顧叢匯 杜軍

摘要：工程流體力學(xué)在輪機(jī)工程、能源與動(dòng)力等領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。為了提高教師“教”和學(xué)生“學(xué)”的效率，本文探討了分塊化教學(xué)模式在輪機(jī)工程專業(yè)中工程流體力學(xué)課程的應(yīng)用，對(duì)推動(dòng)分塊化教學(xué)模式在理論基礎(chǔ)課程中的教學(xué)方法改革提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué);輪機(jī)工程;分塊化教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP391.72文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-2177（2020）02-0078-02

自然界中的三相可簡(jiǎn)單地劃分為：固相、液相和氣相，其中液體和氣體統(tǒng)稱為流體。流體力學(xué)，顧名思義就是研究液體和氣體的力學(xué)特性、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的一門自然科學(xué)，也是力學(xué)的一個(gè)重要分支。我們生活與工業(yè)生產(chǎn)過程中的種種現(xiàn)象均與流體力學(xué)密切相關(guān)，如虹吸現(xiàn)象、高爾夫球的凹坑表面、足球比賽中以及漂亮的“香蕉球”、核潛艇、高鐵、汽車的外型設(shè)計(jì)等等。正因如此，工程流體力學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，其更加側(cè)重實(shí)際應(yīng)用，目標(biāo)在于解決工程中出現(xiàn)的問題。

1工程流體力學(xué)在輪機(jī)工程專業(yè)中的作用

輪機(jī)工程專業(yè)屬于交通方向的重點(diǎn)專業(yè)之一，培養(yǎng)的學(xué)生能夠在海洋運(yùn)輸?shù)绕笫聵I(yè)單位從事船舶領(lǐng)域中涉及機(jī)械原理和輪機(jī)系統(tǒng)操縱等相關(guān)工作。工程流體力學(xué)作為輪機(jī)工程專業(yè)最重要的核心專業(yè)基礎(chǔ)課之一，其邏輯性強(qiáng)、數(shù)學(xué)嚴(yán)密性高，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求非常高。加之，該課程各章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)相互滲透、交叉，環(huán)環(huán)相扣緊密相連，是一門在“教”和“學(xué)”兩個(gè)方面都極具難度的課程。

工程流體力學(xué)的課程目標(biāo)旨在讓學(xué)生熟悉流體運(yùn)動(dòng)的基本概念、基本原理、計(jì)算方法，掌握一定的分析、解決工程實(shí)際中流體力學(xué)問題的能力和流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，為解決工作中可能遇到的流體力學(xué)問題提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。使學(xué)生掌握流體特性、靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、粘性不可壓縮流體、管內(nèi)流動(dòng)、層流紊流、繞流特性、邊界層等基本知識(shí)，并受到基本技能的訓(xùn)練，為學(xué)習(xí)專業(yè)課程做好理論準(zhǔn)備，還為學(xué)生以后解決生產(chǎn)實(shí)際問題和從事科學(xué)研究工作打下理論基礎(chǔ)。學(xué)完本課程后，應(yīng)能牢固地掌握流體質(zhì)量、動(dòng)量、能量方程、流體的特性等理論知識(shí);如何利用相似原理將理論與工程現(xiàn)象相結(jié)合，并且合理設(shè)計(jì)流體實(shí)驗(yàn)方法;能熟練地運(yùn)用伯努利方程、N-S方程及圖表進(jìn)行流體流動(dòng)問題的計(jì)算，初步具有把實(shí)際問題抽象為理論模型，并運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問題的能力。

2分塊化教學(xué)模式的探索

分塊化教學(xué)模式可分為內(nèi)容分塊化和教學(xué)手段分塊化[1-3]。部分高校根據(jù)不同專業(yè)的需求和學(xué)生的發(fā)展，將工程流體力學(xué)課程按照核心基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)和專業(yè)應(yīng)用方向分為“專業(yè)板塊”和“基礎(chǔ)板塊”。使得學(xué)生能夠在掌握“基礎(chǔ)板塊”知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合自身專業(yè)需求選修不同方向的“專業(yè)板塊”，提高學(xué)生基本專業(yè)素養(yǎng)和綜合應(yīng)用技能。從目前的教學(xué)手段來(lái)看，主要還是采用新媒體+板書的教學(xué)模式，尤其是針對(duì)抽象性概念，生動(dòng)的工程實(shí)例能夠在最大程度上幫助學(xué)生理解概念，并且加深印象，提高學(xué)習(xí)效率。

