張寧寧 嚴加坤

摘要：本文針對《風沙物理學(xué)》課程學(xué)習中存在的困難，從學(xué)科思想認識、理論教學(xué)和實驗與實踐教學(xué)三方面對該課程的教學(xué)方法進行研究探索，提出在明確“風沙物理學(xué)”的基本性質(zhì)的基礎(chǔ)上，從優(yōu)化課程內(nèi)容，完善課程體系、改進教學(xué)方式和手段、引入科研內(nèi)容，以科研促進教學(xué)三方面進行理論教學(xué)改革，并結(jié)合本校特點進行實驗與實踐教學(xué)改革，以此達到提高教學(xué)效果的目的。

關(guān)鍵詞：風沙物理學(xué);教學(xué)改革;探索

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）18-0148-02

《風沙物理學(xué)》是水土保持與荒漠化防治專業(yè)本科生教學(xué)中的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是以流體力學(xué)的基本原理為出發(fā)點，運用力學(xué)和物理學(xué)系統(tǒng)研究風和各種沙質(zhì)地表的相互作用機理及其風沙運動規(guī)律的科學(xué)[1]。本課程的學(xué)習，要求學(xué)生擁有較好的數(shù)理知識，通過本課程的學(xué)習，使學(xué)生掌握風和沙物質(zhì)的基本性質(zhì)、風沙運動規(guī)律、風沙地貌的形式和發(fā)展、土壤風蝕的觀測和計算、沙塵暴運動以及風沙物理學(xué)研究的方法，為風沙物理學(xué)的研究奠定基礎(chǔ)，進一步指導(dǎo)沙漠化防治工作，對學(xué)生本科階段專業(yè)知識的掌握、未來繼續(xù)學(xué)習深造以及工作都有深遠的影響[2-3]。然而大多數(shù)學(xué)生在本課程學(xué)習時發(fā)現(xiàn)，因其對良好數(shù)學(xué)和物理功底的基礎(chǔ)要求，該課程的理論知識的學(xué)習存在一定的困難。另外，由于該課程基本以課堂教學(xué)為主，因此在風沙物理學(xué)研究方法的學(xué)習上存在對實踐能力的訓(xùn)練不足的問題。然而本校在該課程的培養(yǎng)方案中并未開展實驗和課程實習內(nèi)容，這也直接造成實踐教學(xué)方面的嚴重欠缺。針對這些問題，本人對《風沙物理學(xué)》從學(xué)科思想認識、理論實踐教學(xué)和實驗與實踐教學(xué)三方面的教學(xué)方法進行研究探索，以增強教學(xué)效果，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習積極性，達到高效教學(xué)的目的。

一、明確“風沙物理學(xué)”的基本性質(zhì)

了解一個學(xué)科，首先要明確一個學(xué)科的及基本性質(zhì)。風沙物理學(xué)是流體力學(xué)理論和沙漠學(xué)研究與實踐融合發(fā)展的產(chǎn)物[4]。以各種風沙運動為研究對象，通過風、沙兩相流相互作用，研究有關(guān)地表的風蝕、沙物質(zhì)的風力搬運、沉積和因之形成的各種地貌形態(tài)之物理機制，以及風沙危害防治工程設(shè)計的物理學(xué)原理等內(nèi)容[5]，它既是沙漠地貌學(xué)研究的一部分，又是多相流研究的一個重要分支，是一門介于風沙地貌學(xué)與流體學(xué)之間的邊緣科學(xué)[6]。它融物理學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、氣象學(xué)、地質(zhì)地貌學(xué)與工程學(xué)等于一體。因此，該學(xué)科要求授課教師時刻關(guān)注相關(guān)學(xué)科的發(fā)展動態(tài)，與時俱進，時刻更新自己的課堂理論教學(xué)內(nèi)容，緊跟學(xué)科發(fā)展的步伐。

