陳 平 胡術(shù)剛

山東科技大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 山東青島 266590

流體力學(xué)是環(huán)境工程的專業(yè)基礎(chǔ)課。主要研究流體在靜止及運(yùn)動(dòng)時(shí)的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用，它是由基礎(chǔ)課過渡到專業(yè)課的重要橋梁，也為開拓專業(yè)提供了不可缺少的技術(shù)理論基礎(chǔ)。流體在管路中的輸送、顆粒物從液體或氣體介質(zhì)中的分離、環(huán)境污染物的遷移和擴(kuò)散等問題，均離不開流體力學(xué)的基本知識(shí)?；诙嗄陙淼慕虒W(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，筆者就如何提高環(huán)境工程專業(yè)流體力學(xué)的教學(xué)效果進(jìn)行了分析和探討，指出在傳授基本理論的同時(shí)，要注重工程理念的滲透和培養(yǎng)。在教學(xué)方法和教學(xué)手段上，將多媒體應(yīng)用與板書有效結(jié)合、重視作業(yè)環(huán)節(jié)和習(xí)題課的作用、建立科學(xué)合理的考核機(jī)制，不斷提高流體力學(xué)的教學(xué)效果。

1 注重工程理念的教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

作為力學(xué)的一個(gè)分支，流體力學(xué)的特點(diǎn)是抽象概念多，理論性強(qiáng)，課程中有很多較難的知識(shí)點(diǎn)包含了大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，如何把握學(xué)生對微分方程及積分過程的理解掌握？如果教學(xué)中過于強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)過程，學(xué)生會(huì)感到枯燥無趣，高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)基礎(chǔ)差的同學(xué)更會(huì)感到是學(xué)習(xí)過程是一種“折磨”而喪失學(xué)習(xí)的信心。實(shí)際上，對于工科的學(xué)生來說，學(xué)習(xí)任何一門自然科學(xué)的重點(diǎn)是要掌握這些科學(xué)中的理論如何應(yīng)用到工程實(shí)踐中。[1]筆者的做法是：教學(xué)中著重分析建立數(shù)學(xué)模式的思路和方法，重點(diǎn)介紹公式的適用條件及意義，盡量避免煩瑣詳細(xì)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程。學(xué)生是課程學(xué)習(xí)的主體，在教學(xué)過程中注意教與學(xué)的同步性，與學(xué)生加強(qiáng)互動(dòng)，根據(jù)學(xué)生的反映對授課內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。遇到學(xué)生感到吃力的部分，適當(dāng)放慢教學(xué)進(jìn)度或變換講解方法，將理論教學(xué)重點(diǎn)放在對概念和公式的理解上，側(cè)重于基本原理、基本方法與基本公式的運(yùn)用。對于少學(xué)時(shí)環(huán)境工程流體力學(xué)教學(xué)而言，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容顯然是必要的。

“從實(shí)踐中來，到實(shí)踐中去”。流體力學(xué)的基本理論將實(shí)際問題抽象化，理論還要回到實(shí)踐中解決實(shí)際工程問題。知識(shí)來源于實(shí)踐，能力來自于實(shí)踐，素質(zhì)更需要在實(shí)踐中養(yǎng)成。[2]在目前高校的培養(yǎng)模式下，本科二年級(jí)的學(xué)生本身對工程現(xiàn)場的了解甚少，授課時(shí)要注意結(jié)合專業(yè)應(yīng)用引入實(shí)例對工程問題進(jìn)行分析，將理論知識(shí)滲透到專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)中，加強(qiáng)學(xué)生工程理念的培養(yǎng)。例如關(guān)于能量方程的應(yīng)用，在介紹了文丘里流量計(jì)的工作原理后，引出專業(yè)上的一個(gè)問題：在污水處理中，為什么能夠利用水射器向管道內(nèi)加入藥劑溶液或氯氣？與之類似，可以引導(dǎo)學(xué)生在污水處理設(shè)備上設(shè)計(jì)一個(gè)抽氣系統(tǒng)，利用設(shè)備出水富裕水頭來控制自動(dòng)抽氣設(shè)備的運(yùn)行。流動(dòng)問題與環(huán)境工程息息相關(guān)，對于均勻的流體介質(zhì)，流體阻力的計(jì)算公式并不復(fù)雜，但要注意有壓流及明渠流流動(dòng)阻力應(yīng)當(dāng)按照所謂“最不利情況”計(jì)算。通過針對性的實(shí)例分析，學(xué)生對流體力學(xué)的基本理論如何與工程實(shí)例相結(jié)合解決實(shí)際問題理解深刻，有利于培養(yǎng)在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