由于工程流體力學(xué)的課程性質(zhì)和難度，因此，在教學(xué)過程中，更加需要注意教學(xué)方法。甚至有的高校結(jié)合民間的“順口溜”應(yīng)用于流體力學(xué)的教學(xué)[4]，把枯燥、抽象的知識(shí)點(diǎn)匯總編撰成朗朗上口的順口溜，使得整個(gè)課堂的氣氛得以活躍，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，這樣學(xué)生也更愿意接受。巧妙地選擇生活中常見的流動(dòng)現(xiàn)象作為案例，采用“虛實(shí)結(jié)合”的手段，將抽象概念與理論相結(jié)合，使學(xué)生能較好又容易地理解教學(xué)內(nèi)容。專業(yè)基礎(chǔ)課更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和科學(xué)思維方式，提高他們分析問題和解決問題的能力。在教學(xué)中需要介紹工程流體力學(xué)在工業(yè)、民用及高新技術(shù)領(lǐng)域的一些應(yīng)用實(shí)例，尤其是在輪機(jī)工程中的應(yīng)用，加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)本門課程的重要性，提高學(xué)習(xí)的興趣和積極性，同時(shí)掌握學(xué)習(xí)方法。

結(jié)合往屆學(xué)生課后反饋與調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)輪機(jī)工程屬于典型的工科，學(xué)生的動(dòng)手應(yīng)用能力較強(qiáng)，但是往往容易忽略理論知識(shí)點(diǎn)銜接的連續(xù)性和重要性，尤其是在公式推導(dǎo)方面，若課前沒有做好預(yù)習(xí)，課堂上容易顧此失彼。從而出現(xiàn)“會(huì)用”公式，卻不知其來(lái)龍去脈的情況。因此，采用分塊化教學(xué)模式，將理論講解、習(xí)題討論與案例分析相結(jié)合，可以很好地解決上述問題。

3分塊化教學(xué)在工程流體力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

現(xiàn)以江蘇科技大學(xué)能動(dòng)學(xué)院輪機(jī)工程專業(yè)大三學(xué)生為例，利用分塊化教學(xué)模式在工程流體力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。課程為大三上學(xué)期，前期學(xué)習(xí)課程包括高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、大學(xué)物理、工程熱力學(xué)等基礎(chǔ)課程。

工程流體力學(xué)課程采用分塊化教學(xué)模式，“課堂講授為主-習(xí)題輔導(dǎo)為輔-案例分析穿插”的授課方式。即在課堂上以教師授課為主，結(jié)合經(jīng)典例題對(duì)各章節(jié)重點(diǎn)和難點(diǎn)的知識(shí)進(jìn)行輔導(dǎo);課后習(xí)題以學(xué)生為核心，進(jìn)行分組討論;期中分階段布置綜合應(yīng)用性較強(qiáng)的案例，提高學(xué)生的綜合分析和創(chuàng)新能力，真正意義上做到活學(xué)活用。

教師和學(xué)生是課堂的主角，學(xué)生進(jìn)課堂學(xué)習(xí)，而教師素質(zhì)和專業(yè)素養(yǎng)在一定程度上決定了高等教育教學(xué)的質(zhì)量。聯(lián)合國(guó)教科文組織總結(jié)了教學(xué)質(zhì)量的各個(gè)關(guān)鍵性因素[5-6]，包含：學(xué)生、教師、教學(xué)環(huán)境、教材、教學(xué)方法?？梢?，教師素質(zhì)的影響不容小覷。在課堂講授方面，工程流體力學(xué)的授課教師均有博士學(xué)位，并且長(zhǎng)期從事流體流動(dòng)方向的科研工作。教師按照學(xué)校規(guī)定，課前查找資料、認(rèn)真?zhèn)湔n，積極投入到課程教學(xué)中，結(jié)合自身研究方向跟同學(xué)們介紹現(xiàn)階段涉及流體力學(xué)應(yīng)用的前沿動(dòng)態(tài)，拓展學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生對(duì)流體力學(xué)的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)其對(duì)科學(xué)研究的興趣。例如，在介紹管內(nèi)流動(dòng)產(chǎn)生時(shí)，結(jié)合輪機(jī)工程專業(yè)中的減振降噪方向描述流致噪聲產(chǎn)生的原因，引導(dǎo)學(xué)生從本質(zhì)上解決分析工程應(yīng)用中的流體力學(xué)問題。

