“流体力学”课程的启发式教学

李 晖

（1.集美大学机械工程学院，福建厦门 361021；2.江苏大学能源与动力工程学院，江苏镇江 212013）

“流体力学”课程的启发式教学

李 晖1，2

（1.集美大学机械工程学院，福建厦门 361021；2.江苏大学能源与动力工程学院，江苏镇江 212013）

针对流体力学课程的特点，结合教学实践经验，对启发式教学中教师的角色和作用进行了探讨，并提出了对比式启发、由浅入深启发、讨论式启发、批改作业式启发、实验教学启发等多种适用于流体力学课程的启发式教学方法。

流体力学；启发式教学；教学实践

流体力学是高校众多工科专业的专业基础课程，具有较强的理论性和工程实际意义。在教学实践中，学生普遍反映：该课程理论抽象，概念和方程较多，对高等数学知识要求较高，理论与工程实践结合难度较大。总之，在传统的注入式教学环境下，流体力学是一门非常难学的课程。

启发式教学的思想最早源自中国古代教育家孔子，他主张启发学生，引导学生，但不硬牵着他们走；严格要求学生，但不施加压力；指明学习的路径，但不代替他们达成结论［1］。现代教学论中的启发式教学思想的特点是：强调学生是学习的主体，教师要调动学生的学习积极性，实现教师主导作用与学生积极性相结合；强调学生智力的充分发展，实现系统知识的学习与智力的充分发展相结合；强调激发学生内在的学习动力，实现内在动力与学习的责任感相结合；强调理论与实践联系，实现书本知识与直接经验相结合［2］。

将启发式教学思想应用于流体力学课程教学，可调动学生的学习主动性、启发学生独立思考和逻辑思维能力、培养学生独立解决问题的能力，从而降低该课程的学习难度，提高教学质量和效果。

一、“流体力学”启发式教学中教师的角色

教师作为课堂教学的主导者，其作用主要体现在“导”上。在传统的教学方式中，教师是高高在上的领导者，学生唯师命是从，课堂气氛僵化、刻板、拘束；而在现代启发式教学中，教师的主导作用更多地体现在启发、引导方面，由此营造出民主、和谐、愉悦的课堂教学气氛。

（一）教师是启发式教学活动的设计者

在启发式教学中，教师在设计教学活动时，应充分考虑如何调动学生的学习兴趣以及如何使学生参与到教学活动中。流体力学的课堂教学设计应包括四个部分：（1）引出知识要点。可结合生产生活实例提出问题或设置悬念，使学生对即将学习的知识先产生感性认识和浓厚兴趣。例如，在讲液体的粘温特性之前，可先举一个简单的有关洗碗或炒菜的例子；在讲有旋流动之前，先介绍龙卷风这一自然现象；在讲伯努利方程之前，先讲述发生在1912年的远洋航轮“奥林匹克”号与巡航舰“豪克”号相撞的事件等。通过这些实例提出问题，让学生带着疑问去学习。（2）介绍知识要点。这部分活动主要通过教师的讲解、示范进行，同时可借助多媒体技术。流体力学中的概念往往是抽象的，学生理解起来比较困难，教师的讲解应采用优美的语言将概念讲述得形象生动。例如，讲解流体的易流动性时，可引用诗句“抽刀断水水更流”；介绍流线和迹线时，可吟诵诗句“大漠孤烟直，长河落日圆”等等。（3）设计学生的活动。这主要是让学生对所学知识进行实践和体验，并在展示自己的过程中把知识变为自己的能力。可通过创设情景、角色扮演、分组讨论、实验设计等方式使学生参与其中，例如，讲解伯努利方程时，让学生自行设计即兴小实验；讲解流线和迹线、欧拉法和拉格朗日法等相似概念时，组织学生分组讨论两者的异同点等等。（4）设计思考题。思考题的作用是使学生进一步消化、理解所学的知识，并能用所学知识对工程实际问题进行思考和分析，提高学生分析问题和解决问题的能力。例如，在讲完伯努利方程之后，请学生思考：为何两艘大型轮船在行驶过程中不能靠得太近？汽车的风阻是如何形成的？等等。

