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        提高??茖W(xué)生對“工程流體力學(xué)”課程學(xué)習(xí)興趣的探討

        2014-08-15 00:44:53時鳳霞
        關(guān)鍵詞:工程流體力學(xué)???/a>流體

        時鳳霞

        (中國石油大學(xué)勝利學(xué)院 油氣工程系,山東 東營257000)

        流體在自然界中無處不在,流體力學(xué)知識在實際工程中應(yīng)用也極為廣泛,人類生產(chǎn)和生活當(dāng)中到處都有流體力學(xué)的影子存在,由此也決定了“工程流體力學(xué)”這門課程的重要性。目前國內(nèi)高校很多專業(yè),如石油、化工、土木、建筑、水利、動力、機械等都把“工程流體力學(xué)”作為本專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程[1]。雖然該課程極為重要,但由于涉及到高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程力學(xué)等知識,理論性強,公式推導(dǎo)較多,使得學(xué)生感覺枯燥無味,晦澀難懂,學(xué)習(xí)興趣較低。

        一、??茖W(xué)生學(xué)習(xí)“工程流體力學(xué)”現(xiàn)狀

        一提到“工程流體力學(xué)”,很多??茖W(xué)生能達(dá)到“談虎色變”的地步,甚至有高校學(xué)生戲稱為“掛科力學(xué)[2]?!睂τ谶@些數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)較差的??茖W(xué)生來說,學(xué)習(xí)這門課程特別吃力,有些同學(xué)上課時要么發(fā)呆,要么睡覺,要么偷偷玩手機,對于老師提出的問題也是“三緘其口”,無動于衷。據(jù)統(tǒng)計,??瓢嗬锬苷J(rèn)真聽課的學(xué)生達(dá)不到課堂總?cè)藬?shù)的50%,有的甚至只有1/3,學(xué)習(xí)積極性不高,更別說興趣,導(dǎo)致考試成績不理想,不及格率大增,甚至能達(dá)到25%。每到期末考試,學(xué)生害怕掛科,老師也總擔(dān)心試卷出難了不及格率太高,所以,如何提高專科學(xué)生對“工程流體力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)興趣,改善學(xué)習(xí)效果成為困擾任課教師的一大難題。

        二、??茖W(xué)生學(xué)習(xí)興趣低的原因

        (一)課程本身原因

        “工程流體力學(xué)”課程主要講述流體靜力學(xué)、動力學(xué)基本規(guī)律及在實際工程中的應(yīng)用[3],在靜力學(xué)、動力學(xué)章節(jié)的講解中主要以力學(xué)規(guī)律、公式的推導(dǎo)為主,所以該課程會涉及到大學(xué)物理、工程力學(xué)、高等數(shù)學(xué)等多門課程的知識,公式多,推導(dǎo)復(fù)雜,流體運動過程中又存在諸如激波、接觸面間斷、兩相流體之間相互摻混等復(fù)雜現(xiàn)象,使得該課程具有較強的理論性,比較抽象,理解起來比較困難,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高。

        (二)學(xué)生自身原因

        1.基礎(chǔ)不牢

        “工程流體力學(xué)”課程的性質(zhì)要求學(xué)生具備較好的數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ),同時還要具備較強的邏輯思維能力和理解能力,可是很多學(xué)生之前并沒有打好基礎(chǔ),尤其是??茖W(xué)生,由于高中基礎(chǔ)較差,大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、力學(xué)更加吃力,一講到公式推導(dǎo)就迷糊,導(dǎo)致不愿意聽講,前面不聽后面做題就不會,不會就更不愿意聽,如此導(dǎo)致惡性循環(huán),所以學(xué)起這門課程來更加困難。

        2.認(rèn)識不夠

        有些同學(xué)雖然聰明,基礎(chǔ)也可,但是卻覺得學(xué)習(xí)這門課程無用,表面上跟所學(xué)專業(yè)無關(guān),以后工作也用不到,而且相較本科生而言,??粕捎诳佳姓咻^少,所以對該課程重視度不高,導(dǎo)致很多同學(xué)以不掛科為最高目標(biāo),學(xué)習(xí)積極性不高,完全背離了學(xué)習(xí)的真正意義。

