流体力学及传热学基础范文

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关键词:农林高校;热工基础及流体力学;课程教学;实践创新

当前，在“绿色发展理念”深入人心的时代背景下，农林类高校迎来了很好的历史发展机遇;同时社会和企业对农林类专业人才的需求更加重视质量，对人才的知识深度、广度和对专业基础课、专业特色课核心知识的实践运用能力，均提出了更高要求。提高机械设计制造及其自动化专业学生林业装备系统总体及其子系统技术的掌握程度，拓展学生在林业装备系统上运用专业基础课、专业特色课中核心知识的科研能力，是农林类高教工作者面临的共同课题［4］。

1课程教学剖析

1．1课程内容

“热工基础及流体力学”这门课程是机械设计制造及其自动化专业的一门综合性专业基础课，是后续液压与气体传动、泵与风机、林业机械等专业及特色专业课的重要基础。课程目标包括:掌握工质的热力学性质、热力学第一定律、第二定律、热工转换的规律和理想气体的热力学过程，学会基本的理论分析与计算方法;通过对热量传递的三种基本方式、导热基本理论、对流换热基本规律、黑体辐射基本定律等内容的学习，使学生具备对基本的传热学问题进行分析和总结的能力;掌握流体的主要物理性质和流体静力学的基本理论知识，学会流体上的作用力分析，能够推导流体动力学方程的连续性方程和伯努利方程，针对黏性流体，能对管内流动状态进行判断;能够对“传热学”“工程流体力学”的实验结果进行分析和解释，通过实验数据综合分析工程中的现象及问题，并得到合理有效的结论。总体来看，本课程讲授内容包括工程热力学、传热学以及工程流体力学三大板块的内容，是在高等数学、大学物理、理论力学、材料力学的基础上进行深化学习，拓展到实际的工程问题，所以本课程不仅理论性强，而且工程应用性也很强;与机械设计制造及其自动化专业其他课程相比，该课程涵盖了本应三门独立开设的课程内容，知识难点聚集、微积分公式众多、三大知识板块思维跨度大、学生融会贯通掌握难。但是，学生对课程内容的掌握程度直接影响后续专业特色课程的学习情况。

1．2教学思路

目前，本课程总学时为48学时，理论授课42学时，实验授课6学时。三大板块的教学内容多，理论授课课时较少，矛盾突出:(1)学生由固体学科切换到流体学科的学习需要较长适应期;(2)课程中较多章节内容抽象，且涉及大量公式推导及专业的概念铺垫，加之为了跟上教学进度教学内容更新较快，学生普遍反映课程难度较大;(3)教学内容和后续专业及特色专业课内容衔接性不够紧密;(4)从内容的充实性和课程的结构上来看，“热工基础及流体力学”这门课程的教学内容已经满足要求，但是对接林业机械领域最新技术，强化学生创新思维方面，当前的课程建构仍无能为力;(5)由于本课程的学习不涉及具体的机械装备系统，使得同学们对本课程在专业中的地位认知不足，学习积极性欠佳，这些现状使得提升教学效果难度较大。针对上述课程特点及教学现状，结合农林类高校“机械设计制造及其自动化”专业的实际情况，制定了如下教学思路:(1)授课时，使学生从机电系统、固体力学等学科的思维中切换出来，将空间观测法跟同学们探讨透彻，基于空间观测法开展“热工基础及流体力学”的课程教学。(2)在教学大纲中删除过于抽象、应用面较窄的教学内容，深入讲解与后续“液压与气体传动”“泵与风机”“林业机械”等课程关联度较深的内容，为专业及特色专业课的学习做好扎实铺垫。(3)结合在林业机械领域与“热工基础及流体力学”紧密关联的科研经历，探索寓教学于科研、科研反哺教学的授课模式，强化同学们对“热工基础及流体力学”在“机械设计制造及其自动化”专业里占有重要地位的基础认知，显著提升同门们自愿学习、自主学习的热情。(4)注重思维方式、终身学习意识的培养。教学过程中注重切入问题角度的讲解，使得同学们在明白问题的同时更养成学习思考问题方法的习惯;从固体学科到流体学科是一个较大的跨越，在跨越的过程中，使同学们树立终身学习意识，为以后培养同学们提出、解决林业机械领域学科前沿性、热点性问题的能力打下坚实基础。

2课程构建探讨

在“碳达峰、碳中和”的硬性发展要求及“绿水青山就是金山银山”的发展理念加速推进的浪潮之下，农林高校“机械设计制造及其自动化”专业的毕业生在高等教育系统中的地位不断提升，所以基础专业课程构建更需获得与之地位匹配的重视。一方面，基础专业课课程构建要体现基础知识的深度和广度;另一方面，内容要很好衔接并服务于核心专业课、特色专业课，为学生后期毕业设计、研究生科研深造做好铺垫。

2．1课程内容深度衔接核心专业课

“林业机械”是南京林业大学“机械设计制造及其自动化”专业的核心专业课，内容涵盖林业动力、整地、清理、苗圃、造林、抚育、保护、防火、采伐、采摘、智能化等机械。其中，和“热工基础及流体力学”专业基础课相关的包括动力、清理、保护、采摘等板块。林业动力机械(包括泵、风机)涉及“工程热力学”中热能和机械能之间的转化问题，同时也涉及“工程流体力学中”可压缩混合气体压强、温度变化和装置的动力匹配问题;林业清理机械涉及“工程流体力学中”不可压液态水在管道内部的流动，在雾化器内的流态分布、出口后雾化粒径分布等复杂多相流问题，如图1所示;林业保护机械中喷雾射程、喷雾穿透涉及“工程流体力学中”可压缩流体空气的外部流动及耦合风场、雾滴的多相流动问题，如图2所示;林业采摘机械中，基于负压的采摘系统涉及可压缩流体空气的管内流动问题。从衔接核心专业课的角度来看，一方面，农林类高校“热工基础及流体力学”这门专业基础课程应该深耕“工程热力学”和“工程流体力学”，而“工程流体力学”应该是重点中的重点;另一方面，也好兼顾课程内容的完整性，“传热学”也要适度调整。

2．2匹配三大板块关系，优化课程结构

建议协调、平衡三大板块的课时占比，同时明晰课程内容的内在逻辑关系，在此基础上进一步优化课程结构。在“工程热力学”(热能的间接应用)板块中，我们将实现热力学能向机械能转化的媒介称之为“工质”，媒介一般是“单一气体”或者“混合气体”，热力学第一定律、热力学第二定律、工质热力学性质及理想气体的热力过程等课程内容和专业核心课程林业机械吻合度较好。“工程流体力学”中，对流体的终结性定义是“抓不起来的物体”，一般性的定义是“气体和液体”的总称，但课程内容中流体基本概念的铺垫、流体静力学、流体运动学、流体动力学及黏性流体等课程内容都是基于不可压的液体，同为流体，但气体和液体的性质及研究重点相差甚远，“气体”这种流体相关课程内容的缺失为后续专业核心课程的学习带来很大知识结构缺陷。“传热学”(热能的直接应用)中，对导热、对流传热(混合传热，主要是流体和固体之间)、辐射传热的基本原理、工程应用等课程内容做了比较详细的讲解，但是后续专业核心课程对传热学中的知识需求很少，仅仅在脉动燃烧技术这一研究领域有所涉及。总体来看，不管是“工程热力学”中的“工质”，还是“工程流体力学”中的“气体”，再或者“对流换热”中的“流体”，其中“气体”是课程的“最大公约数”，也是和林业机械这一专业核心课程相关的“最大公约数”。鉴于此，“工程热力学”教学内容总体上可以维持不变，部分章节可以简化，不重要的知识点减少不必要的推导，侧重理论、公式概念的理解和应用，这样可省出一部分课时。总课时不变的情况下可以合理缩减“传热学”的课时，对辐射传热只做一般性介绍;考虑到相似原理在流体力学的试验研究中也有重要应用，可以在这里对相似准则进行深入讲解，省出较多课时。将“工程流体力学”放在最突出的位置，省出来的课时分配给这一部分;增加可压缩流体“漩涡势流理论”“相似理论中的量纲分析法”、包括气体动力学中“扰动在外空间流场中的传播”及“管内气体的流动”等内容，以匹配林业机械核心专业课。

2．3树立自主学习、终身学习意识

目前，流体力学板块中关于可压缩流体的课程内容匮乏，教学中会鼓励同学们在MOOC上寻找优秀资源进行线上学习，使同学们树立自主学习意识。通过工程流体力学板块，我们在体力学的范畴内将研究运动的方法由拉格朗日法提升到欧拉法，这是一个显著的改变，也是重要的进步，通过这一步，有助于培养同学们的终身学习意识。

结语

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安全工程专业主要课程

燃烧与爆炸学、安全工程学、通风空调与净化、安全监测与监控、职业卫生学、流体力学与流体机械、工程热力学与传热学、分析化学与物理化学、电工与电子技术、安全评价理论与方法、安全法学、安全心理学、安全管理基础学及安全系统工程及分析技术等。

安全工程专业就业前景

本专业主修的课程有：燃烧与爆破、、流体力学，流体机械分析，安全工程、安全监督、职业卫生、工程热力学与传热学，化学与物理化学、电气与电子技术、安全评估、安全管理基础学和安全系统工程等40多门课程。

安全工程专业人才需求巨大。尽管安全工程毕业生大量增加，但中国已有300多个高风险企业，因此应该处于供应紧张的状态。

但事实上，我国企业或组织对安全工程专业人才的需求方式很多。在我国各行各业，从事安全工作的人员大多来自其它领域，而且这种趋势将持续很长时间。

安全工程专业就业方向

本专业学生毕业后可安全工程的就业方向1.大型施工企业，从事施工现场安全管理、现场安全教育、工伤事故处理、安全施工方案编制及审核、施工安全防护用具配备及管理及现场安全档案管理等工作2.大型厂矿、生产型企业，从事企业安全管理、安全教育、安全评价、工伤事故处理及职业病防治等工作3.安全评价机构从事专业安全评价、风险评估等工作4.政府、企事业单位从事政府层面的安全管理工作5.大中专院校安全工程或相近专业的教师工作

