流體力學類課程多元化教學方法探索

金光遠 宋春芳 袁方洋 王東祥

摘 ?要 就高校本科工程教育中機械工程專業的主要專業課程流體力學類課程在傳統教學中存在的弊端，對多元化教學理念和教學方法進行探討，分析流體力學類課程多元化教學形式及策略。

關鍵詞 工程教育;流體力學;多元化教學;思維教育

中圖分類號：G642 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）13-0104-02

1 流體力學類課程教學現狀

在機械工程專業主干專業課程中，流體力學類課程是主干課程之一，主要包括流體力學、化工原理和計算流體動力學分析等課程。該類課程是聯系前期高等數學、理論力學等基礎課程和后續專業課程的橋梁和紐帶，在學生能力培養和知識體系構建過程中起著承上啟下的作用[1]。隨著近幾年我國高校本科工程教育專業認證工作的開展，為了應對經濟全球化帶來的工程人才國際流動的需求，對提高高校本科工程教育教學質量和培養創新人才提出更高要求，然而目前工程教育教學模式中傳統的教學方法存在諸多弊端。

1）課堂教學仍是學生獲得知識的主要途徑，而課堂教學方法普遍較單一，以課堂講授為主，大部分教師注重的是傳道、授業、解惑，過于強調課堂教學的信息量，還沒有充分挖掘教學內容中的活動因素，師生課堂中雙向互動還不夠，尚不能充分引導學生積極主動地思考問題、解決問題，課后欠缺及時的溝通。

2）現有教學方法與課程深度存在一定的矛盾。流體力學類課程內容多且抽象，涉及的物理知識概念性強。如流體力學課程中的動量和能量守恒定律等公式推導繁雜，基本概念的講解和方程各種變形應用闡述受學時影響，學生難以在短時間內接受并靈活應用，教師在有限的課時內對課程內容較難做太多延伸，學生的學習負擔加重，學習興趣降低。

3）教學方法與創新能力培養存在矛盾。目前以教師、教材和課堂為中心的模式，其優勢在于能夠突出理論傳授的系統性和嚴謹性，強調知識的傳授與灌輸，但不利于發揮學生的學習自主性、積極性和創造性，沒有發揮學生的認知主體作用，不利于培養學生在學習過程中獨立思考、發表獨創性見解及培養競爭意識。

4）現有實驗和實踐環節難以滿足學生對專業知識工程應用的需要。教學強調對課程講授內容的掌握，而缺乏對知識應用的拓展，對學生實踐能力培養不足，學生對專業知識拓展應用的掌握不足，難以有效支持其畢業后應對工作中分析問題和解決專業問題的需要。

2 多元化教學教育理念及作用

隨著智能化時代即工業4.0時代的到來，物聯網、云計算、大數據、機器人及智能工廠逐步進入教育領域，一方面給教育的繁榮提供了技術支持，另一方面提出新的挑戰。為了迎接挑戰、實現跨越，響應智能化時代的教育變革，需要轉變傳統教育理念，樹立以學生為中心、跨學科及終身教育等理念，喚醒學生的創造激情[2-4]。愛因斯坦曾經指出：“提出一個問題，往往比解決一個問題更重要，因為解決一個問題也許僅是一個數學上或實驗上的技能而已;而提出問題卻需要有創造性的想象力。”[5]歐美高校在教學中注重激發學生的問題意識，倡導多元化、發散性思維[3]。教師首要任務是在課堂上引導學生思考，引發問題討論，不是一味地灌輸陳述性、事實性的知識，角色由過去的“傳道—授業—解惑”轉變為“悟道—求業—生惑”。

多元化教學中以學生為中心的教育理念，把思維教育納入高校本科教學，鼓勵學生從做中學，并應用彈性化為特征的教學管理，是高等教育改革的啟明燈。思維教育的核心就是學生不僅要學習知識，還要學會如何獲取知識，更要掌握如何有效運用知識，它具有問題性、獨立性、參與性、合作性等基本特征。在多元化教學中，教師以理論、實踐、應用、現代和信息化的教育形式，把思維教育貫穿整個教學環節，使之成為一種動態的教學模式。

現代教育學研究表明，學習是一個不斷自我構建的結果，而不是外塑的結果。在傳統教學模式下，教學是知識復制的過程，在幫助學生快速構建知識框架的同時，也將教師的思維和知識復制給了學生，較少給予學生獨立思考的機會和權利，以致不足以培養具有發散性、批判性和創新性的能力。在工程教育中，構建“以學生為中心”的教學模式，教師由“關注知識”轉向“關注學生”，由知識的傳授者變為知識構建的引導者，使學生在學習過程中主動悟道、求業，獨立思考并提出問題，由被動接受知識轉變為主動構建知識。

以“從做中學”為特色的教學方法是美國著名教育學家杜威首先提出的，在西方國家得到廣泛應用。從“知行合一”思想出發，教師在課堂教學中只講授課程最基本、最核心的知識和技術，其他應用性內容則以實驗性作業、課程作業等形式，把一系列不同難度和規模的課題布置給學生，引導學生“從做中學”，同時為學生提供若干具有實際工程背景的研究課[3]。現代科學發展已表明，知識是在生命的維持與進化中不斷發展的，因此，知識的獲得不是個體“旁觀”的過程，而是一個“探究”的過程，這種“探究”過程既可以是科學家的科學研究模式，也可以是高等教育中的教學模式和學習模式。

