時間:2022-06-29 09:03:37
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《工程流體力學》是工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)學科,是力學的一個重要分支,主要目的是為了將流體力學知識充分運用到生產(chǎn)生活當中。工程流體力學的研究方法主要包括實驗研究、理論分析以及數(shù)值計算等。其中實驗研究主要是利用各種實驗儀器對流體現(xiàn)象進行觀測分析,總結(jié)出流體運動的規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上進行預(yù)測,通常采用模型進行實驗分析;理論分析主要是根據(jù)質(zhì)量守恒、動量守恒以及能量守恒等定律,加以數(shù)學分析的手段,對流體運動進行分析研究;數(shù)值計算則是利用數(shù)學語言將流體運動的普遍規(guī)律表達出來,從而獲得質(zhì)量守恒、動量守恒以及能量守恒的計算方程,這些方程組合在一起成為流體力學基本方程組?!豆こ塘黧w力學》課程設(shè)置的根本目的是為了讓學生熟練地掌握流體的機械運動規(guī)律,將其運用到實際生活當中,以此來解決各種與流體力學相關(guān)的問題,但是長久以來我們在課堂教學中所強調(diào)的是知識點的灌輸,學生進行機械化的記憶,缺乏創(chuàng)新,因此需要對傳統(tǒng)的教學理念進行徹底改變。
(一)幫助學生建立流體力學的思維方式
《工程流體力學》的教學大綱要求學生能夠了解及應(yīng)用流體力學的基本運動規(guī)律,掌握流體力學的理論研究方法。在傳統(tǒng)教學理念中,課堂教學過分注重基本概念、基本理論和計算方法的學習,學生在應(yīng)試教育的環(huán)境中對書本上的知識進行機械化的記憶,很大一部分學生對于知識點的記憶僅僅是為了完成考核任務(wù),因此無法形成系統(tǒng)的知識體系,也無助于培養(yǎng)學生的科學的思維方式,使其在日后工作和學習當中遇到關(guān)于流體力學相關(guān)的問題時,無從下手。鑒于此,在現(xiàn)代教育理念下需要教師引導(dǎo)學生建立系統(tǒng)的流體力學知識體系,并學會運用科學的思維方式對流體力學相關(guān)的問題進行分析研究。
(二)提高學生綜合分析應(yīng)用能力
《工程流體力學》課堂教學不僅要求學生建立科學的思維方式,還需要具備對流體力學知識的綜合分析和應(yīng)用能力。在傳統(tǒng)教學理念的影響下,學生被動地接受知識,嚴重缺乏學習的積極性和熱情,對知識和計算公式的機械化記憶,無助于培養(yǎng)學生的發(fā)散思維。因此需要在《工程流體力學》課堂教學過程中引導(dǎo)學生對知識進行自主總結(jié),通過對知識點的歸納總結(jié),形成鮮明形象的記憶;與此同時在課后練習中需要增加綜合性,促進學生對流體力學知識的綜合應(yīng)用。
(三)培養(yǎng)學生的實踐操作能力
實驗是《工程流體力學》教學活動的重要組成部分,通過實驗設(shè)計來檢驗一個理論或證實一種假設(shè)而進行的一系列操作或活動,從而更加清晰地理解和認識流體力學規(guī)律。通常實驗要預(yù)設(shè)“實驗?zāi)康?rdquo;、“實驗環(huán)境”,進行“實驗操作”,最終以“實驗報告”的新聞形式發(fā)表“實驗結(jié)果”。在傳統(tǒng)教學模式下,學生只能在有限的范圍內(nèi)進行實驗操作,根本無法鍛煉學生的實踐操作能力,因此需要學生自主獨立的進行試驗操作,讓學生自行設(shè)計實驗內(nèi)容,確定實驗方案,在實踐中不斷提高自己的操作和知識的運用能力。
(四)充分體現(xiàn)學生的主體地位
傳統(tǒng)教學與現(xiàn)代教學理念嚴重背離之處在于課堂教學活動中,教師往往處于主導(dǎo)地位,而作為教學活動關(guān)鍵核心的學生群體則成為了知識的被動接受者,單方面機械地完成課堂教學任務(wù),無法真正達到教學的目的。這就要求,在課堂教學過程中,教師必須時刻關(guān)注教學同步,充分調(diào)動學生的參與熱情,通過討論、提問等方式,讓學生真正參與到學習活動當中,學會發(fā)現(xiàn)問題,解決問題的方法。
二、啟發(fā)式教學的具體應(yīng)用
(一)啟發(fā)式教學的實質(zhì)
啟發(fā)式教學源遠流長,歷久彌新,“啟發(fā)”一詞最早源于古代教育家孔丘的“不憤不啟,不悱不發(fā)”。朱熹解釋說“:憤者,心求通而未得之意;悱者,口欲言而未能之貌。啟,謂開其意;發(fā),謂達其辭。”憤與悱是內(nèi)在心理狀態(tài)在外部容色言辭上的表現(xiàn)。就是說在教學前務(wù)必先讓學生認真思考,已經(jīng)思考相當長時間但還想不通,然后可以去啟發(fā)他;雖經(jīng)思考并已有所領(lǐng)會,但未能以適當?shù)难赞o表達出來,此時可以去開導(dǎo)他。在現(xiàn)代教育理念當中,啟發(fā)式教學主要是指教學活動中教師依據(jù)課程學習的客觀規(guī)律,引導(dǎo)學生積極主動自覺地掌握知識的教學方法。啟發(fā)式教學可以很好地詮釋教育學之間的關(guān)系,通過設(shè)置問題情境,充分調(diào)動學生參與的積極性和主動性,啟發(fā)學生獨立思考,發(fā)展學生的邏輯思維能力,并且通過教師的適當引導(dǎo)培養(yǎng)學生的動手操作能力和獨立解決問題的能力。
(二)設(shè)置問題情境
啟發(fā)式教學的關(guān)鍵在于設(shè)置問題情境,同時也是激發(fā)學生創(chuàng)新思維的一種有效方式。這就要求教師在《工程流體力學》課程教學中有目的、有意識地創(chuàng)設(shè)各種情境,鼓勵學生主動發(fā)現(xiàn)問題,讓學生獨立地進行探索分析。在《工程流體力學》課程教學過程中,學生遇到任何疑問都應(yīng)該及時提出,向同學和老師進行探討。大量的教學實踐表明,提問可以充分調(diào)動學生的注意力和學習的積極性,通過提問鍛煉學生的探索欲和邏輯思維能力。學生在啟發(fā)式教學模式下還應(yīng)該增加主動性,尋找自己的興趣點,去鉆研。這樣學生才會有問題意識,可以提出問題,而不是在別人背后去解答問題。另外,設(shè)置問題情境要與實際生活相融合??梢酝ㄟ^創(chuàng)設(shè)生活或工作式的教學情境,讓學生真正感受到《工程流體力學》課程教學的多樣性以及前瞻性,通過不斷探索激發(fā)出學生潛在的學習興趣以及好奇心。
(三)充分調(diào)動學生的主動性
在啟發(fā)式教學過程中,需要充分調(diào)動學生的主動性和積極性,讓學生真正意義上成為學習活動的主導(dǎo)者?!豆こ塘黧w力學》課程需要打破傳統(tǒng)應(yīng)試教育的束縛,讓學生的積極性和主動性得到充分釋放。教師組織學生進行討論時,要注意學生的反映,激發(fā)起學生發(fā)的求知欲望,引導(dǎo)學生通過收集資料了解流體運動的基本規(guī)律以及這些規(guī)律在工程實際中的應(yīng)用,幫助他們對問題的獨立思考。例如教師可以列舉一些流體力學在生活和生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的實例,使學生了解流體處于平衡及運動狀態(tài)下的力學規(guī)律,加強理論概念與現(xiàn)實生活的相互聯(lián)系??傊挥兄鲃訁⑴c其中,學生才能對問題有一個深入的了解,并且能夠切身地投入自身全部的精力想方設(shè)法去解決當前所面臨的問題,而教師則完全不用花費大量的精力進行講解,只需要進行適當?shù)闹敢ぷ?,使學生的自學能力能夠充分發(fā)揮。實驗是檢驗學生動手操作以及對知識運用的最佳方式,借助實驗也可以充分調(diào)動學生學習的積極性和主動性。在問題情境環(huán)節(jié)中,學生大膽假設(shè)和創(chuàng)新提問以后,就需要通過實驗對問題進行模擬分析,并得到結(jié)論。在安全的保障下,進入實驗室,在教師的引導(dǎo)下,自己動手去做,積極探索。這樣會對學習更有幫助,而這一過程會提高學生的研究熱情,也可以提高學生團隊的協(xié)作能力。此外,在《工程流體力學》課程教學過程中,學生還可以自由組合進行某一問題的研究,當假設(shè)足夠成立的情況下,通過查詢相關(guān)的文獻資料,并進入實驗室去尋找答案。這樣一來,學生在今后的學習或者工作中,如果遇到問題,就可以真正獨立地進行思考和研究。
(四)建立輕松愉悅的學習氛圍
建立輕松愉悅的學習氛圍是啟發(fā)式教學實現(xiàn)的前提。而長久以的來灌輸式教學,讓教師成為課堂教學的主體,其高高在上的形象,讓不少學生產(chǎn)生畏懼感,這也使得學習氛圍過于凝重、刻板甚至拘束。因此在教學方式上需要打破傳統(tǒng)教學模式的束縛,改掉以往死氣乏味的課堂教學,教師應(yīng)該是教學活動的組織者和設(shè)計者,通過營造出民主、和諧、愉悅的課堂氣氛等方式更好地幫助學生調(diào)動他們的主觀能動性和積極性,鼓勵學生親自動手,并且給學生提供更多的進行流體力學討論研究的空間和機會,讓學生在獨立思考、互相討論以及動手操作中完成問題的發(fā)現(xiàn)與解決過程。此外,教師還需要引導(dǎo)學生相互尊重、相互理解,課堂氣氛做到張弛有度。讓學生在合作交流中真正理解和掌握《工程流體力學》的理論知識和基本技能,使他們真正成為學習的主人。
三、結(jié)語
