發布時間：2023-12-26 10:41:27
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的工程流體力學知識點樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
關鍵詞CDIO；流體力學；能力培養；教學改革
1引言
“流體力學”作為理工科的一門專業基礎課和必修課，它的重要性是眾所周知的，作為力學分支，其在安全工程專業有著廣泛的應用，與泄漏、火災、爆炸、通風等有著密切的關系，是后續工業通風、消防工程等專業課程學習的重要基礎。近年來流體力學學科發生深刻變化，對流體運動認識加深，測量手段更為先進，對流體運動分析和處理的能力空前強大，與工程應用結合更加緊密。然而“流體力學”這門課程概念抽象、數學公式多，在以往課程教學過程中更多重視理論知識的傳授，人才培養過程中存在著過分偏重理論知識學習，缺乏對學生工程能力的培養等不足之處。因此，本文借鑒國際流行的CDIO工程教育理念，擬對安全工程專業“流體力學”課程進行教學改革，使理論知識服務于后續的安全知識學習及工作實際，將知識教育和能力培養有機地結合起來，增強學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，使學生專業理論知識的學習真正地更好地融入之后的安全工作中。
2CDIO工程教育理念
CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Imple-ment）和運行（Operate）的簡稱。“C”構思指系統性的構想、思考，明確產業需求。“D”設計是把將要被實現的計劃通過視覺的形式描述出來的活動過程；“I”實施是執行、施行實際的行為，指把設計轉變為產品的過程；“O”運行是指產品實現之后（即實施之后）使用其來達到想要的價值的過程。從構思、設計、實施到運行的全過程就是產品的整個生命周期，用它來代表工程的范疇[1]。CDIO教育模式提倡培養具有較高專業理論水平和符合產業需求的綜合性應用能力并重的高等工程教育專業學生，這種模式在安全工程專業領域具有一定的借鑒意義[2]。CDIO強調在系統和產品構思、設計、實施、運行的真實工程實踐環境中培養學生的工程能力，通過引導學生以主動的、實踐的、知識之間有機聯系的方式培養學生的工程能力，使學生在創新思維能力、終生學習能力、團隊合作能力和工程實踐能力等方面得到全面的訓練和提高。
3基于CDIO理念的流體力學課程實施
3.1優化教學內容
在教學時，教材的選取是非常重要的，首先要選擇一本好的教材，然后圍繞教材的內容，進行全方位的內容設計。湖南工學院安全工程專業選用的教材為蔡增基、龍天渝主編的《流體力學泵與風機》，該教材詳細介紹了流體力學及泵與風機的基礎知識，并配有豐富的習題供學生課后練習鞏固，另圍繞教學大綱，每章設置了思考題。但教材內容多是從供熱通風空調類專業角度出發，內容較多。按照安全專業職業能力與素質需求為導向，結合我校安全工程專業對該課程課時安排較少，學生文科生多，理科基礎薄弱的特點、安全工程專業需求及其與后續專業課程之間的關系，課程教學內容分為四部分：（1）流體靜力學。掌握流體平衡的規律，對其中與安全工程關系不大的小節進行刪除。（2）流體動力學。研究流體在運動狀態時，作用于流體上的力與運動要素之間的關系，以及流體的運動特征與能量轉換等。（3）有關流體靜力學和流體動力學在生產和生活中的應用，如孔口與管嘴恒定流、管道恒定流等。注重與工業通風、消防、安全工程中常見的泄漏等問題相結合。（4）泵與風機工作原理及運行知識，重點掌握如何選擇泵與風機。由于課時有限，其他知識可通過學生自主學習來完成。內容設置注重培養學生的創新能力、學習能力和分析解決問題的能力，不因課時少而刪除其物理背景、力學建模和求解過程等方面的學習，只講授結果、計算公式、圖表等這種短視的做法培養出來的學生只是現成公式的計算機器，面對新的問題將束手無策，學生沒有創新能力，沒有利用所學知識解決實際問題的能力。只有掌握正確的基本概念和流體運動一般規律，才能認識特殊規律，才能有分析實際問題的能力，才能正確應用和處理流體力學商業軟件。
3.2轉變教學方法
在課堂教學中注重學生綜合思維、系統思維和工程能力的培養。結合傳統的教學方法，采用以問題學習的形式，要求學生基于問題學習。（1）首先要講授該門課程的性質及作用，讓學生掌握該課程在整個專業培養中的作用以及工程實踐中的具體應用價值，以及該課程與其他課程之間的關系，從而在學生的整體知識架構中建立起清晰的課程邏輯聯系[3]，培養學生的系統思維能力。（2）各知識點的教學過程采用啟發式教學法，先由老師設置問題，讓學生帶著問題進行學習；學完之后讓學生思考學了什么，有什么用；除了基本的教學過程外，在課程中設置一些小專題討論，培養學生分析問題、解決問題的能力。（3）傳統的教學模式由于缺乏對知識的應用，學生通常將通過考試作為學習目標而專注于記憶考試內容。因此在教學中注重相應知識點的講解的同時，注重對各知識點的應用和拓展，各知識點多方面地與安全工程專業相結合（如在講述孔口管嘴出留時與危險化學品物質泄漏進而導致火災、爆炸、中毒事故相結合；講述流動阻力時與工業通風管道設計、消防水管道設計相結合），強調其對專業的支撐作用，要求理論知識必須服務于安全工作實際，將知識教育和工程能力培養有機地結合起來。
3.3實驗教學改革
實驗環節是CDIO模式下教學環節的非常重要的組成部分，學生工程能力的培養和綜合應用能力的提高，有賴于此環節[4]。實驗教學方面通過建設流體力學實驗室，將實踐教學貫穿于學生的整個學習過程，實現對學生的動手實踐能力、技術應用能力、研究創新能力的培養。實驗模塊分為基礎驗證類實驗模塊、綜合性實驗模塊和開放性實驗模塊。基礎驗證類實驗主要包括雷諾實驗、能量守恒驗證實驗、沿程阻力實驗、局部阻力實驗、文丘里管實驗、流量計實驗、離心泵實驗等[5]。這些實驗過程簡單，能幫助學生更好地理解流體力學的基本原理和定律，但缺乏創造性，沒有與安全工程專業實際相結合。綜合性實驗如與工業通風課程相結合，設計一個通風除塵管道模型，學生通過流體力學知識制定實驗方案，使用儀器測量風速、壓強等相關參數計算通風阻力。讓學生把流體力學知識更好地與安全工程專業相結合，解決專業實際問題。綜合類型的實驗相對較復雜，采用團隊協作的方式，通過互相交流討論解決實驗過程中遇到的問題，發散思維，實驗結束后進行匯報，培養學生的團隊協作能力和溝通能力。開放性實驗模塊通過建設開放性實驗室，為學生參加各類學科競賽、科技創新活動、自主實驗、參與大學生研究性與創新性實驗項目、參與教師科研項目提供實踐平臺。如學生可進行計算機虛擬流體力學實驗、利用flunet軟件模擬火災發生時煙氣流動過程。開放性實驗可鍛煉學生創新能力。
4結論
1）安全工程專業“流體力學”課程作為一門學科基礎課，其教學改革應以專業能力需求為導向、學生能力培養為目標，引入CDIO理念進行教學改革，可提高學生創新思維能力、系統思維能力、和工程能力的培養，提高學生的工程意識及大工程觀。2）基于CDIO理念的“流體力學”課程教學改革應注重學生主體作用的發揮，以學生為主體、教師為主導，采用問題學習的形式進行教學，培養學生用基礎理論分析、解決實際問題的能力。3）在“流體力學”課程教學改革中，應注重實驗教學環節，實驗教學除了基本的基礎驗證類實驗外，組織學生做一些綜合性、設計性、開放性實驗，教學中注重學生團隊協作能力，人際交往能力和創新能力的培養。
參考文獻
[1]顧佩華,等.重新認識工程教育一國際CDIO培養模式與方法[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]張景鋼.基于CDIO的創新型安全工程培養方式研究[A]//安全科學理論與創新[C].鄭州:鄭州大學出版社,2016:92-96.
[3]趙慶賢,葛秀坤,畢海普,等.“變焦式”教學法在專業基礎課程教學中的應用[A]//第26屆全國高校安全工程專業學術年會論文集[C].北京:氣象出版社,2014:262-265.
[4]王海江,彭靜,楊玲,等.CDIO模式下的信號處理課程群建設[A]//2009年中國高校通信類院系學術研討會文集[C].北京:電子工業出版社,2009:593-596.
