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关键词:流体力学 教学改革 教学方法
中图分类号:G641 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2013)12-0220-01
一、重视“绪论”课
在正式绪论课之前,先以“引子”的方式引入流体力学的概念,并列举生活中存在的流体力学现象,例如球类运动,运输行业,长距离体育项目激发学生对流体力学的兴趣,并强调流体力学存在于自身身边,并不是高深的学问,打消学生对学习困难的顾虑。
再列举流体力学在专业中的应用,例如水力学中的管道、渠道等,空气动力学中的气象污染扩散、室内通风等,强调流体力学对于专业来说是一门重要的专业基础课,在流体力学课程的基础上架设的多门专业课如《化工原理》、《水污染控制工程》、《大气污染控制工程》均需要流体力学课程相关理论的支撑,使学生知晓学好流体力学课程的重要性与必要性。
之后再少量列举专业外流体力学的应用,如水力发电、火力发电、心脑血管疾病、石油的开采和运输、航空航天、给排水等向学生传达学好流体力学不仅可以在本专业有所发展,还可以向相关专业进行渗透,进一步激发学生学习的兴趣。
二、教学手段的改革
1.利用辅助教学手段,将抽象教学转换为形象教学
1.1针对流体力学课程制作助教型和助学型两套多媒体辅助教学软件。利用目前国际上比较前沿的软件Fluent(在美国的市场占有率为60%。凡跟流体,热传递及化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能,在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。其在石油天然气工业上的应用包括:燃烧、井下分析、喷射控制、环境分析、油气消散/聚积、多相流、管道流动等等)、Flash、虚拟现实、录像等手段针对流体力学课程制作助教型和助学型两套多媒体辅助教学软件。
1.2充分利用助学型教学软件,使授课系统化。授课前先将流体力学助学型教学软件下发至每一位学生,要求部分内容自学,部分内容课堂讨论、部分内容自行设计、搭建模型并求解,充分解决传统讲授部分学时占用过大,大部分的学时均被教师用来课堂推导、计算、分析、总结,没有充分调动学生的积极性和主动性的缺点。并将一些涉及到科技前沿应用的知识点、和日常生活非常接近的知识点以及涉及到的相似相近内容体现在助学型教学软件中,增加学生对课程学习的兴趣。
1.3充分利用助学型教学软件,加强学生实践环节训练。流体力学实验不仅涉及到经典的流体力学模型建立、计算、求解、验证还包括可以将各种模型相互组合,组合后验证经典流体力学经典公式、模型在新模型建立及求解过程中的应用。在助学型多媒体课件软件中,设计各种经典流体力学实验环节,规定学生在课余时间自己动手在虚拟的助学型教学软件中进行实验环节,达到使学生锻炼动手动脑能力的目的。另外,还可利用助学型课件软件中的典型模型组合功能,在课余辅导中,让学生自己动手建立模型。
1.4充分利用助教型教学软件,使教学不再枯燥乏味。在流体力学教学过程中,经常会遇到简单口述和简单二维图片无法阐述清楚的内容,在教学过程中辅助老师的讲授进行演示,不仅可以减少教师的无谓劳动也可以增强学生对这些知识点的理解。
2.增加习题课比例,注重实践性习题
之前的教学过程中只是对课后习题中出错率较高的习题进行课堂专门讲解,但经过一段时间的教学探索,发现这样的方式对学生的学习积极性并没有起到大的促进和改善,因此将课堂教学时间的一部分专门开设为习题课,选择有实践性甚至是直接从实践环节总结出的习题,习题给出后,并不由教师直接讲授解题思路与方法,而是选择学生上讲台,一边解题一边向大家介绍自己的解题思路,在解题的过程中有的学生就能够发现自己考虑的不周全的地方,或者下一位学生就能够指出上一位学生的出错点,这样全班学生的思想都被调动起来进行思考,题目也在大家的讨论中得到了正确的解答,学生对于这个知识点的掌握也就更加清楚明了。这样的做法虽然会压缩理论课教学时间,但是学生对于相应概念、公式、理论的理解却更加深入。让学生真正成为课程学习的主体,达到“教”与“学”的同步。
三、考核方式的改革
