王 沖，鄧 輝，易文彬

（海軍工程大學(xué)，湖北 武漢 430033）

一、引言

“流體力學(xué)”是一門理論和實(shí)驗(yàn)并重的課程，多種流動(dòng)現(xiàn)象通過流場(chǎng)顯示設(shè)備來演示，使學(xué)生對(duì)流體流動(dòng)現(xiàn)象有直觀的認(rèn)識(shí)，感受奇妙的流動(dòng)世界?！傲黧w力學(xué)”課程中的許多理論需要通過課程實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證，進(jìn)而鞏固課堂教學(xué)中所學(xué)的理論知識(shí)。通過基本實(shí)驗(yàn)操作技能的訓(xùn)練和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀測(cè)處理分析，學(xué)生能夠掌握流體壓強(qiáng)、速度、流量、水頭損失等物理量測(cè)量技能，培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)操能力、觀測(cè)分析能力和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力，進(jìn)而提高解決問題的能力。教師指導(dǎo)學(xué)生參與創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和競(jìng)賽等活動(dòng)，有利于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和協(xié)作能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。教師通過對(duì)實(shí)驗(yàn)過程嚴(yán)格規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，為其后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)和后期實(shí)際工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

但是，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還有許多問題亟待解決。一是實(shí)驗(yàn)課時(shí)緊張，要求在兩個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)完成兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。教師需要花半個(gè)多小時(shí)講解實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟、注意事項(xiàng)等，而剩下一個(gè)多小時(shí)則是學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，但部分學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)很難完成。二是由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限，不可能每人一臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一般都是安排兩人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，會(huì)有一些學(xué)生投機(jī)取巧，直接抄襲同伴的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，不僅嚴(yán)重影響了教學(xué)效果，對(duì)教師批改、甄別這些實(shí)驗(yàn)報(bào)告也造成了較大困難。三是實(shí)驗(yàn)室信息化管理水平仍比較落后，儀器設(shè)備信息化程度較低，絕大部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備詳細(xì)信息雖然已經(jīng)形成電子文檔，但并沒有形成網(wǎng)絡(luò)化管理，設(shè)備的狀態(tài)、使用情況等不能及時(shí)掌握；實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源無法在大范圍內(nèi)共享，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)還沒有實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以基本實(shí)驗(yàn)為主，缺乏綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，很難提高學(xué)生的實(shí)踐能力和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

二、革新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率

課程實(shí)驗(yàn)是“流體力學(xué)”課程形成性考核的重要一環(huán)。為了提高實(shí)驗(yàn)效率，教師要求學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)。課程組編寫了實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)，其中包括預(yù)習(xí)報(bào)告。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前必須完成預(yù)習(xí)報(bào)告，對(duì)將要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟有初步了解。在理論教學(xué)過程中，教師結(jié)合課內(nèi)演示實(shí)驗(yàn)，如畢托管測(cè)速、文丘里管測(cè)速等，把實(shí)驗(yàn)原理在課內(nèi)講解清楚。由于教材中講解的理論趨于普適性，并不針對(duì)特定的儀器設(shè)備，因此，在實(shí)驗(yàn)課中還應(yīng)針對(duì)實(shí)驗(yàn)室具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的工作原理進(jìn)行講解，理論課與實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容應(yīng)協(xié)調(diào)一致，教學(xué)進(jìn)度密切配合，理論課中講授的理論知識(shí)最好在一周內(nèi)就開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，節(jié)約實(shí)驗(yàn)課講授時(shí)間，提高教學(xué)效率。同時(shí)，學(xué)生通過完成網(wǎng)上開設(shè)的虛擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作步驟、注意事項(xiàng)等進(jìn)一步熟悉，這樣在實(shí)際操作過程中就會(huì)節(jié)約大量時(shí)間。在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，教師利用計(jì)算機(jī)、多媒體設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信等，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以視頻演示、圖文講解等形式向?qū)W生展示，為學(xué)生提供一個(gè)聲畫并茂、直觀生動(dòng)的教學(xué)平臺(tái)。教師通過教學(xué)平臺(tái)能夠準(zhǔn)確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，及時(shí)與學(xué)生溝通、交流，開展網(wǎng)上答疑，架起與學(xué)生溝通的橋梁。教師利用流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真軟件，采用“理論學(xué)習(xí)—虛擬仿真—實(shí)物訓(xùn)練”的方式開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以較大程度地?cái)U(kuò)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，為學(xué)生提供更大的學(xué)習(xí)空間，從而更好地激發(fā)他們的想象力、創(chuàng)造力。虛擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)際的操作實(shí)驗(yàn)可以相互補(bǔ)充、相互印證，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量有很大的促進(jìn)作用。