論文摘要:根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)特點,分析了該專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課“工程流體力學”和主干專業(yè)課“水污染控制工程”在教學中存在的問題,文章從教學內(nèi)容、教學模式、師資配置、考核方式四個方面提出了“工程流體力學”和“水污染控制工程”教學改革思路。
論文關(guān)鍵詞:環(huán)境工程專業(yè);工程流體力學;水污染控制工程;教學改革
“工程流體力學”是研究流體(液體、氣體)處于平衡狀態(tài)和流動狀態(tài)時的力學規(guī)律、流體與固體之間的相互作用及其在工程技術(shù)中應(yīng)用的一門科學,是力學的一個獨立分支,有其自身的理論體系,其基礎(chǔ)理論主要由三部分組成:流體靜力學、流體運動學和流體動力學。“水污染控制工程”是關(guān)于控制水體污染途徑以及各種廢水處理方法(包括物理處理方法、化學處理方法、生物處理方法等)的基本理論、工作原理及設(shè)計計算的一門科學。“工程流體力學”是環(huán)境工程專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課,“水污染控制工程”是環(huán)境工程專業(yè)的核心專業(yè)課,這兩門課程在環(huán)境工程專業(yè)本科教學中有著舉足輕重的作用,同時兩者之間也存在著重要的相互理論關(guān)系。
“工程流體力學”是水利、環(huán)境、能源、土木、機械、動力等學科的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程,該課程的教學內(nèi)容紛繁豐富,其特點是理論性和綜合性比較強,概念抽象,難于理解?!八廴究刂乒こ獭闭n程內(nèi)容與“工程流體力學”內(nèi)容結(jié)合相對比較緊密,如城市排水溝道系統(tǒng)、各種污水處理構(gòu)筑物等的設(shè)計計算,以及在構(gòu)筑物中的生化反應(yīng)、化學絮凝反應(yīng)中水力條件的控制等均是工程流體力學理論知識在水污染控制工程中的實際應(yīng)用。目前,在環(huán)境工程專業(yè)教學方面,“工程流體力學”和“水污染控制工程”課程正面臨著比較尷尬的局面:一方面課程內(nèi)容趨于復(fù)雜和廣泛;另一方面在課時量逐漸壓縮的情況下,“工程流體力學”和“水污染控制工程”教學內(nèi)容沒有起到應(yīng)有的相互銜接,教學內(nèi)容彼此脫離。由此形成環(huán)境工程專業(yè)“工程流體力學”教學內(nèi)容與專業(yè)課銜接不夠,在教學過程中學生感到內(nèi)容枯燥,概念抽象;而在“水污染控制工程”教學過程中,學生感到工程流體力學基礎(chǔ)理論知識不扎實,不能夠熟練應(yīng)用工程流體力學基礎(chǔ)理論解決水污染控制工程方面的實際問題。
針對目前環(huán)境工程專業(yè)課程設(shè)置及教學內(nèi)容的狀況,本文從教學內(nèi)容、教學模式、師資配置、考核方式四個方面提出“工程流體力學”與“水污染控制工程”教學改革,提高教學質(zhì)量,培養(yǎng)學生綜合能力。
一、改革教學內(nèi)容
對“工程流體力學”教學內(nèi)容進行改革,結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)特點,重構(gòu)環(huán)境工程專業(yè)的“工程流體力學”課程,對該課程中的主要內(nèi)容進行優(yōu)化設(shè)計,緊密結(jié)合后續(xù)專業(yè)課“水污染控制工程”的內(nèi)容進行改編,為“水污染控制工程”的講授奠定基礎(chǔ)理論知識?!肮こ塘黧w力學”教學內(nèi)容主要包括理論教學和實踐性教學兩部分,其中在理論教學內(nèi)容部分,如“工程流體力學”中涉及到的流體粘滯性、流體內(nèi)摩擦定律等內(nèi)容,結(jié)合水污染控制工程的斜板斜管沉淀池中水的流態(tài)所需要的雷諾數(shù)內(nèi)容為實例進行教學內(nèi)容改革;“流體靜力學”中絕對壓強、相對壓強、真空度等概念、理論在水污染控制工程中虹吸濾池、脈沖澄清池以及沉淀池、污泥濃縮池重力式排泥所需要的靜水頭壓力等實際工程中的應(yīng)用為實例進行教學內(nèi)容改革;流體運動學中基本理論對“水污染控制工程”中的數(shù)學模式的建立為實例進行教學內(nèi)容改革;“流體動力學”中壓力損失理論在水污染控制工程中的水力計算,水射器理論在水污染控制工程中的計量作用、加藥作用、射流曝氣作用為實例進行教學內(nèi)容改革等。其次,“工程流體力學”實踐性教學內(nèi)容部分,改革傳統(tǒng)的實驗教學內(nèi)容,除驗證性實驗之外,增加工程應(yīng)用性實驗,如文丘里流量計、三角堰流量計、巴氏計量槽、畢托管測速儀、虹吸管、孔口與管嘴的工程應(yīng)用等內(nèi)容,既加強了動手操作能力,也培養(yǎng)了學生將基礎(chǔ)理論知識轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的綜合分析與應(yīng)用能力,不僅使教學內(nèi)容豐富,也提高了學生學習的熱情和積極性。
對“水污染控制工程”教學內(nèi)容進行改革包括理論教學內(nèi)容改革和實踐性教學內(nèi)容改革,強調(diào)“工程流體力學”基礎(chǔ)理論知識在水污染控制工程中的應(yīng)用。在理論教學內(nèi)容方面,“水污染控制工程”中的污水溝道系統(tǒng)水力計算、水處理構(gòu)筑物中水力參數(shù)的確定、污水在構(gòu)筑物中的最佳流態(tài)、各水處理構(gòu)筑物之間高程布置、混合反應(yīng)池中攪拌強度的確定、過濾池中配水系統(tǒng)的設(shè)計及其濾速確定等一系列涉及工程流體力學問題的相關(guān)內(nèi)容進行必要教學改革,加強學生對“工程流體力學”基礎(chǔ)理論知識在水污染控制工程中的工程應(yīng)用有一個更清晰的認識,理解“工程流體力學”基礎(chǔ)理論知識在水污染控制工程中的重要性,使學生既掌握了“水污染控制工程”應(yīng)用設(shè)計方法、設(shè)計原則、計算方法等知識,也加強了學生對“工程流體力學”基礎(chǔ)知識在水污染控制實際工程的應(yīng)用。在實踐性教學內(nèi)容方面,加強工程性應(yīng)用實驗教學內(nèi)容,從不同的工業(yè)企業(yè)和居民生活區(qū)采集不同的廢水水樣,根據(jù)化驗所得廢水水質(zhì),確定所采用的處理技術(shù)和處理工藝,并通過實驗驗證在各種廢水處理工藝中所選擇的工程流體力學水力參數(shù),基于“工程流體力學”基礎(chǔ)理論知識分析廢水處理工藝水力參數(shù)的合理性。
二、改革教學模式
“工程流體力學”特點是理論性、綜合性、系統(tǒng)性較強,概念抽象、邏輯結(jié)構(gòu)嚴謹。目前傳統(tǒng)的教學模式基本上是教師講、學生聽,“授—受”型單一模式,盡管在學的過程中采用了多種形式的多媒體教學方式,但仍沒有改變學生在學習過程中的被動地位,學生缺乏主動性和實踐性。改革傳統(tǒng)教學模式,實施探究式、啟發(fā)式、開放式的創(chuàng)新教學模式,結(jié)合水污染控制工程中的實際問題,以工程實例為背景,應(yīng)用工程流體力學基礎(chǔ)知識解決實際工程問題,誘導(dǎo)學生積極思考,在教學過程中形成教學互動,調(diào)動學生學習的主動性和參與性。根據(jù)教學內(nèi)容性質(zhì),“工程流體力學”教學內(nèi)容可以分為基礎(chǔ)理論和實際工程應(yīng)用兩個部分。在流體靜力學、流體運動學和流體動力學三個基礎(chǔ)理論部分,采用形象化的多媒體演示、軟件模擬、小型實驗相結(jié)合探究式、啟發(fā)式教學模式,鼓勵學生課堂討論;在實際工程應(yīng)用教學部分,如孔口管嘴、有壓管流和明渠流部分,以水污染控制工程中的工程實例為背景,采用適量的實際工程圖片,豐富教學信息量,刺激學生的感官,激發(fā)學生的學習興趣,拓寬學生的思路,開闊學生的視野,可以使枯燥、乏味的內(nèi)容變得趣味盎然,使抽象、晦澀的內(nèi)容變得直觀生動。
“水污染控制工程”特點是實踐性、工程應(yīng)用性強,因為不同的廢水水質(zhì)達到處理要求所采用的處理技術(shù)、處理工藝不同;即便相同的廢水水質(zhì),如果污水量不同,所采用的處理工藝也不同;一個廢水處理工程,即廢水水質(zhì)、水量數(shù)據(jù)相同,也可以采用不同的處理技術(shù)和處理工藝,工程流體力學參數(shù)的選擇是確定不同廢水處理技術(shù)、工藝的主要影響因素之一。因此,在“水污染控制工程”的教學過程中,改革傳統(tǒng)教學模式,實施探究式、啟發(fā)式、開放式的實踐教學模式,以工程實例為背景,通過開放性的實踐性實驗正確選擇工程流體力學參數(shù),并通過實驗研究對參數(shù)的選擇、廢水處理效果等進行科學驗證。通過工程實例和實踐性教學改革,使學生既對廢水處理工程設(shè)計過程有一個清晰的思路,又能達到舉一反三的效果。
三、優(yōu)化師資配置
