流体力学的知识点范文

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关键词：流体力学；教学理念；内容调整；教学方法；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）04-0041-02

流体力学是研究流体平衡和运动规律的一门科学，是力学的一个重要分支，已广泛应用到国民经济的各部门。工程流体力学课程在哈工大是机械类、材料类、仪器仪表类、航空航天类、建筑工程类、热能动力类、流体动力工程类等专业必修的技术基础课程，既有基础学科的性质，又具有鲜明的技术学科的特点，既与高等数学、大学物理、理论力学等课程有紧密的联系，又是专业课的基础，是一门理论性和工程实际意义都较强的课程[1]。哈工大流体力学教研室成立于1956年，历来重视教学研究及教学质量，不断积累教学经验，改进教学思想，在基础教学与实验设施、师资队伍建设、教学质量、教学研究与改革等方面都取得一系列成果，居于国内领先水平，并于2009年被评为国家精品课程，目前正在进行国家精品资源共享课程的升级。虽然取得了一系列的重要成绩，但是仍然存在一些问题，需要进一步转换观念，从当前社会的实际需求出发，深入进行教学模式和教学内容等方面的研究和探索。

一、改革教学理念

课程建设的目的是提高教学质量，归根到底是提高学生培养的质量，而学生质量的衡量标准则是其综合素质及能力。工程流体力学课程的特点是抽象概念多，数学分量重，理论性较强，许多复杂的流动物理现象难以用言语和具体图像清晰地表述[2]。工程流体力学课程中有很多较难的知识点，例如流体微元运动的Cauchy-Helmholts速度分解定理、粘性流体的运动微分方程、边界层基本方程及近似计算等，这些知识点包含了大量的数学推导，往往要占用很多课时，同时这些理论知识的讲解又是空洞和死板的，无法激发学生的学习热情。即使是多数教师能够本着负责的态度将这些知识难点讲解清楚，也往往并不能使学生对这些难点留下深刻的印象。这种教学过程是事倍功半的，容易引起学生对这些知识做机械的符号记忆或者陷入对推导严密性的过度钻研，无法建立起流体力学的全局思维方式，进而也不能提高学生的综合分析应用能力。因此，教师在授课过程中要不断引导学生梳理所讲授的知识，使学生能够运用流体力学知识进行综合分析。要让学生明白，流体力学的学习不是背定理、记公式，而是要通过学习这门课程，掌握一门新的科学知识，了解它的人文背景，学习它的思想和方法，掌握它的原理和应用。学生是课程学习的主体，在教学过程中需要注意教与学的同步，授课时关注学生的反映，根据学生的反应对授课进行调整，必要时放慢节奏或变换讲解方法，也可以让学生参与讨论。学生有必要参与到深层的学科知识应用中，因此可以让同学参加与学科相关的科学研究，引导同学应用流体计算模拟软件，实现模拟实验[3]。教师对学生的实践引导可以消减同学对流体力学公式繁多的苦恼，而在实践能力不断提高的过程中，学生的创新意识和能力将得到很大的锻炼。实践证明，学生可以完成适当的工程流体力学课程内容的拓展研究，实现课程与科研工作的相互促进。在积极开展第一课堂的同时，还应该引导学生参加第二课堂活动，激发学生创造热情，培养学生科学素质和创新精神，提高学生获取知识、运用知识的能力和创新能力。例如科技创新和节能减排大赛这样的大学生科技活动是开展素质教育的重要平台，为学生提供了施展才能、张扬个性的舞台，使学生得以将课本所学知识充分的运用，并从制作和创新过程中学到了比课本更多的知识，提高了其知识综合运用能力、实践动手能力。流体力学教师应该充分利用流体力学知识应用面广、基础性强的特点，引导并指导学生参与此类科技活动。另外，流体力学教师还应该经常举行科技讲座，丰富学生的专业和学科知识，培养学生的科研意识和科学精神。

二、课程内容调整

目前所使用的工程流体力学课程内容包括了流体静力学、流体动力学、漩涡理论基础、理想流体平面势流、粘性流体动力学、相似理论基础、流动的阻力与损失、管路的水力计算、粘性流体绕物体流动、气体动力学基础、机翼及叶栅理论、流体要素测量等内容。总的来说涵盖了流体力学工程应用的多数情况，但是结构仍然需要进一步调整。首先，工程流体力学课程内容较多，多年未更新，有些知识也趋于老化，应适当地对内容进行增减。2006年专业调整后，能源与动力工程本科教学按一级学科制定教学内容，在这种体系下，工程流体力学课程应在主体结构保留的情况下，对于涉及到工程热力学和空气动力学的内容进行删减，避免不同课程的内容重复，使课程之间的界线更加明晰。这样的好处就是，学生利用有限的课时可以将流体力学主体结构体系学得更好。另外，由于工程流体力学更多的应该涉及流体力学的工程应用，所以关于漩涡理论、理想流体平面势流及粘性流体绕物体流动章节内涉及的较多理论性知识且与工程应用关系不大的应该适当精简，减少课时占用。其次，工程流体力学课程内容应适当增加与工程应用相关的内容。美国著名的流体力学教材《Mechanics of Fluids》（Prentice Hall International Editions出版）选取了贴近工程实际的管道流动、叶轮机械流动、环境流体力学等内容，作为经典流体力学主题内容的有机补充[4]。哈工大工程流体力学课程也应该针对学校定位及专业设置，在广泛调研开课专业的需求基础上，适当增加有普遍性、代表性的工程应用知识。最后，工程流体力学课程内容应更新与近期科技发展紧密联系的内容。由于教材不可能年年更新，教师应该在教材内容基础之上，适当增加与科技进展相关的内容，例如流动的虚拟实验、流体参数的现代化测量、流体力学的发展现状、流体力学的最新应用情况等，让学生了解到流体力学的科技前沿，开拓学生视野，增强其学习流体力学的热情和兴趣。

三、改革教学方法

关于教学方法，哈工大流体力学教师较早地采用了不完全教学法、潜科学教学法、社会探究法、问题教学法、角度教学法等创新性教学法，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。强调学生通过主动探求问题解决的途径和方法，培养能力，以展素质；并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，突出重点，突破难点，从而充分调动和激发学生的学习兴趣和积极性。目前多媒体教学在高等教育中的应用越来越广，在如何正确使用多媒体教学的问题上目前还有一些争议和讨论。工程流体力学课程知识点多，公式推导多，难度大，对于具体的知识点利用板书详细推演在课堂教学中占用了大量的课时，同时也会影响到学生对流体力学整体思维的把握。由于工程流体力学课程的特点，很多流动现象概念比较抽象，难以用板书表达清楚，很显然传统教学方式达不到理想的教学效果。利用多种媒体手段可以更好地创设教学意境，变抽象为具体，变静态为动态，变黑白为彩色，变无声为有声，通过丰富的图例、连贯的动画以及真实的实验录像，可以使枯燥、乏味的内容变得趣味盎然，使抽象、晦涩的内容变得直观生动，同时也丰富了学生的信息量，可以更好地激发学习兴趣[5]。另外，流体力学的特点是数学分量重、理论性强，所以又不能过多依赖多媒体教学。对于涉及到重要理论公式推导的内容，简单地将推导过程搬到课件上去，并不能使学生了解重要理论公式的来龙去脉，也难以加深学生对这些关键知识点的理解程度。这个时候需要收起屏幕，用板书认真书写每个符号，推导每个关键公式，并解释其中的物理概念和意义。多媒体和板书都有各自的优缺点，因此我们可以取其长而避其短，采用两者兼顾而又两者不弃的原则，交互使用，相辅相成。

四、更新考评制度

哈工大工程流体力学课程作为技术基础课，目前采取了综合性的考评方法，总成绩由作业、实验、考试三部分组成，学生共计要完成60题左右的作业，由教师进行判分并作为总成绩的10%；共计要完成11项左右的实验，根据学生对每个实验原理和操作技能的掌握及实验报告的质量情况分为优、良、及格、不及格来评定成绩，若有两次不及格或者缺席者必须重做否则不得参加期末考试。实验课成绩占课程总成绩的10%。期末考试为闭卷，占总成绩的80%。流体力学考试的组卷与课堂教学内容息息相关，课堂教学如果注重内容的应用性、灵活性和综合性，则在组卷时应适当减少客观题，丰富试题类型，加大理解性和综合性题目的分量，避免记忆性成分所占比重较大，而学生临近考试加班加点应付考试的现象。另外，根据课堂教学和课外科研实践的特点，对于偏重于工程应用的专题，可以探索利用撰写科技论文、提交科研作品的方法进行考试，与传统考试成绩综合来建立起更合理、更具实践意义的考评制度。

工程流体力学课程是面向工程应用人才的课程，所以教学核心始终应该是学生知识应用能力的培养。为此，在教学中贯穿流体力学思维模式和综合分析解决问题能力的锻炼，使学生学有所成、学有所用，是工程流体力学课程改革的一个长期方向。

参考文献：

[1]陈卓如，金朝铭，等.工程流体力学[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]赵超.“流体力学”课程教学方法探索.中国冶金教育[J].2010，（5）：63-64.

[3]李岩，孙石.《工程流体力学》课程教学改革与实践.科教文汇[J].2008，（11）：88-89.

[4]C.P.Merle，C.W.David.Mechanics of Fluids（second edition）[M].NJ（U.S.A.）：Prentice Hall International Editions，1997.

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【Abstract】In Engineering Fluid Mechanics course， the traditional teaching method made it difficult to arouse the students’ initiative to study. To solve this problem， a teaching method based on PBL was presented. A detailed description of actualizing approaches based on PBL teaching method was demonstrated and the test result was discussed. Finally， the key issues of PBL teaching method were emphasized.

