“流体力学”全英文国际同类课程调研分析

尤翔程　李世远

[摘 要] 课程大纲是授课的指导性文件，详细规定了授课的主要目标和内容等。对麻省理工学院（MIT）、加州伯克利分校和明尼苏达大学的本科“流体力学”课程大纲进行了细致的调研，对其内容安排、实践教学目的、组织方式等进行了分析。通过对国外高校“流体力学”课程大纲的解读，分析“流体力学”全英文授课的内容和特点等，以期对国内本科“流体力学”全英文授课的创新提供借鉴和参考，最后在分析目前国内高校本科生教育现状的基础上，提出改进教学工作的建议。

[关键词] 流体力学;全英文;国际同类课程

[基金项目] 2020年度中国石油大学（北京）研究生质量与创新工程（yjs2020019）

[作者简介] 尤翔程（1981—），女，浙江宁海人，博士，中国石油大学（北京）石油工程学院讲师，主要从事流体力学研究;李世远（1983—），男，上海人，博士，中国石油大学（北京）石油工程学院副教授，主要从事石油工程岩石力学研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）45-0121-04   [收稿日期] 2021-04-15

一、引言

“流体力学”是一门理工科专业的基础课，是工程类专业最重要的课程之一。中国石油大学提出“一流学科建设”的目标，对“流体力学”等重点课程开展全英文教学，旨在与国外高校接轨，提升高校办学的国际化水平。原有的双语教学课程体系和教学内容已不适用于当前的情况，教学改革势在必行。在本科全英文“流体力学”课程中进行全英文教学，需对课堂的教学内容进行深化和实践，课程大纲设置的科学性、適用性要求，对于课程基本知识学习的理解及掌握有重要影响，对于培养本科生自主学习和解决问题的能力、创新型思维模式的形成，具有潜移默化的作用[1]。

美国高等工程教育是世界公认的最成功的模式之一，因此有必要借鉴世界一流工科院校的“流体力学”课程大纲，为国内高等院校“流体力学”全英文课程体系的改革提供借鉴。美国大学本科课程教学实践教学环节的设置十分具有特色，体现了美国研究式学习的教育理念。美国将研究式学习（research-based learning）作为教学标准贯穿整个本科生的教学环节[2-5]。本文通过对麻省理工学院、加州伯克利分校和明尼苏达大学理工科专业的主干课程“流体力学”的课程大纲进行调研，对其内容安排、实践教学目的、组织方式等进行了分析，为国内石油大学的“流体力学”课程在实践教学方式、课程内容安排、教学体系设置等方面提供了借鉴。

二、国内外“流体力学”课程对比

“流体力学”是国内外理工科专业本科生的一门重要必修课，既是一门力学基础理论课程，又是一门直接指导和应用工程实践的课程[2-4]。全英文“流体力学”课程不仅需要借鉴世界一流大学的授课内容，还需要结合国内广大教学工作者及工程行业专家的经验，教学策略理应顺应科技的发展，其授课方式不能停留在单纯地讲与学，而是要通过授课培养理论基础扎实、实践能力强的学生，为学生将来参与工程技术、科研工作打好基础。

（一）课程大纲教学目标及评估政策比较分析

中国石油大学工程学院开设了“流体力学”全英文课程，为本科必修课程，大学二年级开课，教学周期为半学期，共计64学时4学分。通过课程的学习，学生能够掌握和理解流体力学的基本概念和原理，实现以下教学目标：（1）理解和掌握简单的典型流动问题的基本性质，并确定求解这些流动问题的模型，如平面曲面静水压力计算，使用伯努利方程、斯托克斯方程求解流速、压力及黏性流动问题等。（2）能运用流体力学的原理应对工程中常见的问题，如管流进行定量计算。（3）掌握流体力学的理论，为今后的学习打下基础。

笔者通过网站查询、文献查询等方式对国外知名高校的“流体力学”课程进行了调研，梳理了麻省理工学院、加州伯克利分校、明尼苏达大学等三所知名高校的“流体力学”课程，其教学目标、评估方法见表1。从表1中可以发现，流体力学的开设都建立在大学的基础课程之上。麻省理工学院将流体力学作为基础学科，加州伯克利分校和明尼苏达大学将其作为专业基础课，麻省理工学院的目标是使学生系统掌握流体力学的基础知识、基础理论学，直至利用数学求解知识，后两者的目标是学生在学习基础理论的同时，注重结合本校学科特点，如从航天航空专业的角度，重点掌握空气动力学方面工程问题的解决方法。