从事行业：

毕业后主要在建筑、新能源、房地产等行业工作，大致如下：

1 建筑/建材/工程;

2 新能源;

3 房地产;

4 其他行业;

5 计算机软件。

从事岗位：

毕业后主要从事安全工程师、安全员、网络安全工程师等工作，大致如下：

1 安全工程师;

2 安全员;

3 网络安全工程师;

4 信息安全工程师;

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关键词：工程认证;传热学;教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）40-0119-02

《华盛顿协议》是世界上最具影响力的国际本科工程学位互认协议，该协议是国际工程界对工科毕业生和工程师职业能力公认的权威要求[1]。2013年6月，中国成为该协议的第21个预备成员国，这必将对我国工程教育改革与发展产生深远影响。中国工程认证协会制订了与国际标准紧密对接的认证标准，并陆续在机械、计算机、化工与制药、电气信息等14个专业类开展了认证工作[2]。“传热学”既是能源动力类专业的技术基础课，也是与各工程领域关系密切相关的专业课程，它植根于工程实际，也必将服务于工程实际[3]。作为工程认证专业之一，江苏大学（以下简称“我校”）机械设计制造及自动化专业学生必须要学习“传热学”。传统的“传热学”课程体系及教学模式与工程认证的培养目的和教学需要还存在一定的差距。为了配合工程认证的标准，我校传热学课题组就工程认证的需求，针对机械专业班级的“传热学”教学，修订了教学大纲，并在实际的教学过程中紧扣工程认证的大背景做了一些工作。本文从“传热学”的课程特点出发，结合笔者在机械类班级课堂的教学实践和教学体会，对工程认证背景下“传热学”课程的教学改革进行了探讨和总结。

一、工程认证背景下机械类专业“传热学”教学中存在的主要问题

1.课时设置与课程特点、教学目标的矛盾。我校机械专业的“传热学”课程总学时仅为30学时，其中实验为4个学时，考试为2个学时，真正用于教学的只有24个学时。“传热学”是一门发展中的应用性极强的专业基础课程，首先热传递现象的理论分析又涉及到许多数学理论与方法，经验公式较多，难于理解和记忆;其次“传热学”分成导热、对流和辐射三部分内容，这三部分内容有各自相对独立的定律和解决方法，系统性较差，基本概念和公式繁多，重点分散，在短时间内学生学习有一定的困难[4]。而工程认证要求培养目标多样性，以传热学为例，其支撑的毕业要求指标点为：指标点1，具有解决机械工程问题所需的数学与传热问题及其应用能力;指标点2，能够将数学、传热学基本原理运用于机械工程问题的表述;指标点3，能够对于传热学模型的正确性进行论证并求解。

2.学生基础知识与“传热学”课程特点的矛盾。“传热学”是学习“工程热力学”、“流体力学”等专业基础课后学习的课程。而机械专业的学生却没有这方面的基础训练，上课时一些必备的基础知识的缺乏导致上课难以接受。比如热力学第一定律是推导导热微分方程的理论基础、伯努利方程在对流换热微分方程组的应用等，学生在学习这些方程时，不能深刻理解与工程实际问题之间的必然联系，造成学习动力不足，学习兴趣降低等问题。

3.课堂教学及实验教学与工程能力培养的矛盾。传统“传热学”教学以教师讲解、学生照本操作的模式进行，而工程认证核心理念是以学生为中心和目标。工程认证“传热学”教学方法的改进必须和工程实践环节如实验室操作、企业实践等相结合，其目的是训练学生的工程意识和思维，培养学生理论结合工程实际的能力。同时，使学生能够接触机械行业的生产实际并了解其前沿发展趋势。但现实情况是，我校和有关换热器的企业合作不多，另外我校的实验教学仪器多年来没有进行更新，有部分实验设备相对比较陈旧，实验室仪器设备明显不足。

二、教学改革的措施与方法

1.对照《工程教育认证标准》，全面修订“传热学”培养计划。此认证标准给高校带来的变化就是要以学生为本，不断为工程教育改革而持续改进。工程认证所要求的OBE教育模式，一是要求教师在教育活动之前对学生达到的发展水平有清晰的认识，要用精细的“教学大纲”控制教学开展;二是要选择与教学目标类型一致的教学方法[2]。因此，我校传热学课题组重新修订了培养计划和教学大纲，教学中注重讲解定理基本假设和应用范围;求解习题强调参数的获取及多种计算方法的比较;最后增加了部分与工程实际相关的课后习题。教学改革核心的问题是教学内容的改革。针对毕业后我校机械专业学生具备机械设计制造基础知识与应用能力，从事机械制造领域内的设计制造这一目标，在讲清“传热学”物理概念的基础上，简化或省略与今后工作联系不大的理论和公式的推导过程。如稳态导热中，不详细推导导热微分方程的普适形式，只要求学生能对实际导热问题建立微分方程即可。针对肋片导热问题，重点放在让学生熟练掌握工程上不同形状肋片效率的查法。在非稳态导热中，简化诺谟图的理论推导过程，重点放在如何应用诺谟图来求解内阻不可忽略的非稳态导热问题。在对流换热中，只介绍对流换热微分方程组的建立思路，重点讲述各种实验关联式的具体应用和使用条件。在辐射换热中，增加了火焰辐射的内容，强化了机械专业学生工作后有可能接触的加热炉、锻造炉等加工工艺中涉及的辐射换热问题。

2.优化整合，发挥课题组整体优势。我校能源与动力工程学院工程热物理系成立了传热学课题组，组员7人，以多年教授“传热学”的退休老教师为顾问和指导，由课程负责人具体负责“传热学”的教学组织、课程的建设与管理工作，充分调动所有课题组的教师参与课程建设和教材建设的积极性。明确责任，将“传热学”的教学任务分解并落实到个人。每隔1～2个月的时间，课题组的人员进行教学研讨，交流教学体会。同时向学院建议加大支持力度，提高“传热学”课程在考核、个人定级及津贴等方面的分量，形成良性循环的激励机制。

3.加强实验室建设，培养学生自我提升能力。经过传热学课题组的申请和建议，我校能源与动力工程学院在经费有限的情况下，购置了新的实验设备，修缮了一批传统的实验设备，目前传热学实验室具有足够的实验器材能够给学生提供自主动手的机会，以前平均7～8人一组的实验现在减少到每组2～3人，可以保证每个学生有机会进行实际动手操作，提高了实际动手能力。另外，笔者可以就机械专业学生在今后工作中可能涉及的实际问题进行正确引导。比如测量型砂导热系数问题，在实际的教学过程中，笔者注重引导学生自己去思考，修改并改善圆球法测量型砂导热系数的实验方案。当学生提出其他的实验方案后，及时进行评价和讲评，提高了学生处理工程实际问题的能力。

4.注重引导，拓宽校外实习基地。机械设计及其自动化作为实践能力很强的专业，其实践教学的作用在于引导学生进行正确的专业实践认知。我校能源与动力工程学院与驻镇的有关企业建立了良好的合作关系，如江苏唯益换热器有限公司、镇江天鸿新能源有限公司等。我们定期带学生过去参观和实习，重点了解这些企业的换热器和散热器等产品设计、生产和组装过程，培养学生思考与动手能力。经过我校和企业之间的积极合作，为机械等专业的学生提供实习机会，提高了学生的工程实践能力。

5.充分发挥网络多媒体教学的优势。多媒体教学能够增加课堂教学的信息量，容易激发学生的主动性和积极性。针对机械专业，我校传热学课题组首先收集整理了大量的工程图片和工程录像，将这些资料和课本上的相关内容进行链接，提高了学生的兴趣和多媒体教学的授课质量。其次，我校传热学课题组目前正在建立传热学教学网站，每位老师负责一项内容，进行传热学网上教学视频的录制，充分满足了学生个性化学习的需要。下一步我们将及时更新网上教学资源，建立传热学网上辅导答疑系统，采用课堂教学与网络教学并举的方式，进一步提高传热学的教学质量。

6.构造合理的“传热学”质量考核标准。实践教学的质量是反应学生“工程实践能力水平”的关键，而传统的“传热学”质量考核体系很难真实反映学生的工程实践能力。笔者设置机械专业“传热学”课程的总评成绩=平时考核成绩×10%+实验成绩×10%+期末考试成绩×80%。平时考核主要以课堂表现和作业为主，实验成绩以实验报告和学生具体的动手能力为准，期末考试的题型包括填空题、简答分析题和计算题等，其中考核三种传热方式基础知识型题目占60%，考核针对三种传热方式在工程应用基础问题综合分析与验证的能力题目占40%。提交总评成绩后，针对工程认证的标准，针对每个毕业要求指标点，分项求各指标点对应的平均分，计算“传热学”对各指标点的评价值，从而获得“传热学”课程的达成度评价报告。从近两年的“传热学”教学结果分析来看，基本上达到了工程认证对机械专业学生学习“传热学”的要求和目标。

本文分析了我校机械类专业“传热学”教学的不足和现状，提出了教学改革的措施。笔者认为要实现工程认证对学生的培养要求和目标，必须对“传热学”设置合适的学时，调整教学内容与学生的工程实践能力相匹配，注重培养学生分析问题和解决问题的能力[5]，重新选用合适的热工基础教材，科学施教，不断推动机械类专业“传热学”教学的改革和发展。

参考文献：

[1]晋浩天.工程教育认证对我们意味着什么？[N].光明日报，2013-11-27.

[2]胡文龙.工程专业认证背景下的高校教师教学发展[J].高等工程教育研究，2015，（1）：73-78.

[3]刘爱萍.浅谈传热学课程的教学改革[J].中国电力教育，2002，（4）：73-76.

