突显矿业工程特色的流体力学课程案例式教学改革与实践

冯军发 李海军 金志远 杜学领

摘 要：针对目前矿业工程学科中流体力学课程教学中专业特色不突出以及传统教学方法使学生对流体力学畏惧导致学习兴趣不高的现状，从贵州理工学院的学情出发，以培养工程应用型人才和卓越工程师为目标，通过构建突出矿业工程特色的流体力学工程体系，以“问题一调研一分享一研讨”案例式教学法组织设计为突破口，根据流体力学课程教学效果评价反馈体系动态调整教学组织设计，强调对每章知识提炼出一系列关键问题，让学生有针对性在课后自主多渠道调研，制作图文并茂的多煤体材料用于课堂知识分享与研讨，使课堂教学和矿业工程实践紧密联系起来，培养学生解决实际工程问题的能力，同时也为探索类似课程提高教学效果提供了新思路。

关键词：矿业工程；流体力学；案例教学；应用型人才；贵州

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）13-0136-03

Abstract： Aiming at the current situation that the professional characteristics of fluid mechanics teaching in mining engineering discipline are not outstanding， and the traditional teaching methods make students less interested in fluid mechanics and cause less interest in learning， this paper starts from the learning status about Guizhou Institute of Technology， targeting the training of engineering application talents and outstanding engineers， structures fluid mechanics engineering system with characteristics of mining engineering. The organization design of case teaching method of "problems， research， sharing， and discussion" is the breakthrough point. According to the feedback evaluation system for the evaluation of teaching effects of the fluid mechanics courses， the teaching organization design is dynamically adjusted， emphasizing a series of key questions for each chapter of knowledge， so that students can focus on multi-channel research after class， produce multi-coal materials with illustrations and texts used for classroom knowledge sharing and discussion， and classroom teaching and mining engineering practices are closely linked， and students' ability to solve practical engineering problems is also cultivated. It also provides new ideas for exploring similar curricula and improving teaching effectiveness.

Keywords： mining engineering； fluid mechanics； case-based teaching； applied talents； Guizhou

貴州理工学院是于2012年3月由教育部批准筹建，2013年4月18日教育部正式批准，在原贵州工学院、贵州工业大学校址设立的一所以工学为主体，工学、理学、管理学、经济学等多学科协调发展的全日制公办理工类省属普通本科院校。下属矿业工程学院始建于2013年，是按高起点、高标准要求组建的二级教学单位，学院现设有采矿工程、安全工程两个本科专业，同属矿业工程一级学科，2014年采矿工程、安全工程两个专业开始招生。为了与传统的矿业高等院校竞争，必须着重培养应用型人才。《流体力学》是采矿工程、安全工程两个专业学生的一门的重要的专业技术基础课，教学目的是培养广大学生掌握具有流体力学意识的综合分析能力，又掌握具有矿业工程意识的实际能力，将对学生从事矿业工程工作和研究奠定坚实的理论基础，对这两个专业技术人员的培养起着重要作用。传统的教学以理论教学为主，未结合矿业工程专业特点，存在重视理论教学而轻视实践锻炼、重视知识积累而轻视能力培养的现象，势必难以实现学生解决实际复杂矿业工程问题能力的培养目标，因此需对传统教学方法进行改革，以适应当前应用型人才培养的要求。

一、“流体力学”课程在矿业工程学科教学中存在的主要问题

（一）传统的“流体力学”教学法使学生望而生畏

《流体力学》课程体系通常由基本理论、基本应用与专门课题三大模块组成，以流体作为研究对象，其本身既有基础学科的性质，同时又具有学科专业的鲜明特色，既与理论力学、高等数学、大学物理等公共课紧密联系，同时又是矿业工程学科的专业基础课。由于流体的运动现象和规律非常复杂，到目前为此，流体很多流体的运动现象在力学上还没有合理的解释，很难用语言和图示清晰表述；同时影响流体运动规律的因素也是极其复杂，导致该课程的特点是抽象概念多，数学推导多，应用条件多，知识点，课程内容零散难懂。然而，由于教学学时的限制，教师为完成教学计划普遍采取灌输式为主的教学方式，往往导致学生被动接受老师的灌输而缺少主动学习的意识，造成学生对该课程的学习有畏惧感。近年来，一些矿业院校的《流体力学》授课老师针对这些问题，先后尝试了趣味法、谈论法、演示法、启发法等多种教学方法[1-4]，但都未强调学生基于关键问题的课后自主调研与课堂知识分享与研讨，效果往往不理想，导致学生对《流体力学》这门课程听不懂，跟不上。

（二）《流体力学》教材未突出矿业工程特色

现有《流体力学》教材大都基于水利、土木、机械、热能与动力工程学科为背景，且教材中的习题也是围绕上述几个学科展开[5-8]，课程体系中的专业课题模块很少涉及采矿和安全工程领域的流体力学问题，导致学生在学习《通风安全学》、《矿井水害防治》、《采掘机械设备》等专业课程的时候基本概念和原理不清楚，使得部分采矿、安全工程专业的同学认为《流体力学》这门课程与本专业联系不大，从而主观上对这门课重视程度不够，并逐渐演化为学习兴趣下降。