關鍵詞：材料科學與工程專業；流體力學教學；實驗教學
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）48-0039-02
流體力學是一門研究流體的受力與運動規律的嚴密科學，是一門材料科學與工程專業中理論性和實踐性都較強的專業基礎課程。在流體力學的教學過程中，涉及到的數學公式很多，過程較為復雜。歷年來，學生們普遍認為流體力學課程枯燥無味，難以學懂，興趣不大，導致教學效果較差。分析材料科學與工程專業現狀可知，目前，該課程體系教學中存在著較大弊端：一方面，太偏重于數學推導與公式的理解，忽視了課程理論的物理意義與工程應用的有效結合；另一方面，忽視了課程的基礎作用，片面強調課程的專業性。為此，本文結合材料科學與工程專業的課程設置，對課程的教學環節進行了改革探索。課堂教學是提升學生認知的重要手段。筆者認為可以從以下幾個方面來提高流體力學的教學質量。
一、優化教學內容
縱觀材料科學與工程專業的流體力學課程體系，可將之分為基本理論知識、基本應用、實驗部分、與其他學科的交叉內容、工程實際應用等方面。在教學過程中，筆者認為采用模塊化教學方式能夠達到較好的效果。所謂模塊化教學是指根據學科或專業的不同需求選擇學習內容，將每個內容或環節定義為模塊。每個模塊的目標明確，針對性強，而且學時數相對較少，容易提高學生的學習效率。當然，各個模塊之間并不是孤立的，在教學實施過程中，模塊是相對獨立的，但從課程的整體架構上來說又是有機關聯的，步步為營，內容豐富，難度螺旋式上升，使整個流體力學課程具有較強的系統性和完整性。目前，國內材料科學與工程專業的流體力學課程體系基本按照如下形式貫穿：流體靜力學理想流體運動動力學實際流體運動：一元流體相似理論泵與風機。每部分的研究方法較為統一，所形成的體系由簡到繁、由易到難，并且很容易實現模塊化處理。例如在講授流體運動學基礎、動力學基礎時，可以先從實際流體流動的基本方程入手，使學生在本門課程開始就接觸到流體動力學的總的輪廓和最基本的理論方程，后面的理想流體動力學及一元流體動力學問題作為其特殊情況處理，將理想流體、一元流動的條件代入有關方程，即可得到理想流體、一元流動的動力學方程。建立的這種模塊體系具有由一般到特殊的特點，條理清楚。這樣一來，教師在講完一般形式的方程組后再來講具體一元流體動力學及理想流體動力學問題，就可略去大量的公式推導過程，節省了大量的課時，內容組織層次感較強，講起來重點更突出，教學過程卻相對簡化。
二、更新教材結構
同時，考慮到材料科學與工程專業的特色與應用范疇，非常有必要對教材內容進行優化處理，根據材料科學與工程的課堂要求，淡化一些理論推導過程，以工程應用為根本。從學生的學習規律來看，一般學生剛學習課程的時候積極性和重視程度都比較高，在學習時花費時間較長，但隨著課堂內容的推進，學生們的興趣減弱，教學內容和教學方法的改革與優化勢在必行。材料科學與工程專業的流體力學課程內容并不包括本領域的全部專業知識，主要講授流體流動的基本原理與基本思路，并側重于工程應用。因此，教材的選取要更具科學性，要根據專業特點和需要，結合學生興趣與學習層次，有針對性地選取講義，教材要更側重于基本原理與基本公式的講述與應用，做到簡單易懂，實用性較強。
三、激發學習興趣
在流體力學教學的開始，教師就應該緊緊抓住學生們的學習興趣，在緊扣教學計劃的基礎上，以當前熱點問題為引導，充分調動學生們的學習積極性。因此，在流體力學教學的過程中，如何將教學內容與工程實踐相結合，與熱點問題相結合，激發學生的學習興趣是提升教學效果的重要措施之一。比如在給學生上緒論課的時候，可以通過一些生動的圖片、視頻、動畫給學生形象地展示大自然與人類生活密切相關的流體力學現象，增強學生對流體力學的感性認識與興趣，如汽車為什么要做成流線型的；高爾夫球為什么在表面有很多坑；火箭為什么能夠上天；海岸為什么是弧形；戰斗機為什么頭部是尖的等。這些問題是日常生活中經常見到的，通過這些問題的設計與引導，可以讓學生們知道本課程的主要學習目標是什么，能解決什么樣的實際問題，讓學生們帶著疑問和興趣去學習，效果將事半功倍。
四、改革教學手段
目前，流體力學教學過程中教學手段較為豐富，但仍以板書和多媒體教學兩種方法為主。更多采用“多媒體為主，板書為輔”的方法。多媒體教學較為直觀、形象，所傳輸的信息量巨大。同時，伴隨著信息網絡化大形勢的進一步深化，網絡電子資源更加豐富，這樣大大縮短了教師們的備課時間。但這種方式也有不足之處，最主要表現在多媒體授課速度偏快，學生尚未形成知識結構體系就一帶而過，課堂上考慮的時間不足，很難形成師生之間的互動。相對而言，板書備課時間較長，課堂上書寫時間也較長，對于一些較難理解的內容，可以給學生們足夠的思考空間，并在課堂上按照既定授課思路進行，這樣能夠涵蓋較為瑣碎的知識點，易于形成師生間的“一問一答”式的互動關系。因此，在流體力學授課過程中宜采用二者結合的方式，對于系統性較差的知識點來說采用多媒體方式，而對于重點、難點內容則主要采用板書的形式，真正做到對該知識點的側重講解，疏而不漏。只有這樣才能使學生對課程既有充足的知識量，又有重點突出，進而提高學生的學習效率。
五、重視實驗與工程教學
流體力學課是一門與工程實踐結合緊密的學科。因此，在課程開展的過程中應該對實驗課與工程教學進行重點關注。實驗教學目前可以分為演示型和驗證型，但教學方法單一，限制了學生分析問題、解決問題的能力；同時，由于長期以來實驗教學從屬于理論教學，實驗教學與工程教學的課程建設與發展受到了嚴重制約。因此非常有必要對實驗與工程教學進行改革來適應目前高校的培養模式。首先，實驗與工程教學要注重同專業知識相結合。傳統的實驗教學較多適用于試驗臺環境下，是國家根據課程規劃以及人才的知識結構需要設立的，這嚴重阻礙了學生們與工程實踐的有效溝通，因此，可以針對學生所學專業逐步設立既符合本專業又具有工程背景的可操作性較強的實驗項目，用以適應學生對專業領域知識的理解與創新需求。其次，有效利用高校科研優勢，促進實驗與工程教學的發展。以學科為依托，實現科研與教學互補，將科研成果引入實驗教學，這樣可以開闊學生視野，激發學生的創新思維。第三，實現基礎實驗與個性實驗的互補。在基礎實驗訓練的基礎上，開展一些更具有研究性和綜合性的實驗，這樣對理論知識的學習有一個較為有利的補充，同時也可以鍛煉學生們實驗設計、整體規劃的能力，積極調動學生們的學習積極性。
參考文獻：
[1]曾立云.流體力學課程教學方法研究[J].甘肅農業大學學報，2002，1（37）：123-125.
