陳洪杰，王斌武，吳國珊，莊光亮

(桂林航天工業(yè)學(xué)院建筑環(huán)境與能源工程系，廣西桂林，541004)

“流體力學(xué)”是高等教育中許多工科專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。流體力學(xué)知識應(yīng)用廣泛，學(xué)生對相關(guān)知識的良好掌握，不但有助于更好地理解生活中常見的問題，而且能為專業(yè)知識的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，為專業(yè)工作的實踐提供指導(dǎo)，為專業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新創(chuàng)造條件。然而，“流體力學(xué)”課程理論性較強，學(xué)生學(xué)習(xí)起來較吃力，且由于尚未進入專業(yè)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生并沒能體會到這些理論學(xué)習(xí)的用處。知識具有難度及學(xué)生缺乏動機，導(dǎo)致當(dāng)前各高校出現(xiàn)了學(xué)生對流體力學(xué)知識掌握不理想、“流體力學(xué)”課程掛科率較高的現(xiàn)象。[1]

要改善學(xué)生對“流體力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，不能一味地順應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況把復(fù)雜問題簡單化，更重要的是通過改變教學(xué)方法，幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)動機、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。研究性學(xué)習(xí)法在教育領(lǐng)域是被較多提倡的可培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)動機及學(xué)習(xí)興趣的方法。[2-3]對很多高校來說，并沒有培養(yǎng)研究型人才的客觀條件，即大部分學(xué)生并不能適應(yīng)研究性學(xué)習(xí)的強度。在以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的學(xué)校，教師沿襲研究型大學(xué)的做法，改傳統(tǒng)講授為學(xué)生自行研究學(xué)習(xí)，這導(dǎo)致少部分自覺、學(xué)習(xí)能力強的學(xué)生學(xué)習(xí)效果較傳統(tǒng)講授方法好，但大部分學(xué)習(xí)能力不強及一些不自覺的學(xué)生的學(xué)習(xí)效果反比傳統(tǒng)講授方法差。[4]

結(jié)合傳統(tǒng)講授和研究性學(xué)習(xí)的優(yōu)點，將研究性學(xué)習(xí)的理論深度降低，可將各問題聯(lián)結(jié)在一起，形成一個具有明顯工程實踐意義的課題，用于指導(dǎo)學(xué)生的預(yù)習(xí)及復(fù)習(xí)，而教師在上課時則有針對性地為學(xué)生講解知識點。我們把這樣的教學(xué)方式定義為應(yīng)用性學(xué)習(xí)教學(xué)法。

一、應(yīng)用性學(xué)習(xí)教學(xué)的過程設(shè)置

應(yīng)用性學(xué)習(xí)教學(xué)法的核心是為學(xué)生建立學(xué)習(xí)動機，在增強學(xué)習(xí)興趣和教師授課之間建立平衡點。知識的主要來源依然是教師講授，但學(xué)生的學(xué)習(xí)動機和興趣則來自各人對課題的發(fā)掘。

圖1 應(yīng)用性學(xué)習(xí)中教師的備課流程

學(xué)生應(yīng)用性學(xué)習(xí)的進行必須由教師來引導(dǎo)，該過程對教師備課的要求見圖1。在備課時，教師必須全面熟悉課本知識，詳細(xì)列出所有知識點；對照知識點列表，針對每個知識點設(shè)置一個簡單的小問題，然后邊修改邊將這些小問題結(jié)合到一起，形成一個具有工程實踐意義的課題；將初始條件的某個參數(shù)做成某個與學(xué)生學(xué)號相關(guān)的函數(shù)，使得各學(xué)生的課題參數(shù)稍有差異，但解題步驟保持一致；從學(xué)生的角度將課題拆解，按課題解決步驟先后去審查各個拆解出的小問題是否滿足由淺入深的規(guī)律，若不滿足，應(yīng)加以調(diào)整；沿著課題解決的步驟編制課題攻略，攻略應(yīng)提及如何將課題分解，分解出來的小問題應(yīng)往書本的哪個章節(jié)找答案，在解決問題時可能存在哪些疏忽點；對課題進行一次試算，并將其編制成可輸出每一步計算結(jié)果的計算機程序，應(yīng)用該計算機程序時只需學(xué)生輸入學(xué)號即可檢驗其課題計算步驟是否正確；最后，教師還需按著課題及攻略再次備課，知識點講授跟學(xué)生解決課題在順序上保持統(tǒng)一的前提下編寫教案、講義。

