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關鍵詞:流體力學;教學模式;改革
作者簡介:楊衛(wèi)波(1975-),男,湖北安陸人,揚州大學能源與動力工程學院,副教授;毛紅亞(1976-),女,湖北天門人,揚州大學財務處,會計師。(江蘇 揚州 225127)
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)23-0083-02
“流體力學”作為土木、機械、能源、動力、環(huán)境、化工等學科的一門主干技術基礎課程,由于其理論性強、概念抽象、方程繁瑣、難以理解與記憶,導致學生學習的難度較大,從而影響教學進程和專業(yè)人才培養(yǎng)的質量。因此,如何針對“流體力學”課程自身特點,結合專業(yè)建設目標,探索出一套新的適合各專業(yè)培養(yǎng)目標的流體力學教學模式具有非常重要的意義。本文結合工科院校學生的實際情況及筆者教學實踐與體會,從教學內容、教學方法及考核方式三方面對流體力學教學模式改革進行了深入的探析。
一、教學內容
1.教學內容的選擇
教學內容的選擇對于提高教學質量、改善教學效果具有重要的意義。根據教育心理學理論,[1]在教學中應把課程中具有廣泛遷移價值的科學成果作為教材的主要內容,從而可實現利用已有知識來同化現有知識的作用,提高學生的接受能力?!傲黧w力學”作為大學工科專業(yè)的一門課程,雖然其內容相對比較陌生,但其所包含的基本知識卻貫穿于中學相關課程之中。如流體力學中的速度、壓力、壓強、質量守恒方程、能量守恒方程及動量守恒方程等,學生均在中學物理中均學過,因此在講述相關內容時可以將其與中學內容相聯(lián)系,從而提高學生的理解能力。又如在講述管路的串聯(lián)與并聯(lián)特性時,其流量、阻力及阻抗特性正好與中學物理中電學的串聯(lián)與并聯(lián)電路的電流、電阻特性一致,如果在講述之前引出中學的電路串并聯(lián)原理,則可大大加強學生對管路串并聯(lián)水力特性的理解能力。因此,根據學習遷移理論,將相關內容與學生已有知識進行對接,并闡述其相互之間的關系,不僅可以有效發(fā)揮學生利用所學知識來同化現有知識的作用,而且對于改善教學效果具有積極作用。
2.教學內容的編排
要合理編排教學內容就必須使教材結構化、一體化,以使構成教材內容的各要素具有科學、合理的邏輯關系。目前,國內“流體力學”課程的教學體系一般包括流體靜力學、流體動力學(理想流體流動與實際流體流動)、流動阻力損失、孔口管嘴管路流動及特殊流動現象等。每部分內容既獨立,同時各部分之間又有相互的聯(lián)系。為了使學生容易學習,可以按照流體力學實際應用路線由簡單到復雜的方式來編排教學內容。如可以從最簡單的流體靜力學部分開始,因為靜力學部分中學物理中已講授,生活中很常見,學生容易接受。由于靜止是相對的,運動才是絕對的,自然界流體應用中更多的是運動著的流體,讓學生明白這個道理后很自然將教學內容過渡到流體動力學部分,從而可提高學生繼續(xù)往下學習的興趣。在講述流體動力學部分時,先從簡單的一元理想流體運動部分著手,然后逐步過渡到多元理想流體流動及實際流體運動。在講到實際流體運動時,由于能量方程中出現了阻力損失項,這樣就很自然將內容過渡到流動阻力損失計算這一部分內容。由于生活中的復雜管路往往是由簡單管路串聯(lián)與并聯(lián)而構成,因此,復雜管路的水力特性(流量、阻力等)需要確定,這樣就可以根據流體力學實際應用需要將內容由阻力損失部分轉移到孔口管嘴管路流動部分。最后,根據各專業(yè)培養(yǎng)需要,選擇適合的特殊流動現象內容進行講解,以加強流體力學的實際工程應用。這種以流體力學實際應用路線由簡單到復雜作為主線的教學內容選擇模式,內容組織層次感較強,講起來更加引人入勝和重點突出,教學過程相對簡化。