師資隊伍優(yōu)化,一靠資源,二靠制度,師資隊伍優(yōu)化也是一個相對的漸進過程,優(yōu)化的標準和措施與所處時代、社會背景及其自身所處發(fā)展階段和學科特色有關(guān)。環(huán)境工程專業(yè)特點要求師資隊伍結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量可靠?!肮こ塘黧w力學”與“水污染控制工程”是本專業(yè)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課和主干專業(yè)課,兩門課程在講授過程中存在著千絲萬縷的必然聯(lián)系,這就對師資配置和師資隊伍建設(shè)提出了更高的要求。首先,建立高質(zhì)量的師資隊伍,定期或不定期對教師進行專業(yè)培訓和實踐工程訓練,要求講授“工程流體力學”和“水污染控制工程”兩門課程的教師對兩個學科均有一定的研究,或者承擔一定量研究科研工作,洞悉當前“工程流體力學”和“水污染控制工程”發(fā)展的最新前沿理論和技術(shù);其次,在師資配置方面,要求講授“工程流體力學”的教師對“水污染控制工程”有一定的研究或承擔相關(guān)科研項目,講授“水污染控制工程”的教師對“工程流體力學”有扎實的理論研究或承擔相關(guān)的科研項目;第三,建立教師研討會制度,講授“工程流體力學”的和講授“水污染控制工程”的教師定期或不定期舉行教學研討會,避免兩門課程的講授內(nèi)容出現(xiàn)彼此分裂現(xiàn)象。如果在師資配置中,講授“工程流體力學”的教師畢業(yè)于力學專業(yè),即使講授“工程流體力學”的教師對力學有很高的造詣,對該門課程的講授有聲有色,但如果該教師對環(huán)境工程專業(yè)“水污染控制工程”專業(yè)理論知識或?qū)嵺`工程知之甚少,那么在教學過程中,必然不能夠?qū)ⅰ肮こ塘黧w力學”與“水污染控制工程”教學內(nèi)容相結(jié)合,對環(huán)境工程專業(yè)學生來說,這樣的師資配置,必定不是最優(yōu)化的師資配置。
四、改革考核方式
關(guān)鍵詞:流體力學;教學理念;內(nèi)容調(diào)整;教學方法;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)04-0041-02
流體力學是研究流體平衡和運動規(guī)律的一門科學,是力學的一個重要分支,已廣泛應(yīng)用到國民經(jīng)濟的各部門。工程流體力學課程在哈工大是機械類、材料類、儀器儀表類、航空航天類、建筑工程類、熱能動力類、流體動力工程類等專業(yè)必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程,既有基礎(chǔ)學科的性質(zhì),又具有鮮明的技術(shù)學科的特點,既與高等數(shù)學、大學物理、理論力學等課程有緊密的聯(lián)系,又是專業(yè)課的基礎(chǔ),是一門理論性和工程實際意義都較強的課程[1]。哈工大流體力學教研室成立于1956年,歷來重視教學研究及教學質(zhì)量,不斷積累教學經(jīng)驗,改進教學思想,在基礎(chǔ)教學與實驗設(shè)施、師資隊伍建設(shè)、教學質(zhì)量、教學研究與改革等方面都取得一系列成果,居于國內(nèi)領(lǐng)先水平,并于2009年被評為國家精品課程,目前正在進行國家精品資源共享課程的升級。雖然取得了一系列的重要成績,但是仍然存在一些問題,需要進一步轉(zhuǎn)換觀念,從當前社會的實際需求出發(fā),深入進行教學模式和教學內(nèi)容等方面的研究和探索。
一、改革教學理念
課程建設(shè)的目的是提高教學質(zhì)量,歸根到底是提高學生培養(yǎng)的質(zhì)量,而學生質(zhì)量的衡量標準則是其綜合素質(zhì)及能力。工程流體力學課程的特點是抽象概念多,數(shù)學分量重,理論性較強,許多復(fù)雜的流動物理現(xiàn)象難以用言語和具體圖像清晰地表述[2]。工程流體力學課程中有很多較難的知識點,例如流體微元運動的Cauchy-Helmholts速度分解定理、粘性流體的運動微分方程、邊界層基本方程及近似計算等,這些知識點包含了大量的數(shù)學推導(dǎo),往往要占用很多課時,同時這些理論知識的講解又是空洞和死板的,無法激發(fā)學生的學習熱情。即使是多數(shù)教師能夠本著負責的態(tài)度將這些知識難點講解清楚,也往往并不能使學生對這些難點留下深刻的印象。這種教學過程是事倍功半的,容易引起學生對這些知識做機械的符號記憶或者陷入對推導(dǎo)嚴密性的過度鉆研,無法建立起流體力學的全局思維方式,進而也不能提高學生的綜合分析應(yīng)用能力。因此,教師在授課過程中要不斷引導(dǎo)學生梳理所講授的知識,使學生能夠運用流體力學知識進行綜合分析。要讓學生明白,流體力學的學習不是背定理、記公式,而是要通過學習這門課程,掌握一門新的科學知識,了解它的人文背景,學習它的思想和方法,掌握它的原理和應(yīng)用。學生是課程學習的主體,在教學過程中需要注意教與學的同步,授課時關(guān)注學生的反映,根據(jù)學生的反應(yīng)對授課進行調(diào)整,必要時放慢節(jié)奏或變換講解方法,也可以讓學生參與討論。學生有必要參與到深層的學科知識應(yīng)用中,因此可以讓同學參加與學科相關(guān)的科學研究,引導(dǎo)同學應(yīng)用流體計算模擬軟件,實現(xiàn)模擬實驗[3]。教師對學生的實踐引導(dǎo)可以消減同學對流體力學公式繁多的苦惱,而在實踐能力不斷提高的過程中,學生的創(chuàng)新意識和能力將得到很大的鍛煉。實踐證明,學生可以完成適當?shù)墓こ塘黧w力學課程內(nèi)容的拓展研究,實現(xiàn)課程與科研工作的相互促進。在積極開展第一課堂的同時,還應(yīng)該引導(dǎo)學生參加第二課堂活動,激發(fā)學生創(chuàng)造熱情,培養(yǎng)學生科學素質(zhì)和創(chuàng)新精神,提高學生獲取知識、運用知識的能力和創(chuàng)新能力。例如科技創(chuàng)新和節(jié)能減排大賽這樣的大學生科技活動是開展素質(zhì)教育的重要平臺,為學生提供了施展才能、張揚個性的舞臺,使學生得以將課本所學知識充分的運用,并從制作和創(chuàng)新過程中學到了比課本更多的知識,提高了其知識綜合運用能力、實踐動手能力。流體力學教師應(yīng)該充分利用流體力學知識應(yīng)用面廣、基礎(chǔ)性強的特點,引導(dǎo)并指導(dǎo)學生參與此類科技活動。另外,流體力學教師還應(yīng)該經(jīng)常舉行科技講座,豐富學生的專業(yè)和學科知識,培養(yǎng)學生的科研意識和科學精神。
二、課程內(nèi)容調(diào)整
目前所使用的工程流體力學課程內(nèi)容包括了流體靜力學、流體動力學、漩渦理論基礎(chǔ)、理想流體平面勢流、粘性流體動力學、相似理論基礎(chǔ)、流動的阻力與損失、管路的水力計算、粘性流體繞物體流動、氣體動力學基礎(chǔ)、機翼及葉柵理論、流體要素測量等內(nèi)容。總的來說涵蓋了流體力學工程應(yīng)用的多數(shù)情況,但是結(jié)構(gòu)仍然需要進一步調(diào)整。首先,工程流體力學課程內(nèi)容較多,多年未更新,有些知識也趨于老化,應(yīng)適當?shù)貙?nèi)容進行增減。2006年專業(yè)調(diào)整后,能源與動力工程本科教學按一級學科制定教學內(nèi)容,在這種體系下,工程流體力學課程應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)保留的情況下,對于涉及到工程熱力學和空氣動力學的內(nèi)容進行刪減,避免不同課程的內(nèi)容重復(fù),使課程之間的界線更加明晰。這樣的好處就是,學生利用有限的課時可以將流體力學主體結(jié)構(gòu)體系學得更好。另外,由于工程流體力學更多的應(yīng)該涉及流體力學的工程應(yīng)用,所以關(guān)于漩渦理論、理想流體平面勢流及粘性流體繞物體流動章節(jié)內(nèi)涉及的較多理論性知識且與工程應(yīng)用關(guān)系不大的應(yīng)該適當精簡,減少課時占用。其次,工程流體力學課程內(nèi)容應(yīng)適當增加與工程應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容。美國著名的流體力學教材《Mechanics of Fluids》(Prentice Hall International Editions出版)選取了貼近工程實際的管道流動、葉輪機械流動、環(huán)境流體力學等內(nèi)容,作為經(jīng)典流體力學主題內(nèi)容的有機補充[4]。哈工大工程流體力學課程也應(yīng)該針對學校定位及專業(yè)設(shè)置,在廣泛調(diào)研開課專業(yè)的需求基礎(chǔ)上,適當增加有普遍性、代表性的工程應(yīng)用知識。最后,工程流體力學課程內(nèi)容應(yīng)更新與近期科技發(fā)展緊密聯(lián)系的內(nèi)容。由于教材不可能年年更新,教師應(yīng)該在教材內(nèi)容基礎(chǔ)之上,適當增加與科技進展相關(guān)的內(nèi)容,例如流動的虛擬實驗、流體參數(shù)的現(xiàn)代化測量、流體力學的發(fā)展現(xiàn)狀、流體力學的最新應(yīng)用情況等,讓學生了解到流體力學的科技前沿,開拓學生視野,增強其學習流體力學的熱情和興趣。
三、改革教學方法