传统教学模式中,考试卷子可谓“分量最重”,学生对该门课程的掌握程度完全凭借一张试卷中的十几道试题体现,在题目的设置、试卷的审阅、批改过程中难免会遇到平时课堂表现不错但实际考分却并不理想的学生,因此,笔者将《流体力学》课程考核方式设定为40%平时成绩+60%考试成绩组成,平时成绩由课堂随机提问、习题课习题完成情况、作业成绩、课堂出勤率共同组成,强调在随机提问与习题课中,只要积极回答问题就会得到相应的加分,鼓励学生积极参与课堂讨论。考试试卷也由原先的重视计算题和应用题转为多种题型增强多种形式的考核,从多方面考查学生对知识的掌握程度。
也可以通过开卷或大作业形式考核学生灵活运用基本理论分析问题、解决问题的能力,题型可为一些综合性的计算题和分析题,如:简单管网的计算、简单管网系统运行工况的分析等,分值可计算入平时成绩并在平时成绩中占60%~70%的比例。
总之,改革课程考核内容是“流体力学”教学综合改革的又一项重要内容。必须多能力、全方位地考核学生,全面反映学生掌握该课程基本知识的程度和综合运用能力,动手能力。
四、结语
《流体力学》是面向应用型工程技术人才的课程,教师在教学时要注重教学理念的转变,不断进行教学方法的改革,使学生全面学习和掌握知识,进一步提高“工程流体力学”课程的教学水平。
参考文献
[1]朱俊锋,梅群,李一帆. 浅谈土木工程专业工程流体力学课程教学改革[J]. 山西建筑,2010, 36(23): 224~225
[2]施雯,王琪. 油气储运专业“工程流体力学”课程教学改革[J]. 中国电力教育, 2011, 16:129
关键词:流体力学;多元化;课堂教学模式
作者简介:张明辉(1972-),女,河北沧州人,山东科技大学机械电子工程学院,副教授;陈庆光(1969-),男,山东临沂人,山东科技大学机械电子工程学院,教授。(山东 青岛 266590)
基金项目:本文系山东科技大学省级机械电子工程品牌专业建设项目的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)01-0064-02
“流体力学”课程是我国高等院校工科各专业的一门主干专业基础课。该课程是联系前期“高等数学”、“理论力学”等基础课程和后续专业课程的桥梁和纽带,在学生能力培养和知识体系构建过程中起着“承上启下”的作用。[1]当前的“流体力学”主要以经典理论或实验内容为主,教材中包含大量的计算公式及理论推导,这就要求学生具备一定的高等数学知识及较高的综合分析和处理问题能力。但由于大多工科学生数学知识相对薄弱,再加上学生自主学习的能力较差,导致教师难教、学生厌学成为较普遍的现象。如何提高学生的学习兴趣,让学生正确理解和掌握流体力学知识,使“流体力学”课程的教学水平迈上一个新台阶,是教育工作者的责任和使命。许多文献[2][3]为了提高流体力学的教学效果,在课堂教学模式、教学手段、实验教学等方面进行了探讨和研究。通过多年来在“流体力学”教学中的若干思考和实践,笔者提出了构建多元化教学模式的教学理念,即将启发式教学、对比分析法教学贯穿课堂教学中,以加深学生对理论知识的感性认识。同时,为了适应个性化发展和高素质教育,培养学生创新能力,在引导他们熟练掌握基本分析方法的同时,还要教会学生多视角、多层次的分析问题和解决问题。另外,为了提高教学效果,课堂教学中还运用多媒体技术作为辅助教学手段,工程图片、计算机动画和视频素材等各种教育信息使得教学更加生动、直观和多样化,开阔了学生的视野,激发了学习兴趣。
一、启发式教学模式
启发式教学就是让学生充分运用他们拥有的知识和能力去正确比较、分析、综合、判断、概括、归纳和解决问题,探索结论。一方面可以使学生开动脑筋,积极思维,另一方面也能够开发学生的智力,培养学生的能力。笔者在教学过程中将启发式教学贯穿始终。例如,流体微团运动分析是流体力学中的一个难点问题,很多学生对微团运动过程中发生的角变形很困惑。为了让学生更好地理解角变形的原因,笔者将矩形流体微团四个角点的速度全部写出,如图1所示。然后分别用红笔标出C、D点和A、B两点X方向速度的第三项,让学生观察两者的差别,学生很快发现D点比C点、A点比B点在X方向的速度大,这势必产生一个与垂直方向的夹角。接着,笔者又用蓝色笔标出,C、B点和D、A两点Y方向速度的第二项,让学生观察两者的差别,学生很快发现B点比C点、A点比D点在Y方向的速度大,这势必产生一个与水平方向的夹角。这样,学生很自然就画出了流体微团的角变形图,如图2所示。最后,笔者又把问题引申到三维,让学生写出其他两个方向上的角变形公式。这样学生在学习过程中,在理解和接受理论知识的基础上,学会了发现、解决和总结。除了在分析问题时采用启发式教学外,也可以启发学生对所学的概念、理论、公式进行对比,在加深理解的同时找出它们的内在联系和区别。譬如,在推导伯努利积分方程时先让学生回忆流体静力学基本方程。这样学生很快发现两者之间仅相差动能项。从而明白在流体静力学中满足势能守恒,而在动力学中转换为机械能守恒。通过对比分析,学生不但很容易地理解了伯努利方程的物理意义,也对静力学基本方程加深了印象。
