費朝陽　周勃　孫成才　呂潔　蘭信穎

【摘要】流體力學既是基礎(chǔ)學科，又是用途廣泛的學科。在工程教育專業(yè)認證及建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)畢業(yè)要求標準下，分析了流體力學課程教學過程存在的問題，提出了適應(yīng)工程教育認證的課程教學設(shè)計。通過知識教學、能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高三結(jié)合的方式，打破呆板的課堂教學模式，探索提高學生對抽象概念和理論的掌握程度的方法。通過理論與實際銜接，研究如何提升學生對實踐與應(yīng)用方面的能力，對推動流體力學課程開展教學改革具有一定的參考價值。

【關(guān)鍵詞】工程教學? 知識教學? 能力培養(yǎng)? 素質(zhì)提高

【基金項目】沈陽工業(yè)大學基于BIM技術(shù)的土建類專業(yè)實踐教學的改革研究與實踐;工業(yè)大學基于ABET認證的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的研究與實踐。

【中圖分類號】G424? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）07-0006-02

流體力學是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的主干課程，是后續(xù)很多專業(yè)課的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的流體力學課程教學主要以教師講授為主，學生被動地學習知識，而工程教育認證強調(diào)以學生為中心、以成果為導(dǎo)向、以持續(xù)改進機制為保障的理念[1-2]。在工程教育認證的背景下，教學過程必須重新審視課程定位和課程目標，調(diào)整教學思路，轉(zhuǎn)變教師角色，改革教學模式，將知識教學、能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高相結(jié)合，達到畢業(yè)要求規(guī)定的學生畢業(yè)綜合能力的培養(yǎng)[3-4]。本文主要結(jié)合沈陽工業(yè)大學建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的流體力學課程開展關(guān)于課程教學改革和課程質(zhì)量持續(xù)改進措施的探討，對促進流體力學課程教學與工程教育專業(yè)認證的銜接有一定的意義。

1.流體力學課程目標定位

流體力學是力學的一個獨立分支，主要研究流體靜止和運動的規(guī)律及其工程實際應(yīng)用，是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)基礎(chǔ)課之一。在知識教學上注重系統(tǒng)學習流體的力學性質(zhì)、基本概念、基礎(chǔ)理論，以及相關(guān)分析方法，并能應(yīng)用理論知識解決流體平衡和運動的各種工程實際問題，為今后學習專業(yè)課程打下堅實的基礎(chǔ);在能力培養(yǎng)上注重培養(yǎng)學生分析和求解流體力學問題的能力，提高學生理論聯(lián)系實際的獨立思考能力，積極引導(dǎo)學生熟悉全產(chǎn)業(yè)鏈條，培養(yǎng)學生成為相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)、運營管理和科學研究的創(chuàng)新應(yīng)用型專門人才;在素質(zhì)培養(yǎng)上將思政元素融入課程，讓學生熱愛自己的專業(yè)，增強學生的歷史使命感和社會責任感，通過教學設(shè)計培養(yǎng)學生終身學習的習慣，建設(shè)多元資源拓寬學生的視野，培育兼具創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。

2.課程教學中存在的影響課程目標達成的問題

2.1 課程理論性強且抽象導(dǎo)致學生課程目標難以達成

流體力學課程理論嚴密，描述流體運動的數(shù)學方程比較復(fù)雜、抽象，數(shù)學推導(dǎo)較多，需要學生具有較好的數(shù)學基礎(chǔ)，因此很多學生對該課程的學習產(chǎn)生畏懼感，造成課堂上主要是老師講、學生聽、反饋少、效果差的教學過程，最終導(dǎo)致學生對基本原理掌握欠缺。

2.2 理論與實際銜接難使學生缺乏必要的實踐訓(xùn)練

傳統(tǒng)教學過程主要以課堂教學為主，學生對各種流體流動現(xiàn)象的理解僅存在于書本的公式以及課堂教師演示的動畫、案例中，課程實驗主要以演示、驗證實驗為主，欠缺對工程實際中流動現(xiàn)象的直觀觀察和理解，造成學生認知、理解和解決專業(yè)復(fù)雜工程問題的能力培養(yǎng)目標難以實現(xiàn)[5]。

傳統(tǒng)的教學多注重知識的灌輸，往往忽視專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，造成很多學生的專業(yè)認知度低，專業(yè)榮譽感和使命感不強，如何將思政融入教學過程，提高學生的綜合素質(zhì)是教學中的難點。