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[关键词] 冶金传输原理 理论和实践 过程教学

冶金传输原理是以高等数学、大学物理和物理化学等课程为基础并与冶金过程紧密联系的冶金类专业基础课。广大师生普遍认为该课程“难学难教”[1]，其中冶金传输原理的“难学”，主要体现在课程的相关概念、定理、定律，特别是相似原理、因次分析以及相似准数等的抽象性，对于第一次接触这些内容的初学者，难以与实际的物理过程相结合，而表现为“难学”。对于冶金传输原理的“难教”，是该门课程数学与物理高度结合的特点，而学生专业知识的不足以及数学、物理知识不扎实等实际问题，在实际的教学过程中如何克服这些问题，能够使学生理解和掌握教学大纲所规定的内容，是“难教”的主要表现。因此，针对这些问题，如何提高教学质量，培养具有实用型及创新型素质人才的要求，是该门课程教学改革始终探索的方向。

冶金传输原理的课程特点

冶金传输原理课程的特点是数理解析较重，其理论和研究方法来源于流体力学、传热学以及成熟的质量传递理论而形成一门独立的学科，解析方法着眼于物理概念和数学表达的统一，并且突出了物理过程的特点[2]。它是一门既有较强的理论性，又有很强的实践性的课程[3]。传输理论应用于冶金的实际过程，首先要对实际过程进行观察分析，建立简化的物理模型，然后建立相应的数学模型，再用数学分析解法、相似原理—模型实验法和类比法等适合的方法求解给实际过程提供理论支持。自上世纪80年代以来，由于计算机软、硬件的快速发展为传输过程的数值计算提供了强大支撑，使计算流体力学、计算传热学等也随之有了长足的发展，目前，数值计算已成为传输原理的重要组成部分，同时也丰富了课程的内容。

冶金传输原理过程教学的方法

把冶金传输原理基本概念以及理论模型和冶金工程应用相结合，关键是介绍这些理论、模型与实际的冶金问题相结合的过程，实现理论联系实际，学以致用。这样一方面培养学生的实际应用能力，另一方面提高学生兴趣，加深理论知识的理解以及对专业的认识，提高教学质量。结合教学经验采取相应的方法和针对性的措施。

1.课内与课外相结合

课程数理解析较重的特点主要体现在涉及的数学、物理知识较多，为了更好地完成教学内容，就需要学生掌握扎实的数理知识，这样，课前有针对性的预习就显得很重要。因此课内与课外相结合就表现为课前的预习、课堂的听讲和笔记以及课后的复习和及时完成作业的模式。在课堂上，通过回想式的提问，巩固上节课的知识点，起到承上启下的作用，使本节的知识点能够顺畅衔接和充实，并且及时明确下节的内容，学生在预习时能够有针对性地查漏补缺，从而有效地利用课堂时间进行传输原理的教学。通过这些环节的积极实施，提高课堂的教学效果。

2.启发式与能动性相结合

冶金传输过程的相关概念、定理、数学物理模型以及解析方法，对于初学者来说比较抽象，特别传输过程简化物理模型、数学模型的建立，以及数学模型的解析等，是知识的综合应用，特别是数理解析过程复杂、繁琐，对于基础知识薄弱的学生显得犹为枯燥乏味，影响了教学的效果。针对这种情况，在课堂上采用适当的提问进行启发式互动，了解学生对基本概念的理解程度，及时引导概念的转换。对于一些简单的推导，在介绍基本的推导方法后，让学生参与其中，共同完成过程的推导，使学生在这样的方式中，掌握解析方法。另外，结合课堂教学内容，布置适当的课外作业，加深对所学内容的理解，提高了学生学习的能动性。

3.专业知识与自然知识相结合

根据专业培养计划，冶金传输原理课程属于专业基础课，安排在认识实习实践环节之后，学生虽然完成了认识实习，但对于专业的认识、工艺知识的理解还是有很大的局限性，加之冶金过程的高温和不可见性，实际的冶金物理过程更具有抽象性，这些都加大了教学过程中与实际结合的难度，降低了学生学习的兴趣，影响教学效果。因此，把冶金传输原理与实际生活中的应用结合起来，以提高学生学习兴趣。例如自然对流传热在换热方面的应用，即密度是温度的函数，由于温度的变化使密度变化而产生了自然流动，完成热量的交换，这就是土暖气的原理，以及烟囱是伯努利方程的实际应用、流体的黏性与涡流的产生等。这样的实际应用提高学生学习兴趣的同时也加深了对专业知识的理解。

4.教学与科研相结合

本科的教学与科研有着密切的关系，把教学科研团队的研究成果与实际的教学进行有机的结合，扩充了学生的视野，丰富了课堂教学的内容，提高了学习的兴趣和教学质量。如动量传输中流体流量的测量，就是伯努利方程的具体应用，其中对节流装置的标定是采用实流标定或者风洞试验，利用相似原理确定相关相似准数，根据相似充要条件，建立试验模型系统和实际测量系统的相似准数方程，通过确定的相似准数将试验模型系统与实际流体流量的测量连接起来，由于实际流体流量的测量；为了确定氧气转炉吹炼工艺参数而设计的转炉冷态模拟实验；以连续铸钢过程温度场的模拟计算，根据结晶器、二冷却区和空冷区的不同边界条件，进行连铸温度场数值计算，并介绍典型的有限差分法、有限单元法和有限容积法等数值计算方法，介绍计算机在传输中的应用，同时介绍在计算流体力学、计算传热学的方面有成熟应用的如FLUENT、PHOENICS等商业软件，使学生了解传输原理在数值计算方面的进展情况以及在冶金生产中的应用，如中间包流场的计算、钢包桶式精炼炉底吹氩时流场的分布等。

5.理论与实践以及实验相结合

冶金传输原理工程技术基础课程的特点决定了其实践环节非常重要。在课堂教学的课时外，安排有6个-8个课时的实验内容，主要有验证位能、静能和动能之和为常数的伯努利方程实验；通过流速和差压来进行流体流量测量的实验；转炉冷态模拟实验等。采用教学与实验相结合的方法，均可使学生对相应的物理过程有一个深刻的认识，强化理论与实践相结合的过程。

在传输原理的教学过程中，要结合冶金工程专业的工艺特点与相关的传输原理进行有机的关联，如埃根公式在高炉炼铁中的应用、动量传输在连铸中间包流场分布方面的应用以及渣-钢间反应的传质模型等，在这方面给学生一个有益的导向。

6.知识的持续更新

为了更好地实施冶金传输原理的过程教学，在平时要不断进行教学方法、专业知识学习以及工程实践的积累。对于教学方法的学习，一方面要查找教学过程的不足，另一方面要请教教学经验丰富的教师、专家，通过听课的方式，取长补短，积累教学经验。专业知识方面的积累，主要是通过平时的备课以及在教学过程中发现的问题，及时查阅相关资料进行求证，如对流体力学、传热学以及数值计算、计算方法等方面知识的学习、积累，通过自学或请教于专家，来加强自己对专业知识的理解，同时，利用带队实习、与企业横向课题合作以及去企业实践锻炼的机会，不断充实自己的工程实践知识，可以为过程教学提供更多、更丰富的工程实例，并且借助自己所在的教学科研团队的平台，把冶金实际以及科研的内容提炼为简洁明了的课堂语言传输给学生，提高过程教学的效果。

结 论

冶金传输原理教学过程贯穿于每一个知识点、每一节课教与学的小环节，以及理论与实践相结合的小环节之中，这样的环环相扣，提高学生掌握知识的能力和教学质量。教学的关键是培养学生解决实践问题的能力，授之以“渔”使学生在以后的工作中，在所掌握知识的基础上，能够继续得到丰富和提高，培养实用型人才。

参考文献：

[1]林万明，王皓，陈津.《冶金传输原理》教学改革与实践[J].科学之友，2006，7：75-76.

[2]王超，杨双平，袁守谦，鲁路.加强冶金传输原理课程理论联系实际的过程教学[J].中国冶金教育，2010，9.

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一、当前教学过程中存在的问题

1.学生学习兴趣不高

提到力学，多数学生会觉得很难，这种先入为主的感觉会使学生对这门课程产生很大的抵触情绪，不愿意学。再加上同时开设的工程热力学和传热学等重要的专业基础理论课，越发加重了学生的学习任务。另外，流体力学课程习题量大，需要学生花费大量课余时间复习和做题，就更加影响学生对这门课的学习兴趣。因此如何帮助学生克服对本课程的畏难情绪，激发他们学习流体力学的兴趣，是提高教学质量的首要因素，也是教学改革的目标之一。

2.教学方式单一，课堂气氛死板

现在是信息社会，对人才的要求很高，这就要求教师在教学过程中按照“厚基础、宽口径、高素质”的目标[2]进行专业人才的培养，这对传统的黑板加粉笔的教学方式是一种挑战。另一方面，随着课时与学分制的挂钩，学时被普遍压缩，这也给课堂教学带来很大的压力。众所周知，传统的教学方式把很多时间用在了绘图和板书上，无形中缩减了教与学的时间，教师要想在规定的时间内完成教学大纲规定的教学内容，就必须加快讲课节奏，删减授课内容，或者占用习题课或实验课的时间，这些都将导致这门课程的信息量不够，而且学生也没有机会及时消化所学的理论知识，更谈不上举一反三了。同时，“一言堂”式的教学方法使得课堂气氛死板，学生对课程的学习兴趣锐减，也影响了教学质量。

3.理论教学与实验教学的脱节

在流体力学的教学过程中，实验环节起着不可替代的作用。实验教学不仅可以培养学生的动手能力，帮助学生更好的理解理论知识，而且可以启发学生对理论知识的创新性应用[3]，很多学校不重视实验课的教学，实验教学完全放在理论教学之后甚至放在考试之后集中完成，大大降低了实验教学的作用。

二、课程教学改革的基本内容

1.传统教学方式与多媒体相结合

在现在的流体力学教学中，黑板加粉笔的教学方式是很多高校教师仍然采用的教学方式。这种方式对于公式的推导、例题的计算效果很好，但是在流体力学的教学中需要辅以很多图片，如果全用板书来讲，必然花费很多时间。传统的教学方法无法满足教师在教学中的信息量，当然也不能完全脱离板书，毕竟公式的推导，例题和习题的讲解用板书的效果要优于多媒体。在讲绪论部分内容时可以介绍流体力学的发展史及流体力学在现实生活和工程实践中应用的实例，如果单纯用板书讲，会很枯燥，达不到启发学生学习兴趣的目的，如果辅以多媒体，结合图片、短片、动画来讲就会有很好的效果。所以笔者认为，应当将传统的教学方式与多媒体教学方式很好的结合起来。

