流體力學(xué)課程教學(xué)方法論文
摘要：針對流體力學(xué)課程的特點(diǎn)，結合實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗，對該門(mén)課程的理論教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)方法進(jìn)行了探討，以期提高教學(xué)效果，增強學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和思維能力。
關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；理論教學(xué)；實(shí)驗教學(xué)
一、流體力學(xué)課程特點(diǎn)
流體力學(xué)是水利工程、環(huán)境工程、給水排水等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)學(xué)科基礎必選課，與后續專(zhuān)業(yè)課聯(lián)系緊密。如對于給排水專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，后續的水泵與水泵站、建筑給排水等課程的學(xué)習都需要用到流體力學(xué)方面的知識。流體力學(xué)具有較強的理論性和實(shí)踐性，該課程理論抽象，理論公式推導和基本概念比較多，學(xué)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(xué)知識來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。另外，實(shí)驗是流體力學(xué)課程的一個(gè)重要環(huán)節，與所學(xué)理論知識緊密相關(guān)，是驗證理論、數值計算結果的重要途徑，是學(xué)生獲得感性認識的主要手段，對于培養學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，加強對所學(xué)理論知識的掌握方面起著(zhù)重要作用。根據筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗，目前，在流體力學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中存在著(zhù)一些問(wèn)題：課堂例題和課后習題與工程實(shí)際脫節，理論與實(shí)際聯(lián)系不夠緊密，學(xué)生對所學(xué)知識在實(shí)際工程的應用不甚了解，只會(huì )機械照搬公式解題；教師主要采用課堂灌輸、學(xué)生被動(dòng)接受的教學(xué)模式，與學(xué)生的互動(dòng)比較少；所開(kāi)設的實(shí)驗多為驗證型和演示型實(shí)驗，學(xué)生自己設計實(shí)驗并加以驗證的機會(huì )甚少，不利于學(xué)生思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養，更不利于學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題能力的培養。因此，流體力學(xué)課程教學(xué)需要采用多元化教學(xué)模式、加強理論與實(shí)際的聯(lián)系、對實(shí)驗教學(xué)環(huán)節進(jìn)行改革，以取得較好的教學(xué)效果。
二、教學(xué)方法探討
�。ㄒ唬├碚摻虒W(xué)方法探討
1.重視緒論的作用。
緒論對于講好一門(mén)課是非常重要的。通過(guò)對緒論的學(xué)習，學(xué)生可了解本課程涉及的主要內容，在學(xué)科領(lǐng)域中的地位，發(fā)展歷史、現狀及發(fā)展方向，與后續專(zhuān)業(yè)課程的聯(lián)系，在社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展中的地位與作用等。通過(guò)對緒論的學(xué)習，可以讓學(xué)生了解學(xué)習本學(xué)科的意義、目的及重要性，激發(fā)學(xué)生對該門(mén)課程的學(xué)習興趣，安排好學(xué)習計劃，為學(xué)好該門(mén)課做好充足的準備。
2.采用啟發(fā)式教學(xué)手段。
現代教學(xué)論中的啟發(fā)式教學(xué)思想的特點(diǎn)是：強調學(xué)生是學(xué)習的主體，教師要調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習積極性，實(shí)現教師主導作用與學(xué)生積極性相結合；強調學(xué)生智力的充分發(fā)展，實(shí)現系統知識的學(xué)習與智力的充分發(fā)展相結合；強調激發(fā)學(xué)生內在的學(xué)習動(dòng)力，實(shí)現內在動(dòng)力與學(xué)習的責任感相結合；強調理論與實(shí)踐聯(lián)系，實(shí)現書(shū)本知識與直接經(jīng)驗相結合[1]。因此，將啟發(fā)式教學(xué)思想應用于流體力學(xué)課程教學(xué)，把學(xué)生放于主體地位，可充分調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習積極性，提高學(xué)生對本門(mén)課的興趣，增強學(xué)習效果；教學(xué)中通過(guò)理論與實(shí)踐的緊密聯(lián)系，便于將理論知識應用到工程實(shí)踐中，要使學(xué)生對知識的掌握更加靈活牢固，并為以后課程的學(xué)習及工作打下堅實(shí)基礎。
�。�1）采用對比法。授課時(shí)，將相近或相反的定義、概念進(jìn)行對比，加強學(xué)生對概念的理解和掌握。如講解流線(xiàn)和跡線(xiàn)、恒定流和均勻流、層流和紊流等概念時(shí)，采用比較法授課，避免學(xué)生對學(xué)習內容的混淆。另外，還可將新舊知識進(jìn)行對比，使學(xué)生在復習舊知識的同時(shí)，加深對新知識的掌握。如在講動(dòng)量方程時(shí)，可將動(dòng)量方程與能量方程的應用前提條件、所能解決的問(wèn)題進(jìn)行比較，從而加深學(xué)生對這兩大基本方程的理解和掌握。
�。�2）采用聯(lián)系法。在講概念之前，先引入實(shí)例。如在講卡門(mén)渦街概念之前，先介紹電線(xiàn)在風(fēng)中發(fā)出聲響的原因；通過(guò)介紹汽車(chē)外形設計，講解繞流阻力的問(wèn)題；在講表面張力的時(shí)候，聯(lián)系露珠是球形的現象；在講毛細現象的時(shí)候，聯(lián)系當毛巾部分浸在水中時(shí)，未浸在水中的部分也會(huì )變濕的生活現象。通過(guò)對這些與生活緊密相關(guān)的流體力學(xué)問(wèn)題的思考，使學(xué)生的學(xué)習興趣大為增加，并且要加深對所學(xué)知識的理解和掌握。另外，還可聯(lián)系新舊知識，如有壓管流的水力計算其實(shí)就是能量方程在實(shí)際工程中的應用，同時(shí)聯(lián)系后續的專(zhuān)業(yè)課學(xué)習和日后所從事的工作，引導學(xué)生對所學(xué)知識溫故知新，達到融會(huì )貫通的效能。
�。�3）采用“問(wèn)題式”教學(xué)法。在授課過(guò)程中，針對某些易混淆、易理解錯誤的知識點(diǎn)和難點(diǎn)，適當地提出一些誘導性問(wèn)題，以提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題為線(xiàn)索，達到學(xué)生掌握知識的目的。有些問(wèn)題先提出來(lái)，留出適當時(shí)間，再讓學(xué)生回答；有些問(wèn)題提出來(lái)為引起同學(xué)注意，教師可自問(wèn)自答。如在推導作用在平面壁上靜水總壓力公式時(shí)，公式得出后，可向學(xué)生提問(wèn)“公式推導過(guò)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(guān)系”，讓學(xué)生回答，以加深學(xué)生對公式中各項符號的理解，避免應用公式時(shí)混淆出錯；在講液體作用在曲面上的靜水總壓力時(shí)，先提出問(wèn)題“能否用液體作用在平面上的靜水總壓力的求解方法來(lái)求解”，然后分析曲面和平面所受壓力的不同點(diǎn)，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(xué)手段。
在教學(xué)過(guò)程中，采用板書(shū)和現代多媒體技術(shù)相結合的方式，充分利用現代多媒體教學(xué)手段，將聲音、圖形和動(dòng)畫(huà)等與授課知識靈活結合，提高學(xué)生的注意力和學(xué)習興趣。教師可以在講授偏重于推導過(guò)程的內容時(shí)采用傳統授課方式，而講授需要直觀(guān)形象的內容時(shí)采用多媒體教學(xué)方法。如在講局部損失時(shí)，通過(guò)流體力學(xué)模型局部障礙處漩渦的形成演示，加深學(xué)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(shí)，利用多媒體演示圖形的疊加、抵消過(guò)程，使學(xué)生一目了然，起到事半功倍的效果。
4.加強理論與實(shí)際的聯(lián)系。
由于學(xué)生缺乏對實(shí)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(shí)要加強所講授的理論知識與工程實(shí)際的聯(lián)系。例如，在講流線(xiàn)時(shí)，可讓學(xué)生在實(shí)驗室觀(guān)看流體力學(xué)模型的水流現象，或做成動(dòng)畫(huà)演示，使學(xué)生對實(shí)際的水流現象有直觀(guān)的認識，從而加深對流線(xiàn)概念的理解；對工程中常用到的流體力學(xué)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(shí)際工程中能解決的問(wèn)題，如在城市給水管網(wǎng)中管道埋深確定方面的應用等，加強學(xué)生對該方程的理解，做到靈活運用，增強學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。在授課時(shí)，還應盡量將流體力學(xué)的有關(guān)知識與后續專(zhuān)業(yè)課相結合，使教學(xué)內容更加充實(shí)，并可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，提高學(xué)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(wú)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(yè)。
流體力學(xué)課程中的理論公式和概念比較多，為加強學(xué)生對基本概念的掌握，熟練運用理論公式解決問(wèn)題，要重視課堂習題和課后作業(yè)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(guò)對典型例題的剖析，啟發(fā)學(xué)生舉一反三，達到靈活掌握所學(xué)知識的目的。另外，通過(guò)適量的課堂習題檢查，鞏固學(xué)生對知識的掌握程度，給學(xué)生提供課堂討論的機會(huì )，加強對學(xué)生思維的鍛煉。給學(xué)生布置適量的課后作業(yè)也非常重要。通過(guò)課后作業(yè)，可促使學(xué)生復習學(xué)過(guò)的知識，加深對所學(xué)知識的掌握。另外，教師通過(guò)對作業(yè)的批改，發(fā)現學(xué)生學(xué)習過(guò)程中存在的弱點(diǎn)和不足，再加以重點(diǎn)講解，從而在教學(xué)過(guò)程中可做到有的放矢，增強教學(xué)效果。
�。ǘ⿲�(shí)驗教學(xué)方法探討
流體力學(xué)課程具有很強的實(shí)踐性，其實(shí)驗教學(xué)效果對整個(gè)課程體系產(chǎn)生著(zhù)直接的影響。實(shí)驗教學(xué)可以彌補理論教學(xué)的不足，增強學(xué)生對基本知識的理解和掌握，如雷諾實(shí)驗的演示，可加深學(xué)生對層流和紊流概念的理解。另外，實(shí)驗教學(xué)還可培養學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力及創(chuàng )新能力。目前流體力學(xué)實(shí)驗內容多為驗證型和演示型實(shí)驗，綜合創(chuàng )新性實(shí)驗很少，基本上是學(xué)生按照實(shí)驗指導書(shū)的實(shí)驗步驟，一步一步做，而不是自己動(dòng)腦設計并加以驗證，這樣就無(wú)法培養學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。為更好的培養學(xué)生的實(shí)驗操作能力，應多開(kāi)設一些綜合創(chuàng )新性實(shí)驗，由學(xué)生自己提出問(wèn)題、設計實(shí)驗步驟、實(shí)驗操作、整理實(shí)驗成果、得出結論。學(xué)生在自主完成實(shí)驗的全部環(huán)節時(shí)，能夠將課堂上所學(xué)的理論知識和學(xué)過(guò)的實(shí)驗技能有機地結合起來(lái)，動(dòng)手能力、分析解決問(wèn)題的能力均得到綜合訓練。另外，在條件允許的情況下，實(shí)驗室可全天開(kāi)放，學(xué)生可根據自己的時(shí)間安排完成實(shí)驗任務(wù)，教師負責答疑。學(xué)生的實(shí)驗成績(jì)應由實(shí)驗操作和實(shí)驗報告綜合得出，以一定比例計入本門(mén)課的總成績(jì)。這樣可激勵學(xué)生對實(shí)驗的重視，調動(dòng)其積極性。
三、結語(yǔ)
在流體力學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中，應充分利用啟發(fā)式教學(xué)和現代化教學(xué)手段，加強與工程實(shí)際的聯(lián)系，改革實(shí)驗教學(xué)方法，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，增強學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和思維能力，提高本門(mén)課程的學(xué)習效果。
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