段慧玲 吳新

摘 要 針對流體力學的課程特點，以及教學過程中遇到的一些問題，建議教學過程中采用啟發(fā)引導式教學方法，發(fā)揮學生的主觀能動性，增強學生在課程中的參與程度，達到增強教學效果的目的。

關(guān)鍵詞 流體力學；啟發(fā)引導式教學方法；多媒體；實驗教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）10-0083-03

Application of Heuristic and Guided Teaching Methods in Fluid Mechanics//DUAN Huiling， WU Xin

Abstract According to the characteristics of fluid mechanics， and the

problems encountered in teaching， heuristic teaching method are pro-

posed. The students can play the subjective initiative， so as to improve

teaching effect.

Key words fluid mechanics； heuristic and guided teaching method； multimedia； experiment teaching

1 前言

流體力學研究流體在靜止和運動時的力學規(guī)律及流體與固體壁面間的相互作用力，包括空氣和水在內(nèi)的流體，與基礎(chǔ)力學有緊密的聯(lián)系。流體力學是能源與動力工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及數(shù)學、物理、力學等內(nèi)容，概念多，公式復雜，理論抽象，實際應用廣，對學生綜合利用知識的要求較高，是普遍公認的教師難教、學生難學的課程之一。在教學過程中，如何提高學生的積極性，深入淺出，加深學生的理解，增強教學效果，是流體力學教學工作者需要考慮的問題。筆者根據(jù)自身教學經(jīng)歷，并結(jié)合其他同行的教學經(jīng)驗，在流體力學教學過程中，建議采用啟發(fā)引導式教學方法，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，增強學生在課程中的參與程度。

2 激發(fā)學生學習興趣

在教學過程中，應該明確學生學習的主體地位，教師扮演配合學生完成學習任務的輔助角色，不可顛倒。在教學過程中發(fā)現(xiàn)，學生往往對理論性強、看似枯燥的學習內(nèi)容興趣不高，或者開始還比較有興趣，隨著課程難度加大，一些學生跟不上，慢慢產(chǎn)生放棄和厭惡心理。要提高教學質(zhì)量，首先需要從激發(fā)學生的學習興趣入手。流體力學難度較大，但也要避免把學生嚇到，使學生產(chǎn)生畏懼心理。在課堂教學中，教師應該貼合實際，多舉一些生活中的事例，使學生有切身感受，增加他們的認識[1]。

可以在課程的緒論部分列舉一些具體的事例，利用流體力學知識解釋一些有趣的現(xiàn)象；也可以設(shè)置一些問題，使學生帶著好奇心學習后續(xù)內(nèi)容[2]。如表面光滑的球飛得遠，還是粗糙的飛得遠？多數(shù)學生會認為，表面光滑的球在飛行過程中受到的摩擦力小，應該飛得遠。此時，可以向?qū)W生簡要解釋下邊界層和尾流區(qū)，解釋為什么高爾夫球設(shè)置為有凹坑的形狀：

光滑球體繞流時，紊流轉(zhuǎn)捩發(fā)生得晚，與紊流對應的規(guī)則流動稱為層流。而層流邊界層較易發(fā)生流動分離現(xiàn)象（即流線離開球的表面），球體迎面形成高壓區(qū)，背面形成較大的低壓區(qū)，產(chǎn)生很大的阻力（壓差阻力），因此，光滑球體飛行的距離小。球體表面有凹痕時，凹痕促使紊流轉(zhuǎn)捩發(fā)生，紊流邊界層不易發(fā)生流動分離現(xiàn)象，從而使球體背后的低壓區(qū)小，減少了阻力，因此，高爾夫球飛行的距離增大。

車輛是生活中最常見的交通工具，每個人都有或多或少的認識。緊接著，更貼近生活實際地提出，請學生思考汽車行駛過程中的阻力主要來自前面的擋風玻璃，還是汽車的尾流？有了前面高爾夫球的例子，學生應該可以很快做出判斷，這時可以向?qū)W生解釋流線型汽車的由來。學生可以從生活中找到流體力學的影子，生活中的一些現(xiàn)象，通過流體力學知識得到的解釋，激發(fā)學習流體力學的興趣，促進學習流體力學的好奇心，帶著這樣的興趣和好奇心，完成流體力學的學習。

