萬蕾

[摘 要]流體力學(xué)是環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個課程體系中起著舉足輕重的作用。應(yīng)用型本科院校可以從針對專業(yè)特色和課時量，優(yōu)選教材；豐富教學(xué)內(nèi)容，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；改進教學(xué)方法和手段，突出重點；理論和實驗相結(jié)合，充分利用有限的課時；加強作業(yè)環(huán)節(jié)，改革考核方式幾個方面進行深入思考，這樣才能夠提高學(xué)生各方面的能力，最終實現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞]本科院校；環(huán)境工程；流體力學(xué)；教學(xué)改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）03-0038-02

流體力學(xué)是環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要講述工程流體力學(xué)的基本概念、基本原理和基本方法，主要內(nèi)容包括流體靜力學(xué)、流體動力學(xué)、流動能量損失及有壓管流和明渠流等。由于該課程涉及高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程力學(xué)等，基本概念多且抽象，對學(xué)生的綜合分析和處理問題的能力要求高，因此學(xué)生普遍感覺學(xué)習(xí)較為困難。流體力學(xué)課程一般在第4學(xué)期開設(shè)，開設(shè)在高等數(shù)學(xué)、工程力學(xué)等課程之后。

隨著教學(xué)改革的不斷深入，如何針對流體力學(xué)抽象概念多、數(shù)學(xué)分量重、理論性較強的特點，有針對性地對環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生尤其是應(yīng)用型本科院校的學(xué)生進行授課，本文從以下幾個方面進行了探討。

一、針對專業(yè)特色和課時量，優(yōu)選教材

流體力學(xué)分為理論流體力學(xué)和工程流體力學(xué)。前者適用理科專業(yè)方向，偏重理論；后者適用工科專業(yè)方向，著重于工程應(yīng)用。對于應(yīng)用型本科院校來說，應(yīng)選用偏重于工程應(yīng)用的工程流體力學(xué)作為教學(xué)內(nèi)容。目前，環(huán)境工程專業(yè)尤其是側(cè)重于水處理的環(huán)境工程專業(yè)，其流體力學(xué)的知識主要用于解決污水處理廠設(shè)計中的流體力學(xué)問題，課時量被壓縮到50個課時左右。因此，要選用適用于較短學(xué)時，并且側(cè)重于水力學(xué)知識的教材。教材要能夠與時俱進，精益求精，注重理論聯(lián)系實際，注重內(nèi)容的系統(tǒng)性與完整性，能夠涵蓋流體靜力學(xué)、流體動力學(xué)、有壓管流、明渠流等基本內(nèi)容。教材要有一定的例題和課后思考、復(fù)習(xí)題，能夠開拓學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，最好能附有實驗演示的光盤。

二、豐富教學(xué)內(nèi)容，增加學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

學(xué)生普遍反映流體力學(xué)很難，其中的主要原因在于學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，不肯花時間去鉆研。確實，流體力學(xué)對于初學(xué)者來說，是有一定的難度，這就要求教師在講授緒論課時，要讓學(xué)生了解流體力學(xué)的任務(wù)以及在專業(yè)及后續(xù)課程中的作用，從而啟發(fā)學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。同時，教師要對學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)提出明確要求，如哪些內(nèi)容需要掌握，哪些內(nèi)容需要了解，使學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)做到心中有數(shù)，樹立學(xué)好這門課程的自信心。[1]

三、改進教學(xué)方法和手段，突出重點

流體力學(xué)的重點和難點在于公式的推導(dǎo)和理論的理解，以及用理論和公式解決實際問題。例如，在流體靜力學(xué)這一章中，關(guān)于流體平衡微分方程的推導(dǎo)，就涉及高等數(shù)學(xué)中的連續(xù)函數(shù)和泰勒展開式等，這是一個難點，對學(xué)生的高數(shù)基礎(chǔ)要求比較高。而求解作用在平面上的靜水總壓力有兩種計算方法，一種是解析法，一種是圖解法。解析法要求學(xué)生有工程力學(xué)的靜力矩和慣性矩的知識以及基本的幾何知識，此法的壓力中心在受壓面的形心的下面，與形心不重合；而在圖解法中，靜水總壓力的壓力中心與壓強分布圖的形心重合。雖然課上教師反復(fù)強調(diào)兩種方法的區(qū)別，但基礎(chǔ)差和理解能力不強的學(xué)生仍然一頭霧水，不能很好地解決實際問題。針對這一情況，教師在課堂講解時應(yīng)盡量利用多媒體課件進行講解，最好還能結(jié)合模型進行講解。例如可以借助一塊平板，將其置于水下，標(biāo)注其形心和壓力中心的位置，再將平板與一棱柱體結(jié)合，分析壓強分布圖的形心位置。這種形象地講解，有助于學(xué)生更好地理解教學(xué)內(nèi)容。