關(guān)于教學方法,哈工大流體力學教師較早地采用了不完全教學法、潛科學教學法、社會探究法、問題教學法、角度教學法等創(chuàng)新性教學法,將教學內(nèi)容、教學媒體、教師活動、學生活動等課堂教學要素有機組織起來,發(fā)揮整體的最大效能。強調(diào)學生通過主動探求問題解決的途徑和方法,培養(yǎng)能力,以展素質(zhì);并將多媒體技術(shù)的運用與傳統(tǒng)教學手段、教學形式的改革統(tǒng)一起來,突出重點,突破難點,從而充分調(diào)動和激發(fā)學生的學習興趣和積極性。目前多媒體教學在高等教育中的應(yīng)用越來越廣,在如何正確使用多媒體教學的問題上目前還有一些爭議和討論。工程流體力學課程知識點多,公式推導(dǎo)多,難度大,對于具體的知識點利用板書詳細推演在課堂教學中占用了大量的課時,同時也會影響到學生對流體力學整體思維的把握。由于工程流體力學課程的特點,很多流動現(xiàn)象概念比較抽象,難以用板書表達清楚,很顯然傳統(tǒng)教學方式達不到理想的教學效果。利用多種媒體手段可以更好地創(chuàng)設(shè)教學意境,變抽象為具體,變靜態(tài)為動態(tài),變黑白為彩色,變無聲為有聲,通過豐富的圖例、連貫的動畫以及真實的實驗錄像,可以使枯燥、乏味的內(nèi)容變得趣味盎然,使抽象、晦澀的內(nèi)容變得直觀生動,同時也豐富了學生的信息量,可以更好地激發(fā)學習興趣[5]。另外,流體力學的特點是數(shù)學分量重、理論性強,所以又不能過多依賴多媒體教學。對于涉及到重要理論公式推導(dǎo)的內(nèi)容,簡單地將推導(dǎo)過程搬到課件上去,并不能使學生了解重要理論公式的來龍去脈,也難以加深學生對這些關(guān)鍵知識點的理解程度。這個時候需要收起屏幕,用板書認真書寫每個符號,推導(dǎo)每個關(guān)鍵公式,并解釋其中的物理概念和意義。多媒體和板書都有各自的優(yōu)缺點,因此我們可以取其長而避其短,采用兩者兼顧而又兩者不棄的原則,交互使用,相輔相成。
四、更新考評制度
哈工大工程流體力學課程作為技術(shù)基礎(chǔ)課,目前采取了綜合性的考評方法,總成績由作業(yè)、實驗、考試三部分組成,學生共計要完成60題左右的作業(yè),由教師進行判分并作為總成績的10%;共計要完成11項左右的實驗,根據(jù)學生對每個實驗原理和操作技能的掌握及實驗報告的質(zhì)量情況分為優(yōu)、良、及格、不及格來評定成績,若有兩次不及格或者缺席者必須重做否則不得參加期末考試。實驗課成績占課程總成績的10%。期末考試為閉卷,占總成績的80%。流體力學考試的組卷與課堂教學內(nèi)容息息相關(guān),課堂教學如果注重內(nèi)容的應(yīng)用性、靈活性和綜合性,則在組卷時應(yīng)適當減少客觀題,豐富試題類型,加大理解性和綜合性題目的分量,避免記憶性成分所占比重較大,而學生臨近考試加班加點應(yīng)付考試的現(xiàn)象。另外,根據(jù)課堂教學和課外科研實踐的特點,對于偏重于工程應(yīng)用的專題,可以探索利用撰寫科技論文、提交科研作品的方法進行考試,與傳統(tǒng)考試成績綜合來建立起更合理、更具實踐意義的考評制度。
工程流體力學課程是面向工程應(yīng)用人才的課程,所以教學核心始終應(yīng)該是學生知識應(yīng)用能力的培養(yǎng)。為此,在教學中貫穿流體力學思維模式和綜合分析解決問題能力的鍛煉,使學生學有所成、學有所用,是工程流體力學課程改革的一個長期方向。
參考文獻:
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[4]C.P.Merle,C.W.David.Mechanics of Fluids(second edition)[M].NJ(U.S.A.):Prentice Hall International Editions,1997.
關(guān)鍵詞:流體力學;課程教學;課程考核;改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)17-0091-03
《流體力學》是我校環(huán)境工程專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)理論課程。流體力學是應(yīng)用力學的一個分支,它以物理學為基礎(chǔ),力學為依據(jù),以數(shù)學、科學實驗及計算機為工具,研究流體平衡和運動的基本規(guī)律,以及流體與固體的相互作用力。作為一門實用的工程科學,流體力學有比較完整的體系,它不但可以獨立解決一些工程實際問題,而且可以為學習多種工程專業(yè)課打下必要的基礎(chǔ)。其任務(wù)在于使學生掌握流體力學的基本理論、基本計算方法、基本實驗技能以及在工程實際中的初步應(yīng)用。通過該課程的學習使學生初步具備分析和解決實際流體力學問題的能力,并對后續(xù)專業(yè)課程的學習以及將來從事相關(guān)專業(yè)的工作和科研打下良好的基礎(chǔ)。多年來,流體力學的教學內(nèi)容主要是經(jīng)典的流體力學理論和傳統(tǒng)的實驗分析方法,偏重于理論分析,教學內(nèi)容比較抽象和單一,不能反映當前流體力學學科發(fā)展的趨勢,不利于拓寬學生的知識面、提高學生的學習能力和創(chuàng)新能力。具體可以概括為以下幾點:
1.流體力學的教學大綱不適應(yīng)高等教育改革發(fā)展的需要,對教學目標和教學基本要求的定位不準,與培養(yǎng)目標的要求不太一致。
2.流體力學教學與環(huán)境工程其他專業(yè)課程結(jié)合不緊,導(dǎo)致許多畢業(yè)生在從事環(huán)境工程過程中感覺到流體力學對環(huán)境工程的指導(dǎo)作用不明顯。
3.流體力學中的部分概念與化工原理中的內(nèi)容相重復(fù)。
4.流體力學教材中缺乏反映近代科技成果的新內(nèi)容和流體力學的新發(fā)展,與現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展聯(lián)系不緊密。
5.教學方法和教學手段沒有考慮到學生主體。
6.流體力學教學中沒有引入演示實驗,將其中抽象的物理過程和物理圖像形象化、直觀化,學生不容易深刻理解和掌握。
7.成績評定形式單一,不能全面地考核學生所學知識和綜合運用知識的能力??己诵问交旧鲜峭ㄟ^學期末的一次性閉卷考試完成,試卷題型也大都為考察課程主要知識內(nèi)容點的選擇題、填空題、計算題、證明題等,這種考核形式有引導(dǎo)學生死記硬背的傾向,缺乏對學生綜合應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的考核。
這些問題的存在導(dǎo)致在學生心目中,流體力學似乎沒有其他專業(yè)課重要,是一門可學可不學的課程。因此,傳統(tǒng)的教學大綱、教學內(nèi)容、教學方式、成績評定不能適應(yīng)流體力學教學的需要,必須進行適當?shù)馗母?,?gòu)建面向工程的教學體系,注重實踐環(huán)節(jié)訓練,搭建能力培養(yǎng)平臺,建立更科學的考核機制,以適應(yīng)形勢的變化發(fā)展。目前,我國高校所使用的流體力學教材主要有毛根海編著的《應(yīng)用流體力學》、李玉柱、苑明順編著的《流體力學》、丁祖榮編著的《流體力學》、汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學》。我校選用汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學》作為指定教材。2012年,在認真梳理流體力學、化工原理及環(huán)境工程相關(guān)學科教學內(nèi)容與環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)目標的基礎(chǔ)上,對流體力學教學大綱進行了修訂、對教學手段進行改進,制作完成了與汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學》相配套的多媒體課件,并在教學中投入使用,取得了良好的教學效果。
一、修訂教學大綱
根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)目標修訂原有的教學大綱,使教學目標的工科特色更加明顯。
二、改革教學內(nèi)容
1.刪減與化工原理重復(fù)的內(nèi)容,對這部分知識點,把講授的重點放在深化和提高上。
2.將流體的物理性質(zhì)、靜力學、動力學、水頭損失和水力計算作為教學的重點。
3.大幅增加適應(yīng)環(huán)境工程實踐需要的內(nèi)容,引入一些環(huán)境工程案例,讓同學們未進入社會就能體會到流體力學對環(huán)境工程的指導(dǎo)作用
三、改革教學方法