二、理論教學(xué)改革的探索

在明確了《風沙物理學(xué)》這門學(xué)科是多學(xué)科交叉的性質(zhì)基礎(chǔ)上，本人在課堂理論教學(xué)上進行了設(shè)計。

（一）優(yōu)化課程內(nèi)容，完善課程體系

“風沙物理學(xué)”開設(shè)在第五學(xué)期，此時學(xué)生已經(jīng)具備高等數(shù)學(xué)、流體力學(xué)、沙漠學(xué)概論等知識基礎(chǔ)，但因該課程融物理學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、氣象學(xué)、工程學(xué)和地質(zhì)地貌學(xué)等為一體，因此在教學(xué)中會涉及到許多以前已經(jīng)學(xué)習過的知識點，或以已經(jīng)學(xué)習過的知識點為基礎(chǔ)進一步深入學(xué)習，因此在課程設(shè)計過程中，發(fā)揮我們學(xué)校設(shè)置教研室的優(yōu)勢，與開設(shè)相關(guān)基礎(chǔ)課程的教師進行交流討論，以優(yōu)化課程內(nèi)容，選擇性的弱化課程中的部分內(nèi)容，以增加重要知識點的教學(xué)課時。同時，針對物理學(xué)和力學(xué)學(xué)習基礎(chǔ)不扎實的問題，適當增加了流體力學(xué)方面的教學(xué)課時，以幫助學(xué)生回顧已學(xué)的知識，進一步理解該課程中的專業(yè)知識點。

另外，每本教材的編著都會結(jié)合自身的教學(xué)和科學(xué)研究情況以及考慮本校學(xué)生的特點，而風沙物理學(xué)的專業(yè)教材目前僅有一本。因此，在教學(xué)過程中，為學(xué)生篩選推薦了其他相關(guān)性較強的教材，以幫助學(xué)生學(xué)會采眾家之長以融會貫通。

（二）改進教學(xué)方式和手段

傳統(tǒng)的教學(xué)過程，以教師講授為主，尤其是專業(yè)性較強的課程。而越是難度較大的課程，教師講授的內(nèi)容越多，反而學(xué)生學(xué)習起來越困難，學(xué)習興趣也會逐漸降低。因此本課程嘗試增加師生互動式教學(xué)方法，以喚起學(xué)生對課程內(nèi)容的興趣，效果良好。在教學(xué)中，運用講授、提問、討論、專題講座等形式進行教學(xué)開展。每節(jié)課開始會利用5分鐘的時間，給學(xué)生提出一個本節(jié)課的核心問題，讓學(xué)生們討論，查閱（利用現(xiàn)代學(xué)生均帶手機上課的習慣），然后帶著這個問題開始課程，以吸引學(xué)生的注意力，這對于學(xué)生主動學(xué)習，提高學(xué)習興趣有很重要的作用。

此外，利用多媒體等現(xiàn)代教學(xué)設(shè)施教學(xué)，注重動態(tài)影像資料的使用，對風沙起動、風沙流結(jié)構(gòu)，渦流的形成等多媒體動畫的制作和風洞模擬實驗的影像資料進行講解，同時在黑板上進行傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)圖的板書設(shè)計，實現(xiàn)板書+多媒體的同步式教學(xué)，這可以增加學(xué)生對知識點的理解和系統(tǒng)梳理，提高每節(jié)課的教學(xué)質(zhì)量。

（三）引入科研內(nèi)容，以科研促進教學(xué)

本課程開設(shè)于第五學(xué)期，在這個階段，大部分的學(xué)生們已經(jīng)開始規(guī)劃自己的未來，對于我們這種普通本科院校，大部分的學(xué)生還是把考研作為首要的選擇，因此，課堂教學(xué)引入科研就變的順理成章，也是學(xué)生們最感興趣的內(nèi)容。推行研討式教學(xué)成為該課程學(xué)習的一個重要手段，例如對于風沙物理學(xué)的研究方法的學(xué)習時，有選擇地介紹一些最新研究進展，并將學(xué)生分小組進行資料查閱、討論和匯報，這樣激發(fā)學(xué)生學(xué)習的積極性和主動性，更有助于學(xué)生深入領(lǐng)會風沙物理學(xué)的基本原理，培養(yǎng)了學(xué)生未來開展科學(xué)研究的興趣。