2 多媒體教學(xué)與板書有效結(jié)合

我校環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中，考慮到與環(huán)境工程原理課程的密切銜接，流體力學(xué)課時(shí)設(shè)為34學(xué)時(shí)。課時(shí)少，課程學(xué)習(xí)難度大，教學(xué)中要注意對各種教學(xué)手段揚(yáng)長避短，根據(jù)流體力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)靈活選擇合適的授課方式，提高教學(xué)效率，保證教學(xué)效果。

多媒體教學(xué)手段的應(yīng)用是必要的。流體力學(xué)中的基本概念多且抽象難懂，只從字面上解釋，難以建立清晰的物理概念，許多復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象也是難以用語言和固定圖像方式清晰地表述的。通過教學(xué)課件中插入的圖形、圖像、連貫的動(dòng)畫演示及真實(shí)的實(shí)驗(yàn)錄像，將抽象的概念具體化，課堂授課變得鮮活生動(dòng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣會(huì)隨之提高。例如對一些工程或生活中碰到的案例或常識(shí)，也不太容易做課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以通過一些課件模擬；又如課程中包括流體壓力和流量測量、管流阻力的損失、泵與風(fēng)機(jī)的選型安裝等在內(nèi)的知識(shí)點(diǎn)，均和工業(yè)應(yīng)用密切相關(guān)，通過向?qū)W生展示大量的工業(yè)現(xiàn)場照片和工業(yè)應(yīng)用案例強(qiáng)化教學(xué)互動(dòng)，增加有普遍性、代表性的工程應(yīng)用知識(shí)，讓學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)流體力學(xué)知識(shí)是如何轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的。當(dāng)然，多媒體課件教學(xué)節(jié)約了大量的板書時(shí)間，教學(xué)信息量大，對講課效率的提高是顯而易見的。

流體力學(xué)教學(xué)又不能過多依賴于多媒體課件，對多媒體的利用要強(qiáng)調(diào)其有效性。筆者多年的教學(xué)實(shí)踐表明，對流體力學(xué)中公式推導(dǎo)和習(xí)題講解采用多媒體方式，其教學(xué)效果不如板書理想，不利于對授課內(nèi)容的理解和消化。課件內(nèi)容在講課時(shí)一晃而過，往往當(dāng)時(shí)感覺很好，但真正留在腦海里和掌握的并不多。相比多媒體教學(xué)而言，板書推導(dǎo)過程中書寫較慢，但這就相應(yīng)地給學(xué)生留有了思考反饋的時(shí)間，以板書的形式，推導(dǎo)每個(gè)關(guān)鍵公式或關(guān)鍵步驟，引導(dǎo)學(xué)生了解基本思路及解題方法，解釋其中的思想和意義，能夠更好地形成師生互動(dòng)。通過教師的積極引導(dǎo)與學(xué)生之間的有效溝通，可促進(jìn)學(xué)生深入思考、慢慢體會(huì)，做到知其然也知其所以然，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理、論證及抽象思維能力，并加深學(xué)生對這些內(nèi)容的記憶結(jié)合。[3]板書書寫工整，板面布置合理，則整個(gè)推導(dǎo)過程一目了然；習(xí)題分析步驟完整清晰，避免了多媒體使用中翻頁、切換帶來的煩亂感。筆者的經(jīng)驗(yàn)是對流體力學(xué)主體教學(xué)內(nèi)容以板書為主，而在復(fù)習(xí)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)、提出新的工程和應(yīng)用問題以及在公式的應(yīng)用總結(jié)上，可以更多地采用多媒體的教學(xué)手段。