二、对比分析法教学
由于“流体力学”课程涉及的知识比较广,如材料力学、大学物理、线性代数、工程热力学、高等数学等多学科的知识,再加上“流体力学”比较抽象,理解起来相当困难。在教学中“流体力学”这门课教师难教,学生难学。为了便于学生掌握流体力学的概念和基本原理,在讲授流体力学知识时,笔者经常采用对比分析教学法,让学生通过思考与对比增强所学知识的连贯性,提高学习效果。由于流体力学是力学的分支,因此力学的定律也适用流体力学,但流体的特性决定了流体力学在与固体力学有千丝万缕联系的同时,又有它独有的一些特性。所以,笔者在授课时会让学生先回忆相关的固体力学知识,再将固体力学定律引申到流体力学当中,让学生轻松地理解和掌握流体力学中的概念和原理。例如在讲授流体静平衡微分方程这一章节时,笔者就会问学生:在理论力学中,如果物体处于平衡状态应满足什么样的条件?学生很自然地想到要所有的合外力为零。然后笔者又会引导学生流体力学的研究对象为流体质点,而流体质点在空间上是很小的,需要对微元体建立平衡方程。换句话说就是微元体要保持平衡,其所受的合外力也需要为零,由此就可得到流体静平衡微分方程。这样静平衡微分方程的物理意义就很直观地展现在学生面前。除了将流体力学和固体力学进行对比分析外,笔者还会将流体力学中的一些概念通过列表的方式进行对比,让学生了解这些概念的异同点。比如,笔者在讲到流体运动学这一章节时讲解两种描述流体运动的方法,就给出了表1。学生借助表格一目了然地看到了拉格朗日法和欧拉法各自的特点。通过对比分析法不但有助于学生理解和掌握流体力学知识,还能让学生将所学知识融会贯通,提高分析问题、解决问题的能力。
三、多层次多视角分析问题
现代教育观念认为,高等教育应当融知识的传授和能力的培养于一体。[4]为了适应个性化发展和高素质教育,培养学生创新能力,在引导他们熟练掌握基本分析方法的同时,还要教会学生多视角、多层次的分析问题和解决问题。为此,笔者除了讲授基本方程、基本定理的推导,还会将问题进一步深化、演绎,将枯燥乏味的理论知识点进行归纳整合,建立学生的哲学思维观。例如,在学习静止流体对平面的总压力这一节时要求学生能够计算总压力大小、方向和作用位置。讲授首先从求解矩形水平面的总压力入手,再延伸到求解矩形垂直面总压力,再到求解矩形斜平面总压力,最后求解任意平面的总压力,如图3所示。这种层层剥茧的讲授让学生不知不觉中掌握了求解总压力的方法和技巧。逐层分析的方法教会了学生如何将一个复杂问题分解,然后再借助已有的知识进行求解,达到触类旁通的效果。同时,为了让学生更加深入、全面地了解平面所受的静压力,讲授时又分别采用了解析法和压力图法进行求解。通过这一章节的学习,学生明白了解决许多工程问题可以从多个侧面、多个视角分析,尽管采用的方法和理论不尽相同,但都可以获得正确的结果,殊途同归,增强了创新意识。
除了在教学过程中改变传统的教学方法,构建多元化的课堂教学模式以外,为了提高教学效果,运用多媒体技术为基础的立体化辅助教学手段也非常重要。随着计算机技术的发展,工程实际图片、动画和视频素材使各种教育信息的表达更加生动、直观和多样化,能很好地刺激学生的感官,激发学生学习的兴趣,开阔学生的视野,可以收到纯板书教学所无法达到的效果。因此,“流体力学”教学过程中对于难以理解的概念,如势流与旋流、流线与迹线的概念、流场的演示、流态的判别和波的传播、边界层的形成等内容均利用计算机动画给学生进行演示,起到了画龙点睛的作用。
四、结束语
多元化课堂教学模式是一个先进的教学理念。本文提出的启发式教学、对比分析和多视角教学模式将原本抽象的概念、复杂的理论推导直观地展现在学生面前,让学生在分析比较与思考中学会将固体力学遵循的原理定律融会贯通到流体力学中,寻求概念之间、知识点之间和章节之间内在的关联性,举一反三,把原本杂乱的概念形成清晰的知识体系。这种多元化的教学模式在很大程度上提高了学生的学习兴趣和学习积极性,培养了学生分析、解决工程实际问题的能力,改善了教学效果。
参考文献:
[1]王发辉,桑俊勇,等.“流体力学”立体化教学体系的构建[J].中国电力教育,2009,(12):102-103.
