“工程流体力学”的课堂教学模式思考*

朱兵 孙晓晶 黄典贵

（上海理工大学 能源与动力工程学院，上海200093）

“工程流体力学”的课堂教学模式思考*

朱兵 孙晓晶 黄典贵

（上海理工大学 能源与动力工程学院，上海200093）

根据“工程流体力学”的课程特点，分析了以教师为主体的传统教学模式和以学生为主体的创新教学模式的特点，指出教师应处理好“如何教”和“如何学”之间的关系，不应采用单一的教学模式，而应根据教学的内容和目标，灵活运用合适的教学模式，以着力培养学生的创新思维和综合素质。

工程流体力学；教学模式；教与学

一、概述

“工程流体力学”是研究流体平衡与运动规律及流体与周围边界相互作用的科学，其教学目标是：学生在学完本课程后，可掌握流体力学的基本概念、方法、原理和工程知识，能运用学到的流体力学知识进行解释流体运动相关的现象，并初步具备分析和研究流体运动规律的能力。学生可为今后学习专业课程，从事相关的工程技术和科学研究工作打下坚实的基础。

“工程流体力学”课程作为一门理论性强、应用领域广泛的专业基础课，是高等学校多个工程类专业必修课程，其在普通高校的教学中占有重要地位［1］。因此，为了提高教学质量、培养应用创新型人才，研究探讨“工程流体力学”的新型教学模式将具有重要的现实意义。

二、课程特点

“工程流体力学”课程具有知识面宽、结构复杂、概念抽象、数学公式繁琐等特点。在教与学的过程中，一方面要求学生具备较好的前期课程基础，熟练掌握高等数学、大学物理和基础力学等知识；另一方面，要求教师具备宽广的知识面，能紧密联系后续专业课和工程实际，将抽象深奥的概念具体形象化，能充分激发和调动学生的学习兴趣，使得学生在理解基本概念和重要知识点的同时，熟练掌握流体力学的一般分析方法，最终能应用所学的知识和方法来分析和解决问题。因此，一直以来“工程流体力学”被认为是一门“教师难教、学生难学”的课程［2］。

三、传统教学模式

传统的“传递-接受式”教学模式以传授系统知识、培养基本技能为目标，目前很多教师在教学“工程流体力学”课程时，会自觉或不自觉地采用这种教学模式。该模式具有一定的行为心理学理论基础，着眼于充分挖掘人的记忆力、推理能力和间接经验在掌握知识方面的作用，强调控制学习者的行为达到预定的目标，其基本的教学过程是：复习-激发学习动机-讲授新课-巩固练习-检查评价-阶段性复习，通过反复的循环过程来实现预定的教学目标。

虽然这种教学模式会使得学生能在较短时间内接受到大量的信息，也便于教师有效控制课堂教学秩序和保持知识点的完整性。但是该“满堂灌”的教学模式过分强调教师的主导和权威作用，认为知识是由教师向学生单向传递的，它忽视了学生在学习中的主体作用，不利于学生对知识点的正确深入理解，更不利于培养学生的创新思维和解决实际问题的能力。

四、创新型教学模式

近年来，针对“工程流体力学”课程，一些教师已在教学方法和新技术应用上进行了不断尝试，如充分应用板书与多媒体相结合、理论讲解与实验操作相结合、根据专业或者对象特点的内容模块化分区教学、考核方式的灵活多样性等。虽然采用的新的方法和技术在一定程度上提高了教学效果，但是这种沿袭的以“教”为主体的教学模式不能充分调动学生学习的主观能动性，使得学生实际学习效果欠佳。

根据深化高等教育的教学改革的基本要求，必须强化人才的基本素质和创新能力培养，这对“工程流体力学”传统教学模式提出了新的挑战，迫切要求一批以“学”为主体的创新型教学模式在实际教学过程中应尽快加以综合应用。

（一）启发引导式教学

学生是学习的主体，因此学生的兴趣和态度决定了教师传递的知识能否被真正的接受、理解和反馈［3］。由于“工程流体力学”本身比较枯燥和抽象，教师必须采用多种手段（如身边的事例、多媒体、工程案例、学科前沿热点等）激发学生的学习兴趣。比如在第一节课讲绪论时，应先列举出身边多个与流体相关的案例（如汽车外形的演化、高尔夫球外形的凹坑、香蕉球、鲨鱼皮泳衣等），并在此基础上，应用多媒体技术尽量多展示各行业流体典型应用案例，让学生不但对“工程流体力学”充满好奇心和求知欲，同时也要让学生知道学好“工程流体力学”对今后从事专业相关工作的重要意义。

在讲解具体知识点时，教师不应总是直接告诉学生结果或者结论，而是应该尽量设定好知识点生效的情境，然后充分调动学生的主动性，给予学生独立思考的时间，让他们通过自身的感知、经验和推理得出结论。比如在讲牛顿内摩擦定律时，教师可以先复述牛顿当年做实验的过程和条件，再向学生进行引导式提问（上表面的驱动平板受力到底与哪些因素有关呢？）

可见，启发引导式教学模式能够充分激发学生的学习兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。

（二）归纳与演绎式教学

人类的认识活动，总是先接触到个别事物，尔后推及归纳出一般，又从一般演绎出个别，如此循环往复，使认识不断深化。因此，归纳和演绎是人类认识事物和从事科学活动必须掌握的一种逻辑思维方法。

