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篇1
專業基礎課是在學生掌握一定文化知識的基礎上,根據專業需要,把有關知識向深度拓展,從而為學習專業課和從事專業工作提供理論和技術準備。專業基礎課教學效果的好壞直接影響到專業課的學習,影響學生的認知水平、自主學習和解決問題能力的培養。進一步限制了學生利用專業知識解決實際問題并創新的能力,不能滿足企業和社會的需要,從而嚴重影響了畢業生在社會上的競爭能力。
專業基礎課教學效果取決于兩方面:教學內容和教學模式。其中,教學模式是把教學內容傳遞給人才的主要途徑與渠道,主要解決“怎么教”的問題。隨著新技術的不斷涌現,在專業基礎課中涉及的學科越來越多,內容越來越復雜,如何提高專業基礎課的教學效果,培養出具有創新能力的應用型人才,是教學模式改革的目的。
為此,本文根據多年的《流體力學》教學經驗、結合調查研究,以《流體力學》教學模式的改革與實踐為例,探討了專業基礎課教學模式的改革措施。
一、研究方法、思路
1.研究的方法
為了弄清當前《流體力學》教學模式的弊端,首先對已畢業的學生進行了調研,了解流體力學在實踐中的應用情況、對《流體力學》在教學方面的建議。然后,根據建議對《流體力學》的教學模式進行改革并實施;最后,調研改革后的教學模式的教學效果。
2.調查問卷的指標體系
調查問卷設立了四個指標:(1)教學內容;(2)教學方法;(3)教學手段;(4)考核方式。其中,教學內容的調查是從《流體力學》中一些公式的來歷、運用出發,目的是弄清學生對流體力學教學內容的理解情況,教學內容是否納入了有關的新理論、新技術、新成果和新動態,是否與實際需要緊密結合。教學方法的調查是學生上課時的態度、課堂氣氛等內容,目的是弄清當前的教學方法是否體現了學生的主體地位、調動了學生學習的主動性、培養了學生的創造能力;教學手段的調查是根據學生的試驗和實踐成績及對生活中流體力學應用實例的認識進行的,目的是弄清當前的教學手段存在的問題;考核方式的調查內容包括學生的卷面分數、實踐與實驗成績、創新能力,目的是弄清當前的考核方式能否反映學生的學習成績。
二、調研結果與分析
1.教學效果的影響因素
從圖中可看出,影響《流體力學》教學效果的主要因素是學生的基礎知識、教學方法及考核方式、學生的學習態度、實踐與實驗環節,分別為30%、22.5%、24%、20.6%,這幾種因素可以分別歸屬于教學內容、教學方法、教學手段及考核方式。因此,《流體力學》的教學效果可以通過教學內容、教學方法、教學手段及考核方式的改革而提高。
2.教學模式的改革與實踐
①教學內容的改革與實踐
調查結果顯示學生基礎不扎實、內源性的學習動力不足是影響《流體力學》教學效果的重要因素,對教學內容進行改革勢在必行。
針對學生基礎不扎實影響教學效果的問題,課題組認為可以從以下兩方面進行提高:首先從基礎課的教學著手。教學內容上多介紹一些基礎課的應用例子,要納入最新研究成果,使學生認識到基礎課的重要性,狠抓學生的學習成績,夯實基礎。其次,專業基礎課老師上課時用到相關的基礎內容時,要求學生提前復習相關的基礎課內容,并在上課時和學生一起復習鞏固此部分基礎知識,加深學生對專業基礎課的理解,使基礎知識和專業基礎知識密切聯系在一起。
針對學生學習對待專業基礎課的態度不積極、缺少內源性的學習動力的問題,專業基礎課教師在教授專業基礎課時,教學內容要不斷改革和完善教學內容,將枯燥的專業基礎知識及時與反映本學科領域有關的新理論、新技術、新成果和新動態聯系起來,始終保持與國內外先進技術水平的同步增長,避免教學內容和實際需要脫節;強調專業基礎課在本專業的專業課學習、研究生招生考試等方面的重要性,在學生心目中樹立學好專業基礎課的必要性;引導學生關注本專業的發展動向,發現專業基礎課在生活中、工程中的應用。
教學內容改革的具體做法是:上課前,老師給學生布置收集本節課的應用實例、復習本節課涉及到的基礎知識理論,比如介紹“作用于平面的液體壓力”一節的內容時,給學生布置復習“靜面矩”“慣性矩”等基礎知識。與此同時,教師也查閱文獻收集實例,并積極開展相關實驗。例如,用吸管和塑料瓶做虹吸演示,印證專業基礎課理論,豐富課堂內容,活躍課堂氣氛,調動學生的積極性;課堂內容也通過工程實例與專業的發展聯系起來,拓展專業基礎知識與專業課的關系,使學生明白學習的目的與作用。例如,在介紹《流體力學》中沿程阻力與局部阻力部分內容時,可以舉出其在《流體輸配管網》《暖通空調》等專業課程設計時的應用。
②教學方法的改革與實踐
傳統“技術性”的教學方法以老師、課本為主,學生處于被動地位,忽略了學生在學習中的主體性,在不同程度上壓抑或阻礙了學生的個性發展,扼殺了學生的創造力。教學方法的改革應體現學生在教學中的主體地位、參與作用,教師處于輔助地位,在教學中起指導作用。
在《流體力學》教學中,主要采用了“研討式”和“互評式”的教學方法。“研討式”教學方法是講完某一知識點之后,設計一些難度適當的問題進行討論,比如,學習了恒定總流的能量方程后,組織討論“水從高處往低處流”的問題,由于學生群體的年齡層正是處在好奇心和探究熱情十分旺盛的階段,因此討論比較激烈,既能夠了解本節內容、激發學習興趣,也培養了學生的創新思維能力。在“互評式”的教學方法中,采用作業互批互評或對某個同學的作業進行分析、點評,讓學生主動認識到常犯的錯誤,加深印象,同時在學生中形成比較、競爭的局面,共同增進知識。
③教學手段的改革與實踐
學生學習的動力不足、動手能力差的原因之一是教學手段不能與時俱進。當前的學生以“90后”為主,他們生活在網絡時代,信息量大、知識面廣,喜歡自主展示思想,通過爭論和碰撞形成觀點,摸索新的思路和方法,不喜歡只依賴課本和板書的教學手段。為此,加強了實踐教學、注重多媒體在教學手段的應用。例如,為了提高學生對“卡門渦街”的理解,帶領學生科技館參觀,使學生切實認識到流體力學在現實生活中的應用,提高學生學習的興趣;同時多媒體圖片進行展示,使教學內容更直觀、更易理解和吸收。在課外,通過網上答疑、作業展示等增加溝通渠道,達到良好的教學效果。
④考核方式的改革與實踐
目前,大多采用教考合一的考試模式,內容僵化,期末卷面分數是學生學習這門課的成績。這種方式不能真實地反映學生掌握專業基礎知識的情況,不利于提高教風、改善學風、提高教學效果。
為此,對《流體力學》的成績考核的內容和方式進行了改革,在試題內容上,去掉了死記硬背的內容,如名詞解釋等,緊貼實踐,形式靈活多變;由于授課過程中采用了提高學生主體地位的“討論”“互批”等教學方法和手段,學生的成績不僅僅是卷面分數,應該把學生在課堂討論中的表現、作業情況作為期末成績的組成部分。
3.教學模式改革與實踐的結果
教學模式改革前后的教學效果如表1。
從表1中看出,通過對教學內容、教學方法、教學手段及考核方式的改革與實踐,改革后的教學模式具有以下特點:
(1)提高了學生在專業基礎課學習中的主體地位,提高學習的主動性。
(2)提高了學習興趣,明確了學習目的。學生收集與專業基礎知識有關的新理論、新技術、新成果和新動態,能夠對專業基礎知識的運用有一個全面的認識,提高他們學習的興趣,明白為什么學習;教師收集資料能夠跟上學科、專業發展的前沿,為授課內容注入新鮮內容。
篇2
“工程流體力學”是動力類各專業及相近專業的一門重要技術基礎課,它為該類專業主要專業課程的學習打下必要的理論基礎。工程流體力學是流體力學的一個重要組成部分,它側重于解決工程實際中出現的問題,而不去過分追求數學上的嚴密性。它在一定程度上借助于實驗研究, 得出經驗或半經驗公式。其研究對象為流體,考察流體中大量分子的宏觀平均運動規律。所以,“工程流體力學”是能源動力類專業的最主要的專業基礎課程之一。
工程流體力學作為一門技術學科,研究方法也遵循“實踐- 理論- 實踐”的基本規律。但由于它的研究對象的特殊性,使得對它的學習也有一定的難度。在實際教學過程中, 我發現學生最大的問題在于――不會學這門課,不是學不會,而是根本不懂如何去學它,即沒有找到適合這門課的學習方法。本文即針對這個問題談談自己的看法。
1工程流體力學和工程力學的研究對象的性態是不同的
工程力學的研究對象是靜態的,而工程流體力學的研究對象是動態的。就其力學行為來講, 流體可以承受很大的壓力,但往往幾乎不能承受拉力。學習過程中,學生不能用工程力學的“靜態”思維來研究工程流體力學的“動態”對象,要用“動的”和“相對靜止”這些概念去闡述它。
本文在回顧熱能與動力工程專業基礎建設的基礎上,總結了三十多年來的人才培養工作。文章提出,今后要繼續以“流體機械”省級重點實驗室的建設為依托,結合實驗室建設與實驗教學改革,特別是以重點學科開放實驗室建設為突破口,為熱能與動力工程專業人才培養提供有力支撐,達到不斷提高本科人才培養質量的目標。
2注意工程流體力學中的基本模型的含義及運用
從微觀角度來看,流體和其它物體一樣,是由大量分子組成的。這些分子總是不停地、雜亂無章地運動著,分子之間存在著間隙。因此,流體實際上并非是連續充滿空間的物質。如果從分子運動入手來研究流體流動的規律,將十分困難,甚至難以進行。而流體力學是研究在外力( 如重力、壓力、摩擦力等) 作用下流體平衡和運動的規律,所研究的是大量分子的平均行為,沒有必要專注于每個分子。另外, 流體力學所研究的實際工程尺寸要比分子間距大得無法比擬。因此,必須建立適應流體自己的模型。《工程流體力學》中將實際的由分子組成的結構用一種假想的流體模型―“流體微元”來代替。“流體微元”由足夠數量的分子組成,連續充滿它所占據的空間,彼此間無任何間隙。這就是:連續介質模型。另外, 流體是連續的。因此“工程流體力學”中,連續性方程及其具體表現形式伯努利方程始終貫穿其中。
3抓住“工程流體力學”課程的主要內容去學習
熱能動力類《工程流體力學》的教學大綱中規定, 學生學習本課程,必須達到:(1)全面了解流體的主要性質和基本模型;(2)熟練掌握平衡流體的壓強分布規律, 善于計算流體與壁面間的作用力;(3)深刻理解流體連續性、能量、動量方程,并能熟練應用于求解工程實際問題;(4)懂得流體運動阻力和水頭損失的計算方法等。針對這些要求,學習過程中應重點掌握連續介質假說、流體的物理性質及參數、牛頓內摩擦定律、液體的相對靜止、靜止流體的壓強分布、歐拉平衡方程、靜止液體作用在平面壁和曲面壁上的總壓力、連續性方程、伯努利方程、流線與跡線方程、動量方程、描述流體運動的兩種方法、總流的伯努利方程、圓管中的層流、圓管紊流的沿程損失系數K、局部水頭損失、邊界層的概念、粘性流體中的應力、量綱分析法、流動相似原理等知識點。學校為了適應國家經濟建設的需要,適應水電開發宏偉事業的需要。針對這些知識點,多查閱資料、多做習題以求掌握它們,并將這些知識點延伸至工程實踐,力求找到解決工程實際問題的方法或手段,把所學知識舉一反三,靈活運用。
4注重實驗過程,加深知識理解
熱能動力類“工程流體力學”課程安排了自己的實驗教學大綱,針對課程知識點的要求,框定了幾個常見的實驗項目。如伯努利方程驗證、流量系數的測量、雷諾實驗、沿程阻力系數的測定 。其中伯努利方程驗證為必做項目,因為伯努利方程的運用貫穿課程始終,需加深對它的理解。總之,“工程流體力學”不同于其它力學,有其自身的規律性。要想學好它,必須搞清這門課自身的特點和針對它的研究規律, 并輔之以扎實的學習態度和不怕困難的精神。
參考文獻
篇3
2005, 354pp.