關鍵詞：流體力學；多媒體課件；學習理論
作者簡介：宿程遠（1981-），男，河北晉州人，廣西師范大學環境與資源學院，講師；黃智（1972-），男，壯族，廣西桂林人，廣西師范大學環境與資源學院，教授。（廣西 桂林 541004）
基金項目：本文系新世紀廣西高等教育教改工程項目（項目編號：2011JGB018）的研究成果。
中圖分類號：G642.1?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）34-0088-02
“流體力學”是環境工程專業一門重要的專業基礎課程。其主要任務是通過各教學環節運用各種教學手段和方法，使學生掌握流體運動的基本概念、基本原理、基本計算方法；培養學生分析、解決問題的能力和實驗技能，為學生學習后繼課程、從事工程技術工作和科學研究以及開拓新技術領域打下堅實的基礎。該課程具有較強的理論性和工程實際意義，具有理論不易掌握、概念和方程較多、對學生高等數學和物理知識要求較高等特點。在實際教學過程中，如果只借助于書本、教師的語言和板書這些方法難以實現良好的教學效果，學生也會因枯燥的理論及公式推導而產生厭學的現象。因此，本文提出了基于“情·知·感”理論的“流體力學”多媒體課件的制作與開發。
一、設計理念
本課題以“情·知·感”為支撐，以認知學習理論、建構主義學習理論、人本主義學習理論等學習理論為指導，將身邊問題、工程實例、教學科研成果等有機的融入到“流體力學”多媒體課件的制作和開發過程中，同時注意“流體力學”多媒體課件和實驗教學的有機結合，重視“流體力學”多媒體課件制作的簡約美、和諧美與立體美。以“情·知·感”為支撐的多媒體課件的制作為“流體力學”教學提供了先進的手段，為加強學生的自主學習提供了現實可能，可以充分發揮學生學習的主動性，培養學生“樂學”、“會學”的能力；[1，2]同時向學生展示教學情境，使學生“聞其生、見其形、入其境”，更快、更準、更深地把握“流體力學”教學的重點和難點。
二、實施措施
1.“情”——以多種學習理論為指導
在設計制作“流體力學”多媒體課件時，充分運用多種學習理論為指導，制作出既適合學生自主學習，也適合“流體力學”課堂教學使用的多媒體課件。[3]
（1）基于認知學習理論的觀點，組織“流體力學”多媒體課件內容與目錄導航設計。制作“流體力學”多媒體課件時，將流體力學基本教學內容劃分為四個模塊：流體的物理性質及分析方法、流體靜力學、流體運動學和流體動力學。這種結構以圖示的方式在課件中顯示，使學生對課件內容形成清晰的概念，養成“流體力學”課程的思維圖式。學習流體力學的關鍵是理解和掌握核心的基本的概念、原理、態度和方法，抓住它們之間的聯系，形成一個有聯系的整體。如在講解等壓面時，可以將等壓面的基本概念、特征及應用緊密聯系在一起，形成一個有機的整體，以加深學生的認識。
（2）基于建構主義學習理論的觀點，在設計課件時，提供豐富的多媒體情境資源以支持學生的學習。在制作與開發“流體力學”多媒體課件時，將北京奧運會“水立方”水面擾動時產生的阻力情況、中央電視臺記錄片《水問》以及“神舟七號”飛船的資料等，以優美的文字、活靈活現的畫面、動聽的聲音進行展示，能使教師輕松地授課、學生愉快地學習。而且能夠將教學重點和難點化難為易，向學生展示教學情境、提供豐富感知、激發形象思維，使學生聞其聲、見其形、入其境，讓學生更快、更準、更深地把握教學的重點和難點，能夠起到很好的教學效果。
（3）基于人本主義學習理論，設計與表達流體力學知識的價值與文化。人本主義學習理論重視學生學習時的情感需求，主張教育的目的不只限于教授學生知識或謀生技能，更重要的是針對學生的情感需求，從而培養其健全的人格。[3]在“流體力學”多媒體課件制作中，增加其人文色彩、文化意味，以適時地向學生傳達人生哲理，開啟他們的心智。在緒論部分，可用古代的詩詞引出學生對流水的思索，“一道殘陽鋪水中，半江瑟瑟半江紅”，“問君能有幾多愁，恰似一江春水向東流”，“抽刀斷水水更流，舉杯消愁愁更愁”；在講授虹吸原理時，可向學生講述宋代蘇軾《東坡志林》卷四中，四川鹽井中用唧筒把鹽水吸到地面的故事等，這樣我們的課堂教學就被賦予了靈氣。
（4）基于行為主義學習理論的觀點，在課件中設計練習模塊。在“流體力學”多媒體課件中設計練習模塊，以提供覆蓋重要知識點的習題及反饋。讓學生的學習有了一個循序漸進的過程，給學生留有思考余地。同時也突出了“流體力學”課件的交互性，將更能促進學生的橫向思維，延長課件的生命周期；同時設計了部分流體力學的英語題目，實現了雙語教學理念的滲透。
2.“知”——以“三引入”與“一結合”為指導
為了結合課程內容有效地實施素質教育，培養學生的興趣，激發學生的思維與創造力，在“流體力學”多媒體課件制作中強調“三引入”與“一結合”，以突出“流體力學”教學的寬泛性、時代性和應用性。[4]
（1）將身邊問題引入多媒體課件。在“流體力學”多媒體課件制作時，結合具體課程內容，設計具有新穎、獨特、能夠牢牢抓住學生注意力的問題，力爭做到在每一章的“流體力學”課件開講前都提出一個問題，啟發學生的思維，避免平鋪直敘地講授。同時在教學中注意收集身邊有趣的流體力學問題，比如一滴牛奶的流體力學問題，讓學生認識到其實流體力學離我們并不遙遠。
（2）將工程實例引入多媒體課件。為了將所學的理論與實際相結合，擴大學生的知識面，增加學生的學習興趣，增強學生運用流體力學知識解決問題的能力，可將工程實例引入多媒體課件。如在講授液體作用在平面上的總靜壓力和恒定總流動量方程時，補充三峽水壩的視頻，讓學生對恒定總流動量方程有更為深刻和直觀的認識。
（3）將教學科研成果引入多媒體課件。在多媒體課件制作時，適時地介紹一些教師的研究成果以及正在開展研究的工作，一方面可以調節課堂教學氣氛，另一方面也會極大地提高學生學好課程的積極性，讓學生對當前相關學科的熱點問題有一定的了解，從而引發學生的思考，激起他們對科研的濃厚興趣。正如張愛玲所說“出名要趁早”，對于學生科研素質的培養，也要趁早。
（4）注意多媒體課件和實驗教學的有機結合。實驗教學是學習流體力學不可缺少的重要環節，貫穿于課程始終。采用多媒體方式如錄像、Flas等增加演示性實驗，既豐富了實驗內容、擴展了學生視野，又可達到意想不到的教學效果。特別是在講解流體力學最重要的“伯努利方程”時，除了傳統的公式推導之外，可輔以實驗、Flash等多種教學手段，從而實現教學重點與難點的突破。
3.“感”——以美學理論為指導
教學是一種藝術，課件也應是教學與藝術的完美結合。要實現“流體力學”多媒體課件中科學性和藝術性的和諧統一，關鍵在于設計中美學的運用。[5]
（1）“流體力學”課件制作的簡約美。“流體力學”多媒體課件開發時，背景畫面的設計要做到：簡單大方，清新淡雅，不能分散學生的注意力；同時“流體力學”多媒體課件的文字內容應言簡意賅，簡明扼要。
（2）“流體力學”課件制作的和諧美。首先背景圖片應服務于課件內容，不能喧賓奪主，在色調處理上應保持統一性，不出現突躍；其次應根據各種字體的表現力，選擇一種與課件內容相和諧的字體；再次應選擇與背景色協調的文字顏色；最后應注意文字經投影儀投影后的效果。
（3）“流體力學”課件制作的立體美。圖像所表現的內容應圍繞課件內容展開，通俗易懂，可將水利工程、航天工程等工程圖面以及身邊的流體力學圖面有機的穿插到多媒體課件中，簡潔明快地使學生認識、理解和掌握主題。首先動畫設計在構圖上要做到布局合理，造型優美，以求達到最佳的視覺效果。其次動畫構圖要形象且具有鮮明的直觀效果，并符合學生的視覺規律，如在雷諾實驗、伯努利方程的講述中，應合理運用動畫技巧，以擴大課件的表現力。
三、結語
以“情·知·感”為支撐，以認知學習理論、建構主義學習理論、人本主義學習理論等學習理論為指導，將身邊問題、工程實例、教學科研成果等有機的融入到“流體力學”多媒體課件的制作和開發過程中，同時應注意“流體力學”多媒體課件和實驗教學的有機結合，重視“流體力學”多媒體課件制作的簡約美、和諧美與立體美。以“情·知·感”為支撐的多媒體課件的制作為“流體力學”教學提供了較為先進的手段，為加強學生的自主學習提供了現實可能，將充分發揮學生學習的主動性，培養學生“樂學”、“會學”的能力；同時向學生展示教學情境，提供豐富感知、激發形象思維，以促進“流體力學”教學。
參考文獻：
[1]張婷婷.情·知教學理論指導下的網絡課程之情感設計[J].現代教育技術，2008，18（10）：47-51.
[2]趙青.多媒體教學軟件的研究[J].中國現代教育裝備，2008，（2）：153-155.
[3]葉濤，劉傳明，章戰士.基于多種學習理論的多媒體課件設計實踐探討[J].中國醫學教育技術，2009，23（2）：157-159.