3.教學內容的彈性化
教學內容彈性化有兩個方面的含義:一方面要根據每屆學生不同的知識背景和不同的定位要求,采用不同的表達方式,以滿足學生多樣化的學習需要。另一方面是要根據時代的發(fā)展,不斷更新教學內容,以適應最新科技發(fā)展的需要。[2]例如在“流體力學”教學過程中,為了讓學生更容易接受,可以刪去大量的數學公式推導,如流體連續(xù)性方程、動量方程、能量方程的推導等,這些內容對于學生是否掌握流體力學基本知識并無影響。又如,對于不同的學生群體,應根據學生今后的定位不同選擇適當的教學內容,對于高職高專的學生,由于其畢業(yè)后大多數要走出校門從事實際工作,因此,在講述時應側重于流體力學實際應用方面的知識。而對于普通本科院校的學生而言,畢業(yè)后有相當一部分的學生要繼續(xù)從事相關的研究工作(如考研等)。因此,應加強學生流體力學理論方面的教學與培養(yǎng),以提高學生將來的研究能力。隨著時代的發(fā)展和計算機的普及,將計算機用于求解流體力學問題的計算流體力學已越來越顯示出其重要的作用。所以,流體力學教學中,適當介紹當今常用的計算流體力學商業(yè)軟件,如Fluent、Star-CD、CFX及Ansys等,以擴充學生的知識視野,為今后有意繼續(xù)深造的學生提供鋪墊。
4.教學內容與工程實際相結合
興趣是最好的教師。教育心理學[1]的研究表明:當學習內容與學生已有的知識和生活實際相聯(lián)系時,才能激發(fā)學生學習和解決問題的興趣。因此,在流體力學教學過程中,應結合專業(yè)目標盡可能多地介紹流體力學廣泛的工程應用背景,引導學生提高自主學習流體力學的興趣和積極性。如在講述流體靜力學中液體作用在曲面的總壓力計算時,可以介紹1998年特大洪水災害長江決堤事件等;在講到流體靜力學中平面總壓力計算時,可以適當引入長江三峽水壩閘門的設計與計算;在講到沿程與局部阻力損失[3]時,可以講述如何選擇水泵,并以每天生活用水管道供水為例來分析等;在講到動量方程應用時,引入如何確定彎管及分叉管路中水流對管道的沖擊力,從而可計算出管道支墩所受的推力;在講述畢托管時,可講述如何測量風管的風量與風壓,在講述傾斜式微壓計時,可與畢托管一起講述如何利用兩者來測量正壓與負壓風管段的動壓、靜壓及全壓等。任課教師在平時授課過程中,結合專業(yè)培養(yǎng)目標適當穿插講述一些發(fā)生在我們身邊的與流體力學有關的實例,使學生認識到流體力學在生活及工程中的重要性,激發(fā)其學習興趣,以提高教學效果。
二、教學方法
目前課堂授課中常用的教學方法主要有傳統(tǒng)教學模式與以多媒體技術為代表的現代教學模式。傳統(tǒng)教學模式是指教師通過口授、板書完成特定教學內容的一種課堂教學形式,該模式學生容易接受,可以達到預期教學目標。但缺乏創(chuàng)新與探索知識的功能,尤其是在當今知識快速更新的年代,更是面臨嚴峻的挑戰(zhàn)?,F代教學模式是指在課堂教學中引入多媒體技術,通過形象逼真的動畫的運用,生動形象地展示教學內容,從而可以充分發(fā)揮學生學習的積極性,使教學方式形象生動,有利于培養(yǎng)學生的思維能力、想象能力和創(chuàng)造能力。