HardcoverUSD85.00
ISBN 978-0-521-81518-5
S.塔沃拉里斯 著
本書全面闡述流體力學中的各種測量方法,既有經典的方法,又有最新的技術,內容包括流量、壓力、速度、溫度和壁的切應力等參數的測量,以及流動可視化。書中涉及大量有關系統響應、測量的不確定性、信號分析、光學、流體力學儀器和實驗室實踐等基本素材,還有豐富的插圖,大量的參考文獻和100多個練習,是流體力學研究的有用工具。
全書分為兩部分含15章。第一部分一般概念,含第1~7章。第1章流動的性質和基本原理,論述流體力學的基本原理;第2章測量系統,介紹各種測量系統中所用的定義和概念;第3章測量的不確定性,討論測量的不確定性的定義和估計的方法;第4章信號調節、識別和分析,敘述信號調節、識別和統計處理所需的儀器操作和程序方面的基礎知識;第5章光學實驗的基礎,介紹光學測量所需的概念和基本知識;第6章流體力學的設備,匯集流體力學測量設備的基本元素,供讀者在設計時選擇參考;第7章走近完美的試驗,討論進行完美的試驗所需的一些因素。第二部分測量技術,含第8~15章。第8章流動壓力的測量,介紹在流體動力學試驗室測量壓力所用的相關設備;第9章流量的測量,闡述測量流量所用的一般儀器和技術;第10章流動的可視化技術,簡單介紹流動顯示技術的通用方法;第11章局部流動速度的測量,討論流動速度測量的幾種方法;第12章溫度的測量,闡述一般的溫度計和在流體力學研究中使用的其他測量溫度方法;第13章成分的測量,敘述混合流體中識別成分和相對比例的方法;第14章壁切應力的測量,簡述流體流動時,與流體接觸的表面上流體的切向力;第15章展望,指出實驗流體力學發展的方向。
本書自成一體,通俗易懂,可作為流體力學測量相關領域的大學生和研究生的教科書,也可供流體力學測量技術的工程師和科學家參考和閱讀。
吳永禮,研究員
篇4
流體力學是土建類專業的一門專業基礎課,也是全國勘察設計注冊工程師基礎考試必考科目。流體力學作為力學的一個重要分支,主要研究流體在靜止或運動時所遵循的基本規律及其在工程中的應用,是高等學校眾多工科專業的必修課。流體力學也是一門理論性和工程實際意義都較強的課程,具有理論不易掌握、概念和方程較多且易混淆、對學生高等數學知識及綜合分析和處理問題能力要求較高等特點,與枯燥、繁多的理論以及教學時數的減少形成了尖銳的矛盾。因此,尋求一種新的有效的教學手段,視聽結合,充分發揮多媒體教學的優越性,加大課堂教學的信息密度和知識密度,拓寬課堂教學的新思路成為必然。
一、流體力學課多媒體教學現狀
根據在流體力學教學中應用多媒體課件的情況來看,多媒體課件的應用使單位時間內教學內容大為增加得到公認,但對教學效果的看法反映并不一致。為了解使用多媒體課件的教學效果,我們兩次發出不記名問卷。其中一次讓學生給打分,30名同學中認為現在使用的流體力學多媒體課件有較大幫助和有所幫助的各有10名,合計占67%。經討論分析,多媒體課件之所以會出現授課效果不佳的情況,主要是因為在課件的制作和使用的過程中,存在如下這些“問題”:
1.原有課件的制作和應用沒有充分體現以學生為主體,只是將教師從粉筆、黑板中解放出來。有些章節內容單調甚至照抄課本內容,成了文本教材的電子化;有些則忽略了教學內容的連貫性和邏輯性。
2.多媒體課件中,圖片、動畫的選擇不符合整體教學的安排。要么簡單拼湊,造成課件的形式缺乏多樣性;要么將簡單的問題復雜化,缺乏合理的思路,其結果是大量的圖片分散了學生的注意力,浪費了時間,造成教學質量下降。
3.課件包含知識過多,文字描述繁瑣。為了讓學生能夠在有限的課時內學到更多的知識,教師過于擴大多媒體課件的知識量,造成了屏幕上顯示的內容過多、講解時屏幕翻滾過快,學生對教師所講授的內容沒有留下印象,也不知道大量的知識點該從何處著手記錄,導致學生不容易跟上教師的思路,不易復習。
4.課件內容“乏味”,不能吸引學生注意力。部分課件內容陳舊,有些內容與講課內容結合不緊密,還有一些音像不夠清晰,影響視聽效果。
二、課程多媒體教學改革的思考
1.總方案設計。通過問卷調查及調研等方法,對流體力學多媒體教學的需求性、優缺點、教學效果等方面進行全面分析。調查研究存在于各個主要教學環節中的問題,并進行匯總分析,以確定出總體方案。
2.教學設計。根據《流體力學》教學目標,對教學內容、教學方法和教學過程等方面進行安排,建立課程層次結構。多媒體課件內容的選取要以教材為藍本,從實現教學目標、完成教學任務的需要出發,但又不能為課本所束縛,要充分增加課件的含金量。一個優秀的課件不能只是教材的幻燈片演示,而應該增加它的生動直觀的作用,因此教材內容的選取很關鍵。隨著對課件制作認識的提高,我們做課件的每一部分時,都應該做到心中有數,對于每一頁面的制作都要做到精益求精,這樣做出的課件才能流暢的運行。
3.結構設計。設計合理的流程,使教學內容通過多媒體課件的方式表現出來。多媒體教學擺脫了黑板加粉筆的呆板表現形式,依賴于大量的多媒體素材,把以往受時間和空間限制的內容搬進課堂,體現了其特有的優勢。素材的選取依授課內容而決定。制作課件時,老師本身就是一名導演,怎樣把“演員”(即素材)放到適合的位置,并使它表演得出色,全部依賴于導演的水平。因此教師要吃透教學內容,在參透文字稿本的基礎上,反復構思,進行創作,設計出符合教學的課件來。
4.版面設計。設計技術性、藝術性以及應用性良好的版面,提高課件的教學效果。課件制作過程要求熟悉電腦的基本操作、掌握相關軟件的使用方法。做課件并不是說我只要掌握了課件制作軟件的使用就可以了,它需要多種軟件協同工作,比如圖像制作、聲音錄制、文字編輯、動畫制作等等,所以要求我們平時注意多學一些操作方法,或在計算機專業人員的配合下共同完成課件的制作,以使課件不僅具有教學內容的教育性、科學性,而且要有課件的技術性,藝術性。
5.收集使用反饋意見。為保證課件的正常使用,還需要多次測試,以便能夠發現課件在運行當中存在的問題,及時修改,不斷完善。一個課件的好與壞,只有通過實踐才能真正得出結論。課件制作完成后,應用于課堂教學,然后根據學生的反饋信息,再將課件加以修改,從而使其達到最優。如果制作的課件引不起學生的興趣,在課堂上起不到應有的效果,那么這樣的課件無疑是失敗的。因此還需要不斷地對課件進行修改、完善與升級,使之更加適合教學的要求。
根據《流體力學》課程教學內容的特點,精心設計、制作多媒體素材,集圖、文、聲、像的綜合表現功能,融教育性、科學性、藝術性、技術性于一體的課件,可以有效調動和發揮學生學習的積極性和創造性,最大限度地發揮學生的潛能,強化教學效果,提高教學質量,從而促進大學生對流體力學基礎知識的掌握和應用,并提高利用所學知識解決實際問題的能力。
篇5
近幾年隨著后備儲量持續增長,我國的石油工業以前所未有的速度向前發展,這就要求石油工程技術人員必須掌握扎實先進的專業知識。石油工程專業有其自身濃郁的行業特點,其目標是培養能在石油工程領域從事油氣鉆井工程、采油工程、油藏工程、油氣儲運等方面人才。在油氣勘探開發儲存運輸過程中,存在廣泛而復雜的流體流動現象,所以工程流體力學一直以來都是石油工程專業的核心基礎課。