【Key words】Engineering Fluid Mechanics； PBL； Teaching Mode

0 引言

工程流体力学课程作为能源与动力工程专业三大核心专业基础课程之一，其教学质量的好坏直接影响能动专业本科生后续专业课的学习，甚至影响学生毕业后从事本?R倒ぷ鞯氖と文芰Α8每纬叹哂懈拍畛橄蟆⒐?式繁多、推导复杂、应用型强等特点[1]，导致学生在学习时出现积极性不高、学习效率低、对课程产生恐惧心理等不良情况，必须对工程流体力学传统教学模式进行改革。本文分析了工程流体力学传统教学模式的不足，引入PBL教学模式进行改革，针对工程流体力学课程提出实施步骤，并对实施效果进行分析，讨论了应用PBL教学方法需要注意的问题。

1 工程流体力学传统教学方法存在的问题

结合工程流体力学课程特性，根据多年工程流体力学课程教学实践发现，采用传统教学方法存在以下三方面问题。

（1）传统教学方法导致学生被动接受知识，没有充分发挥学生积极性。传统教学方法中教师主讲，学生听课的模式，以学生熟悉掌握授课大纲内容为目标，教师倾力向学生灌输知识，学生被动地接受知识，没有充分调动学生的主观能动性和学习积极性，在教学过程中没有充分的思考和理解，只是简单地对课程知识点进行背诵，学生无法体会到工程流体力学课程魅力所在，也无法体会流体力学知识在生产实践中应用的美妙之处。

（2）传统教学方法不利于学生追根寻底精神的培养，阻碍了学生创新能力的培养[2]。采用传统教学方法，学生对很多流体力学概念主要通过对课本的记忆，或者是通过互联网搜索而得出，缺少了学生的思考、归纳和总结过程，也导致了整个课程的知识点是凌乱记忆的，存在只见树木不见森林的学习现象，无法构建系统的知识体系，学生无法将课程各章节之间的关系建立联系。

（3）传统教学方法导致课程实践教学环节效果不理想，不利于学生实践能力的培养。流体力学的研究方法主要有理论分析法、实验模拟法、数值仿真法和现场观测法，这几种方法相辅相成，相互验证。在工程流体力学课程中，很多结论和公式不是通过严密的理论推导而是基于系统的实验得出，传统“填鸭式”教学方式忽略实验背景知识的讲解、实验原理的探寻、理论与实践的结合，不仅让学生无法理解实验结论的意义以及对相关知识点进行应用推广，还让学生在实验教学时只是根据实验步骤操作实验，无法理解其深层次含义。

2 应用PBL教学方法实施步骤

针对传统教学方法存在的弊端，课程教学采用基于PBL教学法进行改革。PBL教学法是一种以问题为导向以学生为主体的教学方法，也是近年来教育工作者研究的热点[3-5]。该方法将学生置身于以问题为中心的全新情景中，通过小组合作的方法探寻问题的根源，利用课程知识点来分析和解决问题，达到掌握课程知识点的目的，经过这个过程，促进了学生分析问题和解决问题的能力，培养了学生自主学习、逻辑推理和团队协作能力。

采用基于PBL教学模式后，需要依据教学大纲内容对传统教学方法教学设计进行修改，规划基于PBL教学方法实施过程，从而提高教学质量。基于PBL教学方法的工程流体力学课程实施步骤如下：

（1）创建基于PBL模式的课堂讨论小组。以专业为单位进行分组，每组成员4-6人，为便于学生讨论和团队合作，学习可以自行组建团队，并推荐1名学生作为组长，组长接受教师分配的任务，负责组织本组组员进行讨论，协调组员对基于PBL模式所设置的问题进行讨论，记录讨论过程，对讨论结果进行归纳总结。

（2）根据课程知识点设置基于PBL模式问题。根据工程流体力学课程教学大纲要求，对课程按照章和小节进行划分，以每2个学时作为时间单元，针对流体力学课程需要掌握的知识点设计提问问题，在设计提问问题时需要考虑到问题的难度和广度等因素，使得学生能通过自身的努力达到目标，合理地调动学生学习积极性。

（3）通过查阅相关资料，小组内部交流解决问题。教师在每次授完课后布置基于PBL模式问题给学生，小组组长在课后组织本组组员进行分工合作，查阅流体力学相关教材、电子数据库等不同形式的参考资料，通过组员之间的深入交流和讨论，提出基于流体力学知识点的问题解决方案或者对问题给出合理解释，并记录整个讨论过程，总结讨论结论。

（4）小组对问题的解决进行汇报。每次上课前，教师检查学生对问题的解决情况，随机抽取1-2组的学生进行汇报，考查学生对知识点的理解情况。在学生汇报时，老师尽量做到每次请不同的学生来进行汇报，保证班上所有的同学都积极参与到问题的探讨，这样也便于教师对问题学生进行针对性的辅导，掌握整个班级的学情情况。

（5）教师点评与分析。通过学生的汇报，教师可以了解学生对知识点的掌握情况，对表现良好的学生给予肯定，同时也能了解到学生在相关知识点所涉及的前修课程知识和学生个性差异等情况，更加深入地了解班级学情情况，在接下来讲解相关知识点时可以做到有的放矢，更加突出讲课的重点和难点，学生也在有基础的情况下认真听课，在听课过程中发现自己对相关知识点思考的片面性、不够深入等问题，同时听课也是对课前小组讨论问题的再一次复习，取得了良好的教?W效果。

3 PBL教学方法实施效果

通过课后无记名问卷调查，调查内容主要包括是否有必要采取基于PBL教学模式、对课程印象最深刻的知识点、对课程最感兴趣的知识点、对教师讲授印象最深的知识点、对小组讨论印象最深的知识点等内容，学生将调查结果以书面形式提交给教师。调查结果发现，超过80%的学生认为PBL教学方法对学习有促进作用，值得提倡和推广，很多学生认为该教学方法提高了自主学习积极性，增加了同学之间的友谊，锻炼了知识点归纳和分析的能力，增加了学习成就感。

同时也对采用PBL教学方法的班级进行了纵向对比，在试题题型、分值分布一样且试题难度相当的期末考试中，采用了PBL教学方法的班级比往届平均分高出5-8分，特别是在选择题、填空题方面掌握程度明显偏高，说明PBL方法加深了学生对知识点的理解，提高了教学质量。

4 基于PBL教学方法讨论

通过采用PBL教学方法可以提高工程流体力学课程教学质量，锻炼学生学习自主性和分析问题解决问题的能力，培养团队协作精神，极大地提高学生的综合素质，为学生后续专业课程的学习奠定良好基础。然而，要成功采用PBL教学方法，教师还需要处理好以下三个方面问题。

（1）PBL教学方法要求教师具有更深厚的专业基础知识。在采用PBL教学模式后，教师不再是教学的主体，而变成学生是主体，学生在讨论时所提出的问题可能涉及面广、凌乱且发散的，这就要教师需要更深厚和宽广的专业知识，及时归纳和总结学生提出的相关问题，并将这些问题巧妙地与课程知识点进行结合，灵活地驾驭整个教学过程。

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关键词：流体力学；多媒体课件；学习理论

作者简介：宿程远（1981-），男，河北晋州人，广西师范大学环境与资源学院，讲师；黄智（1972-），男，壮族，广西桂林人，广西师范大学环境与资源学院，教授。（广西　桂林　541004）

基金项目：本文系新世纪广西高等教育教改工程项目（项目编号：2011JGB018）的研究成果。

中图分类号：G642.1?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）34-0088-02

“流体力学”是环境工程专业一门重要的专业基础课程。其主要任务是通过各教学环节运用各种教学手段和方法，使学生掌握流体运动的基本概念、基本原理、基本计算方法；培养学生分析、解决问题的能力和实验技能，为学生学习后继课程、从事工程技术工作和科学研究以及开拓新技术领域打下坚实的基础。该课程具有较强的理论性和工程实际意义，具有理论不易掌握、概念和方程较多、对学生高等数学和物理知识要求较高等特点。在实际教学过程中，如果只借助于书本、教师的语言和板书这些方法难以实现良好的教学效果，学生也会因枯燥的理论及公式推导而产生厌学的现象。因此，本文提出了基于“情·知·感”理论的“流体力学”多媒体课件的制作与开发。

一、设计理念

本课题以“情·知·感”为支撑，以认知学习理论、建构主义学习理论、人本主义学习理论等学习理论为指导，将身边问题、工程实例、教学科研成果等有机的融入到“流体力学”多媒体课件的制作和开发过程中，同时注意“流体力学”多媒体课件和实验教学的有机结合，重视“流体力学”多媒体课件制作的简约美、和谐美与立体美。以“情·知·感”为支撑的多媒体课件的制作为“流体力学”教学提供了先进的手段，为加强学生的自主学习提供了现实可能，可以充分发挥学生学习的主动性，培养学生“乐学”、“会学”的能力；[1，2]同时向学生展示教学情境，使学生“闻其生、见其形、入其境”，更快、更准、更深地把握“流体力学”教学的重点和难点。

二、实施措施

1.“情”——以多种学习理论为指导

在设计制作“流体力学”多媒体课件时，充分运用多种学习理论为指导，制作出既适合学生自主学习，也适合“流体力学”课堂教学使用的多媒体课件。[3]

（1）基于认知学习理论的观点，组织“流体力学”多媒体课件内容与目录导航设计。制作“流体力学”多媒体课件时，将流体力学基本教学内容划分为四个模块：流体的物理性质及分析方法、流体静力学、流体运动学和流体动力学。这种结构以图示的方式在课件中显示，使学生对课件内容形成清晰的概念，养成“流体力学”课程的思维图式。学习流体力学的关键是理解和掌握核心的基本的概念、原理、态度和方法，抓住它们之间的联系，形成一个有联系的整体。如在讲解等压面时，可以将等压面的基本概念、特征及应用紧密联系在一起，形成一个有机的整体，以加深学生的认识。

（2）基于建构主义学习理论的观点，在设计课件时，提供丰富的多媒体情境资源以支持学生的学习。在制作与开发“流体力学”多媒体课件时，将北京奥运会“水立方”水面扰动时产生的阻力情况、中央电视台记录片《水问》以及“神舟七号”飞船的资料等，以优美的文字、活灵活现的画面、动听的声音进行展示，能使教师轻松地授课、学生愉快地学习。而且能够将教学重点和难点化难为易，向学生展示教学情境、提供丰富感知、激发形象思维，使学生闻其声、见其形、入其境，让学生更快、更准、更深地把握教学的重点和难点，能够起到很好的教学效果。

（3）基于人本主义学习理论，设计与表达流体力学知识的价值与文化。人本主义学习理论重视学生学习时的情感需求，主张教育的目的不只限于教授学生知识或谋生技能，更重要的是针对学生的情感需求，从而培养其健全的人格。[3]在“流体力学”多媒体课件制作中，增加其人文色彩、文化意味，以适时地向学生传达人生哲理，开启他们的心智。在绪论部分，可用古代的诗词引出学生对流水的思索，“一道残阳铺水中，半江瑟瑟半江红”，“问君能有几多愁，恰似一江春水向东流”，“抽刀断水水更流，举杯消愁愁更愁”；在讲授虹吸原理时，可向学生讲述宋代苏轼《东坡志林》卷四中，四川盐井中用唧筒把盐水吸到地面的故事等，这样我们的课堂教学就被赋予了灵气。

（4）基于行为主义学习理论的观点，在课件中设计练习模块。在“流体力学”多媒体课件中设计练习模块，以提供覆盖重要知识点的习题及反馈。让学生的学习有了一个循序渐进的过程，给学生留有思考余地。同时也突出了“流体力学”课件的交互性，将更能促进学生的横向思维，延长课件的生命周期；同时设计了部分流体力学的英语题目，实现了双语教学理念的渗透。

