粟登峰，陳星明，朱 強(qiáng)

（西南科技大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，四川 綿陽 621010）

引言

為主動應(yīng)對世界新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，教育部自2017年2月以來積極推進(jìn)新工科建設(shè)，以期培養(yǎng)具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和國際競爭力，能夠引領(lǐng)未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高素質(zhì)復(fù)合型人才。先進(jìn)的教育理論及前沿的教學(xué)內(nèi)容都必須通過合理的教學(xué)目標(biāo)、靈活的課程內(nèi)容和科學(xué)的課程實(shí)施呈現(xiàn)。因此，建設(shè)和發(fā)展新工科的基礎(chǔ)和核心在于學(xué)科體系中課程教學(xué)的改革［1-4］?！暗V山流體力學(xué)”是采礦工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，是采礦工程核心專業(yè)課程（“礦井通風(fēng)”“礦山機(jī)械”）的先修理論課程，在專業(yè)課程體系中有著舉足輕重的地位?！暗V山流體力學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容包含工程流體力學(xué)，是四大力學(xué)的重要分支，它主要研究流體的平衡和運(yùn)動規(guī)律，是一門理論性非常強(qiáng)的課程，同時(shí)，它又具有學(xué)科交叉、知識融合的特點(diǎn)。要求學(xué)生將流體力學(xué)的基本知識與采礦工程中的相關(guān)內(nèi)容相結(jié)合，能夠運(yùn)用流體力學(xué)的知識分析、解決采礦工程中的相關(guān)科學(xué)問題。因此，如何實(shí)現(xiàn)流體力學(xué)理論知識與采礦工程實(shí)踐應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合是新工科建設(shè)背景下“礦山流體力學(xué)”課程改革的重要任務(wù)。本文以“礦山流體力學(xué)”課程為例，針對目前課程教學(xué)中存在的突出問題，根據(jù)新工科建設(shè)的目標(biāo)和要求，同時(shí)結(jié)合采礦工程專業(yè)的實(shí)際情況，對課程教學(xué)進(jìn)行了改革。

一、“礦山流體力學(xué)”教學(xué)中存在的問題

本課程核心內(nèi)容主要包括流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動學(xué)和流體動力學(xué)基礎(chǔ)、黏性流體運(yùn)動及其阻力計(jì)算、相似原理及量綱分析四大部分，具有課程內(nèi)容理論性強(qiáng)、涉及領(lǐng)域廣、公式推導(dǎo)復(fù)雜、與物理數(shù)學(xué)知識聯(lián)系緊密等特點(diǎn)。根據(jù)筆者的分析，“礦山流體力學(xué)”教學(xué)實(shí)踐中主要存在以下三個(gè)問題。

（一）課程內(nèi)容新穎且抽象，與專業(yè)實(shí)踐結(jié)合程度不夠，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低

對于采礦工程專業(yè)的學(xué)生而言，“礦山流體力學(xué)”是一門全新的力學(xué)課程。課程中許多概念、原理較為抽象，且公式推導(dǎo)較為晦澀難懂，容易使學(xué)生從接觸該門課程開始就產(chǎn)生畏難情緒，嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)效果。此外，根據(jù)培養(yǎng)方案要求，本專業(yè)在大四學(xué)年才會開設(shè)“礦井通風(fēng)”等后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程，而在“礦山流體力學(xué)”課程教學(xué)過程中，部分教師僅僅講授相關(guān)理論知識及簡單工程應(yīng)用，未能對課程內(nèi)容進(jìn)行合理的延伸并與專業(yè)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。因此，學(xué)生難以體驗(yàn)到學(xué)以致用的樂趣，學(xué)習(xí)興趣難以得到激發(fā)，學(xué)習(xí)效果較差。

（二）教學(xué)方法不夠靈活，課堂氣氛沉悶，學(xué)生思維活躍度不高

“礦山流體力學(xué)”課程內(nèi)容較為晦澀難懂，如果教師的教學(xué)方法不能充分活躍課堂氣氛，將會進(jìn)一步降低學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，影響課堂教學(xué)效果。雖然多媒體技術(shù)的出現(xiàn)促進(jìn)了課堂教學(xué)模式的變革，但是實(shí)踐表明，對于本課程這類理論性較強(qiáng)、公式推導(dǎo)較復(fù)雜的課程而言，單純地采用多媒體教學(xué)或者傳統(tǒng)的板書+口授等較為單一的教學(xué)方法均難以取得較好的教學(xué)效果［5-6］。