        (三)教師教法原因

        目前,高校專業(yè)教師多是著名高校碩士及以上研究生畢業(yè),專業(yè)能力較強。對教師來說,所要講解的內(nèi)容是非常簡單、容易理解的,所以在內(nèi)容和節(jié)奏的安排上不由自主地會較多較快,可專科學(xué)生由于基礎(chǔ)相對薄弱,思維能力和理解能力都要差一些,很多時候往往跟不上老師的進(jìn)度,前面不會后面就更不聽講,最終完全放棄對這門課的學(xué)習(xí)。

        (四)客觀原因

        隨著高校逐年擴招,大班上課已成為普遍現(xiàn)象,學(xué)生基礎(chǔ)能力相差較大,兩極分化現(xiàn)象嚴(yán)重;上課教室也隨之變大,坐在后面的同學(xué)往往很容易走神,知識點不斷落下,慢慢跟不上節(jié)奏,而大班上課又很難做到因材施教,導(dǎo)致學(xué)生之間掌握程度差距較大;由于課堂人數(shù)多,學(xué)時又有限,教師要保證教學(xué)任務(wù)的完成,很難在課上對每一個學(xué)生進(jìn)行有效提醒和關(guān)注,這成為教學(xué)效果不好的又一原因。

        三、教法研究與改進(jìn)

        (一)弱化公式推導(dǎo),強調(diào)公式理解與應(yīng)用

        通過與學(xué)生的溝通交流發(fā)現(xiàn),很多學(xué)生在學(xué)習(xí)第一章流體的主要物理性質(zhì)時還能跟得上老師的節(jié)奏,也有很大的學(xué)習(xí)興趣,可是從流體靜力學(xué)的平衡微分方程開始,就聽不懂,跟不上了,不理解就不會做題,后面的更不愿意聽,最終喪失學(xué)習(xí)興趣。分析原因發(fā)現(xiàn),第一章側(cè)重于基本概念,容易理解,而流體平衡微分方程開始涉及公式推導(dǎo),數(shù)學(xué)、力學(xué)知識較多,學(xué)生對復(fù)雜的推導(dǎo)過程產(chǎn)生反感。針對此問題,可以適當(dāng)修改教學(xué)大綱,不再大篇幅講解公式的推導(dǎo),而把重點放在結(jié)論的理解與應(yīng)用上。讓學(xué)生記住公式,理解公式中每一符號代表的實際涵義,能將公式與具體問題一一對應(yīng),最終達(dá)到會應(yīng)用、能解決實際問題的目的。

        (二)引入本專業(yè)對流體力學(xué)知識的應(yīng)用

        在講課過程中增加知識點在相應(yīng)專業(yè)中的具體應(yīng)用,最好有相應(yīng)的例題講解,比如在講到沿程損失和局部損失時,可以讓學(xué)生計算鉆井過程中整個管柱的壓降,以此將流體力學(xué)理論與所學(xué)專業(yè)進(jìn)行有效結(jié)合,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

        (三)通過實驗加深學(xué)生對力學(xué)規(guī)律的理解

        實驗?zāi)軌驅(qū)⒊橄蟮睦碚撝R形象化,加深對基礎(chǔ)理論的理解。目前很多學(xué)校雖說《工程流體力學(xué)》課程也安排了一定學(xué)時的實驗,但由于開設(shè)課程的班級較多,讓每一個學(xué)生都有一次動手的機會不太現(xiàn)實,只能幾個人一組,由專職的實驗老師介紹實驗原理、實驗?zāi)康暮蛯嶒灢襟E,然后讓學(xué)生動手操作,效果一般[4]。學(xué)生對實驗疲于應(yīng)付,不夠重視,實驗報告互相抄襲,失去了實驗原本的意義。為此,可以適當(dāng)增加實驗成績在總成績中所占的比例,引起學(xué)生對實驗的重視;適當(dāng)增加實驗學(xué)時,但要保證重質(zhì)不重量,讓學(xué)生在實驗過程的親自動手中認(rèn)識規(guī)律,理解規(guī)律,強化記憶。同時,實驗指導(dǎo)教師要全程關(guān)注,適時提出問題,比如靜力學(xué)實驗中,指導(dǎo)教師在講課時不要告訴學(xué)生如何來量測小水杯中液體的高度,實驗講義中也不給出具體實驗步驟,而在學(xué)生測量完驗證數(shù)據(jù)后,提出此問題,讓學(xué)生對著實驗儀器自己想辦法,鼓勵學(xué)生積極動腦思考,加深學(xué)生對靜力學(xué)基本方程的理解;條件允許的情況下也可鼓勵學(xué)生運用所學(xué)知識進(jìn)行創(chuàng)新實驗,設(shè)計實驗,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