圖2 應(yīng)用性學(xué)習(xí)中學(xué)生的解題步驟

課程開始時，第一節(jié)課除了對課程進行概述，最主要的任務(wù)是將課題下發(fā)給學(xué)生，給學(xué)生詳細(xì)描述課題，教學(xué)生怎么由課題出發(fā)，通過攻略分解出問題并到課本相關(guān)章節(jié)中去尋找具體的解決方法。由圖2和圖1的對比可發(fā)現(xiàn)，學(xué)生應(yīng)用性學(xué)習(xí)的步驟與教師備課的步驟可以說剛好相反。教師每節(jié)課要布置好學(xué)生在下節(jié)課前完成的任務(wù)，并要求學(xué)生將計算的過程做成PPT，該布置是超前的(即教師要求學(xué)生下節(jié)課前完成的計算就是教師下節(jié)課要講解的內(nèi)容)。除第一節(jié)課外，隨后的每節(jié)課上課前，教師均留出課前十分鐘讓學(xué)生上講臺匯報他們對上一節(jié)課布置任務(wù)的完成情況。教師應(yīng)認(rèn)真聽取學(xué)生的匯報，對學(xué)生理解得比較充分、理解不夠充分、理解錯誤的知識點都要記錄，并總結(jié)出在學(xué)生眼里的難點。學(xué)生報告完畢后即進入教師授課環(huán)節(jié)。教師在授課時，對學(xué)生自學(xué)已理解得比較透徹的知識點少講，對理解得不夠充分的知識點多講，對學(xué)生理解錯誤的知識點重點講。教師在講課的過程中，要不時聯(lián)系到之前所設(shè)置的課題，告訴學(xué)生哪個知識點可以解決哪個問題。課堂教學(xué)結(jié)束前，要敦促學(xué)生按照本節(jié)課講授的內(nèi)容完善上一次課布置的任務(wù)以得出正確的計算結(jié)果，并給學(xué)生布置下一個任務(wù)。每個學(xué)生課題的初始條件的差異性導(dǎo)致了課題計算階段性結(jié)果的正誤很難跟蹤，教師在設(shè)計課題時編制的計算機軟件能有效解決這個問題。學(xué)生只需輸入自己的學(xué)號，軟件即可自動計算出對應(yīng)課題的每一計算階段的答案(不顯示計算過程)。教師將軟件上傳到網(wǎng)站，讓學(xué)生自行下載核實自己的各步驟計算結(jié)果是否正確，這使得某些學(xué)生即使一時沒能完善上一節(jié)課講授部分對應(yīng)的計算，也不影響教師下一次課所要講解內(nèi)容的自習(xí)進程。當(dāng)然，教師也應(yīng)通過各種途徑給學(xué)生答疑。應(yīng)用性學(xué)習(xí)教學(xué)法的操作步驟如圖3所示。

圖3 應(yīng)用性學(xué)習(xí)教學(xué)法流程

二、 應(yīng)用性學(xué)習(xí)課題設(shè)置原則

在應(yīng)用性學(xué)習(xí)教學(xué)中，正是課題將學(xué)生自學(xué)和教師講授聯(lián)系在了一起。課題的設(shè)置極具重要性。實踐發(fā)現(xiàn)，課題的設(shè)置也應(yīng)有相應(yīng)原則。

(一)要求課題難度低，條理清晰

應(yīng)用性學(xué)習(xí)的課題整體來說有點像課程設(shè)計題目，課題分解后又有點像研究性學(xué)習(xí)的問題。課程設(shè)計往往是安排在教師授課結(jié)束以后，是學(xué)習(xí)在先的過程，要考查的是學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力，對知識點的由淺入深及順序性沒有要求。應(yīng)用性學(xué)習(xí)課題安排在教師講授知識之前進行，是學(xué)習(xí)在后的過程，主要是引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)，將教師授課與學(xué)生自習(xí)聯(lián)系起來。與課程設(shè)計相比，應(yīng)用性學(xué)習(xí)課題應(yīng)有較低的難度要求。此外，由于課題聯(lián)系著教師的教與學(xué)生的學(xué)，所以課題涉及的知識點應(yīng)體現(xiàn)明顯的由淺入深性及順序性。

(二)貫穿所有知識點，體現(xiàn)重點

實際工程中，涉及某一門課所有知識點的實例可能并不存在，但在應(yīng)用性學(xué)習(xí)中，又要求將學(xué)生導(dǎo)向每一個知識點。因此，需要對一定工程背景下的課題作進一步的修飾，增加要求，以產(chǎn)生涉及書本中每一個知識點的“實際”課題。此外，在知識重點上，可通過一些重復(fù)計算來讓學(xué)生良好掌握。

(三)知識點交互性弱，可以剝離

如果說課程設(shè)計的知識點是結(jié)合在一起的，應(yīng)用性學(xué)習(xí)的知識點應(yīng)該說只是堆積在一起。課程設(shè)計涉及的知識點往往交織性很強，對學(xué)生來說不能或者很難將各個知識點獨立開。應(yīng)用性學(xué)習(xí)課題具體落實時要求學(xué)生能自己將知識點從課題中分離，教師也要能將某步計算涉及的知識點單獨拿出來講，所以此時的知識點交互性要較弱，不應(yīng)存在不能單獨剝離的情況。

