流体力学实验教学改革与探索

吴琼 王文欢 刘海龙 任洪波

摘要：随着教学改革的深入，作为实践与理论相结合的重要环节，流体力学实验教学越来越受到重视。文章分析了目前流体力学实验教学中存在的问题和不足，从实验教学模式、实验考核方式、实验教学流程、实验设备和教材等方面进行改革和探索。

关键词：流体力学;实验教学;改革;探索

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）42-0124-02

实践性教学中的实验课，不仅可以帮助学生巩固理论知识，还能培养学生的动手能力、观察能力，以及分析和解决问题的能力。因此，实验教学是高等院校教学过程中的重要组成部分，对提高学生的综合素质有着举足轻重的作用。然而，许多学生对实验教学环节重要度认识不够，“重理论轻实验”的现象普遍存在。传统实验教学方法单一，难以调动学生积极性和探索求新的愿望，使得实验教学效果与预期目标难以一致。因此，为提高实验课程的教学效果，有必要对传统的实验教学体系进行改革。

工程流体力学是热能与动力工程、建筑环境与设备工程等专业重要的技术基础课。该课程的基础理论和物理概念较为抽象和深奥，许多复杂的流动物理图像难以用语言清晰地描述。因此，实验教学环节在流体力学教学过程中占有特殊的地位，对理论知识的验证和理解具有无法替代的作用，应得到相应重视[1]。本项目就流体力学这门实验课程，从教学模式、考核制度、实验教学流程、实验设备和教材等方面进行改革与探索。

一、流体力学实验教学现状及存在的问题

1.实验教学方法单一。按传统的演示教学模式，教师对实验过程的讲解过于详细，教学方法缺乏灵活性。从实验原理，到实验步骤，过于详尽的讲解会抑制学生主动思考、积极探讨和敢于创新的能力。

此外，由于高校扩招，学生人数不断增加，而配套的人力和资金相对匮乏，教师不得不增加每组实验的学生人数，导致出现少部分学生动手，多数学生围观的现象，从而限制了每个学生参与实际操作，提高动手能力的机会。

2.实验考核方式片面。在课程体系上，实验教学不独立设课时，从属于理论教学[2]，严重制约了实验室的建设和发展，导致实验设备台套数不足、仪器陈旧落后等问题。另外，由于实验成绩对理论课成绩影响较小，导致学生对实验课程的重要性认识不够，积极性不高，“重理论而轻实验”。

另一方面，实验成绩主要根据实验报告的质量来进行评定，忽略了学生实验预习情况，以及实验操作情况的表现，考核形式单一片面。

3.实验室教学流程不规范。学生做实验之前，与实验老师联系，临时预约时间，这种教学流程使得实验室的开放时间很短，开放范围缩小，只面对部分学生，严重限制了实验设备的利用率。

4.实验设备和教材更新慢。很多流体力学实验设备陈旧，不能及时更新换代。例如，大多流体力学实验如雷诺实验，局部阻力损失实验等都需测量流体的流速。传统测流速的方法是利用接水称重的方法，通过测质量流量求得，程序烦琐落后。不仅阻碍学生接触了解先进仪器设备的机会，还耗费了大量的时间和人力，使得实验效率下降。相反，若采用电子流量计，只需学会读数即可，可以大大缩减实验时间。

另一方面，实验教材内容陈旧，脱离实际，实验环节每一步都讲解得很清楚，学生只需要照表填写即可。这种“照葫芦画瓢”的方式会抑制学生独立思考的空间，无法激发学生的创新思维和提高学生解决问题的能力。

二、流体力学实验教学改革与探索

针对上述流体力学实验教学中存在的问题和不足，本文提出以下解决方案对流体力学实验进行改革。

1.采用先进教学手段。本着“教师为主导，学生为主体”的原则，老师无须进行详细的讲解，只适当地释疑解惑。而节约的实验时间可充分利用现代的多媒体教学，制作教学课件，介绍与本实验相关的工程实例图片或动画，激发学生兴趣。此外，根据学生的实际情况，可灵活选择不同的实验。对于基础较差、动手能力较弱的同学，可选择一些基础验证性实验，如不可压缩流体恒定流能量方程实验等。而对于悟性高、基础扎实的同学，可鼓励他们参照已有的实验设备和实验条件，利用所学的理论知识，以合作的形式完成创新性实验。此外，为保证实验效果，让每个同学在实验过程中都有机会动手实际操作，要严格限制每组实验的参与人数在3人以内。