關鍵詞：流體力學；理論教學；實驗教學
一、流體力學課程特點
流體力學是水利工程、環境工程、給水排水等專業的一門學科基礎必選課，與后續專業課聯系緊密。如對于給排水專業來說，后續的水泵與水泵站、建筑給排水等課程的學習都需要用到流體力學方面的知識。流體力學具有較強的理論性和實踐性，該課程理論抽象，理論公式推導和基本概念比較多，學生需要在掌握基本概念及理論公式推導的基礎上，清楚了解公式的應用限制條件，才能靈活運用所學知識來解決實際問題。另外，實驗是流體力學課程的一個重要環節，與所學理論知識緊密相關，是驗證理論、數值計算結果的重要途徑，是學生獲得感性認識的主要手段，對于培養學生的實際動手能力，加強對所學理論知識的掌握方面起著重要作用。根據筆者多年的教學經驗，目前，在流體力學課程的教學過程中存在著一些問題：課堂例題和課后習題與工程實際脫節，理論與實際聯系不夠緊密，學生對所學知識在實際工程的應用不甚了解，只會機械照搬公式解題；教師主要采用課堂灌輸、學生被動接受的教學模式，與學生的互動比較少；所開設的實驗多為驗證型和演示型實驗，學生自己設計實驗并加以驗證的機會甚少，不利于學生思考問題、分析問題和解決問題能力的培養，更不利于學生解決實際工程問題能力的培養。因此，流體力學課程教學需要采用多元化教學模式、加強理論與實際的聯系、對實驗教學環節進行改革，以取得較好的教學效果。
二、教學方法探討
（一）理論教學方法探討
1.重視緒論的作用。
緒論對于講好一門課是非常重要的。通過對緒論的學習，學生可了解本課程涉及的主要內容，在學科領域中的地位，發展歷史、現狀及發展方向，與后續專業課程的聯系，在社會經濟發展中的地位與作用等。通過對緒論的學習，可以讓學生了解學習本學科的意義、目的及重要性，激發學生對該門課程的學習興趣，安排好學習計劃，為學好該門課做好充足的準備。
2.采用啟發式教學手段。
現代教學論中的啟發式教學思想的特點是：強調學生是學習的主體，教師要調動學生的學習積極性，實現教師主導作用與學生積極性相結合；強調學生智力的充分發展，實現系統知識的學習與智力的充分發展相結合；強調激發學生內在的學習動力，實現內在動力與學習的責任感相結合；強調理論與實踐聯系，實現書本知識與直接經驗相結合[1]。因此，將啟發式教學思想應用于流體力學課程教學，把學生放于主體地位，可充分調動學生的學習積極性，提高學生對本門課的興趣，增強學習效果；教學中通過理論與實踐的緊密聯系，便于將理論知識應用到工程實踐中，要使學生對知識的掌握更加靈活牢固，并為以后課程的學習及工作打下堅實基礎。
（1）采用對比法。授課時，將相近或相反的定義、概念進行對比，加強學生對概念的理解和掌握。如講解流線和跡線、恒定流和均勻流、層流和紊流等概念時，采用比較法授課，避免學生對學習內容的混淆。另外，還可將新舊知識進行對比，使學生在復習舊知識的同時，加深對新知識的掌握。如在講動量方程時，可將動量方程與能量方程的應用前提條件、所能解決的問題進行比較，從而加深學生對這兩大基本方程的理解和掌握。
（2）采用聯系法。在講概念之前，先引入實例。如在講卡門渦街概念之前，先介紹電線在風中發出聲響的原因；通過介紹汽車外形設計，講解繞流阻力的問題；在講表面張力的時候，聯系露珠是球形的現象；在講毛細現象的時候，聯系當毛巾部分浸在水中時，未浸在水中的部分也會變濕的生活現象。通過對這些與生活緊密相關的流體力學問題的思考，使學生的學習興趣大為增加，并且要加深對所學知識的理解和掌握。另外，還可聯系新舊知識，如有壓管流的水力計算其實就是能量方程在實際工程中的應用，同時聯系后續的專業課學習和日后所從事的工作，引導學生對所學知識溫故知新，達到融會貫通的效能。
（3）采用“問題式”教學法。在授課過程中，針對某些易混淆、易理解錯誤的知識點和難點，適當地提出一些誘導性問題，以提出問題、分析問題、解決問題為線索，達到學生掌握知識的目的。有些問題先提出來，留出適當時間，再讓學生回答；有些問題提出來為引起同學注意，教師可自問自答。如在推導作用在平面壁上靜水總壓力公式時，公式得出后，可向學生提問“公式推導過程中所涉及的水深h和y值是否相同，若不同，它們之間有何關系”，讓學生回答，以加深學生對公式中各項符號的理解，避免應用公式時混淆出錯；在講液體作用在曲面上的靜水總壓力時，先提出問題“能否用液體作用在平面上的靜水總壓力的求解方法來求解”，然后分析曲面和平面所受壓力的不同點，最后得出液體作用在曲面上的靜水總壓力的求解方法。
3.充分利用現代多媒體教學手段。
在教學過程中，采用板書和現代多媒體技術相結合的方式，充分利用現代多媒體教學手段，將聲音、圖形和動畫等與授課知識靈活結合，提高學生的注意力和學習興趣。教師可以在講授偏重于推導過程的內容時采用傳統授課方式，而講授需要直觀形象的內容時采用多媒體教學方法。如在講局部損失時，通過流體力學模型局部障礙處漩渦的形成演示，加深學生對造成局部水頭損失影響因素的理解；在講壓力體和靜水壓強分布圖繪制時，利用多媒體演示圖形的疊加、抵消過程，使學生一目了然，起到事半功倍的效果。
4.加強理論與實際的聯系。
由于學生缺乏對實際工程的感性認識，對抽象的理論在理解上有一些困難，因此在講課時要加強所講授的理論知識與工程實際的聯系。例如，在講流線時，可讓學生在實驗室觀看流體力學模型的水流現象，或做成動畫演示，使學生對實際的水流現象有直觀的認識，從而加深對流線概念的理解；對工程中常用到的流體力學知識，如能量方程，應在推導及應用條件等方面深入講解，并舉例講解該方程在實際工程中能解決的問題，如在城市給水管網中管道埋深確定方面的應用等，加強學生對該方程的理解，做到靈活運用，增強學生解決實際工程問題的能力。在授課時，還應盡量將流體力學的有關知識與后續專業課相結合，使教學內容更加充實，并可激發學生的學習興趣，提高學習效果。如將有壓管道的水力計算與后續課程給水管道的設計相結合；將無壓管道的水力計算與排水管道的設計相結合；將水頭損失計算與建筑給水系統中水箱的設置高度、水泵揚程選擇等相結合。
5.重視課堂習題和課后作業。
流體力學課程中的理論公式和概念比較多，為加強學生對基本概念的掌握，熟練運用理論公式解決問題，要重視課堂習題和課后作業對知識鞏固的作用。教師在講完理論知識后，應選擇有代表性的例題，通過對典型例題的剖析，啟發學生舉一反三，達到靈活掌握所學知識的目的。另外，通過適量的課堂習題檢查，鞏固學生對知識的掌握程度，給學生提供課堂討論的機會，加強對學生思維的鍛煉。給學生布置適量的課后作業也非常重要。通過課后作業，可促使學生復習學過的知識，加深對所學知識的掌握。另外，教師通過對作業的批改，發現學生學習過程中存在的弱點和不足，再加以重點講解，從而在教學過程中可做到有的放矢，增強教學效果。
（二）實驗教學方法探討
流體力學課程具有很強的實踐性，其實驗教學效果對整個課程體系產生著直接的影響。實驗教學可以彌補理論教學的不足，增強學生對基本知識的理解和掌握，如雷諾實驗的演示，可加深學生對層流和紊流概念的理解。另外，實驗教學還可培養學生分析問題、解決問題的能力及創新能力。目前流體力學實驗內容多為驗證型和演示型實驗，綜合創新性實驗很少，基本上是學生按照實驗指導書的實驗步驟，一步一步做，而不是自己動腦設計并加以驗證，這樣就無法培養學生分析問題和解決問題的能力。為更好的培養學生的實驗操作能力，應多開設一些綜合創新性實驗，由學生自己提出問題、設計實驗步驟、實驗操作、整理實驗成果、得出結論。學生在自主完成實驗的全部環節時，能夠將課堂上所學的理論知識和學過的實驗技能有機地結合起來，動手能力、分析解決問題的能力均得到綜合訓練。另外，在條件允許的情況下，實驗室可全天開放，學生可根據自己的時間安排完成實驗任務，教師負責答疑。學生的實驗成績應由實驗操作和實驗報告綜合得出，以一定比例計入本門課的總成績。這樣可激勵學生對實驗的重視，調動其積極性。
三、結語
在流體力學課程的教學過程中，應充分利用啟發式教學和現代化教學手段，加強與工程實際的聯系，改革實驗教學方法，從而激發學生的學習興趣，增強學生的動手實踐能力和思維能力，提高本門課程的學習效果。
參考文獻：
[1]李暉“.流體力學”課程的啟發式教學[J].教育研究，2011，28（2）：79-81.