贵州理工学院确立的人才培养目标是“强责任、精技术、善管理、重实践、求创新”的高素质应用型人才，以上原因一定程度上造成《流体力学》教学质量难以达到预期目标，势必影响学校人才培养目标的实现。

二、突显矿业工程特色的“流体力学”案例式教学改革

针对上述问题，实施突显矿业工程特色的“流体力学”案例式教学改革，通过从流体力学的基本原理出发，着眼于流体力学在矿业工程领域中的通风、排水、除尘、压风、瓦斯抽采、水害防治、矿山机械的润滑、冷却、液压传动以及控制等领域应用案例，采用案例式教学法实现应用型工程技术专业人才培养目标，见图1。

（一）构建突出矿业工程特色的《流体力学》课程体系

在流体力学基本理论的基础上，将流体力学在矿业工程领域常用的案例添加到相应章节，重新构建流体力学课程体系规划框架。这是本教学改革的基础和重要环节。首先，搜集通风安全学、矿井瓦斯防治、矿井排水、矿山设备等课程教材中与流体力学相关的流体运动基本原题、例题、作业题和思考题；其次，利用主要互联网文献平台，搜集矿井生产过程中流体力学相关案例；第三，通过到贵州各大煤炭集团及相关矿井搜集与煤矿生产相关的流体力学应用案例等等，把搜集到的相关案例融入到流体力学课程各个相关知识点中。

（二）流体力学案例式教学法教学组织设计。

在进行教学组织设计之前，调查学生的学习方法、学习习惯、学习兴趣，学习成绩，以及家庭背景、心理动态变化等情况，全面掌握授课班级学情，动态综合分析，动态分类建档。在此基础上，进行教学组织设计。要案例式教学法实施起來要抓住几个关键环节，分别是布置问题、学生调研、课堂分享、师生研讨。

1. 设置问题，从构建的突出矿业工程《流体力学》课程体系出发，紧密围绕流体力学在矿业工程实际应用问题，在第一堂课将问题布置下去，并给出每个学生完成调研工作课堂汇报的时间安排。

2. 学生调研。强调学生进行自主多渠道调研，并将调研结果制作多媒体材料，要求以图片为主，并且要做到图片之间具有关联性，回答问题的时候主要通过对图片的介绍来体现。

3. 课堂分享。首先要根据每班授课学生的总人数确定每次课需要进行汇报的学生人数，同时控制汇报的总时间应在15分钟内，并保持课程进度与教学大纲同步。在拟定学生汇报时，要求其他同学精力集中，如有必要应记笔记，为后续研讨做准备。

4. 师生探讨。学生汇报后，要设置其他学生提问和研讨环节，最后由授课老师进行科学点评，同时结合矿业工程实例对其进行拓展和延伸，达到学生彻底领悟和掌握的效果。

（三）构建和实施《流体力学》课程教学效果评价反馈体系

这是保证突显矿业工程特色的“流体力学”课程案例式教学改革成功的关键环节，要多渠道、多层次、多形式构建流体力学课程教学效果评价反馈体系，注重学生的全面发展，做到学校、学院（系）以及教师、学生多层次全面参与，一定要突显矿业工程特色，确保人才培养目标实现。

三、结束语

1. 传统的教学方法以及未突出矿业工程特色的教材是当前“流体力学”课程在矿业工程学科教学中存在的主要问题。

2. 构建突出矿业工程特色的《流体力学》课程体系和教学效果评价反馈体系，实施案例式教学法教学组织设计，能够实现大幅度提高学生的学习兴趣，丰富学生的知识面，使学生具备运用流体力学基本理论解决矿业工程通风、瓦斯抽采、排水、矿山液压机械等矿业工程中的实际问题的能力。

3. 通过教学实践表明，该方法能较大程度提高教学效果，提高学生的主动能动性，同时也为探索类似课程提高教学效果提供了新思路。

参考文献：

[1]朱常龙.流体力学教学思考[J].力学与实践，2011，33（1）：94-96.

[2]孙恒，朱鸿梅，舒丹.“启发一联想式”教学方法在流体力学教学中的应用[J].中国电力教育，2011（5）：80-82.

[3]王冲，顾建农，鄢红春.问题链教学模式在流体力学教学中的应用[J].力学与实践，2012，34（3）：81-83.

[4]郑晓英，马长明，刘斌云.流体力学课程教学方法的探讨[J].教育教学论坛，2016（4）：173-174.

[5]林建忠，阮晓东，陈邦国，等.流体力学（第2版）[M].北京：清华大学出版社，2013.

[6]龙天渝，蔡增基.流体力学（第2版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[7]孔珑.工程流体力学（第4版）[M].北京：中国电力出版社，2014.

[8]刘鹤年，刘京.流体力学（第3版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2016.