3.基于工程教育認證標準的流體力學課程教學改革

依據(jù)中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會制定的工程教育認證標準、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求，研究學生、專業(yè)、學科的時代特征，在教學中逐步滲透“能力重于知識”的教育理念，以培養(yǎng)學生主動學習和終身學習的習慣，提升學生綜合素質(zhì)，以理論聯(lián)系實際為核心設(shè)計教學思路，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新應(yīng)用能力。

3.1課程教學思路

（1）由于流體力學課程中的很多概念十分抽象，很難直觀地觀測到，所以在教學設(shè)計上要注重增強感性認知，抽象概念轉(zhuǎn)化具象化;（2）本課程中的許多公式都在專業(yè)課程中有實際應(yīng)用，但應(yīng)用條件不同導(dǎo)致公式出現(xiàn)的形式不同，不注意引導(dǎo)的話，很容易讓學生誤以為是不同的、新的知識點，因此教學設(shè)計要解決前后課程知識點銜接渠道不暢的問題;（3）本課程各章節(jié)的知識緊密相關(guān)，必須架構(gòu)知識體系將分散的知識點串聯(lián)成一條清晰邏輯主線，才能讓學生學會“學習”，因而在講授中應(yīng)設(shè)計知識回顧的環(huán)節(jié)，將知識結(jié)構(gòu)系統(tǒng)化;（4）根據(jù)我校的學生特點——知識的理解不夠深入，即使當時能夠理解，課后作業(yè)加深記憶，也無法幫助學生建立專業(yè)思維，因此，理論教學過程設(shè)計了學生了解相關(guān)工程案例，不僅僅是“眼睛看”，更應(yīng)該是學生“自己做”的環(huán)節(jié)。

3.2 課堂教學實踐

本文以流體力學課程第五章第一節(jié)：孔口自由出流1學時教學為例，簡要介紹教學實施過程。

（1）課前交流。通過問卷調(diào)研分析了大學生的認知、個性、適應(yīng)性維度學習心理，發(fā)現(xiàn)引導(dǎo)學生興趣的有效途徑就是增加師生互動交流。因此，在課前教師都與學生開展互動交流，評價老八校、高校排名、考研技巧等共同關(guān)心的話題，有意識地培養(yǎng)學生自主學習和終身學習的習慣。（2）開場白啟發(fā)式設(shè)問。設(shè)問1：某品牌飯店上菜的等時沙漏為什么能夠計時？沙子裝在容器里的體積物理量為什么可以表征時間量？它們是依靠什么建立關(guān)聯(lián)的？設(shè)問2：元代的銅壺滴漏是最早的計時工具之一，實際上與西方鐘表相比并不精密，影響誤差的主要因素有哪些呢？設(shè)問3：東西方的科學思想有什么不同之處呢？你認為目前西方科學的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在哪些方面？東方的呢？如何融合？設(shè)問1，將理論知識與生活常識建立聯(lián)系，適合學生的認知水平和習慣，引導(dǎo)學生的學習興趣;設(shè)問2，引發(fā)學生的深刻思考，培養(yǎng)獨立思考能力;設(shè)問3，引入人文素質(zhì)教育理念，引發(fā)強烈思考動機，教學中注意營造一個寬松、自由、活躍、富有吸引力的人文環(huán)境，知識和素質(zhì)協(xié)同培養(yǎng)。（3）課堂講授，在本課程系統(tǒng)內(nèi)建立第一次知識聯(lián)接。本節(jié)的推導(dǎo)是從第三章能量方程展開的，那么講授就從復(fù)習第三章能量方程開始。首先，兩個方程的應(yīng)用條件是不同的，通過講解前后知識點的區(qū)別，讓學生發(fā)現(xiàn)了知識遷移過程的變化根源;其次，強調(diào)教材的方程是在特定條件下才適用的，當條件發(fā)生變化后流量公式將隨之發(fā)生變化，培養(yǎng)學生靈活運用知識解決實際問題的能力;最后，作用水頭的概念是專業(yè)重點知識，通過理論推導(dǎo)后得到了計算公式，是傳統(tǒng)的邏輯思維培養(yǎng)方式，更重要的是理解其物理意義提高學生的職業(yè)素質(zhì)。講授中突出這三個點，就能夠幫助學生梳理課程系統(tǒng)，建立分散知識的聯(lián)接節(jié)點，從而滲透系統(tǒng)化學習的方法，讓學生學會學習。（4）案例分析，與實際工程建立第二次知識聯(lián)接。教學設(shè)計1：教師打開教室里的一扇窗戶，問學生：大家知道通過這扇窗戶的空氣量是多少嗎？ 學生肯定不知道呀，也從來沒想過這個問題，盡管第三步實際上已經(jīng)給出了答案，但是學生的認知水平達不到。教師可利用好奇心開始案例計算教學，通過一個例題計算孔口出流的流量，然后引申為矩形窗口的氣流流量計算，讓學生建立理論與實際的聯(lián)接點。