2.“知”——以“三引入”与“一结合”为指导

为了结合课程内容有效地实施素质教育，培养学生的兴趣，激发学生的思维与创造力，在“流体力学”多媒体课件制作中强调“三引入”与“一结合”，以突出“流体力学”教学的宽泛性、时代性和应用性。[4]

（1）将身边问题引入多媒体课件。在“流体力学”多媒体课件制作时，结合具体课程内容，设计具有新颖、独特、能够牢牢抓住学生注意力的问题，力争做到在每一章的“流体力学”课件开讲前都提出一个问题，启发学生的思维，避免平铺直叙地讲授。同时在教学中注意收集身边有趣的流体力学问题，比如一滴牛奶的流体力学问题，让学生认识到其实流体力学离我们并不遥远。

（2）将工程实例引入多媒体课件。为了将所学的理论与实际相结合，扩大学生的知识面，增加学生的学习兴趣，增强学生运用流体力学知识解决问题的能力，可将工程实例引入多媒体课件。如在讲授液体作用在平面上的总静压力和恒定总流动量方程时，补充三峡水坝的视频，让学生对恒定总流动量方程有更为深刻和直观的认识。

（3）将教学科研成果引入多媒体课件。在多媒体课件制作时，适时地介绍一些教师的研究成果以及正在开展研究的工作，一方面可以调节课堂教学气氛，另一方面也会极大地提高学生学好课程的积极性，让学生对当前相关学科的热点问题有一定的了解，从而引发学生的思考，激起他们对科研的浓厚兴趣。正如张爱玲所说“出名要趁早”，对于学生科研素质的培养，也要趁早。

（4）注意多媒体课件和实验教学的有机结合。实验教学是学习流体力学不可缺少的重要环节，贯穿于课程始终。采用多媒体方式如录像、Flas等增加演示性实验，既丰富了实验内容、扩展了学生视野，又可达到意想不到的教学效果。特别是在讲解流体力学最重要的“伯努利方程”时，除了传统的公式推导之外，可辅以实验、Flash等多种教学手段，从而实现教学重点与难点的突破。

3.“感”——以美学理论为指导

教学是一种艺术，课件也应是教学与艺术的完美结合。要实现“流体力学”多媒体课件中科学性和艺术性的和谐统一，关键在于设计中美学的运用。[5]

（1）“流体力学”课件制作的简约美。“流体力学”多媒体课件开发时，背景画面的设计要做到：简单大方，清新淡雅，不能分散学生的注意力；同时“流体力学”多媒体课件的文字内容应言简意赅，简明扼要。

（2）“流体力学”课件制作的和谐美。首先背景图片应服务于课件内容，不能喧宾夺主，在色调处理上应保持统一性，不出现突跃；其次应根据各种字体的表现力，选择一种与课件内容相和谐的字体；再次应选择与背景色协调的文字颜色；最后应注意文字经投影仪投影后的效果。

（3）“流体力学”课件制作的立体美。图像所表现的内容应围绕课件内容展开，通俗易懂，可将水利工程、航天工程等工程图面以及身边的流体力学图面有机的穿插到多媒体课件中，简洁明快地使学生认识、理解和掌握主题。首先动画设计在构图上要做到布局合理，造型优美，以求达到最佳的视觉效果。其次动画构图要形象且具有鲜明的直观效果，并符合学生的视觉规律，如在雷诺实验、伯努利方程的讲述中，应合理运用动画技巧，以扩大课件的表现力。

三、结语

以“情·知·感”为支撑，以认知学习理论、建构主义学习理论、人本主义学习理论等学习理论为指导，将身边问题、工程实例、教学科研成果等有机的融入到“流体力学”多媒体课件的制作和开发过程中，同时应注意“流体力学”多媒体课件和实验教学的有机结合，重视“流体力学”多媒体课件制作的简约美、和谐美与立体美。以“情·知·感”为支撑的多媒体课件的制作为“流体力学”教学提供了较为先进的手段，为加强学生的自主学习提供了现实可能，将充分发挥学生学习的主动性，培养学生“乐学”、“会学”的能力；同时向学生展示教学情境，提供丰富感知、激发形象思维，以促进“流体力学”教学。

参考文献：

[1]张婷婷.情·知教学理论指导下的网络课程之情感设计[J].现代教育技术，2008，18（10）：47-51.

[2]赵青.多媒体教学软件的研究[J].中国现代教育装备，2008，（2）：153-155.

[3]叶涛，刘传明，章战士.基于多种学习理论的多媒体课件设计实践探讨[J].中国医学教育技术，2009，23（2）：157-159.

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关键词 工程流体力学 教学效果 教学手段

中图分类号：G424 文献标识码：A

To Investigate the Effect of Improving the

Teaching of Engineering Fluid Mechanics

GUO Liping

（School of Petroleum Engineering， Northeast Petroleum University， Daqing， Heilongjiang 163318）

Abstract The characteristics and teaching practical engineering fluid mechanics courses， combining the current teaching problems arise on how to improve teaching effectiveness programs were studied. Can take advantage of advanced research tools aided teaching to enhance students 'interest in learning， using a combination of multimedia and traditional teaching methods to improve classroom teaching through innovative practices to improve students' ability to apply knowledge and innovation.

Key words engineering fluid mechanics； teaching effects； teaching approach

1 工程流体力学教学现状

1.1 课程难于学习

工程流体力学以高等数学、线性代数、大学物理、工程力学、工程热力学等多门课程为基础，通过本课程的学习培养学生具有初步对工程问题的简化能力，具备一定的分析与计算能力，是学习有关后继课程和从事专业技术工作的基础。由于该课程中的理论推导部分应用了较多微积分、微分方程等数学知识，再加上大多数学生没有实际的工程概念，在实际教学过程中，大部分学生反映：该课程的理论知识抽象、难于理解，概念和方程占的比例较多，对高等数学、线性代数知识要求较高，理论知识与工程实践结合难度较大。①总而言之，在传统的注入式教学模式下，对大部分学生来说，“工程流体力学”是一门非常不好学的课程。

1.2 理论知识与实际应用脱节

在大部分工科院校的工程流体力学课程教学中，课题主要教给学生讲授本课程的基本概念、基本理论及公式推导，这些在教学实际过程及考核时基本都可以完成。这种指导思想下完成的教学效果是，学生可能只会对考核中出现的知识点做机械的符号记忆，如果在后续专业课的学习时或工程生产实际中，涉及到工程流体力学的相关知识，学生们会无从下手，找不到合适的解决问题的方法。

1.3 传统教学方式的缺陷

传统的板书教学模式已有悠久历史，教学理论非常成熟，已经积累了大量的教学经验。在传统教学过程中，一般是通过教师的生动、形象的讲述，学生相对易于接受，老师与学生之间也可以面对面地探讨一些疑难问题。而对于工程流体力学这门课程而言，教学内容不可避免地会涉及到一些类似数学公式的推导，传统的板书教学方式能够留给学生更多的思考时间，同时，也能够加深学生对公式推导过程的理解，加强记忆。由于传统的教学模式主要是依靠粉笔与黑板的教学条件，教师是教学模式的主体，教师表达能力的好坏、知识的丰富程度严重影响教学效果，与此同时，教学效率也非常低下，在有限的学时，很难使教学内容丰富，由此也扼杀了学生创意的产生和个性的发挥。②

1.4 多媒体应用的弊端

多媒体是一种把文本、图像、视频、动画和声音等信息的媒体集成在一起，并通过计算机综合处理和控制的一种信息技术。多媒体教学具有教学形象、生动、具体、信息量大、易于理解的优点。在各高等院校专业课的教学过程中得到了广泛应用，给教学工作带来了极大的方便。一方面，借助于多媒体教学不仅可以在一定程度上吸引学生的注意力，减轻教师板书的劳动量，另一方面是可以将一些复杂的、难于形象描述的流体流动现象和工程实际的图像资料清晰地展现给学生，使教学内容直观明了。同时，课堂气氛动静结合、增强互动性。与此同时也存在一些弊端：③由于大学课程教学内容进程快，信息容量大，一环紧扣一环，即使是传统的教学模式下，在中、小学课堂上出现的活泼、互动的启发式教学场面，在大学课堂教学时很难出现。

2 如何提高工程流体力学课程教学效果

2.1 充分利用先进的科研手段辅助教学

工程流体力学这一课程中涉及到的流场描述等知识点理论抽象、方程较多，仅借助于多媒体演示等手段教学，效果并不很好。如果将先进的科研手段辅助教学，例如将先进的激光粒子测速技术（PIV）应用到“工程流体力学”的教学过程中，④比如可应用拉格朗日描述流体流动和欧拉描述流体流动、紊流和层流流动的特点、圆管中流体紊流和层流轴向速度分布特征等相关章节中，借助于先进流体流动测试技术，能够使学生对抽象的理论进行深刻的理解，同时可激发学生对课程内容进行深入探索、从事科学研究的兴趣。

2.2 传统教学方式与多媒体教学手段相结合

多媒体教学技术的发展并不意味着必须摒弃一切传统的教学手段和方法，如果将传统教学方式与多媒体教学手段相结合，扬长避短，发挥各自的优势，提高课堂教学效果。对于工程流体力学这门工科专业基础课程，在进行复杂的理论公式推导教学时，经验证明：如果教师使用板书的教学方式，在黑板上一步一步推导，而不是使用多媒体，打出一系列的数学符号，这样既可以给学生更多的思考时间，又能够使学生理解公式推导过程，使学生的记忆加强。而对于一些基本概念和特定的流体流动现象，可以借助于多媒体教学手段，加深学生对基本概念和流体流动现象的理解与认识。

2.3 构建学生创新实践操作平台

工程流体力学是一门建立在实验研究基础上的学科，也是一门实验科学。很多流体力学理论都是通过实验研究建立起来的，一些理论分析得出的结论也需要实验来证实，而实验又必须在理论分析所得出结论的指导下进行。因此实验是工程流体力学课程的必不可少部分，是非常重要的教学环节。它不但可以验证理论研究结果，同时，在帮助学生学好工程流体力学这门课程的基础上，培养学生进行科学探索、创新能力和独立工作重要环节。虽然目前大多数高校都把实验教学列为工程流体力学课程教学的一部分，贯穿于课程始终。但大多以验证性实验为主，实验教学方法单调，又有师资力量、实验课时和实验设备等多种因素的制约，学生实际可选择的范围很小，在很大程度上限制了学生独立思考、分析问题、解决问题的能力，不能很好实现工程流体力学实验教学的目的。因此，建立学生创新实践操作平台，在完成课程基础理论验证实验的基础上，结合不同专业学生知识体系和将要从事的领域，开设创新实验，以此来激发学生的学习兴趣，培养创新能力。

3 结束语

为提高工程流体力学课程的教学效果，可以通过利用先进的科研手段辅助教学来提高学生学习兴趣，采用传统教学与多媒体教学相结合方式进行“教”，通过学生创新实践来提高学生对知识的应用能力和创新能力。

注释

① 黄芬霞.石油工程专业流体力学课程的教学改革探讨与实践[J].考索・探微，2013.12（1）：231-232.