新生入學開始就召開師生見面會,讓學科負責人講解專業(yè)培養(yǎng)方案,有經(jīng)驗的教師教授如何進入大學里的學習狀態(tài),引導(dǎo)新生盡快適應(yīng)大學的教育環(huán)境和人文環(huán)境,樹立全面人才培養(yǎng)的理念以及與之對應(yīng)的教學模式、考核體系等內(nèi)容。讓新生對自己的大學生活作全局規(guī)劃,從獲得知識、提高專業(yè)技能的方式方法上不斷開拓思維,尋求自己的努力方向。改變傳統(tǒng)的“注入式”傳授知識的教學方法,采用注重培養(yǎng)實踐能力的教學方法,針對具體教學內(nèi)容,靈活采用內(nèi)容講授、課堂討論、雙向交流、問題思考、習題訓練、器材設(shè)計與制作、企業(yè)觀摩考察等多種形式,使學生能較好地掌握流體力學的基本概念、基本規(guī)律,掌握分析解決流體力學問題的方法和思路,并使解決問題的能力得以提高。每次上新的章節(jié)時,先提出一些與環(huán)境工程實踐密切相關(guān)的問題,然后告訴學生這一章節(jié)要學習的內(nèi)容,通過這些內(nèi)容的學習,就可以運用所學的相關(guān)知識解決這些實際問題,讓學生帶著問題學習,就不會盲目地學,激發(fā)學習的興趣。如在流體的物理性質(zhì)一章導(dǎo)入的階段提出“為什么經(jīng)驗豐富的司機,總是要發(fā)動機預(yù)熱一段時間后才開始行駛”?在流體靜力學章節(jié)以“為什么點滴吊瓶的液體逐漸減少時而藥液的流速卻不變”?流體動力學中以“為什么飛機的頭部有一根長長的針狀物”等來導(dǎo)入。學完一個章節(jié)后,再告訴他們由于課堂教學時間有限,還有很多問題的解決需要更多的知識,引導(dǎo)大家自學。特別是課程教學已經(jīng)過半以后,學生的基本流體力學知識有些儲備后,要鼓勵、啟發(fā)、指導(dǎo)有興趣的同學做一些拓展性的學習和思考,參與老師的科研或自己做些發(fā)明創(chuàng)造,如教學模具、實驗器具等科技作品,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力。這時我會帶些有興趣的同學到污水處理廠、環(huán)??萍脊救⒂^考察,了解企事業(yè)的技術(shù)需求和科技難題,和同學們一起思考探索問題的解決方案。針對流體力學中的概念和規(guī)律比較抽象和枯燥的特點,采用多媒體輔助教學與傳統(tǒng)教學方式相結(jié)合的教學手段,綜合運用圖像、文字、動畫等展現(xiàn)圖文并茂的教學內(nèi)容,運用視覺效應(yīng)加強教學效果、擴大知識面。例如,流體動力學章節(jié)中講述流線的性質(zhì)時,我引入草原上的老鼠在夏天躲在洞穴里納涼的圖片。洞穴靠下風口堆了一個土包,外面涼爽的風能吹進洞穴,若下風口沒有土包,涼風進不去。以這種生動的形式展現(xiàn)課程內(nèi)容,而不是簡單地播放幻燈片。學生不僅學到了知識,而且感受到知識的生動有趣性。對于重點內(nèi)容,要嚴格進行板書推導(dǎo),一方面有利于學生理清思路;另一方面,有利于培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W作風,不能簡單地把熱熱鬧鬧當做生動有趣。對一些工程或生活中碰到的案例或常識,也不太容易做課堂實驗時,可以通過一些課件來模擬。將理論知識與視頻、動畫、工程案例、生活常識相結(jié)合,調(diào)動了同學們的學習激情,使其從被動式聽課轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃邮叫蕾p知識。如在流體動力學章節(jié),我引入了美國南北戰(zhàn)爭時期的彼得斯堡戰(zhàn)役的一段視頻:講述一個叫普萊曾茨的士兵,運用流體力學知識解決地道通風的問題,巧妙地將叛軍的防御陣地炸毀。這些視頻、動畫、案例中的氛圍、情景不僅啟發(fā)了他們的思維,更讓他們享受到聽課的樂趣,激發(fā)了其學習的積極性。
四、引入演示實驗
整合現(xiàn)有的實驗中心、環(huán)境工程實驗室、環(huán)境科學實驗室的資源,自行搭建或購置一些演示實驗裝置,將演示實驗引入流體力學課堂,使流體力學中抽象的物理過程和物理圖像變得形象、直觀和可信,使教學內(nèi)容更有表現(xiàn)力,便于學生深刻理解和掌握。若暫時沒有條件,也要積極引入一些相關(guān)實驗或?qū)嵗囊曨l,播放給同學們學習。如伯努利方程式是流體力學教學中的一個難點,非常抽象。因此,在學習這部分內(nèi)容時,我就在課堂上做些表面上看起來匪夷所思的實驗,但卻可以用伯努利方程式很容易解釋這種現(xiàn)象。例如嘴用力吹一個漏斗,乒乓球而不落地。學生非常驚詫這個現(xiàn)象,立刻想知道為什么會這樣,學習的積極性立刻被調(diào)動起來。然后在黑板上畫出示意圖,再用伯努利方程式解釋,學生就會理解透徹、記憶深刻。
五、加強素質(zhì)拓展
鼓勵學生積極與工程、生活、生產(chǎn)實際相結(jié)合,制作小發(fā)明小創(chuàng)造,參與科學研究、社會調(diào)查等。如在教學過程中,我多次組織學生參與各類科研論文大賽、發(fā)明大賽,取得了不錯的成績。通過這些鍛煉,不僅加深了學生對課程的理解,更重要的是培養(yǎng)了學生的能力,增強了學生的自信心。積極組織學生參與本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃、優(yōu)秀畢業(yè)論文培育計劃、大學生科研論文大賽、大學生專利發(fā)明大賽以及環(huán)境與健康協(xié)會等;參與污水處理廠、環(huán)保部門、環(huán)保企業(yè)及各類生產(chǎn)單位的科研、生產(chǎn)工作。通過創(chuàng)建實習基地、培訓基地、現(xiàn)場調(diào)研、技術(shù)咨詢、項目合作等形式,獲得與流體力學有關(guān)的技術(shù)難題。再以這些問題為范例,通過現(xiàn)場考察、技術(shù)交流、故障診斷、問題分析、解決方案、實施效果等環(huán)節(jié),供學生學習參考。不僅解決了工程實際問題,而且開闊了學生的視野。讓學生預(yù)先進入工作角色,以業(yè)務(wù)需求帶動求知欲望。只有在實際工作中,學生才能對專業(yè)知識的應(yīng)用、交叉學科之間的作用以及教學科研的關(guān)系有越來越明晰的認識,對于專業(yè)課程的學習重點、專業(yè)知識的獲取有更明確的思路。
六、改革考核方法
教學內(nèi)容、教學方法與教學手段的改革,必須與課程考核方法的改革相配套。為了提升考核環(huán)節(jié)對于人才培養(yǎng)的支撐度,推動教學理念與內(nèi)容、方式與方法的變革,切實發(fā)揮課程考核對教學效果的檢驗與評價作用,我校于2011年制定了本科生課程考試管理辦法,2013年制定了全面提高本科教學質(zhì)量的實施意見,2014年學校啟動教學考核改革試點工作,《流體力學》是我校第一批立項的課程考核改革試點課程。在新的考核方案中,我更加注重學生對基本概念、基本規(guī)律的理解,學生分析、解決實際問題的能力。實行過程化考核、多種形式的考核。全面考察學生對知識的掌握程度、概括能力和綜合應(yīng)用水平??梢詥卧獪y試時采用開卷考試,期末考試采用半開卷考試,試題有一半是自己出的試題??己嗽囶}中的開發(fā)性試題就是用所學流體力學知識解釋、處理日常生活、工程中的現(xiàn)象等。
1.豐富考核方式。緊扣課程目標,選擇能夠全面衡量學生學習效果的考核方式。將筆試、討論、口試、項目設(shè)計、調(diào)查報告等多種形式相結(jié)合,將知識理論識記的考察與分析解決問題能力的檢驗并重,對學生進行系統(tǒng)地評價。
2.強化全程評價。把課程考核貫穿于教學的全過程,將過程評價與終結(jié)評價相結(jié)合,設(shè)計不同階段、不同方式考核的分值比例,對學生的學習效果進行有效評價,改變“一考定成敗”的現(xiàn)象,扭轉(zhuǎn)“期末突擊死記硬背”的不良學風。過程考核在評定學生綜合素質(zhì)和能力的同時,加強了對學生學習態(tài)度等非智力因素的考察,分課堂表現(xiàn)和課下表現(xiàn),各占總成績的10%。過程考核成績占總成績的30%,期末考核占總成績的50%。過程考核有章節(jié)考核、期中考核和歸納總結(jié)考核。章節(jié)考核分3次進行,考核形式為開卷,每次5分,滿分為15;期中考核,考核形式為開卷,滿分為10分。每次考核用兩套試題,一半學生用A試題,一半同學用B試題,學生預(yù)先不知道自己拿到何種試題;歸納總結(jié)能力考核,學生根據(jù)自己對課程的把握、見解出一份合適的試卷,教師據(jù)此評分,滿分為5分。期末考核的考試形式為半開卷(一張復(fù)習紙的開卷考試),試題范圍覆蓋教學大綱,沒有課本中能直接找到的概念性記憶性試題,但又要熟記并靈活運用課本知識,強調(diào)知識的綜合應(yīng)用和實踐運用。題型包括選擇題、計算題、作圖題、項目設(shè)計型和開放性試題。建立電子試題庫,實行抽題組卷,實現(xiàn)教考分離。試題庫中有一半是學生出的試題(由教師篩選出優(yōu)質(zhì)的試題,或稍作修改),一半為教師出的試題。
3.優(yōu)化考核內(nèi)容。以促進學生全面發(fā)展為原則,選擇考核內(nèi)容。在評定學生對基礎(chǔ)知識、基本理論和基本技能的同時,突出對學生分析解決問題、動手能力及綜合素質(zhì)的考察。采用體現(xiàn)創(chuàng)新特點的考試題型,以適應(yīng)學科專業(yè)與相關(guān)行業(yè)發(fā)展的新要求。堅持合理性原則,考核內(nèi)容的選擇符合考核課程目標的要求。理論知識考核的重點為課程知識體系中核心要點、基本原理的理解與運用;實踐知識方面突出對操作流程的熟悉程度、實踐結(jié)果分析運用能力的檢測;綜合素質(zhì)方面的考察堅持以能否有效支撐專業(yè)發(fā)展為標準。課程考核綜合考慮各方面因素,首先是課堂表現(xiàn),即學習態(tài)度,考核實行扣分制,滿分為10分。如上課曠課、玩手機、聽音樂、交頭接耳等,第一次扣1分,第二次扣2分,第三次扣5分,四次以上全扣。其次是作業(yè)考核,滿分為10分。作業(yè)次數(shù)為7,交1次作業(yè)得1分,總作業(yè)次數(shù)分為7;質(zhì)量分為3,視工整度、正確率給分。