3.3 依托創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等活動，增強實戰(zhàn)能力

抽象的概念要通過具象設(shè)計來理解，因此課程組創(chuàng)新設(shè)計了流體力學試驗臺，依托一個省級大創(chuàng)項目改造了流體力學試驗臺，自行設(shè)計了12個流體力學實驗項目，使實驗變得有意義。同時依托校企合作平臺，讓學生在企業(yè)參與實際工程的管道設(shè)計計算，“知識”直接增值為“能力”。鼓勵學生參加大創(chuàng)，加強創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。所有的課外工作都是課程的有機組成部分，加快了從理論到工程實際的跨越速度。

3.4課后交流

“處乎無響，行乎無方。”授課教師利用課余時間主動與學生談人生、說理想，教師如何能積極引導(dǎo)學生開闊視野，主動傳遞價值觀和世界觀，一個學期的時間是能夠賦予我們的學生社會責任感、歷史使命感的。教育就是一個靈魂喚醒另一個靈魂的過程。如2016年考研考入西安建筑科技大學的葉志成同學，讀研期間和課程負責人常有交流，探討科研工作心得。于是，課程負責人就利用他回沈陽期間為大二學生講解考研的注意事項，交流考研心得，學生與學生的交流更為暢通，特別是讓孩子們懂得了“師承”的內(nèi)涵。

4.課程教學質(zhì)量持續(xù)改進措施

貫徹學生為主體的教育理念，當代“無方”之大學生面臨多方壓力，不斷探究適配的、科學的、有效的教學方法來幫助學生克服學習心理障礙，讓枯燥的理論以實驗、模擬、實習、講座、工程設(shè)計等多樣化的面貌呈現(xiàn)出來，培養(yǎng)學生熱愛專業(yè)、有社會責任感的綜合素質(zhì)。

重視能力培養(yǎng)，從翻轉(zhuǎn)課堂、網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)、實驗創(chuàng)新到校企合作，都是圍繞著培養(yǎng)學生綜合能力這一主題，不僅僅是運用靈活多變的教學方法，更注重的是創(chuàng)造一個課程體系來實現(xiàn)本科生從理論到實際的跨越，從本質(zhì)上來講，課程改革舉措就是構(gòu)建學生創(chuàng)新思維體系的保障。

通過校際校企合作，開放和共享優(yōu)勢平臺和師生資源，邀請校企兩個育人主體聯(lián)合開展課程調(diào)研，共同完成課程建設(shè)目標的修訂、評價和完善，課程組為企業(yè)提供智力支持，企業(yè)為高校擴充信息化教學資源，并通過校際合作建立師資互聘和跨學科人才培養(yǎng)的平臺，從而實現(xiàn)課程體系和內(nèi)容的優(yōu)化。

5.教學評價與效果

在教學上對學生學業(yè)的評價除了課業(yè)完成所取得的分數(shù)外，更應(yīng)根據(jù)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)多學科、重實踐的特點，對學生在多方面、多層次完成的學業(yè)內(nèi)容進行評價。如2018年包括流體力學在內(nèi)的多門課程內(nèi)容整合土木、能動、機械交叉學科優(yōu)勢資源，通過校企共建交叉融合專業(yè)，簽署9家校企聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議，參加實習的學生50多人次，完成實際工程項目實習5項，建筑能源大講堂聘請知名專家為本科生講課，已開班9課;把計算流體力學最新成果與虛擬仿真結(jié)合引入可視化教學，正確處理深入淺出的關(guān)系，學生改造的流體實驗臺為學生競賽項目服務(wù)，并依托虛擬仿真實驗室平臺演示理論解析過程，豐富了課程素材庫。

本課程的教學方法、手段、資源已逐步運用于本專業(yè)其他課程教學中，充分釋放了學校資源使本科生有機會接觸專家和行業(yè)，將流體力學的能量理論直接運用在管道設(shè)計中，實現(xiàn)了理論與實踐的銜接，實現(xiàn)了“帶著問題學習”的教學過程。學生對本課程的教學效果以及對任課教師的評價均很高，數(shù)名參與企業(yè)實習的學生得到了企業(yè)在能力方面的高度認可。

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作者簡介：

費朝陽（1978年-），男，沈陽工業(yè)大學建筑與土木工程學院講師，博士，主要從事建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)教學和建筑節(jié)能應(yīng)用研究。