通过对比发现，笔者讲授的“流体力学”全英文课在课程目标上更倾向于工程应用，设置上与加州伯克利分校等高校类似，都是基于一定的数学基础，结合石油工程的专业特点研究不可压缩流体方面的问题。麻省理工学院更倾向于基础研究，目标是以流体力学学科为基础，拓展于工程实践各方面的应用。

在成绩评估方面，国内高校逐步吸收国外高校的优点，采用学习全过程考核的理念。笔者讲授的全英文“流体力学”课程的考核，兼顾通考勤、平时课内讨论、小测验、小报告、课后作业、期末考试等多种方式，考核学生的学习效果，国外多数高校将学生的日常表现、作业完成、随堂或专题测试作为考核的重要组成部分。

（二）课程大纲教学内容和教学方法比较分析

中国石油大学全英文“流体力学”课程以课堂教学为主，以实验教学为辅，教学过程中增设必要的研讨环节培养学生认识问题和解决问题的能力。在教学内容上，主要以Fundamentals of Fluid Mechanics（B.R. Munson， D.F. Young，2010版）和Fluid Mechanics with Engineering Applications（E.J. Finnermore&J.B. Franzini，2003版）为基础编制了教案，设5个章节、27个专题，包括介绍流体力学的基本原理及其工程应用，内容主要包括流体基本属性、流体静力学、流体动力学、黏性流体的动力学基础和管道中的黏性流动等。在教学进度上，每周2节课，4个学时，在期中、期末阶段开设习题课。在教学手段上，采取多媒体教学和板书教学相结合的方式，针对难点问题录制网上专题视频课件，供学生复习。

麻省理工学院等3所高校的教材参考书、教学内容、教学方法见表2。从表2中可以看出，国外高校普遍把讨论课正式列入教学大纲，在教学进度上，麻省理工学院每周有11课时的教学，授课内容多，学生要掌握和吸收的知识点很多，因此需要具有很强的学习能力。加州伯克利分校、明尼苏达大学对“流体力学”课程分别设置了3学分和4学分，其中明尼苏达大学“流体力学”课程分38个课时，讲解了23个专题，每周4学时的授课时间，符合一般学生的学习规律。

通过比较发现，流体力学教学内容和进度需建立在高校学科特点、学生素质的基础上，不可盲目设置。笔者讲授的全英文“流体力学”课程，在教学内容的安排和进度上与明尼苏达大学类似，和麻省理工学院有显著的区别。同国内多数全英文课程一样，在可设课程、教案编写、教学组织方面，笔者对国内外大学进行了充分的调研，在全英文课程建设方面，已基本具备了国际化基础。

三、国外“流体力学”课程大纲的调整和推广

国外高校“流体力学”课程大纲更为成熟，为国内理工科院校“流体力学”全英文教学提供了多种可选的参照基准。为了提高流体力学大纲编制的科学性和可操作性，国内院校应根据本校的学科建设、学生素质等实际情况进行调整。通过对标比较，吸取国外一流高校先进教学经验和教学理念，进一步深化“流体力学”全英文课程的改革方案。

“流体力学”全英文课程大纲的优化可以分为三个阶段推进。第一，以学科所在学院、在校学生为对象开展调研，在现有“流体力学”中文课程大纲的基础上，参考国外同类型大学“流体力学”教学大纲，制定适用于本校的教学大纲和课程设计方案，提高科学性。第二，对“流体力学”全英文課程大纲与本校本科工程教育委员会人才培养目标进行自我评估及验证，提高适用性。第三，对“流体力学”全英文授课实践不断总结经验，持续调整教学实践，使之符合本专业学生的学习特点，提高实效。

四、对国内“流体力学”全英文授课创新的启示和思考

当前，在我国本科“流体力学”课程建设过程中确实存在诸多问题。主要表现为学习教材滞后、课堂授课内容与社会需求脱节严重;课程内容重“学”轻“术”，毕业生缺乏将科研成果转化为现实产品的能力;学生缺乏必要的团队合作意识和沟通协调能力;等等。通过对国外流体力学教学的梳理分析，对国内高校流体力学全英文授课模式创新启示如下。

（一）把握好流体力学通识教育的本质特征

“流体力学”全英文课程大纲也应当坚持以通识教育理念为指导，提高学生的综合素质，本着“厚基础、宽口径”的原则，一方面重视流体力学理论知识的深度，在本专业领域内增加学生的知识储备，提高其应用能力;另一方面要强调流体力学理论知识的广度和应用。在教学方法上，力求做到教师讲授与学生实践相结合，个人学习与团队合作学习相结合，鼓励学生参加科研项目，通过科研实践加强与教师的沟通和合作，在提高专业知识和能力的同时，培养团队意识，提高合作能力。此外，通过“流体力学”全英文课程学习，培养学生广泛的国际视野，加强同国外高水平院校之间的联系，提高学生的国际化专业素质。

