流體力學(xué)教學(xué)實(shí)踐探討論文
[論文摘要]論文結合教學(xué)實(shí)踐，提出了以傳統教學(xué)模式為主、以現代化教學(xué)手段為輔的教學(xué)方法。結合實(shí)例講清楚基本概念，夠用為度重點(diǎn)突出理論公式的應用是常規教學(xué)應遵循的模式，并與多媒體輔助教學(xué)手段有機地結合起來(lái)，力求課堂教學(xué)的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，達到提高教學(xué)效果、提升教學(xué)質(zhì)量的目的。
[論文關(guān)鍵詞]流體力學(xué) 教學(xué)實(shí)踐 傳統教學(xué) 多媒體技術(shù) 教學(xué)質(zhì)量
一、前言
《流體力學(xué)》是研究流體所遵循的宏觀(guān)運動(dòng)規律以及流體和周?chē)矬w之間的相互作用規律的科學(xué)，它建立在現場(chǎng)觀(guān)測、實(shí)驗室模擬、經(jīng)典理論分析、數值計算基礎上，具有嚴謹的理論性、原理的抽象性、概念多、方程推導繁雜等特點(diǎn)，對學(xué)生具備高等數學(xué)知識及綜合分析與處理問(wèn)題能力的要求較高，因而大部分學(xué)生覺(jué)得該課程抽象、枯燥、難懂，普遍缺乏對流體力學(xué)理論的感性認識，都有某種程度的畏懼感，導致教師難教、學(xué)生難懂成為較普遍的現象。
我校機械設計制造及自動(dòng)化、過(guò)程裝備與控制工程、土木工程、安全工程、采礦工程、環(huán)境工程、礦物加工工程、建筑環(huán)境與設備工程、工程力學(xué)等專(zhuān)業(yè)的學(xué)生都須具備不同程度的流體力學(xué)知識和技能，它是各專(zhuān)業(yè)后續課程如：液壓傳動(dòng)、水力學(xué)、流體機械、空氣調節、傳熱學(xué)等課程的基礎。
為此，作者通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，就多樣化的教學(xué)方法、更新的教學(xué)內容、引入高科技的教學(xué)手段等方面進(jìn)行探討，以期提高《流體力學(xué)》的教學(xué)質(zhì)量。
二、以傳統課堂教學(xué)為主
《流體力學(xué)》的課程體系分為基本理論、基本應用和專(zhuān)門(mén)課題三大知識模塊，它要求學(xué)生具備扎實(shí)的微積分知識、力學(xué)知識等。學(xué)生在接觸流體力學(xué)課程伊始，對抽象的理論理解速度慢，對枯燥的公式及其推導過(guò)程容易厭煩，因而《流體力學(xué)》的教學(xué)應該以傳統教學(xué)方法為主。因為在傳統的課堂教學(xué)中，學(xué)生獲取知識主要是聽(tīng)教師講課，通過(guò)板書(shū)教師細致耐心地闡述概念、推導公式、突出重點(diǎn)、強調難點(diǎn)，以學(xué)生容易接受的講課速度，留給學(xué)生更多的思考和消化的時(shí)間，再配合上教師的表情、手勢、師生之間的互動(dòng)，會(huì )達到很好的教學(xué)效果。
(一)結合實(shí)例，講清楚基本概念
流體力學(xué)的概念多、現象多，且很多概念和現象比較抽象，難以理解，諸如：拉格朗日法、歐拉法、流線(xiàn)、跡線(xiàn)、邊界層等。因而利用身邊的實(shí)例對這些抽象的概念進(jìn)行講解，例如在講授描述流體運動(dòng)的兩種方法——拉格朗日法和歐拉法時(shí)，學(xué)生們很難理解。為了將概念通俗化，上課時(shí)筆者以城市公共交通部門(mén)統計客運量所采用兩種方法為例：①在每一輛公交車(chē)上安排記錄員，記錄每輛車(chē)在不同時(shí)刻（站點(diǎn)）上下車(chē)人數，此法類(lèi)似于拉格朗日法的質(zhì)點(diǎn)跟蹤，它與跡線(xiàn)的定義對應；②在每一公交站點(diǎn)安排記錄員，記錄不同時(shí)刻經(jīng)過(guò)該站點(diǎn)車(chē)輛的上下車(chē)人數，此法等同于歐拉法，與流線(xiàn)的定義對應。
在講解伯努利方程原理的時(shí)候，例舉1912年“豪克”號鐵甲巡洋艦與同行疾駛“奧林匹克”號遠洋輪相撞的船吸現象，讓學(xué)生清楚掌握流體的壓強與它的流速有關(guān)，流速越大，壓強越��；反之亦然。
概念是公式推演的基石，沒(méi)有準確的概念，后續的公式推演幾乎難以為繼，清晰的概念會(huì )使公式的講解和推演變得更加簡(jiǎn)易。利用淺顯易懂的生活實(shí)例來(lái)闡述抽象的概念及其之間的內部聯(lián)系和區別，教師易教、學(xué)生易懂，將會(huì )達到事半功倍的效果。
�。ǘ┮杂脼槎�，重點(diǎn)突出理論公式的應用