② 陈晓珊，洪文鹏等.工程流体力学课程改革的思考[J].东北电力大学学报，2003.6（3）：54-56.

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关键词：项目化教学法；流体力学泵与风机；可行性分析

1 前言

最近几年，国内很多高职高T盒？设了与热能与动力工程（火力发电方向）相近的专业。我校也于2009年开设了电厂热能动力装置专业，而流体力学泵与风机作为其专业基础课在课程体系建设中占有及其重要的地位并分的大量学时。项目化教学法则是近年来高职院校教学中一直推广的教学方法，主要是为使学生学习时化被动为主动。此方法对于我校学生来说，在其他专业已经得到了很好的验证，的确能够提高学生的学习积极性和主动性。本文将对项目教学法运用于流体力学泵与风机课程教学的可行性进行分析探讨。

2 项目教学法的基本理论

（一）项目化教学法的起源及定义

在18世纪的欧洲产生了劳动教育思想思潮下，产生了项目化教学法的初步思想，最终到了19世纪美国与合作教育融合产生了项目化教学法，经过了一百余年的发展，到1955年后逐渐趋于完美，并最终成为了一种新的教学理论。

（二）项目化教学法的基本要求

要求一是，学生成为项目化课程的主体，教师以一种配角的形式出现在课堂教学上，这样学生就多了更多的独立思考，更多的动手机会，这样有利于培养创新能力；要求二是，执行项目化教学法的主张。其主张强调学生自主学习，自己查阅，分析的能力，先练后讲，边学边教。

3 项目化教学法在流体力学泵与风机教学中的特点

（一）目的性

项目化教学法的目的性很明确，就是通过一个个围绕知识点设置的项目来锻炼学生的领导能力，并培养分析解决实际问题和团队合作的能力，以此掌握课程所要求的知识内容和岗位能力；而对于教师来说，项目化教学的目的就是改变现行的教学模式，使自身从课堂教学的主体，转变成一个在学生实际完成项目时的促进者，并掌握其中的相关知识和技巧。

（二）授课周期短，效果明显

项目化教学的另一个特点就是效率高，经历过项目化课程的学生都可以迅速完成到职工之间的转变。结合流体力学泵与风机教学内容设置的项目，可以迅速的使学生对实际操作上手。

（三）注重理论与实践相合

在项目设计之初要依据理论原理设计项目，那么在要完成一个项目时，必然涉及如何才能完成这样的问题。这就需要理论与实践相结合。

项目化教学法与其他任何教学手段一样，都会随着时间而组建消沉，其如果想用力不败之地就必须不断随着社会而发生变化。而变化的依据是根据不同的课程或内容而有所不同。通过流体力学泵与风机课程各项目的实施，使学生掌握连续性方程，伯努利方程的应用及具备泵与风机的检修和运行的基本知识和专业知识。

4 项目教学法在流体力学泵与风机教学中的应用（以流体力学泵与风机一次课为例）

（一）项目计划阶段

我校电厂热能动力装置专业的流体力学泵与风机课程项目化课程整体方案与单元设计部分结合学校实际条件和课程的教学目的进行设计。在教材方面我校正在编写该课程的项目化教材，这样，首先是能够对所需要学习的内容章节总结和具体化的作用；另一方面，结合实际操作条件的教材，可以起到理论联系实际的作用，培养学生的应用能力。

（二）实施阶段

第一次课是预备课，教师对课文中的新单词和词组进行讲解，将每个单元的课文划分成几个部分，并设计学习环境。同时完成班内的分组活动，可以依照学号，也可以按照寝室，更可以通过课堂出的设计游戏观察的结果分组。本课程每六人一组，每组内不能有超过1名女生，6人一组。每个小组负责一个部分内容的讲解。然后进行分组的实际操作

（三）评估阶段

后几次课是具体的项目实施阶段，让各小组展示其成果，项目的呈现形式可以是图片、ppt、实物，设计图等。检查评估是本课程的主要不仅可以让老师在实践中检验学生掌握语言的情况，也可以让学生通过小组活动来提高语言的交际能力。这不仅锻炼了学生的语言表达能力，也锻炼了学生专业知识的掌握。学生在讲解中充分发挥特长，学习他人的优点，弥补自身不足。

（四）成绩评价阶段

每个小组都设置一份评分表（此处以项目1-1为例），评分的权利不仅仅在老师，同样将打分权利很大一部分交给各个小组的组长，取其平均分，有利于公平公正和公开。但在评分时要注意，学生之间因为关系亲疏而带来的分数评价的偏差，并在发现问题存在时，及时纠正问题，并及时改正。教师的评分表是另外一张，本文不附上了，但宗旨是考察学生的评分而不是项目结果。

（五）注意事项

1、项目不能凭空乱设。要根据学校的实际情况设计项目，例如学校电脑齐备，再购买软件就可以有充分的空间可以安装，这就是充分利用学校资源；而学校没有实物泵，如果设计实物泵相关是项目，能实现的可能性就大大降低了。

2、上课时一定要记住学生才是这个课堂的主人，老师不要过多干涉，喧宾夺主，这样都是不好的。即时是需要理论上的指导，也要适可而止，指明方向让学生自学或是适当点拨都是不错的选择。

3、项目教学法对教师的课堂组织管理和知识储备提出了更高的要求。每次的项目成绩可以汇总成平时成绩，便于老师在期末总评时一目了然。

（六）结束语

流体力学泵与风机作为专业基础课程，在专业课的授课过程中起着承上启下的作用，基础课程的扎实学习会为日后的专业课学习起到事半功倍的作用。能够让学生自主学习，创新培养模式起到了主导的作用，电厂热能动力装置专业教学改革和探索还在边实践边总结，教学改革模式也会日渐完善。

参考文献

[1]黄蔚雯，朱飚.建设流体力学泵与风机精品课程的实践与认识[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2006，7（21）：200-202.

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关键词 专业基础课 教学模式 改革与实践

中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）05-0001-03

专业基础课是在学生掌握一定文化知识的基础上，根据专业需要，把有关知识向深度拓展，从而为学习专业课和从事专业工作提供理论和技术准备。专业基础课教学效果的好坏直接影响到专业课的学习，影响学生的认知水平、自主学习和解决问题能力的培养。进一步限制了学生利用专业知识解决实际问题并创新的能力，不能满足企业和社会的需要，从而严重影响了毕业生在社会上的竞争能力。

专业基础课教学效果取决于两方面：教学内容和教学模式。其中，教学模式是把教学内容传递给人才的主要途径与渠道，主要解决“怎么教”的问题。随着新技术的不断涌现，在专业基础课中涉及的学科越来越多，内容越来越复杂，如何提高专业基础课的教学效果，培养出具有创新能力的应用型人才，是教学模式改革的目的。

为此，本文根据多年的《流体力学》教学经验、结合调查研究，以《流体力学》教学模式的改革与实践为例，探讨了专业基础课教学模式的改革措施。

一、研究方法、思路

1.研究的方法

为了弄清当前《流体力学》教学模式的弊端，首先对已毕业的学生进行了调研，了解流体力学在实践中的应用情况、对《流体力学》在教学方面的建议。然后，根据建议对《流体力学》的教学模式进行改革并实施；最后，调研改革后的教学模式的教学效果。

2.调查问卷的指标体系

调查问卷设立了四个指标：（1）教学内容；（2）教学方法；（3）教学手段；（4）考核方式。其中，教学内容的调查是从《流体力学》中一些公式的来历、运用出发，目的是弄清学生对流体力学教学内容的理解情况，教学内容是否纳入了有关的新理论、新技术、新成果和新动态，是否与实际需要紧密结合。教学方法的调查是学生上课时的态度、课堂气氛等内容，目的是弄清当前的教学方法是否体现了学生的主体地位、调动了学生学习的主动性、培养了学生的创造能力；教学手段的调查是根据学生的试验和实践成绩及对生活中流体力学应用实例的认识进行的，目的是弄清当前的教学手段存在的问题；考核方式的调查内容包括学生的卷面分数、实践与实验成绩、创新能力，目的是弄清当前的考核方式能否反映学生的学习成绩。

二、调研结果与分析

1.教学效果的影响因素

从图中可看出，影响《流体力学》教学效果的主要因素是学生的基础知识、教学方法及考核方式、学生的学习态度、实践与实验环节，分别为30%、22.5%、24%、20.6%，这几种因素可以分别归属于教学内容、教学方法、教学手段及考核方式。因此，《流体力学》的教学效果可以通过教学内容、教学方法、教学手段及考核方式的改革而提高。

2.教学模式的改革与实践

①教学内容的改革与实践

调查结果显示学生基础不扎实、内源性的学习动力不足是影响《流体力学》教学效果的重要因素，对教学内容进行改革势在必行。

针对学生基础不扎实影响教学效果的问题，课题组认为可以从以下两方面进行提高：首先从基础课的教学着手。教学内容上多介绍一些基础课的应用例子，要纳入最新研究成果，使学生认识到基础课的重要性，狠抓学生的学习成绩，夯实基础。其次，专业基础课老师上课时用到相关的基础内容时，要求学生提前复习相关的基础课内容，并在上课时和学生一起复习巩固此部分基础知识，加深学生对专业基础课的理解，使基础知识和专业基础知识密切联系在一起。

针对学生学习对待专业基础课的态度不积极、缺少内源性的学习动力的问题，专业基础课教师在教授专业基础课时，教学内容要不断改革和完善教学内容，将枯燥的专业基础知识及时与反映本学科领域有关的新理论、新技术、新成果和新动态联系起来，始终保持与国内外先进技术水平的同步增长，避免教学内容和实际需要脱节；强调专业基础课在本专业的专业课学习、研究生招生考试等方面的重要性，在学生心目中树立学好专业基础课的必要性；引导学生关注本专业的发展动向，发现专业基础课在生活中、工程中的应用。

教学内容改革的具体做法是：上课前，老师给学生布置收集本节课的应用实例、复习本节课涉及到的基础知识理论，比如介绍“作用于平面的液体压力”一节的内容时，给学生布置复习“静面矩”“惯性矩”等基础知识。与此同时，教师也查阅文献收集实例，并积极开展相关实验。例如，用吸管和塑料瓶做虹吸演示，印证专业基础课理论，丰富课堂内容，活跃课堂气氛，调动学生的积极性；课堂内容也通过工程实例与专业的发展联系起来，拓展专业基础知识与专业课的关系，使学生明白学习的目的与作用。例如，在介绍《流体力学》中沿程阻力与局部阻力部分内容时，可以举出其在《流体输配管网》《暖通空调》等专业课程设计时的应用。