三、實驗與實踐教學(xué)改革的探索

風沙物理學(xué)屬于應(yīng)用性和實踐性較強的課程，并且大部分的實驗和實踐教學(xué)都需要借助風洞，而由于風洞設(shè)備價格昂貴，對實驗室各種要求較高，所以大部分學(xué)校并不具備風洞試驗的設(shè)備，這也直接導(dǎo)致實驗與實踐教學(xué)階段受到極大的限制。本課程教學(xué)中，也遇到了同樣的問題，并且我們學(xué)校因各方面的限制，直接沒有安排實驗和課程實踐教學(xué)，這也給本課程的教學(xué)工作帶來了更大的挑戰(zhàn)。針對這個問題，在教學(xué)環(huán)節(jié)中，我利用學(xué)校地處毛烏素沙地南緣的地域優(yōu)勢，運用學(xué)生可以經(jīng)?？吹降淖匀滑F(xiàn)象為例進行講解，并適當添加一些小型實驗，讓學(xué)生課下自己動手，課上進行演示，以加深對課程的理解，并同時增強學(xué)生的動手能力。

同時，運用一些風信資料，讓學(xué)生們自己整理，在此過程中讓學(xué)生們深入理解風沙物理學(xué)的理論知識，并學(xué)會試驗設(shè)計的修改和自主設(shè)計，以獲得更好的觀測數(shù)據(jù)資料。同時在專業(yè)實習階段，與相關(guān)學(xué)科的教師交流，共同設(shè)計實習環(huán)節(jié)，盡可能的讓學(xué)生進行多學(xué)科同時學(xué)習，以融會貫通，促進本課程的學(xué)習。

總之，風沙物理學(xué)是一門難講難學(xué)的課程，并具有研究范圍不斷擴大和研究新成果多的特點，作為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對學(xué)生后續(xù)進行專業(yè)課程的學(xué)習具有深遠的影響。本文從本校學(xué)生學(xué)習遇到的問題入手，針對該學(xué)科的不同教學(xué)環(huán)節(jié)進行了思考，以此達到提高教學(xué)效果的目的，完成好“風沙物理學(xué)”課程的教學(xué)工作。

參考文獻：

[1]丁國棟.風沙物理學(xué)[M].北京：中國林業(yè)出版社，2010.

[2]馬瑞，趙錦梅.《風沙物理學(xué)》課程教學(xué)探索[J].赤峰學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，31（8）：213-215.

[3]趙媛媛，丁國棟，高廣磊.梁希實驗班“風沙物理學(xué)”課程教學(xué)改革的探索[J].中國林業(yè)教育，2014，32（5）：45-47.

[4]董治寶，董光榮.風沙物理學(xué)研究進展與展望[J].大自然探索，1995，14（3）：30-38.

[5]劉世增，徐先英，詹科杰.風沙物理學(xué)進展及其在沙漠化防治中的應(yīng)用[J].科技導(dǎo)報，2017，35（3）：29-36.

[6]董治寶.中國風沙物理研究五十年（Ⅰ）[J].中國沙漠.2005，25（3）：293-305.

Abstract：In view of the difficulties in the study of wind-sand physicsy，this study researchedand explored the teaching methods of this course from three aspects which was the subject ideological understanding，theoretical teaching and experimental and practical teaching.We put forward that we could carryout theoretical teaching reform from three aspects.They are optimizing the course content and improvig the course system，improving teaching methods and means and introducing scientific research content to promote teaching.In addition，we could carry out experimental and practical teaching reform combined with the characteristics of our universities.So we could achieve the goal of improving the teaching effects.

Key words：blown sand physics;teaching reform;exploring