[2]孙恒,朱鸿梅,舒丹.“启发—联想式”教学方法在流体力学教学中的应用[J].中国电力教育,2011,(5):81-82.
对比分析法教学
笔者经常采用对比分析教学法,让学生通过思考与对比增强所学知识的连贯性,提高学习效果。由于流体力学是力学的分支,因此力学的定律也适用流体力学,但流体的特性决定了流体力学在与固体力学有千丝万缕联系的同时,又有它独有的一些特性。所以,笔者在授课时会让学生先回忆相关的固体力学知识,再将固体力学定律引申到流体力学当中,让学生轻松地理解和掌握流体力学中的概念和原理。例如在讲授流体静平衡微分方程这一章节时,笔者就会问学生:在理论力学中,如果物体处于平衡状态应满足什么样的条件?学生很自然地想到要所有的合外力为零。然后笔者又会引导学生流体力学的研究对象为流体质点,而流体质点在空间上是很小的,需要对微元体建立平衡方程。换句话说就是微元体要保持平衡,其所受的合外力也需要为零,由此就可得到流体静平衡微分方程。这样静平衡微分方程的物理意义就很直观地展现在学生面前。除了将流体力学和固体力学进行对比分析外,笔者还会将流体力学中的一些概念通过列表的方式进行对比,让学生了解这些概念的异同点。比如,笔者在讲到流体运动学这一章节时讲解两种描述流体运动的方法,就给出了表1。学生借助表格一目了然地看到了拉格朗日法和欧拉法各自的特点。通过对比分析法不但有助于学生理解和掌握流体力学知识,还能让学生将所学知识融会贯通,提高分析问题、解决问题的能力。
多层次多视角分析问题
现代教育观念认为,高等教育应当融知识的传授和能力的培养于一体。[4]为了适应个性化发展和高素质教育,培养学生创新能力,在引导他们熟练掌握基本分析方法的同时,还要教会学生多视角、多层次的分析问题和解决问题。为此,笔者除了讲授基本方程、基本定理的推导,还会将问题进一步深化、演绎,将枯燥乏味的理论知识点进行归纳整合,建立学生的哲学思维观。例如,在学习静止流体对平面的总压力这一节时要求学生能够计算总压力大小、方向和作用位置。讲授首先从求解矩形水平面的总压力入手,再延伸到求解矩形垂直面总压力,再到求解矩形斜平面总压力,最后求解任意平面的总压力,如图3所示。这种层层剥茧的讲授让学生不知不觉中掌握了求解总压力的方法和技巧。逐层分析的方法教会了学生如何将一个复杂问题分解,然后再借助已有的知识进行求解,达到触类旁通的效果。同时,为了让学生更加深入、全面地了解平面所受的静压力,讲授时又分别采用了解析法和压力图法进行求解。通过这一章节的学习,学生明白了解决许多工程问题可以从多个侧面、多个视角分析,尽管采用的方法和理论不尽相同,但都可以获得正确的结果,殊途同归,增强了创新意识。除了在教学过程中改变传统的教学方法,构建多元化的课堂教学模式以外,为了提高教学效果,运用多媒体技术为基础的立体化辅助教学手段也非常重要。随着计算机技术的发展,工程实际图片、动画和视频素材使各种教育信息的表达更加生动、直观和多样化,能很好地刺激学生的感官,激发学生学习的兴趣,开阔学生的视野,可以收到纯板书教学所无法达到的效果。因此,“流体力学”教学过程中对于难以理解的概念,如势流与旋流、流线与迹线的概念、流场的演示、流态的判别和波的传播、边界层的形成等内容均利用计算机动画给学生进行演示,起到了画龙点睛的作用。
结束语
关键词:流体力学;教学改革;现状;思考
中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1003-2851(2013)-01-0148-01