在教學(xué)過程中，多媒體可充分利用圖形、圖像、聲音、錄像將教學(xué)內(nèi)容充分表現(xiàn)出來，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加快教學(xué)信息的傳遞速度，提高課堂教學(xué)效率，擴大學(xué)生知識面。[2]但多媒體也帶來了一系列的問題，如學(xué)生在聽課過程中，多媒體課件一晃而過，當(dāng)時學(xué)生感覺很好， 但真正留在腦海里能掌握的內(nèi)容卻很少，這容易造成學(xué)生眼高手低。因此，流體力學(xué)的教學(xué)要多媒體和板書相結(jié)合，在進行公式的推導(dǎo)和例題的講解時，最好使用板書，這樣可以使學(xué)生印象深刻，增加記憶的時間；而在講解流線和跡線等比較抽象的內(nèi)容時，可以采用動畫形式，這樣能夠加深學(xué)生的直觀理解， 有助于提高教學(xué)效果。

流體力學(xué)的學(xué)習(xí)講究系統(tǒng)性，各章之間又相對獨立。在每次上課之前，教師應(yīng)對上節(jié)課的內(nèi)容進行回顧復(fù)習(xí)，并可以采用提問的形式，讓學(xué)生了解自己對上節(jié)課重點內(nèi)容的掌握情況。在每一章節(jié)開始時，教師應(yīng)首先向?qū)W生介紹本章的主要內(nèi)容、重點和難點以及與前后章節(jié)的聯(lián)系，每學(xué)完一章后教師要進行歸納總結(jié)，以便讓學(xué)生將所學(xué)知識融會貫通。對于重要的內(nèi)容，教師在課上講解的時候要明確指出，回顧的時候要對這部分內(nèi)容進行提問，在一章講完歸納總結(jié)的時候，要再次強調(diào)這部分內(nèi)容，相信這樣可以使學(xué)生印象比較深刻。

四、理論和實驗相結(jié)合，充分利用有限的課時

流體力學(xué)往往有0.5個學(xué)分的實驗課。實驗的主要目的是通過實驗加深學(xué)生對理論知識的理解，提高學(xué)生的實踐操作能力，更好地運用所學(xué)理論解決生產(chǎn)中的實際問題。實驗結(jié)束后，應(yīng)讓學(xué)生整理實驗數(shù)據(jù)，總結(jié)物理量之間的相互關(guān)系，以便發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，這非常重要。[3]很多教師的做法是理論課全部講完了，再集中上實驗課，這種做法有利有弊。優(yōu)點是學(xué)生在上完理論課后，在實驗課上教師再講解一遍實驗原理，可以加深其對知識的理解和記憶。弊端是上理論課時，教師不能形象地講解，學(xué)生不能很好地掌握；上實驗課時，教師再講解一遍，費時費力。對于應(yīng)用型本科院校來說，其培養(yǎng)的是應(yīng)用型人才，實驗教學(xué)是人才培養(yǎng)最基本的工作。尤其在總課時量被壓縮的情況下，充分利用實驗課的時間，將理論和實驗相結(jié)合，就成為一種行之有效的手段。流體力學(xué)中的很多內(nèi)容，例如雷諾實驗，沿程水頭損失和局部水頭損失的計算都可以在實驗室進行講解，一邊講解，一邊實驗演示。還可以在流體力學(xué)實驗室中增加多媒體設(shè)備或者其他可視化設(shè)備，課前讓學(xué)生預(yù)習(xí)，課上講解完理論，直接就讓學(xué)生動手做實驗，課后處理實驗數(shù)據(jù)。這樣既能充分利用有限的課時，又能使學(xué)生更好地掌握所學(xué)知識，還能鍛煉學(xué)生的動手能力和歸納總結(jié)的能力，一舉數(shù)得。