2.理论知识与专业知识相结合

流体力学这门课程不仅理论性很强，而且和工程实践结合的非常紧密。该课程是后继专业课程的重要理论基础，所以将相关专业知识穿插在流体力学课程中进行介绍有很多好处。首先，可以帮助学生加深对专业的理解。流体力学课一般在第五学期开设，此时学生已结束公共基础课的学习，开始了专业基础课和专业课的学习。调查表明很多学生此时对专业还处在迷茫的状态，不知道建环专业具体是做什么的，自己将来能干什么。在流体力学课程的教学中采用理论知识与专业知识有机结合进行讲解的授课方式可以帮助学生在学习理论知识的同时加深对专业的了解。再者，学生了解了专业也就有了学习的方向和动力，自然有助于提高学生对流体力学课程的学习兴趣。比如在讲授流体的热胀性时，介绍采暖系统膨胀水箱的作用及系统膨胀水量的计算方法，使学生既掌握了液体热胀性的计算公式，又了解了自然循环采暖系统的基本原理。再比如，在讲授伯努利方程的应用时，可以介绍水泵扬程的计算方法和建环专业水泵的适用场合，使学生明白水泵是建环专业最重要的设备之一。在学生学习管网计算基础这部分内容时，可以结合采暖系统和给排水系统或消防给水系统同时学习，毕竟这些系统在北方城市是到处可见的。在介绍气体射流知识的时候可以结合空调房间的气流组织进行介绍等等。

3.理论流体力学、计算流体力学与实验流体力学在教学中的结合

研究流体力学方法有理论分析的方法、数值分析的方法和实验研究的方法，在流体运动规律的研究中，三种方法相辅相成。但是在教学中，我们往往更多的是强调理论的重要性，而忽视了计算流体力学和实验流体力学对理论学习的帮助。应当充分将计算流体力学和实验流体力学的部分补充进来，这样才会使整个课程内容丰满，也可以扩宽学生的知识面，培养其解决问题的能力。

（1）理论流体力学与计算流体力学相结合

随着计算机技术的迅猛发展和数值计算技术的不断提高，计算流体力学（CFD—ComputationalFluidDynamics）技术得到了空前的发展，CFD技术可以在短时间内模拟流场内的温度、速度和压力的分布情况，可以较好地模拟流体的流动过程和传热过程以及污染物的扩散过程等，因此被广泛应用在各行各业。建环专业涉及大量与流动相关的问题，因此也不例外。可以用CFD技术模拟空调房间的气流组织和温度分布，模拟水和空气在管道内的流动情况，模拟火灾时建筑内烟气的流动规律。在CFD领域，目前世界上最具有代表性的计算商用软件有PHOENICS（英国）、CFX（美国）、FLUENT（美国）、STAR-CD（日本），这些软件均采用经典的流体理论和通用流体计算程序作为模型的核心，并提供丰富的计算方法处理湍流流动，具有强大的前后处理功能。这些新技术的发展对流体力学课程的教学提出了新的要求。在流体力学的教学过程中除了重点讲授理论流体力学的知识外，应当增加计算流体力学的知识，一方面可以增加信息量，拓宽学生的知识面，为进一步的学习和今后的发展奠定扎实的基础，另一方面可以用CFD技术模拟简单的流动规律和流动现象，帮助学生加深对流体理论知识的理解，起到相互促进的作用。图1是用CFD技术模拟的简单流动现象，（a）图验证了圆管中的层流运动，证明断面流速为旋转抛物面。（b）图给出了流体经过弯管时的断面压强分布规律，充分说明了离心力的作用是弯管中产生涡旋的主要原因。可以将这些模拟结果通过多媒体展示给学生，让他们在掌握理论的同时增加感性的认识，可以很好的提高学生的学习兴趣。图1只是两个简单的例子，流体力学中有很多例子可以通过数值计算和模拟穿插在教学过程中，得到很好的效果。

（2）授课与实验的有机结合

与流体力学课程相结合的有8个主要实验，分别是能量方程实验、总水头线实验、动量方程实验、毕托管实验、雷诺实验、沿程阻力系数和局部阻力系数测定实验以及孔口出流实验。另外还有诸如流线、绕流等演示实验。应当将这些实验的教学进度与理论的教学进度很好地结合，任课教师和实验教师共同指导，与学生形成很好的互动，及时启发和引导学生进行实验，充分启发学生对理论知识的创造性理解，同时锻炼其动手能力。实践证明这样做不仅可以提高学生的兴趣，还可以有意识的培养其观察流体现象的能力和分析解决问题的能力。

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关键词：流体力学；教学模式；改革

作者简介：杨卫波（1975-），男，湖北安陆人，扬州大学能源与动力工程学院，副教授；毛红亚（1976-），女，湖北天门人，扬州大学财务处，会计师。（江苏 扬州 225127）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0083-02

“流体力学”作为土木、机械、能源、动力、环境、化工等学科的一门主干技术基础课程，由于其理论性强、概念抽象、方程繁琐、难以理解与记忆，导致学生学习的难度较大，从而影响教学进程和专业人才培养的质量。因此，如何针对“流体力学”课程自身特点，结合专业建设目标，探索出一套新的适合各专业培养目标的流体力学教学模式具有非常重要的意义。本文结合工科院校学生的实际情况及笔者教学实践与体会，从教学内容、教学方法及考核方式三方面对流体力学教学模式改革进行了深入的探析。

一、教学内容

1.教学内容的选择

教学内容的选择对于提高教学质量、改善教学效果具有重要的意义。根据教育心理学理论，[1]在教学中应把课程中具有广泛迁移价值的科学成果作为教材的主要内容，从而可实现利用已有知识来同化现有知识的作用，提高学生的接受能力。“流体力学”作为大学工科专业的一门课程，虽然其内容相对比较陌生，但其所包含的基本知识却贯穿于中学相关课程之中。如流体力学中的速度、压力、压强、质量守恒方程、能量守恒方程及动量守恒方程等，学生均在中学物理中均学过，因此在讲述相关内容时可以将其与中学内容相联系，从而提高学生的理解能力。又如在讲述管路的串联与并联特性时，其流量、阻力及阻抗特性正好与中学物理中电学的串联与并联电路的电流、电阻特性一致，如果在讲述之前引出中学的电路串并联原理，则可大大加强学生对管路串并联水力特性的理解能力。因此，根据学习迁移理论，将相关内容与学生已有知识进行对接，并阐述其相互之间的关系，不仅可以有效发挥学生利用所学知识来同化现有知识的作用，而且对于改善教学效果具有积极作用。

2.教学内容的编排

要合理编排教学内容就必须使教材结构化、一体化，以使构成教材内容的各要素具有科学、合理的逻辑关系。目前，国内“流体力学”课程的教学体系一般包括流体静力学、流体动力学（理想流体流动与实际流体流动）、流动阻力损失、孔口管嘴管路流动及特殊流动现象等。每部分内容既独立，同时各部分之间又有相互的联系。为了使学生容易学习，可以按照流体力学实际应用路线由简单到复杂的方式来编排教学内容。如可以从最简单的流体静力学部分开始，因为静力学部分中学物理中已讲授，生活中很常见，学生容易接受。由于静止是相对的，运动才是绝对的，自然界流体应用中更多的是运动着的流体，让学生明白这个道理后很自然将教学内容过渡到流体动力学部分，从而可提高学生继续往下学习的兴趣。在讲述流体动力学部分时，先从简单的一元理想流体运动部分着手，然后逐步过渡到多元理想流体流动及实际流体运动。在讲到实际流体运动时，由于能量方程中出现了阻力损失项，这样就很自然将内容过渡到流动阻力损失计算这一部分内容。由于生活中的复杂管路往往是由简单管路串联与并联而构成，因此，复杂管路的水力特性（流量、阻力等）需要确定，这样就可以根据流体力学实际应用需要将内容由阻力损失部分转移到孔口管嘴管路流动部分。最后，根据各专业培养需要，选择适合的特殊流动现象内容进行讲解，以加强流体力学的实际工程应用。这种以流体力学实际应用路线由简单到复杂作为主线的教学内容选择模式，内容组织层次感较强，讲起来更加引人入胜和重点突出，教学过程相对简化。

3.教学内容的弹性化

教学内容弹性化有两个方面的含义：一方面要根据每届学生不同的知识背景和不同的定位要求，采用不同的表达方式，以满足学生多样化的学习需要。另一方面是要根据时代的发展，不断更新教学内容，以适应最新科技发展的需要。[2]例如在“流体力学”教学过程中，为了让学生更容易接受，可以删去大量的数学公式推导，如流体连续性方程、动量方程、能量方程的推导等，这些内容对于学生是否掌握流体力学基本知识并无影响。又如，对于不同的学生群体，应根据学生今后的定位不同选择适当的教学内容，对于高职高专的学生，由于其毕业后大多数要走出校门从事实际工作，因此，在讲述时应侧重于流体力学实际应用方面的知识。而对于普通本科院校的学生而言，毕业后有相当一部分的学生要继续从事相关的研究工作（如考研等）。因此，应加强学生流体力学理论方面的教学与培养，以提高学生将来的研究能力。随着时代的发展和计算机的普及，将计算机用于求解流体力学问题的计算流体力学已越来越显示出其重要的作用。所以，流体力学教学中，适当介绍当今常用的计算流体力学商业软件，如Fluent、Star-CD、CFX及Ansys等，以扩充学生的知识视野，为今后有意继续深造的学生提供铺垫。