（三）課程考核方式過于單一，難以滿足新工科人才培養(yǎng)要求。

目前，“礦山流體力學(xué)”課程考核方式仍然以期末考試和平時(shí)作業(yè)為主。其中，平時(shí)作業(yè)主要由教材課后習(xí)題及部分學(xué)?？佳姓骖}組成，由于“礦山流體力學(xué)”是大部分工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，與其相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源非常豐富。因此，學(xué)生在完成平時(shí)作業(yè)時(shí)往往會直接抄襲網(wǎng)絡(luò)相關(guān)答案，并且這種抄襲行為容易“傳染”給周圍自制力較差的學(xué)生，使得教師無法對學(xué)生基礎(chǔ)知識的掌握情況做出科學(xué)合理的評價(jià)。此外，部分學(xué)生平時(shí)積累不足，且大學(xué)課程存在考試之前教師“劃重點(diǎn)”的現(xiàn)象，促使部分學(xué)生往往把精力集中于考前突擊復(fù)習(xí)、背資料等，從而忽略了平時(shí)對理論知識的積累［7-8］。同時(shí)，由于考試時(shí)間限制，在考試試卷中很難將與工程應(yīng)用相關(guān)的考題安排在期末考試當(dāng)中。因此，傳統(tǒng)的期末考試只能在一定程度上考查學(xué)生對課程基本知識的掌握程度，難以真實(shí)反映出學(xué)生的知識運(yùn)用能力及創(chuàng)新能力，無法滿足新工科人才培養(yǎng)的要求。

二、“礦山流體力學(xué)”教學(xué)改革舉措

針對課程教學(xué)中存在的問題，根據(jù)新工科建設(shè)對人才培養(yǎng)提出的目標(biāo)和要求，同時(shí)結(jié)合西南科技大學(xué)采礦工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況，從優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計(jì)、調(diào)整課程授課模式及教學(xué)方法、完善課程考核評價(jià)方式三個(gè)方面進(jìn)行了改革。

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計(jì)

興趣是最好的老師。只有當(dāng)一個(gè)人對所做的事情產(chǎn)生了濃厚的興趣之后，才能夠鍥而不舍地堅(jiān)持下去。因此，對于“礦山流體力學(xué)”這種理論性較強(qiáng)的課程需要首先對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化才能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”“我應(yīng)該學(xué)”。具體的改革舉措主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

1.重視緒論講解，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)觀。由于采礦工程專業(yè)大三學(xué)年學(xué)生在之前所學(xué)力學(xué)課程當(dāng)中的研究對象均是固體，相對而言，流體雖然在生活中很常見，但從學(xué)生認(rèn)知的角度來說，它仍然是一種較新的物質(zhì)，因此“礦山流體力學(xué)”也是一門全新的課程。為此，需要在第一堂課上引導(dǎo)學(xué)生對“礦山流體力學(xué)”建立良好的印象、避免學(xué)生從一開始即產(chǎn)生畏難情緒，影響后續(xù)課程學(xué)習(xí)效果。在講解課程緒論部分內(nèi)容時(shí)引入一些優(yōu)秀工程案例，讓學(xué)生充分認(rèn)識到流體力學(xué)在我國重大工程以及采礦工程實(shí)踐活動中的重要地位，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)觀。

2.積極引入專業(yè)案例，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)協(xié)同?！暗V井通風(fēng)與礦山機(jī)械”是“礦山流體力學(xué)”的后續(xù)專業(yè)課程，因此，為了達(dá)到課程理論教學(xué)與專業(yè)實(shí)踐有機(jī)協(xié)同的目的，除了講授本課程的基本理論知識外，還需要適時(shí)、由淺入深地講解與礦井通風(fēng)與礦山機(jī)械相關(guān)的典型工程應(yīng)用實(shí)例分析內(nèi)容。如在講授帕斯卡原理時(shí)，可以增加液壓傳動機(jī)械工作原理部分內(nèi)容；在講解流體運(yùn)動連續(xù)性方程及伯努利方程時(shí)，可以引入礦井通風(fēng)與礦山排水相關(guān)案例分析內(nèi)容；在講解黏性流體運(yùn)動時(shí)，可以增加礦井通風(fēng)阻力部分內(nèi)容。