學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)要求，必須獨(dú)立完成課程實(shí)驗(yàn)，課內(nèi)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，按完成情況得分。實(shí)驗(yàn)過程中采用單人單組，每人一組數(shù)據(jù)獨(dú)立處理的方式，可以避免抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告或者偷懶依靠同組實(shí)驗(yàn)者蒙混過關(guān)等現(xiàn)象。每次實(shí)驗(yàn)成績(jī)以百分計(jì)，占最終成績(jī)的20%。為了更準(zhǔn)確地檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，教師讓學(xué)生提交電子版數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果。教師將學(xué)生提交的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel 編寫處理程序，通過數(shù)據(jù)比對(duì)，可以更準(zhǔn)確地檢查學(xué)生數(shù)據(jù)測(cè)量和處理的準(zhǔn)確性，這樣得出的實(shí)驗(yàn)成績(jī)真實(shí)、合理、可信。以往大部分實(shí)驗(yàn)需要改變流量測(cè)量3 組數(shù)據(jù)，對(duì)于除沿程阻力實(shí)驗(yàn)以外的大部分實(shí)驗(yàn)意義不大，除了增加重復(fù)操作和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理計(jì)算外，對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的提升幫助不大。革新后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求學(xué)生能夠認(rèn)真獨(dú)立完成一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量、數(shù)據(jù)處理，并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，只要把一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真正弄清楚，就可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)的基本目的，節(jié)約了動(dòng)手測(cè)量記錄和后續(xù)數(shù)據(jù)處理的時(shí)間。由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是單人單組的，因此每名學(xué)生必須獨(dú)立完成數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這樣每名學(xué)生都得到了應(yīng)有的訓(xùn)練，同時(shí)也確保了實(shí)驗(yàn)成績(jī)真實(shí)有效。節(jié)約出來的時(shí)間可讓學(xué)生完成設(shè)計(jì)性、探索性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。針對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生開設(shè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。教師指導(dǎo)學(xué)生參加機(jī)械創(chuàng)新大賽等創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。課程組指導(dǎo)的“水下滑翔機(jī)演示樣機(jī)”獲軍隊(duì)院校物理創(chuàng)新競(jìng)賽一等獎(jiǎng)，參與指導(dǎo)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目“自動(dòng)翻書機(jī)”獲全國機(jī)械創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)。2021年和2022年，課程組組織學(xué)生參加由江蘇省主辦、江蘇大學(xué)承辦的“詩畫流體力學(xué)”大賽，取得了6 項(xiàng)特等獎(jiǎng)的好成績(jī)。2021年，“流體力學(xué)”課程被評(píng)為國家一流課程。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)前通過完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，熟悉?shí)驗(yàn)內(nèi)容，結(jié)合理論課相關(guān)內(nèi)容和虛擬實(shí)驗(yàn)，初步理解實(shí)驗(yàn)原理，再通過課內(nèi)講解，徹底理解實(shí)驗(yàn)原理。教師嚴(yán)格把關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的每個(gè)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生熟練掌握實(shí)驗(yàn)操作步驟。每名學(xué)生都能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，規(guī)范測(cè)記實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，認(rèn)真處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，及時(shí)完成基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，切實(shí)提高了動(dòng)手能力。學(xué)校向部分學(xué)有余力的學(xué)生開設(shè)探索性實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。學(xué)生通過參加學(xué)科競(jìng)賽，培養(yǎng)了綜合素質(zhì)，激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情。

三、自行研制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力

“流體力學(xué)”課程實(shí)驗(yàn)設(shè)備具有較強(qiáng)的專業(yè)性，許多流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備受到場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)等因素的制約，不同院校對(duì)設(shè)備的性能要求不同，不具備通用性，很難進(jìn)行批量生產(chǎn)。通過自行研制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，不僅滿足了教學(xué)需求，同時(shí)也體現(xiàn)了學(xué)校的辦學(xué)水平[1]。

