高校流體力學(xué)課程與思政建設(shè)相融合的教學(xué)研究

孫一方，嚴(yán)謹(jǐn)，陳志明，侯玲，吳光林

(廣東海洋大學(xué)海洋工程學(xué)院，廣東湛江 524088)

1 概述

教育強則國家強，人才興則民族興[1]。 流體力學(xué)涉及熱能、機械、化工、航空航天、運輸和自動化等多學(xué)科領(lǐng)域，是船舶與海洋工程學(xué)科的重要專業(yè)課之一[2]，在船海專業(yè)的人才培養(yǎng)中起到承上啟下的關(guān)鍵作用。 因此流體力學(xué)相關(guān)知識點的掌握情況對船海學(xué)科其他課程的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。隨著學(xué)科的發(fā)展，流體力學(xué)的研究手段更加先進(jìn)，與各類工程專業(yè)結(jié)合得更為密切，學(xué)科間的交叉滲透更加廣泛深入。 這一方面凸顯出學(xué)好流體力學(xué)的重要性，同時也表明流體力學(xué)這門學(xué)科的復(fù)雜程度。雖然我們每天處處接觸流體，但很多學(xué)生依舊缺乏對流體的理性認(rèn)識。 此外，流體力學(xué)理論性較強，概念抽象，數(shù)學(xué)功底要求高，使該課程歷來被認(rèn)為是教師難教、學(xué)生難學(xué)的課程之一。

針對這一實際問題，有必要將課程思政引入流體力學(xué)的日常教學(xué)中，結(jié)合知識傳授與立德樹人，提高學(xué)生綜合素質(zhì)并樹立社會主義核心價值觀。在此基礎(chǔ)上，明確我國船舶工業(yè)的優(yōu)勢與不足，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、積極性和使命感，繼而加深其對基本概念和基本原理的理解，利用馬克思主義哲學(xué)思想，注重理論與實際的結(jié)合，進(jìn)一步提高授課效果。

2 課程特點

流體力學(xué)是力學(xué)的一個分支，屬于宏觀力學(xué)，其研究對象是流體，包括液體和氣體。流體力學(xué)在許多工業(yè)部門中都有著廣泛的應(yīng)用，比如航空工業(yè)、造船工業(yè)、電力工業(yè)和機械工業(yè)等。因此，它是船舶與海洋工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)中起到承上啟下的橋梁作用。 “承上”指本課程聯(lián)系了已經(jīng)學(xué)過的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、物理學(xué)和力學(xué)等；“啟下”指本課程幾乎聯(lián)系了所有與船舶原理及海洋結(jié)構(gòu)物水動力性能有關(guān)的后續(xù)專業(yè)課程。該課程具有內(nèi)容多、概念抽象、理論性強的特點，部分學(xué)生常常對基本理論的應(yīng)用感到困惑。 因此，要想使學(xué)生學(xué)好流體力學(xué)這門課程，除了需要一本深入淺出、 物理概念清晰的教材之外，還需要融入課程思政的指導(dǎo)思想并且結(jié)合哲學(xué)思考，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，適時地向?qū)W生傳授人生哲理，最終起到良好的教學(xué)效果。

3 思想政治教育與流體力學(xué)相結(jié)合

流體作為自然界中物質(zhì)的一種基本形態(tài)，必然遵循自然界中一切物質(zhì)運動的普遍規(guī)律，如牛頓力學(xué)定律、 質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律等有關(guān)物體宏觀機械運動的一般規(guī)律。因而，流體力學(xué)中的基本定理實質(zhì)上都是這些普遍規(guī)律在流體力學(xué)中的具體體現(xiàn)和應(yīng)用。哲學(xué)可以為具體科學(xué)提供世界觀和方法論的指導(dǎo)。科學(xué)家的研究活動都是自覺或不自覺地在某種世界觀的指導(dǎo)下進(jìn)行的，如果缺乏正確的世界觀和方法論的指導(dǎo)，科研工作者就可能在研究活動中失去正確方向。

3.1 流體力學(xué)課程中的哲學(xué)思想

馬克思主義哲學(xué)思想屬于唯物主義范疇，強調(diào)事物之間聯(lián)系的普遍性[3]。 每一事物內(nèi)部的各個部分、要素之間是相互聯(lián)系、相互制約和相互作用的。而流體是由無數(shù)個流體質(zhì)點或流體微團(tuán)連續(xù)組成。 當(dāng)兩層流體之間有相對運動（即變形）時，運動快的流層對運動慢的流層施加拉力，運動慢的流層對運動快的流層施加阻力，這種流體分子之間的吸引力和動量交換，使得流體具有黏性。流體質(zhì)點之間這種彼此作用的關(guān)系，反映了事物聯(lián)系的普遍性。

對于流體運動的描述方法：拉格朗日法和歐拉法。前者的出發(fā)點是研究流體中每一個流體質(zhì)點的運動情況，包括位置以及相關(guān)的流動物理量（速度、壓力、密度等）；而后者不著眼于流體質(zhì)點，而是著眼于空間點，研究空間點不同時刻被不同的流體質(zhì)點所占據(jù)。 物理量被表達(dá)成空間坐標(biāo)（x, y, z）以及時間t 的函數(shù)。 這兩種方法只是研究流體運動的著眼點不同，對于同一個問題，其描述的結(jié)果應(yīng)該是一致的，并且可以相互轉(zhuǎn)換。這也是“聯(lián)系是事物本身固有的，不以人的意志為轉(zhuǎn)移”的具體體現(xiàn)之一。由此可見，在流體力學(xué)課程中，流體運動所涉及的機理與力學(xué)定律，是馬克思唯物主義科學(xué)觀的體現(xiàn)，是思政教育的目的之一。

