李棟

[摘 要]工程流體力學(xué)是能源與動(dòng)力類(lèi)本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)效果直接影響專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。針對(duì)現(xiàn)有工程流體力學(xué)教學(xué)模式的不足，教師在工程流體力學(xué)課程教學(xué)中可采用 “課堂教學(xué)—課后實(shí)踐—課題研究”相結(jié)合的互助教學(xué)模式，并利用網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)教學(xué)打破課堂傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)空限制，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生之間的實(shí)時(shí)互動(dòng)，有助于學(xué)生對(duì)工程流體力學(xué)的深入認(rèn)知，對(duì)學(xué)生工科思維的養(yǎng)成和學(xué)科體系的建立具有重要意義。

[關(guān)鍵詞]工程流體力學(xué)；教學(xué)模式；案例教學(xué)；網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)教學(xué)

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）10-0060-03

工程流體力學(xué)是能源與動(dòng)力相關(guān)本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在本科課程體系中占有重要地位，對(duì)工程流體力學(xué)理論體系的深入理解，有助于學(xué)生對(duì)后續(xù)傳熱學(xué)、鍋爐原理及換熱器設(shè)計(jì)等一系列課程的學(xué)習(xí)，因此其教學(xué)效果直接影響能源動(dòng)力類(lèi)專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。[1]近年來(lái)，隨著我國(guó)高等教育改革的深化，社會(huì)對(duì)工科人才實(shí)踐能力及創(chuàng)新意識(shí)的要求越來(lái)越高，這就對(duì)工程流體力學(xué)的教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)，課程教學(xué)過(guò)程中不僅要讓學(xué)生全面掌握工程流體力學(xué)的相關(guān)理論和研究方法，更要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際工程中具體流動(dòng)問(wèn)題的能力，幫助其建立流體力學(xué)基礎(chǔ)理論體系，從而為今后從事相關(guān)專業(yè)的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

由于工程流體力學(xué)課程本身理論性較強(qiáng)，數(shù)學(xué)推理較多，數(shù)學(xué)公式較復(fù)雜，現(xiàn)有教學(xué)主要還是以課堂被動(dòng)式教學(xué)為主，授課方式多為被動(dòng)填鴨式教學(xué)，教學(xué)模式較為單一，教學(xué)效果相對(duì)較差。這種教學(xué)方式使得教師在課堂中很難和學(xué)生形成良性互動(dòng)，學(xué)生課堂體驗(yàn)較差；且由于流體力學(xué)理論本身相對(duì)較抽象，課本中也缺乏直觀案例，使得學(xué)生在有限的課堂學(xué)習(xí)過(guò)程中很難形成對(duì)流體力學(xué)的有效認(rèn)知，對(duì)知識(shí)一知半解，不能深入理解、融會(huì)貫通，無(wú)法領(lǐng)會(huì)工程流體力學(xué)課程基礎(chǔ)理論體系的要義，從而無(wú)法提高學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。因此，高校需要重點(diǎn)在教學(xué)模式、教學(xué)方法和手段上進(jìn)行改革和突破，提升學(xué)生的課堂體驗(yàn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)工程流體力學(xué)課程的興趣，最終提高學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)作為一種便捷、高效且互動(dòng)性強(qiáng)的教學(xué)形式，已在教學(xué)實(shí)踐中越來(lái)越普及，逐漸受到教學(xué)管理層面的重視，成為高等教育教學(xué)模式的發(fā)展方向。[2]其中，網(wǎng)絡(luò)微課堂、網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)課、網(wǎng)絡(luò)直播教學(xué)以及網(wǎng)絡(luò)公眾號(hào)等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式可加強(qiáng)師生之間的實(shí)時(shí)互動(dòng)，提高學(xué)生參與的熱情，取得了較好的效果，具有很好的借鑒意義。

因此，南京師范大學(xué)能源與機(jī)械工程學(xué)院工程流體力學(xué)教學(xué)研究課題組針對(duì)現(xiàn)有工程流體力學(xué)教學(xué)的不足，將案例式教學(xué)、互動(dòng)式教學(xué)以及研究型教學(xué)等教學(xué)模式相結(jié)合，嘗試在工程流體力學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐中采用“課堂教學(xué)—課后實(shí)踐—課題研究”相結(jié)合的互助教學(xué)模式，打破傳統(tǒng)單一化的課堂教學(xué)模式，有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，提升學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)教學(xué)打破課堂傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)空限制，實(shí)現(xiàn)師生之間的實(shí)時(shí)互動(dòng)，可使學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)討論中加深對(duì)工程流體力學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解，有助于工程流體力學(xué)學(xué)科思維的養(yǎng)成和學(xué)科體系的建立，對(duì)工科教學(xué)質(zhì)量的提高具有重要意義。