(四)解題步驟應(yīng)一致，條件稍異

不少教師在進行與此類似的研究性學(xué)習(xí)教學(xué)時，采用的是每次課全班同一問題、分組報告的做法，但往往發(fā)現(xiàn)很多小組幾乎每次都是同一個同學(xué)做匯報，組內(nèi)其他成員的學(xué)習(xí)情況不得而知，而確實也有不少學(xué)生依賴別人、不去學(xué)習(xí)。采用每人不同問題的做法貌似可行但執(zhí)行起來卻不大實際，因為每一次課教師都需要布置幾十甚至上百個不同的問題。[5]而對于應(yīng)用性學(xué)習(xí)，由于整門課只有一個課題，教師只要建立某個函數(shù)使得每個學(xué)生課題的初始條件稍有不同，即可使得各學(xué)生的計算結(jié)果有所差異而不能相互依賴。而又由于計算步驟大體相同，學(xué)生之間有不懂的可以相互討論。

三、應(yīng)用性學(xué)習(xí)的課程實踐效果

在流體力學(xué)教學(xué)實踐時，對建筑設(shè)備技術(shù)專業(yè)2011級學(xué)生(52人)采用的是傳統(tǒng)教學(xué)方法，而對2012級學(xué)生(48人)采用的是應(yīng)用性學(xué)習(xí)教學(xué)方法。2011級學(xué)生平均每節(jié)課只有1個學(xué)生提問題，提問題率為1.92%；2012級平均每節(jié)課有7人提問題，提問題率為14%。采用應(yīng)用性學(xué)習(xí)教學(xué)法后，學(xué)生的提問題率增加了6.29倍。學(xué)生期末考試成績的分布見圖4，分析發(fā)現(xiàn)采用了應(yīng)用性學(xué)習(xí)教學(xué)法后，期末考試不及格率較傳統(tǒng)教學(xué)方法減少了54.9%，60～69分人數(shù)的比率較原來減少了22.6%，70～79分人數(shù)的比率較原先增加了2.0%，80～89分人數(shù)的比率較原來增加了89.6%，90～100分人數(shù)的比率較原先增加了225%。采用應(yīng)用性學(xué)習(xí)教學(xué)法后，學(xué)生不及格率大大下降，80分以上人數(shù)的比率增加較多。

圖4 傳統(tǒng)講授教學(xué)法及應(yīng)用性學(xué)習(xí)教學(xué)法下學(xué)生考試成績分布

四、結(jié)論

在專業(yè)基礎(chǔ)課中采用應(yīng)用性學(xué)習(xí)方法，能讓學(xué)生自主發(fā)掘課程意義，建立學(xué)習(xí)動機，提高學(xué)習(xí)興趣。應(yīng)用性學(xué)習(xí)需要教師積極引導(dǎo)，教師設(shè)置課題時需兼顧課題的難易性及順序性、知識點全面性及交互性、計算的異同性等。通過將應(yīng)用性學(xué)習(xí)引入“流體力學(xué)”課程，本校建筑設(shè)備技術(shù)專業(yè)的課堂氣氛得到較大改善，學(xué)生提問題率由原來的1.92%提高到14%；面對難易程度相當(dāng)?shù)脑嚲?，學(xué)生考試的不及格率降低了54.9%，60～69分人數(shù)的比率降低了22.6%，70～79分人數(shù)的比率增加了2.0%，80～89分人數(shù)的比率增加了89.6%，90～100分人數(shù)的比率增加了225%。采用以課題為主導(dǎo)的應(yīng)用性學(xué)習(xí)教學(xué)法可大大提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

應(yīng)用性學(xué)習(xí)的平時成績包括學(xué)生的課題完成情況、學(xué)生的報告情況及學(xué)生的到課情況等。應(yīng)用性學(xué)習(xí)對學(xué)生平時的學(xué)習(xí)要求較高，傳統(tǒng)考核中平時成績所占比例較小(30%～40%)，會打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。希望以后可將平時成績提高到50%～60%。此外，仍有少數(shù)學(xué)生不聽從教師的安排，甚至逃課，這需要授課教師和輔導(dǎo)員、班主任溝通，進一步做好工作。

[1] 吳益華，謝洪勇.流體力學(xué)教學(xué)方法與教學(xué)手段初探[J].陜西教育：高教版，2009(8)：65-65.

[2] 王素文.大學(xué)教學(xué)中的研究性學(xué)習(xí)：特點與模式[J].教育發(fā)展研究，2007(24)：29-32.

[3] 丁一，榮亞軍，朱雅琴，等.地方高等師范院?！敖逃龑W(xué)”課程研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)實踐及研究[J].科教文匯：上旬刊，2013(5)：54-55.

[4] 劉穎.基于課程資源的研究性學(xué)習(xí)效果評價研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2010(6)：48-49.

[5] 李陽.現(xiàn)階段研究性學(xué)習(xí)中存在的問題[EB/OL].http://chem.cersp.com/HXJX/YJXX/200511/251.html，2005-11-30.