流体力学是土建类专业的一门专业基础课,也是全国勘察设计注册工程师基础考试必考科目。流体力学作为力学的一个重要分支,主要研究流体在静止或运动时所遵循的基本规律及其在工程中的应用,是高等学校众多工科专业的必修课。流体力学也是一门理论性和工程实际意义都较强的课程,具有理论不易掌握、概念和方程较多且易混淆、对学生高等数学知识及综合分析和处理问题能力要求较高等特点,与枯燥、繁多的理论以及教学时数的减少形成了尖锐的矛盾。因此,寻求一种新的有效的教学手段,视听结合,充分发挥多媒体教学的优越性,加大课堂教学的信息密度和知识密度,拓宽课堂教学的新思路成为必然。
一、流体力学课多媒体教学现状
根据在流体力学教学中应用多媒体课件的情况来看,多媒体课件的应用使单位时间内教学内容大为增加得到公认,但对教学效果的看法反映并不一致。为了解使用多媒体课件的教学效果,我们两次发出不记名问卷。其中一次让学生给打分,30名同学中认为现在使用的流体力学多媒体课件有较大帮助和有所帮助的各有10名,合计占67%。经讨论分析,多媒体课件之所以会出现授课效果不佳的情况,主要是因为在课件的制作和使用的过程中,存在如下这些“问题”:
1.原有课件的制作和应用没有充分体现以学生为主体,只是将教师从粉笔、黑板中解放出来。有些章节内容单调甚至照抄课本内容,成了文本教材的电子化;有些则忽略了教学内容的连贯性和逻辑性。
2.多媒体课件中,图片、动画的选择不符合整体教学的安排。要么简单拼凑,造成课件的形式缺乏多样性;要么将简单的问题复杂化,缺乏合理的思路,其结果是大量的图片分散了学生的注意力,浪费了时间,造成教学质量下降。
3.课件包含知识过多,文字描述繁琐。为了让学生能够在有限的课时内学到更多的知识,教师过于扩大多媒体课件的知识量,造成了屏幕上显示的内容过多、讲解时屏幕翻滚过快,学生对教师所讲授的内容没有留下印象,也不知道大量的知识点该从何处着手记录,导致学生不容易跟上教师的思路,不易复习。
4.课件内容“乏味”,不能吸引学生注意力。部分课件内容陈旧,有些内容与讲课内容结合不紧密,还有一些音像不够清晰,影响视听效果。
二、课程多媒体教学改革的思考
1.总方案设计。通过问卷调查及调研等方法,对流体力学多媒体教学的需求性、优缺点、教学效果等方面进行全面分析。调查研究存在于各个主要教学环节中的问题,并进行汇总分析,以确定出总体方案。
2.教学设计。根据《流体力学》教学目标,对教学内容、教学方法和教学过程等方面进行安排,建立课程层次结构。多媒体课件内容的选取要以教材为蓝本,从实现教学目标、完成教学任务的需要出发,但又不能为课本所束缚,要充分增加课件的含金量。一个优秀的课件不能只是教材的幻灯片演示,而应该增加它的生动直观的作用,因此教材内容的选取很关键。随着对课件制作认识的提高,我们做课件的每一部分时,都应该做到心中有数,对于每一页面的制作都要做到精益求精,这样做出的课件才能流畅的运行。
3.结构设计。设计合理的流程,使教学内容通过多媒体课件的方式表现出来。多媒体教学摆脱了黑板加粉笔的呆板表现形式,依赖于大量的多媒体素材,把以往受时间和空间限制的内容搬进课堂,体现了其特有的优势。素材的选取依授课内容而决定。制作课件时,老师本身就是一名导演,怎样把“演员”(即素材)放到适合的位置,并使它表演得出色,全部依赖于导演的水平。因此教师要吃透教学内容,在参透文字稿本的基础上,反复构思,进行创作,设计出符合教学的课件来。
4.版面设计。设计技术性、艺术性以及应用性良好的版面,提高课件的教学效果。课件制作过程要求熟悉电脑的基本操作、掌握相关软件的使用方法。做课件并不是说我只要掌握了课件制作软件的使用就可以了,它需要多种软件协同工作,比如图像制作、声音录制、文字编辑、动画制作等等,所以要求我们平时注意多学一些操作方法,或在计算机专业人员的配合下共同完成课件的制作,以使课件不仅具有教学内容的教育性、科学性,而且要有课件的技术性,艺术性。