②教学方法的改革与实践

传统“技术性”的教学方法以老师、课本为主，学生处于被动地位，忽略了学生在学习中的主体性，在不同程度上压抑或阻碍了学生的个性发展，扼杀了学生的创造力。教学方法的改革应体现学生在教学中的主体地位、参与作用，教师处于辅助地位，在教学中起指导作用。

在《流体力学》教学中，主要采用了“研讨式”和“互评式”的教学方法。“研讨式”教学方法是讲完某一知识点之后，设计一些难度适当的问题进行讨论，比如，学习了恒定总流的能量方程后，组织讨论“水从高处往低处流”的问题，由于学生群体的年龄层正是处在好奇心和探究热情十分旺盛的阶段，因此讨论比较激烈，既能够了解本节内容、激发学习兴趣，也培养了学生的创新思维能力。在“互评式”的教学方法中，采用作业互批互评或对某个同学的作业进行分析、点评，让学生主动认识到常犯的错误，加深印象，同时在学生中形成比较、竞争的局面，共同增进知识。

③教学手段的改革与实践

学生学习的动力不足、动手能力差的原因之一是教学手段不能与时俱进。当前的学生以“90后”为主，他们生活在网络时代，信息量大、知识面广，喜欢自主展示思想，通过争论和碰撞形成观点，摸索新的思路和方法，不喜欢只依赖课本和板书的教学手段。为此，加强了实践教学、注重多媒体在教学手段的应用。例如，为了提高学生对“卡门涡街”的理解，带领学生科技馆参观，使学生切实认识到流体力学在现实生活中的应用，提高学生学习的兴趣；同时多媒体图片进行展示，使教学内容更直观、更易理解和吸收。在课外，通过网上答疑、作业展示等增加沟通渠道，达到良好的教学效果。

④考核方式的改革与实践

目前，大多采用教考合一的考试模式，内容僵化，期末卷面分数是学生学习这门课的成绩。这种方式不能真实地反映学生掌握专业基础知识的情况，不利于提高教风、改善学风、提高教学效果。

为此，对《流体力学》的成绩考核的内容和方式进行了改革，在试题内容上，去掉了死记硬背的内容，如名词解释等，紧贴实践，形式灵活多变；由于授课过程中采用了提高学生主体地位的“讨论”“互批”等教学方法和手段，学生的成绩不仅仅是卷面分数，应该把学生在课堂讨论中的表现、作业情况作为期末成绩的组成部分。

3.教学模式改革与实践的结果

教学模式改革前后的教学效果如表1。

从表1中看出，通过对教学内容、教学方法、教学手段及考核方式的改革与实践，改革后的教学模式具有以下特点：

（1）提高了学生在专业基础课学习中的主体地位，提高学习的主动性。

（2）提高了学习兴趣，明确了学习目的。学生收集与专业基础知识有关的新理论、新技术、新成果和新动态，能够对专业基础知识的运用有一个全面的认识，提高他们学习的兴趣，明白为什么学习；教师收集资料能够跟上学科、专业发展的前沿，为授课内容注入新鲜内容。

（3）增加实验和实践的比例，加强了专业基础课与专业实践的联系，增强学生的感性认识，突出学生的主体地位，提高了学生动手操作的能力、运用专业基础知识发现问题、分析问题及解决问题的能力，进而提高了他们的创新能力。实验及实践成绩的提高并不显著，主要原因是经费不足、实验设备没有改进，教学环节没有完全与新的教学模式相匹配，综合结果，影响了学生的实验和实践成绩，这也是教学模式进一步改进的方向。

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关键词:基础力学实验，土木工程，实验教学，结构创新

大赛对土木工程专业来说，基础力学实验是相关课程中的重要一环。实验课程可以演示及论证力学理论，建立直观的理论与实际结合的范例，有助于学生对力学知识点的深入理解，这对学习基于力学知识体系的后续课程非常重要。国家在2010年推出的2010年—2020年中长期教育改革发展规划与人才发展规划两大纲要的基础上，提出了“卓越工程师教育培养计划”，意在为建设创新型国家及工业现代化积累专业基础人才。2015年国家提出第一个制造强国十年(2015年—2025年)战略“中国制造2025”。2016年我国加入“华盛顿协议”，本科工程学位实现国际互认;同一年“新工科”正式被提出，并迅速产生“复旦共识”“天大行动”“北京指南”，拉开了新工科建设的帷幕［1］。2017年，教育部提出开展示范性虚拟仿真实验教学(2017年—2020年)。面对这些随时代不断重叠变化的指导意见，基础力学实验教学在教学科研型高校土木工程专业中应该如何实施，如何紧跟时代步伐通过实验教学将理论联系实际，都是需要思考的问题。

1基础力学实验教学中的现状

以作者工作所在南通大学(通大)为例，开设基础力学教学的专业除了土木、机械、环工、交通等，随着办学的多样化还包括附属三本院校及联合办学等部门的相关专业。各专业有自己的学科特点和教学要求，因此在教学环节分别构建了不同的基础力学课程体系;力学实验室建设涵盖了理论力学、材料力学和流体力学的相关内容，包含了动手实验和观摩实验。每学年在力学实验室的上课人次有数千人，配备的力学实验室管理教师仅1名，大部分力学任课教师在实验环节需要兼实验指导老师。讲授加实验这样的实验教学模式效率不高，需要分析和调整。1)实验进行时理论基础普遍不扎实。近几年大学加强了人文学科培养及思想政治课程，另外根据前述文件大学课程中的实践教学环节，实验、测量、认知实习及工程训练等课时数基本保持，理论课程学时大都被压缩。比如原先58学时理论课+6学时实验课的材料力学课程现在降到42学时理论课+6学时实验课。本应该每次实验之前先对学生讲授实验理论知识，像材料力学实验相关的应变片桥路、平面应力分析、三种基本变形的应力、设备构造等都需要时间介绍。但因为实验设备日程安排紧凑，常存在理论知识的滞后，若学生未提前预习加之实验后不及时深入巩固，更是达不到实验课的教学目的。2)实验少降低了力学学习及思考的积极性。黄再兴等［2］通过对比国内外工科专业的力学课程设置，发现15年前国内力学课程学分占比约为6．4%，国外土木专业力学学分占比基本在12%左右。而且从力学课程开设上，国外高校机械和土木专业除了理论力学、材料力学和流体力学的必修课外，还突出了弹性力学。国内现在大部分工科专业仅开设理论力学和材料力学，有些干脆合为一门工程力学课程。学分比例上力学的学分比例偏低，理论力学和材料力学总比例低于5%，不到国外的一半;算上结构力学和弹性力学也不超过9%［3］。南通大学土木专业还要学习结构力学、流体力学两门基础力学课，弹性力学在几年前的课程调整中已经删减了。涉及到实验教学需要动手的主要是材料力学和流体力学，分别占大约6学时～8学时;理论力学有部分观摩实验，通常机动进行;土力学是土木工程专业教师指导实验，其实验课现状跟其他力学实验课类似，故合并讨论。力学本身为公认的难学课程，动手机会的削减更会降低学生的学习兴趣。整体来说，南通大学基础力学实验室硬件建设上已取得较大成绩，如何充分利用是当前要思考的问题。3)实验内容主要是传统实验，需要融入创新点。已开设的力学实验大都是验证实验，像材料力学的弯曲正应力、弯扭组合、弹性模量的测定、低碳钢的拉压等实验，流体力学的孔板流速测定、沿程水头损失、雷诺实验等。学生按照实验指导书的步骤进行操作就可以得到预定的结果，对培养学生的自主思考和创新能力不利。这些实验是必要的，但是全中国几乎所有开设了材料力学课程和流体力学课程的学校都可以进行相关的实验。反而随着人工智能、3D打印、纳米科技、新材料等的进步，似乎在实验内容和形式上也需要跟紧技术前进的步伐，让土木专业毕业生能尽快适应社会需求。大连理工大学通过开设一些研究创新型实验，取得了较好的教学效果。其中包括了焊接缺陷损伤、残余应力和结构损伤等的检测［4］，另外还面向学生创新实践开放实验室，值得借鉴。通大历年为参加实验力学竞赛和结构创新大赛而购置的实验装置大多闲置，也造成了资源浪费。

2基础力学实验教学改革探讨

以就业率为导向的培养目标指引下，高校引入专业淘汰机制后，提升毕业生专业素养需要让学生能思考实际问题、提出解决方案并动手实施。基础力学实验活学活用，结合理论基础，能够帮助解决生产过程中的很多问题，这也是2010年后全国基础力学实验竞赛开展的初衷。基础力学实验在高校教学过程中还是要坚持开展、保证学时、强调效果、努力创新。拟采取的改革方案见图1。完成新工科背景下的基础力学实验教学基础力学试验教学现状改革方案错开章节，保证动手前已熟悉理论时间紧，理论不扎实结合互联网加微视频实验项目少融入力学实验竞赛，教师科研中的力学测试，结构创新大赛等传统验证试验多，创新点少++图1基础力学实验教学改革方案1)实验室日程安排紧凑的情况下，可在教学内容的次序上稍作调整。比如说材料力学课本通常会按拉压、扭转、弯曲内力、弯曲应力、弯曲变形、应力状态和强度理论、组合变形等顺序来安排章节。若所有班级都按部就班地照顺序讲，就会存在所有班级短期内均需要使用实验室而造成时间冲突。而拉压、扭转、弯曲三种状态本身理论体系较独立，在讲完截面法后，讲授顺序是可以调整的。教研室内部实施时，可按教师人数1/3来分，错峰教学。弯扭组合实验涉及到的知识点较多，课本组合变形章节又存在拉弯扭、偏心受压等涉及拉压的内容，就需要在小章节顺序上再适当调整了。在课堂上先普及实验理论知识再让学生动手操作，普遍反响良好。流体力学本身开班数较少，教学过程中不需要大调整。一些观摩实验通常是在实验室结合模型即时讲授，再结合实例加深理解。2)当下微课、互联网+教学等层出不穷，力学实验课也可以结合这些手段积累微视频来实施课下学习。21世纪不光是信息技术的时代，当下更是要进一步发展人工智能。学生们日常生活中已离不开智能手机或平板电脑，获取信息的渠道远非20年前可比。微课立足于微视频，近几年如火如荼地开展起来了。基础力学实验主要内容重复率较高，完全可以考虑采用10min以内的微视频来实践课前预习和课后复习。录制专任老师讲解各实验操作的视频，通过网络分发时只配送任课老师自己的视频给学生即可，保证该课程的连续性和完整性。微视频辅助教学因为涉及的内容对学生来说较有趣，学起来轻松。这可以解决课程课时减少的问题，同时也不会给学生太多负担。嘉兴学院尝试进行的力学实验微视频教学实践取得了较好效果，说明其具有可行性［5］。3)授课中可补充力学实验竞赛和老师的科研课题中涉及的力学内容。全国基础力学实验竞赛从2010年至今已举办过几届了。作者也担任过两次江苏省基础力学实验竞赛指导老师。竞赛内容分为笔试部分和动手实验部分。普通高校教学中，常略过弯曲中心、形心主轴、对形心主轴的惯性矩这些概念，而这些内容又会出现在实验力学竞赛中。所以参加实验力学竞赛的学生需要先补充这些知识点。另外，竞赛的题目常涉及异形截面、非常规加载、多样的材料，对学生来说是很好的锻炼与提高的机会，能借此深入体会理论和实践如何联系。力学实验教学中也可以适当将这部分内容分段做成微视频，起到启发学生思考的作用，让他们明白怎么样学以致用;同时能丰富力学实验的内容，提升学习兴趣。任课教师还可以结合自己的科研课题，讲授中普及新材料力学性能、多样的加/承载方式、构件设计、流固耦合、结构振动、结构选材等，引导学生进入老师所进行的实验相关力学环节，既活跃课堂又巩固力学知识。有些能力强的学生还可以提前融入老师的科研团队，尽早开发科研潜力。另外大学生创新训练每年都会开展，适当开放实验室为学生提供实验条件也能一举多得。4)合理利用结构创新大赛的装置开展结构力学拓展实验。南通大学先后参加过多届江苏省结构创新大赛，积攒下不少赛题、配套装置及耗材。配套装置体型不小、设计灵活，有较大的发挥空间，若仅是当届学生校内选拔或练习使用后就闲置，实属浪费。随着专业基础课程学时的减少，结构力学上机课已取消，学生对该课程的普遍反映是印象不深。大部分同学在进入钢结构、结构抗震、桥梁设计等课程学习时，需要回顾结构力学。课堂上可以利用这些竞赛装置和模型，展现荷载的合理分配、结构的优化设计等，寓教于乐，一举多得。