考慮到傳統(tǒng)與現代教學模式各自的優(yōu)缺點,在流體力學教學過程中應將兩種教學方法有機結合起來。如在講述相關理論公式時,就以傳統(tǒng)的板書教學為主,對公式的推導和例題的講解,用板書的方式條理化,通過板書一邊寫、一邊對學生提問,一邊推導相關公式,讓學生參與到教學中,從而可以加強學生與教師間的互動,激發(fā)與調動學生的學習積極性。而在流體力學理論的工程應用部分則較多地采用多媒體課件,例如在講授層流與紊流[3]這部分內容時,單純地板書講解其概念很抽象,用多媒體課件展示雷洛實驗講解則直觀生動,容易理解。在講解孔口管嘴管路流動及虹吸現象時,用生動動畫顯示其流動全過程,可說明其流動過程中截面收縮及可能出現的真空現象,從而給學生留下深刻的印象。
三、考核方式
考核的作用主要是了解教師教與學生學的情況,及時發(fā)現問題以便改進??己朔绞降暮侠硇圆粌H能激發(fā)學生學習的興趣,同時還可以提高教學效果?!傲黧w力學”作為一門理論性極強的基礎課程,傳統(tǒng)的考核通常采用平時考核與期末閉卷考試相結合的方式,兩者所占比例通常為30%與70%。平時考核主要是學生的出勤率與作業(yè)完成情況,而期末考試主要是卷面所取得的成績。這種考核方式存在一定的問題,不僅不能激發(fā)學生的學習熱情,在某種程度上還會使學生產生抵觸心理。由于流體力學中有大量的經驗公式和圖表,如阻力系數計算公式與莫迪圖、納維-斯托克斯方程等,若采取閉卷考試,則勢必要求學生背熟這么多的公式,容易陷入死記硬背的怪圈。
事實上,這部分內容的教學要求是讓學生能熟練應用這些公式和圖表解決工程實際問題,而不需要死記硬背。因此,在考核方式中可以嘗試平時開卷考核與期末閉卷考核相結合的考核方式。即將不適合閉卷考試的一些無法記憶而又要求學生掌握與應用的內容,放在平時教學中進行開卷考核,而將一些基本原理、基本概念、基本計算方法的考核放在期末閉卷考試中。這樣,一方面,通過平時不定期的考核能提高平時學生的出勤率,另一方面,通過平時考核也可以激發(fā)學生平時的學習興趣,提高學習效率;此外還可以通過考核及時發(fā)現問題,改善教學方法。通過這樣的考核方式,既能激發(fā)學生平時的學習興趣,同時還可以提高教學效果,考試結果能較真實地反映學生對本課程知識的掌握和應用能力。
四、結語
教學不僅是一門科學,也是一門藝術。每一種教學模式都有其特定的適用范圍和條件。流體力學作為工科院校相關專業(yè)的一門主干技術基礎課,由于其理論性強、概念抽象、經驗公式多,給其教與學帶來難度。如何根據專業(yè)特點將其與各專業(yè)培養(yǎng)目標進行有機結合,通過教學模式的探索使其教學融入到各專業(yè)人才培養(yǎng)中,將是“流體力學”教學模式改革的進一步目標。
參考文獻:
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[2]劉立平,師少鵬.傳熱學課程教學的改革探索[J].高等農業(yè)教育,
關鍵詞:輔助教學軟件;流體力學;教學模式
中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)40-0273-02
一、引言
多媒體技術,尤其是網絡技術在現代教育教學中應用越來越廣泛,能創(chuàng)建新型的教學模式,改善傳統(tǒng)課堂教學的效果。應用計算機技術開發(fā)教學軟件,幫助學生自主選擇學習內容,彌補課堂教學的不足,及時檢驗所學知識的掌握程度,這種教學方式稱為CAI(Computer Assist Instruction),即計算機輔助教學[1]。《流體力學》是很多工科專業(yè)的一門專業(yè)基礎課,如安全工程、環(huán)境工程、土木工程等。該課程是一門理論與實踐緊密結合的課程,涉及的高等數學和物理學的知識比較多,基本概念比較多,計算公式比較多。學生普遍反映該課程的學習難度比較大,理解和掌握該課程的內容比較困難,學習的積極性和主動性不高[2]。隨著教學模式的變化及研究型教學的要求,如何提高學生學習興趣、培養(yǎng)學生能力、及時檢查學習效果,最大程度地調動學生的學習積極性和主動性,是教學面臨的主要問題之一。作者在近幾年的教學實踐中,根據《流體力學》課程的教學要求及特點,設計并開發(fā)了《流體力學》輔助教學軟件,在教學實踐中取得了良好的教學效果。
