關(guān)暉 魏崗 曾文華 王亮

【摘要】根據(jù)流體力學的特點，文章探析了流體力學課程教學改革的一些做法，通過精選授課內(nèi)容，采用多樣教學方式，利用信息化教學平臺等，以期提高學生學習興趣，提升課堂教學成效，從而推動我校流體力學教學改革向更好的方向發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】教學模式 ?學為主體 ?流體力學 ?教學改革

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）05-0226-02

一、引言

流體力學是力學的一個分支，是我校軍事氣象、軍事海洋、環(huán)境工程等專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是力學前續(xù)基礎(chǔ)課如高等數(shù)學、大學物理等課程和后續(xù)專業(yè)課如大氣科學、動力氣象、物理海洋學、空間天氣學等課程的橋梁，為繼續(xù)學習專業(yè)課程、從事工程技術(shù)和軍事應用打下基礎(chǔ)。該課程理論性強，公式推導較多，要求學生數(shù)學基礎(chǔ)強，物理知識寬泛。針對本課程理論性和應用性都強的特點，在近幾年的教學實踐中，課程教學小組一直在不斷地思考、探索，逐步形成強化理論基礎(chǔ)和注重專業(yè)應用的教學新方法。

國內(nèi)外許多高校在流體力學教學方面都做出了研究探討[1] [2]，針對流體力學課程的內(nèi)容特點，從教學方法和教學手段等方面，對流體力學課程教學改革進行了初步的探析和摸索[3]。在教材的選擇、理論聯(lián)系實際需注意的問題、多媒體和CFD軟件的使用等方面提出了建議[4]，目的是提高學生學習流體力學的熱情，以培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力[5]。這些探討與嘗試，為我校構(gòu)建流體力學課程體系建設(shè)和進行教學改革提供了寶貴的經(jīng)驗。

二、創(chuàng)新教學方法和手段

我們針對流體力學課程的學科特點提出的教學思路是：強化理論基礎(chǔ)，注重專業(yè)應用，理論聯(lián)系實際，達到學研結(jié)合的目標。針對這個目標我們從以下幾個方面進行實施：

1.重視緒論課的講述

緒論的講解是老師教學水平的第一次展示，也是學生了解該課程的窗口。通過對生活和工程實際應用中學生比較熟悉的流體力學現(xiàn)象的講述，如大禹治水、都江堰水利工程、銅壺滴漏、古羅馬的供水管道系統(tǒng)等等，讓學生覺得這門課既有趣又有用，讓學生知道生活中的很多現(xiàn)象和流體力學有關(guān)，而且應用非常廣泛，從而激發(fā)學生的興趣和學習該課程的欲望，為學好流體力學打下基礎(chǔ)。

《流體力學》教科書中有大量以著名科學家命名的公式和定理，如歐拉方程、拉格朗日積分、納維-斯托克斯方程、雷諾公式、普朗特邊界層等等，在緒論課上，我們以這些科學家的生平、主要學術(shù)成就和他們的奮斗史為引導，以年代為主線，告訴學生流體力學理論、計算和實驗研究的發(fā)展歷程，注重科學精神、人文知識在學生知識體系中的嵌構(gòu)。

2.重視理論聯(lián)系實際

流體力學的特點是概念多、邏輯性強、理論上較難理解，但流體力學的很多現(xiàn)象卻與生活和生產(chǎn)實際密切相關(guān)。在講授的過程中要理論聯(lián)系實際，在教學內(nèi)容和教學設(shè)計上，要注意設(shè)計符合學生思維和心理的相關(guān)環(huán)節(jié)，讓他們在討論中有話想說，有話可說，增加趣味性。同時將生活中的例子和他們熟悉的概念引入流體力學課堂，利用生活中的流體力學引導學生學會思考，進而在課堂上展開討論。比如在講解流體粘性時，比較水的粘性和蜂蜜粘性的區(qū)別;在講靜力學知識時，會講一些水庫垮塌事件，討論設(shè)計中的缺陷和施工中存在的問題等，使學生感到學習流體力學的重要性。

再比如很多學生喜歡踢足球和打乒乓球，可以借用足球中的香蕉球和乒乓球的旋轉(zhuǎn)球的例子來講述馬格努斯效應。這些生活中的小常識和原理會激發(fā)學生的興趣和思考。除此之外，通過伯努利原理還可以解釋為什么高爾夫球表面是有凹坑的，飛機為什么會飛上天，大雁為什么會排成人字形飛行等等問題。在講解蘭金組合渦時，可以讓學生思考“為什么龍卷風會把物體吸入其中”，“臺風中心地區(qū)為什么是風平浪靜的”等問題，進而講解模型的速度和壓力分布來解釋這些現(xiàn)象。此外，例如閥門的設(shè)計，空調(diào)出風口的設(shè)計，沖水馬桶的設(shè)計，汽車流線的設(shè)計等等，都要運用到流體力學知識。利用這些平時熟悉的知識，使課堂教學更生動，更有意義。

3.靈活多樣的課堂教學形式

我們改變傳統(tǒng)的僅以理論講授為主的教學方法，同時結(jié)合教學內(nèi)容做出調(diào)整，將教學內(nèi)容分為理論教學與實踐教學兩部分。理論教學是流體力學的核心內(nèi)容，要采用理論精講加課堂研討的教學方法，在每一部分的教學內(nèi)容中設(shè)計討論環(huán)節(jié)，以加強學生對知識的理解。在采用我校自編的教材《流體力學基礎(chǔ)與應用》的基礎(chǔ)上，選用公開發(fā)表的其它高水平流體力學教程和文獻，與教材互相補充。