（二）课程大纲的设计应当关注工程实践的需求

本科“流体力学”全英文课程大纲既不是一蹴而就的，也不是一成不变的。“流体力学”全英文课程大纲的制定和修订应当是动态的。对于高校来说，“流体力学”全英文课程大纲的制定和调整绝不仅仅是高校内部的事情。高校在制定和调整“流体力学”全英文课程大纲时，要兼顾市场需求，将工程界对人才应具备的处理实际问题的能力需求作为重要依据。同时，广泛关注行业、学术界，以及学生群体的意见和建议，确保课程大纲在实现学生培养目标中的基础作用。

（三）坚持基础理论教学与实践能力训练相结合

在国内的本科教学过程中重理论、轻实践的问题较为严重。本科生毕业后与产业需求脱节较为严重，学生仍需长时间的培训，大大增加了单位人力资源开发的成本。掌握扎实的基础理论知识固然重要，但如果不提高实践能力，理论知识的功能就无法得到有效的发挥。因此，在设计“流体力学”全英文课程大纲时，需考虑将两者有机结合。在“流体力学”授课期间，除了讲授理论知识外，还需要增加流体力学实验实践教学课程，甚至单独增设实验实践课。在评价教学效果时，应当将学生的流体力学实验实践操作能力作为检验学生掌握流体力学理论知识的重要指标[6]。

（四）利用信息技术发挥案例教学的作用

随着信息化、互联网的快速发展，对学生综合素质的要求越来越高，教学方法也在不断创新。从传统的板书讲授到多媒体教学的普及，其形式经历了多次演变。作为工程类基础力学课程，“流体力学”担负着培养学生流体力学概念、思维及处理实际工程中问题的能力，它既是一门理论课，也是一门实践性较强的课程，因此案例教学、讨论式教学的引入就显得尤其重要了。案例可选择实际工程项目，例如在流体黏性力学内容的学习中，可以引入石油在管道中的传输实例，通过视频动画、工程软件模拟结果，展示讲解压力、温度等对黏性流体运动的影响，一方面可使学生将理论知识和工程应用联系起来，开拓视野;另一方面加深了学生对流体力学理论知识分析方式和方法的理解，提高了学习兴趣。

五、结语

“流体力学”是理工科专业的一门重要基础课，在培养理工科专业复合型人才教学计划体系中起着重要的作用。“流体力学”全英文课程建设是一个系统的工程，应把握好课程大纲设计对“精品课程”建设的基础作用，汲取国外先进的经验，加大在课程调研、对标分析、教学方式创新等方面的投入，提高教学质量，提升课程的国际化水平。

参考文献

[1]贾胜辉.应用型本科院校流体力学教学改革探索[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2013（12）：33-34.

[2]高秋香.麻省理工学院本科培养方案述评[J].世界教育信息，2007（10）：46-50+96.

[3]趙银生.中美综合大学本科课程设置的比较与启示——以复旦大学、哈佛大学物理学专业为例[J].理工高教研究，2006（4）：49-51.

[4]龚玉，陈敏.中美高等工程教育本科课程设置的比较——以上海交通大学和麻省理工学院为例[J].大学（研究与评价），2009（6）：86-90.

[5]孟雅杰.中外高校本科课程设置的比较研究[J].西北工业大学学报（社会科学版），2006（1）：71-75+89.

[6]刘伟，姚莉，杨小亮，等.国内外“空气动力学”课程实践教学的对比分析[J].高等教育研究学报，2010，33（1）：68-71.

Investigation and Analysis of Similar International All-English Courses of Fluid Mechanics

YOU Xiang-cheng， LI Shi-yuan

（College of Petroleum Engineering， China University of Petroleum 〔Beijing〕， Beijing 102249， China）

Abstract： The syllabus is a guiding document for teaching， which specifies the main objectives and content of the teaching in detail. In this paper， the syllabus of the Fluid Mechanics for undergraduate of MIT， UC Berkeley and University of Minnesota was investigated in detail， and the arrangement of its content， the purpose of practical teaching and the organization mode were analyzed. Through the interpretation of the syllabus of the course in foreign colleges and universities， this paper analyzes the contents and characteristics of all-English teaching of the course， so as to provide a reference for the innovation of all-English teaching of the Fluid Mechanics course in domestic universities. Finally， based on the analysis of current situation of undergraduate education in domestic colleges and universities， this paper puts forward some suggestions to improve the teaching.

Key words： Fluid Mechanics; all-English; similar international courses