在传统教师主导的教学过程中，其自身总是在不经意间使用了归纳和演绎法，但往往忽视了对学生这种思维方式的训练。在创新型教学模式下，教师应该主动完成从单纯的授之以“鱼”到授之以“渔”的观念转变，应强调学生的主体作用，让学生实际参与到归纳和演绎的过程中去。这样不但使得学生积极参与了教学的过程，主动掌握了知识，而且锻炼了学生的逻辑思维和创新能力。比如在讲解流体的性质时，可以让学生先来一次头脑风暴，教师中途适时给予一些提示，最后和学生一起归纳出流体的性质。比如在讲解流体满足的控制方程时，可以先让学生回顾前期课程已经学会的一般守恒定律，然后引导学生考虑当作用于流体微团或控制体如何？此时可侧重讲解推导的思路和方法，并直接给出最终一般形式的控制方程，而具体的推导过程可让学生作为课后作业加以演绎训练。在此基础上，还应训练学生掌握如何从一般到特殊的过程，在什么条件下可推演出简化的方程。

（三）应用导向式教学

理工科学生的培养关键应注重实际应用能力的培养［4］。因此“工程流体力学”的教学必须与工程实践相结合，这样一方面可以激发学生的学习兴趣，另一方面促进学生能将学到的理论知识应用到实际工程问题中，真正做到学以致用。

教师在应用导向式思维的指导下，必须充分地准备关键知识点的典型工程应用案例。然后在教学过程中，教师应有意识引导启发学生如何根据学习的理论知识，将复杂的工程问题通过合理的简化，建立合适的力学模型并加以解决。比如在讲授伯努利方程之前，可以先提示学生思考火车站台为什么设置安全线的日常应用问题，风机实验台如何测流量的实际工程问题等？这样可让学生带着问题去学习和思考，在讲完知识点后，再引导学生一起分析解决起初提出的疑问。

在应用导向式教学过程中，还应注重加强学生实际动手能力的训练，因此一个好的改革目标是应同步开展适当的简易实验或计算机模拟，并合理编排与课程相适应的训练内容。这能让学生将刚学到的知识马上通过自己的动手实践加以检验，促进了学生对问题认识的深度，同时也让学生有了相当的成就感，从而进一步加强了学生学好该课程的自信心。

（四）探究式教学

探究式教学方法是指在教师的引导下，以学生为主体，让学生自觉地、主动地探索，掌握认识和解决问题的方法和步骤，研究客观事物的属性，发现事物发展的起因和事物内部的联系，并从中找出规律［5］。显然，这种方法更多地强调学生的主观能动性，对学生本身的综合素质和自学能力要求较高，教师起到组织和适时引导帮助的作用。在“工程流体力学”的教学过程中，也可以针对特定的专题和特定的学生群体尝试采用探究式教学方法，着力培育一批具有创新能力的研究型人才。比如老师可以在教学中间阶段设定几个经典的或者学科领域前沿的专题，让一部分学有余力的学生通过课程的学习、文献的调研和阅读、定期的交流和指导，对设定的专题有较为深入的理解和认识，掌握从事科研活动基本的方法，激发学生可能从事科研活动乐趣。

五、结束语

为了提高“工程流体力学”的教学质量，培养具有创新能力的高素质人才，教师在教学过程中应根据教学的内容、目标和教学模式的特点，深入考量“如何教”和“如何学”之间的关系，灵活运用合适的教学模式，引领并充分发挥学生的主体能动性，从而努力实现学生的创新思维训练和应用能力的培养。

［1］杜敏，耿江，张欢，等.面向热能工程专业的“工程流体力学”课程教学探讨［J］.大学教育，2015（6）：125-126.

［2］刘宏升，孙文策，张博，等.流体力学研究型教学法的研究与实践［J］.中国科教创新导刊，2009（31）：86-87.

［3］李现平.高效能教学过程分析［J］.高等教育研究学报，2015，38（1）：5-12.

［4］施建华，马浩统，江文杰，等.“理论-实践-创新”三位一体网络课程改革探索［J］.高等教育研究学报，2014（4）：84-88.

［5］王珍，穆崔君，王少珍.“自主、合作、探究”教学模式在大学教育中的应用［J］.产业与科技论坛，2014（12）：180-181.

Based on the characteristics of the engineering fluid mechanics，the paper，analyzes the features of traditional teaching mode taking teachers as the center and theinnovative one taking students as the center.Meanwhile，this paper points out that teachers should balance the relation of how to learn and how to teach，adopt various teaching methods according to different teaching contents and objectives to cultivate the innovative thinking and comprehensive quality.

engineering fluid mechanics；teaching modes；teaching and learning

G642

A

2096-000X（2016）21-0086-02

上海高校青年教师培养资助计划（编号：ZZslg15009），上海理工大学流动控制与仿真重点实验室资助（编号：D15013）。

朱兵（1979，01-），男，汉族，江苏盐城人，上海理工大学能源与动力工程学院讲师，博士，研究方向：流体力学、计算流体力学及流动控制。孙晓晶（1976，07-），女，汉族，上海理工大学副教授，博士，研究方向：风力机流动与控制。黄典贵（1963，11-），男，汉族，上海理工大学教授，博士，研究方向：流体机械。