一、上好“緒論”課
“緒論”是教材的開篇之言,通常對全書有一個概括性的介紹。包括內容的設置、該學科的發展簡史、與相關學科的聯系和今后的發展方向及動態。在教學過程中,充分備課,形象生動地上好緒論課,使教師在后繼的教學工作中事半而功倍。總結多年的實踐經驗,講好“緒論”可從以下幾個方面對教學產生積極的作用和影響:1.可激發學生的學習興趣和求知欲。知之者不如好之者,好之者不如樂知者,三個層次呈遞進狀態,樂學是最高層次的學習熱情,濃厚的興趣能推動學生獨立進行探索性的學習,而且在學習中主動克服困難,排除干擾;2.可促使學生在學習過程中將流體知識運用到專業課中,使知識融會貫通,有利于加深對專業知識的理解;3.可幫助學生了解學科的前沿動態,吸收最新知識,有利于學生對個人求學生涯的整體規劃,優化職業生涯。
二、定位教材,擴展內容
很多工科院校都開設了工程流體力學,針對不同的專業,流體力學的學習側重點肯定不一樣,那么對于石油工程專業而言,流體力學知識服務于鉆井、采油,偏重于工程運用,所以在講授過程中不必要求學生熟練掌握每一個公式的推導過程,只需了解就可以,更多講解與專業相關的實際運用,那么教材的選擇就很重要了。廣泛閱讀流體教材,選擇與專業最匹配的教材是首要任務。目前市面上有很多版本內容不同的教材,在定位教材后,難免教材在編排上不是盡善盡美,那么就要對選定教材的內容進行適當的擴展,可以加深加寬知識體系,更有利于激發學生的學習熱情。
三、講究課堂內教學方法和手段
自工作來,對于教學方法和手段進行了不斷的摸索完善,工程流體力學側重于應用流體力學的基本原理、理論與方法研究,解決工程實際問題。研究方法也遵循“實踐-理論-實踐”的基本規律。在實際教學過程中,發現學生最大的問題在于――不知道怎么學,不是學不會,而是沒有找到適合這門課的學習方法。所以需要教師講究課堂教學方法,采用合適的教學手段,讓學生不至于感到知識晦澀難懂,繼而失去學習興趣。例如:每次上課前提問回答上次課的學習重點內容,集中學生的注意力,在此同時給了學生收拾情緒的時間,以利于新課的講授;在上課過程中對于有散發性的問題,可以采用提問的方式調動學生主動思考,并給予一定的獎勵;如果章節內容相對簡單易懂,可以促使學生自己上臺講授,一方面激發學生自主學通學透,另一方面建立學生強大的自信心。
四、積極收集反饋信息
一方面在課間與學生主動溝通,了解學生的思想動態,拉近與學生的距離,才能最廣化地獲得反饋信息,師生關系。另一方面及時布置練習,既要起到鞏固的作用,又要充分發現學生的學習難點,然后有的放矢的解決難題。要想獲得預期的效果,教師在布置作業前必須精心研究習題內容,布置有代表性的習題,既不重復也不遺漏,然后盡快批改作業,在知識遺忘的截止時間前糾正錯誤,使學生形成正確的知識結構。
五、善用多媒體工具
隨著科技越來越發達,原本的板書形式慢慢遠離學生的視線,取而代之的是多媒體教學,在充分享受信息化的同時,要考慮學生的接受能力與接受程度。目前學生普遍反映多媒體教學雖然信息量大,但對于較大的信息量,學生難以全部接受,更容易形成抵觸心理。在充分征求學生的意見后,得到的結論是:善用多媒體工具――用于展示圖片、動畫和教學影像。
將板書與多媒體合理地結合在一起,板書用于基礎知識的學習,多媒體展示流體復雜的流動狀態與工程實際運用,便于學生的理解接受,最大化地保持學生的學習熱情。
六、重視實驗課
目前,學生中普遍存在重理論輕實踐的心理,做實驗敷衍了事,寫實驗報告只用粘貼復制就可以了,無論數據合理與否,應付交差就完事了,數據不正常也不思考,實屬本末倒置。流體力學是一門以實驗為基礎的力學分支,實驗探究不僅是教學的內容,更是培養學生科學素養的手段。加強實驗教學有利于激發學生學習興趣、有利于培養學生動手能力、有利于概念的構建、有利于模型的建立、有利于定律的導出、有利于結論的檢驗、有利于創新能力的培養。特別是流體力學中很多經驗公式,都是大量做實驗總結出來的,所以實驗是理論的源泉。現在實驗課均是實驗教師演示給學生看,然后學生參照實驗指導書依葫蘆畫瓢做一遍,遇到問題依賴于教師,不主動思考,完全失去了做實驗的意義。
七、結論
工程流體力學是一門專業基礎課,對專業知識的學習有著至關重要的意義,對工程流體力學的教學思考是永無止境的,作為一線教師,要在工作中不斷摸索實踐,積累豐富的教學經驗,在教學中實踐改革,提高教學質量,使學習工程流體力學的過程充滿樂趣與動力。
參考文獻:
[1]李會芬.熱能動力類《工程流體力學》課程學習的幾點建議[J].廣西大學學報,2007,(10).
篇6
【摘要】流體力學作為工科院校的一門專業基礎課程,其理論性強,內容豐富,知識點多,難度系數大,學生不易理解和接受。結合教學實踐與學生專業素養培養要求,從師資隊伍建設、教學大綱改革、緒論課講解和完善實驗教學環節等方面對專科教學中的流體力學課程改革進行了探討。
關鍵詞 流體力學;專科教學;課程改革
The Exploration on the Specialised Teaching of the Course of Hydromechanics
FANG Fei1.2LI You-bing2JI Min-min2
(1.Xinjiang Institute of Engineering,Department of Mechanical Engineering Urumqi, Urumqi Xinjiang 830092, China;
2.Anhui University of science and Technology, School of Materials Science and Engineering, Huainan Anhui 232001, China)
【Abstract】As a professional basic course in engineering colleges,hydromechanics is difficult for students because of its strong theory , rich content, more knowledge points and a large degree of difficulty coefficient.According to teaching practice and professionalism training requirements for students ,this paper explores the construction of the faculty, curriculum reform, teaching to introduction and improvement of the experiment teaching of the course of hydromechanics.