[2]高亞萍.基于消防的流體力學教學改革模式探討[J].武警學院學報，2013，29（9）：56-59.
[3]薛紅琴，林子增.提高流體力學教學質量的研究探討[J].科技資訊，2010（1）：196.
[4]陳正壽，孫孟.流體力學多元化教學模式改革與探討[J].中國水運，2011，11（12）：57-58.
關鍵詞：建構主義；認知靈活性理論；熱工理論
作者簡介：衣曉青（1956-），女，山東青島人，長沙理工大學能源與動力工程學院，教授；石爾（1979-），女，湖南長沙人，長沙理工大學能源與動力工程學院，講師。（湖南 長沙 410004）
基金項目：本文系2011年湖南省普通高等學校教學改革研究立項項目的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）16-0069-02
“工程流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學”既是熱工理論的三大主干課程，又是能源動力類專業（方向）的主要技術基礎課。傳統的教學宗旨傾向于各門基礎課程自成科學體系，分別獨立教學，為后續專業課程打下牢固基礎。但是這種傳統的教學模式死板，致使學生缺乏學習興致，不易明確學習目的。建構主義的認知靈活性理論發現了新的教學要素——“案例教學”。按照認知靈活性理論，對以上熱工理論三大基礎主干課程進行優化整合，以熱能動力類專業為場景，建構諸多新的知識點教學，組織全新的熱工理論基礎課程體系，可以使熱工理論基礎課教學克服以上不足。
一、打破僵化教學：認知靈活性理論的應用
建構主義教學理論沖破了傳統教學模式，克服了“填鴨式”教學把學生作為小綿羊馴服的弊端。[1]作為建構主義教學理論中的一個分支，斯皮羅提出的“認知靈活性”理論很好地解決了“死記硬背”傳統與極端建構主義（忽視抽象養成）之間的矛盾。認知靈活性理論的主要思想就是：通過情景（境）展現基本概念和基礎理論工具，學生既可以掌握基礎理論知識，又可以按抽象思維方式，放開視野尋找新的分析問題的工具。
為了解決傳統與極端的沖突，斯皮羅把知識抽象為兩種不同性質的結構：良構的與非良構的兩種領域。[2]良構的即是指：按照抽象思維，從概念到原理的演繹解析的知識體系，符合科學意義上的正統規范。非良構的即是指：在具體場景（案例）中，隱透出的各種良性結構的知識疊合；這種疊合的基礎知識能夠解釋或解決具體場景問題；不同的場景有不同的良性結構知識疊合的詮釋。由此得出結論，良性結構知識就存在于非良性結構知識之中，“認知靈活性”教學就可以讓學生通過非良性知識教學獲得更加深刻的良性結構的系統知識，而且是積極主動地、生動有趣地接受之。
熱工理論是研究熱（能）在釋放、轉換和傳遞中的流體流動及傳熱傳質等問題的科學，涉及流體運動規律、熱（能）轉換與傳遞規律。按照認知靈活性理論的教學觀，熱工理論基礎課教學也可分類為良構性和非良構性。熱工理論的三大主干課程“工程流體力學”、“工程熱力學”和“傳熱學”分別作為單獨體系教學的基本概念、基本理論和基本知識的層次組織結構，應屬于良構性領域，其傳統的教學方式就是從概念到概念、從原理到原理、從公式到公式的演繹解析，邏輯性很強，范式文本較固定，程式較穩定，測驗作業較死板。
“認知靈活性”教學理論認為，這種教學方式僵化、被動，既不能啟動學生的興趣，也不能啟發學生的創造想象力，學生容易落入死記硬背、教條主義的套路，缺乏廣泛的知識聯系和舉一反三的思維訓練，更缺乏給學生以另辟蹊徑的想象空間。如果以流體介質為對象將熱工理論三大主干課程進行優化整合（雜交），并以熱工理論應用為主線，將能源動力類相關專業作為場景，構成非良構性知識結構，其所涉及的具體問題具有復雜背景和綜合影響因素，能夠從問題入手引出綜合知識的有機聯系，開闊學生發展思路，引導學生融會貫通，指導學生熟知專業背景。這種按照認知靈活性教學理論建立起來的熱工理論基礎課程的非良構性知識體系會沖破傳統的各自為主的單科系統性的課程教學模式，有利于克服“高分低能”的應試教育傾向，培養面對知識時代和信息社會的創新型人才。
二、創建問題教學：熱工理論基礎三大主干課程的優化整合
認知靈活性理論認為：學習者在建構知識意義的過程中，只有對知識進行多維表征，才能達到對知識的全面理解和靈活運用。這也是指導熱工理論基礎三大主干課程進行優化整合的基本思想。熱工理論基礎三大主干課程“工程熱力學”、“傳熱學”和“工程流體力學”是主要以流體介質為研究對象而緊密聯系在一起的動力類技術基礎性課程，三門課程相互依存，共同構成了熱工理論的主干課程體系。其中，工程流體力學是研究流體介質的位置勢能、壓力勢能和動能之間的相互作用的關系；工程熱力學是研究熱能與機械能之間的相互轉換的規律；傳熱學是研究熱量從高溫部分傳遞到低溫部分的機理。由此可見，能（熱）量轉換與守恒定律是熱工理論三大主干課程進行優化整合的內在動力。
基礎課理論自身系統的完善性使任何改動需求都帶有相當大的難度，只有進行優化整合，才能在不斷調整和深化過程中發展新的學習要素。例如，“傳熱和流體流動的數值方法”課程就是將傳熱學、流體力學知識進行融合后加入到數值計算科學這一更為廣泛的學科領域，為熱工理論知識的進一步發展奠定了基礎。同時，通過這一知識的優化整合，多維表征得以實現，使學生建構起在熱科學和流體科學中可以直接遷移和引用的關于熱物理方面的知識，超越了封閉、孤立課程所給的單一信息模式。
如果說熱工理論的三大主干課程“工程流體力學”、“工程熱力學”和“傳熱學”分別作為單獨體系教學是良性結構知識的傳授，那么，把“三課”拆分，再按照具體能量轉換的場景問題有機組合，這種教學模式就屬于非良性結構教學。喬納生等人的研究把前者稱作低階學習階段，把后者稱作高級學習階段。[3]高級學習階段優于低級學習階段的實質就是變公式學習為問題學習。問題學習對于熱工基礎理論教學來說，打破其三大主干課程的各自理論體系是必然的，是要針對具體的場景問題而進行知識交叉組合。值得注意的是：根據認知靈活性教學理論，這種知識體系重組，必須避免極端建構主義干擾，必須遵循“專業問題、溯本求源、知識聯系”三原則，才是優化的、高級的教學模式。
三、重復多變教學：能源動力類專業問題逆向滲透于熱工理論基礎課程
非良構的知識體系與良構性知識體系的區別就在于：一是前者比后者建立的概念龐大、復雜，它往往是多個不同學科孤立概念的交集；二是前者比后者建立的概念有很大的多變性，這是由問題教學場景多變性所決定的。熱工理論基礎知識在航天、航空、熱能動力、化工、核熱工、低溫工程、冶金熱工、微電子技術、材料和建筑等各個領域都有具體的應用，從知識體系的角度來看，其展現的知識點都是非良性的。實際上，在能源動力類相關專業的不同場景下，其呈現的非良性知識結構也存在著很大的差異性。例如，工程熱力學中的熱經濟性指標在熱機循環中的應用是熱效率，而在制冷循環中的應用是制冷系數。這說明熱經濟性概念在實際應用過程中具有復雜性。又如，流體力學在電廠中的應用以管內流動、物體繞流為主，而在建筑環境與設備工程專業中的應用以室內外環境通風、換氣的流動為主。傳熱學中對于散熱器來說需要強化傳熱效果，對于建筑物屏蔽掩體則要抵制傳熱。
在針對能源動力類專業的熱工理論基礎課程進行新的建構中，按照認知靈活性教學理論，必須將原有良性結構體系的知識與專業場景結合起來。這種有專業針對性的知識滲透，有學者稱其為專家知識學習階段，屬于更高層次。[2]比如，把能源動力類專業（方向）的“流體力學”、“泵與風機”兩門課程整合為熱工理論基礎課“泵與風機的流體流動”一章，以流體力學知識為基礎，反映了流體力學基本原理在流體機械中的具體應用場景，通過多媒體教學課件可以使學生建構泵與風機工作原理和結構的多維圖式，達到對流體力學基礎理論知識全面理解和靈活運用的目的。
按照斯皮羅的認知靈活性理論規范，對應專家知識學習階段的教學模式即“隨機通達教學法”，它的主要特點就是針對專業的眾多場景鏈，反復從不同問題視角，以不同的基本知識、基本公式、基本理論的多樣組合，不斷給予學習者良性知識的刺激，這會使學習者通過反復的從各種變式到抽象的過程，不斷加深對良性結構知識的各種理解，而且有助于學習者歷練分析問題和解決問題的能力，發揮創造性思維，為今后在專業上有所建樹打下堅實的學習基礎。貫穿于這一思想的新的“熱工理論基礎”課程體系，組織“鍋爐工質流動與熱交換”、“汽輪機流體流動與功能轉換效率”、“熱力發電廠工質循環與熱效率”等章節，探討基于專家知識學習理念的非良構知識領域的顯性建構，加入熱能動力類專業知識對熱工理論基礎課的反向滲透，有效增加課程教學的深度和廣度這一結果就自然生成了。
除了書本專業知識的反向滲透以外，通過與科研、生產單位合作的科研課題的有機結合，也是專家知識學習階段的案例來源。例如，教師通過某鋼鐵公司鍋爐尾部煙道聲學振動問題的科研活動，向學生們提出卡門渦街產生機理、影響因素以及卡門渦街產生后對設備及系統的危害和消除卡門渦街的措施等諸多學科問題，從而認知基本理論。
參考文獻：
[1]朱新卓.中國高等教育管理學：從拔苗助長到建構主義[J].高等工程教育研究，2005，（2）.