伯努利方程是能量守恒定律在流體力學(xué)中的具體應用，是流體靜力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)的'基礎，始終貫穿著(zhù)整篇教材。在講解該理論公式的時(shí)候，先從容易理解的靜力學(xué)平衡微分方程推導開(kāi)始，強調公式所依據的原理是牛頓第二定律，假設條件是平衡、理想、靜止的流體，重點(diǎn)引導學(xué)生如何理解公式各項的幾何意義和物理含義，掌握公式的實(shí)際應用。這樣學(xué)習到后面的動(dòng)力學(xué)伯努利方程時(shí)，先易后難、循序漸進(jìn)，學(xué)生就覺(jué)得不會(huì )那么深奧。在講解相對平衡的流體壓強分布規律時(shí)，就要求學(xué)生必須掌握推導過(guò)程，因為它在解決一般平衡流體內部的壓強分布規律及其對固體壁面的作用力問(wèn)題時(shí)非常重要。而對于連續性方程和動(dòng)量方程的學(xué)習，只強調記住結論和理解公式中各個(gè)物理量的含義。這樣做，有效地避免了大量公式繁瑣的推導給學(xué)生帶來(lái)的畏難情緒，也能夠做到以用為度、重點(diǎn)突出。
不可否認，依靠粉筆與黑板的教學(xué)條件、以教師為主體的傳統教學(xué)模式，教學(xué)形式單一，教學(xué)手段不先進(jìn)，教學(xué)效率不高，適應不了課程教學(xué)學(xué)時(shí)少、受教育學(xué)生數增加的情況。
三、以現代化的教學(xué)手段為輔
當前以計算機多媒體技術(shù)為主的現代化教學(xué)手段已經(jīng)普遍地應用于高校的教學(xué)中。制作教學(xué)用的視頻、多媒體軟件、電子課件等素材，作為課堂教學(xué)有力的輔助教學(xué)手段，可以在有限的時(shí)間內，利用圖文并茂的信息傳播方式，將課程內容及有關(guān)背景資料以影像、圖片等形式，直觀(guān)地傳播給學(xué)習者，將流體力學(xué)中抽象的概念和理論具體化、形象化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣，使得學(xué)生能夠從感性認識開(kāi)始，逐步上升到理性認識，進(jìn)而能夠達到運用知識解決問(wèn)題的能力。
結合流體力學(xué)精品課程的建設，教學(xué)團隊制作了流體力學(xué)多媒體電子教案，并在教學(xué)過(guò)程中不斷完善，逐步取得了良好的教學(xué)效果。在設計與制作多媒體課件時(shí)，遵循課堂教學(xué)的基本規律，既發(fā)揮傳統板書(shū)教學(xué)中容易帶動(dòng)學(xué)生思路、逐條在黑板上書(shū)寫(xiě)的特點(diǎn)，在課件制作中根據講解的進(jìn)度逐條展現公式條目等內容，同時(shí)又將難以理解、難以用語(yǔ)言描述的拉格朗日法和歐拉法、流線(xiàn)、邊界層和紊流等抽象概念和流動(dòng)現象，以多媒體的方式在課堂上直觀(guān)地呈現出來(lái)，幫助學(xué)生建立清晰的印象。教學(xué)團隊收集、制作了大量的多媒體素材，例如在講解雷諾判據的時(shí)候，制作了雷諾實(shí)驗的FLIASH素材，以動(dòng)畫(huà)的形式向學(xué)生展示了流體流動(dòng)的兩種不同狀態(tài)，以及流態(tài)判據—雷諾數與流動(dòng)速度、管徑、流體種類(lèi)有關(guān)系。運用多媒體輔助手段表達后，能夠幫助學(xué)生很好地理解課程的重、難點(diǎn)，提高教學(xué)效率。利用多媒體技術(shù)，還可以制作需占用大量時(shí)間板書(shū)和不易通過(guò)板書(shū)表述的內容，提高了教學(xué)效率。
多媒體教學(xué)的內容一定要做到提綱挈領(lǐng)、重點(diǎn)突出，有所為有所不為。多媒體技術(shù)沒(méi)有好壞之分，只有合理使用與不當使用之別。但是實(shí)踐應用中，發(fā)現有的教師完全拋棄以往的黑板式教學(xué)模式，離開(kāi)多媒體手段就上不了課；有的教師將教材內容全部照搬到了課件中，自己就成了的幻燈片放映員，“照機宣科”；有的教師制作的多媒體課件過(guò)分追求課件的美觀(guān)性，界面過(guò)于華麗，淡化了教學(xué)重點(diǎn)；也有的教師忽略學(xué)生對課件內容理解消化的時(shí)間，致使學(xué)生的思維跟不上教師講解的速度，降低了教學(xué)效果。上述現象將會(huì )造成一種新形式的“滿(mǎn)堂灌”，只不過(guò)是由“人灌”變成“機灌”而已。
四、總結
流體力學(xué)作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎課程，其重要性不言而喻。傳統教學(xué)模式能夠將前后知識貫通，突出重點(diǎn)，化煩就簡(jiǎn)、引入實(shí)例形象闡述概念原理，促進(jìn)知識的系統化進(jìn)程；多媒體教學(xué)能將難于理解的知識通過(guò)圖文、音像生動(dòng)地顯現出來(lái)，幫助學(xué)生理解性記憶。借助于先進(jìn)的教學(xué)手段，將多媒體輔助教學(xué)手段與傳統教學(xué)方法有機地結合起來(lái)，力求課堂教學(xué)的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，才能提高教學(xué)效果、提升教學(xué)質(zhì)量。以上是筆者在流體力學(xué)教學(xué)實(shí)踐中的體會(huì )，愿與同行共同切磋。
基金項目：2009年安徽省教育廳《流體力學(xué)》精品課程
[參考文獻]
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