學質量。

（四）雙語、英文多元化教學方式，加強國際交流合作

目前學生考研、出國深造比例加大，尤以理工科畢業生留學比例為多。為培養學生的國際視野和跨文化交流的能力，建設循序漸進的雙語、全英文教學方式，充分利用題材多變的豐富習題，以拓展學生思路與實踐應用能力。加強國際合作和交流，聘請海外富有教學經驗的教授給本科生上課，讓學生不出校門就能接觸到原汁原味的國際先進教學理念與教學模式，讓學生與國際名師名家親密接觸，拓寬學生的視野，提升國內教師的英文教學水平，培養具有國際視野的教學團隊。

（五）教學和科研深度融合

科學家錢偉長指出“教學沒有科研做底蘊，就是一種沒有觀點的教育”，科研是教學的源頭活水，如果沒有科研作支撐，課堂教學就會失去靈魂[7]。因此，在課堂教學中，依托科研項目平臺和優勢[8]，在上課過程中結合科研中流體力學知識點的應用進行點撥，可激發學生學習流體力學的興趣，讓學生自己尋找發現科研中的流體力學現象，利用流體力學知識解釋這些現象，讓學生更形象地認識到課本上看似死板的公式和知識怎樣被巧妙用到實際生活中，在這過程中還可以進行分組討論，增強學生的參與意識，激發學生的學習潛能，培養學生的創新意識。實現教學和科研的深度融合，以科研促進教學，以教學帶動科研，建設培養學生綜合素質和創新能力為目的的研究型教學模式。

三、結語

拔尖創新人才的基本素質特征具有合理的知識結構、較強的創新能力和實踐能力及良好的非智力因素，培養一大批拔尖創新人才，是增強我國國際競爭力的關鍵因素[9]。因此，在工程流體力學課程教學體系改革中，應創新課堂教學機制，運用多種教學方法和教學手段，注重個性和能力素質培養，培養拔尖的創新型人才。

參考文獻：

[1]趙超.“流體力學”課程教學方法探索[J].中國冶金教育，2010（5）：63-64.

[2]鐘秉林.互聯網教學與高校人才培養[J].中國大學教學，2015（9）：4-8.

[3]鐘秉林.大學人才培養要研究新問題應對新挑戰[J].中國大學教學，2013（7）：4-6.

[4]付紅橋，葉建，曾理.國外高校流體力學課程教材使用情況的調查研究[J].教育教學論壇，2015（7）：61-62.

[5]俞冠月.化蛹成蝶成就精彩：淺談思想品德教材的處理[J].中學課程輔導·教學研究，2012（28）：13-14.

[6]盧曉娜.開放大學的教材設計：從“教材”到“學材”的思考[J].山東廣播電視大學學報，2012（3）：13-15.

[7]鄒新蓮.將科研融入教學 提高教學質量[J].教育教學論壇，2011（36）：147-148.

[8]張飛，解玲，買買提·沙吾提.依托科研平臺提升本科人才培養質量探索與實踐[J].教育教學論壇，2016，22（6）：143-144.

[9]張秀萍.拔尖創新人才的培養與大學教育創新[J].大連理工大學學報（社會科學版），2005，26（1）：9-15.