能力培养导向的工程流体力学课程改革初探

摘 要：工程流体力学是一门重基础的课程，理论性很强，学生自主学习难度大，而传统教学方式形式单一枯燥，学生学习兴趣淡薄，效果低下；且随着学科的发展，授课内容的滞后性已难以满足新形势下人才培养目标的需求。文章通过课程重点、难点的优化，授课方法的层次化，课程资源的丰富化，课程内容的前沿化等方面，丰富课堂教学形式，提高学生学习兴趣和动力，增强课堂教学效果，助力学生的能力培养；通过在教学中引入引导法，使授课过程更符合学生自主认知规律，保证了学生实践应用和科研创新能力的提高。

关键词：工程流体力学；能力培养导向；课程改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）06-0054-02

Abstract： Engineering fluid mechanics， a course involving much basic knowledge， is quite theoretical. Thus， it is quite difficult for students to learn the course independently. What"s more， the conventional teaching method is quite boring and students show little interest in the course， resulting in ineffective teaching. And with the development of the subject， the teaching material is far behind the needs of personnel training objectives under the new situation. This paper proposes to eich the classroom teaching form， enhance the student study interest and the impetus， enhance the classroom teaching effect， and improve help student"s ability by optimizing the curriculum， grading the teaching method， eiching curriculum resources and so on. Thus， the teaching process is more in line with the students "self-knowledge， and the students" practical application and scientific research innovation ability are improved.

Keywords： engineering fluid mechanics； ability oriented； teaching reform

一、课程教学现状分析

工程流体力学是热能、暖通、市政、土木等多个专业学生面临的第一门基础课程[1-3]，具有概念繁多、内容抽象、理论复杂、应用广泛等特点，授课难度大，学生学习积极性难以保证[4，5]，其授课效果直接影响到后续专业课的学习效果以及学生的专业信心和学习兴趣。

工程流体力学的授课资源很多，包括各式各样的教材、丰富多彩的授课素材、各有所长的授课方法，各高校的授课团队也有很好的发展和传承[1]，但随着学科的进一步发展、培养目标的多元化个性化，传统的教学内容设计和教学内容、教学方法已不能满足学生的需求，课堂讲授中出现了很多的问题[6，7]，包括：

1.教材理论性太强，学生自主学习难度很大，课程理解程度低。

2.授課形式单一，对多媒体和计算机模拟的应用不足，学生兴趣淡薄。

3.课程内容与工程应用脱节，学生无法体会其重要性，缺少学习动力。

4.课程与科研前沿联系少，授课内容明显滞后，不适应学科发展。

5.课程讲授与学生认知规律不符，知识灌输效果良好，能力培养不足。

鉴于此，本文拟依据专业培养目标，优化课程重点、难点，针对课程知识点的形式和要求针对性实施授课方法，结合多媒体丰富课程资源和讲授形式，并结合专业特点将科研前沿引入到课程教学中，通过以上各种方式结合，保证课程授课效果；引入引导式教学方法，重构课程内容使授课过程符合学生自主认知规律，切实提升学生的兴趣和自主学习积极性，实现学生实践应用能力和科研创新能力的培养。

二、基于能力导向课程改革的具体方式

课程的改革包括课程内容、教学方法、课件素材、课程实践等多方面内容，本文从以下各方面进行分析和改进，保证授课效果。

（一）课程重点、难点优化

工程流体力学是一门内容十分丰富的学科，包含经典流体力学和各方各面的工程应用，难以在课程讲授时全面覆盖，因而不同专业方向的流体力学授课侧重点存在一定差异[8]，如土木等方向侧重一维工程流动，海洋等专业侧重水力学、波浪等内容，不同的专业需求带来的是不同的授课侧重点，尤其是當前课程普遍压缩学时，在有限的时间内实现我们的教学目标，必须根据专业需求优化课程侧重点。以笔者所在的建筑环境与能源应用工程专业为例，在讲授课程时主要涵盖经典流体力学基础、常见工程流动、相似原理和量纲分析基础，其中专业应用最广泛的也是课程最重要的知识点伯努利方程在授课时须重点讲授；而类似一元气体动力学等内容由于本专业工程应用时压差较小，因而气体考虑不可压缩可直接应用伯努利方程近似，通常这一章不做要求；绕流运动包括势函数、流函数等内容则考虑到专业应用很少，应降低难度和要求。

（二）授课方法层次化

工程流体力学课程知识点极其丰富，但在授课过程中可大致分为：概念、理论方法、工程应用等多种类型，不同类型知识点在讲解时应考虑通过引导法调动学生自主学习的同时结合不同的介绍方式实现知识点授课效果，如：概念知识点如流线的讲解比较抽象，须结合图片、动画等方式将概念具体化和形象化以方便理解，另外可适当增加判断、选择等提问（如流线与迹线的區别），帮助学生加深理解；理论和方法通常较为复杂且存在大量的公式推导，这时应结合物理意义讲解和实际应用进行逐步分析，并通过详尽的板书推导帮助学生理解；工程应用内容则须结合工程实例，讲解其思路、适用条件和工程应用要点等，如孔口出流在均匀送风中的应用等。