實(shí)驗(yàn)室先后研制了微型風(fēng)洞、自循環(huán)流場(chǎng)顯示系統(tǒng)、船池拖動(dòng)系統(tǒng)等。微型風(fēng)洞可完成機(jī)翼升阻力實(shí)驗(yàn)、黏性阻力對(duì)比實(shí)驗(yàn)、二元機(jī)翼和圓柱體表面壓強(qiáng)分布實(shí)驗(yàn)等。2017年，微型風(fēng)洞獲得了發(fā)明專利。原有的三元風(fēng)洞體積大、噪聲大，不能多臺(tái)同時(shí)使用，因此，只能多人一起實(shí)驗(yàn)，以演示為主，大部分學(xué)生不能親自實(shí)操，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果較差。新研制的微型風(fēng)洞體積小、噪聲小，可以進(jìn)行單人單組實(shí)驗(yàn)，完成機(jī)翼升阻力、黏性阻力對(duì)比等多個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不僅提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，同時(shí)也大大提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率。自循環(huán)流場(chǎng)顯示系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行平板邊界層流場(chǎng)特性定性顯示和定量測(cè)量實(shí)驗(yàn)及平板、回轉(zhuǎn)體阻力測(cè)量實(shí)驗(yàn)，而且可以進(jìn)行三元機(jī)翼、圓柱體等流場(chǎng)顯示，觀察有限翼展三元翼自由渦（翼稍渦）、圓柱體繞流卡門渦街等實(shí)驗(yàn)，通過攝像頭、投影儀等把流動(dòng)現(xiàn)象投影到屏幕上便于學(xué)生觀測(cè)。試驗(yàn)段還可以置換成封閉洞體，作為自循環(huán)水洞使用，進(jìn)行水洞中相關(guān)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室通過自行研制的實(shí)驗(yàn)設(shè)備開出了課程標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)開出率達(dá)到100%的目標(biāo)，同時(shí)由于臺(tái)套數(shù)增加，滿足了對(duì)定量實(shí)驗(yàn)單人單組的要求，還可以開展創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生對(duì)開出的實(shí)驗(yàn)比較感興趣，普遍反映實(shí)驗(yàn)儀器操作方便、測(cè)量結(jié)果誤差小，與理論教學(xué)配合密切，教學(xué)效果好。自行研制實(shí)驗(yàn)設(shè)備為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力提供了活教材。

為了加強(qiáng)理論課授課效果，實(shí)驗(yàn)室研制了畢托管測(cè)速演示儀、文丘里管測(cè)速演示儀、微型流場(chǎng)顯示儀、機(jī)翼升力演示儀、吹不走的乒乓球演示儀、卡門渦街演示儀、便攜式流體黏性演示儀等，用于課堂教學(xué)演示。教師利用自行研制的演示實(shí)驗(yàn)設(shè)備開展課內(nèi)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以激發(fā)學(xué)生的興趣，活躍課堂氣氛，使學(xué)生獲得流體力學(xué)知識(shí)感性認(rèn)識(shí)，加深學(xué)習(xí)印象，將理論知識(shí)和實(shí)際現(xiàn)象建立聯(lián)系，幫助學(xué)生更好地理解抽象概念，知識(shí)掌握也更加牢固[2]。

案例1：畢托管測(cè)速演示實(shí)驗(yàn)（圖1）。教師在講授畢托管測(cè)速原理時(shí)，首先通過實(shí)物展示，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)畢托管的外形特征和基本構(gòu)造，然后通過剖面圖讓學(xué)生了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生看清楚前緣駐點(diǎn)和側(cè)壁上的縫隙，用電吹風(fēng)或者專用小風(fēng)機(jī)作為風(fēng)源，對(duì)準(zhǔn)畢托管吹風(fēng)，測(cè)讀出兩根測(cè)壓管的液面高差，根據(jù)理論公式計(jì)算電吹風(fēng)出風(fēng)速度，可以調(diào)檔，并分別測(cè)出高檔和低檔的風(fēng)速，再利用風(fēng)速儀進(jìn)行校核[3]。案例2：吹不走的乒乓球演示實(shí)驗(yàn)。教師首先提出“乒乓球在喇叭形容器中能不能被吹走”的問題，再展示實(shí)驗(yàn)道具，一臺(tái)電吹風(fēng)、一個(gè)乒乓球和一個(gè)被剪開的礦泉水瓶，然后將乒乓球放在被剪開的礦泉水瓶?jī)?nèi)，用電吹風(fēng)向上吹、水平吹或者向下吹，會(huì)發(fā)現(xiàn)乒乓球始終在瓶口快速的震蕩，但不離開瓶口，再進(jìn)行理論分析。案例3：空氣黏性演示實(shí)驗(yàn)（圖2）。接通電源前，兩側(cè)盤片均靜止不動(dòng)，通電后，右側(cè)盤片電機(jī)驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，左側(cè)盤片由靜止逐漸開始轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)樽笥覂蓚?cè)盤片并未接觸，中間有約7 mm 的間距，因此，左側(cè)盤片的轉(zhuǎn)動(dòng)是由于右側(cè)盤片轉(zhuǎn)動(dòng)造成的，兩盤片是普通光盤，沒有磁性，說明左側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的力是右側(cè)高速旋轉(zhuǎn)的盤片通過空氣傳遞過來的，從而說明空氣具有黏性。案例4：機(jī)翼升力演示實(shí)驗(yàn)。教師利用自行研制的演示實(shí)驗(yàn)裝置，利用電吹風(fēng)沿翼弦方向吹向非對(duì)稱的機(jī)翼模型，模型在氣流的作用下，沿兩側(cè)固定軸向上浮起，說明非對(duì)稱機(jī)翼在平行于翼弦方向的氣流作用下產(chǎn)生了升力，再講解升力產(chǎn)生的機(jī)理，利用形象直觀的演示實(shí)驗(yàn)，活躍了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加了課堂的教學(xué)效果。