4.暢通信息反饋??己私Y(jié)果及時上網(wǎng)公布,學生可以查看自己的考核成績,對自己前段時間的學習效果有一個清醒的認識,及時調(diào)整學習態(tài)度、學習方法,激發(fā)學生學習的主動性與積極性。切實發(fā)揮課程考核對教學效果的檢驗與評價作用,對教學內(nèi)容與方式改革的推動作用,對學生學習投入的引導(dǎo)作用,促進本科教學質(zhì)量的不斷提高。在教學過程中,選擇適當時機向?qū)W生征求關(guān)于教學方法、考試考核模式等方面的意見或建議,以及前段時間學習的感受,我再根據(jù)學生反饋來的信息,及時調(diào)整教學方法、手段、進度等,認真處理好教與學的關(guān)系。并根據(jù)學生的意見、可采納程度、對教學的關(guān)注程度進行打分,并計入該門課程的平時成績。
七、結(jié)束語
流體力學是一門系統(tǒng)性、理論性很強的應(yīng)用力學課程,體現(xiàn)了力學、數(shù)學、物理等交叉學科在工程中的應(yīng)用。因此,如何將知識傳授與提高學生應(yīng)用能力、培養(yǎng)學生科研意識、適應(yīng)社會需求相兼顧,對于教師自身素質(zhì)、教學水平和教學方法是一個嚴峻的挑戰(zhàn)。以環(huán)境工程專業(yè)學生流體力學的工程應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力為目標進行教學改革,并對考核方式、內(nèi)容、過程和反饋進行配套改革,推動教學理念、方法的變革。加強學生學習的積極性和主動性,對所學知識的理解和應(yīng)用,真正掌握相關(guān)知識,為日后工程,科研和工作打下良好基礎(chǔ)。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:流體力學;教學改革;探討
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A
流體力學是一門研究流體運動基本規(guī)律以及流體與物體之間的相互作用力的學科,它作為一門嚴密的且應(yīng)用面很廣的專業(yè)基礎(chǔ)學科,是以數(shù)學、物理學為基礎(chǔ)發(fā)展起來的,也是土木、機械、動力、水利、環(huán)境等學科的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程。改革開放以來,雖然各院校在該課程教學實踐中都積累了豐富的經(jīng)驗并取得了不少成果,但是在該課程建設(shè)中仍存在著許多問題。論文結(jié)合教學現(xiàn)狀,從學生興趣培養(yǎng)、教學方法改革以及師資隊伍建設(shè)三方面探討提高流體力學教學水平的方法。
一、 流體力學教學現(xiàn)狀
流體力學是一門主要研究流體平衡和運動規(guī)律及其實際應(yīng)用的技術(shù)科學,具有理論性強、工程實際應(yīng)用廣、概念和方程較多且易混淆、對學生高等數(shù)學知識及綜合分析和處理問題能力要求較高等特點。流體力學建立在理論、計算、實驗三大技術(shù)手段之上,是化工、土木、機械等眾多學科或?qū)I(yè)的基礎(chǔ)學科。另外,流體力學在環(huán)境工程設(shè)計和實際工程中也有著廣泛的應(yīng)用,是水處理設(shè)備設(shè)計與應(yīng)用的必備知識,以及生態(tài)分析的重要理論基礎(chǔ)。同時,流體力學是環(huán)境工程與其他學科體系溝通的橋梁,這個橋梁作用是其他基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課無法替代的,直接影響到環(huán)境工程學科體系的完善性。因此,提高流體力學課教學質(zhì)量,使學生學好本門課程,培養(yǎng)學生分析問題的能力和創(chuàng)新能力,對流體力學課程教學進行改革以適應(yīng)學科發(fā)展顯得十分必要。
目前國內(nèi)院校的流體力學課程教學過程大體可歸納為“課前預(yù)習、課堂教師講授、實驗室實驗、課后教師評閱”的四段串行模式。實踐證明,這種傳統(tǒng)的教學模式在強化理論教學成果以及動手能力的培養(yǎng)方面效果比較顯著,然而在創(chuàng)新意識培養(yǎng)方面卻收效甚微。原因在于:①理論教學中注重經(jīng)驗理論與公式的講解,而公式多且乏味,導(dǎo)致教師難教,學生難懂,課堂教學缺乏生動性。另外,本科流體力學理論教學模式多為填鴨式教育,對學生而言,流體力學課缺少客觀體驗,理論抽象,不易理解,而由此帶來了一系列的問題是現(xiàn)在流體力學課程教學的主要障礙;②目前,大部分院校的流體力學實驗教學多采用傳統(tǒng)驗證性實驗,每一學生進行的實驗完全相同,教師由實驗報告的數(shù)據(jù)評定實驗成績。雖然實驗有利于增進學生對理論知識的理解,但此手段不能激發(fā)學生的積極性,無法體現(xiàn)學生的主體性,也不能培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性[1]。由于實驗教學內(nèi)容多數(shù)為驗證性實驗,在按既定的理論知識和實驗方案實踐的過程中,學生所得到的主要是從理論知識到實踐成果的收獲,而教師的作用主要是理論知識的傳授,具體實驗的演示、引導(dǎo)與糾錯,甚至有時會耳提面命,因此學生作為學習主體的創(chuàng)造性很難有機會得到展示。
因此,采用一種有效的教學方法進行流體力學理論和實驗教學的改革,激發(fā)學生的學習積極性和主動性,以提高流體力學課程教學質(zhì)量,并對相關(guān)專業(yè)產(chǎn)生積極的影響,從而促進學生創(chuàng)新性的培養(yǎng)非常有必要。
二、 培養(yǎng)學生對邏輯思維的興趣
學生對任何概念和公式的形成、理解有一個過程,而在流體力學中,這些概念、公式又較為抽象,要求學生具備較強的邏輯思維能力,因此,根據(jù)學生掌握知識的快慢,耐心引導(dǎo)學生進行邏輯思維,培養(yǎng)學生對邏輯思維的興趣,使他們產(chǎn)生對邏輯推理的愛好,就成為教學中的關(guān)鍵。例如,流體力學中的三大方程――連續(xù)性方程、動量方程和能量方程需通過輸運公式逐步推導(dǎo)而來,如此的教學安排便使知識較為系統(tǒng)、連貫、緊湊,并有利于認識各個方程的物理意義。而輸運公式的推導(dǎo)由于邏輯性較強,講授時就需要花費較多的學時和精力來理清邏輯思路,理解每一步推導(dǎo)中的物理含義和數(shù)學要領(lǐng),使學生對輸運公式有一個清晰準確地理解。最后,將輸運公式中的物理量換成質(zhì)量、動量、能量即可得出連續(xù)性方程、動量方程和能量方程,如此便形成了較為完整的邏輯演繹體系。此種方式不僅使理論教學更加清晰明了,而且會使學生對將要學習的知識接受產(chǎn)生極大興趣,具有更加強烈的探索感和求知欲。
三、 教學方法探討
教學方法作為聯(lián)結(jié)教師和學生的重要紐帶,在提高教學質(zhì)量方面起著重要的保證作用。為了更好地適應(yīng)學科發(fā)展要求,工科“流體力學”課程方法的改革勢在必行,作者結(jié)合自身多年的教學經(jīng)驗,針對該課程特點,認為應(yīng)該在以下幾個方面進行課程教學方法改革。
(1)重視緒論課的作用
部分教師認為緒論課僅是對流體力學的簡單介紹,作用不大,所以對緒論的授課過程照本宣科、枯燥無味。其實緒論課對整個教學活動的成功與否起了至關(guān)重要的作用,它不僅是學生了解流體力學課程的窗口,也是教師教學水平的第一次展示。
講授緒論課的較好方法是介紹流體力學的成就、發(fā)展方向、廣闊前景及其在國民經(jīng)濟中的重要作用等。教師要注重講解流體力學知識在工程中的應(yīng)用,特別是教師自己承擔的科研項目,以展示流體力學在科學和工程技術(shù)中所取得的輝煌成就[2]。例如,通過介紹流體力學理論在“神舟號”系列飛船上的廣泛應(yīng)用,使學生明白流體力學這門相對古老的學科還具有旺盛的生命力;通過介紹美國華盛頓州的塔科馬懸索橋在1940年秋天的大風中倒塌的例子,說明在實際工程中忽視流體力學會造成巨大的災(zāi)難[3]。另外,流體力學的發(fā)展史對于激勵學生的學習熱情也有著非常重要的作用。在上課的同時,要善于借助互聯(lián)網(wǎng),及時的將一些重要理論的發(fā)展過程、重要研究成果展現(xiàn)在學生的面前[4]。
(2)從實例中引出教學內(nèi)容
流體力學雖有概念多、邏輯性強、理論上較難理解的特點,但卻與生活和生產(chǎn)實際密切相關(guān)。在具體教學內(nèi)容的講解過程中,穿插一些生活中的現(xiàn)象,并結(jié)合課本中的理論“雙管齊下”,利用學生求趣、求新、求知的心理,引導(dǎo)學生學習并掌握教學內(nèi)容。例如,在講流體粘性時,比較水的粘性和油的粘性;在講流體靜力學知識時,可講一些水庫垮壩事件,主要是設(shè)計時有缺陷和施工存在著質(zhì)量問題,不能承受水對壁面的靜壓力。另外,還可以進行一些相關(guān)事例的延伸,如是否建設(shè)三峽工程時流體力學專家的爭論,通過分析得到的建設(shè)三峽工程必要性的結(jié)論等,使學生切實體會到學好流體力學的重要性[5]。利用這些鮮活的事例,使課堂教學更生動、更有意義。