一、“課堂教學(xué)—課后實(shí)踐—課題研究”相結(jié)合的互助教學(xué)模式的探索和實(shí)踐

（一）建立以案例教學(xué)為主的課堂教學(xué)模式

現(xiàn)有高校工程流體力學(xué)課程教學(xué)模式主要還是以“課堂書(shū)本教學(xué)”的傳統(tǒng)教學(xué)模式為主，課后布置習(xí)題鞏固，這種教學(xué)模式使得學(xué)生的學(xué)習(xí)方式不是以理解原理為主，而是背題、背公式，大量學(xué)生只停留在“會(huì)做題”的初級(jí)階段，不懂其物理內(nèi)涵，更不清楚其實(shí)際工程應(yīng)用；同時(shí)“會(huì)做題”往往影響任課教師的教學(xué)判斷，無(wú)法有效客觀地評(píng)價(jià)教師自身的教學(xué)效果。

為此，南京師范大學(xué)能源與機(jī)械工程學(xué)院工程流體力學(xué)教學(xué)研究課題組結(jié)合本學(xué)院本科生培育目標(biāo)以及動(dòng)力工程及工程熱物理學(xué)科的自身特點(diǎn)，借鑒大量國(guó)內(nèi)外著名《工程流體力學(xué)》教材，編制了符合本科生需求的《工程流體力學(xué)》教材[3]，制作了標(biāo)準(zhǔn)化工程流體力學(xué)多媒體教學(xué)PPT課件。標(biāo)準(zhǔn)化教材和課件的制作有助于課堂教學(xué)效率的提高，為案例式課堂教學(xué)模式的順利開(kāi)展奠定了基礎(chǔ)。在標(biāo)準(zhǔn)化課件制作過(guò)程中，注重根據(jù)工程流體力學(xué)基本理論體系，加入更多的工程流體力學(xué)工程案例輔助理論教學(xué)。同時(shí)，教研組組成員根據(jù)教學(xué)需要，收集了日常生活中常見(jiàn)的流體力學(xué)現(xiàn)象，采用數(shù)值模擬以及實(shí)驗(yàn)研究的手段，制作包括伯努力方程、管內(nèi)流動(dòng)的沿程阻力損失、管內(nèi)局部阻力損失、繞流邊界層、圓柱繞流等典型工程案例，形成工程流體力學(xué)工程案例數(shù)據(jù)庫(kù)，便于教師在課堂講授過(guò)程中調(diào)用。此外，教師在每章節(jié)講解過(guò)程中，尤其是重點(diǎn)理論講解過(guò)程中，均以工程案例為切入點(diǎn)進(jìn)行講解，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在案例學(xué)習(xí)中更容易理解理論公式的含義，有助于學(xué)生養(yǎng)成良好的工科思維方式，提高學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

通過(guò)案例式教學(xué)模式的運(yùn)用，可解決目前工程流體力學(xué)課堂教學(xué)中只重視基本理論的灌輸，不重視對(duì)工程流體力學(xué)基礎(chǔ)理論體系的建立以及對(duì)學(xué)生面對(duì)具體流動(dòng)問(wèn)題的分析解決能力培養(yǎng)的問(wèn)題。

（二）建立以學(xué)生為中心的課后實(shí)踐教學(xué)模式

現(xiàn)有的工程流體力學(xué)實(shí)踐教學(xué)主要以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主，其多采用實(shí)驗(yàn)教師現(xiàn)場(chǎng)演示，學(xué)生按照教師演示“復(fù)制”的教學(xué)方式，沒(méi)有以學(xué)生為中心，學(xué)生并沒(méi)有完全得到從理論知識(shí)到實(shí)踐成果的收獲，更多是一種機(jī)械操作，不能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，沒(méi)有激發(fā)學(xué)生的積極性，沒(méi)有體現(xiàn)學(xué)生的主體性、不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性。[4]實(shí)驗(yàn)的成績(jī)也僅僅由實(shí)驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)評(píng)定，忽略了過(guò)程化考核的重要性。而工程流體力學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是通過(guò)對(duì)實(shí)際流體力學(xué)現(xiàn)象的直觀認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步增進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解?；谝陨辖虒W(xué)目標(biāo)，南京師范大學(xué)能源與機(jī)械工程學(xué)院工程流體力學(xué)教學(xué)研究課題組開(kāi)展了以學(xué)生為中心的實(shí)踐教學(xué)模式的探索。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，我們不再拘泥于標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，而是在學(xué)生完成標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)的前提下，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)對(duì)流體力學(xué)基本理論的理解，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，建立興趣小組，充分發(fā)揮學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的創(chuàng)造性，增加學(xué)生的主動(dòng)參與感，激發(fā)學(xué)生的興趣，從而更好地完成從理論學(xué)習(xí)到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)換。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的考核方式也并非根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)定，而是根據(jù)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中學(xué)生展現(xiàn)出的創(chuàng)造性，主動(dòng)參與性，對(duì)基本原理的理解等進(jìn)行綜合評(píng)定，既有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，又可以使教師更為客觀地認(rèn)識(shí)自身的教學(xué)效果。此外，課題組教師通過(guò)設(shè)計(jì)一些流體力學(xué)相關(guān)的題目，帶學(xué)生參加如“挑戰(zhàn)杯”、“節(jié)能減排大賽”等學(xué)科競(jìng)賽，進(jìn)一步發(fā)揮學(xué)生的主體作用，使得學(xué)生能夠更好地理解流體力學(xué)學(xué)科理論的內(nèi)涵。endprint