Innovative Teaching Methods Exploration on the
Teaching Process of Hydromechanics Course
JIAO Kunling[1]， CHEN Xiaojuan[2]， ZHANG Lianke[1]， WU Wenfei[1]
（[1] Energy and Environment School， Inner Mongolia University of Science & Technology， Baotou， Inner Mongolia 014010；
[2] Mechanical Engineering School， Inner Mongolia University of Science & Technology， Baotou， Inner Mongolia 014010）
Abstract Through the long term teaching practice and combined with present situation， innovative teaching methods was expounded from import of the content， teaching process and effect evaluation on the teaching process of hydromechanics course in this paper. The new teaching methods can improve teaching level of teachers and learning effect of students.
Key words Hydromechanics； teaching methods； language skills
“流體力學”是我國高等院校工科專業的一門重要專業基礎課，它承擔著由基礎課過渡到專業課的橋梁作用，該課程作為力學的一個重要分支，具有系統的邏輯框架，同時密切結合工業生產實踐。在該課程的教學實踐中，盡管目前國內各院校都積累了豐富的教學經驗并取得了不少教改成果，但鑒于該課程較強的理論性和抽象性，在教學過程中，如何將抽象的理論與實踐結合，激發學生學習熱情，化解教學過程中的教學乏力、學生畏難等問題，依然是迫在眉睫的教學改革方面的挑戰。筆者結合多年教學實踐經驗，對流體力學的教學引入、教學過程以及教學效果評價方面做了大量的研究工作，提出一些教學方法改革的思路。
1 對教學內容引入的探索
自然界的很多事物都在經意或不經意中巧妙地掌握和運用了流體力學的原理。鷹擊長空，魚翔淺底，動物們用本能展示了精彩絕倫的流體力學知識運用，人類因此而拓展了生活的時空。如果能夠以生活中的現象開始教學過程，必然會引起學生們的興趣，消除學生對本門課程未學先難的情緒。比如雨天雨傘為什么往上翻，旅客在站臺上不能離火車通道太近，高爾夫球做成有凹點的粗糙表面，倒啤酒有什么訣竅等等。這些均可作為教學引入案例。正是出于對生命的好奇和對生活的熱愛，由敏銳的觸覺到冷靜的深思，成就了偉大的科技文明，科學的研究源于對生活的觀察和好奇，教育也應該是這樣。利用好觸手可及的生活、生產實例，從現象歸納到理論，層層推進，既有利于教師教學過程中的邏輯推導，又順應了學生由簡至繁的學習思維。好的引入或者引言，是抓住學生心神的關鍵點，只有將學生的注意力納入到教師預設的氛圍中，才能更好地進行教學。
2 對教學過程的探索
2.1 優化教學內容框架
“流體力學”課程內容較多，同時課堂教學時間有限，教師不可能面面俱到地講授全部內容，這樣就存在一個如何突出重點，以點帶面，理順教學思路的問題。筆者認為那些教材中只涉及到基礎的數學推導，闡述得很詳盡、清楚的內容，有了提領式的思維引導之后，應留給學生自學，還有推導過程、分析方法類似的并列式內容，應只做一種內容的講授。諸如此類，學生有了自己的研讀過程，才能充分掌握課程內容，鍛煉自學能力，提高學習的綜合素質。與此同時，教師可以將課堂時間留出去拓展相關內容的知識面，開拓學生眼界。
“流體力學”內容總體上可分為兩大部分，一是基本概念和基本理論組成的理論體系；二是工程實踐和應用體系。第一部分概念抽象性強，重理論推導，若不分主次，找不到核心內容，教師只能面面俱到，學生因此頭緒繁多，理不清邏輯框架，從而產生畏難情緒。因此要對教學內容進行適當的歸納和分類，建立起以能量方程、動量方程為核心的立體知識結構，并在教學過程中不斷地凝練提升。第二部分是理論的實踐應用，涉及到具體的流體運動，是對理論體系應用的檢驗和二次深刻掌握，教師應針對學生的專業特點選取具有專業特色的工程典型例題作為講解內容，以實例引導、展開教學內容，使學生既對教學內容融會貫通，思路清晰，又能解決工程實際問題，達到理論指導實踐、實踐反哺理論的效果。這兩大體系是有機統一的，講授的時候，可根據學校定位和學生層次，選擇某一體系為講授核心，將另一部分納入到講授框架中，才能有利于學生建立起邏輯框架和知識脈絡，使流體力學的內容更加立體統一。
2.2 提升教學語言技巧
近年來，隨著高校教育教學改革的不斷發展，高校教育的教學方法和手段不斷完善，然后，大學課程具有教學進程快、信息量大等特點，在中、小學課堂教學中較易發生的活潑、互動的教學場面很難在大學課堂出現。另外，“流體力學”具有基礎知識涉及面廣、概念多、內容抽象等特點，怎樣將枯燥的理論內容和教學過程轉變為生動的講述，便于學生記憶、掌握，是我們今后教學過程中努力的方向，需要教師對教學內容有更深刻的理解。同樣的內容，為了抓住學生的心神，將學生的注意力牢固地吸引住，達到生動、活潑、趣味性的講授，語言技巧就顯得尤為重要，如果能夠實現教學講授和學生語言習慣的有機結合，會有利于學生的認知和理解，對教學過程的促進是大有裨益的，這就要求教師要和學生有較多的交流和溝通，掌握現代大學生的語言特點，順應學生的語言習慣，并將其有機地和講授語言相結合，提高教師的語言生命力，保持教師的語言吸引力，抓住學生的課堂注意力，從而提高教學質量。當然在這個過程中，要保證概念、理論的準確性。
2.3 充分發揮學生主觀能動性
教學的目標是讓學生掌握知識并將知識應用在工作實踐中。所以教學過程不能僅僅是教師的表演課，一定要成為學生的舞臺，讓學生成為教學的主角。這就要求教師在教學過程中必須安排好學生的戲份，充分調動學生的學習積極性和主觀能動性，引導學生自主解決問題，并歸納到最合理的解答上。發揮學生學習的主觀能動性，可以通過課前、課中和課后的相應布置來實現。比如在課前設定章節重點學習的目標，預設要解決的問題，指導學生查閱哪些相關資料，使學生通過預習和閱讀達到掌握知識的目的；課中可以安排一定時間的課堂討論，通過討論和教師的臨場梳理，使知識條理化和邏輯化，加深學生的理解和掌握，這樣既可以充分有效地利用課堂時間，又能夠夯實學生的知識積淀；在課后要安排適量和適合的練習內容，課后作業的適合性尤為重要，不能機械地布置作業，一定要讓作業真正起到鞏固和錘煉的作用。另外，培養學生良好的學習習慣，鍛煉學生的分析能力和自學能力，也是使學生順利進入課程的學習氛圍的重要保障，可以要求學生自己要歸納總結課程要點，成立學習小組，鼓勵同學之間經常交流，互相介紹學習經驗和學習方法。教師可根據學生層次為其指定相關的參考書籍以及相關的期刊雜志，盡可能拓展學生“流體力學”的知識面和學科的發展前沿。
2.4 及時總結教學內容
