陶海升

摘要：根據(jù)流體力學(xué)的課程性質(zhì)和特點，結(jié)合自身教學(xué)體會，圍繞培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生流體力學(xué)工程應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力這一目標(biāo)所作的教學(xué)與考核改革實踐。促進(jìn)學(xué)生對《流體力學(xué)》的理解，提高學(xué)生對環(huán)境工程設(shè)計、施工和研究工作的適應(yīng)能力和創(chuàng)造能力。

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；課程教學(xué)；課程考核；改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）17-0091-03

《流體力學(xué)》是我校環(huán)境工程專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)理論課程。流體力學(xué)是應(yīng)用力學(xué)的一個分支，它以物理學(xué)為基礎(chǔ)，力學(xué)為依據(jù)，以數(shù)學(xué)、科學(xué)實驗及計算機(jī)為工具，研究流體平衡和運動的基本規(guī)律，以及流體與固體的相互作用力。作為一門實用的工程科學(xué)，流體力學(xué)有比較完整的體系，它不但可以獨立解決一些工程實際問題，而且可以為學(xué)習(xí)多種工程專業(yè)課打下必要的基礎(chǔ)。其任務(wù)在于使學(xué)生掌握流體力學(xué)的基本理論、基本計算方法、基本實驗技能以及在工程實際中的初步應(yīng)用。通過該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生初步具備分析和解決實際流體力學(xué)問題的能力，并對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及將來從事相關(guān)專業(yè)的工作和科研打下良好的基礎(chǔ)。多年來，流體力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容主要是經(jīng)典的流體力學(xué)理論和傳統(tǒng)的實驗分析方法，偏重于理論分析，教學(xué)內(nèi)容比較抽象和單一，不能反映當(dāng)前流體力學(xué)學(xué)科發(fā)展的趨勢，不利于拓寬學(xué)生的知識面、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。具體可以概括為以下幾點：

1.流體力學(xué)的教學(xué)大綱不適應(yīng)高等教育改革發(fā)展的需要，對教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)基本要求的定位不準(zhǔn)，與培養(yǎng)目標(biāo)的要求不太一致。

2.流體力學(xué)教學(xué)與環(huán)境工程其他專業(yè)課程結(jié)合不緊，導(dǎo)致許多畢業(yè)生在從事環(huán)境工程過程中感覺到流體力學(xué)對環(huán)境工程的指導(dǎo)作用不明顯。

3.流體力學(xué)中的部分概念與化工原理中的內(nèi)容相重復(fù)。

4.流體力學(xué)教材中缺乏反映近代科技成果的新內(nèi)容和流體力學(xué)的新發(fā)展，與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展聯(lián)系不緊密。

5.教學(xué)方法和教學(xué)手段沒有考慮到學(xué)生主體。

6.流體力學(xué)教學(xué)中沒有引入演示實驗，將其中抽象的物理過程和物理圖像形象化、直觀化，學(xué)生不容易深刻理解和掌握。

7.成績評定形式單一，不能全面地考核學(xué)生所學(xué)知識和綜合運用知識的能力?？己诵问交旧鲜峭ㄟ^學(xué)期末的一次性閉卷考試完成，試卷題型也大都為考察課程主要知識內(nèi)容點的選擇題、填空題、計算題、證明題等，這種考核形式有引導(dǎo)學(xué)生死記硬背的傾向，缺乏對學(xué)生綜合應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的考核。