3.2 流體力學(xué)中的課程思政素材

流體力學(xué)是在人類同自然界做斗爭的過程中、長期的生產(chǎn)實踐中，通過科學(xué)實驗逐步發(fā)展起來的，課程中蘊含著豐富的思政素材[4]。 比如，自古希臘科學(xué)家阿基米德發(fā)現(xiàn)浮力定律以來，流體力學(xué)的大部分理論均由西方科學(xué)家提出，如牛頓內(nèi)摩擦定律、歐拉平衡微分方程式、伯努利方程、納維-斯托克斯方程、邊界層理論、海姆霍茲定理等。這些偉大的科學(xué)家對真理孜孜不倦的追求，面對挫折和失敗百折不撓的精神，值得當(dāng)代學(xué)生學(xué)習(xí)。 這些名人的事跡同樣有助于學(xué)生樹立正確的人生觀和價值觀，要有崇高的理想、遠(yuǎn)大的志向、勤奮進(jìn)取和造福人類的精神。同時也要讓學(xué)生認(rèn)識到，課程中涉及的基本理論較少由中國學(xué)者提出，尤其是數(shù)值計算中大部分的算法和工程應(yīng)用中的商業(yè)軟件均來源于西方國家。 我國在流體力學(xué)領(lǐng)域的研究和發(fā)展需要有自己的數(shù)值仿真軟件，以打破西方的技術(shù)壟斷，激勵學(xué)生提高我國技術(shù)水平。

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主觀能動性，在授課過程中介紹我國流體力學(xué)方面的發(fā)展歷史和研究成果也很有必要。盡管流體力學(xué)理論源于西方，但是在中國古代隨著農(nóng)業(yè)和航運事業(yè)的發(fā)展，早在春秋戰(zhàn)國和秦朝時就已經(jīng)修建了都江堰、鄭國渠和靈渠，以及后來的漢渠和唐徠渠等，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了極大的促進(jìn)作用。特別是都江堰工程所總結(jié)的“深淘灘，低作堰”，反映了當(dāng)時人們對明渠水流和堰流已有了一定的認(rèn)識； 京杭大運河中船閘的使用，也體現(xiàn)了我國勞動人民的智慧。20 世紀(jì)以來，我國也出現(xiàn)了許多杰出的流體力學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家，比如錢學(xué)森、郭永懷等[5]義無反顧地放棄國外優(yōu)厚的待遇和極高的地位，回到祖國，為我國的科學(xué)發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)。 這種愛國主義和集體主義價值觀值得每一位學(xué)生學(xué)習(xí)。

流體力學(xué)是在試驗與實踐中發(fā)展起來的一門學(xué)科。 因此，試驗是流體力學(xué)課程的必修環(huán)節(jié)，學(xué)生通過試驗可以更好地掌握相關(guān)知識，充分體現(xiàn)了“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。理論與實踐的統(tǒng)一同樣也是馬克思自然辯證法[6]的一個基本原則。 在試驗教學(xué)中，為了更好地調(diào)動學(xué)生的積極性，在傳授試驗原理和試驗方法的同時，有必要介紹試驗發(fā)展的歷史背景，拓展試驗的內(nèi)涵與維度，以提高其學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣。比如進(jìn)行皮托管測流速試驗時，引入法國科學(xué)家皮托為了測河道流速而發(fā)明了皮托管的事跡； 在局部水頭損失試驗中結(jié)合南水北調(diào)工程，對測壓管水頭現(xiàn)象進(jìn)行分析等。 此外，圍繞試驗的核心目的，有條理地通過問題層層引導(dǎo)學(xué)生，并適時結(jié)合工程案例拋出更多有趣問題進(jìn)行知識傳授。比如在“流動顯示”試驗中，學(xué)生看到不同邊界條件下水流的流動形態(tài)，引導(dǎo)他們思考里面的氣泡是如何摻進(jìn)去的。

3.3 實施方案

流體力學(xué)課程思政教育首先對思政素材進(jìn)行歸類與提煉，然后將其與理論知識相融合，最后通過課堂教學(xué)與課后自主學(xué)習(xí)結(jié)合實踐課內(nèi)容對學(xué)生進(jìn)行有效指導(dǎo)和教育，具體實施方案如圖1所示。通過思政教育的引入，既豐富了教學(xué)內(nèi)容和改良了教學(xué)方式，也提高了學(xué)生的積極性和愛國情懷，達(dá)到立德樹人的目的，潛移默化地向?qū)W生傳遞正向的價值觀念。此外，對于課堂以外的實踐活動，應(yīng)根據(jù)生活實例或者研究課題，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象背后的機理，培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作精神，發(fā)揚集體主義思想[7]。

圖1 流體力學(xué)課程中思政內(nèi)容的融合方案

4 結(jié)語

立德樹人是高校的基本教學(xué)任務(wù)，需要重視學(xué)生的全面發(fā)展和素質(zhì)提高，而思想政治教育不容忽視。船舶與海洋工程的學(xué)生在高中階段學(xué)習(xí)過馬克思主義哲學(xué)的基本觀點，為思政教育與船舶流體力學(xué)課程的融合打下了基礎(chǔ)。在學(xué)習(xí)和生活中，采用理論聯(lián)系實際的方式，將專業(yè)知識點與實際應(yīng)用相結(jié)合，并融入國內(nèi)外知名科學(xué)家的事跡和研究成果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣；針對國內(nèi)流體力學(xué)的研究現(xiàn)狀，指出存在的不足，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷，發(fā)揮集體主義精神，進(jìn)一步為流體力學(xué)以及船舶工業(yè)的發(fā)展做貢獻(xiàn)。