3总结与讨论

力学课程相对枯燥，但是力学实验课是一味很好的调剂方子，学生普遍对基础力学实验课程充满好奇和兴趣。通过力学实验课程积极引导土木专业学生思考并利用力学知识解决实际问题，让他们毕业后能尽快适应工作需求，是值得实践并改革的课题。这需要教学中不拘泥于课本知识、保证动手之前已有理论基础、提供充分的课后力学实验相关资料。学生也应该积极动手、主动学习。教与学两方面加强互动，才能提高基础力学实验课程的效率。在重视实践教学的大环境下，更应牢牢把握基础力学实验课程，在形式和内容上不断改革创新，培养高素质人才来服务社会。当下疫情横行，南通大学基础力学试验教学是通过微视频加理论的方式来完成。这也算是做到了改革方案中的一条，今后教学中应增加竞赛或老师科研试验相关微视频，为疫情期间的基础力学试验教学加点味。

参考文献:

［1］吴莹，徐志敏，张凌．适应“新工科”人才培养需求的力学实验教学新模式［J］．力学与实践，2019，41(1):86-90．

［2］黄再兴，胡海岩．国内外大学工科专业力学课程设置情况对比［J］．力学与实践，2003，25(1):72-73．

［3］马宏伟，张伟伟．新工科力学课程体系的几点思考［J］．高等工程教育研究，2018(3):6-12．

［4］金立强，李书卉，李达，等．基础力学实验教学体系的改革与探索［J］．实验室科学，2017，20(4):143-146．

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1工程的概念

目前有关工程的概念很多，但意思相近。普遍认为工程具有造福人类社会的目的，分歧是它究竟属于科学还是艺术范畴。目前有学者认为，工程既不是单纯的艺术，也不是单纯的科学，而是沟通艺术与科学的桥梁，存在于科学、艺术与社会的交界点之上，不是三者简单的叠加[3]。作为一个独立自主的范畴，工程具有鲜明的社会目的性，即造福人类。

2工程教育的本质

工程教育是根据一定社会要求和受教育者身心发展规律，由工程教育者有目的、有计划、有组织地对受教育者身心施加全面系统的影响以达到预期培养目的的社会活动过程[3-5]。它除了具有普通教育的特征外，还具有如下属性。

1）实践性：工程的社会性决定了工程教育的实践性。

2）复合性：工程教育应当培养具备复合型知识背景的工程人才。

3）伦理性：工程活动必须符合法律以及伦理道德规范。

4）全球性：工程应具有全球视野，即培养出的人才能满足全球大环境的需要。

3我国工程教育认证的要求

为了与全球工程教育接轨，我国对工程教育人才培养提出一些要求[6]：1）具备较好的人文科学素养、较强的社会责任感和职业道德；2）具备从事工程工作所需的数学、自然科学以及一定的经济管理知识；3）具备综合运用科学理论和技术手段分析和解决工程问题的能力；4）具备运用现代信息技术获取所需信息的技能；5）了解国家对本专业职业和行业导向，熟悉环境保护和可持续发展等方面的政策和法规，正确认识工程对社会的影响；6）具备一定的组织管理能力、较强的表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力；7）具备终身学习的能力；8）具备国际视野和跨文化交流、竞争和合作的能力。从我国对工程教育的要求来看，就一门单独的课程而言，成功的工程教育必须让学生具备积极主动学习和思考的能力、良好的沟通能力、优秀的团队合作精神、对工程过程良好的认知能力和终身学习的能力。这是本文教学方法改革的依据。

2过程流体机械课程的特点

1理论性强，需要良好的基础知识

要想较好地学习过程流体机械专业课程，学生不仅需具备扎实的力学基础知识（如流体力学、工程热力学、传热学、理论力学以及材料力学知识），还需具备良好的专业基础知识（如机械原理、机械设计等）。对于以“讲授”为主的传统的教学方法而言，学生要想在课堂上完全理解教师讲授的教学知识点，紧跟教师的备课思路，就必须对这些现行课程有良好的认识和理解。

2专业性强，内容复杂、繁多

过程流体机械专业课程涉及的内容非常广泛，包括机构原理、热力学计算、流体力学原理、动力学计算、结构设计、运行维护、故障诊断、总体方案设计与选型等。每一个知识点似乎都涉及一门独立的基础课或者专业课程。如果学生没有充分的准备，听课时似乎很难对教师讲授的知识做出敏捷的反应，极大地影响课堂的互动气氛。3知识点与工程实践紧密联系过程流体机械专业课程涉及的知识点与工程生产实践紧密联系，其理论水平远高于实际，可用于指导流体机械在企业生产应用中的稳定操作和运行，以及机器的技术改造与新机型的开发。课程讲授过程中需要注重培养学生的工程意识与理论联系实际的意识和能力。结合课程的学习，势必要学生开展一定的工程训练，以加强学生的工程观念，让学生做到实践与理论相结合，以及理论与实践相结合。

3过程流体机械课程教学存在的问题

1基础知识欠缺

不可否认的是，随着教学改革的推进，一些非常重要的基础课程（如工程热力学和传热学）由于学时短缺而被逐渐砍掉。有的课程（如流体力学）虽在开设，但由于学时短或为选修课程，得不到足够的重视，学习效果不理想，导致学习过程流体机械课程时，学生连最基本的概念（如内能、焓、熵等）都不知道，当涉及一些运用基础课程知识点来理解工程问题时感到非常吃力。这就导致以讲授为主的传统教学方法很难适应目前的教学形势，而且教学效果不佳，出现死记硬背、不善于理解应用的学习局面。

2实践教学环节薄弱

实践教学环节薄弱似乎是工程教学的通病[7]。实践教学主要包括实验、实习、实训、课程设计、毕业论文（设计）等环节，是培养工科专业学生的必备环节，对学生工程意识与能力的培养至关重要。对于工程性极强的过程流体机械课程而言，实践环节尤为重要。然而目前普遍存在一些问题。1）实习与实验教学环节需要加强。就本专业的实习而言，目前主要集中于化工设备制造厂和化工产品生产车间的参观和学习，基本上忽略了有关流体机械制造厂的参观和学习，导致学生对流体机械没有感官认识。而且实验学时在不断缩减，目前仅开设往复压缩机示功图测试和高速转子静平衡两个实验。离心泵汽蚀实验被砍掉，导致学生对离心泵主要性能得不到很好的理解。2）毕业设计环节需要加强。鉴于一系列原因（比如工程热力学知识的欠缺、有关流体机械书籍和标准的缺乏），目前绝大多数毕业课题仅局限于化工设备设计，基本上很少布置有关流体机械课程方面的毕业课题。这严重限制了学生对流体机械课程的进一步理解和工程应用能力的锻炼。

3课程评价存在问题

由于课程学时的缩减，目前过程流体机械课程评价基本上是“一锤定音”——期末考试，忽略了大作业的训练和热点研究方向文献的阅读和总结。这种考核方式不能实事求是地反映学生对知识点的掌握和理解，更谈不上运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。因此，教师也很难及时对教学存在的问题给予修正和弥补。

4过程流体机械课程教法改革思路

众所周知，教学方法并不是一成不变的，它随着社会的进步和科技的发展不断地发展和演变。工程教育也是如此。大约二战时期，工程教育从工程实际技术教育过渡到工程科学教育，这就要求涉及工程教育的教学方法也必须进行相应的调整和改革。传统的教学方法是单向性的，类似“学徒式”的教育，即以教师的“教”为主，学生只是被动地接受教学内容。这种教育方式仅适用于以技术教育为主的工程教育，很难适应以科学教育为主的工程教育方式。为此，发展了以学生为中心，积极主动的、学习式的教学方法，即将学生视为教师的角色[8]。学生能够从教学活动过程中隐性地获取知识，而教师主要的任务是开展有效的指导。教师和学生的角色界限模糊，二者有效地完成自身的任务，即教师良好的教学任务、学生有效的学习任务。过程流体机械课程教学方法的改革正是沿着该思路进行的。针对过程流体机械课程教学存在的问题，同时为了适应现阶段工程教育的目的，下面从课程的准备、课程的讲授和课程效果评价三个阶段提出相应的改革措施。

1课程准备

首先，为了有效地完成教学任务，教师必须全面深入地理解教学内容。这必然要求教师大量查阅和学习与教学内容相关的资料（如与过程流体机械有关的国内外专著和书籍），弥补所选教材的缺点。查阅资料时，教师必须注意角色的转换，查阅资料是为了更有效、更准确、更生动地给学生讲解，而不是为了个人学习。教师通过大量地阅读文献，将教学内容给予重新组织和编排，以最合理的顺序将教学内容呈现给学生，便于学生理解接受，而不是照本宣科。其次，教师备课时要充分了解学生前期课程的学习情况，从而合理安排教学内容，弥补存在的问题，避免影响学生对本课程知识点的理解；同时教师要了解学生个体在前期课程学习上存在的差异，这样分组讨论学习时便于优良搭配，学生之间互相学习，克服个人因前期课程学习不足而对本课程知识点理解带来的障碍。再次，鉴于当前的教学方法，以引导和启发学生自主学习和讨论为主，教师的讲解和订正为辅。这就要求教师在备课时要制订引导学生开展自主学习的教学方案。对教师备课提出更高的要求，教师课前要告知学生：1）每节课要学的教学知识点；2）理解知识点需具备的基础知识；3）学生需要查阅的书籍和准备的内容；4）本节课内容在课程中和工程实际中的重要程度。可以说，备课是否充分直接决定了教学是否成功，因此，备课必须要做到备内容、备学生和备方法。

