环工专业流体力学课程思政教学探究与实践

2023-11-10张晓颖颜酉斌张庆云

吉林教育(党建与思政版) 2023年10期

张晓颖颜酉斌张庆云

（安徽工程大学，安徽芜湖 241000）

基于“课程思政”的理念，高等院校思想政治教育逐渐从“思政课程”转向“课程思政”建设。课程思政是基于专业课程的专业性，要求专业教师在课程讲授过程中深入挖掘专业课程的知识成分及思政元素，在课堂上引导大学生树立正确的价值观、世界观和人生观。[1]在全国高校思想政治工作会议上，习近平总书记强调“做好高校思想政治工作，要因事而化、因时而进、因势而新”，并指出“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强”及“其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”。因此，课程思政建设是专业知识体系与价值导向的有机融合，是“教书”与“育人”的完美结合。[2]

作为高等院校大多数工科专业的核心课程，流体力学是一门基于力学、物理、高等数学等多学科交叉融合的专业基础课程。它以流体为研究对象，主要讲授流体平衡和运动规律的基本概念、理论和原理，以及在工程技术中的实际应用。[3]以安徽工程大学化学与环境工程专业的流体力学课程为例，探讨如何在专业课教学过程中更好地嵌入思政元素和德育素材，探索一种能力知识传授和价值观念引领相结合的教学新模式，从而达到教书育人的目的。

一、课程简介及其思政特点

流体力学是众多高校中化学工程、土木工程和环境工程等专业设置的核心基础课程。安徽工程大学化学与环境工程专业的流体力学设置在大二上学期，共设40 学时。通过课堂讲授流体力学、运动学和动力学的基本原理和计算方法等，使学生掌握流体平衡与运动规律方面的基本知识，为后续环境工程原理等相关专业课程和设计奠定一定的流体力学理论基础。

该课程教学内容蕴含着丰富的德育素材和思政要素。例如在绪论章节的流体力学国内外发展历程的教学内容上引入我国古代在治水、灌溉和航运工程等方面取得的成就，以达到培养学生民族自豪感的教育目的；再比如在讲授牛顿内摩擦定律、欧拉方程、伯努利方程等理论部分教学内容上引入科学家背后的故事，以激发学生追求真知的兴趣和报效祖国的信念；在介绍流体流动状态——湍流理论时，通过引入周培源、钱学森等人在湍流理论上的研究成果及他们的爱国主义事迹，以培养学生的爱国主义精神和家国情怀。另外，通过介绍西方科学家与我国科学家研究成果的对比，可以告知学生只有极少数流体力学的理论是由中国人提出的，以此激发学生探究科学奥秘的使命感。因此，通过在课堂授课阶段引入思政元素，既可以达到传道授业解惑的目的，又对学生进行了潜移默化的思想政治教育，引导学生树立正确的价值观和人生观，从而达到了全方位育人的目的。

二、流体力学融入思政教育的实践路径

（一）结合典型事例融入思政元素

我国古代时期大禹治水的典故和都江堰、郑国渠和灵渠等治水工程说明了当时的人们已然对流体力学中明渠流和堰流有了一定的认识。以“都江堰”工程为例，它是集灌溉、防洪、供给生活及工业用水等多功能于一体的水利工程，而都江堰水利工程之所以能够发挥如此大的作用，主要是李冰父子充分地利用自然地理条件，采用多层次的弯道环流，在岷江出山口处设置了“鱼嘴”“飞沙堰”和“宝瓶口”工程，从而达到了无坝分水、自动控制水流量、自动排沙、自流灌溉的目的，通过此案例，既可让学生感受到弯道二次流作用的巧妙之处，还可以通过具体的实例，培养学生的民族自豪感。[4]