流體力學課程內容具有嚴密的邏輯性和較強的系統性，章節之間聯系緊密，前面章節是后續章節學習的知識基礎。因此，教師在每一章節講授之前都應概括性、整體性地介紹該章節的主體內容和邏輯關系，理清前后章節的聯系。更為重要的是，每一章節講授結束后都應該歸納總結知識點，再次呈現講授內容的脈絡和主線，加深學生的理解和掌握。在大章節之間也應該建立起這樣的邏輯框架，從而有助于學生對整個課程的系統認知和串聯。在總結教學內容時，教師會經常處在一個直接敘述和列舉的快速節奏中，而這樣的總結，對學生而言，并不會真正起到喚醒知識的作用。如果能夠以某一具體事例為基礎，以提問的方式進行總結，效果會更好。如在總結作用在平面、曲面上的液體壓力小節時，可舉例說，如果要攔截某渠道的水流時，閘門的選擇要考慮哪些因素，為什么要考慮這些因素，學生自然會應用所學知識進行思考和回答，如此等等，使得教學總結的效果事半功倍。
3 對教學效果評價的探索
流體力學的教學意義一是在于該課程知識的專業價值方面；二是在于課程對學生綜合能力訓練的教育價值。所以在評價教學效果時，不能一味追求考試成績，也就是終端評價。在教學效果評價中如果忽視了過程評價，終端評價就會變得空洞。在教學過程中缺乏學生的積極參與和投入，教學效果就無從談起。過程評價可以分為以下幾部分，課前準備占5%左右，主要根據課堂上學生回答問題的準確程度進行評定；上課占10%，以學生上課時的學習態度和積極性來評定；平時作業占15%，以及時完成作業和在作業中反映出來的思維邏輯和正確性來評定；社會行為占5%，由學生在學習過程中表現出來的主觀能動性進行評價；學習內容記錄占10%，根據學生整理的學習筆記的正確性、邏輯性、完整性和書寫態度來評定。考試（專業課包括理論和實踐考核）成績占55%，由老師根據學生在整個教學單元中的考試及測驗成績按相應的權重評定，這樣一來，學生的學習就會貫穿整個教學過程，既保證了教學效果，也有利于學生學以為用的學習生涯。因此，將終端評價轉變為過程評價，會起到同時提高教師教學質量和學生學習效果的作用。
1.1教學內容
(1)缺乏基礎知識鋪墊，影響教學效果。《汽車發動機原理》課程內容包括發動機的性能指標、換氣過程、燃料燃燒、汽油機混合氣的形成與燃燒、柴油機混合氣的形成與燃燒、發動機特性、車用發動機廢氣渦輪增壓、發動機排放與噪聲以及新型汽車動力裝置等方面。學習該課程，需要以工程熱力學和流體力學知識為基礎，但實際中學生的工程熱力學和流體力學等課程基礎知識不牢，在學習過程中分析發動機內部燃燒機理時較為吃力，教學效果較差。(2)教學內容多而滯后，影響教學質量。《汽車發動機原理》課程內容涉及多個專業課程，如汽車構造課程、工程熱力學課程和流體力學課程等，內容多，主線不突出。汽車發動機原理是以發動機的性能指標為研究對象，在教學內容的設計安排上，不能很好地圍繞發動機性能分析及措施這一主線展開。另外，教材內容存在滯后性，如現動機的一些最新技術涉及較少，不能把握汽車發動機科技發展的現狀和前沿。
1.2教學方式
(1)教學方式傳統，難以改善教學效果。在信息科技發展的今天，許多先進的教學儀器設備及教學方式方法已經應用到現代教學中，課堂教學方式已由過去的黑板變為現在的PPT模式。但教學方法的實質有待改變，目前仍然集中在老師講、學生聽的一種單向灌輸模式，學生容易精力不集中、犯困。如《汽車發動機原理》課程理論多而復雜，涉及相關汽車構造、工程熱力學等內容，傳統的灌輸模式難以提高學生的學習興趣和教學效果。(2)教學方法單一，難以提高教學質量。課程教學方法比較單一，老師教什么學生就學什么，學生處于被動學習地位，參與到課程學習的積極性不高。該課程存在“內容多、理解難和記憶難”的問題，在教學中方法單一，學生對發動機基本原理的理解不深。如發動機混合氣的形成與燃燒過程是發動機原理最重要的內容之一，在授課中如果單一地講解發動機燃燒過程，學生難以理解車用發動機的燃燒過程和燃燒內部機理，同時對燃燒特性缺乏清晰和形象的理解，因而教學質量難以提高。
2微課與課程教學的融合
微課是指以視頻為主要載體，記錄教師在課堂內外教育教學過程中圍繞某個知識點而開展教學活動的全過程。微課包含課例、教學設計和總結復習等教學資源，有別于傳統單一資源類型，具備教學時間短、重點突出和容量小等新特點。微課是除了課堂教學外的補充資源，學生可以隨時理解知識點的精講，同時豐富獲取知識的方法。如今的課程教學模式主要集中于PPT模式的講解和應用，課程講解枯燥單調，復雜的知識點在教學實施中難以被理解或理解不透徹，而學生應用能力低。微課因“短小精悍”的特點可以分解復雜的知識點，動態的視頻可以成為課程教學中很好的調味劑，激發學生的學習興趣。因此，微課與課程教學的融合，可以服務和提升教師的“教”，更能促進和發展學生的“學”。
2.1將微課作為引導資源，構建生動教學情境
在微課教學模式中，教師可以通過微視頻引入課堂教學內容，加上相關的教學設計、輔助資源等構成真實生動的教學情境，讓學生有一種真實的參與感。如《汽車發動機原理》課程教學中，發動機換氣損失一節講解中，可采用一段發動機換氣過程的動畫來引起學生的興趣，讓他們產生一種真實可見的情境感觸。
2.2將微課作為示范資源，為課程教學注入新鮮活力
微課包含與該教學主題相關的教學設計、素材課件、核心知識講解和過程演示等，可以再現教師的講授細節，學生能快速地掌握知識點，教師有更多的時間進行創造思維的培養，使課堂教學效率得到提高。如汽油機混合氣的形成與燃燒一節，教師可事先錄制一段關于汽油機的結構和混合氣形成過程的微課，上課時讓學生按照微課中講解的重點理解。微課的內容雖然單一，但具有很強的針對性，一般只會涉及一個知識點，學生在課程教學中能夠更好地理解教師所教的內容。
2.3將微課與傳統教學資源整合，實現不同步教學
由于某些客觀條件的限制，學生的知識基礎不同，傳統的教學方式很難滿足不同學生的需求。微課容量小，方便學習，可以根據教學要求、教學內容和復習訓練資料等資源調整教學安排。通過微課與傳統教學資源的整合，實現不同步教學，彌補傳統教學帶來的缺陷和不足，可以使用手機、ipad等移動終端隨時學習，滿足不同學習基礎的學生對不同學習層次的需求。如講解汽油機混合氣形成與燃燒過程中，以汽油機結構為基礎知識點、汽油機混合氣形成與燃燒作為特色微型課為主(15min以內)，學生將對燃燒有清晰和更形象的理解，學習過程中更容易接受。
3結束語
關鍵詞 液壓與氣壓傳動；工程實例；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2016）24-0159-02
Reform and Practice of Hydraulic and Pneumatic Transmission Course Teaching Integrated with Engineering Practice//ZHANG Guoqing， LIU Baojun， LU Manhuai
Abstract Combining practical undergraduate cultivation target and
hydraulic and pneumatic transmission course characters， reforms and
practice are made in teaching contents， methods and experiments. The teaching process Integrated more and more engineering practice，
stimulates the students’ learning interest， and leads to the comprehen-
sive course study and practice， further improves the course teaching quality.