二、教學軟件的結構設計
本課程開發(fā)的《流體力學》輔助教學軟件包括四個模塊:系統(tǒng)管理、課程要點、工程實例、自我測試。
1.系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理模塊包括用戶管理、試題管理、學習記錄等功能。《流體力學》輔助教學軟件需要登錄,登錄界面包括學號和密碼兩個部分。學生以用戶身份進入軟件后,可以修改密碼、查看學習記錄,但不能使用試題管理功能。教師用戶用管理員賬號登錄,可以增加、刪除用戶,能增刪和修改試題,并能瀏覽學生學習的詳細情況和掌握測試結果等。
2.課程要點。課程要點模塊主要包括《流體力學》課程各章節(jié)的內容,如:基本概念、流體靜力學、流體動力學、流動阻力計算、流體出流及管流等,可根據教學的實際情況增加和刪除內容。基本概念部分將課程各章的主要概念集中起來,每章均選取比較重要的、需要學生掌握的內容放在軟件中,尤其是對重點的計算公式進行解釋,讓學生能夠有重點地進行學習,提高學習的效率。
3.工程實例。該部分收集了與流體力學知識相關的工程實例,尤其是重大工程實例以及近年來的一些熱點問題實例,這樣能引起學生的積極性和興趣。工程實例對應各章內容,包括文字描述、圖片、視頻等,并提出相關流體力學問題。比如:南水北調工程、長江三峽大壩工程、飛機導彈的研制、潰壩事故、臺風登陸等,使學生能理論聯(lián)系實際、拓寬知識面、提高學習興趣,培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。
4.自我測試。自我測試模塊根據不同的知識點設計有不同的題型,主要包括填空題、判斷題、選擇題、簡單計算題和應用題。學生可以自主選擇不同題目進行測試,及時了解知識掌握程度和學習效果,查看試題答案可以及時發(fā)現自己的薄弱環(huán)節(jié)。教師查看測試成績可以了解學生掌握相關知識的情況,發(fā)現教學中存在的問題,有針對性地進行改進。教師事先建立測試試題庫,并能不斷完善。學習完成選擇的測試題后可以隨時查看成績和正確答案,教師對主觀題可以給出詳細的評閱,指出出錯的關鍵點。
三、教學軟件功能的實現
1.開發(fā)工具的選擇。《流體力學》輔助教學軟件的開發(fā)選取B/S的開發(fā)模式,學生能方便使用該軟件。選用Visual Basic 6.0作為軟件開發(fā)語言,VB6.0提供了可視化的Windows界面設計功能,具有強大和快速的數據處理能力。本軟件的數據庫選取Access數據庫,能方便和快速管理各類數據。Access的優(yōu)點在于它有豐富的開發(fā)界面及使用環(huán)境,有著強大的報表創(chuàng)建功能[3]。
2.各模塊功能的實現?!读黧w力學》輔助教學軟件按照各模塊的功能,采用友好的界面實現各部分功能。在菜單中點擊各按鈕可以進行各模塊界面,再點擊進入各子功能模塊;也可以在下拉菜單中選擇子菜單直接進入各子功能模塊。自我測試模塊先選擇題型,再進行各種題型的答題操作。答題時可隨時返回重新選擇試題,查看試題答案時可以通過鏈接查看相關知識要點,有針對性地復習課程的基礎知識,以便牢固掌握易混淆、難理解的知識點。學生利用互聯(lián)網的優(yōu)勢,可以不受課堂的限制,隨時主動、靈活地選擇學習內容,及時查缺補漏,充分調動學習的主動性、積極性。圖1為應用題測試界面。