【Key words】Hydromechanics; Specialized teaching; Reform of teaching;
流體力學是一門綜合性的專業方向必修課,屬于專業基礎課。通過本課程使學生掌握流體平衡與運動的基本理論、基本知識和基本技能,為學生學習后續課程和掌握專業知識以及為今后解決工程實際問題奠定初步的流體力學理論基礎。本科壓縮型的專科生在理論知識掌握成熟度上不如本科生, 而實踐動手操作能力和到基層的吃苦敬業精神不如中專生。為了適應社會形式的發展和面臨教學對象的不同,專科教學中的流體力學課程改革勢在必行。為此,我們結合教學實踐與學生專業素養培養要求,認為可以從以下幾個方面進行課程教學改革。
1加強師資隊伍建設
流體力學課程目前的任課教師隊伍基本分為兩類,一類是專門研究流體的科研人員,另一類則是相關專業的專業課教師。而實踐反應出的問題是,這兩類教師在教學過程中都存在著各自的缺陷。前者本身確實有很堅實的理論基礎,但是缺乏對所授學生相應專業的了解,以至于在課堂上無法列舉出與學生所學專業相關的工程實踐實例,這必然導致學生無法學以致用,與后續專業課的學習脫節,在某種程度上可能造成學生認為學習該門課程是否必要。后者可以很好的彌補前者專業知識的匱乏,但是一般專業老師在自身學習流體力學的時候也是作為專業基礎課程來對待,因此對于基礎知識的掌握同樣存在著明顯的不足。對于任課教師的選擇,我們提出的建議是加強學科交叉。在學校邀請資深專家做學術報告和專題講座時,可以組織該專業所有任課老師都參加,加深他們對所授學生專業的了解,以便在課堂上講解時能結合專業實際,從而打造出一支理論基礎知識扎實,專業性強的師資隊伍。
2改革教學大綱內容
2.1模塊化教學內容
所謂模塊化,即將流體力學劃分為流體物理學性質、流體靜力學、流體動力學、理想流體動力學、 粘性流體動力學、 流動阻力相關計算、 壓縮氣體管路、 管路系統水力計算等幾個模塊。根據不同的專業要求, 進行不同的取舍和組合[3]。比如給排水專業可以將明渠流部分作為學習重點,而熱能動力專業則需要將氣體部分作為重點學習內容。由于教師在專業基礎課上有針對性的教學,學生在后續的專業課學習中就能輕松做到理論聯系實際,達到預期的教學效果。
2.2多樣化教學手段
積極推行多媒體技術與傳統的板書授課方法相結合的手段。隨著計算機科技的發展和普及,多媒體教學方法已經廣泛的應用在各種課堂教學中。同樣,通過多媒體演示功能,能夠生動、具體、形象、直觀的解決流體力學教學進程中的一些抽象的難點部分。但傳統教學方法的教學效果不能因此被忽視,尤其在理論分析、公式推導上,仍然是教師利用板書進行教學的方法占明顯優勢。教師通過傳統的教學方法,一方面能夠很好的把握課程節奏,與學生互動;另一方面也便于學生做好筆記,易于知識點的消化吸收。
2.3變更考核方式
目前我校的專科考核方式與本科一致,統一采用的都是閉卷考試成績占70%,考勤、作業、實驗占30%,而實際實驗部分只占了10%。但從專科學生的專業培養素養要求來看,既要重理論,又要重實踐。因此,對于流體力學這類專業基礎課的考核方式要做到兩手都要抓。我們建議的考核方式是閉卷考試成績占60%,實驗占30%,考勤、作業占10%。
3把握緒課講解
經過多年的教學總結,學生反饋回來的信息是流體力學難度太大,部分專業術語太抽象。甚至部分學生在還沒有開始學習的時候,就已經產生了退怯心里,這對接下來的學習極為不利,以至曠課的現象普遍。流體力學雖然理論性較強, 但卻是一門及其貼近生活的學科。然而緒論作為一本教材的概述,是學生最先接觸到的部分,是對教材整體內容的高度濃縮和概括,貫穿整個教學過程,更對學生的學習起到引領、提示和導向等作用,所以講好一堂緒論課至關重要。物質包括固液氣三項,而流體就占液體和氣體兩項,可見流體占據了我們生活中的大部分空間。教師在講課時,應側重于多列舉一些生活中的實例來說明流體力學基本理論知識及其應用。比如,我們每天呼吸的空氣,喝的水,都是流體;而我們能呼吸到新鮮的空氣,喝到水,這體現流體具有流動性的特點。另外教師在講授緒論課時,務必要介紹整本書的內容綱要,以實用為目的,以必須、夠用為度,以掌握概念、強化應用為原則,并列舉工程實際中可能遇到的需要用教材理論知識解決的問題。在此基礎上學生能對要學什么知識、能解決什么樣的問題做到心中有數,能積極調動學生的求知欲和學習的興趣。這樣的方式也可以用在后續課程講解上,教師在每堂課結束前留下懸疑,并隨著課程的進展逐步解開疑問,層層遞進,一邊解決問題一邊學習新的知識點,一舉兩得。
4完善實驗教學環節
專科學生畢業后一般都工作在相關專業的一線崗位,這就注重學生的實操能力。要做到理論與實際融會貫通,實驗課的教學環節不容忽視。傳統的實驗教學模式基本都是驗證實驗,以班級為單位,分組進行,部分實驗甚至只由老師進行演示,負面的抑制了學生的自主創新能力。當然,驗證實驗的開設非常必要,而且要與課程內容形成很好的銜接。但是除此之外,還應開展一些拓展學生發散能力和創新思維的實驗,讓很多有想法的學生自主實驗,激發他們的學習興趣,培養他們的創新思維。另外,教師要嚴格要求學生端正實驗態度,尊重實驗結果,讓其養成嚴謹的實驗習慣,才能對以后專業中的流體力學現象做出科學的定性分析及精確的定量計算,才能正確地解決工程中所遇到的流體力學方面的設計和計算問題。
5結束語
目前,隨著各本科院校逐年擴招,每年大批應屆畢業生流向社會,我國當前就業形勢普遍嚴峻。從技術可信度來講,用人單位會優先錄用本科生;從崗位穩定性的角度出發,用人單位則會優先錄用中專生,這一直是專科畢業生面臨的挑戰。本文從強化師資隊伍,改正教學方法,多種教學手段的有機結合以及實驗教學環節的完善等方面進行教學改革,以提高專科學生專業能力競爭力,適應人才市場的需求。
參考文獻
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[2]張敏,李好學.流體力學教學初探[J].河南機電高等專科學校學報,2008(11):157-158.
篇7
Li Xiaochuan, Huang Xiangyong
Yangzhou university, Yangzhou, 225127, China
Abstract: Engineering fluid mechanics is the specialized fundamental course of thermal energy and power engineering (TEPE) specialty. According to present situation in engineering fluid mechanics teaching, the new ways of teaching reform about this curriculum are put forward in this paper on the basis of in—depth research and analysis of the main problems existing in the teaching practice.
Key words: engineering fluid mechanics; teaching reform mode ; research and practice
工程流體力學是熱能與動力工程專業重要的專業基礎課,主要研究流體靜止和運動的力學規律及其在工程技術中應用的學科。作為一門重要的專業基礎課,本課程不僅為學生學習后續專業課提供必備的基礎理論知識,也為從事熱能利用的有關專業技術人員從事專業技術工作和科學研究工作提供重要的理論基礎。工程流體力學課程在理工科教學體系中具有重要地位,由于多方面的原因導致課程的教學效果不是很理想,教師難“教”、學生難“學”已經成為師生的共識。因此,當前新形勢下積極思考和探索工程流體力學教學改革方法對改善課程的教學效果、提高學生的培養質量具有重要意義。根據本學院學生的教學現狀,從工程流體力學課程教學中“教”與“學”方面的改革進行一些思考和探索。
1 教學中存在的主要問題分析
為了有針對性地提出工程流體力學課程的改革思路,筆者對本學院熱能與動力工程專業和建筑環境與設備工程專業本科二年級的學生進行了調研,主要從課程本身的特點、教師“教”和學生“學”方面對教學質量的影響進行了調查、分析和總結。
1.1 工程流體力學課程本身特點
工程流體力學課程包括理論教學和實驗教學兩方面的內容,課程涉及的知識面比較廣泛,高等數學、大學物理、工程熱力學等,尤其對學生掌握經典力學和高等數學的要求較高。此外,工程流體力學課程本身研究對象是流體,研究對象不具有固定的形狀、研究理論比較抽象、經驗公式繁多且推導過程復雜不易理解。以上特點導致了本課程教師難教、學生難學,教學效果不理想[1]。
1.2 教師“教”的方面
從教師“教”的方法和手段來看,不能根據當今大學生的特點進行教學、調動學生的學習熱情、激發學生的學習興趣是造成教學效果不理想的主要原因,主要表現在以下幾個方面:(1)教學方法單一、教學手段落后,教師上課自己沉浸于“講”課的過程,單方面向學生“傳授”知識,而不顧及學生“聽”課的感受,忽視了教學過程中“教”與“學”之間的互動性。這種教學方式造成的危害是逐漸使學生喪失了學習的主動性和與教師交流的動力,在這種情況下,教師無法得到學生的反饋信息,從而影響教學水平的提高。(2)教學內容老舊,講課內容局限于教材本身,沒有或很少對課本知識進行擴展、結合現實生活中的實際現象進行舉例說明,理論與實際脫節,導致學生不知道學習本門課程能夠解決什么問題、如何解決問題的疑問。(3)過于依賴多媒體課件授課,板書很少或者摒棄板書。學生反映這種授課方式速度偏快,不利于對基礎知識、公式等內容的理解和消化。此外,某些教師的課件僅僅是對板書的復制,課件的制作質量不高,無法體現多媒體教學的特點[2]。(4)學生課業繁重以及新校區位置偏遠帶來的交通不便,導致教師在課后幾乎沒有時間對學生進行指導。