Key words hydraulic and pneumatic transmission； engineering prac-
tice； teaching reform
1 前言
液河肫壓傳動是機電工程應用專業的專業基礎課程，與機械、電子等學科有著密切的聯系。它作為一門具有很強工程應用背景的專業必修課，目的在于培養學生在掌握液壓傳動與控制理論的基礎上，能分析和設計液壓系統，切實做到理論聯系實際、學有所用。
我國開展液壓與氣壓傳動課程的教學已有多年，其已成為機電專業的傳統課程，很多大學對該門課程建立了自己的課程教學體系。但是從教材、教學內容和方式上綜合來看，國內對液壓與氣壓傳動技術的教學大多還是著重于液壓與氣壓傳動基本原理和元件的講解，且有些知識點偏于陳舊，同時對系統的應用設計講解過于抽象。反觀國外的情況，從相關培訓教材和高校教學資料看來，其對液壓與氣壓傳動知識點的講解多從實際系統設計角度出發，引發學生思考，同時講解的內容配合比較形象的多媒體資料，減少了知識點的抽象度，使得學生真正能學以致用[1]。
德國教授烏爾里希認為，工程學科的教學著眼點應從教師教轉向學生學習，培養大批有研發能力的青年人，比教學者自身直接從事研發更有價值。因此，如何根據專業課程特點和培養目標，科學地選取教學內容并進行有機整合，開發新的教學方法，是改進液壓與氣壓傳動課程教學的重要內容。
2 液壓與氣壓傳動課程教學內容與工程實例的結合
傳統的液壓與氣壓傳動課程教材內容編排多以流體力學理論教學作為課程入門的初始章節，且內容較為獨立，和液壓系統應用結合較少，多以抽象的概念和公式為主。這與早期高等教育以精英教育為培養目標和培養群體的因素相關，而隨著高教規模的擴大，高等教育逐漸向著普及性教育方向發展，受教育的群體不再局限于少數精英群體，教學培養的目標也針對群體需求逐漸多樣化，大學教育培養的不再僅僅是研究型人才，更多的是應用型人才。
對于研究型人才，教學內容可著重放在課程的理論和推導部分，而對于應用型人才則應把教學內容重點放在工程應用上。前者的自學能力相對較強，其培養目標在于學科課程的繼續深造和學科理論知識的研究；后者的培養目標在于實際工程應用系統設計和操控能力的培養[2]。因此，在液壓與氣壓傳動課程教學內容的選擇上應對此區分。
目前，在液壓與氣壓傳動課程內容的編排上，大部分傳統的教材內容都是從介紹流體力學的理論內容開始，然后介紹液壓與氣壓傳動元件和系統。這種編排方式雖然符合課程教學知識架構，但是對于以系統應用為目的的學生學習來說，在內容上卻存在知識點抽象、與應用脫節的問題。在傳統課本中，這部分內容照搬流體力學教材的內容，和液壓氣動傳動實際系統關聯不夠緊密，因此造成學生在學習過程中感覺枯燥，對這一部分學習內容的重要性認識不足。因此，在引入流體力學基本理論教學內容時，需要配合實際系統的工況進行漸進式教學，引導學生從實際工況到理論基礎進行轉換。如在講授縫隙流量和小孔流量時，可以引入實際的液壓或氣壓閥結構，結合閥的控制特征來講解流量的計算。
3 基于工程實例的教學方法改進
液壓與氣壓傳動課程是一門交叉學科課程，與機械設計、電工電子技術、自動控制原理、數控技術等機械類電氣控制類課程緊密相關，把這些課程貫穿起來，成為一條線的系統教學。這樣既有利于液壓傳動技術與先進控制技術有機地結合起來，又有利于學生創新能力和工程觀點培養的同時，促進基礎理論教學，有利于教學與科研相結合。一個液壓與氣壓傳動系統通常會涵蓋多門課程的主要內容，涉及機械原理機電傳動控制可編程控制器等多門課程的綜合問題。結合工程實例，通過數字化技術將典型的液壓與氣壓傳動運用實例形象生動地展示給學生，可使得學生將多門知識融會貫通，掌握知識間的聯系，鍛煉學生綜合運用所學知識解決工程問題的能力，培養出適應社會發展需求的復合型應用人才[3]。
如在講解液壓系統的基本特性時，首先引入一個實際的傳動應用系統，通過直觀計算和對比討論來發現液壓系統的優勢所在，使得學生對液壓系統有個清楚的認識，激發對液壓系統設計的興趣[4]。如讓學生利用已學的機械設計知識，設計驅動一個圖1所示常見升降平臺。
按照結構特點，學生能理解若要使得平臺工作，只需在箭頭所示位置施加外力，使得連桿端部產生平移即可。要實現這個目標，如果采用傳統的電機機械驅動結構，需要設計一個蝸輪―蝸桿或齒輪―齒條結構，把電機輸出機械轉動轉換成線性移動；而如果采用液壓驅動，其執行元件液壓缸直接就能實現直線的驅動，在結構上就簡化了許多。同時，如果升降臺的載重量非常大的話，對蝸輪―蝸桿或齒輪―齒條的結構強度要求就非常大，而且這種傳動是剛性的，如果在升降過程中發生抖動或沖擊，對結構就是一種很大的損傷。因此，現有升降平臺的設計都采用的是液壓驅動。
經過上述對比，學生就能對液壓傳動系統的特點和優勢有直觀的了解，在后續的學習中能結合實際系統和所學課程知識進行類似的分析與對比，學習的目的性更強，保證了學習的積極性。
4 基于工程實例的液壓與氣壓傳動課程實驗教學
目前大部分高校的液壓與氣壓傳動課程的實驗內容分為兩個部分：認知型實驗和驗證式綜合訓練型實驗。認知型實驗主要是通過對液壓與氣壓傳動元件進行拆裝實驗，進而了解其工作原理及性能；綜合訓練型實驗主要是搭建液壓與氣壓傳動系統的幾個典型回路，進行性能驗證性實驗。對于后者，目前采用的實驗平臺只提供了有限的液壓元件，只能搭建幾個固定常規的液壓系統回路，而且平臺提供的搭接方式基本為油管搭接接頭，該接頭可靠性和耐用性不高，使得學生耗費太多時間與精力在管路的拼接上，而且使得實驗平臺的損壞率較高，最終令實驗效果并不理想[5]。
針對當前本科學生的教學目標，教學的重點并不在于學生對液壓與氣壓傳動系統設備的操作能力，而是在于學生對整個系統的設計與分析能力。因此，實驗內容不能將大部分時間耗費在系統模塊的搭接上，而應重點放在系統的設計與性能分析上。目前主流的液壓實驗平臺的設計都只能提供有限的元件和有限的回路連接，不能滿足對學生系統設計與分析能力的訓練要求。因此，將行業中具有代表性的系統仿真和設計軟件引入實驗教學，開展虛擬仿真性實驗，依靠其靈活性可以對此進行補充和加強。
同時，液壓與氣壓傳動系統的完整工作除了構建系統實現能量的傳遞外，另一個重要的方面就是自動化控制，完成系統的各項預定功能。這一部分需要結合工業控制方面的課程知識，尤其是PLC控制系統的相關知識。因此，在開展課程實驗時，可以在其中增加PLC控制系統設計知識的回顧或介紹，并在實驗項目中不再把重點放在液壓氣壓傳動系統回路的搭建上，而是增加自動化控制系統實例的設計內容，從系統整體控制的角度對學生進行綜合性訓練。
5 結束語
結合現在高校機電工程專業應用型人才培養目標和液壓與氣壓傳動課程的特點，從教學內容、教學方法和實驗教學等方面，結合實際工程應用進行相應改革和調整，激發學生的學習興趣，引導學生進行思考型學習，熟悉交叉課程知識的應用，達到比較好的教學效果，進而提高教學質量。
參考文獻
[1]胡玉文.液壓與氣壓傳動課程改革探索[J].中國校外教育，2012（21）：221-222.
[2]梅怡，梁貴萍，林蕓，等.CDIO教學模式在“液壓與氣壓傳動”課程教學改革中的實踐[J].貴陽學院學報：自然科學版，2014（4）：71-77.
[3]張平，賀利樂，呂剛.機械類本科《液壓與氣壓傳動》課程教學改革探索[J].裝備制造技術，2011（4）：230-232.