5.收集使用反馈意见。为保证课件的正常使用,还需要多次测试,以便能够发现课件在运行当中存在的问题,及时修改,不断完善。一个课件的好与坏,只有通过实践才能真正得出结论。课件制作完成后,应用于课堂教学,然后根据学生的反馈信息,再将课件加以修改,从而使其达到最优。如果制作的课件引不起学生的兴趣,在课堂上起不到应有的效果,那么这样的课件无疑是失败的。因此还需要不断地对课件进行修改、完善与升级,使之更加适合教学的要求。
根据《流体力学》课程教学内容的特点,精心设计、制作多媒体素材,集图、文、声、像的综合表现功能,融教育性、科学性、艺术性、技术性于一体的课件,可以有效调动和发挥学生学习的积极性和创造性,最大限度地发挥学生的潜能,强化教学效果,提高教学质量,从而促进大学生对流体力学基础知识的掌握和应用,并提高利用所学知识解决实际问题的能力。
参考文献
关键词:工程流体力学;课程建设;精品课程
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)15-0155-02
教育部《关于启动高等学校质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知》指出精品课程建设是高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分,是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程。《工程流体力学》是机械、热能动力工程、土建等学科的一门重要专业基础课程,在学生知识能力培养和知识体系结构中起着承上启下的作用。2007年本课程被评为国家精品课程,在4年多的建设过程中,不仅取得了建设成果,更以课程建设为契机,对教学中存在的诸多问题进行了深入研究,取得了宝贵的经验。
一、课程建设的指导思想
精品课程建设是本科教学的一项重要的基础性工作,代表着学校的办学特色和学科专业优势,是学校重点专业建设、培养高层次专门人才、开展科学研究、解决经济建设和社会发展过程中重大问题的重要基础。从学院到研究所,大家都充分认识到了精品课程建设的重要性和迫切性,认定应切实采取措施,加大课程体系优化和课程整合的力度,加快教学内容、方法和手段的改革,抓紧课程教学队伍建设,造就一支结构合理、教学水平高、教学效果好的课程教学队伍。
二、课程建设的实施方法
1.改革教学内容。《工程流体力学》作为一门专业基础课,以研究流体(液体和气体)平衡和机械运动规律为核心,通过各教学环节的学习,使学生掌握流体运动的基本概念、基本计算,为后续课程的学习奠定了基础,并能运用流体力学的基本理论解决工程中的实际问题,提高学生分析问题、解决问题的能力。旧的教学模式过于追求“自身”的完整和独立,这种体系的特点是强调系统性、整体性,重视数学推导;部分内容起点低,简单重复;忽视课程的基础作用,片面强调工程流体力学的课程教学为专业服务,不适应加强基础、拓宽专业面的人才培养模式。鉴于以上问题,删除一些和热力学、普通物理学等课程简单重复的内容,引进一些反映当代最新研究水平的内容,如紊流理论、非定常理论和新的测量技术、计算流体力学等,使学生在掌握基础理论的同时,了解课程的最新研究成果和动向。
2.加强教材建设。精品课程必须配备一流的教材,建材建设一直是我校在国内同行中影响较大的一个重要方面。目前由我校编写的流体力学方面的教材5部,分别获得国家“九五”“十五”“十一五”规划教材立项,现正在申报国家“十二五”规划教材立项。其中由电力出版社出版的《工程流体力学》曾获得过高等学校水利电力类优秀教材一等奖、全国优秀教材一等奖。在教材建设上,一直根据工程实际需要,贯彻“少而精”的原则,并从工科本科生学习课程的实际出发,“填平补齐”,循序渐进,逐步提高。并适当加强理论基础。例如,用系统与控制体的输运公式导出流体力学积分形式的基本方程,进而导出其微分形式的基本方程;又如,对实验的理论基础——相似原理和量纲分析,也给予必要的重视等。这样,便适当提高了理论起点,加强了系统性,避免了重复,而且物理概念清楚,学生易于接受。
3.丰富教学手段教学手段和方法的改革是精品课程先进性的重要体现。精品课程应该充分利用现代化的教学手段,采用有效的教学方法,与传统教学实现有机的结合。为了有效提高教学质量,采用了多种方式:(1)翻译了美国某出版社的流体教学影片,该片内容丰富生动,被国内许多高校采用,在流体力学课程的教学中起到了较好的辅助作用。(2)建设了精品课教学网站,将教学基本要求、课程进度、教学内容、典型例题、实验教学、流体力学发展简史、授课录像等上网开放,实现优质教学资源共享。学生除了在课堂上听老师讲解以外,在业余时间还可以通过网络进行复习,加深对课堂内容的理解。该网站设有在线答疑功能,学生可通过网络提出问题,教师可以在网上答疑。实践表明,教学网站的建设对提高教学质量有显著效果。(3)购置、自行制作了工程流体力学多媒体教学课件,用于流体力学课程的课堂教学。工程流体力学的特点之一是概念抽象,而且由于流体没有固定的形状,在讲解时常需要借助一些图形表示流场的存在,教学中适当利用多媒体,可减少教师在黑板上的画图时间,同时动画、视频、图片等可使内容变得生动、直观,有效提高讲课效率和教学效果。因此教学中采取以多媒体教学为主,板书为辅的教学手段,收到了很好的教学效果。
4.加强实验教学建设。实验教学是工程流体力学教学过程中一个非常重要的环节,实验教学不仅可以培养学生的动手能力,分析和解决问题的能力,而且还能提高学生的学校兴趣、加深对理论知识的理解,在实验过程中还能将流体力学的各部分知识点有机地联系起来,使之形成完整的知识链。
根据购置的实验设备自行编写了实验指导书,明确了仪器设备的工作原理、实验过程的具体步骤、实验结果的分析和处理以及实验中的注意事项等内容;为了实验教学的多样化,自行编制了工程流体力学实验教学演示软件,形象直观,使学生一目了然;自行研制了多功能空气动力学实验台,可进行平板边界层、圆柱体绕流、弯管压力分布、紊流射流等多项实验;合作研制了小型烟风洞,可演示飞机模型(包括机翼)、汽车模型(轿车、卡车)、圆柱体等流场,使实验教学的质量和效率得到了提高。
5.改革考试形式。工程流体力学中公式特别多,而死记硬背这些公式及其推导意义不大。对以往的闭卷考试形式进行了深入探讨,发现闭卷考试主要存在以下问题:(1)考试中客观题占的比重较大。客观题就有标准答案,这使得课程教学成为趋同性教学,即希望学生的认识都统一到这一标准之下;(2)考试内容中记忆性成分所占比重较大。而记忆性的知识可以通过短期突击学习获得迅速提高,这使得许多同学平时不学,临近考试“加班加点”以应付考试。另外记忆性学习较适应女生,因此出现了所谓的“女生优势”现象;(3)一次考试定成绩。教师往往根据期末考试的成绩来决定学生的总评成绩,很少考虑学生的平时成绩。这就导致了学生平时上课不认真,期末搞突击的现象;(4)由于采用闭卷考试,计算题往往比较简单,无须建立数学模型即可求解,不能反映出学生的思维能力与数学建模能力。为了提高本科教学质量,适应素质教育的要求,采用半开卷(即考试时学生只带一张A4纸,上面可以随意记录内容)的考试形式,在考试内容上,减少了客观题,加大主观题,注重内容的应用性、灵活性和综合性,注重考查学生的基本知识的掌握程度及灵活应用知识的能力。这样既能兼顾一般学生的合格水平,又能突出优秀学生的创造性思维和激发他们能力的发挥。
三、结束语
《工程流体力学》是一门非常重要的专业基础课程,它具有较强的理论性、抽象性和实践性。本文深入分析精品课程的建设,以期交流经验,提高工程流体力学教学水平,从而帮助学生更好的掌握和理解工程流体力学的具体内容,提高学生分析问题、解决问题的能力。
参考文献: