制冷與低溫工程專(zhuān)業(yè)流體力學(xué)教學(xué)改革探索論文

　　論文摘要：“流體力學(xué)”是制冷與低溫工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎課，該課程理論性強，內容抽象，概念多，公式繁雜。文章針對該課程的內容特點(diǎn)，結合制冷與低溫工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)踐及教學(xué)現狀，從改革教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面對“流體力學(xué)”課程教學(xué)改革進(jìn)行了探討。

　　論文關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；制冷與低溫工程；教學(xué)改革

　　目前，鄭州輕工業(yè)學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我院”）的制冷與低溫工程專(zhuān)業(yè)已被評為國家級特色專(zhuān)業(yè)。為了加強制冷與低溫工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生能力的培養，造就人才，有必要對制冷與低溫工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)進(jìn)行全面的改革。

　　“流體力學(xué)”是制冷與低溫工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎課，主要分為流體靜力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)，研究流體平衡、運動(dòng)規律、流體和周?chē)�物體之間的相互作用力及其實(shí)際應用的科學(xué)。由于流動(dòng)現象和流動(dòng)規律及其影響因素十分復雜，故其具有理論性強、概念抽象和公式較多、實(shí)際工程應用廣、對學(xué)生的綜合分析處理問(wèn)題的能力要求較高等特點(diǎn)。加上學(xué)生對流體流動(dòng)機理普遍缺乏感性認識，導致“流體力學(xué)”課程歷來(lái)被公認為是教師難教、學(xué)生難學(xué)難懂的課程之一。因此，迫切需要進(jìn)行“流體力學(xué)”課程教學(xué)改革，使學(xué)生學(xué)好本門(mén)課程，提高課程教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生能更深刻地理解和掌握專(zhuān)業(yè)理論知識，培養學(xué)生的綜合分析應用能力和創(chuàng )新能力，全面提高專(zhuān)業(yè)素質(zhì)。

　　分析目前我院制冷與低溫工程專(zhuān)業(yè)“流體力學(xué)”課程教學(xué)的現狀，發(fā)現存在以下主要問(wèn)題：首先，“流體力學(xué)”理論性強，概念多而抽象，難以理解，學(xué)生普遍缺乏對流體力學(xué)問(wèn)題的感性認識，學(xué)習興趣不高；其次，課程中公式繁多，推導過(guò)程復雜，且大多涉及到“高等數學(xué)”的偏微分方程，另還涉及到“大學(xué)物理”、“理論力學(xué)”、“材料力學(xué)”等方面的知識，學(xué)生理解困難；另外，學(xué)生對所學(xué)的知識不能靈活應用。因此怎樣激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，選擇合適的教學(xué)模式組織教學(xué)，全面實(shí)現該課程教學(xué)目標，提高教學(xué)質(zhì)量，是該課程教學(xué)亟待解決的問(wèn)題。

　　一、改革教學(xué)方法

　　學(xué)好“流體力學(xué)”這門(mén)課對于制冷與低溫工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。讓學(xué)生理解流體靜止和運動(dòng)的規律及其影響因素，不僅能為學(xué)生學(xué)習后續的專(zhuān)業(yè)課程提供必要的理論基礎，也能為學(xué)生以后分析解決實(shí)際工程中的實(shí)際問(wèn)題提供理論指導。怎樣才能讓學(xué)生學(xué)好這門(mén)課，筆者結合自己的教學(xué)經(jīng)驗，認為可以從以下幾方面著(zhù)手。

　　1.激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣

　　學(xué)生是學(xué)習的主體，而“流體力學(xué)”又是大家公認難學(xué)的課程，因此學(xué)生的學(xué)習積極性高低決定著(zhù)“流體力學(xué)”這門(mén)課教學(xué)的成敗。

　　要提高學(xué)生學(xué)習“流體力學(xué)”的積極性，首先要上好“緒論”課�！熬w論”課是學(xué)生接觸和了解“流體力學(xué)”這門(mén)課的窗口，也是教師的教學(xué)水平和教學(xué)方式的第一次展示，“緒論”課上得好不好直接影響到“流體力學(xué)”課程教學(xué)的成功與否。通過(guò)“緒論”課讓學(xué)生對“流體力學(xué)”的發(fā)展及其廣泛的工程實(shí)際應用有一個(gè)大致的了解，使他們充分意識到“流體力學(xué)”知識和我們的生活及國家的建設密切相關(guān)，深刻理解“流體力學(xué)”知識在今后的學(xué)習和解決實(shí)際工程問(wèn)題中的重要作用。

　　教師在講授一些理論知識之前，可先舉出很多貼近生活的有趣實(shí)例或者先提一些問(wèn)題來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，啟發(fā)引導學(xué)生積極地思考。例如在講液體的粘性之前，可以先問(wèn)學(xué)生：在水中游得快還是在油中游得快？為什么？又如在描述流體運動(dòng)有兩種方式——拉格朗日法和歐拉法時(shí)，可以將在座的學(xué)生和教室里的每個(gè)座位作為研究對象來(lái)進(jìn)行類(lèi)比，從而讓學(xué)生很容易的理解兩種方式。通過(guò)舉例和提問(wèn)的方式，讓學(xué)生帶著(zhù)問(wèn)題去學(xué)習，讓學(xué)生親身感受到參與教學(xué)活動(dòng)是一件樂(lè )事、趣事，由愿學(xué)到愛(ài)學(xué)再到樂(lè )學(xué)。實(shí)踐表明：列舉事例或提問(wèn)的方式可以避免學(xué)生學(xué)習的枯燥感，活躍課堂氣氛，不僅可以吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習的主觀(guān)能動(dòng)性，還可以使學(xué)生充分意識到本課程對今后學(xué)習和工作的重要意義，并且能加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解和記憶，使學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力得以提高。

　　另外，還應充分利用多媒體，通過(guò)圖片、動(dòng)畫(huà)讓學(xué)生直觀(guān)了解各種流動(dòng)現象，而不是停留在抽象層面，從而提高學(xué)生學(xué)習“流體力學(xué)”的興趣。

　　2.巧妙講解公式

　　為了定量地描述流動(dòng)現象和分析流動(dòng)機理，需要應用數學(xué)工具。學(xué)生要真正理解基本概念、重要公式，首先就要讀懂數學(xué)，然而讀懂了數學(xué)不一定意味著(zhù)明白了數學(xué)符號背后所代表的物理意義�！傲黧w力學(xué)”教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生從讀懂數學(xué)到理解流動(dòng)問(wèn)題的物理本質(zhì)有一個(gè)過(guò)程。教師的一個(gè)重要任務(wù)就是做好各方面的工作，幫助學(xué)生完成從讀懂數學(xué)到理解流動(dòng)的物理本質(zhì)這一過(guò)程的轉變，進(jìn)一步建立起科學(xué)的思維方式。

　　“流體力學(xué)”在分析介紹歐拉平衡微分方程、歐拉運動(dòng)方程、連續方程、動(dòng)量方程、伯努利方程等理論知識時(shí)都有大量的公式，這些公式涉及一些高數、物理、力學(xué)方面的知識，特別是大量的偏微分方程，加上“流體力學(xué)”的公式推導采用歐拉法，與物理及其他力學(xué)不同，學(xué)生的觀(guān)念不易改變，而且推導過(guò)程復雜，學(xué)生理解掌握很困難。如果過(guò)分強調“流體力學(xué)”知識的嚴密性和完整性，對每個(gè)公式的每個(gè)推導細節都逐一介紹，推導過(guò)程將會(huì )枯燥無(wú)味，學(xué)生只會(huì )被弄得糊里糊涂，興趣全無(wú)。而如果直接給出公式，讓學(xué)生死記硬背，只能讓學(xué)生不知其所以然，當然也就不能真正用所學(xué)知識來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題了。   根據多年的教學(xué)經(jīng)驗，筆者認為：“流體力學(xué)”中公式的講解應將重點(diǎn)放在概念引入、理論模型建立的思想、基本原理和主要步驟以及公式的物理意義與應用限制上。首先對基本概念力爭講透，概念清楚了，公式的講解推演才有意義。然后重點(diǎn)使學(xué)生明確公式的物理意義及公式中各項參數的物理意義和幾何意義，只有真正理解了公式的物理意義，才能靈活使用公式解決實(shí)際工程問(wèn)題。最后應強調公式的應用范圍及應用注意事項。由于流動(dòng)的多樣性，“流體力學(xué)”中的很多方程都是在一定的條件下得到的，如伯努利方程就有多種形式（理想流體、實(shí)際流體、流體是否可壓等），在具體運用時(shí)，要根據具體情況選用正確的形式。

　　3.充分利用作業(yè)

　　學(xué)習的最終目的是讓學(xué)生能夠獨立自主地解決實(shí)際工程問(wèn)題。如果基本原理掌握了，接下來(lái)就是如何用這個(gè)原理去解決實(shí)際問(wèn)題。課后作業(yè)是檢查學(xué)生對所學(xué)知識理解、掌握程度的一種手段，同時(shí)也是培養學(xué)生分析、解決問(wèn)題能力的一種方法。

　　首先應由學(xué)生獨立地完成一定量的課后練習題，這是“流體力學(xué)”學(xué)習過(guò)程的重要組成部分，解題過(guò)程實(shí)質(zhì)就是利用“流體力學(xué)”的基本原理和基本方程分析和解決實(shí)際問(wèn)題的一個(gè)訓練過(guò)程，課后習題可以幫助學(xué)生加深對基本概念和基本理論知識的理解。

　　然后再由教師通過(guò)習題課的方式，利用具有代表性的習題和一些學(xué)生普遍認為困難、出錯多的習題，講述流體力學(xué)原理在工程實(shí)例中的應用。在講解習題時(shí)，重在提供條理清晰的解題思路、詳細具體的解題步驟，使學(xué)生在此過(guò)程中掌握解決問(wèn)題的正確方法和技巧，以便在以后的學(xué)習工作中舉一反三、觸類(lèi)旁通、學(xué)以致用。這一過(guò)程增強了學(xué)生對流動(dòng)過(guò)程物理本質(zhì)的理解，將物理問(wèn)題與數學(xué)工具有機地結合起來(lái)，有助于學(xué)生對與專(zhuān)業(yè)相關(guān)聯(lián)的實(shí)際工程問(wèn)題進(jìn)行認真思考，有效的增強了學(xué)生分析并解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

　　二、改革教學(xué)手段

　　多媒體教學(xué)以其形象、直觀(guān)、生動(dòng)、具體、易于理解的教學(xué)特點(diǎn)，豐富的教學(xué)內容，被高等院校廣泛采用，并深受廣大師生的歡迎。

　　多媒體教學(xué)在“流體力學(xué)”教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。利用多媒體，可將“流體力學(xué)”中那些難以用語(yǔ)言描述的流動(dòng)圖像、抽象難懂的知識點(diǎn)，如拉格朗日和歐拉法的描述，流線(xiàn)與跡線(xiàn)、層流、湍流等，通過(guò)圖片、動(dòng)畫(huà)和視頻資料直觀(guān)形象地展現給學(xué)生，使其從感性認識開(kāi)始建立清晰的物理概念，較容易地掌握相關(guān)內容，并使學(xué)生的邏輯思維、綜合分析能力得以提升。另外一些需占用大量時(shí)間寫(xiě)板書(shū)表述的和不易通過(guò)板書(shū)表述的內容也可利用多媒體制作PowerPoint課件。如莫迪圖、水頭線(xiàn)、各種流場(chǎng)和一些典型的例題習題等。采用多媒體教學(xué)，授課的信息量增多了，教學(xué)內容更豐富了，學(xué)生在有限的時(shí)間內接收的知識更多了，學(xué)生的學(xué)習興趣提高了，學(xué)生的思路拓寬了，教學(xué)質(zhì)量也提高了。

　　多媒體教學(xué)的發(fā)展并不意味著(zhù)要摒棄傳統的板書(shū)教學(xué)。有很多學(xué)生認為板書(shū)能讓他們有更多的時(shí)間去思考消化一些抽象的東西，更有利于對基礎知識的理解和掌握。根據“流體力學(xué)”既有抽象復雜的流動(dòng)機理又有大量的基本概念、基本方程的特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中應將多媒體教學(xué)與板書(shū)教學(xué)相結合，揚長(cháng)避短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，為教學(xué)工作更好地服務(wù)。如對某些特定的流動(dòng)現象，可以通過(guò)多媒體教學(xué)，加深學(xué)生對流動(dòng)現象和機理的理解。而對于較重要的公式及一些重點(diǎn)難點(diǎn)內容還是采用板書(shū)教學(xué)，例如流體力學(xué)基本方程的推導過(guò)程依然使用傳統教學(xué)中的板書(shū)，有利于學(xué)生集中注意力，讓學(xué)生更清楚地看清步驟、方法和解題思路。這樣既可留給學(xué)生足夠的思考時(shí)間，又可加深學(xué)生對重要知識的理解，從而獲得良好的教學(xué)效果。

　　三、結束語(yǔ)

　　總之，高等教育教學(xué)改革，特別是專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)改革，是一個(gè)長(cháng)期而艱巨的實(shí)踐過(guò)程�！傲黧w力學(xué)”是制冷與低溫工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎課，在教學(xué)中要根據學(xué)校的具體情況改革教學(xué)方法和教學(xué)手段，借助現代教育技術(shù)與手段，充分調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習興趣，結合生活、生產(chǎn)、科研中的實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)行深入淺出、生動(dòng)活潑的講解，揭示問(wèn)題的本質(zhì)，向學(xué)生傳授治學(xué)方法，擴大學(xué)生的知識面，培養學(xué)生獨立思考問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養學(xué)生的創(chuàng )新精神，以取得更好的教學(xué)效果。

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