（二）教师是学生学习的引导者

叶圣陶先生曾指出：“教师之主导作用，盖在善于引导启迪，使学生自奋其力，自致其用。”学生的学习兴趣和信心要靠教师的引导、启发和辛勤培育，这就是教师的引导作用。在流体力学的启发式教学中，引导学生学习应注意以下几个方面：（1）尊重学生。培养一种师生之间、生生之间相互尊重的文化氛围，教师应做到恕道谦虚，尊重接纳，以鼓励为主，培养学生的自信心。（2）平等参与。教师应鼓励所有学生平等参与到教学活动中来，同时教师要与学生分享自己的感受和想法，和学生一同讨论、探究，建立平等和谐的师生关系。（3）协调指导。教师应充当协调者的角色，协调整个课堂活动，保证教学活动有条不紊地进行。除此之外，教师要善于观察、聆听，随时掌握课堂中出现的各种情况，不断地思考下一步如何指导学生学习。

（三）教师是学生身心发展的引路人

大学生正处于人生成长的关键时期，由于人生经验、社会阅历等方面的限制，他们的思维方法、人生态度、行为习惯具有不成熟和未完善性；经济的发展、竞争的加剧使年轻学生面临巨大的压力和困惑，需要有人去启发和引导。流体力学是一门发展历史悠久、与工程实践结合紧密的学科，教师在授课过程中，可结合该学科的发展历史和工程应用，介绍一些启迪心灵的例子，促进学生的身心发展。例如，介绍流体力学发展史时，可列举大禹治水“三过家门而不入”的传说，宣传其吃苦耐劳、克已奉公的忘我精神；而秦朝李冰父子带领劳动人民修建的都江堰至今还在发挥着作用的例子，则可激发学生的民族自豪感。

二、“流体力学”启发式教学中具体教学法的运用

启发式教学是一种指导教学实践的思想和观念，它并不是一种具体的教学方法。针对流体力学这门具体的课程，要根据其内容特点和学生学习的客观规律，在教学实践中总结出适合于本课程的具体的启发式教学方法。

（一）对比式启发

在流体力学教学中，对比式启发教学法可包含三个方面的内容：（1）将相近或相反的定义、概念进行对比，从而使之条理清晰、对比鲜明、启发思维、便于记忆。例如，在讲解欧拉法和拉格朗日法、流线和迹线、层流和紊流、定常与非定常流动等相近或相反的概念时，应注意启发学生对照比较。（2）将新旧知识进行对比，使学生在理解旧知识的基础上加速对新知识的掌握。例如，将理想元流伯努利方程、理想总流伯努利方程和实际流体的伯努利方程的成立条件及方程形式进行分析对比，可贯通旧知识和新知识，使学生加速对后者的掌握。（3）将理论知识与实践应用相对比，使抽象的内容具体化，加深学生的感性认识。例如，在讲解完连续性方程、伯努利方程后，可将其应用于工程实践中的孔口和管嘴出流［3］，通过计算过程使学生消化所学的理论知识。

（二）由浅入深启发

流体力学作为一门实践性很强的学科，来自于实践，应用于实践，和现实生活紧密相联。这一特点使我们在学习流体力学理论时可以结合大量的实例引导学生由浅入深，从感性认识上升到理性认识。例如前文中提到的，由洗碗的例子引出液体的粘温特性；由自然现象龙卷风引出有旋流动；由两船相撞引出伯努利方程等等。这样科学地将生活中的实例和理论知识有机地结合起来，不仅可以增强学习的兴趣，克服理论学习的枯燥性，而且可以引导学生一步一步地对问题由认识到分析再到解决，循序渐进地学习，有效提高教学效果。

（三）讨论式启发

课堂讨论是一种重要的教学形式，它是学与思、学与论的结合，是在教师指导下以学生活动为主的课堂教学方式。采用这种教学法时，首先，教师要认真选择讨论题目，题目设计应着重于基本概念的理解，并提高趣味性。其次，要组织好学生的讨论，教师要协调讨论气氛，指导学生思路，避免出现偏离教学主题的讨论氛围和内容。最后，教师要及时做出总结，肯定正确意见，表扬有创造性的见解，指出错误的论点及模糊的地方，这样既提高了学生的认识水平，又使学生在思维方法上有所收获。笔者在教学实践中，经常在某一知识点讲解完毕后，举出一些生活中的实例引导学生思考并展开讨论。例如，讲完伯努利方程之后，请学生思考讨论：足球比赛中的“香蕉球”是何原理？为什么高尔夫球是有凹坑的？大雁为何会排成人字形？等等。从教学效果来看，课堂讨论创造了一种生动活泼的气氛，让学生在参与中既掌握了教学内容，又培养了创新能力和创新精神。

