《工程流体力学》课程的立体化教学体系建设

李德玉+李嘉薇+陈更林

摘要：在分析《工程流体力学》课程教学体系及实践环节存在的问题基础上，论述了立体化教学体系的研究现状，提出了构建《工程流体力学》课程立体化教学体系的方案，从立体化教学资源、多元化教学方法、立体化实践教学模式等几个方面进行立体化教学体系的构建。实践表明，该教学体系的构建可有效提高教学效果。

关键词：《工程流体力学》；立体化；教学体系；教学资源

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）08-0150-02

一、引言

《工程流体力学》课程是高等工科院校中一门主干专业基础课，该课程是联系前期高等数学、理论力学等基础课程和后续专业课程的桥梁和纽带，在学生能力培养和知识体系构建过程中起着“承上启下”的作用。由于很多学生缺乏生活经验，对流体力学现象认识模糊。同时，一些流动现象和流动规律很难用语言描述清楚。因此，学生普遍感觉流体力学概念抽象，难以理解，对该课程产生畏难情绪和厌学现象，学习积极性不高。本文在分析《工程流体力学》课程教学现状的基础上，首先对立体化教学体系的含义进行了深入的探讨，然后重点论述《工程流体力学》课程立体化教学体系构建的基本方案，最后给出了该立体化教学体系运行后的教学效果。

二、《工程流体力学》教学现状

《工程流体力学》课程的教学现状可以从学生的上课缺勤多、作业抄袭多和教材看的少、师生互动少这“两多两少”来体现。一方面，这种现状与学生的个人因素有关；另一方面，这也反映出当前《工程流体力学》课程教育教学存在的诸多薄弱环节，亟待完善。

1.教学资源短缺，教学模式单一。《工程流体力学》课程开设已久，但现有的教学资源比较有限，质量不高。数十年来，尽管国内出版的《工程流体力学》教材种类繁多，但内容编排上千篇一律，缺乏新意，可阅读性差。课堂教学尽管采用多媒体方式，但现有的多媒体教学课件形式单一，内容不够丰富，缺乏实战性，导致教学仍以口授为主，课堂互动性不足，学生学习积极性不高，主动性不够。

2.实践教学平台单一，教学内容陈旧，缺乏启发性、创新性。实践教学是《工程流体力学》课程教学体系的重要组成部分，是锻炼学生科研动手能力，培养学生科学研究素质的基本途径，是培养学生创新精神和创新能力的重要环节。我校的《工程流体力学》实践环节主要以实验室实验教学为主。尽管实验种类较多，但主要是以“演示性”、“验证性”实验为主，而且实验内容陈旧，手段老套，测量技术落后，很难激发学生实验兴趣，更难适应研究型、创新型人才培养的需要。此外，实践教学与课堂教学不同步，配合不紧密，使得实践教学环节在课程教学中所起的作用被大大削弱。

3.缺少有效的师生沟通平台，师生交流少。“课程答疑”这种教学过程中主要的师生交流方式现已被学生忽视，很少有学生能够主动地去参加答疑。师生交流少，就容易造成“教”、“学”分离，给课程教学的有效开展构成了障碍。

针对现阶段教学过程中出现的各种问题，我们力图改变传统的教学方法，通过立体化教材建设，立体化理论与实践教学模式和多元化的辅助教学模式建设，构建起工程流体力学立体化教学体系。通过建设使学生更多地了解流动问题的工程背景和实际应用，从而加深感性认识，提高学习兴趣，培养创新精神，使《工程流体力学》课程的教学水平迈上一个新台阶。

三、工程流体力学立体化教学体系建设

随着现代信息网络技术的发展，“立体化教学”模式逐渐发展起来。2003年，教育部首先提出“立体化教材”（或立体化教学资源）的概念。“立体化教材”是指除了传统意义上的纸质教材外，以网络存储为载体，以网络传输为手段的新型出版物，包括电子课本、电子教案、CAI多媒体课件、习题库、网络课程和资料库等。除了要求建设“立体化教学”资源外，“立体化教学”体系的建立还需要形成“立体化教学”模式。“立体化教学”模式强调的是借助“立体化教学”资源，充分发挥教师的教学指导作用及学生的主观能动性，教以学为本，从而达到学生充分掌握理论知识及提高实践动手能力的目的。基于此，《工程流体力学》课程的立体化教学体系建设应包括立体化教学资源建设和立体化教学模式的构建。