在理論知識(shí)點(diǎn)講授方面，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)積極性，鼓勵(lì)學(xué)生在參考教材案例的基礎(chǔ)上拓展思維。例如，在介紹靜壓強(qiáng)特點(diǎn)時(shí)，教材大部分都采用典型的四面體作為研究對(duì)象，然而四面體對(duì)流體力學(xué)初學(xué)者來(lái)說，其中涉及的角度變換次數(shù)較多。既然是推導(dǎo)公式，那么選擇任何形狀為研究對(duì)象均可得出結(jié)論。因此，教師可選取六面體沿對(duì)角線切割后的碶形為研究對(duì)象，分析矩形的切割面上壓強(qiáng)特性。此方法可減少角度變換次數(shù)，降低公式推導(dǎo)難度，提高學(xué)生對(duì)難點(diǎn)和重點(diǎn)的接受程度。即便在將來(lái)的應(yīng)用中忘記了具體的結(jié)論，也能夠自主去推導(dǎo)和分析。對(duì)于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，采用此種啟發(fā)性教學(xué)方式，幫助其在掌握簡(jiǎn)單知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上去學(xué)習(xí)難度更大的知識(shí)點(diǎn)，層層遞進(jìn)、循序漸進(jìn)。

在習(xí)題輔導(dǎo)方面，教師定期開展課后現(xiàn)場(chǎng)輔導(dǎo)和答疑，與此同時(shí)，合理利用QQ/微信等現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)手段不間斷答疑。該方式不僅可以提高學(xué)生“學(xué)”的效果，而且教師能夠根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況及時(shí)調(diào)整“教”的方法。授課結(jié)束后，從學(xué)生學(xué)的情況、教師授課建議、學(xué)生對(duì)流體力學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度等方面展開問卷調(diào)查。課后反饋統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：78%的學(xué)生認(rèn)為工程流體力學(xué)難度不大，通過理論講解和課后習(xí)題討論可以掌握教學(xué)大綱的重點(diǎn)和難點(diǎn)。22%的學(xué)生則認(rèn)為該課程內(nèi)容的理論部分比較抽象，尤其是在公式的推導(dǎo)方面理解起來(lái)比較吃力。然而，理論公式推導(dǎo)部分對(duì)學(xué)生自主的綜合分析能力培養(yǎng)非常重要，學(xué)生在理論推導(dǎo)過程中能對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握更透徹，做到知其所以然。大部分學(xué)生認(rèn)為教師在課堂上結(jié)合動(dòng)畫與板書能夠非常細(xì)致地將知識(shí)點(diǎn)描述清楚，結(jié)合部分網(wǎng)課能夠提高對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)的掌握。與此同時(shí)，學(xué)生表示實(shí)踐非常重要，習(xí)題輔講可以幫助其及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、查漏補(bǔ)缺。通過課程反饋不僅可以幫助教師提升個(gè)人的教學(xué)技能、改善教學(xué)方式，而且促進(jìn)學(xué)生對(duì)自身學(xué)習(xí)情況進(jìn)行梳理、提高學(xué)習(xí)效率。

4結(jié)語(yǔ)

工程流體力學(xué)作為一門經(jīng)典的理論基礎(chǔ)課程，應(yīng)用極廣。本文對(duì)該課程在輪機(jī)工程中的教學(xué)改革進(jìn)行探討，應(yīng)用了“課堂講授為主-習(xí)題輔導(dǎo)為輔-案例分析穿插”的分塊化教學(xué)模式，為提高傳統(tǒng)理論基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法改革提供一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]倪玲英，謝翠麗，李愛華.工程流體力學(xué)教學(xué)內(nèi)容新體系構(gòu)建[J].石油教育，2013（05）：12-14.

[2]梁穎.工程流體力學(xué)模塊化教學(xué)改革[J].科教導(dǎo)刊，2018

（16）：127.

[3]雒婧，李輝.工程流體力學(xué)模塊化教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[J].大學(xué)教育，2014（06）：124-125.

[4]李宗民.順口溜在《船舶流體力學(xué)》教學(xué)中的應(yīng)用探索[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2014（07）：66-67.

[5]陳昌貴.高等學(xué)校內(nèi)涵發(fā)展的四大策略[J].教育發(fā)展研究，2006（13）：11-13.

[6]龔建英.流體力學(xué)教學(xué)策略的探索[J].高等工程教育研究，2019（s1）：82-83+104.

（編輯：楊梅）