（四）课堂练习式启发

由于流体力学理论性较强，概念抽象，方程较多，因此，在课堂上进行习题训练成为学生理解和巩固知识的重要手段。在练习题目的选编上，教师应选择一些具有典型性、综合性和实践性较强的习题供学生练习。对于一些难点，教师在启发和提示的基础上，让学生互相讨论，逐步深入，在争论中得出答案。最重要的是，练习结束后教师应与学生共同总结练习题目的特点、难点和容易出现错误的模糊点，并总结解题步骤。例如，对于应用总流的伯努利方程解题，笔者总结出了“三选一列”（选择基准面、选择计算断面、选择计算点、列总流伯努利方程）的解题步骤；对于应用动量方程解题，总结出了“二选一作一列”（选择脱离体、选择坐标系、作受力简图、列动量方程）的解题步骤。实践表明，通过习题训练、启发和总结，及时有效地使学生巩固了相关知识。

（五）自助教学式启发

鼓励学生自行寻找有关流体力学课程的文档、图片、视频等电子文件，并鼓励他们自行开发电子课件。在适当的条件下，请学生走上讲台讲授某段课程内容，通过这种角色转换，激发学生的学习热情和积极性。运用此种教学法，首先要选择好教学内容，应选择难度不大、学生通过自学即能理解、偏重于基本理论应用的知识作为自助教学内容（如气穴现象和液压冲击等）。其次，教师应维护学生的积极性和自尊心，鼓励学生全方位展示自己的风采。最后，应由教师以及学生代表讲评、总结，畅谈感想和收获。

（六）实验教学启发

实验教学是流体力学教学中的重要组成部分。在传统教学中，流体力学实验室开设的多为验证性实验，如水静压强实验、雷诺实验等。为培养学生的综合应用能力，启发学生的创新思维，在流体力学课程的启发式教学中，应多设应用性实验和设计性实验。应用性实验可使学生掌握仪器使用方法，提高动手能力，加深对知识的理解。如流体流动阻力测定实验可使学生掌握流体流经直管和局部管件时阻力损失的测定方法，学会压差计、毕托管、涡轮流量计等常用仪表的使用方法。对于设计性实验，可以给出实验题目，提供实验设备和用具（有时要学生自己选择），要求学生自行设计实验方案，写出实验步骤，处理实验结果，撰写实验报告。通过设计实验，可以激发学生的兴趣和热情，扩展发挥空间，进一步提高学生的思维能力和动手能力，从而有效地促进实验教学的效果。

（七）批改作业式启发

课后作业是流体力学教学中重要的一环，“学生做，教师批”是传统的作业批改模式。笔者在教学实践中发现，近年来学生抄袭作业现象非常普遍，单靠教师批改作业很难掌握真实的教学效果。因此，有必要引入批改作业式启发教学法，让学生参与到作业批改过程中，锻炼其判断思维能力，增强其学习主动性。实践此教学法的具体做法是，教师在收齐作业以后，先大致看一下作业的情况并对典型问题做好记录，然后按一定学号规则发给学生，让其批改。要求学生不能自己批改自己的作业，批改时必须指出作业中的错误之处并进行改正，改完后还要签上自己的姓名。学生批改完的作业再次提交给教师以后，教师完成最终批改，相应为每个学生给出两个成绩，一个是做作业成绩，一个是批改作业成绩。实践表明，批改作业式启发教学法可大大提高学生的学习主动性，减少作业出错率，同时使学生的思维能力和判断能力得到锻炼。

除了上述启发式教学法，在教学实践中，笔者还总结了回顾式启发、总结式启发、多媒体启发等方法，由于篇幅限制，在此不一一赘述。

三、结语

启发式教学思想的核心是启发学生的思维，调动其学习主动性和积极性，促使他们进行生动活泼的学习。在教授流体力学这一重要的工科专业基础课程时，教师应以启发式教学思想为指导，明确自己的角色定位，在教学实践中不断探求适合于本课程和教学对象的具体教学方法。本文介绍了笔者在启发式教学实践中的一些体会和认识，但同流体力学学科本身一样，如何在流体力学课程教学中更好地体现启发式教学思想仍是一个广泛而复杂的课题，有待于进一步探索和研究。

［1］ 李定仁.教学思想发展史略［M］.兰州：甘肃教育出版社，2004.

［2］ 黄甫全，王本陆.现代教学论学程［M］.北京：高等教育出版社，1998.

［3］ 莫乃榕.工程流体力学［M］.武汉：华中科技大学出版社，2000.

（责任编辑张佑法）

G642.0

A

1007－7111（2011）02－0079－03

2011－01－23

集美大学教育教学改革立项项目（JY09173）

李晖（1974—），女，硕士，讲师，研究方向：工程热物理。