四、輔助教學的效果評價
該輔助教學軟件在《流體力學》的教學中連續(xù)運用了幾年,并不斷進行了完善。為了評價該輔助教學軟件的效果,設計了調查問卷,以便了解該軟件的應用效果。調查問卷如表1所示。
經過幾年的教學實踐,對回收的有效問卷進行了統(tǒng)計分析。從統(tǒng)計結果看,該《流體力學》輔助教學軟件有效彌補了課堂教學的不足,教學內容選擇恰當,重點突出,充分體現了計算機輔助教學的優(yōu)點,軟件簡便、實用。95%以上的學生愿意使用該輔助教學軟件,認為能充分利用課余時間,積極、主動地選擇自己感興趣的內容,拓寬了自己的知識面,激發(fā)了學習興趣,對自己的學習有較大幫助,希望不斷豐富和完善該教學軟件。
五、結語
素質教育的一個顯著特點就是要使學生能主動地學習,采取個體化教學方式,理論聯(lián)系實際。采用計算機輔助教學軟件,學生可以量身定制自己的學習計劃,不受時間和空間限制自主選擇學習內容,實時檢驗學習效果,提高學習的興趣和積極性,取得最佳的學習效果。輔助教學軟件的應用是傳統(tǒng)課堂教學方式的有益補充,對提高學生的綜合素質和能力有重要的促進作用。
參考文獻:
[1]胡鄉(xiāng)峰,沈慧娟.多媒體CAI課件的制作與評價[J].通化師范學院學報,2012,(6):44-47.
論文摘要:根據環(huán)境工程專業(yè)特點,分析了該專業(yè)技術基礎課“工程流體力學”和主干專業(yè)課“水污染控制工程”在教學中存在的問題,文章從教學內容、教學模式、師資配置、考核方式四個方面提出了“工程流體力學”和“水污染控制工程”教學改革思路。
論文關鍵詞:環(huán)境工程專業(yè);工程流體力學;水污染控制工程;教學改革
“工程流體力學”是研究流體(液體、氣體)處于平衡狀態(tài)和流動狀態(tài)時的力學規(guī)律、流體與固體之間的相互作用及其在工程技術中應用的一門科學,是力學的一個獨立分支,有其自身的理論體系,其基礎理論主要由三部分組成:流體靜力學、流體運動學和流體動力學?!八廴究刂乒こ獭笔顷P于控制水體污染途徑以及各種廢水處理方法(包括物理處理方法、化學處理方法、生物處理方法等)的基本理論、工作原理及設計計算的一門科學?!肮こ塘黧w力學”是環(huán)境工程專業(yè)的重要技術基礎課,“水污染控制工程”是環(huán)境工程專業(yè)的核心專業(yè)課,這兩門課程在環(huán)境工程專業(yè)本科教學中有著舉足輕重的作用,同時兩者之間也存在著重要的相互理論關系。
“工程流體力學”是水利、環(huán)境、能源、土木、機械、動力等學科的一門技術基礎課程,該課程的教學內容紛繁豐富,其特點是理論性和綜合性比較強,概念抽象,難于理解。“水污染控制工程”課程內容與“工程流體力學”內容結合相對比較緊密,如城市排水溝道系統(tǒng)、各種污水處理構筑物等的設計計算,以及在構筑物中的生化反應、化學絮凝反應中水力條件的控制等均是工程流體力學理論知識在水污染控制工程中的實際應用。目前,在環(huán)境工程專業(yè)教學方面,“工程流體力學”和“水污染控制工程”課程正面臨著比較尷尬的局面:一方面課程內容趨于復雜和廣泛;另一方面在課時量逐漸壓縮的情況下,“工程流體力學”和“水污染控制工程”教學內容沒有起到應有的相互銜接,教學內容彼此脫離。由此形成環(huán)境工程專業(yè)“工程流體力學”教學內容與專業(yè)課銜接不夠,在教學過程中學生感到內容枯燥,概念抽象;而在“水污染控制工程”教學過程中,學生感到工程流體力學基礎理論知識不扎實,不能夠熟練應用工程流體力學基礎理論解決水污染控制工程方面的實際問題。