教師是課堂教學的組織者，在教學中要引導學生獨立思考，發(fā)揮學生的主觀能動性，避免自己成為課堂的主角。而教師講得多，學生思考得少，學生被動接受教師的灌輸，缺乏自己的理解，往往知其然而不知其所以然，是目前教學過程中普遍存在的問題。在課堂教學中，教師應變學生被動為主動，增強學生的參與感，使學生在參與過程中慢慢找到學習的樂趣，由愿學到愛學再到樂學，形成學習的良性循環(huán)。

3 有效運用多媒體教學手段

流體力學的很多內(nèi)容較為抽象，很多流動過程很難通過語言清晰地表達出來，學生理解得也很吃力。近年來，多媒體技術(shù)由于其形象、直觀、生動、具體，對于復雜的概念或者流動過程，可以通過軟件制作成動畫，形象地展示給學生，加深學生的理解。

如描述流體運動的兩種方式——拉格朗日法和歐拉法，光靠語言描述，效果不好。歐拉方法是學生之前沒有接觸過的研究方法，很多學生剛開始難以在頭腦中建立歐拉方法的研究體系。通過圖片、動畫的方式呈現(xiàn)給學生，可以使學生對這兩種方法有更深刻的認識，理解歐拉方法在流體力學研究中的重要性。

跡線、流線的概念也容易混淆，采用動畫的方式，跡線和流線產(chǎn)生的本質(zhì)、跡線和流線的畫法以及從跡線和流線上可以說明的問題等，都可以清楚地表示出來。還有系統(tǒng)、控制體，層流、湍流、邊界層等不易理解的概念，都可以通過多媒體技術(shù)直觀地呈現(xiàn)出來，使學生建立清晰的物理概念，幫助學生理解和消化所學知識。

在流體力學中有大量的公式和圖表，將一些圖表通過多媒體表示出來，可以節(jié)省課堂時間，使一些需要重點理解的內(nèi)容有充足的時間在課堂板書。

采用多媒體技術(shù)，可以利用多方面的教學資源，使傳統(tǒng)教學方法不易呈現(xiàn)的部分在課堂呈現(xiàn)，課堂教學內(nèi)容豐富化。生動的圖片、直觀的動畫，可以吸引學生的注意力，調(diào)動學生學習積極性，有助于營造輕松的課堂學習氛圍，避免單一化的教學方法給學生帶來的疲憊感[3]。

多媒體教學手段有很多傳統(tǒng)教學方法沒有的優(yōu)點，但是也有一些弊端，如多媒體技術(shù)容易使教學進度加快，一些公式的推導過程不易凸顯。在實際教學過程中，應將多媒體技術(shù)和傳統(tǒng)教學方法相結(jié)合，揚長避短，更好地發(fā)揮各自優(yōu)勢，為教學工作服務。對一些不易理解的概念，采用多媒體方式呈現(xiàn)；對一些基本方程和重要的公式，板書推導過程，使學生有更多時間理解，收到良好的教學效果。

4 注重課堂提問

在課堂上，根據(jù)教學內(nèi)容多設(shè)置一些問題，引導學生獨立思考，改變以往的講授方式。在多年的填鴨式教育中，學生養(yǎng)成懶惰的學習習慣，過度依賴教師的講解，不愿意動腦思考，學到的知識片面化，不夠系統(tǒng)。由于缺乏自己的理解，知識點記憶不牢，容易淡忘。降低教師在課堂上的講授比例，設(shè)置一些提問和討論，增加學生的思考時間，凸顯學生的主體地位。

問題的設(shè)置不必很難，避免學生回答不出而產(chǎn)生挫敗感。由于以往形成的惰性思維習慣，不是一時可以轉(zhuǎn)變過來的，在課堂上營造輕松的氛圍，鼓勵學生積極思考、回答問題，對錯沒有關(guān)系，將課堂表現(xiàn)計入平時成績，慢慢引導學生參與課堂教學環(huán)節(jié)。對表現(xiàn)積極的學生，給予一定獎勵，通過一步步引導學生思考，使學生逐漸建立自信，在學習中找到樂趣，獲得成就感。