這些問題的存在導(dǎo)致在學(xué)生心目中，流體力學(xué)似乎沒有其他專業(yè)課重要，是一門可學(xué)可不學(xué)的課程。因此，傳統(tǒng)的教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、成績評定不能適應(yīng)流體力學(xué)教學(xué)的需要，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗母?，?gòu)建面向工程的教學(xué)體系，注重實踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練，搭建能力培養(yǎng)平臺，建立更科學(xué)的考核機(jī)制，以適應(yīng)形勢的變化發(fā)展。目前，我國高校所使用的流體力學(xué)教材主要有毛根海編著的《應(yīng)用流體力學(xué)》、李玉柱、苑明順編著的《流體力學(xué)》、丁祖榮編著的《流體力學(xué)》、汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學(xué)》。我校選用汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學(xué)》作為指定教材。2012年，在認(rèn)真梳理流體力學(xué)、化工原理及環(huán)境工程相關(guān)學(xué)科教學(xué)內(nèi)容與環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，對流體力學(xué)教學(xué)大綱進(jìn)行了修訂、對教學(xué)手段進(jìn)行改進(jìn)，制作完成了與汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學(xué)》相配套的多媒體課件，并在教學(xué)中投入使用，取得了良好的教學(xué)效果。

一、修訂教學(xué)大綱

根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)修訂原有的教學(xué)大綱，使教學(xué)目標(biāo)的工科特色更加明顯。

二、改革教學(xué)內(nèi)容

1.刪減與化工原理重復(fù)的內(nèi)容，對這部分知識點，把講授的重點放在深化和提高上。

2.將流體的物理性質(zhì)、靜力學(xué)、動力學(xué)、水頭損失和水力計算作為教學(xué)的重點。

3.大幅增加適應(yīng)環(huán)境工程實踐需要的內(nèi)容，引入一些環(huán)境工程案例，讓同學(xué)們未進(jìn)入社會就能體會到流體力學(xué)對環(huán)境工程的指導(dǎo)作用

三、改革教學(xué)方法

新生入學(xué)開始就召開師生見面會，讓學(xué)科負(fù)責(zé)人講解專業(yè)培養(yǎng)方案，有經(jīng)驗的教師教授如何進(jìn)入大學(xué)里的學(xué)習(xí)狀態(tài)，引導(dǎo)新生盡快適應(yīng)大學(xué)的教育環(huán)境和人文環(huán)境，樹立全面人才培養(yǎng)的理念以及與之對應(yīng)的教學(xué)模式、考核體系等內(nèi)容。讓新生對自己的大學(xué)生活作全局規(guī)劃，從獲得知識、提高專業(yè)技能的方式方法上不斷開拓思維，尋求自己的努力方向。改變傳統(tǒng)的“注入式”傳授知識的教學(xué)方法，采用注重培養(yǎng)實踐能力的教學(xué)方法，針對具體教學(xué)內(nèi)容，靈活采用內(nèi)容講授、課堂討論、雙向交流、問題思考、習(xí)題訓(xùn)練、器材設(shè)計與制作、企業(yè)觀摩考察等多種形式，使學(xué)生能較好地掌握流體力學(xué)的基本概念、基本規(guī)律，掌握分析解決流體力學(xué)問題的方法和思路，并使解決問題的能力得以提高。