（三）以教師研究課題促進(jìn)教學(xué)效果的提升

研究性教學(xué)將科學(xué)研究的思路引進(jìn)教學(xué)并注重發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，旨在通過(guò)教學(xué)與研究實(shí)踐的結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運(yùn)用知識(shí)自主地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題和解決問(wèn)題，在研究中積累經(jīng)驗(yàn)、培養(yǎng)能力和鍛煉思維。[5]因此，南京師范大學(xué)能源與機(jī)械工程學(xué)院工程流體力學(xué)教學(xué)研究課題組依托課題組教師承擔(dān)國(guó)家、省部級(jí)科研項(xiàng)目的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，注重將課堂教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合，以教師研究課題促進(jìn)教學(xué)效果的提升，探索與課程學(xué)科內(nèi)容特點(diǎn)相匹配的教學(xué)模式，突破傳統(tǒng)課堂教學(xué)中“灌輸”式教學(xué)形式，鼓勵(lì)將科研成果應(yīng)用到實(shí)際工程流體力學(xué)教學(xué)中，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維和運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。近年來(lái)，我們創(chuàng)造性地將部分課堂引入教師的實(shí)驗(yàn)室中講授，依托實(shí)驗(yàn)室中“微通道流動(dòng)與傳熱”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、“微肋柱繞流”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及“液滴撞擊動(dòng)力學(xué)”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等各種實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行工程流體力學(xué)中動(dòng)力學(xué)部分基本原理的講授，通過(guò)教師科研成果對(duì)沿程阻力、繞流以及多相流的可視化展示，使學(xué)生直觀感受到流體力學(xué)理論在實(shí)際科研中的應(yīng)用，便于學(xué)生對(duì)流體力學(xué)基本理論的理解，同時(shí)有助于學(xué)生對(duì)學(xué)科前沿的認(rèn)知。

二、網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)式教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

以上“課堂教學(xué)—課后實(shí)踐—課題研究”相結(jié)合的互助教學(xué)模式，能極大彌補(bǔ)傳統(tǒng)單一課堂教學(xué)的不足，但對(duì)于學(xué)生而言，課堂之后，遇到?jīng)]有理解的知識(shí)和理論，還是無(wú)法及時(shí)有效地向教師咨詢，教師和學(xué)生之間無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的溝通，教師和學(xué)生之間的互動(dòng)受到時(shí)間和空間的極大限制。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教育已逐漸成為高等教育中非常重要的手段。然而，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式如何有效應(yīng)用于高校課程，尤其是重要的專業(yè)基礎(chǔ)課教育中，目前還處于初步探索階段。南京師范大學(xué)能源與機(jī)械工程學(xué)院工程流體力學(xué)教學(xué)研究課題組圍繞現(xiàn)代高等教育對(duì)大學(xué)生綜合素質(zhì)能力強(qiáng)，富有創(chuàng)新意識(shí)的人才培養(yǎng)要求，按照“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，根據(jù)學(xué)生個(gè)性特征多樣性和教學(xué)內(nèi)容多樣性的教學(xué)規(guī)律，不斷更新教學(xué)觀念，提高自身教學(xué)能力和素質(zhì)；積極研究網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，在工程流體力學(xué)課程教學(xué)中嘗試以“互聯(lián)網(wǎng)公眾平臺(tái)實(shí)時(shí)互動(dòng)教學(xué)”輔助傳統(tǒng)教學(xué)；在“課堂教學(xué)—課后實(shí)踐—課題研究”相結(jié)合的互助教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，利用互聯(lián)網(wǎng)公眾平臺(tái)，如微信公眾平臺(tái)、QQ等，建立“工程流體力學(xué)”討論群組，實(shí)時(shí)發(fā)布課題信息，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源共享，對(duì)于學(xué)生的困惑、難點(diǎn)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)解答。同時(shí)，教師也可實(shí)時(shí)發(fā)布相關(guān)知識(shí)點(diǎn)討論，使學(xué)生能夠?qū)崟r(shí)和教師互動(dòng)，在知識(shí)點(diǎn)討論中了解教學(xué)中存在的盲點(diǎn)以及學(xué)生難以理解的知識(shí)點(diǎn)，形成教師與學(xué)生互動(dòng)，尤其是學(xué)生和學(xué)生之間互動(dòng)的良好網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，在學(xué)生互動(dòng)討論的同時(shí)加深其對(duì)工程流體力學(xué)體系的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也能使教師更好地了解學(xué)生知識(shí)掌握程度以及自身教學(xué)效果，便于在傳統(tǒng)課堂中調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。此外，要積極建設(shè)工程流體力學(xué)網(wǎng)絡(luò)微課。針對(duì)課堂教學(xué)以及網(wǎng)絡(luò)群組討論中學(xué)生存在的共性問(wèn)題，將知識(shí)點(diǎn)一一拆分，針對(duì)單一知識(shí)點(diǎn)，采用視頻形式進(jìn)一步講解，發(fā)布于公眾平臺(tái)；建立網(wǎng)上發(fā)布作業(yè)和批改作業(yè)的新機(jī)制，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)習(xí)題、例題解答以及課后答疑，突破時(shí)空的限制，形成師生實(shí)時(shí)交流的互動(dòng)平臺(tái)。