以彈性化為特征的教學管理，是尊重學生個性、自主性的又一措施。歐美課堂上的教學往往隨意、寬松、和諧和有序，教師認為學生有自主選擇學習方式和時間的權利，不應過多干涉，課堂適度彈性管理，在培養學生能夠全面發展的同時，可以更注重學生個性的發揮。這樣的彈性管理可以給學生提供多樣化的教育方式、更多的自主選擇性、更大的學習自由度，有利于培養學生的獨立思考能力與創新能力，使學生成長為富有個性和自主性的終身學習者。

3 多元化教學方法應用策略

根據流體力學類課程教學實踐，在傳統的教學模式上進行創新、整合和優化，運用“啟發式”“對比分析式”和“多視角”等多元化課堂教學方法，引導學生悟道、求業和生惑，并利用小組討論、多媒體教學、應用訓練、實驗操作、軟件應用和創新實踐競賽等作為輔助教學手段，改善教學效果，注重學生自主學習過程和思維能力培養。

1）提倡以學生為中心的教育理念，采用啟發式教學，將引導學生思考、引發問題討論作為首要任務，不過分強調課堂教學的信息量，讓學生充分運用自己擁有的知識和能力去正確比較、分析、綜合、判斷、概括、歸納和解決問題，探索結論[1]。一方面可以使學生開動腦筋，積極思維;另一方面能開發學生的智力，培養學生的思考能力，注重學生獨立意識和原創精神的熏陶。流體力學類課程涉及材料力學、大學物理、線性代數、工程熱力學、高等數學等多學科的知識，理解和應用有一定困難。多采用案例對比分析，引導學生通過思考與對比增強所學各學科知識的連貫性，改善學習效果。

運用小組討論、觀摩影像資料、創設應用情景等教學手段，利用相關軟件并考慮學生的素質、才能、知識和個性等的差異性，從多視角出發，因材施教，采取不同的教學方法和策略，培養學生的表達能力、獨立思考意識和創新思維。

2）運用以“從做中學”為特色的教學方法，引導學生通過動口、動手、動腦參與教學全過程。正如教育學家波茲曼所指出的，“一旦你學會了如何問問題，你就學會了如何學習”，它能造就“一種迥然不同的、更為大膽和更富有潛力的智慧”。教學中注重引導學生合作，注重學生表達能力和協作精神的培養。結合課程實驗或課程作業，每位學生向教師口頭陳述，匯報實驗或作業進展、遇到的問題及解決措施，并歸納出結論和體會，給出自我評價，同組學生再適當補充。這樣做可以鍛煉學生的語言組織能力和總結歸納能力，逐步形成有獨立見解的個性品質。引導學生運用COMSOL等軟件對流體工程問題進行模擬與仿真并撰寫研究報告，增強學習興趣和知識運用，鍛煉動手能力和表達能力。在“做中學”的過程中，將理論研究、實驗研究和仿真研究方法有機結合起來，培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。

引導學生參與實踐創新活動，通過教師教學和科研創新促進學生學習創新，實現流體力學等課程課堂內外有機結合，鼓勵學生積極參與大學生實踐創新活動、各類競賽。在大創項目中，課題組教師可組織相關的學生開發與設計相關的流體工程類設備，并在此期間每周進行課題進展討論，分配每階段的任務并進行指導。教學與科研被譽為高校的兩個中心，鼓勵學生參與教師科研項目，使學生可以從高水平的科學研究中和教師的教學改革中受益，使得科技創新、科學研究和實驗教學改革成果融入課程教學之中，進一步培養學生的探究和創新意識。

4 結語

流體力學類課程是機械工程專業的專業主干課程，對這一類課程進行有效改革，不但有助于教學質量的提高和后續專業課程的教學，而且有助于機械工程專業工程教育認證與國際接軌，滿足機械工程人才國際流動的需求。流體力學類課程課堂教學方式改革，注重教師角色轉變，由“傳道—授業—解惑”轉變為“悟道—求業—生惑”，課堂教學以多元化為導向，注重學生的綜合能力培養和發散思維訓練，鼓勵個性發展和獨立見解，牢牢抓住以學生為中心的教育理念，把思維教育引入課堂教學，引入以“從做中學”為特色的教學方法，實施以彈性化為特征的教學管理，最終培養出新世紀的創新型人才，為我國社會主義建設培養高質量的人才。

參考文獻

[1]張明輝，陳慶光.“流體力學”多元化課堂教學模式構建[J].中國電力教育，2013（1）：64-65.

[2]林靜.高校新型課堂教學模式的選擇及實現方法[J].中國大學教學，2011（9）：74-77.

[3]陳岱云，任曉敏.學分制背景下高校多元化教學方法的優化研究[J].山東工會論壇，2015（2）：130-132.

[4]尹海國，朱陸莉，葉磊.陜西某高校課堂教學中多元化教學方法應用模式探究[J].新課程研究，2017（12）：58-60.

[5]江捷.感悟英國高校多元化的教學方法[J].實驗技術與管理，2009（2）：175-177.