針對目前環(huán)境工程專業(yè)課程設置及教學內容的狀況,本文從教學內容、教學模式、師資配置、考核方式四個方面提出“工程流體力學”與“水污染控制工程”教學改革,提高教學質量,培養(yǎng)學生綜合能力。
一、改革教學內容
對“工程流體力學”教學內容進行改革,結合環(huán)境工程專業(yè)特點,重構環(huán)境工程專業(yè)的“工程流體力學”課程,對該課程中的主要內容進行優(yōu)化設計,緊密結合后續(xù)專業(yè)課“水污染控制工程”的內容進行改編,為“水污染控制工程”的講授奠定基礎理論知識?!肮こ塘黧w力學”教學內容主要包括理論教學和實踐性教學兩部分,其中在理論教學內容部分,如“工程流體力學”中涉及到的流體粘滯性、流體內摩擦定律等內容,結合水污染控制工程的斜板斜管沉淀池中水的流態(tài)所需要的雷諾數內容為實例進行教學內容改革;“流體靜力學”中絕對壓強、相對壓強、真空度等概念、理論在水污染控制工程中虹吸濾池、脈沖澄清池以及沉淀池、污泥濃縮池重力式排泥所需要的靜水頭壓力等實際工程中的應用為實例進行教學內容改革;流體運動學中基本理論對“水污染控制工程”中的數學模式的建立為實例進行教學內容改革;“流體動力學”中壓力損失理論在水污染控制工程中的水力計算,水射器理論在水污染控制工程中的計量作用、加藥作用、射流曝氣作用為實例進行教學內容改革等。其次,“工程流體力學”實踐性教學內容部分,改革傳統(tǒng)的實驗教學內容,除驗證性實驗之外,增加工程應用性實驗,如文丘里流量計、三角堰流量計、巴氏計量槽、畢托管測速儀、虹吸管、孔口與管嘴的工程應用等內容,既加強了動手操作能力,也培養(yǎng)了學生將基礎理論知識轉化為現實生產力的綜合分析與應用能力,不僅使教學內容豐富,也提高了學生學習的熱情和積極性。
對“水污染控制工程”教學內容進行改革包括理論教學內容改革和實踐性教學內容改革,強調“工程流體力學”基礎理論知識在水污染控制工程中的應用。在理論教學內容方面,“水污染控制工程”中的污水溝道系統(tǒng)水力計算、水處理構筑物中水力參數的確定、污水在構筑物中的最佳流態(tài)、各水處理構筑物之間高程布置、混合反應池中攪拌強度的確定、過濾池中配水系統(tǒng)的設計及其濾速確定等一系列涉及工程流體力學問題的相關內容進行必要教學改革,加強學生對“工程流體力學”基礎理論知識在水污染控制工程中的工程應用有一個更清晰的認識,理解“工程流體力學”基礎理論知識在水污染控制工程中的重要性,使學生既掌握了“水污染控制工程”應用設計方法、設計原則、計算方法等知識,也加強了學生對“工程流體力學”基礎知識在水污染控制實際工程的應用。在實踐性教學內容方面,加強工程性應用實驗教學內容,從不同的工業(yè)企業(yè)和居民生活區(qū)采集不同的廢水水樣,根據化驗所得廢水水質,確定所采用的處理技術和處理工藝,并通過實驗驗證在各種廢水處理工藝中所選擇的工程流體力學水力參數,基于“工程流體力學”基礎理論知識分析廢水處理工藝水力參數的合理性。
二、改革教學模式