3.緊跟學(xué)科步伐，促進(jìn)礦山流體力學(xué)前沿知識普及。當(dāng)今科技發(fā)展日新月異，各專業(yè)、各學(xué)科都在快速發(fā)展，隨著采礦工程不斷向深部發(fā)展，與之相關(guān)的礦山流體力學(xué)前沿知識也變得更加先進(jìn)。因此，教師可以通過講座或邀請校外專家，為學(xué)生普及深部開采中的相關(guān)流體力學(xué)知識，如“深部礦井通風(fēng)中的相關(guān)流體力學(xué)問題”“深凹露天礦開采中流體力學(xué)問題”等，幫助學(xué)生及時(shí)了解礦山流體力學(xué)前沿知識，開闊學(xué)生視野。

（二）調(diào)整課程授課模式及教學(xué)方法

對于“礦山流體力學(xué)”這種理論性較強(qiáng)且教學(xué)內(nèi)容晦澀難懂的課程而言，需要采取多樣化的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生主動思考、善于思考的能力，讓其真正體會到學(xué)有所成、學(xué)以致用的快樂。

1.加強(qiáng)板書、多媒體教學(xué)與信息化教學(xué)有機(jī)融合。“礦山流體力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容晦澀難懂，為了能夠盡可能地吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的課堂參與度，在教學(xué)過程中必須加強(qiáng)板書、多媒體教學(xué)與信息教學(xué)三種教學(xué)手段的有機(jī)融合。

對于礦山流體力學(xué)基本概念、基本知識點(diǎn)等內(nèi)容，應(yīng)以多媒體教學(xué)為主。對于晦澀難懂的公式推導(dǎo)，則應(yīng)采用以板書+口授為主、多媒體展示為輔的教學(xué)方法。即用生動形象的多媒體展示分析對象，對應(yīng)每一步均以板書進(jìn)行講解，做到動靜結(jié)合，讓學(xué)生的思路能夠完全跟上教師的節(jié)奏。對于一些工程應(yīng)用案例，則可以借鑒網(wǎng)絡(luò)資源或者自行制作PPT動畫等信息化手段加以講解，將復(fù)雜問題簡單化，使教學(xué)內(nèi)容變得更加通俗易懂。

2.采用對比教學(xué)法，引發(fā)學(xué)生思想共鳴，加深理解。由于研究對象性質(zhì)的不同，流體力學(xué)與固體力學(xué)之間存在一定差異，但是二者也存在一些相似的地方。因此，在進(jìn)行“礦山流體力學(xué)”課堂教學(xué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)適時(shí)采用對比教學(xué)法，為學(xué)生介紹流體力學(xué)與固體力學(xué)的差別，在引起學(xué)生思想共鳴的同時(shí)加深其對礦山流體力學(xué)知識的理解。例如，流體與固體雖然性質(zhì)不一樣，但是在進(jìn)行分析研究時(shí)均采用了連續(xù)介質(zhì)假說。二者在推導(dǎo)公式時(shí)，均利用泰勒公式來估算距離一個(gè)已知函數(shù)的點(diǎn)、一定距離的未知點(diǎn)的函數(shù)值等相關(guān)微積分知識。

3.采用案例教學(xué)和啟發(fā)教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生主動思考。為幫助學(xué)生深入理解流體力學(xué)基本知識，深入理解流體力學(xué)在采礦工程中的應(yīng)用，在講授完每一章節(jié)課程內(nèi)容后，需要通過案例教學(xué)法和啟發(fā)式教學(xué)法引導(dǎo)學(xué)生對具體工程應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行分析和總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生主動凝練工程應(yīng)用實(shí)例中流體力學(xué)的共性知識點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的思維能力。采礦工程專業(yè)學(xué)生人數(shù)一般較少，因此將學(xué)生分為若干小組，課后由各小組針對某一具體工程應(yīng)用案例自行查閱相關(guān)資料，對具體工程案例中的流體力學(xué)問題進(jìn)行分析，并在課堂中進(jìn)行匯報(bào)，同時(shí)回答教師與同學(xué)的提問，隨后由授課教師進(jìn)行點(diǎn)評并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)，最后再完成案例分析總結(jié)報(bào)告。