1.3 學生“學”的方面
通過調查發現,在學生“學”的方面存在以下問題:(1)學生普遍存在學習上怕吃苦、自制力較差、學習態度浮躁的現象。(2)在上課前不提前預習本次課程所講述的內容。(3)課堂上不能集中思想認真聽課,課下提不起興趣認真復習、做作業。
篇8
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)10-0098-02
目前,鄭州輕工業學院(以下簡稱“我院”)的制冷與低溫工程專業已被評為國家級特色專業。為了加強制冷與低溫工程專業學生能力的培養,造就人才,有必要對制冷與低溫工程專業的教學進行全面的改革。
“流體力學”是制冷與低溫工程專業的一門重要的專業基礎課,主要分為流體靜力學和流體動力學,研究流體平衡、運動規律、流體和周圍物體之間的相互作用力及其實際應用的科學。由于流動現象和流動規律及其影響因素十分復雜,故其具有理論性強、概念抽象和公式較多、實際工程應用廣、對學生的綜合分析處理問題的能力要求較高等特點。[1]加上學生對流體流動機理普遍缺乏感性認識,導致“流體力學”課程歷來被公認為是教師難教、學生難學難懂的課程之一。[2]因此,迫切需要進行“流體力學”課程教學改革,使學生學好本門課程,提高課程教學質量,使學生能更深刻地理解和掌握專業理論知識,培養學生的綜合分析應用能力和創新能力,全面提高專業素質。
分析目前我院制冷與低溫工程專業“流體力學”課程教學的現狀,發現存在以下主要問題:首先,“流體力學”理論性強,概念多而抽象,難以理解,學生普遍缺乏對流體力學問題的感性認識,學習興趣不高;其次,課程中公式繁多,推導過程復雜,且大多涉及到“高等數學”的偏微分方程,另還涉及到“大學物理”、“理論力學”、“材料力學”等方面的知識,學生理解困難;另外,學生對所學的知識不能靈活應用。因此怎樣激發學生的學習興趣,選擇合適的教學模式組織教學,全面實現該課程教學目標,提高教學質量,是該課程教學亟待解決的問題。
一、改革教學方法
學好“流體力學”這門課對于制冷與低溫工程專業的學生來說至關重要。讓學生理解流體靜止和運動的規律及其影響因素,不僅能為學生學習后續的專業課程提供必要的理論基礎,也能為學生以后分析解決實際工程中的實際問題提供理論指導。怎樣才能讓學生學好這門課,筆者結合自己的教學經驗,認為可以從以下幾方面著手。
1.激發學生學習興趣
學生是學習的主體,而“流體力學”又是大家公認難學的課程,因此學生的學習積極性高低決定著“流體力學”這門課教學的成敗。
要提高學生學習“流體力學”的積極性,首先要上好“緒論”課。“緒論”課是學生接觸和了解“流體力學”這門課的窗口,也是教師的教學水平和教學方式的第一次展示,“緒論”課上得好不好直接影響到“流體力學”課程教學的成功與否。通過“緒論”課讓學生對“流體力學”的發展及其廣泛的工程實際應用有一個大致的了解,使他們充分意識到“流體力學”知識和我們的生活及國家的建設密切相關,深刻理解“流體力學”知識在今后的學習和解決實際工程問題中的重要作用。[3]
教師在講授一些理論知識之前,可先舉出很多貼近生活的有趣實例或者先提一些問題來激發學生的學習興趣,啟發引導學生積極地思考。例如在講液體的粘性之前,可以先問學生:在水中游得快還是在油中游得快?為什么?又如在描述流體運動有兩種方式――拉格朗日法和歐拉法時,可以將在座的學生和教室里的每個座位作為研究對象來進行類比,從而讓學生很容易的理解兩種方式。通過舉例和提問的方式,讓學生帶著問題去學習,讓學生親身感受到參與教學活動是一件樂事、趣事,由愿學到愛學再到樂學。實踐表明:列舉事例或提問的方式可以避免學生學習的枯燥感,活躍課堂氣氛,不僅可以吸引學生的注意力,激發學生學習的主觀能動性,還可以使學生充分意識到本課程對今后學習和工作的重要意義,并且能加深學生對所學知識的理解和記憶,使學生分析問題和解決問題的能力得以提高。
另外,還應充分利用多媒體,通過圖片、動畫讓學生直觀了解各種流動現象,而不是停留在抽象層面,從而提高學生學習“流體力學”的興趣。
2.巧妙講解公式
為了定量地描述流動現象和分析流動機理,需要應用數學工具。學生要真正理解基本概念、重要公式,首先就要讀懂數學,然而讀懂了數學不一定意味著明白了數學符號背后所代表的物理意義。“流體力學”教學實踐表明,學生從讀懂數學到理解流動問題的物理本質有一個過程。教師的一個重要任務就是做好各方面的工作,幫助學生完成從讀懂數學到理解流動的物理本質這一過程的轉變,進一步建立起科學的思維方式。
“流體力學”在分析介紹歐拉平衡微分方程、歐拉運動方程、連續方程、動量方程、伯努利方程等理論知識時都有大量的公式,這些公式涉及一些高數、物理、力學方面的知識,特別是大量的偏微分方程,加上“流體力學”的公式推導采用歐拉法,與物理及其他力學不同,學生的觀念不易改變,而且推導過程復雜,學生理解掌握很困難。如果過分強調“流體力學”知識的嚴密性和完整性,對每個公式的每個推導細節都逐一介紹,推導過程將會枯燥無味,學生只會被弄得糊里糊涂,興趣全無。而如果直接給出公式,讓學生死記硬背,只能讓學生不知其所以然,當然也就不能真正用所學知識來解決實際問題了。
根據多年的教學經驗,筆者認為:“流體力學”中公式的講解應將重點放在概念引入、理論模型建立的思想、基本原理和主要步驟以及公式的物理意義與應用限制上。首先對基本概念力爭講透,概念清楚了,公式的講解推演才有意義。然后重點使學生明確公式的物理意義及公式中各項參數的物理意義和幾何意義,只有真正理解了公式的物理意義,才能靈活使用公式解決實際工程問題。最后應強調公式的應用范圍及應用注意事項。由于流動的多樣性,“流體力學”中的很多方程都是在一定的條件下得到的,如伯努利方程就有多種形式(理想流體、實際流體、流體是否可壓等),在具體運用時,要根據具體情況選用正確的形式。
3.充分利用作業
學習的最終目的是讓學生能夠獨立自主地解決實際工程問題。如果基本原理掌握了,接下來就是如何用這個原理去解決實際問題。課后作業是檢查學生對所學知識理解、掌握程度的一種手段,同時也是培養學生分析、解決問題能力的一種方法。
首先應由學生獨立地完成一定量的課后練習題,這是“流體力學”學習過程的重要組成部分,解題過程實質就是利用“流體力學”的基本原理和基本方程分析和解決實際問題的一個訓練過程,課后習題可以幫助學生加深對基本概念和基本理論知識的理解。
然后再由教師通過習題課的方式,利用具有代表性的習題和一些學生普遍認為困難、出錯多的習題,講述流體力學原理在工程實例中的應用。在講解習題時,重在提供條理清晰的解題思路、詳細具體的解題步驟,使學生在此過程中掌握解決問題的正確方法和技巧,以便在以后的學習工作中舉一反三、觸類旁通、學以致用。這一過程增強了學生對流動過程物理本質的理解,將物理問題與數學工具有機地結合起來,有助于學生對與專業相關聯的實際工程問題進行認真思考,有效的增強了學生分析并解決實際問題的能力。
二、改革教學手段
多媒體教學以其形象、直觀、生動、具體、易于理解的教學特點,豐富的教學內容,被高等院校廣泛采用,并深受廣大師生的歡迎。[4]
多媒體教學在“流體力學”教學過程中發揮著重要的作用。利用多媒體,可將“流體力學”中那些難以用語言描述的流動圖像、抽象難懂的知識點,如拉格朗日和歐拉法的描述,流線與跡線、層流、湍流等,通過圖片、動畫和視頻資料直觀形象地展現給學生,使其從感性認識開始建立清晰的物理概念,較容易地掌握相關內容,并使學生的邏輯思維、綜合分析能力得以提升。另外一些需占用大量時間寫板書表述的和不易通過板書表述的內容也可利用多媒體制作Power Point課件。如莫迪圖、水頭線、各種流場和一些典型的例題習題等。采用多媒體教學,授課的信息量增多了,教學內容更豐富了,學生在有限的時間內接收的知識更多了,學生的學習興趣提高了,學生的思路拓寬了,教學質量也提高了。
多媒體教學的發展并不意味著要摒棄傳統的板書教學。有很多學生認為板書能讓他們有更多的時間去思考消化一些抽象的東西,更有利于對基礎知識的理解和掌握。根據“流體力學”既有抽象復雜的流動機理又有大量的基本概念、基本方程的特點,在教學過程中應將多媒體教學與板書教學相結合,揚長避短,發揮各自的優勢,為教學工作更好地服務。如對某些特定的流動現象,可以通過多媒體教學,加深學生對流動現象和機理的理解。而對于較重要的公式及一些重點難點內容還是采用板書教學,例如流體力學基本方程的推導過程依然使用傳統教學中的板書,有利于學生集中注意力,讓學生更清楚地看清步驟、方法和解題思路。這樣既可留給學生足夠的思考時間,又可加深學生對重要知識的理解,從而獲得良好的教學效果。
三、 結束語
總之,高等教育教學改革,特別是專業課程的教學改革,是一個長期而艱巨的實踐過程。“流體力學”是制冷與低溫工程專業的一門重要的專業基礎課,在教學中要根據學校的具體情況改革教學方法和教學手段,借助現代教育技術與手段,充分調動學生的學習興趣,結合生活、生產、科研中的實際問題,進行深入淺出、生動活潑的講解,揭示問題的本質,向學生傳授治學方法,擴大學生的知識面,培養學生獨立思考問題、分析問題、解決問題的能力,培養學生的創新精神,以取得更好的教學效果。
參考文獻:
[1]王偉.土木專業工程流體力學課程教學研究[J].山西建筑,2008,34(21).
