流体力学教学中学生学习兴趣的培养

[摘 要]根据流体力学理论性强、概念多且较抽象的特点,就如何培养学生的学习兴趣进行了探讨。只有充分调动学生的学习积极性,才能取得良好的教学效果。可采取的措施有:增强教师个人魅力感染学生;联系实际引导学生;科研案例激发学生等。

[关键词]流体力学 教学 兴趣

作者简介:闵春华(1974-),男,湖北仙桃人,河北工业大学能源与环境工程学院,副教授,主要从事流体力学的教学与科研工作。

流体力学是机械、能源、化工、动力、建筑、生物、航天等专业重要的专业基础课之一。合理有效地进行该课程的教学过程,对相关专业同学后续课程的学习具有重要的意义。由于科研与生产实践中常以水、气、油等流体作为研究对象或工作介质,因此,只有掌握了流体的基本运动规律才能真正投入到所从事的工作中去。流体力学具有理论不易掌握、概念多且大都比较抽象、难以理解、易混淆、对学生高等数学知识要求高等特点。因此学生常出现学习没动力、甚至厌学的心理。在教学中也常有这样的反映:“教师难教,学生难学”。针对这一特点,笔者根据教学经验,就流体力学课中如何提高学生的学习兴趣进行了探讨。

一、为人师表,增强个人魅力感染学生

教师作为教学活动中的主体,起到“传道、授业、解惑”的作用。大学生处于心理成熟期,生活中受到来自多方面的诱惑,有些学生当觉得反感一位老师时也会反感上这位老师的课。这就要求一个优秀的教师能吸引学生,将他们从诱惑中带到课堂上,为他们指引学习的方向。教师的一言一行都直接影响着学生的成长,这就要求教师首先自己要胸怀理想、充满激情、学识渊博、热爱学生。教师要热爱自己的专业,通过课程教学指出其在科研与生产实际中的重要意义,让学生在耳濡目染中受到有益的影响;课堂上充满激情,营造学习的气氛;对从事的专业及所授课程有着深厚的基础,灵活熟练地驾驭课堂,而不是简单地重复书本内容;对待学生如同对待自己的孩子或朋友,让学生感到教师对他们的关注。这样的教师才能得到学生的爱戴,他所授的课程也会受到学生的欢迎,并能激发学生对课程和专业学习的兴趣。教学需要教师与学生共同努力才能达到理想的效果。具体做法如让学生口头或书面向教师提出意见,指出教师的不足之处及提出他们能接受的或他们觉得更好的教学方法或讲授内容。笔者通过教学实践,收到了良好的教学效果。

二、联系实际,让学生感觉学有所用

(一)精选生活中常见的现象

只要注意观察,就会发现生活中有很多流体力学现象。在讲授相关概念时,可结合这些现象进行解释,加深学生的感性认识。如对于液体的表面张力,它是弯曲的液体自由表面的一种特殊物理现象,可结合狭小缝隙内的水不会下流这一现象进行讲解。为进一步加深学生对这一问题的理解,可让学生课后完成简单易行的实验:将干燥的硬币或大头针轻放于平静的水面上而不下沉,观察硬币或大头针与水的接触处水面形状,总结表面张力现象。又如,讲授升力时,以旋转着的足球和乒乓球为例进行说明,其运行轨迹呈弧线。

(二)著名的人和事

通过介绍历史上著名科学家在流体力学方面的伟大贡献,激发学生学习的动力,同时还能间接进行人文主义和爱国主义教育。如在绪论部分介绍流体力学在我国的发展史时,可介绍位于四川岷江的都江堰水利工程。它建于公元前256年,是全世界迄今为止,年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程,同时具有灌溉和排洪的作用,是李冰率众建成的伟大杰作。通过讲解,增强学生的爱国主义情操,并初步认识流体力学的重要工程价值。再如,在讲授流态判别准则雷诺数时,可分三步介绍雷诺其人。首先,雷诺生于1842年的英国,当时正处于第一次工业革命时期,而我国还处于第一次鸦片战争时期(1840年～1842年)。通过比较工业革命的进步和战争的无情,分析我国科技落后的根源,激发学生的学习热忱和报效祖国的决心。其次,雷诺是一位力学家、物理学家和工程师,重点说明工程师的工作,让学生对未来充满信心,无论什么岗位都能做出伟大的成就。再次,雷诺还是一位实验科学家,但当时的实验条件及其有限,且雷诺所在的曼彻斯特欧文学院最初没有实验室,他的许多早期实验都是在家里完成的。通过讲解,让学生去领悟如何去热爱自己的学习与工作。为达到活跃课堂气氛的目的,还可将此雷诺与雷诺方程式赛车中的雷诺进行区分。

三、介绍科研动态,激发学生的求知欲望

(一)各章引言介绍

“良好的开端,是成功的一半”。除了认真准备好第一堂课,激发学生的兴趣外,在讲授每一章前都准备一个精彩的引言,介绍高科技领域的新成果,再次让学生感到学有所用。如在讲授管内流体流动时,介绍城市管网的输水工程以及我国的“西气东输”工程,简要说明其中存在的主要问题如阻力类型与计算和解决的方法等。又如,对于气体动力学基础部分,介绍飞机发展过程中的“音障”问题等。教学实践证明,每章前的科研动态介绍能引起学生对流体力学极高的学习兴趣,提高了他们的学习积极性,达到了预期目的。

(二)相关内容科研动态

在讲授具体内容时,教师可介绍一些最新的科研动态与科研成果。这要求教师能跟踪掌握现阶段流体力学的发展方向与研究成果。如婴儿的呼吸不稳定,睡眠时可能出现窒息现象,因此可在婴儿鼻孔安装一微小的气流感应元件,探测婴儿的呼吸,当婴儿窒息超过某一设定时间后,气流感应元件发出信号,外部设备接收到信号后即发出警报。这其中的关键问题就是流体绕流。

四、多媒体的合理使用

多媒体是指文字、图像、音频、影像等形式相互结合的媒体,目前通常是指在计算机程序控制下,将文字、图形、动画、视频、音频等结合的信息传播媒体。在流体力学课程的教学过程中,采用多媒体有利于学生对流动现象的感性认识,加深对概念的理解,提高学习兴趣。但是,笔者通过总结及在与学生的交流中发现,采用过多或过华丽的多媒体会产生以下三方面的负面作用:(1)学生仅关注精彩的动画,而忽略课程的学习;(2)播放及讲解多媒体需占用大量时间,影响教学进度;(3)利用多媒体教学省去了传统板书式教学的书写时间,增加了授课容量,但授课速度增加,影响学生的理解和消化。因此,教师在制作多媒体时,要注意“适度”的问题。为解决这一问题,可从以下三方面进行:(1)选择少量的与授课内容密切相关的画面,不可贪多;(2)当学生沉醉于精彩的画面时,教师要有娴熟的技巧,将学生带出来,迅速进入课堂学习;(3)掌握授课速度,流出足够时间让学生理解。

五、结语

学好流体力学,对学生的后续学习至关重要。一个优秀的教师,不仅要求专业精通,更重要的是在教学实践过程中,不断分析总结所授课程与学生的特点,不断完善教学方法,帮助学生学习。同时还要起到“育人”的作用,用自己独特的人格魅力影响他们,帮助他们完成人生观和价值观的转变,从知识和道德上都得到升华。

参考文献

[1]赵孝保,周欣。工程流体力学。南京:东南大学出版社, 2004

[2]潘良明,何川,陈红。工程流体力学立体教学法初探。中国电力教育, 2008 (11): 88-89

[3]河北省教师教育专家委员会。教育心理学:理论与实践, 2007