4.實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)協(xié)同開展、逐級遞進(jìn)。在“礦山流體力學(xué)”教學(xué)課程中，改變實(shí)踐教學(xué)課程傳統(tǒng)集中安排的方式，在理論知識講授完成之后即安排相應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生不但能夠及時(shí)將所學(xué)的理論知識在實(shí)驗(yàn)課程中進(jìn)行驗(yàn)證，還能夠通過實(shí)驗(yàn)課程的一些感性認(rèn)識幫助學(xué)生更加深刻地理解理論知識。此外，為了加強(qiáng)與后續(xù)課程的銜接，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，除了開設(shè)一些經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，還需要開設(shè)一些由學(xué)生自主進(jìn)行的與礦井通風(fēng)、礦山流體機(jī)械相關(guān)的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)（選做）。讓實(shí)踐教學(xué)在時(shí)間上與理論教學(xué)同步，在內(nèi)容上由淺入深、由易到難，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)協(xié)同開展、逐級遞進(jìn)。

（三）完善課程考核評價(jià)方式

“礦山流體力學(xué)”是一門應(yīng)用性極強(qiáng)的課程，對于這類課程如果僅考查學(xué)生對基本知識的掌握情況以及部分工程應(yīng)用，則難以滿足新工科背景下研究型人才、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求［9-11］。因此，迫切需要對現(xiàn)在的課程考核評價(jià)方式進(jìn)行改革。

1.加強(qiáng)過程考核，注重對學(xué)生知識運(yùn)用能力的考查。由于時(shí)間限制，很難在規(guī)定的考試時(shí)間內(nèi)檢驗(yàn)學(xué)生的知識運(yùn)用能力。因此，需要在課下對學(xué)生知識運(yùn)用能力及創(chuàng)新能力進(jìn)行考查。在實(shí)踐教學(xué)過程中重點(diǎn)考查學(xué)生的積極性、動手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、對實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)問題的分析和應(yīng)變能力以及對創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及完成情況（額外加分項(xiàng)）。在采礦工程應(yīng)用案例分析部分，則對學(xué)生分析與解決問題的思路、課堂匯報(bào)時(shí)面對教師提問表現(xiàn)出來的對知識的駕馭能力進(jìn)行考查，并結(jié)合學(xué)生提交的總結(jié)報(bào)告予以綜合評定。

2.優(yōu)化結(jié)構(gòu)評分，注重學(xué)生綜合能力的考查。改變將期末考試成績作為核心指標(biāo)的傳統(tǒng)考評方法，優(yōu)化結(jié)構(gòu)評分細(xì)則，加強(qiáng)對學(xué)生日常學(xué)習(xí)狀態(tài)、個(gè)人表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、知識運(yùn)用能力及創(chuàng)新能力的全方位考查，以適應(yīng)新工科人才培養(yǎng)的要求。綜合測評時(shí)，平時(shí)作業(yè)成績占比7.5%，課堂提問占比7.5%，工程案例分析、匯報(bào)及總結(jié)占比20%，實(shí)驗(yàn)成績占比15%，期末考試成績占比50%。

結(jié)語

力學(xué)類課程是采礦工程專業(yè)的基礎(chǔ)理論課程，其中，“礦山流體力學(xué)”因其概念抽象、公式推導(dǎo)復(fù)雜等特點(diǎn)歷來被認(rèn)為是講授難度較大的課程之一。本文以西南科大采礦工程專業(yè)“礦山流體力學(xué)”課程教學(xué)為例，針對目前教學(xué)中存在的問題，根據(jù)新工科時(shí)代人才培養(yǎng)的要求，并結(jié)合采礦專業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況，分別從課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計(jì)、課程授課模式及教學(xué)方法、考核評價(jià)方式三個(gè)方面進(jìn)行了改革，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使課堂氣氛更加活躍，學(xué)生的知識運(yùn)用能力及自主創(chuàng)新能力均得到了提升，取得了良好教學(xué)效果，為新工科人才培養(yǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。