《流體力學》課程本碩銜接的教學改革探索

劉宏升 解茂昭

摘要：以《流體力學》課程本碩銜接為主導思想，開展《流體力學》本碩銜接的教學內容與教學方法改革。通過本碩課程的優勢互補提高了教學效果，建立了教學內容、教學方法及考核方式統一的《流體力學》課程體系。

關鍵詞：流體力學；本碩貫通；教學內容；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）07-0107-02

本科教育和研究生教育的教育目標、思路和方法等有著本質的區別，但在知識體系上二者是循序漸進、密切相關的。就目前高校的研究生生源結構而言，主要包括推免生和統考生兩類。近年來保送生在高校之間已經可以進行跨校選擇，這給考生提供了更多的選擇空間[1]。盡管如此，保送本校以及本校統考生在錄取人數中仍占有重要比例，如何針對這部分學生把握好本碩課程的遞進關系，實現本碩知識的無縫對接，是一個不容忽視的問題。

在能源動力類本科教學體系中，《工程熱力學》、《流體力學》及《傳熱學》這三門課屬于專業基礎課程，是銜接公共基礎課與專業方向課的關鍵課程，在課程體系中占有重要地位。同時這三門所對應的《高等流體力學》《高等傳熱學》以及《高等工程熱力學》，也是該專業研究生教學體系中極為重要的理論課。課程教學內容的合理銜接是能源動力類研究生理論教學的一項重要課題。筆者作為大連理工大學能源與動力類本科《流體力學》和碩士《高等流體力學》課程的主講教師，近幾年來在該課程本碩銜接上進行了一些探索性的改革與實踐，希望相關經驗能夠為其他專業基礎課程的本碩銜接提供有益借鑒。

一、國內外本碩貫通的課程體系現狀

我國現行的教育體制對于本碩銜接教育的關注度并不高，相應的舉措很少，而且大部分都是集中英語課程晉級教學[2]、推免生畢業設計以及創新實驗項目等實踐類[3]教學環節上，而理論課的教學銜接方面[4]卻很少受到關注，課程貫通與學生連續培養還存在明顯脫節現象。在國外一流大學的課程體系中，很多專業都是采用本碩博課程貫通的教學模式[5]，例如：哈佛大學生命科學方向的很多課程都是可以本碩互選的；普渡大學本科學生可以根據個人興趣與職業規劃選擇技術選修課，而這些課程就涵蓋了大量研究生課程。

我國較早探索本碩博課程貫通模式的高校是上海交通大學，該校機械與動力工程學院于2011年開展了本碩博系列課程建設，將機械工程與能源與動力工程專業融合，形成了28個橫向模塊和本碩博縱向模塊。其中能源動力類的專業基礎課《工程熱力學》《流體力學》和《傳熱學》課程就屬于橫向模塊課程。

二、本碩銜接的教學內容改革

教學內容的相互融合、知識互補是課程本碩貫通的核心內容。筆者基于本碩知識一體化思想，在本校能源動力類本科《流體力學》教學內容與知識體系基礎上，結合學院現有科研方向與教師多年教學經驗，對教學內容加以整合與拓展，力求建立本碩一體化的流體力學知識體系。

作為基礎的本科階段，課程教學重點放在基本概念與基礎理論上，以經典流體力學理論為主要內容，其中流體靜力學與理想流體流動是重點；而粘性流體流動主要針對圓管內流動和平板邊界層兩種相對簡單情況，進行流動特性分析，損失、阻力計算，以及簡單水力計算等，這里引入了大量經驗公式與實驗結論，知識理論性不足，幾乎沒有涉及到粘性流體流動的基本方程推演與求解；而這些推演與求解過程正是《高等流體力學》課程的重點之一；而且關于不可壓縮粘性流體的湍流流動理論，是本科教學不曾涉獵的領域，但卻是研究生教學的另一重點，充分體現碩士課程服務于科學研究的重要特性。

此外，本科階段《流體力學》課程中有關氣體動力學的教學，因受課程學時、學生基礎等因素所限，教學內容僅停留在基本概念、氣流基本參考狀態，以及一維等熵流性質等基礎知識層面上，其內容的深度與廣度遠遠不足。區別于本科教學，我們在碩士生的課程中，對氣體動力學中的特殊現象，都進行了細致深入分析，而在基本概念方面則一帶而過，可以說研究生的《高等流體力學》教學內容是本科知識的延伸與拓展，避免了知識的重復。