圖1 畢托管測(cè)速演示實(shí)驗(yàn)

圖2 空氣黏性演示實(shí)驗(yàn)儀

演示實(shí)驗(yàn)作為重要的教學(xué)輔助手段，為了確保教學(xué)效果，教師必須未雨綢繆，提前準(zhǔn)備，認(rèn)真細(xì)致地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。首先，教師在開展課內(nèi)演示實(shí)驗(yàn)前，調(diào)試好演示設(shè)備，反復(fù)演練實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，熟練掌握操作步驟，及時(shí)排除在實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問題，確保演示實(shí)驗(yàn)達(dá)到較高的成功率和理想的教學(xué)效果。其次，教師要在演示實(shí)驗(yàn)過程中，采用問題鏈?zhǔn)浇虒W(xué)方法，問題逐步深入，環(huán)環(huán)相扣，抓住學(xué)生的興趣點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論，同時(shí)讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中來，如讓學(xué)生協(xié)助讀測(cè)壓管液面高度、控制電吹風(fēng)等，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，充分發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)形象直觀、寓教于樂的作用。最后，演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要明顯直觀，要有一定的視覺沖擊力，最好能夠出人意料或者與大部分學(xué)生的慣性思維相悖。好的課堂演示實(shí)驗(yàn)不僅可以活躍課堂氣氛，提升教學(xué)效果，有些典型的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象還可以讓學(xué)生終生難忘，起到了不可替代的作用。

四、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)，提升實(shí)驗(yàn)室信息化水平

進(jìn)入21 世紀(jì)，信息化成為新的軍事變革的必然趨勢(shì)，發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛。傳統(tǒng)的軍事院校教學(xué)、管理模式已經(jīng)不能滿足培養(yǎng)高素質(zhì)軍事人才的要求,軍事院校教育信息化已成為一種必然，因此，擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)人才、開展科研、知識(shí)創(chuàng)新和服務(wù)部隊(duì)等重任的軍事院校實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行信息化建設(shè)十分必要[4]。流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室依托校園網(wǎng)，利用現(xiàn)有的“實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)”“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)”，自行開發(fā)了“實(shí)驗(yàn)室成績(jī)管理系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)資源和實(shí)驗(yàn)成績(jī)管理等的信息化建設(shè)。

實(shí)驗(yàn)室信息化平臺(tái)的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室信息化的基礎(chǔ)和保障。流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，依托校園網(wǎng)，將實(shí)驗(yàn)室、教師辦公室、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備倉庫等通過服務(wù)器鏈接，構(gòu)建一個(gè)信息暢通的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境[5]。根據(jù)海軍工程大學(xué)專業(yè)設(shè)置情況，突出學(xué)校自身辦學(xué)特色，利用學(xué)校自主開發(fā)的“實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)”，將實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱、型號(hào)規(guī)格、生產(chǎn)日期、性能指標(biāo)、操作指南、使用狀況等各種參數(shù)錄入管理系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備使用狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備資產(chǎn)的規(guī)范化和信息化管理，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率。采用遠(yuǎn)程維護(hù)更新的方式，確保信息管理平臺(tái)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，為實(shí)驗(yàn)室的信息化奠定了良好的基礎(chǔ)。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)包括流體力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)、仿真軟件、視頻素材庫等[6]。虛擬實(shí)驗(yàn)軟件可在線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，測(cè)量記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。圖3 為伯努利方程虛擬實(shí)驗(yàn)界面。在疫情期間，海軍工程大學(xué)利用線上虛擬實(shí)驗(yàn)完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，解決了無法開展線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問題。教學(xué)資源信息化管理主要包括信息資源的收集、加工、分類、存儲(chǔ)等，信息資源主要包括電子教材、實(shí)驗(yàn)錄像、仿真計(jì)算的數(shù)值結(jié)果、教學(xué)圖片等。在優(yōu)化已有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)室結(jié)合教學(xué)需要，有針對(duì)性地開發(fā)新資源，利用仿真軟件，先后開發(fā)了卡門渦街（圖4）、超空泡魚雷、艦船興波等教學(xué)素材。實(shí)驗(yàn)室對(duì)一些定性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了量化，豐富了教學(xué)內(nèi)容，拓展了實(shí)驗(yàn)室功能，形成了可以隨時(shí)動(dòng)態(tài)更新的教學(xué)資源庫，能較好地滿足教學(xué)需要。