        (四)多種教學(xué)方法相結(jié)合,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

        1.借助于多媒體輔助教學(xué)

        利用先進(jìn)的多媒體教學(xué)設(shè)備,通過一些圖片和視頻影像資料的展現(xiàn),使一些流動現(xiàn)象變得直觀、形象,便于理解和掌握。

        2.進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)

        啟發(fā)式教學(xué)[5]有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,比如在講解伯努利方程之前,先提出一個小問題:用吸管向兩個距離較近的小乒乓球中間吹氣,兩小球會怎樣運動?在給學(xué)生留下思考時間之后,由教師將準(zhǔn)備好的道具放在學(xué)生面前,讓學(xué)生親自實驗,與自己的初期設(shè)想作對比,然后教師給出正確答案,至于原因,可以告訴學(xué)生在這節(jié)課的內(nèi)容當(dāng)中找到。通過這樣的方式可以引起學(xué)生的好奇心,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

        3.采用板書形式

        考慮到??茖W(xué)生的接受能力,在講解公式和應(yīng)用實例時,最好能采用板書形式?!肮こ塘黧w力學(xué)”中很多應(yīng)用公式的例題都是要繪圖求解,教師板書可以做到邊分析邊在圖上標(biāo)注,邊寫解題步驟,雖然比多媒體教學(xué)速度要慢些,但可以留給學(xué)生更多消化吸收的時間,效果更好。

        4.使用道具演示

        該課程中很多知識點光靠想象很難理解而且容易混淆,為此,教師在講解時可以準(zhǔn)備一些簡易的道具,使問題得以更加形象直觀的說明。比如,在講靜止流體作用在平面上的靜壓力時,只看二維圖很難理解y坐標(biāo)軸的意義,尤其是當(dāng)受力平板放置角度不同時,y坐標(biāo)與h坐標(biāo)的關(guān)系,學(xué)生很容易混淆。講課時準(zhǔn)備一塊平板,在三維空間里給學(xué)生演示說明,學(xué)生則很容易掌握,解題時也不會再出錯,學(xué)習(xí)熱情自然更濃。

        5.注重學(xué)習(xí)積極性的培養(yǎng)

        ??茖W(xué)生學(xué)習(xí)自主性要差些,教師要多采用座談交流、課堂提問、學(xué)生上臺講解等方式,增加對學(xué)生的關(guān)注,提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

        “工程流體力學(xué)”課程在實際工程中具有十分重要的作用,但由于理論性強,難于學(xué)習(xí)掌握,尤其對專科學(xué)生來說,要想學(xué)好更不容易。為此,不僅需要學(xué)生自身的努力,提高對該課程的重視,更重要的是要靠教師不斷探索創(chuàng)新,靈活運用多種教學(xué)方法和手段,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,提高學(xué)習(xí)興趣。

        [1]馬軍.《工程流體力學(xué)》的教學(xué)淺析[J].淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2011,11(4):58-59.

        [2]徐春碧.《工程流體力學(xué)》教學(xué)改革研究[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2011,10(2):115-116.

        [3]倪玲英.工程流體力學(xué)[M].東營:中國石油大學(xué)出版社,2012:23-110.

        [4]高迅,陳春光.流體力學(xué)綜合性設(shè)計性實驗教學(xué)改革實踐[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2005(1):63-65.

        [5]朱昌流.論啟發(fā)式教學(xué)的有效實施[J].教育與職業(yè),2007(18):151-152.

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