(3)師生互動,培養(yǎng)良好學風
調(diào)動學生主動的學習,培養(yǎng)學生良好的學風,提高學生綜合素質(zhì),是加強流體力學教學效果的重要條件。作者在每次講課后都會對本次課程的內(nèi)容進行總結(jié),然后下次課隨機抽取部分學生回顧上次課的內(nèi)容,并讓其他學生作出補充和建議。在課堂上,多為學生提供隨堂練習的機會,師生互相之間進行探討和思考,針對練習中的問題講解做題思路和方法,給予糾正和補充。這種授課模式充分調(diào)動了學生的主觀能動性,課堂氣氛活躍,有利于拓寬學生的思維深度,查漏補缺。學風對于任何一門課程教學的成功與否都起到了非常關(guān)鍵的作用,所以從第一堂課、第一次作業(yè)就要嚴格要求學生,對作業(yè)的批改做到一絲不茍,指出其作業(yè)中的各種問題并要求其修改。例如,要求學生對作業(yè)中的每道題,在解答時必須寫出已知、求解,并畫出相應(yīng)圖示,這些小細節(jié)可以幫助學生以簡明的方式加深理解題意,取得了較好的效果。
(4)重視實驗教學
流體力學按研究方法可以分為理論流體力學、實驗流體力學和計算流體力學。實驗流體力學是理論流體力學發(fā)展的基礎(chǔ),是計算流體力學的檢驗依據(jù)。因此,實驗教學在流體力學教學中有著極其重要的地位。流體力學中的公式繁多,難以記憶,難以理解,通過實驗可以加強學生對公式的感性認識,有助于學生深刻理解公式和概念的物理意義。例如,在講解伯努利方程意義的時候,單從公式上講解并不形象,通過能量方程實驗,可以使學生非常直觀的理解伯努利方程中每一項對應(yīng)的意義。對于沒有開的實驗課,通過在網(wǎng)絡(luò)上收集照片、視頻等展示給學生,也可提高學生對理論知識的理解[6]。
(5)傳統(tǒng)教學方式和多媒體技術(shù)互補
過去,流體力學課程在教學手段上采用板書教學,這種方式能夠在教師的書寫和同步的講解中促進學生的積極思維與參與意識,但對教學內(nèi)容中比較抽象的概念、復(fù)雜的流動現(xiàn)象和流動規(guī)律,很難用語言和文字準確、形象地描述。多媒體教學最大的優(yōu)點是形象、生動、具體、直觀、易于理解且信息量大,但也有不能突出推導(dǎo)過程和思維、學生對知識的掌握比較膚淺的一些弊端。將傳統(tǒng)教學方法和多媒體技術(shù)綜合應(yīng)用于教學過程是一種很好的方法,在講授偏重于推導(dǎo)過程的內(nèi)容時采用傳統(tǒng)授課方式,而講授直觀形象的內(nèi)容時采用多媒體教學方法,做到取長補短、優(yōu)化組合,會獲得較好的教學效果[7]。
四、師資隊伍的建設(shè)
為適應(yīng)素質(zhì)教育的需要,教師不僅要掌握先進的教學手段,而且要努力研究實施素質(zhì)教育的教學方法。在實際教學過程中,要靈活應(yīng)用各種教學方法,并且要善于歸納總結(jié)教學經(jīng)驗,虛心向有經(jīng)驗的教師請教,同時要高度重視學生的反饋信息,不斷調(diào)整自己的教學思路,只有這樣才能逐步提高自己的教學水平。社會發(fā)展對教師的自身素質(zhì)提出了更高的要求,教師要明確教學水平的提高和發(fā)展是一個畢生的過程,教師應(yīng)該不斷開闊視野,更新知識體系,才能形成對流體力學更深層次的理解和認識。
五、 結(jié)論
論文結(jié)合流體力學教學現(xiàn)狀,從學生興趣培養(yǎng)、教學方法改革及師資隊伍建設(shè)三方面論述的教學方法,將教與學有機結(jié)合起來,使枯燥的流體力學課堂變得生動活潑,多方面激發(fā)學生的主動性、積極性及創(chuàng)造性。將上述方法運用于教學實踐后發(fā)現(xiàn),該方法能夠有效的提高流體力學課程的教學效果。
參考文獻
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論文關(guān)鍵詞:流體力學;制冷與低溫工程;教學改革
目前,鄭州輕工業(yè)學院(以下簡稱“我院”)的制冷與低溫工程專業(yè)已被評為國家級特色專業(yè)。為了加強制冷與低溫工程專業(yè)學生能力的培養(yǎng),造就人才,有必要對制冷與低溫工程專業(yè)的教學進行全面的改革。
“流體力學”是制冷與低溫工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,主要分為流體靜力學和流體動力學,研究流體平衡、運動規(guī)律、流體和周圍物體之間的相互作用力及其實際應(yīng)用的科學。由于流動現(xiàn)象和流動規(guī)律及其影響因素十分復(fù)雜,故其具有理論性強、概念抽象和公式較多、實際工程應(yīng)用廣、對學生的綜合分析處理問題的能力要求較高等特點。加上學生對流體流動機理普遍缺乏感性認識,導(dǎo)致“流體力學”課程歷來被公認為是教師難教、學生難學難懂的課程之一。因此,迫切需要進行“流體力學”課程教學改革,使學生學好本門課程,提高課程教學質(zhì)量,使學生能更深刻地理解和掌握專業(yè)理論知識,培養(yǎng)學生的綜合分析應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力,全面提高專業(yè)素質(zhì)。
分析目前我院制冷與低溫工程專業(yè)“流體力學”課程教學的現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)存在以下主要問題:首先,“流體力學”理論性強,概念多而抽象,難以理解,學生普遍缺乏對流體力學問題的感性認識,學習興趣不高;其次,課程中公式繁多,推導(dǎo)過程復(fù)雜,且大多涉及到“高等數(shù)學”的偏微分方程,另還涉及到“大學物理”、“理論力學”、“材料力學”等方面的知識,學生理解困難;另外,學生對所學的知識不能靈活應(yīng)用。因此怎樣激發(fā)學生的學習興趣,選擇合適的教學模式組織教學,全面實現(xiàn)該課程教學目標,提高教學質(zhì)量,是該課程教學亟待解決的問題。
一、改革教學方法
學好“流體力學”這門課對于制冷與低溫工程專業(yè)的學生來說至關(guān)重要。讓學生理解流體靜止和運動的規(guī)律及其影響因素,不僅能為學生學習后續(xù)的專業(yè)課程提供必要的理論基礎(chǔ),也能為學生以后分析解決實際工程中的實際問題提供理論指導(dǎo)。怎樣才能讓學生學好這門課,筆者結(jié)合自己的教學經(jīng)驗,認為可以從以下幾方面著手。
1.激發(fā)學生學習興趣
學生是學習的主體,而“流體力學”又是大家公認難學的課程,因此學生的學習積極性高低決定著“流體力學”這門課教學的成敗。
要提高學生學習“流體力學”的積極性,首先要上好“緒論”課?!熬w論”課是學生接觸和了解“流體力學”這門課的窗口,也是教師的教學水平和教學方式的第一次展示,“緒論”課上得好不好直接影響到“流體力學”課程教學的成功與否。通過“緒論”課讓學生對“流體力學”的發(fā)展及其廣泛的工程實際應(yīng)用有一個大致的了解,使他們充分意識到“流體力學”知識和我們的生活及國家的建設(shè)密切相關(guān),深刻理解“流體力學”知識在今后的學習和解決實際工程問題中的重要作用。
教師在講授一些理論知識之前,可先舉出很多貼近生活的有趣實例或者先提一些問題來激發(fā)學生的學習興趣,啟發(fā)引導(dǎo)學生積極地思考。例如在講液體的粘性之前,可以先問學生:在水中游得快還是在油中游得快?為什么?又如在描述流體運動有兩種方式——拉格朗日法和歐拉法時,可以將在座的學生和教室里的每個座位作為研究對象來進行類比,從而讓學生很容易的理解兩種方式。通過舉例和提問的方式,讓學生帶著問題去學習,讓學生親身感受到參與教學活動是一件樂事、趣事,由愿學到愛學再到樂學。實踐表明:列舉事例或提問的方式可以避免學生學習的枯燥感,活躍課堂氣氛,不僅可以吸引學生的注意力,激發(fā)學生學習的主觀能動性,還可以使學生充分意識到本課程對今后學習和工作的重要意義,并且能加深學生對所學知識的理解和記憶,使學生分析問題和解決問題的能力得以提高。
另外,還應(yīng)充分利用多媒體,通過圖片、動畫讓學生直觀了解各種流動現(xiàn)象,而不是停留在抽象層面,從而提高學生學習“流體力學”的興趣。
2.巧妙講解公式
為了定量地描述流動現(xiàn)象和分析流動機理,需要應(yīng)用數(shù)學工具。學生要真正理解基本概念、重要公式,首先就要讀懂數(shù)學,然而讀懂了數(shù)學不一定意味著明白了數(shù)學符號背后所代表的物理意義?!傲黧w力學”教學實踐表明,學生從讀懂數(shù)學到理解流動問題的物理本質(zhì)有一個過程。教師的一個重要任務(wù)就是做好各方面的工作,幫助學生完成從讀懂數(shù)學到理解流動的物理本質(zhì)這一過程的轉(zhuǎn)變,進一步建立起科學的思維方式。
“流體力學”在分析介紹歐拉平衡微分方程、歐拉運動方程、連續(xù)方程、動量方程、伯努利方程等理論知識時都有大量的公式,這些公式涉及一些高數(shù)、物理、力學方面的知識,特別是大量的偏微分方程,加上“流體力學”的公式推導(dǎo)采用歐拉法,與物理及其他力學不同,學生的觀念不易改變,而且推導(dǎo)過程復(fù)雜,學生理解掌握很困難。如果過分強調(diào)“流體力學”知識的嚴密性和完整性,對每個公式的每個推導(dǎo)細節(jié)都逐一介紹,推導(dǎo)過程將會枯燥無味,學生只會被弄得糊里糊涂,興趣全無。而如果直接給出公式,讓學生死記硬背,只能讓學生不知其所以然,當然也就不能真正用所學知識來解決實際問題了。