（二）通过科学家人物事迹融合思政元素

瑞士著名科学家欧拉和伯努利等人是经典流体力学的奠基人，欧拉方程和伯努利方程的建立也被认为是流体动力学作为一个分支学科建立的标志。由于长期劳累和过度工作，欧拉早年右眼就不幸失明，但是出于对科学的执着追求，接下来他更是呕心沥血、夜以继日地拼命工作，致使在30 年后，他的左眼也失明了，即使如此，欧拉一生一直醉心科研，从未停下过追求的脚步。尽管欧拉早年间就离开了祖国，但他一生从未动过改变国籍的念头，这足以表明他对祖国的热爱之情。[5]我国著名流体力学家周培源、钱学森等人都有过婉拒美国政府丰厚待遇而毅然回到祖国的经历。周培源早年师从海森堡、泡利教授研究量子力学，也是当时在爱因斯坦身边从事相对论研究的唯一的一名中国学者。1937 年，周老先生回到祖国，当时正值抗日战争爆发。因此，为了科学救国，周老将研究方向转向实用性更强的湍流理论，用平生所学和实际行动报效祖国。[6]他的研究，填补了我国在湍流理论方面的空白，为我国的科学事业做出了重大贡献。钱学森曾同周老先生一起提出了国内第一座研究型航空风洞中非定常流机翼理论、湍流边界层控制和层流翼型等研究课题。[7]通过介绍国内外科学家的励志事迹，引导学生树立正确的人生观。特别是通过科学工作者的经历向同学们表明，尽管科学无国界，但科学家须心系祖国，以达到培养学生具有为国家强盛而努力奋斗的家国情怀的目的。

（三）利用多媒体和网络等先进教学手段融入思政教育

流体力学课程中公式方程理论部分占比较高，推导过程烦琐，因此要求教师从课堂讲解、师生互动、课后辅导等角度出发，探索创新更多的教学途径。以安徽工程大学化学与环境工程专业教学为例，教师采用的创新教学模式包括课前预习（雨课堂提前发布）、问题导向、课堂精讲、学生分组讨论、课后复习巩固等多个教学环节，构建课前、课堂和课后闭环学习体系。课前，通过“雨课堂”等智慧教学工具发布“问题启发”，以激发学生自查资料、深入学习的兴趣，提升学生自主学习的能力。课堂上，教师借助“雨课堂”等智慧教学工具，实现课堂随测、在线答题等师生互动环节。课后，教师通过“雨课堂”后台推送的课题报告实时了解每个学生课上答题情况，据此设计更加有针对性的辅导方案。学生也可以在课后随时观看平台上的教学课件，有助于提高学生的学习能力，从而实现课程思政内容的良好融合。以流体力学课程中的“实际流体的运动状态”教学内容为例，课前发布的问题为：第一，实际流体有几种运动状态？第二，你知道“世界单跨桥之王”坍塌的罪魁祸首吗？课堂上，教师在流体力学课程教学中引入了环境科学与工程仿真实验及工程实训应用软件（HKG），开展雷诺仿真实验，加深学生对层流、湍流的直观感性认识。结果表明，实际流体存在层流和湍流两种运动状态，介绍层流和湍流状态下流体速度的特点和分布规律，简介“世界单跨桥之王”——塔科马海峡大桥坍塌背后的秘密是“卡门涡街”引起的桥梁共振，讲授在一定的风速下，穿过大桥的气流由于边界层分离形成涡流，连续性的旋涡会对被绕的桥梁产生周期性浸染力，这种浸染力和大桥振动的频率接近时，就会产生共振。[8]通过案例结合，引导学生分析课前提出的问题，认识流体力学在实际应用中的重要性，使学生正确掌握并运用所学知识。另外，课堂上教师采用“翻转课堂”“对分课堂”等教学模式，将学生按照不同层次进行分组，每组学生根据教师布置的习题作业，通过查阅资料、师生讨论、制作PPT、上台讲解等环节，提升学生的综合素养。最后，通过课后布置习题，进一步巩固和延伸所学知识，强化学生的学习效果。

三、课程思政实施成效

安徽工程大学化学与环境工程专业流体力学教学大纲内课程目标设置主要体现三点，分别为：第一，对流体相关概念有初步了解，掌握黏度、不可压缩流体等概念内容，对静压强和真空度有清晰的认知；第二，掌握流体静止及运动时的规律及流体与固体之间的作用原理；第三，能选择相应的能量损失系数，进行管路计算。课程结束后，主要采用定量评价和定性评价相结合的评价方法，结合学生课堂表现、课程考核和期末最终成绩进行分析，发现学生学习的主动性有所进步，学习成绩有所提升，解决问题的能力有所加强。并在课程结束后采用调查问卷方式，面向2019 级、2020 级的学生进行流体力学课程思政达成满意度情况分析。如图1 所示，对于19 级学生，有79%（86 名）的学生认为达成，21%的学生（22 名）认为基本达成；20 级有86%的学生（85 名）认为达成，14%的学生（13 名）认为基本达成，没有学生认为有欠缺，说明思政元素的融入进一步激发了学生的学习热情，有助于学生对知识点的掌握，思政方面取得了一定成效，达到了又红又专的教育目标。