1.立体化教学资源建设。通过完善主教材、辅助教材和电子课件内容，制作网络教材、教學视频库、教学网站，构成立体化教学资源，同时借鉴国外优秀教材编写经验，通过增加重要流体力学事件、工程实例和重要人物介绍，丰富教材内容，提高教材知识性、趣味性，增强教材可阅读性。此外，要丰富教学课件内容，引入“案例式教学”模式，采用“启发式”和“参与式”的多元化课堂教学方法，增强课堂教学的互动性，将《工程流体力学》课程中的重点、难点内容制作成教学视频，便于学生巩固课堂所学知识。

2.构建立体化理论教学模式。《工程流体力学》的教学内容理论性较强，学生容易感到枯燥，从而失去学习的兴趣，理想的教学效果很难保障。经过教学实践的不断积累，发现在传统的讲授课堂教学模式中适时引入“对比式”、“案例式”、“专题式”和“参与式”等多元化课堂教学方法，能很好地激发学生的学习兴趣，增强学生学习的自觉性。例如：在绪论课的讲授中，采用“案例式”和“专题式”相结合的教学方法，设置流体力学发展历史，推动流体力学理论前进的代表性人物及主要成就等专题讲座，结合具体实例讲述流体力学的基本概念和基本方法，从而使学生对流体力学原理有一个整体的了解，并增强学生学习流体力学的热情；在讲述流体动力学时，将系统和控制体、定常与非定常、可压缩与不可压缩等流动基本概念放到一起进行对比讲述，使学生有一个清晰的认识，加深对所学知识的印象；在讲述理想流体势流理论时，通过CFD数值模拟实验进行探究，让学生充分参与，培养学生发现问题、总结问题的能力。重视师生互动，课堂上采用“提问+讨论”的方式；让学生充分参与，从而培养学生的综合素质。

3.基础实验与研究型实验相结合，构建有层次、立体化的实践教学模式。将工程流体力学实验分为以“演示性”、“验证性”传统实验为主的基础实验部分和结合大学生实践创新项目开发的研究型实验部分。基础实验包括用于辅助实践教学的虚拟实验系统的开发和实验教学视频库的建设。学生可以通过虚拟实验系统进行虚拟实验以熟悉实验基本内容、基本方法和基本操作。借助简易实验或实验教学视频，将实验室搬进教室，实现实践教学与课堂教学的同步，使学生获得对流体及其运动规律的感性认识，帮助学生加深对基本定理和公式的理解，完成从理论到实践再上升为理论的认识过程。研究型实验是对基础实验的延伸和提高。结合我院多年来大学生实践创新项目所取得的成果，开发一定数量具有“启发性”的流体力学实验，并引入热线测速、高速摄像、流场显示等现代化流场测试技术，能够开拓学生的视野，提高其学习兴趣并培养其科学研究基本素质和创新精神。

4.以网络教学平台建设为核心，构建多元化的辅助教学模式。除了传统教学网站内容的建设外，重点建设学生作业网络发布平台和师生交流平台，使学生的课程作业做到人手一题，杜绝作业抄袭现象。借助师生交流平台，将“课程答疑”搬上网络。学生可以在平台上留言提问，与教师进行在线交流。教师则可以查阅学生提问内容，了解学生学习过程中的热点、难点，及时获取教学的反馈信息，从而起到良好的辅助教学作用。

四、立体化教学体系建设成效

《工程流体力学》立体化教学体系建设，完成了包括多媒体辅助教学课件、电子教案、网络在线课程、习题辅导网站及习题在线测试等一大批教学资源，促进了工程流体力学教学教师队伍的发展，提高了教师业务水平，调动了学生学习的积极性、自主性，极大地改善了工程流体力学的教学条件，收到了良好的教学效果，并在实际教学中取得了一系列的成绩。自项目实施以来，共获得学校各项教学竞赛类特等奖3项、成果类二等奖3项。

参考文献：

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