4.教学内容与工程实际相结合

兴趣是最好的教师。教育心理学[1]的研究表明：当学习内容与学生已有的知识和生活实际相联系时，才能激发学生学习和解决问题的兴趣。因此，在流体力学教学过程中，应结合专业目标尽可能多地介绍流体力学广泛的工程应用背景，引导学生提高自主学习流体力学的兴趣和积极性。如在讲述流体静力学中液体作用在曲面的总压力计算时，可以介绍1998年特大洪水灾害长江决堤事件等；在讲到流体静力学中平面总压力计算时，可以适当引入长江三峡水坝闸门的设计与计算；在讲到沿程与局部阻力损失[3]时，可以讲述如何选择水泵，并以每天生活用水管道供水为例来分析等；在讲到动量方程应用时，引入如何确定弯管及分叉管路中水流对管道的冲击力，从而可计算出管道支墩所受的推力；在讲述毕托管时，可讲述如何测量风管的风量与风压，在讲述倾斜式微压计时，可与毕托管一起讲述如何利用两者来测量正压与负压风管段的动压、静压及全压等。任课教师在平时授课过程中，结合专业培养目标适当穿插讲述一些发生在我们身边的与流体力学有关的实例，使学生认识到流体力学在生活及工程中的重要性，激发其学习兴趣，以提高教学效果。

二、教学方法

目前课堂授课中常用的教学方法主要有传统教学模式与以多媒体技术为代表的现代教学模式。传统教学模式是指教师通过口授、板书完成特定教学内容的一种课堂教学形式，该模式学生容易接受，可以达到预期教学目标。但缺乏创新与探索知识的功能，尤其是在当今知识快速更新的年代，更是面临严峻的挑战。现代教学模式是指在课堂教学中引入多媒体技术，通过形象逼真的动画的运用，生动形象地展示教学内容，从而可以充分发挥学生学习的积极性，使教学方式形象生动，有利于培养学生的思维能力、想象能力和创造能力。

考虑到传统与现代教学模式各自的优缺点，在流体力学教学过程中应将两种教学方法有机结合起来。如在讲述相关理论公式时，就以传统的板书教学为主，对公式的推导和例题的讲解，用板书的方式条理化，通过板书一边写、一边对学生提问，一边推导相关公式，让学生参与到教学中，从而可以加强学生与教师间的互动，激发与调动学生的学习积极性。而在流体力学理论的工程应用部分则较多地采用多媒体课件，例如在讲授层流与紊流[3]这部分内容时，单纯地板书讲解其概念很抽象，用多媒体课件展示雷洛实验讲解则直观生动，容易理解。在讲解孔口管嘴管路流动及虹吸现象时，用生动动画显示其流动全过程，可说明其流动过程中截面收缩及可能出现的真空现象，从而给学生留下深刻的印象。

三、考核方式

考核的作用主要是了解教师教与学生学的情况，及时发现问题以便改进。考核方式的合理性不仅能激发学生学习的兴趣，同时还可以提高教学效果。“流体力学”作为一门理论性极强的基础课程，传统的考核通常采用平时考核与期末闭卷考试相结合的方式，两者所占比例通常为30%与70%。平时考核主要是学生的出勤率与作业完成情况，而期末考试主要是卷面所取得的成绩。这种考核方式存在一定的问题，不仅不能激发学生的学习热情，在某种程度上还会使学生产生抵触心理。由于流体力学中有大量的经验公式和图表，如阻力系数计算公式与莫迪图、纳维-斯托克斯方程等，若采取闭卷考试，则势必要求学生背熟这么多的公式，容易陷入死记硬背的怪圈。

事实上，这部分内容的教学要求是让学生能熟练应用这些公式和图表解决工程实际问题，而不需要死记硬背。因此，在考核方式中可以尝试平时开卷考核与期末闭卷考核相结合的考核方式。即将不适合闭卷考试的一些无法记忆而又要求学生掌握与应用的内容，放在平时教学中进行开卷考核，而将一些基本原理、基本概念、基本计算方法的考核放在期末闭卷考试中。这样，一方面，通过平时不定期的考核能提高平时学生的出勤率，另一方面，通过平时考核也可以激发学生平时的学习兴趣，提高学习效率；此外还可以通过考核及时发现问题，改善教学方法。通过这样的考核方式，既能激发学生平时的学习兴趣，同时还可以提高教学效果，考试结果能较真实地反映学生对本课程知识的掌握和应用能力。

四、结语

教学不仅是一门科学，也是一门艺术。每一种教学模式都有其特定的适用范围和条件。流体力学作为工科院校相关专业的一门主干技术基础课，由于其理论性强、概念抽象、经验公式多，给其教与学带来难度。如何根据专业特点将其与各专业培养目标进行有机结合，通过教学模式的探索使其教学融入到各专业人才培养中，将是“流体力学”教学模式改革的进一步目标。

参考文献：

[1]谭顶良.高等教育心理学[M].南京：河海大学出版社，2006.

[2]刘立平，师少鹏.传热学课程教学的改革探索[J].高等农业教育，

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[关键词]教学效果 流体力学 专题讨论 学习兴趣

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）09-0106-03

一、流体力学教学的特点

高等教育不仅是知识的传授，更为重要的是能力的培养。能力的培养不仅包括学习知识的能力，还包括将所学知识灵活加以运用，解决实际问题的能力。这些能力的培养很难依靠传统的教学手段来获得，需要不断探索新型的课程教学体系。[1]

流体力学作为一门既具有基础课程性质又具有鲜明专业技术特点的课程，是实践上述教学思想的理想平台。[2]流体力学以牛顿运动定律、质量守恒定律和热力学基本定律为基础，研究在力的作用下流体的状态，流体与固壁、流体与流体、流体与其他运动形态间的相互作用，是力学的重要分支之一。一方面，流体力学与每个人的日常生活紧密相连；另一方面，流体力学覆盖了众多理工科专业领域，它所衍生出的研究方法正在向金融、管理等领域渗透，成为兼具深厚研究底蕴与前沿研究方向的学科。

二、一般工科院校流体力学教学的特点及存在的主要问题

以西安建筑科技大学为例，流体力学课程定位为建筑环境与设备工程、给水排水工程、环境工程、环境科学及土木工程等专业的主干课程，是进一步学习工程热力学、传热学、河流动力学、流体输配管网及其他专业课程的基础，对后续专业课教学起着非常重要的作用。长期以来，因概念抽象、学生缺乏工程概念和工程背景，使得流体力学课程既难教也难学，要想让学生将学到的知识与相关的实际问题结合起来尤为困难。

尽管流体力学具有悠久的历史，丰富的内涵和外延，但是作为专业基础课，流体力学为专业课服务的定位极大地限制了课程的教学时间。在学生素质参差不齐的情况下，使得培养学生扎实的基础和拓宽知识面两方面不能兼顾，顾此失彼。这一问题的存在不但限制了学生学习的积极性，也不利于培养学生在工程中分析问题和解决问题的能力。因此有必要对这一问题进行研究，找到解决问题的方法，改善流体力学教学的效果。

三、流体力学专题讨论的教学形式

对流体力学教学途径的探索和改革一直在开展，其中提高学生学习的兴趣是改善教学效果的核心，而专题讨论是有效的手段之一。现阶段，不同学校的专题研讨具有以下特点：第一，内容不局限于书本知识，而是更接近学术前沿，甚至是尚未完全成熟的理论；第二，讨论专题不同但都保持一致的风格，既需要学生独立思考，形成自己独特的见解，又需要小团队的协作精神；第三，研讨内容的选择更多地考虑了人的因素，讨论题目大都是基于任课教师和学生的兴趣。

哈佛大学率先在专题讨论的教学模式上进行了尝试。他们采用专门的新生研讨课的形式，由教授直接面向一年级新生开设，至今已有50余年的历史。通过新生研讨课，学生的学习热情得到提高，更为重要的是它为学生提供了浓厚的学术气氛。一般情况下，新生研讨课每年的主题都会发生变化或完全不同，而为了保证教授和学生之间的充分交流，学生人数一般会有所限制。

其他院校也有在不同课程中开展专题讨论课的教学实践。清华大学从2003年起就开始由流体力学的知名学者为新生开设了“智能流体及应用”的研讨课，得到了新生的普遍欢迎和好评。麻省理工学院从1986年开始尝试，每门研讨课的学生为8至10人，每年有800至900名新生参加，主要在大一、大二学生中进行。加州伯克利分校的流体力学新生研讨课则着眼于生活，更加注重应用，具有鲜明的特色。中国科学院力学研究所主要以流体力学史和经典流体力学问题的课前讨论为主，面向硕士和博士研究生。这些尝试都证明新颖的教学形式可以提高学生的兴趣，使学生带着问题进入正式课程的学习，增加学生学习的积极性，对学生具有非常正面的影响。

四、流体力学小专题讨论的实施、效果分析及后续工作

在借鉴国外高校和国内知名院校经验的基础上，我们开展了课前小专题讨论提高流体力学教学效果的改革尝试。这一方式已在西安建筑科技大学环境与市政工程学院的不同专业进行了尝试，其中在环境工程专业开展了两轮尝试，其余专业各开展了一轮尝试。目前已汇总了学生的研讨论题50余份，在此基础上对实施过程进行分析，得到一些有益的结果，下面从小组人数、内容选择、时间安排、讨论形式、成绩评定及教师作用五个方面进行阐述。

讨论小组中学生的组成、人数是实施这一举措的关键。在实施过程中我们尝试了以自由组合、按学号分组等方法组建讨论小组，每个小组学生的人数通常按照总课时和班级总人数来确定，每个组员分工负责、各司其职，例如分别负责资料收集、PPT制作和讲解工作。根据上述原则，在不同的班级中，小组的成员人数在1至4人间变化。从讨论效果可以看到，确定小组成员的人数是专题讨论中的关键环节。当小组人数较少时，一般选题不够深入，PPT的质量略显粗糙；而当小组人数较多时，专题讨论质量会上升，但会导致部分学生的参与流于形式。此外，讨论课初始阶段学生的示范作用非常重要，当这一阶段专题讨论的质量非常高时，往往能带动和影响后续学生专题讨论的质量，反之则起到不良的示范作用，因此很有必要在最初的实施过程里加以重点引导。在有多个行政班的情况下，还可以考虑穿插安排，在各个专业班级之间形成无形的竞争关系，这可以在一定程度上提高学生参与的积极性。