篇9
一 啟發式教學的含義
“學而不思則罔,思而不學則殆”,針對這一現象,孔子認為“不憤不啟,不悱不發,舉一隅不以三隅及,則不復也”。這句話的意思是:“不到他努力想弄明白而不得的程度不要去開導他;不到他心里明白卻不能完善表達出來的程度不要去啟發他。如果他不能舉一反三,就不要再反復地給他舉例了。”從孔子對啟發式教學的認識,可以看出啟發式教學首先要學生處于“憤”或“悱”的狀態,之后才是教師的“啟”和“發”。也就是說,學生要先經過努力思考,卻仍不能解除心中疑惑,這時教師才應該對學生進行點撥,教給學生解題思路與技巧。所以說,啟發式教學的第一步是學生應對所學的內容進行自學,而且經過了深思熟慮而不得。啟發式教學的第二步才是教師的指導或引導,無論是對語言的精準表達,還是解題的思路或技巧指導。啟發式教學的第三步,是對學生剛剛解除的疑惑進行考查,以驗證學生是否真正理解,是否熟練掌握,以期學生能在學會的基礎上,能夠舉一反三,融會貫通。
“啟發式”教學的思想與“填鴨式”、“滿堂灌”的做法相對立。教師在任何情況下都不可以自己的灌輸代替學生思考。啟發式教學的根本思想是以學生為教學活動的主體,教師只起指導、引導作用。啟發式教學不僅是一種教學方法,更重要的是一種教學思想。
二 啟發式教學在流體力學教學中的實踐
從啟發式教學的思想看,教師要想啟發學生,其前提是學生必須要有疑惑,并且是在思考后不能解答的前提下,才進行啟發。因此,老師的職責是如何使學生去積極思考,在學生迷茫而無所得的情況下對學生進行正確的引導。
1.以啟發式教學思想為指導,精心營造啟發的教學情境
教師在所有的教學環節,都應以啟發式思想為指導。重視后用啟發式教學。每一位教師應從教學規律出發,精心設計教學活動,精心營造啟發式教學情境。
2.啟發式教學方法在流體力學課堂中的運用
第一,總結式啟發和回顧式啟發。流體力學是以流體為研究對象,探討其受力及靜止、運動規律。前后知識邏輯性強。每部分知識結束時,應及時總結,進而拋出新問題,引發學生課后思考。甚至可布置思考題,讓學生自己找出解決問題的思路。下一節課開始時,教師先回顧上節課的主要內容,從沒解決的問題入手,和學生探討解決問題的方法。如講完“流體靜壓強的兩點特性”后,可及時讓學生思考,如果流體是運動的,那么其動壓強是否還具有這兩點特性,從而引發學生的疑問,這樣不但使學生主動去探究靜壓強大小與作用面方位無關的原因,還會使其帶著興趣去學習流體動力學的內容。
第二,現象啟發式。流體力學課程概念多,前后內容邏輯性很強。教學內容的安排應符合人類從感性到理性、從現象到本質、從淺顯到深入的認識過程。因此,教學時應經常與日常生活及工業生產中的現象相聯系。例如,講“流體黏滯性概念”的時候,讓大家思考手接觸不同流體,如空氣、水和油時的感覺,從感覺上區分不同的流體具有不同的黏滯性,并認識到它們與手的黏附力不同。接著讓學生分析原因,從而水到渠成地得出黏滯性的本質是內摩擦力的結論。
用現象或實例可以引發學生的思考,進而吸引學生的興趣,而且會讓學生明白,流體力學中的概念是從現象中抽象出來,與現象緊密聯系的。對這些本質的理解及知識的獲得反過來可以解決、解釋很多實際問題。這樣,學生會饒有興趣地學習知識,并能從本課程中得到更大的收獲。
第三,對比式啟發。在流體力學教學中,可以采用以下三種對比方式:一是將相近或相反的概念、規律進行對比。例如,在講氣體能量方程時,與前面的液體能量方程對比,說明氣體能量方程形式上的不同。再如,氣體靜壓強的分布規律與液體相對比,甚至把流體的壓強分布與粉體或固體的壓力進行對比。這樣,可以使知識的區別清楚地呈現出來,使學生印象深刻,便于記憶。二是將新舊知識進行對比,使學生在原有知識的基礎上學習新知識,從而加速對新知識的掌握,做到“溫故而知新”。例如,將理想元流伯努利方程、理想總流伯努利方程和實際流體的伯努利方程的成立條件及方程形式進行分析對比,可貫通舊知識和新知識,使學生加速對后者的掌握。學生的學習是一個在原有知識結構的基礎上不斷更新、不斷加深的過程。無論從知識的深度還是廣度上,都是不斷提升和深入的過程。這就要求教師善于從學生原有的知識基礎出發,引出新的問題,引發學生的思考,并分析得出新知識,解決新問題。三是將課堂理論知識與生產實踐、日常生活中的實例相對比,使抽象的內容具體化,加深學生的感性認識。教師應重視教學實踐活動,并充分利用實踐教學,把理論知識與實踐聯系起來,培養學生用書本知識解釋、解決生產、生活中所遇到的問題的能力。
篇10
流體無固定形狀,即使受到的剪切力再小,只要持續存在,其變形便會隨時間持續增大,不像固體那樣,一定的受力只能產生一定的變形。流體力學的基本理論非常嚴密,描述流體流動現象的數學方程非常復雜,高度非線性[1],因此學生對流體力學敬而遠之的現象比較嚴重。此外由于因特網及電子計算機的普及,各種虛擬現象泛濫,在這樣的環境下成長的學生接觸和感受實際發生的各種流體流動現象的機會大大減少,對自然現象的觀察和理解能力很弱。很多學生在接受流體力學教育之前所受的應試教育的影響下[2],學習只是為了在短時間內對給出的試題做出接近正解的答案獲得高分,這種教育具有多大的意義,近年來許多學者從教育學的角度提出了疑問[2]。只有直面實際的流體流動現象,抓住問題的本質,才能誕生真正的學問和研究。筆者基于對本科和研究生的流體學教學中存在的難點和問題,指出了重視流體流動現象的觀察和理解對提高流體力學的教學效果的必要性和重要性。
一、流體力學教學面臨的問題
(一)新形勢下學生所處的社會環境變化
學生從小利用電腦打電子游戲的玩耍時間和機會大大超過了自己親自動手制作道具及模型的體感玩耍時間,通過體感玩耍接觸和觀察自然現象的機會大大減少。
因特網的普及使得在短時間內獲得大量的信息或實時獲得信息成為可能,近年來出現學生過度依賴因特網的傾向,疏遠了紙質圖書及相關文獻這些知識比較系統邏輯性也有保證的傳統信息載體。但因特網上除了正確的信息外,還有很多不準確甚至錯誤的信息,即使是正確的信息,各信息段之間也缺乏系統性,因此學生僅通過因特網難以建立系統的知識體系的。
手機在學生中的普及也使得學生們在實際問題時,不是自己獨立分析問題,找出問題發生的原因,而是直接利用手機詢問他人求得答案,這樣很難培養獨立制定計劃,對可能事態進行預測,獨立進行解決問題的能力。這恰恰是對一個未來走向社會成為一個優秀的技術人員的必經的磨礪之道。
(二)流體力學教學面臨的問題
流體流動的力學模型及其運動的物理意義難以理解[3]。流體粘性產生的模型與牛頓粘性定律之間的對應關系就是最好的一個例證。大多數學生雖然能夠使用牛頓粘性定律進行計算,但對運動的流體為何會產生粘性卻不能正確的理解。的確,對于涉及到流體力學的某些技術或產品設計,只要懂得一定的計算即可,但是對于開發和設計全新的產品,如不能準確把握所涉及到的相關流體流動的物理本質,有時會產生完全錯誤的設計結果。
流體的運動狀態繁多,流體力學融合領域廣,要求學生掌握更多的學科預備知識,尤其對數學知識的要求更高,使部分學生覺得流體力學是難以接近的一門課。同一流動現象常常可以從多個角度進行解釋,容易使學生產生混亂。比如對翼型的流體力學工作原理,可以從流體流動的動量變化、伯努利方程、壓力積分、流線的曲率變化等幾個方面進行解釋,解釋方法之多反而會使學生產生混亂,但每一種解釋方法都是正確的,解釋的都是一個本質,只有完全理解各種解釋方法所依據的理論,才可以解除認識上的混亂,將學到的知識條理化、系統化。
描述流體流動的數學方程高度非線性化,數學上求解比較困難。描述流體流動的納維斯方程和能量方程是否可以求解以及數學解的唯一性的證明需要微分方程、偏微分方程、多元積分等很深的數學功底,但近年來學生的數學和力學基礎存在下降的趨勢。
學生在進入大學前所接受的應試教育的影響很大,以考試成績自評學習效果的認識根深蒂固[4]。實際的流體流動現象往往沒有單純的標準答案,有時甚至存在多個解,重要的是抓住流動現象的物理本質,系統的理解流體力學的基本原理。
二、教學方法對應
解決上述問題的根本方法,筆者認為只有從流體力學教學上,直面涉及流體的各種現象,使學生準確的把握物理本質。為此在流體力學課堂上,廣泛采用流體模型教學和實例教學,增加學生觀察理解各種流動現象的機會,喚起他們對本門課的興趣的同時,讓他們形成為探究流動現象背后的物理本質進行思考的習慣,這對解決流體力學教學所面臨的問題至關重要。
使用電吹風斜向上吹一個讓學生事先準備好的氣球模型,沒經驗的學生會意外的發現氣球會向斜上方飄起。這一流體流動現象可從風從氣球上部通過時,由于氣球表面的影響風的流向會產生變化,也就是流線產生彎曲,根據風的動量變化必然產生使得氣球浮起的升力得到解釋,還可以從物體繞流邊界層效應得到解釋。從這一簡單的模型教學,還可以解釋飛機的機翼通過改變空氣的流向進而獲得升力的流體力學上的工作原理。
在一個裝滿水的塑料瓶內分別放入密度大于水和小于水的鋼球和泡沫小球,然后放在一個可移動桌面上,使桌面等直線加速運動,可發現鋼球運動較慢留在瓶底,而泡沫球運動較快停在瓶嘴附近。觀察這一個現象引導學生:泡沫球運動得較快是因為等加速運動瓶內流體的靜壓在運動方向上遞減形成壓力梯度,小球的前進方向的壓力大于等加速運動產生的慣性力,因此小球相對于塑料瓶向前運動;而作用于鋼球的前進方向的靜壓力雖然與泡沫小球相同,但慣性力大于前進方向的靜壓力,因此鋼球相對于塑料瓶向后移動。這一模型教學比一般教科書上關于流體等加速直線運動流體的靜壓分布的例題更容易使學生抓住問題本質,且能培養學生獨立思考之習慣,使學生體會到透過流體流動現象來正確觀察和理解把握流體力學基本規律的樂趣。