總的來看，本科階段的部分教學內容，學生只知其然而不知其所以然，而研究生的《高等流體力學》課程就是解決了“其所以然”的問題，從而為學生后續的科研經歷打下良好的基礎。

三、基于本碩一體化思想的教學資源建設

目前我國各地高校能源動力類本科《流體力學》教學，雖然采用的規劃教材各不相同，但教學內容在總體上看還是很相近的，基本上都涵蓋了流體靜力學、動力學、量綱理論、邊界層理論以及管內流動、平板繞流等實際流動問題，只是在氣體動力學及旋渦理論等教學內容的選擇上有所區別。但與之相反，各高校碩士生的《高等流體力學》的教學內容，一般都與各自研究生的培養方向相接軌，教學內容差異很大，側重點各不相同，目前尚未出現一部通用的研究生《高等流體力學》教材。

以我校《高等流體力學》課程為例，該課程已開課30余年，于2012年更名為《高等流體與氣體動力學》，其教學資料是從多部參考教材中節選的整體章節，資料之間缺乏有效銜接，存在知識內容相對雜亂、缺乏系統性，公式符號與專業術語前后不統一等問題，給學生的學習帶來一定的困擾。

課程組根據能源與動力類本碩教學現狀，于2015年出版了本科國家“十二五”規劃教材《工程流體力學（第五版）》，同時在本科規劃教材基礎上進行知識拓展，編寫了高等流體與氣體動力學教學講義，力求滿足我校研究生后續專業課程需求與科研需求。講義于2016年用于實際教學，通過在教學實踐中不斷完善，相關教材的出版工作已在醞釀之中。

教學實踐表明該講義與本科教學能夠進行合理有效銜接，避免知識重復與斷層現象，知識系統性更強。基于講義重新制作了課程教學大綱、多媒體教案，通過在教學實踐中不斷征求學生的反饋意見，及時調整教學內容與授課方式，形成了穩定、完整的流體力學教學資源。

四、本碩優勢互補，不斷拓展研究型教學方法

對我校能源動力類《流體力學》課程而言，本科教學的優勢是課程教學方法[6]與考核方式非常成熟，而碩士階段的優勢在于研究生能夠接觸到大量的科研成果，其中有一部分是可以轉化為教學資源的，因此如果能夠將二者的優勢互補，則必將會提高課程的教學效果。

在教學實踐中，我們一方面非常注重將本科《流體力學》的基礎理論與科技前沿相結合，及時將國內外具有代表性的科技創新、科研成果融入到研究生教學；同時結合教師的科研工作，將本專業研究生的科研工作成果，通過將Fulent軟件模擬實例引入到本科教學。此外，注重將本科教學中非常成熟的研究型教學法引入到研究生課堂教學，開展了多個層面的研究生教學改革與實踐。例如：開展基于實際問題的案例式教學法，通過典型例題與專題討論課來解決與課程密切相關的實際問題；將過程考核列入總成績的考核方式改革，加大課后專題作業與課程論文的考核權重，將其列入平時成績，以此引導學生從注重考試結果向注重學習過程轉變，增強學生學習的主動性。實踐表明，這些措施雖然增加了教師的課后工作量，但能夠強化學生的自律性，有效杜絕逃課、混日子現象，充分調動了學生的學習熱情，也得到的廣大學生的認可與配合。

五、結語

本文通過對本科《流體力學》與研究生《高等流體力學》課程的教學改革，探索《流體力學》課程本碩銜接的有效途徑。通過調整課程教學內容、編寫系列教材優化知識體系，把科研成果引入到本科教學，將本科成熟的教學方法與考核方式引入到研究生教學，使二者優勢互補，提高課堂教學效果。

參考文獻：

[1]黃曉春.本碩銜接教育研究與探索[J].中國大學教學，2011，（2）：36-38.

[2]蔡玲凌，鐘曉紅.基于“4+2”本碩培養模式下的大學英語教學探索[J].哈爾濱師范大學社會科學學報，2012，（4）：179-180.

[3]沈顯生，周叢照.優化實驗課程體系兼顧本-碩貫通[J].實驗室研究與探索2011，30（6）：142-145.

[4]尚煜，王勁.本碩階段“內部控制”課程教學銜接探討[J].中國電力教育，2013，（34）：94-95.

[5]王輝，劉冬.本碩層次學徒制：英國高層次應用型人才培養的另辟蹊徑[J].高等教育研究，2014，35（1）：91-97.

[6]任玲，夏德宏.工程流體力學“慕課+翻轉課堂”教學模式[J].中國冶金教育，2015，（6）：34-36.