专题讨论的时间安排在课前5～10分钟为宜。这一安排的主要出发点是在不影响整体教学进度的情况下，将小规模的专题讨论有机地融入课堂教学，而不需要额外安排时间，这是我们区别于以往其他院校专题讨论课的最主要的方面。小专题讨论以清楚阐述一个主题为原则，避免过大的论题造成时间的拖沓。学生课前预先准备好演示所需的硬件条件，可以有效提高时间的利用率。按照一次课2×50分钟计算，每次10分钟的小专题讨论所占用的时间完全可以通过其他环节的调整获得，不影响教学计划的正常进行。

考虑到学生的知识面和授课进程，在讨论内容方面以流体力学范围内目标明确的小专题或流体力学史及流体力学经典问题为主。后者的选择主要是考虑到课程初期学生对流体力学没有认识或认识比较粗浅，可以通过国内外人物介绍和经典问题进行一段时间的过渡。在课程的中后期，学生的论题选题大都具有明确的针对性和时代气息。从现有的选题来看，学生的选题非常灵活和广泛，典型论题包括绿茵场上的流体力学、拳头大的雨滴见过没有、水旋石球、汽车阻力、高尔夫球效应等。选题内容与教材衔接紧密，其中有关边界层绕流阻力问题所占比例最大，约为40%，其次依次为流体力学史、伯努利方程、湍流及虹吸现象等。需要特别指出的是，在实施过程中需要对工程问题与科学问题加以区分引导，这主要是考虑到工科院校学生对工程问题的关注程度较高，而忽略了基础科学问题，教师有意识地引导将有助于弥补这一缺陷。

讨论通过PPT的形式进行展示，学生讲解后回答其他同学提出的简短问题。在条件许可的情况下，多媒体的运用可以使得其他学生更好地接受所讲述的内容，而且有助于锻炼学生凝练问题和阐述问题的能力，为他们提供展示能力的机会。尽管如此，多媒体讲述并不是唯一的选择，实物演示和提问式互动都可以很好地提升问题的阐述效果。例如，在讲述纸飞机的问题中，由于学生课前准备充分，将讲述中所提到的九种纸飞机的叠法都以实物的形式呈现在课堂上，并分发到其他同学手中，依据实物讲解其中纸飞机的稳定性、飞行距离等性能，效果突出。解答其他同学提出的问题是互相学习的过程，目前这一环节在实际讨论中因为时间受限而不能过度展开，需要在今后的实施过程中加以改进。

教师的定位是这一举措中的又一关键环节。任课教师通常需要对论题进行点评和拓展，并依据小专题讨论的总体效果将其计入平时成绩。教师在本方法中的引导尤为关键，这就要求教师具有较为宽广的知识面，要详细了解流体力学的发展史。教师应在平时不断学习和积累相关的知识，加强对有关前沿内容的跟踪和了解，并能够积极地在基本的教学任务之外主动参与到本环节中来。同时，在教学中对所讨论中涉及的内容进行再次强调，引导学生参与到课堂教学中来，提高他们学习的主动性。另外，讨论课也为师生之间的交流提供了一个平台，有利于加强师生间的沟通。最后，尽管学生对于讨论课的热情与讨论课的成绩评定没有直接的关联，但是计入平时成绩仍是必要的手段。

五、结论与讨论

流体力学作为物理学和力学的一部分，理论内涵丰富，同时又兼具工程问题的典型特点，是不同专业后续课程的基础，它的研究方法和研究思想具有很大的普遍性，研究内容也在不断地更新和发展。

通过引入小专题讨论的形式，增强了学生学习流体力学课程的积极性，强化了学生创造性思维和能力的培养，使得学生在跨出校门或进入更高层次学习阶段时具备很好的起点。从教学效果来看，该方法可以使学生更好地领会课程核心的内容，加深对伯努利方程、边界层扰流阻力等重点、难点内容的理解，扩展了知识面，了解流体力学在新能源、环境、纳米科技等新兴领域中的应用。在实施过程中，大部分学生都热情参与，表现出新时期大学生的特点。通过学生自选题、给定前沿问题或与专业相关的典型问题，可以使学生带着问题进入正式课程的学习，有效避免了直接接触复杂数学推导而带来的枯燥感。

小专题讨论方式仍有大量后续工作需要开展。首先，需要研究面向不同专业引入针对性小专题研讨的可能性，确定小专题讨论的合理规模、形式和不同专业的侧重点，形成具有继承性的教学传统。其次，在后续工作中，需要对专题讨论的素材进行整理，并针对部分学生继续培养其科研兴趣，或结合其他本科生教学活动，如本科生科研训练项目和大学生创新性实验计划等，继续对选题进行深入研究。最后，形成学生PPT课件集锦，供后续学生选题使用，或在课堂教学中进行相关引导。该方法的研究可以在有丰富内涵和历史的大课时专业基础课中加以推广，如大学物理、固体力学等。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 戴世强.授之以“鱼”，还是授之以“渔”？――学习和实践钱伟长教学方法论的一些体会[J].上海大学校报（电子版），2007：513.

[2] 樊洪明.在“流体力学”教学中应努力实现传授知识与增长能力的统一[J].建筑教育改革理论与实践，2006，（8）：268-271.

[3] 刘建龙，王汉青，寇广孝.激发学习兴趣提高流体力学教学效果[J].中国电力教育，2008，（20）：60-61.

[4] 辛军哲.在流体力学课程中实践启发式教学的几点体会[J].高等建筑教育，2004，13（2）：51-53.

[5] 朱克勤，任仲泉.关于美国几所著名高校的流体力学新生研讨课[J].力学与实践，2005，27（1）：78-80.

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关键词：流体力学；多媒体；交互式学习

作者简介：叶学民（1973-），男，河北邢台人，华北电力大学能源动力与机械工程学院，副教授；李春曦（1973-），女，河北唐山人，华北电力大学能源动力与机械工程学院，副教授。（河北?保定?071003）

基金项目：本文系华北电力大学2010年本科教育教学改革教育教学重点项目的研究成果。

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）22-0052-02

一、“流体力学”教学现状

“流体力学”作为能源动力类专业的一门专业基础课，以研究流体的运动规律为主要内容，并为后续的传热学课程学习提供必要的基础。由于教学内容涉及面较广，既有工程应用性，又包括大量的理论性内容，且运用高等数学知识较多，因此学生普遍感到该课程概念模糊、内容抽象且理论性较强，这在一定程度上影响了教学效果。[1-3]究其原因，一方面，传统的板书教学模式虽然在公式推导、理清思路、强化记忆、深入思考方面具有不可替代的优势，但同时也存在缺乏生动、活泼、形象的一面；另一方面，由于学生尚未具备对多数基本概念的物理直觉、对于呆板文字描述的理解需要丰富的想象力，难以激发其积极性。

多媒体技术作为一种新的教学手段，通过教材内容与动态文本、图像、动画、音频、计算机模拟技术的有机整合，使得原来抽象的概念形象化、枯燥的方程式清晰化、晦涩的物理过程机理生动化，可从多方面激发学生的积极性和创新思维，并且通过与传统教学模式相结合起到了相得益彰的作用。近年来，随着多媒体技术在计算机辅助教育领域的深入应用，多媒体辅助教学模式在高等教育中发挥了愈来愈重要的作用。[4-5]本文通过介绍自行开发的多媒体流体力学辅助教学系统，分析了该辅助教学系统在教学实践中的应用效果，为进一步提高教学效果起到了积极的示范作用。

二、辅助教学系统简介

以Visual C++作为编程语言，结合Windows Media Player多媒体功能，在遵循软件开发一致性、易用性、容错和联机帮助等设计原则基础上，通过对教学内容的系统性和连贯性梳理，并参考国内外多媒体流体力学的基础上，[6]开发了多媒体流体力学辅助教学系统，其界面如图1所示。该系统包括动力学、边界层、运动学、名人堂、虚拟实验室、演示、模拟、模拟器、图片和表格、流动可视化等模块，涵盖了流体力学的绝大部分内容。

动力学包含了流体的经典研究方法、牛顿第二运动定律、纳维尔-斯托克斯方程和各种边界条件等。边界层包含了边界层概念、平板突然启动产生的边界层、层流边界层、边界层分离、不稳定现象和紊流边界层等，其中的教学短片不乏趣味性、生动性。运动学涵盖了由质点到场和由物质导数到各种流动线等内容，生动细致地描述了迹线、流线、脉线和等时线等抽象概念，通过运用丰富的流动显示技术将运动过程展示出来。虚拟实验室将动力学、运动学和边界层等模块中需要深入讨论的部分细化出来，结合Java虚拟技术，让使用者亲自实现对流体流动等方面的模拟演示。演示将一部分录像短片组织起来，作为特殊的演示呈现给使用者。模拟器基于Java虚拟机，将分子动力学模拟器、流体势流构造器和边界层微分方程数值解等独立出来，从使用者亲自实践。图片和表格将一些纷繁芜杂的图片和教学短片有机地综合起来，通过表格或视频播放的形式，将这些信息归纳整理起来。流动可视化通过可视化手段将不可见的流体流动清晰演示出来。名人堂中阐述了十五位具有杰出贡献的科学家的生平和卓越贡献。

三、教学实践效果分析

在“流体力学”的教学实践中，适时地应用了多媒体流体力学辅助教学系统（以下简称辅助教学系统），取得了良好的教学效果，现分析如下。

1.激发学生的求知欲

激发学生的兴趣和求知欲是开展学习并获得良好学习效果的前提。如果学生对于课程内容的学习缺乏基本的兴趣，很难想象他能投入到课程的有效学习之中，更无从谈起知识的综合运用。因此，提高学习兴趣就成了摆在授课教师面前的首要问题和关键所在。流体力学的内容浩如烟海，涉及日常生活和工业应用的方方面面，辅助教学系统的各模块中提供了大量的鲜活实例，从而可有效地激发学生的求知欲。

在讲解绪论和各章节时，可通过观看录像、图片集、名家事迹等提高学习兴趣和动力。如因人体与外界环境存在温差产生的自然紊流对流及鼻孔处的强迫紊流（图2a），又如自然界中水蜘蛛在水面上运动形成的毛细波（图2b），再如通过数值模拟获得的肺部气管和支气管在呼吸过程中气体的速度分布（图2c）。这样的生动活泼的实例让学生感到大量有趣的流体力学现象就在身边，但对其内部物理机理的理解又需学习流体力学知识，从而可激发学习动力。另外，辅助教学系统中的名人堂模块，不仅可使学生了解诸如达芬奇（图2d）、牛顿、冯卡门等15名著名流体力学家的生平，也使其对流体力学和其他学科的卓越贡献有了较为全面的认识，从而激发学生探索自然科学的积极性和主动性。

2.建立物理直觉

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会，对机热工基础课程的教学内容、教学方法及实验教学等方面进行研究与探讨。这些建议对当前机械大类专业

短学时热工基础课程的教学有着重要的参考意义。

关键词：机类专业热工基础短学时教学

Exploring and thinking about the teaching of short period Thermodynamic Engineering

Abstract: Based on the writer's teaching practical experiences of thermodynamic engineering, the authors study that

theshortperiodthermodynamicengineeringteachingmethod,contentandexperimentation. Thispaperpresentssome

suggestions, which may solve some problems.