經常使用立式洗衣機的人都知道,洗完衣服后,衣兜總要被翻過來,假如原來兜里裝有硬幣等硬物,也會被掏出來[5]。把這個實例在課堂上講出后,學生們甚有興趣,追問其中的奧秘,當教師根據伯努利定律做出解釋并介紹伯努利這位集物理學家、數學家、力學家及醫學家于一身的瑞士的大科學家的基本情況后,學生們頓時對這位科學家充滿了崇敬之情,通過大量這種實驗模型及實例教學,學生們對學習流體力學這門課更有了興趣和信心,教學效果的提高自不待言。
三、結語
本文詳盡的分析了計算機、因特網、手機等現代化通訊工具普及后對學生產生的影響,由于流體力學課程知識體系的特點,這種影響產生的負面問題很多,尤其是教授成長在應試教育體制下走入大學的學生,更需要轉換認識,改變教學觀念,在課堂教學中廣泛植入實驗模型教學和實例教學,讓學生直面實際存在的各種流體流動現象,通過實際的流體流動現象的觀察和理解,達到生動及形象的把握這些流動現象背后的流體力學的基本定理,有效提升教學效果的同時,通過簡單實驗模型的制作還可提高學生的動手能力,這對學生走向社會成為一個具有創造性思維能力、獨立思考的優秀技術人員也是一個必不可少的雛形磨礪。
[參考文獻]
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[2]李丹,楊斯瑞.應試教育與創造性人才的培養[J].繼續教育研究, 2009, 25(2): 180-185
篇11
“流體力學”作為理工科的一門專業基礎課和必修課,它的重要性是眾所周知的,作為力學分支,其在安全工程專業有著廣泛的應用,與泄漏、火災、爆炸、通風等有著密切的關系,是后續工業通風、消防工程等專業課程學習的重要基礎。近年來流體力學學科發生深刻變化,對流體運動認識加深,測量手段更為先進,對流體運動分析和處理的能力空前強大,與工程應用結合更加緊密。然而“流體力學”這門課程概念抽象、數學公式多,在以往課程教學過程中更多重視理論知識的傳授,人才培養過程中存在著過分偏重理論知識學習,缺乏對學生工程能力的培養等不足之處。因此,本文借鑒國際流行的CDIO工程教育理念,擬對安全工程專業“流體力學”課程進行教學改革,使理論知識服務于后續的安全知識學習及工作實際,將知識教育和能力培養有機地結合起來,增強學生發現問題、分析問題和解決問題的能力,使學生專業理論知識的學習真正地更好地融入之后的安全工作中。
2CDIO工程教育理念
CDIO是構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Imple-ment)和運行(Operate)的簡稱。“C”構思指系統性的構想、思考,明確產業需求。“D”設計是把將要被實現的計劃通過視覺的形式描述出來的活動過程;“I”實施是執行、施行實際的行為,指把設計轉變為產品的過程;“O”運行是指產品實現之后(即實施之后)使用其來達到想要的價值的過程。從構思、設計、實施到運行的全過程就是產品的整個生命周期,用它來代表工程的范疇[1]。CDIO教育模式提倡培養具有較高專業理論水平和符合產業需求的綜合性應用能力并重的高等工程教育專業學生,這種模式在安全工程專業領域具有一定的借鑒意義[2]。CDIO強調在系統和產品構思、設計、實施、運行的真實工程實踐環境中培養學生的工程能力,通過引導學生以主動的、實踐的、知識之間有機聯系的方式培養學生的工程能力,使學生在創新思維能力、終生學習能力、團隊合作能力和工程實踐能力等方面得到全面的訓練和提高。
3基于CDIO理念的流體力學課程實施
3.1優化教學內容
在教學時,教材的選取是非常重要的,首先要選擇一本好的教材,然后圍繞教材的內容,進行全方位的內容設計。湖南工學院安全工程專業選用的教材為蔡增基、龍天渝主編的《流體力學泵與風機》,該教材詳細介紹了流體力學及泵與風機的基礎知識,并配有豐富的習題供學生課后練習鞏固,另圍繞教學大綱,每章設置了思考題。但教材內容多是從供熱通風空調類專業角度出發,內容較多。按照安全專業職業能力與素質需求為導向,結合我校安全工程專業對該課程課時安排較少,學生文科生多,理科基礎薄弱的特點、安全工程專業需求及其與后續專業課程之間的關系,課程教學內容分為四部分:(1)流體靜力學。掌握流體平衡的規律,對其中與安全工程關系不大的小節進行刪除。(2)流體動力學。研究流體在運動狀態時,作用于流體上的力與運動要素之間的關系,以及流體的運動特征與能量轉換等。(3)有關流體靜力學和流體動力學在生產和生活中的應用,如孔口與管嘴恒定流、管道恒定流等。注重與工業通風、消防、安全工程中常見的泄漏等問題相結合。(4)泵與風機工作原理及運行知識,重點掌握如何選擇泵與風機。由于課時有限,其他知識可通過學生自主學習來完成。內容設置注重培養學生的創新能力、學習能力和分析解決問題的能力,不因課時少而刪除其物理背景、力學建模和求解過程等方面的學習,只講授結果、計算公式、圖表等這種短視的做法培養出來的學生只是現成公式的計算機器,面對新的問題將束手無策,學生沒有創新能力,沒有利用所學知識解決實際問題的能力。只有掌握正確的基本概念和流體運動一般規律,才能認識特殊規律,才能有分析實際問題的能力,才能正確應用和處理流體力學商業軟件。
3.2轉變教學方法
在課堂教學中注重學生綜合思維、系統思維和工程能力的培養。結合傳統的教學方法,采用以問題學習的形式,要求學生基于問題學習。(1)首先要講授該門課程的性質及作用,讓學生掌握該課程在整個專業培養中的作用以及工程實踐中的具體應用價值,以及該課程與其他課程之間的關系,從而在學生的整體知識架構中建立起清晰的課程邏輯聯系[3],培養學生的系統思維能力。(2)各知識點的教學過程采用啟發式教學法,先由老師設置問題,讓學生帶著問題進行學習;學完之后讓學生思考學了什么,有什么用;除了基本的教學過程外,在課程中設置一些小專題討論,培養學生分析問題、解決問題的能力。(3)傳統的教學模式由于缺乏對知識的應用,學生通常將通過考試作為學習目標而專注于記憶考試內容。因此在教學中注重相應知識點的講解的同時,注重對各知識點的應用和拓展,各知識點多方面地與安全工程專業相結合(如在講述孔口管嘴出留時與危險化學品物質泄漏進而導致火災、爆炸、中毒事故相結合;講述流動阻力時與工業通風管道設計、消防水管道設計相結合),強調其對專業的支撐作用,要求理論知識必須服務于安全工作實際,將知識教育和工程能力培養有機地結合起來。
3.3實驗教學改革
實驗環節是CDIO模式下教學環節的非常重要的組成部分,學生工程能力的培養和綜合應用能力的提高,有賴于此環節[4]。實驗教學方面通過建設流體力學實驗室,將實踐教學貫穿于學生的整個學習過程,實現對學生的動手實踐能力、技術應用能力、研究創新能力的培養。實驗模塊分為基礎驗證類實驗模塊、綜合性實驗模塊和開放性實驗模塊。基礎驗證類實驗主要包括雷諾實驗、能量守恒驗證實驗、沿程阻力實驗、局部阻力實驗、文丘里管實驗、流量計實驗、離心泵實驗等[5]。這些實驗過程簡單,能幫助學生更好地理解流體力學的基本原理和定律,但缺乏創造性,沒有與安全工程專業實際相結合。綜合性實驗如與工業通風課程相結合,設計一個通風除塵管道模型,學生通過流體力學知識制定實驗方案,使用儀器測量風速、壓強等相關參數計算通風阻力。讓學生把流體力學知識更好地與安全工程專業相結合,解決專業實際問題。綜合類型的實驗相對較復雜,采用團隊協作的方式,通過互相交流討論解決實驗過程中遇到的問題,發散思維,實驗結束后進行匯報,培養學生的團隊協作能力和溝通能力。開放性實驗模塊通過建設開放性實驗室,為學生參加各類學科競賽、科技創新活動、自主實驗、參與大學生研究性與創新性實驗項目、參與教師科研項目提供實踐平臺。如學生可進行計算機虛擬流體力學實驗、利用flunet軟件模擬火災發生時煙氣流動過程。開放性實驗可鍛煉學生創新能力。
4結論
1)安全工程專業“流體力學”課程作為一門學科基礎課,其教學改革應以專業能力需求為導向、學生能力培養為目標,引入CDIO理念進行教學改革,可提高學生創新思維能力、系統思維能力、和工程能力的培養,提高學生的工程意識及大工程觀。2)基于CDIO理念的“流體力學”課程教學改革應注重學生主體作用的發揮,以學生為主體、教師為主導,采用問題學習的形式進行教學,培養學生用基礎理論分析、解決實際問題的能力。3)在“流體力學”課程教學改革中,應注重實驗教學環節,實驗教學除了基本的基礎驗證類實驗外,組織學生做一些綜合性、設計性、開放性實驗,教學中注重學生團隊協作能力,人際交往能力和創新能力的培養。
參考文獻
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篇12
武漢理工大學材料學院所開設的“無機非金屬材料實驗”是一門國家級精品課程。在其基礎系列實驗中,包括了以柏努利方程為核心的流體綜合實驗。
柏努利方程(Bernoulli’s Theorem)因其由英國流體力學的先驅者柏努利推導出來而得名。其本質是自然界中普遍存在的能量守恒原理在流體力學中的具體應用。具體來說,該方程是關于在流體流動過程中,流體的勢能、壓力能、動能與因流動阻力造成的能量損失之間的轉換與平衡關系。在工程流體力學及其實踐中,該方程的使用十分有效,它幾乎可以解釋和解決工程流體力學中許多現象和問題。這也為我們講解以柏努利方程為核心的流體力學綜合實驗的原理以及解釋所出現的各種流體流動現象提供了良好的理論基礎。