2课堂学习

课堂学习是教学的关键环节，直接决定了教学效果的好坏。课堂教学，不是以教师单向传输为主的教学，而是教师根据备课时制订的教学方案，引导学生积极主动地讨论教学内容，避免学生消极被动地思考教师到底在讲或者要讲什么内容。教师通过学生对教学内容积极主动地讨论，发现和记录教学存在的不足，便于课后进一步的思考、改进和反馈。教师上课时应做到：1）上课时，教师首先要给出本节课主要的学习内容、重点和难点；2）教师要给出每节课的“引子”，提出问题，并组织学生讨论，评价每组学生给出的讨论结果；3）最后教师要给出总结，要评价本节课程内容在工程实际应用中的重要性；4）对于难以理解的、抽象的概念，教师要引导学生与日常生活联系起来，使之形象化，便于学生理解。比如“余隙容积”这个概念，如果仅是书上给出的解释“活塞行至终端止点时气缸剩余的容积”，学生很难理解，很难想象这部分空间是怎么回事；但如果将其与盖房子用到的“公摊面积”类比的话，就很容易理解：二者对于用户来讲都是有害的，但是必须具备的，只能尽力减小，却不能避免。

3课程评价

教学活动的最终环节是评价学生的学习效果。通过教学评价，教师一方面可以了解每个学生对知识点的理解程度，发现和思考教学存在的问题，便于及时反馈；另一方面能够了解学生运用所学知识解决实际问题的情况。为了保证教学质量，及时了解学生对知识点的掌握情况和对所学知识的应用情况，课程的评价应从多个角度出发，绝不能是仅以考试为基准“一锤定音”。为此，教师应从两个方面对学生的学习效果进行评价。1）对知识点理解的评价。通过课堂上观察学生的一系列反应，如面部表情、提出的问题，及时了解学生存在的问题，并给予及时的解释和补充；另一方面通过作业、课程考试来综合评价学生对知识的掌握程度和理解情况，便于教师在以后的教学中调整和弥补不足的地方和存在的问题。特别是学生提出的问题非常重要，一方面，可以测试教师对内容的理解程度；另一方面，教师可以了解学生存在的困惑，明白师生间对知识点理解存在的偏差和分歧。教师应对学生的问题积极反思，对教学内容给予重新编排和阐释，以便改进教师本身对基础知识的理解。2）对学生运用所学知识解决实际问题能力的评价，可以通过实训、大作业、课程设计乃至毕业设计的形式进行，并将存在的问题汇总和分析，弥补教学存在的问题。总之，教学评价是个连续的过程，合理的教学评价是为了保证教学质量和促进教学改革，而不仅仅是为了给学生一个“成绩”。

5教学改革对工程教育的促进

简单的讲，通过上述教学方法的运用和实施，学生获得的技能基本能满足工程教育的要求。具体体现在：1）通过对所学内容的思考、提问和讨论，学生获得了良好的交流技术；2）通过对教学内容的准备和讲解，学生具备了一定的职业责任感；3）通过对教学内容和大作业的分组准备和讨论，教学在团队内相互进行，学生改进和具备了一定的团队合作精神；4）通过“教”这一环节，学生对所学内容进行精选和重组，增加了学生对知识的理解程度，拓宽了学生的视野；5）通过一定的工程训练，学生对待工程的态度和信心发生积极的变化，增加了对工程设计过程的理解；6）通过学生自己对知识的准备和理解，学生掌握了学习方法，具备了终身学习的素养。

6结束语

篇9

关键词: 荷载与结构设计方法课程 对策 教学方法改革

20世纪末教育部对土木工程专业进行了新的划分,原建筑工程专业、交通土建专业、地下工程专业及矿山建设专业合并为土木工程专业,其课程体系设置也作了相应调整,增设了荷载与结构设计方法这门专业基础课。但是,几年来在荷载与结构设计方法课程的教学过程中,我们发现该课程的设置存在一些问题,使其教学过程面临困难。为解决这些问题,我们作了相关的探讨和实践。

一、荷载与结构设计方法课的内容及要求

荷载与结构设计方法属于专业基础课程。教学内容主要可分为两部分[1-2]:第一部分是结构在使用年限内可能遇到的各种荷载及其相应的计算方法,包括重力引起的竖向荷载计算、侧压力计算、风荷载计算、地震荷载计算、其他作用计算等。这部分内容主要是各种荷载的作用机理和计算公式的推导以及计算作用在结构上产生的荷载效应,要求学生掌握各种荷载的计算方法。第二部分是介绍结构设计方法,包括荷载统计分析、抗力统计分析、结构可靠度分析及概率极限设计方法,要求学生掌握满足可靠度的结构设计方法。因此,该课程的学习效果对于学生掌握专业基础知识,深入学习后继专业课程具有重大影响[3]。但是第二部分内容不再涉及各类荷载的计算,因此这两部分内容在概念体系上不是充分相关的。

二、荷载与结构设计方法课面临的困难

要完成荷载与结构设计方法课的教学任务,我们先要分析该课程的前修课程有哪些[4]。

重力引起的竖向荷载计算包括结构自重荷载、土的自重荷载、雪荷载、车荷载、楼屋面活荷载及行人荷载。在结构自重荷载、雪荷载、楼屋面活荷载及行人荷载的计算中,往往要将这些荷载计算到不同构件层次上。为此,我们需要知道建筑物的构造方法、结构体系及力的传递路径,而这些知识有赖于房屋建筑学、各类结构设计与板壳力学的知识。

侧压力计算包括土的侧压力、水压力、波浪荷载、冻胀力等。土的侧压力是以土的材料性能和强度理论为基础,我们必须学习土力学和弹性力学才能很好地理解和掌握。水压力和波浪荷载计算需要以流体力学为基础。

风荷载计算需要知道空气流体的特性,以及结构的动力响应特性,需要流体力学和结构动力学的知识支撑。

地震荷载计算较难,涉及到地震基本知识、结构地震设防和结构的动力响应特性等,不先学习结构抗震工程和结构动力学是不可能做到的。

其他作用中的爆炸作用需要空气动力学课的知识,而本专业一般不开设该课,因此只能直接介绍爆炸作用的计算公式。预加力涉及到预应力知识,主要在混凝土结构设计原理和施工技术里讲解。

荷载的统计分析和结构抗力的统计分析涉及到概率与统计知识。

综上所述,荷载与结构设计方法的前修课程有概率与统计、房屋建筑学、结构力学、弹性力学、土力学、流体力学、结构抗震工程、结构动力学、混凝土结构设计原理和施工技术等课程,特别是概率与统计、土力学、结构动力学和建筑抗震工程。没有这些前修课程的支撑,要学好荷载与结构设计方法课中的第一部分内容犹如空中建楼,是不可能实现的。由于荷载与结构设计方法课是专业基础课,在教学计划中这些课程不可能全部安排在该课程之前,否则不利于教学活动的组织。混凝土结构设计原理、结构抗震工程和施工技术等课程一般安排在大学后期学习。

另外,荷载与结构设计方法课的很多内容与其他专业课程重复,如土的侧压力与土力学知识重复,地震作用与结构抗震工程内容重复,水压力与流体力学内容重复,等等。由于该课程学时有限,内容涉及面广,但又没有相关课程内容讲的深入,教师只能点到为止,不能深入其里,学生容易产生混淆和负迁移。我们在课堂教学过程和学生的问卷调查中均发现,学生在学习第一部分内容时新鲜感大打折扣;而第二部分内容理论性强,没有具体结构作为讲解载体,学习起来较为枯燥乏味。这就使得教学效果不理想,教学过程面临困难。

三、问题与对策

荷载与结构设计方法课对前修课的要求及其与现有教学计划的矛盾属于教学计划层面上的结构性矛盾,其根本解决思路应从结构调整上入手。我们在教学实践经验基础上,对这问题作了探讨,认为要解决这个问题,可以取消荷载与结构设计方法课,把该课程的教学内容拆分,再重组到相应的课程上讲解。

第一部分内容不再强调荷载的作用机理和计算公式的推导,致力于从应用层面上讲解各种荷载的计算。把与土有关的荷载在土力学课上讲解,与水有关的荷载在水力学课上讲解;地震作用在结构抗震工程上讲解;风荷载和爆炸作用可在流体力学课上讲解;雪荷载、结构自重荷载和楼屋面荷载相对比较简单,可以在混凝土结构设计大作业或课程设计中讲解;温度作用和变形作用可以在结构力学中讲解。如此一来,既能使学生学习各种荷载的计算方法,又能解决荷载与结构设计方法课这部分内容所面临的矛盾。

第二部分内容是结构设计方法,不再涉及各类荷载的具体计算,混凝土结构设计课程也涉及到结构设计方法。因此可以把两门课程的这部分内容结合起来,放在混凝土结构设计课程中讲解。把结构可靠度设计理论和结构设计方法应用到具体结构的设计上,从应用层面上来讲解,直观形象,学生感觉这部分内容学来即用,比单纯的理论学习效果要好。

把荷载与结构设计方法教学内容拆分重组,既可以保证教学计划的系统性,又可以避免教学内容上的重复。现在有不少学校在实践这种方法,如东南大学将荷载与结构设计方法和混凝土结构设计两门课程结合起来,统称为工程结构设计原理。

四、教学方法改革

在课程体系尚未执行,不能从教学计划上作调整时,为了提高教学效果,权宜之计是在教学方法方面进行改革。我们发现,在教学中若过于重视荷载的产生机理和计算公式的推导,很容易使学生陷入概念、符号、公式系数中,产生畏惧感,丧失信心、失去兴趣。因此教学方法改革很有必要。

1.创设启发式、讨论式教学氛围。

为调动学生学习的主动性,促使其养成勤于思考的习惯,教师在一开始就要形成问题情景,启发学生进行初步探索,激发学生的探究心理,调动学习积极性。我们采用课前、课中、课后提问,将问题情景贯穿教学全过程。在讲授教学内容前提出问题,学生大都能积极思考、预习,因为学生有思考和准备,所以回答问题很踊跃,自然形成了讨论式、师生互动的氛围。而课前提问即是将要进行课堂教学内容的关键、核心所在,所以教师是在引导学生积极思考、与自己同步思维,在回答问题的过程中使教学层层深入,最终解决问题。提出课后问题以帮助学生进一步理解、吸收所学知识。教师在精心创设的问题情景中,对每个问题都不是单向灌输,学生在回答问题的过程中也在体会学习的方法、解决问题的方法。