圖3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

圖4 卡門渦街?jǐn)?shù)值模擬

流體力學(xué)課程組在建設(shè)教學(xué)資源庫的基礎(chǔ)上，將教學(xué)資源上傳到“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)”中，該系統(tǒng)具有在線檢索、瀏覽、下載、視頻點(diǎn)播等功能，便于學(xué)生在線學(xué)習(xí)，教師可以在線答疑，也便于實(shí)驗(yàn)室管理人員做好科學(xué)統(tǒng)一調(diào)配使用，做到精確配置、合理流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)資源共享。對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核的目的在于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容理解程度，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)效果，充分挖掘?qū)W生的潛能，增加中間操作環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)考核比重。教師綜合考慮學(xué)生每個(gè)中間環(huán)節(jié)的操作情況、創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，給出學(xué)生最終實(shí)驗(yàn)成績(jī)。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)管理工作主要在“實(shí)驗(yàn)成績(jī)管理系統(tǒng)”中完成。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)由“預(yù)習(xí)成績(jī)”“操作成績(jī)”“創(chuàng)新成績(jī)”“實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)”組成，4 部分成績(jī)按照預(yù)先設(shè)定好的比例值計(jì)算得出。教師通過“實(shí)驗(yàn)成績(jī)信息管理系統(tǒng)”可在線了解學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的情況，在線批閱學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，及時(shí)發(fā)布學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)。通過全程控制、形式多樣的考核方法和信息化的管理手段，全面考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，綜合評(píng)定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，為提高教學(xué)質(zhì)量起到積極作用。

融入信息化元素，開展立體化教材編寫工作。一本好的教材是保證教學(xué)質(zhì)量的前提，實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須目的明確，原理清晰，操作步驟詳細(xì)，描述準(zhǔn)確，具有可操作性，指導(dǎo)性強(qiáng)。但是，學(xué)生按照教材內(nèi)容，自行完成實(shí)驗(yàn)操作還有一定難度。為了提高教學(xué)效率，教師錄制了實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作的微視頻，學(xué)生通過掃碼可以預(yù)先觀看實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻，熟悉實(shí)驗(yàn)裝置，掌握實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟。在課堂教學(xué)過程中，教師主要針對(duì)原理中的難點(diǎn)和操作步驟中的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講授，節(jié)約了大量的講授時(shí)間，學(xué)生可以用多出的時(shí)間開展設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，提高了教學(xué)效率。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理信息化是目前高校實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的必然趨勢(shì)，是培養(yǎng)信息化背景下軍事人才的前提條件，是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)規(guī)劃、資源共享、在線學(xué)習(xí)、實(shí)時(shí)監(jiān)管的有效手段。實(shí)驗(yàn)室信息化有利于提高教師和學(xué)生的信息素養(yǎng)與能力，以及提高實(shí)驗(yàn)室的管理和應(yīng)用效率。

五、結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課程教學(xué)的重要組成部分，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，強(qiáng)化基本概念，加深理論理解，起到畫龍點(diǎn)睛的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格把關(guān)，讓學(xué)生徹底弄懂實(shí)驗(yàn)原理，掌握操作步驟，認(rèn)認(rèn)真真地測(cè)記實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，踏踏實(shí)實(shí)地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，及時(shí)完成基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開展探索性實(shí)驗(yàn)研究，切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。實(shí)驗(yàn)設(shè)備是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的物質(zhì)基礎(chǔ)，教師通過自行研制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，滿足教學(xué)需求。通過課堂演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，活躍課堂教學(xué)氛圍，提高教學(xué)效果。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)，可以有效提高實(shí)驗(yàn)室管理水平和實(shí)驗(yàn)室資源的利用率，開展融入信息化元素的立體化教材建設(shè)，將虛擬仿真和實(shí)物實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來，充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能，不斷提升學(xué)生的自學(xué)能力和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，培養(yǎng)能夠適應(yīng)新時(shí)代需要的軍事人才。