（三）课件资源丰富化

工程流体力学课程内容抽象、学习难度大，学生普遍感觉难以提起兴趣[1-4]，因此必须丰富课件形式和资源，调动学生的兴趣和自主学习积极性，可行的主要方式包括：结合学科特点在授课中引入具有工程背景的图片、影像、案例，使课程课件学科化，比如暖通专业可以引入风系统、水系统、水泵、风机等工程图片提升学生对学科的感知和对课程的兴趣；通过思维导图、动画等形式，帮助学生构建完整的知识体系，提升授课效果；考虑到当代学生特点，适当增加卡通娱乐化的内容和图片，活跃课堂气氛等。

（四）课程内容前沿化

工程流体力学学科发展日新月异，其在各专业中的应用特点和方式也在不断更新，而教材所涵盖的知识则相对滞后，不能满足学科对学生与日俱增的新要求，因此必须拓展课本现有内容，将学科前沿和发展现状结合到知识点讲授中[9，10]，并适度增加流体力学在工程中的最新应用实践知识，在提高学生兴趣和理解的同时，增强其应用流体力学知识解决实际问题的能力。

（五）教学实践科研化

当前各学科的发展愈加精细化、科学化，流体力学在各学科中的应用也更加精细和复杂[9，10]，如暖通专业很多工程项目已不满足于应用简单的伯努利方程指导设计，而考虑使用Navier-Stokes方程进行数值模拟来确保项目设计的实际效果。这些方面的成果和发展趋势都应在课程中进行体现，因此可考虑在课程中建立科研兴趣小组，一方面可以帮助学生在科研实践中认识流体力学、学习流体力学并应用流体力学解决实际问题，真正实现学以致用，另一方面也可以为大学生科技计划以及学科竞赛培养团队积累经验。

三、以学生为主体的引导型课堂探索和实践

引导型课堂，顾名思义，是一种在教师启发下引导学生按照自己观察事物的方式来掌握学科的教学方法。这种方法借助于教材或教师提供的其他材料来亲自探索或“发现”事物，主动地概括应知应会的基本原理或规律性的知识，因而更适合学生发现问题解决问题能力的培养[4]。

授课的目的在于传道授业解惑，相比知识更重要的是方法的传授，以及解决学生在学习中产生的疑惑。工程流体力学作为一门重要的专业基础课，学生对流动的物理现象认知、描述方法，乃至应用流体力学知识解决实际工程问题的能力应是我们授课的主要目标。

要实现上述培养目标，必须对教材的知识结构进行观察理解和重构再设计，使授课内容符合学生认知新事物的规律，在授课中引領学生一步步深入认识流动现象，并在对流动现象的认知中，掌握流动的分析方法，认识课本中的主要知识点，并在知识的工程应用中锻炼和提高自身的实践和创新能力。

四、结束语

工程流体力学作为众多专业学生接触到的第一门专业基础课，影响着学生对专业的印象和信心，工程流体力学的授课效果直接影响到学生的后续学习。在工程流体力学的授课过程中，我们要做到：

1.课程重难点的优化，在有限的学时内实现专业授课目

标。

2.针对不同知识点类型，层次化选用合适的授课模式，提升授课效果。

3.不断积累授课素材，使课件内容和形式具体化、形象化、丰富化。

4.在授课中结合学科前沿，提升学生学习兴趣和学以致用能力。

5.教学实践科研化，引导学生在科研实践中培养解决工程问题能力。

众所周知尽管知识的重要性毋庸置疑，而我们培养的学生往往像一个图书馆，徒有知识却缺乏解决实际问题的能力，因此我们对于课程改革的探索不应只限于授课内容、授课方法以及素材积累，更应关注于教育理论在课程改革上的应用，如引导法，在尊重授课内容的基础上，实现对学生认知规律的尊重，使我们的课程更加符合学生认知事物的习惯，只有这样才能保证授课效果与学习效果与时俱进，使我们培养的学生具有更高的实践应用能力和科研创新能力。

参考文献

[1]孙洪广，信志强，孔莉华.流体力学教学的改进思路[J].高教学刊，2016，21：157+159.

[2]刘起霞，王海霞，崔伟华.流体力学课程“厌学”的现状分析与改进措施[A].中国力学学会.第十五届北方七省市区力学学会学术会议[C].中国力学学会，2014：4.

[3]谢海英.《工程流体力学》在环境工程专业中的教学探讨[J].教育教学论坛，2013，43：95-97.

[4]陈卓，周乃君.问题引导法视域下专业基础课程教学改革的思考——以能源动力类《流体力学》课程为例[J].现代大学教育，2012，05：104-107.

[5]朱兵，孙晓晶，黄典贵.“工程流体力学”的课堂教学模式思考[J].高教学刊，2016，21：86-87.

[6]李小川，黄庠永.工程流体力学教学改革模式的探索与实践[J].中国现代教育装备，2012，19：61-62+67.

[7]张引弟，廖锐全，李元凤，等.《工程流体力学》课程考核方式的教学改革与实践[J].西南师范大学学报（自然科学版），2015，04：139-143.

[8]庞 佶，陈俊俊，陈义胜，等.关于工程流体力学教学过程中的几点思考[J]. 教育教学论坛，2015，45：143-144.

[9]谢翠丽，倪玲英.《工程流体力学》本科课程引入CFD教学的探讨[J].力学与实践，2013，03：91-93.

[10]苏程祥，吴立.闽南某大跨体育馆风环境的数值模拟研究[J].郑州轻工业学院学报（自然科学版），2010，02：59-62.

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