3 重視作業(yè)環(huán)節(jié)和習(xí)題課的作用

作業(yè)和習(xí)題課是學(xué)生掌握和鞏固所學(xué)知識(shí)、加深理解的重要環(huán)節(jié)，也是教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況的重要途徑之一。學(xué)習(xí)一門課程，把聽來的、看到的知識(shí)徹底變成自己的，沒有親自在實(shí)踐中消化、運(yùn)用甚至犯錯(cuò)誤的過程是無法實(shí)現(xiàn)的。學(xué)生在初次接受新概念、學(xué)習(xí)新方法解決問題時(shí)，不可避免會(huì)出現(xiàn)很多問題。教師在批閱作業(yè)中對學(xué)生知識(shí)掌握情況做出適當(dāng)?shù)嘏袛?，如學(xué)生對基本概念理解的透徹程度、對公式物理意義掌握的清晰程度、對公式綜合運(yùn)用的靈活程度等，以便調(diào)整授課內(nèi)容和節(jié)奏。[3]

作業(yè)布置應(yīng)該做到題目“少而精”，選擇代表性強(qiáng)、工程應(yīng)用典型的習(xí)題，同時(shí)能涵蓋主要的教學(xué)內(nèi)容。對所布置的作業(yè)的工程應(yīng)用背景給予適當(dāng)?shù)闹v解是很有必要的，因?yàn)橛袝r(shí)候正是由于看不懂題目，學(xué)生才不能正確分析問題，自然也談不上解答問題。解答作業(yè)題不只是直觀地套公式計(jì)算，要有一個(gè)基本的“實(shí)際問題→簡化物理模型→數(shù)學(xué)模型(方程或公式)→求解→結(jié)果”分析過程，是比較完整地講述一個(gè)物理故事。[4]要求學(xué)生獨(dú)立完成作業(yè)，有完整的解題步驟，注意培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)。但學(xué)生做題時(shí)候不認(rèn)真或抄襲現(xiàn)象總是存在的，如該畫圖的不畫圖、沒有必要的文字說明、省略了關(guān)鍵的計(jì)算過程、直接給結(jié)果，或者干脆直接抄襲配套教材的參考答案等。筆者在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)結(jié)課考試為開卷形式，題目間接來源于習(xí)題與例題，一定程度上能夠促使學(xué)生認(rèn)真完成作業(yè)，減少抄襲現(xiàn)象。在作業(yè)的批改過程中，根據(jù)學(xué)生作業(yè)書寫認(rèn)真情況，思維的靈活性，作業(yè)的完整性和正確性等，給出客觀的作業(yè)考核成績。對于完成情況較好的學(xué)生給出肯定的評(píng)價(jià)，而對于完成情況較差的學(xué)生，指出其應(yīng)注意的地方，并提出改正的要求，在后面上交時(shí)再次檢查，使學(xué)生理解教師的用意。

習(xí)題課提供了課堂討論的機(jī)會(huì)，對學(xué)生邏輯思維能力的鍛煉是單純講課無法代替的。習(xí)題課上不僅要講正確的分析過程，還要講作業(yè)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤的分析過程。針對問題較多的習(xí)題，可以選擇讓學(xué)生上臺(tái)敘述自己的思路，在學(xué)生互動(dòng)評(píng)析過程中，調(diào)動(dòng)全班學(xué)生積極思考錯(cuò)在哪里，為什么出錯(cuò)？通過討論開拓思維，加深印象，避免今后犯同樣的錯(cuò)誤。最后教師再分析總結(jié)，對正確的解題思路予以肯定，指出學(xué)生易犯的錯(cuò)誤，更全面透徹地解決問題。

4 建立科學(xué)、合理的考核機(jī)制與考核方式

如何客觀、公正地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，需要建立科學(xué)、合理的考核機(jī)制?？己朔绞降母母飸?yīng)當(dāng)從考核學(xué)生學(xué)習(xí)成績向評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成效轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生從注重考試結(jié)果向注重學(xué)習(xí)過程轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。[5]具體實(shí)現(xiàn)方式上，貫穿全過程、多元化考核的原則，從課程開始到結(jié)束，從課內(nèi)到課外采取多種考核方式，重視學(xué)生學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)態(tài)度的表現(xiàn)。體現(xiàn)在學(xué)生課程成績組成中，平時(shí)成績和卷面考試成績分別占到30%和70%。