每次上新的章節(jié)時，先提出一些與環(huán)境工程實踐密切相關(guān)的問題，然后告訴學(xué)生這一章節(jié)要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，通過這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，就可以運用所學(xué)的相關(guān)知識解決這些實際問題，讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)，就不會盲目地學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。如在流體的物理性質(zhì)一章導(dǎo)入的階段提出“為什么經(jīng)驗豐富的司機(jī)，總是要發(fā)動機(jī)預(yù)熱一段時間后才開始行駛”？在流體靜力學(xué)章節(jié)以“為什么點滴吊瓶的液體逐漸減少時而藥液的流速卻不變”？流體動力學(xué)中以“為什么飛機(jī)的頭部有一根長長的針狀物”等來導(dǎo)入。學(xué)完一個章節(jié)后，再告訴他們由于課堂教學(xué)時間有限，還有很多問題的解決需要更多的知識，引導(dǎo)大家自學(xué)。特別是課程教學(xué)已經(jīng)過半以后，學(xué)生的基本流體力學(xué)知識有些儲備后，要鼓勵、啟發(fā)、指導(dǎo)有興趣的同學(xué)做一些拓展性的學(xué)習(xí)和思考，參與老師的科研或自己做些發(fā)明創(chuàng)造，如教學(xué)模具、實驗器具等科技作品，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力。這時我會帶些有興趣的同學(xué)到污水處理廠、環(huán)?？萍脊救⒂^考察，了解企事業(yè)的技術(shù)需求和科技難題，和同學(xué)們一起思考探索問題的解決方案。針對流體力學(xué)中的概念和規(guī)律比較抽象和枯燥的特點，采用多媒體輔助教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合的教學(xué)手段，綜合運用圖像、文字、動畫等展現(xiàn)圖文并茂的教學(xué)內(nèi)容，運用視覺效應(yīng)加強(qiáng)教學(xué)效果、擴(kuò)大知識面。例如，流體動力學(xué)章節(jié)中講述流線的性質(zhì)時，我引入草原上的老鼠在夏天躲在洞穴里納涼的圖片。洞穴靠下風(fēng)口堆了一個土包，外面涼爽的風(fēng)能吹進(jìn)洞穴，若下風(fēng)口沒有土包，涼風(fēng)進(jìn)不去。以這種生動的形式展現(xiàn)課程內(nèi)容，而不是簡單地播放幻燈片。學(xué)生不僅學(xué)到了知識，而且感受到知識的生動有趣性。對于重點內(nèi)容，要嚴(yán)格進(jìn)行板書推導(dǎo)，一方面有利于學(xué)生理清思路；另一方面，有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，不能簡單地把熱熱鬧鬧當(dāng)做生動有趣。對一些工程或生活中碰到的案例或常識，也不太容易做課堂實驗時，可以通過一些課件來模擬。將理論知識與視頻、動畫、工程案例、生活常識相結(jié)合，調(diào)動了同學(xué)們的學(xué)習(xí)激情，使其從被動式聽課轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃邮叫蕾p知識。如在流體動力學(xué)章節(jié)，我引入了美國南北戰(zhàn)爭時期的彼得斯堡戰(zhàn)役的一段視頻：講述一個叫普萊曾茨的士兵，運用流體力學(xué)知識解決地道通風(fēng)的問題，巧妙地將叛軍的防御陣地炸毀。這些視頻、動畫、案例中的氛圍、情景不僅啟發(fā)了他們的思維，更讓他們享受到聽課的樂趣，激發(fā)了其學(xué)習(xí)的積極性。endprint