根據(jù)多年的教學經(jīng)驗,筆者認為:“流體力學”中公式的講解應(yīng)將重點放在概念引入、理論模型建立的思想、基本原理和主要步驟以及公式的物理意義與應(yīng)用限制上。首先對基本概念力爭講透,概念清楚了,公式的講解推演才有意義。然后重點使學生明確公式的物理意義及公式中各項參數(shù)的物理意義和幾何意義,只有真正理解了公式的物理意義,才能靈活使用公式解決實際工程問題。最后應(yīng)強調(diào)公式的應(yīng)用范圍及應(yīng)用注意事項。由于流動的多樣性,“流體力學”中的很多方程都是在一定的條件下得到的,如伯努利方程就有多種形式(理想流體、實際流體、流體是否可壓等),在具體運用時,要根據(jù)具體情況選用正確的形式。
3.充分利用作業(yè)
學習的最終目的是讓學生能夠獨立自主地解決實際工程問題。如果基本原理掌握了,接下來就是如何用這個原理去解決實際問題。課后作業(yè)是檢查學生對所學知識理解、掌握程度的一種手段,同時也是培養(yǎng)學生分析、解決問題能力的一種方法。
首先應(yīng)由學生獨立地完成一定量的課后練習題,這是“流體力學”學習過程的重要組成部分,解題過程實質(zhì)就是利用“流體力學”的基本原理和基本方程分析和解決實際問題的一個訓練過程,課后習題可以幫助學生加深對基本概念和基本理論知識的理解。
然后再由教師通過習題課的方式,利用具有代表性的習題和一些學生普遍認為困難、出錯多的習題,講述流體力學原理在工程實例中的應(yīng)用。在講解習題時,重在提供條理清晰的解題思路、詳細具體的解題步驟,使學生在此過程中掌握解決問題的正確方法和技巧,以便在以后的學習工作中舉一反三、觸類旁通、學以致用。這一過程增強了學生對流動過程物理本質(zhì)的理解,將物理問題與數(shù)學工具有機地結(jié)合起來,有助于學生對與專業(yè)相關(guān)聯(lián)的實際工程問題進行認真思考,有效的增強了學生分析并解決實際問題的能力。
二、改革教學手段
多媒體教學以其形象、直觀、生動、具體、易于理解的教學特點,豐富的教學內(nèi)容,被高等院校廣泛采用,并深受廣大師生的歡迎。
多媒體教學在“流體力學”教學過程中發(fā)揮著重要的作用。利用多媒體,可將“流體力學”中那些難以用語言描述的流動圖像、抽象難懂的知識點,如拉格朗日和歐拉法的描述,流線與跡線、層流、湍流等,通過圖片、動畫和視頻資料直觀形象地展現(xiàn)給學生,使其從感性認識開始建立清晰的物理概念,較容易地掌握相關(guān)內(nèi)容,并使學生的邏輯思維、綜合分析能力得以提升。另外一些需占用大量時間寫板書表述的和不易通過板書表述的內(nèi)容也可利用多媒體制作Power Point課件。如莫迪圖、水頭線、各種流場和一些典型的例題習題等。采用多媒體教學,授課的信息量增多了,教學內(nèi)容更豐富了,學生在有限的時間內(nèi)接收的知識更多了,學生的學習興趣提高了,學生的思路拓寬了,教學質(zhì)量也提高了。
多媒體教學的發(fā)展并不意味著要摒棄傳統(tǒng)的板書教學。有很多學生認為板書能讓他們有更多的時間去思考消化一些抽象的東西,更有利于對基礎(chǔ)知識的理解和掌握。根據(jù)“流體力學”既有抽象復(fù)雜的流動機理又有大量的基本概念、基本方程的特點,在教學過程中應(yīng)將多媒體教學與板書教學相結(jié)合,揚長避短,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,為教學工作更好地服務(wù)。如對某些特定的流動現(xiàn)象,可以通過多媒體教學,加深學生對流動現(xiàn)象和機理的理解。而對于較重要的公式及一些重點難點內(nèi)容還是采用板書教學,例如流體力學基本方程的推導(dǎo)過程依然使用傳統(tǒng)教學中的板書,有利于學生集中注意力,讓學生更清楚地看清步驟、方法和解題思路。這樣既可留給學生足夠的思考時間,又可加深學生對重要知識的理解,從而獲得良好的教學效果。
論文摘要:通過工程流體力學教學實踐,探討多媒體教學在授課過程中產(chǎn)生的效果。提出了在工程流體力學教學活動中將多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學手段相結(jié)合,活躍課堂氣氛,提高學生學習的積極性和主動性,達到優(yōu)化教學效果的目標。
一、前言
隨著計算機技術(shù)的普及和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展,多媒體教學已被高等院校廣泛采用,并深受廣大師生的歡迎。因此,利用多媒體教學手段開發(fā)學習資源,構(gòu)建新的教學模式,達到最佳教學效果,成為國內(nèi)外提高教學質(zhì)量、改革教學方式的重要手段。
本文通過工程流體力學教學實踐,探討多媒體教學在授課過程中產(chǎn)生的效果。提出了在工程流體力學教學活動中將多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學手段相結(jié)合,活躍課堂氣氛,提高學生學習的積極性和主動性。達到優(yōu)化教學效果的目標。
二、傳統(tǒng)教學模式的利與弊
傳統(tǒng)教學模式歷史悠久,教育理論成熟,已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗。在傳統(tǒng)教學中,通過教師的形象、生動的講述,學生易于接受,師生之間可以面對面地探討疑難問題。對于工程流體力學而言,教學內(nèi)容不可避免地會涉及到數(shù)學公式的推導(dǎo),傳統(tǒng)的板書教學方式即可以留給學生更多的思考時間,同時又可以加深學生對公式推導(dǎo)過程的理解,加強記憶。然而傳統(tǒng)式教學主要依靠粉筆與黑板的教學條件,是以教師為主體的教學模式,從而大大降低了教學效率,也扼殺了學生個性的發(fā)揮和創(chuàng)意的產(chǎn)生。
三、多媒體教學的特點
多媒體教學以其鮮明的教學特點,豐富的教學內(nèi)容,形象生動的教學情景,在教學過程中發(fā)揮了重要的作用:
第一,激發(fā)學習興趣,有利于提高課堂效率。興趣是學生獲取知識、拓寬視野、豐富心理活動最主要的推動力。多媒體技術(shù)綜合應(yīng)用文字、圖片、動畫和視頻等資料來進行教學活動,激發(fā)學生的學習興趣,從根本上改變了傳統(tǒng)教學模式的單調(diào)性。而且多媒體教學可以充分發(fā)揮學生聽覺、視覺等器官對信息的接收,對學生的眼、耳等器官進行多重刺激,從而活躍學生的思維,增強學生記憶力,提高課堂效率。第二,直觀、易懂,有利于提高教學質(zhì)量。流體力學是從力學的觀點出發(fā),主要研究流體所遵循的宏觀運動規(guī)律以及流體和周圍物體之間的相互作用規(guī)律的科學,在日常生活和各種工程實際中具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,是動力工程和流體機械專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。與固體的運動規(guī)律相比,流體在運動過程中存在諸如激波、接觸面間斷、兩相流體之間相互摻混等復(fù)雜現(xiàn)象。 多媒體教學手段能夠通過圖片、動畫和視頻資料等直觀、清晰地觀看復(fù)雜的流動現(xiàn)象,使學生較容易地掌握相關(guān)內(nèi)容,提高教學質(zhì)量。第三,增加教學容量,節(jié)約空間和時間。工程流體力學研究內(nèi)容較多,涉及范圍較廣,在有限的課時內(nèi)傳授給學生的信息量較大。傳統(tǒng)教學中知識的傳播主要靠教師的口授與黑板板書,在一定程度上限制了課堂信息的含量,多媒體教學充分地利用了電腦能夠存貯大量信息的優(yōu)勢,授課的信息量明顯增多,教學內(nèi)容更加豐富,使學生在有限的時間內(nèi)接收更多的知識,開闊了學生視野,增加課堂知識的容量,提高了教學的效率。
四、多媒體教學手段與傳統(tǒng)教學方式相結(jié)合
多媒體教學的發(fā)展并不意味著摒棄一切傳統(tǒng)的教學方法和手段,而是將多媒體教學與傳統(tǒng)教學方式相結(jié)合,揚長避短,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,更好地服務(wù)于教學工作。
工程流體力學教學內(nèi)容主要包括兩大部分,理論教學和流體力學實驗教學。
工程流體力學理論教學部分包含大量流體力學的基本概念、基本方程和一些復(fù)雜的流動現(xiàn)象。例如在教學過程中,流體靜力學基本方程的推導(dǎo)過程依然使用傳統(tǒng)教學中的板書,這樣既可以留給學生足夠的思考時間,又可以加深學生對公式推導(dǎo)過程的理解,加強學生的記憶能力。而對于某些基本概念和特定的流動現(xiàn)象,可以通過多媒體教學手段,加深學生對基本概念和流動現(xiàn)象的理解。
流體力學實驗是流體力學教學中的重要組成部分之一,貫穿于課程始終?,F(xiàn)行流體力學教學實驗多為驗證性實驗,實驗方法單一,同時,還受實驗老師較少、實驗課時有限以及設(shè)備等多種因素的影響,學生選擇的范圍極小,在很大程度上制約了學生思考問題、分析問題、解決問題的能力,不能很好地達到流體力學實驗教學的要求。然而引入多媒體教學手段以后,學生可以靈活地改變實驗條件,演示各種實驗現(xiàn)象。
參考文獻: