礦物加工工程專業基礎課程“工程流體力學”教學方法的思考與實踐

摘"要：根據新工科專業基礎課程特點，以培養一流工程技術人才為目標，基于OBE教育理念，工程流體力學教學團隊通過課程體系建設、教學方案優化、教學模式改進以及案例教學融合，重構了課程內容，探索創新了“工程為主—問題導向—案例驅動—科研反哺—育人優先”的教學模式，開展以學生為中心的教學方法創新和持續改進策略，賦予課程以創新性和高階性的新內涵，努力建設富有挑戰度的一流本科課程。

關鍵詞：專業基礎課；工程流體力學；課程體系；教學方法

Mechanics"Which"is"the"Basic"Course"for"Mineral"Processing"Engineering

Liu"Wengang"Liu"Wenbao"Zhao"Qiang"Shen"Yanbai"Cui"Baoyu"Han"Cong

School"of"Resources"and"Civil"Engineering，Northeastern"University"LiaoningShenyang"110819

Abstract：According"to"the"characteristics"of"the"basic"courses"of"new"engineering"majors，aiming"at"cultivating"firstclass"engineering"and"technical"talents，and"based"on"OBE"education"concept，the"teaching"team"of"engineering"fluid"mechanics"reconstructed"the"course"content"through"curriculum"system"construction，teaching"scheme"optimization，teaching"mode"improvement"and"case"teaching"integration，explored"and"innovated"the"teaching"mode"of"\"engineeringorientedproblemorientedcasedrivenscientific"research"feedbackeducation"priority\"，carried"out"studentcentered"teaching"method"innovation"and"continuous"improvement"strategy，endowed"the"course"with"innovative"and"highlevel"new"connotations，and"strived"to"build"a"firstclass"undergraduate"course"with"challenges.

Keywords：specialized"basic"course；engineering"fluid"mechanics；curriculum"system；teaching"method

專業基礎課程是幫助學生形成專業認知、培養專業認同感的重要環節［12］。“工程流體力學”作為礦物加工工程專業的基礎課程，是工程科學和應用科學研究的核心課程［3］。課程致力于引導學生系統、深刻地理解和掌握流體力學原理，并提升學生利用這些原理去分析、解決生產實踐問題的能力，提升創新意識，夯實基礎知識。課程知識理論性強、教學內容抽象難懂且與工程實踐聯系廣泛，因此，教育教學體系順應當前人才培養新趨勢，基于“新工科”教育理念，以工程教育“新體系”為目標，以人才培養、知識創新、思政教育的建設和改革為主線，帶動學科交叉融合，致力于培養綜合型、國際化、能夠引領未來技術與產業發展的卓越工程科技人才。本文以此課程為例，深入探討專業基礎課程的教學方法，以加深學生對專業的理解和對專業發展的信心，以更好地貫徹落實立德樹人任務。

一、“工程流體力學”學習現狀

“工程流體力學”是礦物加工工程專業的基礎必修課程之一，先修課程包括“高等數學”“大學物理”“工程力學”等。此課程在本科二年級下學期開設，此時學生已經完成了大部分通識教育課程的學習，處于通識教育與專業教育的過渡階段，對專業的認知相對模糊。因此，該課程對培養學生的專業興趣和專業認同感具有重要作用。從多年的授課情況看，課程在講授過程中明顯存在以下問題：

（1）本科二年級學生普遍未涉及生產實習階段，對工程實踐問題知之甚少，對力學知識在實際工程中的應用了解較少。而傳統習題訓練模式枯燥乏味且效率不高，雖然學生計算能力較強，但對力學定性分析能力弱，對經典力學理論的靈活應用和創新意識有待提高。

（2）學生專業基礎差距較大，尤其是經過專業分流之后，礦物加工工程專業學生對基礎知識的掌握能力明顯偏低。部分學生高等數學、大學物理等基礎知識偏弱，導致其對于課堂授課過程中常規的公式分析和基礎理論講解的直觀感受是枯燥難懂。

（3）課程的實踐性較強，目前的教學方式側重于理論知識講授，教學內容、課程特點、價值理念、思維方法等對應的案例不夠典型。同時，課程知識復雜，但師生間、學生間的互動交流較少，學生往往死記硬背應付考試，難以達到培養目標。相關專業的學生畢業后，在從課堂走向企業從事相關的工作的過程中，遇到實際問題時，存在對所學知識缺乏融會貫通、靈活運用的能力，這就給高校培養高素質的專業人才帶來了挑戰。

二、課程教學中存在的問題

與此同時，通過對現有知識體系和教學方式進行梳理與實踐發現，該課程的教學體系、教學內容以及教學模式等與現有教學方式匹配程度較差，未形成有效的專業基礎知識支撐體系，主要體現在以下方面：

（一）課程內容與其他專業課程銜接不緊密，不能很好發揮專業基礎課程的紐帶作用

現有的教學體系前后課程缺少內容的系統規劃，課程與后續專業課程相關知識聯系不夠緊密，學生找不到所學基礎知識的“出口”，造成教學重點不能前后呼應，部分內容存在重復講授，難以實現課程的高階性。

（二）教學內容重理論偏實踐，難以培養學生解決復雜工程問題能力和創新思維

工程教育專業認證提出了培養學生解決復雜工程問題能力的要求，傳統教學方案與新工科建設目標差距較大。傳統的工程流體力學課程內容重理論輕實踐，學生的力學基本功與創新思維訓練成為矛盾體，創新能力培養深度和廣度不足，培養創新型工程人才面臨困境。

（三）教學模式傳統，不能充分反映學生的學習效果

教學仍采用“以教為中心”的傳統模式，以知識傳授為主，對教學的評價則以“評教”為主，評價以考核為主，未實現形成性評價，不能充分反映學生的學習成果，學習挑戰度不高。

三、教學改革及實踐

針對上述問題，授課團隊順應時代發展趨勢，在課程體系、學習資源、教學方法、育人模式等方面開展了持續的改革與實踐，不斷提升課程的教學效果。

（一）以“新工科”建設為目標，重構知識緊密的課程體系

以學生發展為中心，以“新工科”建設為目標，發揮各專業特色，找準切入點，凝練優勢科研反哺教學［4］，在系統梳理工程流體力學課程和后續專業課相關性的基礎上，反向設計課程的知識體系、教學活動和課程案例，確保知識體系的緊密性和高階性。新的課程體系以知識的“出口”為依托，且緊密結合專業內容，成為專業理論的基礎，筑強學生的知識根基。

（二）優化學習資源，確保發揮核心課程作用

面向兩性一度的課程要求［5］，教學團隊不斷拓展教學資源和平臺，應用精品的國家級規劃教材和中國大學精品慕課資源，并結合McGrawHill"Education出版的Fluid"Mechanics"with"Engineering"Applications（Tenth"Edition）教材內容，在課程中結合最新的研究理論和實踐應用設置高階性知識，建立課程資源庫。在此基礎上，通過開展多樣化教輔活動設計，進一步提升學習的主動性和能動性。授課期間，教學團隊通過開展課程相關的講座、參觀、研討等教輔活動，啟發學生創新思維。課程教學過程中，每屆安排1～2場前沿知識講座；結合課程教學參觀2～3個工程現場，鼓勵學生自主實踐觀摩，啟發學生對“流體力學的工程應用”進行深入思考；開展4次線上和線下專題討論。

（三）以工程問題為導向，基于OBE理念實施任務驅動的過程式教學

教學團隊以工程教育專業認證為抓手，在教學過程中建立流體力學知識與工程實踐的密切聯系，基于OBE理念，以成果為導向、以任務為驅動，強化學生全程參與開展教學活動［6］。與此同時，應用PBL教學法科學設計復雜工程問題案例，引導學生深刻理解工程流體力學的知識原理。為保證教學質量，借助雨課堂、學習通等平臺，增加課前導學環節，幫助學生建立知識體系框架；授課中注重對重點、難點、疑點的深入剖析與解讀；課后布置并監督學生完成教學任務，同時設置師生同步討論與答疑。在此基礎上，根據教學進度，定時、定量設置專題討論與素質拓展環節，引導學生進行知識的外延式訓練，采用情境式、討論式、合作式和案例式等多種教學方式，營造獨立思考、自由探索和勇于創新的良好氛圍，逐步提升知識的挑戰度。設計課前、課中、課后教學任務進度觀測點與質量觀測標準，對學生學習進度與成果進行評估，形成自我評價與外部評價相結合的過程考核機制。

基于上述工作，結合歷屆全國大學生科技競賽及創新創業訓練計劃，在課程教學中設計競賽案例，訓練學生的定性分析能力、創新思維以及團隊協作精神，為培養能夠適應新一輪科技革命和產業變革需求的復合型高素質工程技術人才奠定基礎，支持創新型社會的建設。為保證教學效果，教學團隊探索創新了“工程為主—問題導向—案例驅動—科研反哺—育人優先”的教學模式。工程實例導入課程和教學互動保證了教學的“工程性”；設計與工程關聯的“高階性”問題，拓展學生思維，體現知識的“實用性”；課程知識拓展和典型工程案例，體現了知識的“立體性”；科研成果引入教學過程，解決復雜工程問題，體現了知識的“創新性”；鼓勵學生探索工程奧秘，通過交流判別學生的學習狀態，為教學過程注入“情感”。

（四）建立了“多維度、體系化”案例庫，豐富了課程的案例教學體系

圍繞課程知識并總結課程中的科學人物、典型工程和事故分析案例，教學團隊建立了“多維度、體系化”的課程案例庫，明確了案例與課程知識點的融合策略及思政目標（下圖），致力于培養學生的家國情懷、工匠精神以及科學家精神［7］。

課程案例與知識維度對應關系圖

四、實施效果及推廣價值

基于前期的探索與實踐，課程團隊針對新工科專業核心課的特點，以培養一流工程技術人才為目標，重構“工程流體力學”的課程體系，探索了“工程為主—問題導向—案例驅動—科研反哺—育人優先”的教學模式，構建了“多維度、體系化”的案例庫以及“學生主體，教師參與”的課程建設方案?；谠O計的教學方法、具有啟發創新思維特色的教輔活動和課內外多元教學評價模式，有力保障了課程的“兩性一度”。研究成果基于OBE理念，致力于工程教育“新理念、新結構、新模式、新質量、新體系”的“五新”目標達成，對相應專業的工程教育專業認證具有重要促進作用。

參考文獻：

［1］梁龍，彭耀麗，張文軍.礦物加工工程專業基礎課程《礦物巖石學與煤化學》教學方法的思考與實踐［J］.當代化工研究，2023（9）：145147.

［2］邢寶林，史長亮.礦物加工工程專業學生培養過程多技能保障體系的構建［J］.現代職業教育，2020（9）：154155.

［3］程敢，張會菊，張傳祥，等.工程流體力學課程思政元素的挖掘及應用［J］.高教學刊，2022（25）：171176.

［4］李楊帆，張倩，歐陽通.新工科導向下生態文明工程師本科人才培養模式探討［J］.中國大學教學，2021（10）：1621+48.

［5］楊葉菊，程娟.“兩性一度”導向下的高校金課建設探索［J］.產業與科技論壇，2022，21（3）：9798.

［6］康華，丁淑芳，李明明，等.基于OBE理念的礦物加工工程專業課程體系構建與改進［J］.化工時刊，2021，35（7）：3940.

［7］韓憲洲.專業思政：深化課程思政的邏輯遵循與實踐要求［J］.中國高等教育，2023（5）：3336.

作者簡介：劉文剛（1981—"），男，漢族，山東濰坊人，博士，教授，研究方向：礦物加工理論與工藝。