基于IAE理念的流体力学课程教学模式初探

杨国丽+郝桂珍+马立山+代学民

摘要：针对我校教学目标的要求，结合流体力学课程的特点，本文提出了采用现代化教育手段激发学生发散性思维从而达到提高学习兴趣的目的，在讲授过程中与实际工程紧密相连，通过课上提问、随堂测验、实验检测与期末考试等方式全面考核学生学习效果的新理念。

关键词：教学目标；流体力学；理念

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）07-0199-02

一、引言

随着新信息技术的发展，高等院校课程的教学模式已从粉笔加黑板传统单一的授课方式进化为应用现代化教学设备如多媒体课件、微课、幻灯片等多元化的授课模式。现代化的教学手段使枯燥的理论知识、复杂的运行状态、难解的装置结构呈现在屏幕上，化解了问题难点，开阔了学生视野，拓展了学生思维，节省了授课时间，为更新内容创造了条件。本人作为教学一线教师，充分认识到有些课程，特别是专业基础课和专业课的概念抽象，理论晦涩难懂，学生产生了抵触情绪。经十余年教学经验总结，以流体力学课程为例提出采用现代化教育手段激发学生发散性思维从而达到提高学习兴趣的目的，在讲授过程中与实际应用紧密联系在一起，使学生达到举一反三、触类旁通，并通过课上提问、随堂测验、实验检测与期末考试来考核学生学习效果的理念。流体力学课程在教学过程中遵循“以人为本”的教育理念，充分发挥教师的主导作用和尊重学生的主体地位，根据学生特点精心做好教学设计方案；教学队伍成员教学思想活跃，积极开展教学改革和教学研究工作，承担校级教学研究课题，大大推动教学改革工作；课堂教学采用启发式教学方法，加强习题课、讨论课比重，注重学生能力培养等等。

流体力学课程是我校建筑环境与设备工程、给排水科学与工程、环境工程、热能动力工程等多个专业中核心专业基础课程之一，是其他专业的主要专业基础课程，在专业培养方案及整个教学体系中处于承上启下的重要位置。但由于该课程理论性较强，概念抽象，学生普遍缺乏对流体的感性认识，使流体力学课程历来被认为是教师难教、学生难学的课程之一。因此，需要在教学方法、内容及形式上做出改进，在此基础上本文提出了基于IAE（Interest，Apply，Exam）理念的教学模式。

二、学习的兴趣——Interest

流体力学学科既是基础学科，又是用途广泛的应用学科，它不但涵盖了经典理论而且与各类工程专业紧密结合。所以又可以称之为既古老又充满活力，不断发展的学科。在教学内容上我们科学地处理了“基础”与“前沿”、“经典”与“现代”、“理论”与“实际”的关系，建立了完善的培养方案和课程体系，流体力学课程体系可分为基本理论、基本应用与专门课题三大模块。对于这样一个课程如何提高学生学习兴趣，首先，从开课伊始便让学生对授课老师产生兴趣，继而对该课程产生兴趣。为此需老师通过丰富的阅历、发散性的思维、渊博的知识、新颖的教学方法等来吸引学生、激发其学习兴趣。课程内容固定，但教学方法是灵活的，结合实际生活、学科的前沿知识引导学生去提问、思考和探索。比如讲到流体的物理学性质——粘性，学生看到教材上枯燥的长篇理论，深奥的道理很可能兴趣全无，在讲授过程中将日常生活中常用的水与食用油作为切入点，对比两者粘性大小，引起学生好奇，达到活跃思维，激发创新的目的。另外，在高科技技術引领下，每个人都离不开智能手机，学生也不例外，甚至课堂上玩手机，既然离不开手机，索性将一些枯燥的理论制作成生动的视频，与学生共享，在枯燥的课堂上用现代的技术手段（微课或慕课）活跃气氛，激发学生学习的积极性。这样学生通过发散性的思维模式去理解抽象的概念往往会有意想不到的结果，进而将书本知识内容融会贯通、学以致用，即使是再枯燥的理论也会产生浓厚的兴趣。