柏努利方程盡管在物理意義上具有能量的含義,但因其中的各項具有“高度”的量綱。因此,它又有幾何的含義,由于英國人習慣用“頭(Head)”來表征高度,翻譯成漢語就是“壓頭”的概念。因此,柏努利中的各項就是“壓頭”的集合,分別稱為:幾何壓頭、靜壓頭、動壓頭和壓頭損失。
二、實驗和實驗授課過程中的創新探索
在本流體力學綜合實驗過程中,最重要的就是讓學生深刻地弄清(壓頭)阻力損失的概念。早期流體力學家根據數學、物理學的基本原理,對于阻力損失進行過的分類,按照英語原文直譯過來就是“摩擦阻力損失(Friction Loss)”和“局部阻力損失(Minor Loss)”。
關于摩擦阻力損失,它是指當流體流速的大小和方向均不改變時,純粹因流體內部的速度差所導致的摩擦阻力而引起的能量損失(或稱為:壓頭損失)。根據摩擦阻力損失的大小與流體經過的路程成正比的特點,我國國內普遍將其稱為:沿程阻力損失。
關于局部阻力損失,它是指在流體流動過程中當遇到局部障礙時,流體流速的大小、方向至少有一個會發生改變。于是,因流體質點速度分布重組和撞擊及其所引起的漩渦區而造成的、在障礙所在局部區域內的、除了原有沿程阻力損失之外的附加能量損失(壓頭損失)。弄清楚了以上概念及問題的本質,教師講課以及學生理解就相對容易許多。
本流體力學綜合實驗中的第一個實驗是:關于流體局部阻力損失的實驗。具體來說,就是流體在流經突擴管時,靜壓分布的變化規律表征、局部阻力系數的測量、在突擴管前后流體流速分布重組的情況以及有關渦旋區的形成原因。我們以實驗中的靜壓分布變化規律來驗證和加深這幾項內容。這樣也有利于通過實驗環節來理解局部阻力損失的成因,從而加深理論課學習的效果和印象。
本流體力學綜合實驗的第二個實驗是:關于柏努利方程效果的演示實驗。圖1就是我們根據真實實驗裝置所開發的實驗模擬軟件的一個截面圖。通過該實驗,可以直接明晰地呈現出流體流動因符合柏努利方程而產生的各種流動現象和效果。學生對該演示實驗中所呈現的各種流型和規律的反映效果較好。在此基礎上,我們又提出了在材料工程中、在日常生活中出現的各種流動現象,請同學們思考與并設法用柏努利方程來解釋,然后進行適當的引導,這樣有助于提高素質教育的結果。也就是說,有助于通過該實驗的學習將流體流動中所體現的真實規律應用到具體的材料工程中,包括材料的制備、加工,以及制備加工所用有關設備內的某些結構。這也為學生畢業以后從事具體的工作中和技術革新活動而貯備一定的基礎知識。
圖1柏努利方程實驗裝置
本流體綜合實驗的第三個實驗是:有壓滲流的電模擬實驗。該實驗的關鍵是弄清楚流體流動(尤其是滲流)的概念與特點。其實驗結果是用具有相同數學分布規律的電場(其參數可測量)來模擬出有壓滲流場的規律(直接測量較困難)。另外,在該實驗中,我們還講解了均勻地增加流體流動的阻力有助于提高流體流動的均勻度。這一道理在工程實驗中,經常被用到。
三、結論
作為國家級精品課程的一部分,我們在本流體力學綜合實驗過程別注意教學效果的深化、開拓與創新活動。經過以上所述的創新探索以及幾次該綜合實驗的教學,我們認為達到了這個目的。從學生的反饋意見來看,也驗證這一結論。希望本文對相關實驗教學活動有所裨益,也歡迎各方面的反饋意見和指導建議。我們將認真對待與積極改進,從而為無機非金屬材料專業方向的人才培養做出自己的貢獻。
四、致謝
本項目由武漢理工大學校級教學研究項目(項目號:201004)以及武漢理工大學實驗室開放項目(①材料工程流體力學實驗與其模擬實驗的開發;②材料工程基礎課程中傳熱學模擬開放實驗的開發)提供支持。
【參考文獻】
[1]劉立.流體力學泵與風機(第二版).北京:中國電力出版社.2007.
篇13
0 引言
工程流體力學課程作為能源與動力工程專業三大核心專業基礎課程之一,其教學質量的好壞直接影響能動專業本科生后續專業課的學習,甚至影響學生畢業后從事本?R倒ぷ韉氖と文芰Α8每緯嘆哂懈拍畛橄蟆⒐?式繁多、推導復雜、應用型強等特點[1],導致學生在學習時出現積極性不高、學習效率低、對課程產生恐懼心理等不良情況,必須對工程流體力學傳統教學模式進行改革。本文分析了工程流體力學傳統教學模式的不足,引入PBL教學模式進行改革,針對工程流體力學課程提出實施步驟,并對實施效果進行分析,討論了應用PBL教學方法需要注意的問題。
1 工程流體力學傳統教學方法存在的問題
結合工程流體力學課程特性,根據多年工程流體力學課程教學實踐發現,采用傳統教學方法存在以下三方面問題。
(1)傳統教學方法導致學生被動接受知識,沒有充分發揮學生積極性。傳統教學方法中教師主講,學生聽課的模式,以學生熟悉掌握授課大綱內容為目標,教師傾力向學生灌輸知識,學生被動地接受知識,沒有充分調動學生的主觀能動性和學習積極性,在教學過程中沒有充分的思考和理解,只是簡單地對課程知識點進行背誦,學生無法體會到工程流體力學課程魅力所在,也無法體會流體力學知識在生產實踐中應用的美妙之處。
(2)傳統教學方法不利于學生追根尋底精神的培養,阻礙了學生創新能力的培養[2]。采用傳統教學方法,學生對很多流體力學概念主要通過對課本的記憶,或者是通過互聯網搜索而得出,缺少了學生的思考、歸納和總結過程,也導致了整個課程的知識點是凌亂記憶的,存在只見樹木不見森林的學習現象,無法構建系統的知識體系,學生無法將課程各章節之間的關系建立聯系。
(3)傳統教學方法導致課程實踐教學環節效果不理想,不利于學生實踐能力的培養。流體力學的研究方法主要有理論分析法、實驗模擬法、數值仿真法和現場觀測法,這幾種方法相輔相成,相互驗證。在工程流體力學課程中,很多結論和公式不是通過嚴密的理論推導而是基于系統的實驗得出,傳統“填鴨式”教學方式忽略實驗背景知識的講解、實驗原理的探尋、理論與實踐的結合,不僅讓學生無法理解實驗結論的意義以及對相關知識點進行應用推廣,還讓學生在實驗教學時只是根據實驗步驟操作實驗,無法理解其深層次含義。
2 應用PBL教學方法實施步驟
針對傳統教學方法存在的弊端,課程教學采用基于PBL教學法進行改革。PBL教學法是一種以問題為導向以學生為主體的教學方法,也是近年來教育工作者研究的熱點[3-5]。該方法將學生置身于以問題為中心的全新情景中,通過小組合作的方法探尋問題的根源,利用課程知識點來分析和解決問題,達到掌握課程知識點的目的,經過這個過程,促進了學生分析問題和解決問題的能力,培養了學生自主學習、邏輯推理和團隊協作能力。
采用基于PBL教學模式后,需要依據教學大綱內容對傳統教學方法教學設計進行修改,規劃基于PBL教學方法實施過程,從而提高教學質量。基于PBL教學方法的工程流體力學課程實施步驟如下:
(1)創建基于PBL模式的課堂討論小組。以專業為單位進行分組,每組成員4-6人,為便于學生討論和團隊合作,學習可以自行組建團隊,并推薦1名學生作為組長,組長接受教師分配的任務,負責組織本組組員進行討論,協調組員對基于PBL模式所設置的問題進行討論,記錄討論過程,對討論結果進行歸納總結。
(2)根據課程知識點設置基于PBL模式問題。根據工程流體力學課程教學大綱要求,對課程按照章和小節進行劃分,以每2個學時作為時間單元,針對流體力學課程需要掌握的知識點設計提問問題,在設計提問問題時需要考慮到問題的難度和廣度等因素,使得學生能通過自身的努力達到目標,合理地調動學生學習積極性。
(3)通過查閱相關資料,小組內部交流解決問題。教師在每次授完課后布置基于PBL模式問題給學生,小組組長在課后組織本組組員進行分工合作,查閱流體力學相關教材、電子數據庫等不同形式的參考資料,通過組員之間的深入交流和討論,提出基于流體力學知識點的問題解決方案或者對問題給出合理解釋,并記錄整個討論過程,總結討論結論。
(4)小組對問題的解決進行匯報。每次上課前,教師檢查學生對問題的解決情況,隨機抽取1-2組的學生進行匯報,考查學生對知識點的理解情況。在學生匯報時,老師盡量做到每次請不同的學生來進行匯報,保證班上所有的同學都積極參與到問題的探討,這樣也便于教師對問題學生進行針對性的輔導,掌握整個班級的學情情況。
(5)教師點評與分析。通過學生的匯報,教師可以了解學生對知識點的掌握情況,對表現良好的學生給予肯定,同時也能了解到學生在相關知識點所涉及的前修課程知識和學生個性差異等情況,更加深入地了解班級學情情況,在接下來講解相關知識點時可以做到有的放矢,更加突出講課的重點和難點,學生也在有基礎的情況下認真聽課,在聽課過程中發現自己對相關知識點思考的片面性、不夠深入等問題,同時聽課也是對課前小組討論問題的再一次復習,取得了良好的教?W效果。
3 PBL教學方法實施效果
通過課后無記名問卷調查,調查內容主要包括是否有必要采取基于PBL教學模式、對課程印象最深刻的知識點、對課程最感興趣的知識點、對教師講授印象最深的知識點、對小組討論印象最深的知識點等內容,學生將調查結果以書面形式提交給教師。調查結果發現,超過80%的學生認為PBL教學方法對學習有促進作用,值得提倡和推廣,很多學生認為該教學方法提高了自主學習積極性,增加了同學之間的友誼,鍛煉了知識點歸納和分析的能力,增加了學習成就感。
同時也對采用PBL教學方法的班級進行了縱向對比,在試題題型、分值分布一樣且試題難度相當的期末考試中,采用了PBL教學方法的班級比往屆平均分高出5-8分,特別是在選擇題、填空題方面掌握程度明顯偏高,說明PBL方法加深了學生對知識點的理解,提高了教學質量。
4 基于PBL教學方法討論
通過采用PBL教學方法可以提高工程流體力學課程教學質量,鍛煉學生學習自主性和分析問題解決問題的能力,培養團隊協作精神,極大地提高學生的綜合素質,為學生后續專業課程的學習奠定良好基礎。然而,要成功采用PBL教學方法,教師還需要處理好以下三個方面問題。