五、加強作業(yè)環(huán)節(jié)，改革考核方式

學(xué)習(xí)的最終目的是讓學(xué)生能夠獨立自主地解決實際工程問題。課后作業(yè)是檢查學(xué)生對所學(xué)知識理解、掌握程度的一種手段，同時也是培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力的一種方法。[4]當(dāng)然，布置作業(yè)不等于搞題海戰(zhàn)術(shù)。例如，關(guān)于典型的三大方程，即連續(xù)性方程、能量方程、動量方程的應(yīng)用，有三種類型的典型題目，即彎管內(nèi)水流對管壁的作用力，水流對建筑物的作用力和射流對平面壁的沖擊力，每種類型的題目可以布置1～2道作業(yè)題。而關(guān)于求解作用在平面上和曲面上靜水總壓力的計算，題目形式多樣，壓力體的形狀靈活多變，可以適當(dāng)多布置作業(yè)題，讓學(xué)生盡可能多掌握各種類型的題目。同時教師可以在課堂上專門安排習(xí)題課。這樣一方面可對學(xué)生所做作業(yè)進行點評，剖析典型例題，啟發(fā)學(xué)生舉一反三；另一方面，這也可給學(xué)生提供了課堂討論的機會，引導(dǎo)學(xué)生掌握發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思路、方法和技巧，能對學(xué)生思維進行鍛煉，讓學(xué)生觸類旁通。[5]除了典型的計算題以外，習(xí)題課上還可以設(shè)置選擇題、填空題和判斷題等，避免學(xué)生重計算，輕概念。

目前，在考核方式上，一般是平時成績占20%，實驗成績占20%，期末成績占60%。這種考核方式雖然兼顧了期末考試和平時表現(xiàn)，但也存在弊端。筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生平時作業(yè)做得不錯，但期末卷面成績非常不理想。究其原因，可能是平常作業(yè)存在抄襲現(xiàn)象，上課雖然出勤率高，但課上聽講不認真。如何改變這一現(xiàn)狀？一方面，可以適當(dāng)減少平時成績所占的比重，例如平時成績占10%，期末成績占70%，實驗成績占20%；另一方面，實驗成績單獨計算，而在理論考試中，平時成績占20%，期末成績占80%。當(dāng)然，更為重要的是教師要練就“火眼金睛”，要具有高度的責(zé)任心：一是對作業(yè)雷同的現(xiàn)象，一律給予當(dāng)次作業(yè)不及格；二是要加強課堂紀律的管理，對于回答問題的情況、課上表現(xiàn)等都要作為平時成績的重要方面進行考核。只有這樣，才能真正體現(xiàn)出考核的公正性和合理性。

總之，針對應(yīng)用型本科院校，流體力學(xué)的教學(xué)應(yīng)與學(xué)校的辦學(xué)特色、辦學(xué)定位相結(jié)合。應(yīng)在總課時量不增加的前提下，優(yōu)選教材；激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，注重學(xué)生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)；加強理論與實驗相結(jié)合，增加綜合性、設(shè)計性實驗項目，鼓勵學(xué)生自己動手研發(fā)、設(shè)計小型實驗裝置，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力與創(chuàng)造能力，這樣才能夠提高學(xué)生各方面的能力，最終實現(xiàn)培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、善實踐、能創(chuàng)新、高素質(zhì)”的應(yīng)用型人才的目標(biāo)。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 張羽，張仙娥.環(huán)境工程專業(yè)《流體力學(xué)》的教學(xué)探討[J]. 華北水利水電學(xué)院學(xué)報（社科版），2010（4）：156-157.

[2] 宿程遠，張建昆，陳孟林.師范學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)流體力學(xué)課程改革初探[J].中國電力教育，2008（12）：117-118.

[3] 王偉.土木專業(yè)工程流體力學(xué)課程教學(xué)研究[J].山西建筑，2008（21）：182-183.

[4] 尹雪梅，張文慧.制冷與低溫工程專業(yè)“流體力學(xué)”教學(xué)改革探索[J].中國電力教育，2012（10）：98-99.

[5] 楊小林，楊開明，嚴敬，趙琴.流體力學(xué)課程教學(xué)改革探析[J].高等教育研究，2006（2）：47-48.

[責(zé)任編輯：陳 明]