2.以工程实例为载体,授课方法以知识应用型为主。

教师在课程中,应积极引进案例、提出需要完成的任务,在授课中注重教学互动,并利用校内实训场进行现场模拟教学,特别是典型恶性事故的讲解、观察分析身边工程结构思考开放性问题、录像、大作业训练、课程设计、参观实习等,在整个教学过程的各个环节中多侧面、多角度将理论联系实际,帮助学生加深对理论知识的理解,增强工程意识,尽量缩短理论与实践之间的差距。在可能的环节中尽量让学生动手参与,使他们成为课堂上的主体[5]。这样的教学方式能够激发学生强烈的求知欲望,强化他们的创造性思维能力。

3.提供网络平台,为学生课外学习营造良好环境。

教师可以充分利用现代教学手段与方法,建立荷载与结构设计方法的课程网站,通过网络平台承载更多的信息,上传多媒体课件、工程图片、作业习题,对一些难点和重点进行知识延伸和链接,解决课程内容多、学生感性认识少、平面表达难度大的问题,教学课件与大量工程资料图片、录像结合,利用分析软件模拟工程结构工作状态与动画演示,等等,加大信息量,可以激发学生的学习兴趣,提高教学效果。

4.建立从“整体到局部”的教学模式。

长期以来荷载与结构设计方法遵循“从局部到整体”的教学模式,即由各种荷载计算到荷载组合,两部分内容相互割裂,缺乏联系,任何结构不可能只承受一种荷载,而总是同时有几种荷载作用在结构上。从单个荷载出发的教学模式,一开始就缺乏整体感,没考虑到学生能否自己完成把各种荷载组合成结构的受力状态,其结果是学生孤立地学习了一些荷载知识,却未建立起较清晰的整体结构荷载概念,不清楚基本工程结构在多种荷载作用下的工作性能、受力特点,更不清楚一个工程结构应承受和传递哪些荷载,以及为保证传递过程的完成而应采取的各种措施。教师在教学过程中,从整体结构出发展开教学,易于以工程应用为目的直接面向工程,实现理论与实践相结合,将工程实例贯穿教学始终,使学生充分理解其工程背景和目标。由于面对的是整体,考虑问题必须从整体出发,分析解决问题需考虑各种枝节问题,学生整体思维能力、整体结构概念及工程意识、综合分析及解决工程问题的能力能得到培养,思维品质会得到提升。

参考文献:

[1]柳炳康.荷载与结构设计方法[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003.

[2]白国良,刘明.荷载与结构设计方法[M].北京:高等教育出版社,2003.

[3]张小刚,林小嵩.适应大土木要求的荷载与结构设计方法知识点讲解研究[J].高等建筑教育,2006,15,(4):74-78.

篇10

关键词：液压传动；教学改革；实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）07-0085-02

液压传动课程是机械类专业的一门重要的专业基础课，具有实践性较强，与生产联系紧密等特点。液压技术渗透到各个领域，不断在工程机械、机床装备、冶金机械、塑料机械、船舶、汽车、航空等行业得到大幅度的应用和发展。但由于长期受到重理论轻实践思想观念的影响，学校缺乏对学生进行工程意识和动手能力的培养，因此，培养的人才难以适应当代社会及企业发展的需求。论文结合我校在液压传动方向教学中存在的问题，从理论教学和实践教学方面，探讨课程教学改革，培养学生获取知识的能力和创新意识，提高其分析、解决问题的工程能力。

一、液压传动课程教学中存在的问题

1.课程内容与课程体系不合理。目前在液压方面的课程主要分为《流体力学》和《液压传动》两门课程。课程设置较为单一，且课时总数较少，无法具体讲授重点和难点。且讲授《流体力学》和《液压传动》这两门课程为不同的教师单独教授，不能将这两门课程的相互关联分析透彻。同时随着液压技术和电气传动技术的发展，电液相结合是一种必然趋势，而当前的液压传动类课程和电气传动类的课程基本上是分开设置的，导致学生不能真正理解液压与电气的相互交叉优势，且侧重理论知识及专业知识的传授，缺乏工程实践训练和综合素质与能力的培养。

2.教学实践对学生工程素养的培养力度不够。多年来，实践教学平台依然选用专用的本科教学液压试验台，这种试验台的液压回路均已事先设计好，对学生而言只是单纯的记录数据，无创新可言。目前的本科教学平台设计的实验技术滞后于时展的技术，甚至部分实验手段和方法的原理也出现错误。比如液压动态流量的检测，大多本科教学平台采用容积式的流量计进行检测，事实上，由于容积式的流量计的动态响应较慢，根本不能检测动态流量。而超强的能力和素质对刚踏入社会的毕业生而言无疑是最大的筹码，但目前绝大多数毕业生在面临实际的工程项目问题时，多表现为动手能力差，不能独立思考，创新意识不强，缺乏团队合作精神和应有的工程意识及能力。

3.教学模式偏重于传统教学方式。目前，教学过程以教师为中心，按自拟的教学方案进行授课，照本宣科；但在教学过程中没有注重学生的兴趣，这些不利于学生对液压传动知识的掌握和运用。现行的教学仍沿用传统的灌输方式，缺乏启发式、讨论式的教学方式以及师生之间的互动交流，导致学生缺乏独立思考的能力和创新精神。

4.与企业社会沟通和交流过少。许多工科院校在实践培养环节上存在较多问题，如与相应的企业联系不够紧密，致使学生不仅不能明确区分课堂教学和企业生产、制造、检验和调试的不同；而且缺乏对基础设备、工艺装备技术及国家行业标准的了解，使其在工作过程中表现为自身的专业性不强。

二、教、学、做一体化教学内容改革

1.课程体系的改革。将《流体力学》与《液压传动》相结合，将流体力学的各个基本知识交叉在《液压传动》的基本知识内，并将电气传动中与液压课程交叉较多的知识点，全面提高实验学时数。液压系统由包含多种液压元件的各种回路组成，各种回路之间协调工作，完成液压系统的既定功能。在液压系统工作过程中，需要控制各种阀的开启、关闭和比例调节，这就需要通过适当的电气回路设计实现液压阀和液压回路的相应功能，因此液压传动的讲授还应与电气传动知识点相结合，真正地实现机电液一体化。

2.启发式、项目式与精讲相结合的教学方式。《液压元件》教学中教师发挥主导作用，学生发挥主动学习精神。新增课程《液压系统仿真和设计》在学生基本掌握新知识的基础上，只要求教师发挥主导作用，学生发挥主动学习精神，结合教师精讲使学生进一步加深对新知识的理解。在课程的教学中，除配备有综合性系统实验支持外，课程的教学内容实现讲授与现场教学（科研实验室进行）、讲授与研讨（专题讨论）、讲授与自主学习（科研论文及宣讲）等综合型教学模式，培养学生的综合素质。

3.强调实践与研究融入教学过程。在实施教、学、做一体化的教学中，将部分课堂放在实验室，讲解元件结构、原理时，直接使用实物，辅助动画教学，并让学生动手拆装，使学生对元件及系统设计有更为直观的理解，通过教、学、做一体化教学方式增加主动学习和动手实践的机会，强调分析问题和解决问题的能力。给学生科学实践的时间和空间，增加课内实践教学学时，教学中安排丰富的设计项目，让学生亲自动手和全情投入。设置讨论型、项目训练型课程，采用课堂教学、科研项目训练与学生论文宣讲相结合的教学模式激发学生的学习兴趣。

三、实践教学方法改革

建设完善的专业实验教学体系，包括基本型，综合型、设计型、创新性型实验等多个系列，注重培养学生的个人实践能力、团队合作能力以及调控系统能力。建立实验实践结合、课内课外结合、校内校外结合、理论实验互动，能促进学生能力培养，模块化、分层次的实验教学体系。在教学体系设计中，注重遵循教育规律，科学地设置实验类型，通过基础层、综合层、设计层和创新层实验项目的训练，全面培养学生的科学作风、实验技能以及综合分析问题的能力，使学生具有良好的创新精神和实践能力。如图1所示为流体传动与控制等基础课程模块化、分层次的实验教学体系。

第一层次为基础能力的培养。学生通过基础的实验项目的全面训练，掌握本学科实验的基本操作方法及技能，掌握液压元件的基本结构、拆装方法和工作原理，理解液压元件的基本性能测试方法，学校液压基本回路的控制特性，同时培养学生正确使用仪器、处理实验数据和写作实验报告的方法，达到培养学生严肃认真的实验精神的目的。第二层次为综合能力的培养。即学生通过提高型、综合型和设计型实验项目的训练，达到学生会自己设计实验内容，自组简易实验，实验后会总结经验，培养学生的综合实践能力和素质。第三层次为设计能力与自主思考的培养。通过增加大量的液压实训模型，比如挖掘机模型、叉车模型、推土机模型、起重机模型等，培养学生理论联系实际的能力，学生通过创新研究型实验项目的训练，培养学生对实际液压技术的观察能力、发现问题及分析问题的能力，并将所掌握的理论知识实验方法应用到实际中，培养其研究与解决问题的能力。第四层为创新能力的培养。该层是对课内实验教学的重要补充，通过创新研究型实验项目的训练，即由创新想法到创新设计，再到创新模型制作，最后形成产品创新的实践全程训练，培养学生提出自主创新课题、自主创新构思、创新设计和创新实践动手的能力。在实验过程中，鼓励学生自主命题，自行制定实验目标，进而完成自主设计、分析、实践、总结与汇报等全部环节。另一方面，可组织部分高年级学生，尤其是立志想读研究生的学生，参与教师的科研项目研究，辅助教师做一些试验性实验，为后期的科研实践打下基础。

传统的演示性、验证性实验已不能满足现代人才的要求。因此，在实验教学中，应引导学生向研究型、创新型发展，以小组为单位增加设计型和研究型实验。教师在实验中起指导性作用，以学生为主体，这样不仅能提高学生的动手实践能力，还有助于其创新思维的发展。

四、结束语

随着液压传动技术的迅速发展，不断地对教学改革提出新的目标和要求。本文从实际情况出发，提出了理论教学和实践教学相结合的方案，通过学生的实践环节和老师的科研环节，培养学生的创新思维和能力，有助于提高教学效果，培养学生的动手实践能力，实现教、学、做一体化的教学目标。

参考文献：

[1]李辉.液压与气压传动课程教学改革探索和实践[J].装备制造技术，2013，（1）：202-203.

[2]左倩.液压传动实验教学改革的思考[J].廊坊师范学院学报，2009，9（5）：125-126.