四、引入演示實驗

整合現(xiàn)有的實驗中心、環(huán)境工程實驗室、環(huán)境科學(xué)實驗室的資源，自行搭建或購置一些演示實驗裝置，將演示實驗引入流體力學(xué)課堂，使流體力學(xué)中抽象的物理過程和物理圖像變得形象、直觀和可信，使教學(xué)內(nèi)容更有表現(xiàn)力，便于學(xué)生深刻理解和掌握。若暫時沒有條件，也要積極引入一些相關(guān)實驗或?qū)嵗囊曨l，播放給同學(xué)們學(xué)習(xí)。如伯努利方程式是流體力學(xué)教學(xué)中的一個難點，非常抽象。因此，在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時，我就在課堂上做些表面上看起來匪夷所思的實驗，但卻可以用伯努利方程式很容易解釋這種現(xiàn)象。例如嘴用力吹一個漏斗，乒乓球而不落地。學(xué)生非常驚詫這個現(xiàn)象，立刻想知道為什么會這樣，學(xué)習(xí)的積極性立刻被調(diào)動起來。然后在黑板上畫出示意圖，再用伯努利方程式解釋，學(xué)生就會理解透徹、記憶深刻。

五、加強(qiáng)素質(zhì)拓展

鼓勵學(xué)生積極與工程、生活、生產(chǎn)實際相結(jié)合，制作小發(fā)明小創(chuàng)造，參與科學(xué)研究、社會調(diào)查等。如在教學(xué)過程中，我多次組織學(xué)生參與各類科研論文大賽、發(fā)明大賽，取得了不錯的成績。通過這些鍛煉，不僅加深了學(xué)生對課程的理解，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的能力，增強(qiáng)了學(xué)生的自信心。積極組織學(xué)生參與本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃、優(yōu)秀畢業(yè)論文培育計劃、大學(xué)生科研論文大賽、大學(xué)生專利發(fā)明大賽以及環(huán)境與健康協(xié)會等；參與污水處理廠、環(huán)保部門、環(huán)保企業(yè)及各類生產(chǎn)單位的科研、生產(chǎn)工作。通過創(chuàng)建實習(xí)基地、培訓(xùn)基地、現(xiàn)場調(diào)研、技術(shù)咨詢、項目合作等形式，獲得與流體力學(xué)有關(guān)的技術(shù)難題。再以這些問題為范例，通過現(xiàn)場考察、技術(shù)交流、故障診斷、問題分析、解決方案、實施效果等環(huán)節(jié)，供學(xué)生學(xué)習(xí)參考。不僅解決了工程實際問題，而且開闊了學(xué)生的視野。讓學(xué)生預(yù)先進(jìn)入工作角色，以業(yè)務(wù)需求帶動求知欲望。只有在實際工作中，學(xué)生才能對專業(yè)知識的應(yīng)用、交叉學(xué)科之間的作用以及教學(xué)科研的關(guān)系有越來越明晰的認(rèn)識，對于專業(yè)課程的學(xué)習(xí)重點、專業(yè)知識的獲取有更明確的思路。

六、改革考核方法

教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革，必須與課程考核方法的改革相配套。為了提升考核環(huán)節(jié)對于人才培養(yǎng)的支撐度，推動教學(xué)理念與內(nèi)容、方式與方法的變革，切實發(fā)揮課程考核對教學(xué)效果的檢驗與評價作用，我校于2011年制定了本科生課程考試管理辦法，2013年制定了全面提高本科教學(xué)質(zhì)量的實施意見，2014年學(xué)校啟動教學(xué)考核改革試點工作，《流體力學(xué)》是我校第一批立項的課程考核改革試點課程。在新的考核方案中，我更加注重學(xué)生對基本概念、基本規(guī)律的理解，學(xué)生分析、解決實際問題的能力。實行過程化考核、多種形式的考核。全面考察學(xué)生對知識的掌握程度、概括能力和綜合應(yīng)用水平?？梢詥卧獪y試時采用開卷考試，期末考試采用半開卷考試，試題有一半是自己出的試題?？己嗽囶}中的開發(fā)性試題就是用所學(xué)流體力學(xué)知識解釋、處理日常生活、工程中的現(xiàn)象等。

1.豐富考核方式。緊扣課程目標(biāo)，選擇能夠全面衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核方式。將筆試、討論、口試、項目設(shè)計、調(diào)查報告等多種形式相結(jié)合，將知識理論識記的考察與分析解決問題能力的檢驗并重，對學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)地評價。

2.強(qiáng)化全程評價。把課程考核貫穿于教學(xué)的全過程，將過程評價與終結(jié)評價相結(jié)合，設(shè)計不同階段、不同方式考核的分值比例，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行有效評價，改變“一考定成敗”的現(xiàn)象，扭轉(zhuǎn)“期末突擊死記硬背”的不良學(xué)風(fēng)。過程考核在評定學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的同時，加強(qiáng)了對學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度等非智力因素的考察，分課堂表現(xiàn)和課下表現(xiàn)，各占總成績的10%。過程考核成績占總成績的30%，期末考核占總成績的50%。過程考核有章節(jié)考核、期中考核和歸納總結(jié)考核。章節(jié)考核分3次進(jìn)行，考核形式為開卷，每次5分，滿分為15；期中考核，考核形式為開卷，滿分為10分。每次考核用兩套試題，一半學(xué)生用A試題，一半同學(xué)用B試題，學(xué)生預(yù)先不知道自己拿到何種試題；歸納總結(jié)能力考核，學(xué)生根據(jù)自己對課程的把握、見解出一份合適的試卷，教師據(jù)此評分，滿分為5分。期末考核的考試形式為半開卷（一張復(fù)習(xí)紙的開卷考試），試題范圍覆蓋教學(xué)大綱，沒有課本中能直接找到的概念性記憶性試題，但又要熟記并靈活運用課本知識，強(qiáng)調(diào)知識的綜合應(yīng)用和實踐運用。題型包括選擇題、計算題、作圖題、項目設(shè)計型和開放性試題。建立電子試題庫，實行抽題組卷，實現(xiàn)教考分離。試題庫中有一半是學(xué)生出的試題（由教師篩選出優(yōu)質(zhì)的試題，或稍作修改），一半為教師出的試題。

3.優(yōu)化考核內(nèi)容。以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展為原則，選擇考核內(nèi)容。在評定學(xué)生對基礎(chǔ)知識、基本理論和基本技能的同時，突出對學(xué)生分析解決問題、動手能力及綜合素質(zhì)的考察。采用體現(xiàn)創(chuàng)新特點的考試題型，以適應(yīng)學(xué)科專業(yè)與相關(guān)行業(yè)發(fā)展的新要求。堅持合理性原則，考核內(nèi)容的選擇符合考核課程目標(biāo)的要求。理論知識考核的重點為課程知識體系中核心要點、基本原理的理解與運用；實踐知識方面突出對操作流程的熟悉程度、實踐結(jié)果分析運用能力的檢測；綜合素質(zhì)方面的考察堅持以能否有效支撐專業(yè)發(fā)展為標(biāo)準(zhǔn)。課程考核綜合考慮各方面因素，首先是課堂表現(xiàn)，即學(xué)習(xí)態(tài)度，考核實行扣分制，滿分為10分。如上課曠課、玩手機(jī)、聽音樂、交頭接耳等，第一次扣1分，第二次扣2分，第三次扣5分，四次以上全扣。其次是作業(yè)考核，滿分為10分。作業(yè)次數(shù)為7，交1次作業(yè)得1分，總作業(yè)次數(shù)分為7；質(zhì)量分為3，視工整度、正確率給分。

4.暢通信息反饋。考核結(jié)果及時上網(wǎng)公布，學(xué)生可以查看自己的考核成績，對自己前段時間的學(xué)習(xí)效果有一個清醒的認(rèn)識，及時調(diào)整學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與積極性。切實發(fā)揮課程考核對教學(xué)效果的檢驗與評價作用，對教學(xué)內(nèi)容與方式改革的推動作用，對學(xué)生學(xué)習(xí)投入的引導(dǎo)作用，促進(jìn)本科教學(xué)質(zhì)量的不斷提高。在教學(xué)過程中，選擇適當(dāng)時機(jī)向?qū)W生征求關(guān)于教學(xué)方法、考試考核模式等方面的意見或建議，以及前段時間學(xué)習(xí)的感受，我再根據(jù)學(xué)生反饋來的信息，及時調(diào)整教學(xué)方法、手段、進(jìn)度等，認(rèn)真處理好教與學(xué)的關(guān)系。并根據(jù)學(xué)生的意見、可采納程度、對教學(xué)的關(guān)注程度進(jìn)行打分，并計入該門課程的平時成績。

七、結(jié)束語

流體力學(xué)是一門系統(tǒng)性、理論性很強(qiáng)的應(yīng)用力學(xué)課程，體現(xiàn)了力學(xué)、數(shù)學(xué)、物理等交叉學(xué)科在工程中的應(yīng)用。因此，如何將知識傳授與提高學(xué)生應(yīng)用能力、培養(yǎng)學(xué)生科研意識、適應(yīng)社會需求相兼顧，對于教師自身素質(zhì)、教學(xué)水平和教學(xué)方法是一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。以環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生流體力學(xué)的工程應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力為目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)改革，并對考核方式、內(nèi)容、過程和反饋進(jìn)行配套改革，推動教學(xué)理念、方法的變革。加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，對所學(xué)知識的理解和應(yīng)用，真正掌握相關(guān)知識，為日后工程，科研和工作打下良好基礎(chǔ)。

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