Keywords: Mechanical specialty; Thermodynamic Engineering; Short period; Teaching

热工基础是现代工程技术人才必备的技术基础知

识，是 21 世纪工科各类专业人才工程素质的重要组成

部分。除了能源、动力类专业学生必须进一步深入学习

工程热力学与传热学之外，热工基础课程也应该是机械

类大学本科生必修的一门技术基础课。我校 2006 版教

学培养计划中针对机械设计制造及其自动化专业大三第

一学期所开设热工基础课程，共计 32 学时。由于学时

有限，怎么能在有限的学时内让学生了解更多有用的热

工知识成为摆在主讲教师面前的一道难题。针对机械大

类专业人才培养方案及热工基础课程其本身特点，笔者

结合实际教学经验，对我校机械设计制造及其自动化专

业热工基础课程的教学内容、教学方法及实验教学等方

面进行研究与探讨。

一、教学内容

热工基础课程包括工程热力学和传热学两门学

科，在能源与动力专业这两门课程的总学时在 100 以

上，而我们专业只有 32 学时，这在教学大纲的制定时

带来许多问题。到底哪些知识需要讲授？需要学生掌

握到什么程度？大家心里都没底。教研组老师们仔细

研究热工基础课程内容，结合机械设计制造及其自动

化专业的特点，经过反复讨论最终确定：热力学第一

定律、理想气体的性质与热力过程、热力学第二定律、

导热、对流换热和辐射换热作为需掌握的内容，而水

蒸气与湿空气、动力装置循环、制冷装置循环和换热

器作为了解内容。

二、教学方法

1）基本概念和基本理论的讲解

热工基础课程的物理概念性很强 , 而且存在着大量

的公式推导。许多推导是从质量、动量和能量守恒定律

出发 , 应用数学、物理方法在微元体或控制体上形成微

分方程或积分方程。对这些繁琐却类似的推导过程 , 主

要强调理解基本概念 , 掌握方法 , 而不深究纯数学的变

化 , 通过典型问题的分析 , 达到举一反三的目的。讲授

时要做到透彻明了 , 简洁精练。尽量利用多媒体教学的

优势，以生动的图像和动画使抽象的概念具体化。例如：

活塞式内燃机循环工作原理的介绍，由于教学对象是机

类专业学生，对内燃机的工作过程不是特别了解，利用

动画将内燃机的工作过程重现，循环过程便一目了然。

2）结合生产生活实际，增强学习兴趣

爱因斯坦说："兴趣是最好的老师，老师则是点

燃学生学习兴趣的火炬。"教育心理学的研究表明：当

学习内容与学生已有的知识和生活经验相联系时，才能

激发学生学习和解决问题的兴趣。要想使学生学好这门

课程，首先应提高学生的学习兴趣，将课堂教学的驱动

因素由教师转移到学生。而要提高学生的学习兴趣，一

方面应是"还知识于本原"，按照知识形成的本来过程

进行传授；另一方面是做好教学的"互动"，课堂教学

活动不仅是一种认知过程，更是一种师生、生生之间的交互过程，只有学生的真正参与，才会提高学生学习的

积极性，变被动为主动。因此，在"热工基础"教学过

程中，紧密联系教学内容和学生实际，巧妙地采用各种

行之有效的教学方法，努力激发学生的学习兴趣。例如

选择学生在生活中熟知的暖水瓶作为范例讲解传热的基

本方法：热传导、热对流和热辐射。采用发现式、启发

式、讨论式等多种形式的教学方法，分析在暖水瓶保温

的过程中是怎样阻止热量传递的。参考给种材料的导热

率表，找出瓶塞用木头原因；瓶胆要抽成真空目的是什

么；瓶胆图上水银是怎样阻止热辐射的。要创造逼真的

教学情景，使学生感受到"传热学"领域就在自己的身

边，进而增强学习热工基础的兴趣。

3）教材教学内容与学科前沿有机结合

随着近几十年世界范围内的科学技术突飞猛进的

发展，特别是信息工业的飞速发展，"传热学"的学科

内容也有了很大的变化与进步。能源问题的日益严峻，

以及温室效应等世界主要问题都迫使我们提高热能与机

械能以及其他形式的能量之间相互转化的效率。因此，

授课时在讲授教材内容的同时与相关的前沿学术动态有

机结合，多讲解一些能源动态，这样可以提高学生学习

的兴趣和目的性，让他们学习如何利用基本知识解决机

械专业的实际问题。

三、实验教学

热工基础的试验教学主要以数值模拟试验为主，

主要目的在于掌握数值模拟计算类软件使用方法。

随着信息化时代的到来，当今计算机在我们生产

生活中变得越来越重要，笔者认为有必要增设少量上

机实验，让同学们了解传热方面仿真软件，利用计算

机模拟计算基本的稳态传热过程，分析温度场分布规

律。在讲授相关传热问题数值求解相关章节时，尝试

借助 CFD 软件讲解传热问题数值求解的基本概念和思

想。(ComputationalFluidDynamics，简称 CFD)，是一

种重要的计算机模拟技术，其产生可以追溯到 20 世

纪 30 年代初，它是流体力学、数值计算方法以及计

算机图形学三者相互结合的产物。CFD 是目前国际上

一个强有力的研究领域，是进行"三传"（传热、传

质、动量传递）及燃烧、多相流和化学反应研究的核

心与重要技术，广泛应用于热能动力、航空航天、机

械、土木水利、环境化工、暖通空调及空气净化等诸

多工程领域。针对机械类学生所接触的应用软件工程

•40・城市建设理论研究

图形建模较多，而数值模拟计算相对较少，笔者认为

增加仿真计算软件学习、掌握实体建模与网格划分方

法对于机械类学生是必要的。另外，软件的学习能提

高学生的学习兴趣，对学生来说软件学习要比单纯的

理论讲解更具有吸引力，教学效果可以得到明显提高。

CFD 能够分析与研究在各种复杂几何形状的空间（装

置）内、外发生的高温传热（导热、对流、辐射换热、

流固偶合传热等）；对于短学时专业选修课来说，只

要求学生掌握一维稳态平壁导热和稳态管流换热的数

值模拟仿真计算即可，主要目的在于掌握数值模拟计

算类软件使用方法，分析不同的网格划分对计算结果

的影响。这样既锻炼了学生的动手能力和软件学习能

力又扩大了学生的知识面，为今后的学习和工作奠定

了一定的专业基础。

四、结束语

课堂教学仍然是大学培养学生的主要途径，其教

学质量的好坏直接影响着培养学生的质量。作为热工基

础课程授课教师依照热工课程教学改革的指导思想，努

力以知识、能力和素质等方面为切入点，积极转变教学

思想，探索有效的教学方式和方法，充分发挥学生的积

极性与主动性，提高教学质量和效率，培养学生的创新

能力和解决实际工程问题的能力，为培养高素质的社会

主义事业建设人才不断努力。

参考文献

[1] 张学学主编，《热工基础》（第二版），北京：

高等教育出版社，2006

[2] 李桂芬，《提高热工基础课程函授教学质量的

对策》，高等函授学报（J），2008（12）：37-38

[3] 李桂芬、朱亚珠，《热工基础课程教学改革与

建设的思考》，廊坊师范学院学报（J），2008（6）：

94-95

[4] 尤长春，《关于热工基础教学的思考》，中国

科教创新导刊（J），2007（476）：74

作者简介：王 瑞，男，（ 1983 年 7 月―），硕士，

讲师。2007 年 7 月毕业于北京理工大学工程热物理专业，

篇10

关键词：创新人才；研究性教学；课程建设；教学团队

作者简介：刘辉（1972-），男，山东招远人，哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，副教授，博士生导师；王洪杰（1962-），男，山东掖县人，哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，教授。（黑龙江 哈尔滨 150001）

基金项目：本文系教育部高等学校“专业综合改革试点”项目的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）02-0092-02

高等教育肩负着培养高素质专门人才和拔尖创新人才的重要使命。为适应我国经济社会的快速、健康和可持续发展，全面贯彻落实科学发展观，教育部先后实施了“本科教学工作水平评估”和“高等学校本科教学质量与教学改革工程”等重大举措，以期深化高等学校教学改革，提高人才培养的能力和水平，更好地满足经济社会发展对高素质创新性人才的需要。哈尔滨工业大学以此为契机，全校范围开展教育思想大讨论和相关专题研讨会，进一步理清了学校精英教育的办学指导思想和目标定位，通过构建通识教育与专业教育相结合的人才培养模式，面向国家与社会需求，培养“研究型、个性化、精英式”且具有国际竞争力的高素质人才。

哈尔滨工业大学能源学院教学工作具有优良的传统，主要沿袭了原苏联的教学模式，培养了一大批各领域的杰出人才，培养的学生基础扎实、动手能力强。但学院原有的培养模式的教学效果同学校确立的“研究型、个性化、精英式”培养目标的要求还有差距。传统教学方式是以知识的传授为中心的，教师传授的知识按形式逻辑演绎法的要求构建成简明的知识体系，[1]没有体现知识发现、理论形成的过程，人类在科学发现、技术发明和工程应用中许多巧妙的思维被淹没在繁杂的理论知识中，不利于学生能力培养。开展“研究性教学”、培养学生科研能力和创新能力是教学改革的方向。[2]技术基础课是基础课与专业课之间承前启后的桥梁与纽带，在学生专业能力培养方面具有重要作用，技术基础课的学生覆盖面广，教学改革能使更多学生受益。