三、实际的应用——Apply

当前流体力学课程的发展进入了一个崭新时期，分析手段更加先进，与其他学科的交叉渗透更加广泛深入，与实际工程联系更为紧密。为有效提高教学效果，更好地实现培养目标，经过多年的摸索，我校形成了能够理论联系实际，课内外结合，融知识传授、能力培养和素质教育于一体的显著教学效果组织形式，即理论课教学—实验实习—课程设计互动的综合教学模式。遵循了从实践中来到实践中去的原则，符合学生对知识从感性认识到理论学习再应用到实践的认识规律。这种教学内容的组织与安排模式各环节紧密衔接，理论与实践结合得更加紧密，使学生在学习知识时能够融会贯通，对培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力具有较好的效果，促进了学生综合素质的提高。该课程的基本应用是指应用流体力学的基本理论及相关方程求解与专业相关的典型工程流动问题，如孔口、管嘴及有压管路流动，以及气体射流流场特征与参数求解等。专门课题是指对流体力学领域中的一些典型或热点课题，如“流体减阻理论与方法”及“有压管中的水击现象”等给予生动形象的讲解。并将该课程应用到专业前言知识中去，比如海绵城市建设，智慧水务与智慧城市构建、水资源开发利用存在问题等，能够达到更好的教学效果。

四、考核的方式——Exam

学生考核的可靠性和可行性问题一直是我们探讨的问题。教学过程中全面考核学生的能力，主要方式有以下几种：

1.随堂测验与课后作业：流体力学知识点较多，每次课都需留3—4道习题练习，以便学生掌握巩固课堂所学内容，考核知识积累能力。教师通常批改一半作业，另外通过辅导答疑了解学生的学习情况，从而在课堂上有针对性地进行教学总结，提出存在的问题，研究解决办法，提出改进措施，教师对每个学生每次的作业都要有成绩记录。

2.实验考核：该考核可检测学生理论联系实际、分析问题的实践能力，实验指导教师对实验报告全批全改。学生完成作业和实验报告质量较高，教师对作业和实验报告的批改量≥70%，且有成绩记录。通过基础性实验教学加强学生对基本概念、理论的理解掌握，使学生掌握静压强、动压强、流量、水头损失等基本参数的测量方法及基本技能；通过综合性实验，培养学生对实际工程中涉及的流体力学问题进行实验研究的兴趣，使其在实验的安排与设计、仪表的选用、现象的观察、实验数据的处理、结果的分析及报告的撰写等方面均得到较好的训练，从而为学生创新能力和综合素质的培养创造条件。

3.期末考试：该环节主要考核学生综合分析和解决问题的能力。通常考试是检验学习效果的一个重要途径，但是我们要避免一考定最终成绩的现象，因这样有些同学会在考前死记硬背课本上的内容，或“临阵磨刀”，甚至“越磨越糟”，往往适得其反。多年来，流体力学一直使用试题库出题，考题难易适度，试卷内容包括基础知识与基本理论、分析计算能力、灵活应用知识，符合教学大纲要求，体现了教学过程中加强基础知识、基本理论及基本能力的教学思想。

4.总评成绩：综合以上几方面确定学生的最终成绩，即平时成绩、实验成绩与期末考试成绩的加权组合。实践证明此计分方法，既激发了学生的学习积极性，又全面考核了学生全学期的学习成绩。

除此以外，我们利用校园网络平台，建立流体力学网络辅助教学体系，在网上提供教学大纲、电子教案、教学日历、自我测试题、电子版流体力学题库、题解、学习指南、模拟试卷、多媒体课件、教学录像及网上答疑系统等，建设丰富的网络教学资源，给学生课后复习、自学、辅导和练习创造条件。

五、结语

本文提出的基于IAE理念的教学模式已在我校部分院系逐步发展，但仍处于探索阶段，为了提高教学质量，有效地实施高等院校的素质教育，培养创新型人才，我们应该随着时代的步伐，技术的革新不断地去调整教学模式与方法，更好地适应时代的发展。通过采用有效的教学方法、先进的教学手段和灵活的教学方式，使教学更加科学化、规范化、生动化和形象化，将所要讲授的内容与一系列问题相结合，启发学生思考和研究，鼓励学生提出问题，开展课堂讨论，鼓励学生大胆发表不同见解。有效地调动学生的学习积极性，使学生容易掌握重点和难点，所学知识能够连成线，穿成串，结成网，形成体，教学效果显著，同时培养了学生独立思考、创新意识和创造性思维能力。

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Abstract：According to the requirements of our school teaching objectives，combined with the characteristics of the fluid mechanics course，this paper puts forward a new concept which is to stimulate students' divergent thinking so as to improve the learning interest in the use of modern means of education， the teaching process closely connected with the actual project，a comprehensive assessment of students' learning effect through the class questions，quizzes，test and final examination etc.

Key words：teaching objectives；fluid mechanics；idea