在理論講解部分刪繁就簡，突出重點，不追求講授內(nèi)容多、面面俱到，而是追求內(nèi)容精煉、重點突出，部分內(nèi)容可留給學生自學研討。適當略去繁難的公式推導，將精力集中在基本概念、公式成立的基本原理、重點公式所包含的物理意義、應用條件和各項參數(shù)的介紹上。這樣處理可以讓學生有了獨立思考自學的機會，老師有了更多的時間講解重要的概念和原理。在實踐教學環(huán)節(jié)中，通過精心設(shè)計兩個數(shù)值模擬實驗和一個分層流水槽實驗，使學生熟悉流體力學軟件的基本使用方法。在授課的過程中，注意設(shè)計一些教學環(huán)節(jié)用于討論并現(xiàn)場由學生解答，老師負責組織、研討、分析和總結(jié)，增加學生的參與度，激發(fā)學習興趣，通過教學實踐，發(fā)現(xiàn)效果很好。另外，在教學過程中穿插一些結(jié)合教學內(nèi)容的學術(shù)講座，如《流體力學與現(xiàn)代生活》、《高性能計算在流體力學中的應用》、《流體力學與空氣動力學》等，使學生了解流體力學的發(fā)展前沿，激發(fā)學習興趣。

4.課內(nèi)外學法指導

學前準備是實施個性化教育的前提，在開課之前，老師就組織教學聯(lián)席會，了解每個學生的學習成績和性格特點，以便在教學過程中做到心中有數(shù)，給予針對性指導;指導學生開展課前預習是成功教學的關(guān)鍵，每次課程開始時的上節(jié)內(nèi)容的回顧和復習，都由學生上講臺自行組織和講授，這與課前指導密不可分;每次課程教學結(jié)束前的本次課程內(nèi)容小結(jié)，也由學生上來總結(jié)和梳理。同時結(jié)合課程布置一些主題明確，難度適中的思考題，也有利于學生拓展思路，培養(yǎng)自主學習精神;課外輔導答疑也是教學的關(guān)鍵步驟，在每章教學結(jié)束后會我們都會安排兩次答疑課對知識進行梳理和總結(jié)，解答學生疑問。由于課內(nèi)教學的課時很緊，我們在最后數(shù)值模擬階段又安排了3-4次課外輔導，指導學生學習計算流體力學軟件，解決他們在數(shù)值模擬時遇到的問題，使他們盡快掌握并熟練運用。

5.多媒體和板書的配合

流體力學教學內(nèi)容中有許多的公式和方程，其推導的過程用板書的形式來講授更加符合人們的邏輯思維習慣，也比較易于被學生接受。而流體力學中的很多自然現(xiàn)象和實際問題又需要用動畫和視頻來展現(xiàn)，所以我們采用板書和多媒體課件相結(jié)合的教學手段。

在講解原理、公式和方程時，我們多以板書為主，多媒體為輔。我們首先用PPT給出所講公式或方程的條件和示意圖，這樣可以省去寫板書的時間，然后涉及到公式推導時，就使用板書的形式進行講解，同時提出一些問題讓學生思考。通過這種方式，學生可以跟著老師的思路和板書一同進行思考和消化，更有利于學生對所學公式的理解和掌握。同樣在講解試題的時候，我們也是先用PPT給出題目和示意圖，然后再板書求解，最后的結(jié)論和分析又可以用PPT給出，這種板書和PPT相結(jié)合的方法會使學生印象深刻，便于理解。

在講到工程應用和實例現(xiàn)象時，我們多采用PPT放映動畫和視頻的形式，這比用語言描述流動現(xiàn)象更生動，更便于理解。流體力學的課程特點就是抽象難懂，如果是公式和原理的直白講授，學生對知識點就沒有直觀的感性認識，很難達到教學目的。因此當課堂上講到各種實例的時候，采用動畫、視頻和多媒體教學課件等輔助教學手段，不僅減少了教師的工作量，而且可以形象逼真重現(xiàn)各種現(xiàn)象。教師用最簡單的語言，就可以把復雜的流動現(xiàn)象和原理解釋清楚了。

6.信息化手段的應用

我們以流體力學學科專業(yè)網(wǎng)站為平臺，建立并正在完善網(wǎng)絡教學應用系統(tǒng)，包括教學公告、課程標準、教學計劃、學習方法、學習重點、參考資料和一系列微課等信息資源，學生可以在該網(wǎng)站上了解流體力學最新研究動向和研究熱點問題，作為知識的拓展和延伸。同時擬進一步完善和學生討論交流的相關(guān)板塊，給學生營造一個全方位、直觀的信息空間。教學與網(wǎng)絡技術(shù)的完美結(jié)合是現(xiàn)代信息社會中教學手段的根本性改革。通過網(wǎng)絡進行教與學的互動，不受空間和時間的限制，是一種社會性、全民性的學習形式，為加強學生的自主學習提供了現(xiàn)實可能。

三、結(jié)束語

對流體力學這門課教學方法和教學手段的不斷探索和創(chuàng)新，是培養(yǎng)知識型高技能人才的必然要求，也是軍隊綜合性大學人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型的迫切需要。只有不斷完善和更新自己的教學方法，充分利用各種教學手段，取長補短，教學相長，才能更好的上好這門課。

參考文獻：

[1]吳益華，謝洪勇.流體力學教學方法與教學手段初探，《陜西教育》， 2009年，Vol.08：65-66

[2]武桂芝，李冬桂.流體力學教學方法的改革探索，《遼寧教育》，2013年，Vol.21：39-40

[3]周沙溆.引導自學式《流體力學》教學方法研究，《考試周刊》， 2014年Vol.33：179-180

[4]蘭自志.基于工程應用的流體力學教學探討，《課程教育研究》， 2014年，Vol.34：261-262

[5]陳霞.流體力學教學方法的探討和研究，《科教文匯》， 2011年9月，Vol.25：116-120