一、确立研究性教学理念，明确基础课教学目标

研究性教学应成为现代教学理念的构成要素，它是对传统的传递式——被动接受式的教育理念的革新。研究性教学和学习的实践要求把“答案”变成“问题”，进而在对“问题”的追问中建构教学和学习的方法。研究性教学和学习越来越受到广大教师和学生的重视。[2]“组织工程流体力学”、“传热学”、“燃烧学”、“工程热力学”等技术基础课程的任课教师成立教学改革团队，针对性地开展教育思想和理念的讨论，以“研究性教学”理念为引导，按照“拓宽基础、注重实践、注重创新”的思路改革课程体系和教学内容、方法、手段，优化培养过程，在普遍提高学生综合素质、培养学生创新能力的基础上，为学有余力的学生的个性化发展提供了“创新研修课”、“科技创新”指导等环节，实现精英式培养，取得较好的效果。

围绕学校“研究型、个性化、精英式”的培养目标，进一步明确热能动力类本科生专业知识、专业能力和综合素质的培养目标。在继承哈尔滨工业大学热能动力类专业教学优良传统的基础上，开展先进教育教学理念学习研究，完成了省级教改项目三项。积极实践“研究性教学”的理念，培养热能动力类高素质创新型人才。

二、加强教学团队建设，注重对青年教师的培养

1.搭建技术基础课任课教师交流平台

过去热能动力类技术基础课程的任课教师分属不同的专业方向，承担各自的技术基础课程教学工作，交流很少。课题组成立后，建立了教学例会制度，课题组成员定期交流，讨论技术基础课的教育教学理念；分析技术基础课程之间的联系，优化教学内容，实现课程间的融会贯通、资源共享，为后续课程体系改革提供了前提条件；通过观摩名师教学录像、总结教学经验、讨论教学的难点、疑点，提高了教学团队整体的教学水平。2009年，热能动力类技术基础课程教学团队被评为国家级教学团队。

2.落实青年教师导师制

建立、完善了青年教师导师制度，为每位青年教师配备一名教学经验丰富的指导教师，通过教学示范和课堂点评等环节，青年教师教学水平迅速提高。教学团队40岁以下青年教师在学院的青年教师教学基本功大赛中都获得一等奖，在学校的青年教师教学基本功大赛中都获得二等奖以上奖励。

三、开展全方位课程建设，改进教学内容、方法和手段

1.改进教学内容

热能动力类技术基础课程原有的教学内容相对陈旧，没有突出对学生的专业能力的培养。按照专业发展需要和学科自身的科学性、系统性、完整性，逐步优化教学内容。借鉴了国际一流大学的相关教学教材，对原有教材进行修订补充，增加了本领域科学和技术的最新发展和热门问题。同时，坚持教学与科研的有机结合，在授课过程中穿插授课教师的科研经历，一方面使授课内容更为生动，另一方面也向学生们展现了专业未来前景，提高了学生学习的动力。

2.改革教学方法

针对技术基础课传统教学模式在学生创新能力和工程能力培养方面的局限性，在教学中进行一系列渐进式改革。逐步摒弃“照本宣科”、“灌输式”教学模式，根据课程和教学内容特点，灵活运用“启发式”、“案例式”、“探索式”等多种教学方法。将教学内容、教学媒体、教师活动、学生活动等课堂教学要素有机组织起来，发挥整体的最大效能。教学以“培养学生分析问题、解决问题能力，为专业课程打基础”为原则，将理论学习与实践训练有机地结合起来，强调学生通过主动探求问题解决的途径和方法，激发学生的学习兴趣，鼓励学生大胆提问、积极发言，促进师生互动，努力实现以教师为主导，学生为主体的新型教学模式。

灵活运用启发式教学方法，通过让学生从事类似于科学家发现真理的学习活动，调动其学习的主动性和积极性，掌握学习理论与发现问题的方法。例如笔者在流体力学教学的流动阻力及能量损失这一章教学中，不但讲解了教科书中要求学生掌握的知识，而且还收集了大量的史实资料，例如把雷诺、普朗特、尼古拉兹等科学家当时研究的思路、考虑问题的方法以及研究方式的特点介绍给学生，并让学生自己模拟或重现当时的发现过程，让学生学习和体会一下科学家创造性工作的过程。

尝试将专利分析引入技术基础课程的教学，从公开的发明专利细节中，分析其理论基础和发明人的创新思想及技术创新的一般规律。发明专利具有实用性，具有在工业上应用的可能性，要解决的是工程实际问题。[3]对发明专利的分析是培养学生创新能力和工程能力的有效方法。

教学过程注重基本理论在专业中的应用，学生参与程度高，积极配合，课堂教学气氛活跃，互动效果好。

3.采用传统教学手段与现代教育技术相结合

在教学过程中，笔者越来越感到传统的教学方法和多媒体技术相结合对于提高教学质量的重要性。研制的技术基础课的CAI课件集文字、图片、动画、录像、声音于一体，充分应用现代教育技术和多媒体教学的优点，使教学方法多样化、现代化，改变了传统的“黑板＋粉笔”的单一模式。流体力学CAI使抽象的流体力学概念与理论形象化、具体化。例如：流线的定义——流线是表示某一瞬时流体各点趋势的曲线，曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向相重合。传统模式无法形象地表现出抽象的概念，用多媒体技术来显示流线，结果一目了然。这些方法弥补了传统教学在时间、空间等方面的不足，特别是在调整教学计划，压缩教学学时的改革中，它是解决教学内容多与教学时数少这一矛盾的有效途径之一。变静为动，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。省时省力，使教学化难为易，增加工程或实践实例，施行理论与实践并重的教学方法，使教学效果明显提高。

授课采用多媒体形式，幻灯片形象、生动、内容丰富但不繁杂，结合CAI课件讲述，思路更加清晰，遇到相对复杂的问题，又以板书体现，板书结构清楚，让学生能够深刻理解所讲述的内容。学生认真听课、认真做好笔记，积极配合教师。将多媒体技术的运用与传统教学手段、教学形式的改革统一起来，取得较好的教学效果。

4.改革课程考核方式，突出能力考察，推行累加式考试

革新传统的考试模式，借鉴欧美大学的考核目标、考试方法与考试思路，结合热能动力类技术基础课程特点，深化考核内容和考试方式改革。全面采用累加式考试方法，以综合评价与过程评价为主，考试手段多样，不仅限于笔试，根据课程情况，采用闭卷考试、开卷考试、课堂讨论、平时作业、阶段测试、课程设计、计算机编程、课程报告、专业外语资料阅读、长摘要撰写、实验等多种形式，全面考察和评价学生对所学知识的综合运用和解决实际问题的能力，充分挖掘课程的教学深度和广度，从而培养学生运用所学知识解决问题的能力，考察学生的创新精神和实践能力。通过考试方法改革，改变过去期末一张考卷定成绩的做法。实践表明，考试方法改革对提高学生出勤率、促进学生听讲和培养专业能力都是有益处的。

四、注重实践环节，提高学生科研实践能力和创新能力

1.整合实践教学资源，建立开放式实验平台

实验教学是书本知识与工程实际相结合的重要纽带，是培养学生独立工作能力、解决工程问题的综合能力、自主创新能力的主要途径，对提高本科教学质量起着十分关键的作用。通过成立学院实验教学中心，整合学院原有的技术基础课程实验教学资源，构建了相互配套、资源共享、类别层次清晰、结构优化、充满活力的实验教学管理新体系。强化实验教学建设，部分知识完全通过实验来认识和学习，实验教学突出对学生实验操作技能和学生动手能力的培养，技术基础课任课教师参与开发引进了多个新实验项目和实验装置，增加设计性试验，开阔学生视野，启迪思维，提高了学生的创新意识和动手能力。与研究所共建科技创新实验室，为本科生科技创新提供实验平台。

2.技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合，实现精英式培养

由于授课学时等因素限制，技术基础课的研究性教学效果受到制约。所以笔者认为应以学生科研能力培养为主线，统筹规划研究性教学的教学环节，将技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合，在教师相对稳定的科研方向上，将科研项目内容引入教学，教师将科研成果与所讲授内容有机结合，理论联系实际，能够激发学生的兴趣，活跃学生的思维，提高学生分析问题、解决问题的能力。学生通过参与科研项目，加深对专业基础课知识和理论的理解，科研能力和创新能力得到显著提高。

五、教学改革效果

以“研究性教学”理念为引导，开展教学团队建设和课程建设，效果显著。热能动力类技术基础课程教学团队被评为国家级教学团队，教学团队的青年教师成为教学骨干，40岁以下青年教师在学院的青年教师教学基本功大赛中都获得一等奖，在学校的青年教师教学基本功大赛中都获得二等奖以上奖励。“工程流体力学”、“传热学”课程被评为国家精品课程、“燃烧学”课程评为黑龙江省精品课程，“工程热力学”课程被评为哈尔滨工业大学优秀课程。完成黑龙江省新世纪教学改革项目三项，以上教学成果实现网上共享。

本课题提出的热能动力类技术基础课程创新教学模式，经过多年实践，在对学生科研能力、创新能力培养方面取得了很好的效果，指导本科生多次在国家级和校级科技竞赛获奖。本科生参与申请发明专利，并在核心以上专业期刊。

六、结语

在“研究性教学”理念引导下，整合技术基础课教学资源，教学团队成员分布于不同专业方向，相互间的研讨和交流促进了教学理念和教学水平的提升，全方位改革课程内容、教学方法、教学手段，将教学和科研、技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合，实现多元化专业教育和精英式培养。

参考文献：

[1]于歆杰，陆文娟，王树民.专业基础课中的研究型教学——清华大学电路原理课案例研究[J].高等工程教育研究，2006，（1）：118-121.