將提問穿插在課堂教學中，不僅可以反饋學生的掌握情況，還可以鍛煉學生養(yǎng)成獨立思考的習慣，提高學生分析問題、解決問題的能力，對調(diào)節(jié)課堂氣氛也有幫助。

5 增設(shè)習題討論課

以往的教學經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)，學生往往容易聽懂內(nèi)容，但是不會應用，面對具體的問題束手無策。流體力學實際問題的解決，關(guān)鍵是要能夠透過現(xiàn)象看到本質(zhì)，建立正確的力學模型。流體力學中有很多基本概念，是對實際流動的一種簡化，如理想流體、不可壓縮流體、定常流動等，實際流動過程往往不具備這樣的條件，但是為了解決問題的方便，常常會忽略一些次要因素，如密度隨壓力變化不大時，可以視作不可壓縮流體，再建立正確的模型。再如伯努利方程的應用，讓學生寫出伯努利方程，多數(shù)學生都會寫，但是涉及具體的問題，特別是一些綜合問題，如能量方程、動量方程的綜合運用，很多學生不記得使用連續(xù)性方程，看到題目往往會覺得條件不全，或是無從下手，缺乏分析實際問題的能力。

結(jié)合課程內(nèi)容增設(shè)一些習題課，可以幫助學生鞏固所學內(nèi)容。習題課是培養(yǎng)學生靈活運用所學知識、對概念加深理解的重要環(huán)節(jié)。通過典型例題的剖析，啟發(fā)學生舉一反三，促使學生明白“學課程首先要學思路”“要把習題當作學習不可分割的一部分”的道理[4]。習題課提供了課堂討論的機會，對學生思維的鍛煉是單純講課無法代替的，這是從多年教學中獲得的經(jīng)驗[5]。

6 重視實驗教學

流體力學是一門建立在實驗研究基礎(chǔ)上的科學，實驗環(huán)節(jié)是流體力學課程的重要組成部分，其目的不僅在于驗證理論，幫助學生掌握流體力學基本原理，而且要培養(yǎng)學生進行科學研究，提高獨立工作和創(chuàng)新能力[4]。通過實驗教學，可以增強學生的感性認識，鞏固理論知識，通過觀察液流現(xiàn)象，培養(yǎng)學生分析問題的能力。如雷諾實驗，通過觀察層流、紊流的流態(tài)及其轉(zhuǎn)換特征，要求測定臨界雷諾數(shù)，掌握流態(tài)判別準則。在液體中滴加一滴染料作為標記物，通過閥門開啟大小來控制流速，學生通過觀察顏色水在流動中的變化過程，這一具體的、有趣的液流現(xiàn)象，增強對粘性液體流動的感性認識，理解層流和紊流的本質(zhì)特征，認識到為什么把臨界雷諾數(shù)作為流態(tài)判別準則[6]。

在實驗教學中，可以增設(shè)一些綜合實驗或設(shè)計性實驗，將學生分成若干小組，討論確定實驗方案。一些動手操作實踐類的環(huán)節(jié)更能引起學生的興趣，發(fā)揮學生的積極主動性，更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力[7]。

7 結(jié)語

流體力學是一門抽象的理論課程，概念多，公式復雜，教師難教，學生難懂，因此在流體力學教學中更應注重教學方法和教學技巧。筆者建議采用啟發(fā)引導式教學方法，從調(diào)動學生積極性入手，有效利用多媒體教學手段，在課堂上多設(shè)置一些提問，注意營造課堂氣氛；注重基本概念和基本原理的講解，通過習題課鞏固所學內(nèi)容，鍛煉學生分析實際問題的能力；重視實驗教學，增設(shè)一些設(shè)計類實驗，發(fā)揮學生的積極主動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，從而取得理想的教學效果。

參考文獻

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