三、網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)式教學(xué)模式的實(shí)踐意義

利用“網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)式教學(xué)模式”是對(duì)“課堂教學(xué)—課后實(shí)踐—課題研究”相結(jié)合的互助教學(xué)模式的有益補(bǔ)充，可突破教師和學(xué)生之間的時(shí)空限制，實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生之間的實(shí)時(shí)互動(dòng)，共享教學(xué)資源，在師生間構(gòu)筑起一條不受時(shí)間和空間限制的互動(dòng)交流通道，有助于創(chuàng)建良好的師生互動(dòng)教學(xué)環(huán)境，構(gòu)建積極和諧的師生關(guān)系；同時(shí)實(shí)時(shí)互動(dòng)也有助于學(xué)生加深對(duì)工程流體力學(xué)知識(shí)的深入理解和認(rèn)知。如在微信公眾平臺(tái)、QQ討論群組等互動(dòng)平臺(tái)中，學(xué)生可及時(shí)針對(duì)課堂教授中沒(méi)能理解的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行咨詢、討論，教師也可實(shí)時(shí)進(jìn)行解答，發(fā)布教學(xué)資源，有助于教師實(shí)時(shí)有效地了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，把握自身教學(xué)效果。同時(shí)由于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的互動(dòng)性，學(xué)生之間也可以共同討論，分享彼此的理解，從而形成教師與學(xué)生實(shí)時(shí)互動(dòng)，學(xué)生與學(xué)生之間良性互動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)新模式，有效發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)中的主體作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。此外，微課視頻也可在網(wǎng)絡(luò)公眾平臺(tái)實(shí)時(shí)發(fā)布，進(jìn)一步解決學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的難點(diǎn)問(wèn)題，從而有效提高學(xué)生對(duì)工程流體力學(xué)這門(mén)課程的理解。

四、結(jié)語(yǔ)

在工程流體力學(xué)中采用“課堂教學(xué)—課后實(shí)踐—課題研究”相結(jié)合的互助教學(xué)模式，同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)式教學(xué)輔助課堂傳統(tǒng)教學(xué)，可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，同時(shí)可打破教師和學(xué)生之間的時(shí)空限制，實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生的實(shí)時(shí)互動(dòng)，這是對(duì)新型教學(xué)模式的有益探索，對(duì)工科教學(xué)質(zhì)量的提高具有重要意義。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 孟忠偉.熱能與動(dòng)力工程專業(yè)課的教學(xué)改革探討[J].高等教育研究，2011（28）：59-62.

[2] 謝振華，宋洪慶.多媒體在工程流體力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].教育教學(xué)論壇，2013（13）：254-255.

[3] 趙孝保主編.工程流體力學(xué)[M].南京：東南大學(xué)出版社，2012.

[4] 蔡傳國(guó)，本科力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的互動(dòng)式方法探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2008（2）：44-45.

[5] 趙洪.研究性教學(xué)與大學(xué)教學(xué)方法改革[J].高等教育研究，2006（27）：71-75.

[責(zé)任編輯：劉鳳華]endprint