平時(shí)成績根據(jù)學(xué)習(xí)過程中的實(shí)際表現(xiàn)評(píng)定。主要考核依據(jù)包括學(xué)生出勤情況、課堂回答問題情況、作業(yè)完成情況。學(xué)生是否按時(shí)上課是學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的表現(xiàn)，反映了學(xué)生對該課程的重視程度。為了提高學(xué)生的聽課效率，考查學(xué)生在平時(shí)學(xué)習(xí)的過程中對知識(shí)的掌握程度，加強(qiáng)了隨堂測試。針對前面章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)小結(jié)時(shí)，用約15分鐘左右的時(shí)間做隨堂練習(xí)，題目形式為選擇題、判斷題、繪圖題、計(jì)算題(只寫出主要步驟)等，以鞏固學(xué)生對基本知識(shí)點(diǎn)的掌握。課堂隨機(jī)提問主要目的是讓學(xué)生跟上思路，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論，只要積極回答問題就會(huì)得到相應(yīng)的平時(shí)成績加分。要求學(xué)生獨(dú)立完成作業(yè)，根據(jù)作業(yè)完成情況給出作業(yè)成績。

考試不是目的，而是手段。課程結(jié)束時(shí)的考試成績應(yīng)能反映出學(xué)生融會(huì)貫通、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對實(shí)際工程問題進(jìn)行分析和解決的能力，而非單純的記憶。該課程采取了開卷考試方式，在試題的設(shè)計(jì)上以教學(xué)大綱為依據(jù)，命題覆蓋面廣，在考試題型上適當(dāng)減少客觀題，加大了理解性和綜合性題目的分量，避免記憶性的書本知識(shí)所占比重較大，弱化復(fù)習(xí)中出現(xiàn)的死記硬背式的“臨陣磨槍”突擊現(xiàn)象，避免因“背題”得到高分的情況。開卷考試題目與教材上的例題及習(xí)題不會(huì)相同，但要體現(xiàn)相關(guān)性，例如可以將多個(gè)習(xí)題中的知識(shí)點(diǎn)適當(dāng)?shù)鼐C合在同一題中，待求問題分解成若干個(gè)小問題，考查學(xué)生對所學(xué)知識(shí)是否能夠前后聯(lián)系、融會(huì)貫通；可以將習(xí)題中的已知條件變?yōu)樵囶}中的待求問題，而習(xí)題中的待求問題變?yōu)樵囶}中的已知條件，考查學(xué)生對知識(shí)的真正理解情況，也給經(jīng)常抄襲作業(yè)的同學(xué)深刻的教訓(xùn)；另外，還適當(dāng)考慮了學(xué)生自行設(shè)計(jì)的考試題目。這種開卷考試的方式得到了肯定，能夠較真實(shí)地反映教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生反映良好。

5 結(jié)束語

流體力學(xué)課程是環(huán)境工程專業(yè)學(xué)習(xí)的基石，是面向工程應(yīng)用人才的課程，教學(xué)核心始終應(yīng)該是學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。在傳授經(jīng)典流體力學(xué)知識(shí)的同時(shí)，要注重工程理念的滲透和培養(yǎng)，在教學(xué)中貫穿流體力學(xué)思維模式，鍛煉綜合分析問題、解決問題的能力。將多媒體教學(xué)與板書有效結(jié)合，重視作業(yè)環(huán)節(jié)和習(xí)題課的作用，建立科學(xué)合理的考核機(jī)制，在教學(xué)方法和教學(xué)手段上下功夫，不斷改善教學(xué)效果。

[1]李德玉,李嘉薇,楊春敏.“工程流體力學(xué)”雙語教學(xué)研究與實(shí)踐[J].中國電力教育,2013(34):75-76.

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[3]趙超.“流體力學(xué)”課程教學(xué)方法探索[J].中國冶金教育,2010(5):63-64.

[4]曾明,郭正,田正羽.如何在互動(dòng)式教學(xué)中更好實(shí)現(xiàn)學(xué)生主體地位[J].高等教育研究學(xué)報(bào),2014,37(4):92-95.

[5]劉宏升,朱泓,張博.卓越計(jì)劃背景下的流體力學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2014,31(1):194-200.