2.考核方式改革。针对实验课程不受重视的问题，可将流体力学实验课从理论教学中分离出来，独立设课，学分可设为1—2个学分。通过独立设课，单独对学生实验成绩进行考核和评定，可提高学生对实验课程的重视，从而提高实验教学质量。

对于实验的最终成绩，可结合三方面进行评定。一是平时成绩，是对实验预习、实验操作、实验报告撰写等综合情况的判定。二是期末考试成绩。考试时，可由学生随机抽取实验项目进行实验，并回答老师的提问。老师对学生现场回答问题、实验操作及结果分析的综合能力进行判定。三是科研创新成绩。可根据学生自行设计的创新性实验，和撰写小论文的情况酌情给分。最后，按照规定的权重系数，来评定学生的期末最终实验成绩。

3.全方位开放实验室。针对传统实验室管理体系中存在的实验室设备利用率低的问题，可建立开放式实验室，从而实现教学时间和教学内容上的全方位开放。开放式实验室的实现可通过建立网络化实验教学平台来实现[3]。网络化实验教学平台充分利用计算机网络信息技术，实现全校师生对实验室资源和信息的共享，大大提高了实验室管理的先进性和便利性。实验课网上选课系统是网络化教学平台的核心内容，学生可输入个人登录号和密码登录此系统，来进行实验时间和对应实验项目的预约。同时，学生还可以通过登录此系统查看实验成绩。此外，网络化实验平台还可共享包括实验室师资力量、实验室简介、实验设备介绍、多媒体课件等相关方面的信息。

开放式实验室[4]的建立不仅可以提高实验设备的利用率，还可以缓解实验高峰期，设备台套数不足而引起每组人数过多的问题。同时，通过学生自己在实验平台上预约实验时间和实验内容的方式，使得学生可灵活支配课余时间。

4.实验设备和教材及时更新换代。实验设备的及时更新，要求实验教师多搜集资料，留意最新的实验教学设备，多与兄弟院校之间进行交流互动，这样才能及时淘汰落后的设备，提高实验效率。同时，配套的实验室建设资金也要及时预备和拨出，否则只能是空谈。

实验教材必须要跟设备同步[5]，及时删除不做的实验，并增加新的实验内容。此外，教材内容应注重流动机理、工程实际应用的讲解，而实验步骤相对简单化，以留出学生自己分析问题、解决问题的空间。教材内容应力求符合学生的认知规律及便于自学的原则。

三、结语

流体力学实验教学是流体力学这门课程教学过程中不可或缺的一个重要环节，与理论教学相辅相成。随着高等教育改革的不断深入，流体力学实验教学也应该与时俱进，在实验教学模式、实验考核方式、实验教学流程、实验设备和教材等方面需要不断地进行改革和探索，使每一个完成流体力学实验的学生从中得到锻炼和提高，为培养理论知识扎实、动手能力强的应用型和创新人才奠定扎实的基础。

参考文献：

[1]陈俊俊，庞赟佶，王晓彤，刘素霞.建筑环境与能源应用工程专业《流体力学》课程实验改革研究[J].教育教学论坛，2016，（16）：225-226.

[2]梁延鹏，曾鸿鹄，李艳红.基于实践能力培养的流体力学实验教学改革[J].当代教育理论与实践，2012，4（11）：155-157.

[3]邓辉，张志宏，顾建农.面向应用创新型人才培养的流体力学实验教学改革[J].实验室科学，2013，16（5）：72-74.

[4]胡仁杰.营造开放的实验教学环境，开展开放式自主实验教学[J].实验室研究与探索，2006，25（7）：822-826.

[5]宋国利，盖功琪，苏冬妹.开放式实验教学模式的研究与实践[J].实验室研究与探索，2010，29（2）：91-94.

Teaching Reform and Exploration of Fluid Mechanics Experiment

WU Qiong，WANG Wen-huan，LIU Hai-long，REN Hong-bo

（College of Energy and Mechanical Engineering，Shanghai University of Electric Power，Shanghai 200090，China）

Abstract：With the developing of teaching reform，as an important link between practice and theory，fluid mechanics experimental teaching is paid more and more attention.This paper analyzes the existing problems in the experimental teaching of fluid mechanics，and then implements reform and exploration from teaching mode，evaluation method，teaching process，experimental equipment and teaching material aspects.

Key words：fluid mechanics experiment;experimental teaching;reform;exploration