“工程流體力學”特點是理論性、綜合性、系統(tǒng)性較強,概念抽象、邏輯結構嚴謹。目前傳統(tǒng)的教學模式基本上是教師講、學生聽,“授—受”型單一模式,盡管在學的過程中采用了多種形式的多媒體教學方式,但仍沒有改變學生在學習過程中的被動地位,學生缺乏主動性和實踐性。改革傳統(tǒng)教學模式,實施探究式、啟發(fā)式、開放式的創(chuàng)新教學模式,結合水污染控制工程中的實際問題,以工程實例為背景,應用工程流體力學基礎知識解決實際工程問題,誘導學生積極思考,在教學過程中形成教學互動,調動學生學習的主動性和參與性。根據教學內容性質,“工程流體力學”教學內容可以分為基礎理論和實際工程應用兩個部分。在流體靜力學、流體運動學和流體動力學三個基礎理論部分,采用形象化的多媒體演示、軟件模擬、小型實驗相結合探究式、啟發(fā)式教學模式,鼓勵學生課堂討論;在實際工程應用教學部分,如孔口管嘴、有壓管流和明渠流部分,以水污染控制工程中的工程實例為背景,采用適量的實際工程圖片,豐富教學信息量,刺激學生的感官,激發(fā)學生的學習興趣,拓寬學生的思路,開闊學生的視野,可以使枯燥、乏味的內容變得趣味盎然,使抽象、晦澀的內容變得直觀生動。
“水污染控制工程”特點是實踐性、工程應用性強,因為不同的廢水水質達到處理要求所采用的處理技術、處理工藝不同;即便相同的廢水水質,如果污水量不同,所采用的處理工藝也不同;一個廢水處理工程,即廢水水質、水量數據相同,也可以采用不同的處理技術和處理工藝,工程流體力學參數的選擇是確定不同廢水處理技術、工藝的主要影響因素之一。因此,在“水污染控制工程”的教學過程中,改革傳統(tǒng)教學模式,實施探究式、啟發(fā)式、開放式的實踐教學模式,以工程實例為背景,通過開放性的實踐性實驗正確選擇工程流體力學參數,并通過實驗研究對參數的選擇、廢水處理效果等進行科學驗證。通過工程實例和實踐性教學改革,使學生既對廢水處理工程設計過程有一個清晰的思路,又能達到舉一反三的效果。
三、優(yōu)化師資配置
師資隊伍優(yōu)化,一靠資源,二靠制度,師資隊伍優(yōu)化也是一個相對的漸進過程,優(yōu)化的標準和措施與所處時代、社會背景及其自身所處發(fā)展階段和學科特色有關。環(huán)境工程專業(yè)特點要求師資隊伍結構合理、質量可靠?!肮こ塘黧w力學”與“水污染控制工程”是本專業(yè)的主要技術基礎課和主干專業(yè)課,兩門課程在講授過程中存在著千絲萬縷的必然聯(lián)系,這就對師資配置和師資隊伍建設提出了更高的要求。首先,建立高質量的師資隊伍,定期或不定期對教師進行專業(yè)培訓和實踐工程訓練,要求講授“工程流體力學”和“水污染控制工程”兩門課程的教師對兩個學科均有一定的研究,或者承擔一定量研究科研工作,洞悉當前“工程流體力學”和“水污染控制工程”發(fā)展的最新前沿理論和技術;其次,在師資配置方面,要求講授“工程流體力學”的教師對“水污染控制工程”有一定的研究或承擔相關科研項目,講授“水污染控制工程”的教師對“工程流體力學”有扎實的理論研究或承擔相關的科研項目;第三,建立教師研討會制度,講授“工程流體力學”的和講授“水污染控制工程”的教師定期或不定期舉行教學研討會,避免兩門課程的講授內容出現彼此分裂現象。如果在師資配置中,講授“工程流體力學”的教師畢業(yè)于力學專業(yè),即使講授“工程流體力學”的教師對力學有很高的造詣,對該門課程的講授有聲有色,但如果該教師對環(huán)境工程專業(yè)“水污染控制工程”專業(yè)理論知識或實踐工程知之甚少,那么在教學過程中,必然不能夠將“工程流體力學”與“水污染控制工程”教學內容相結合,對環(huán)境工程專業(yè)學生來說,這樣的師資配置,必定不是最優(yōu)化的師資配置。
四、改革考核方式
[論文摘要]論文結合教學實踐,提出了以傳統(tǒng)教學模式為主、以現代化教學手段為輔的教學方法。結合實例講清楚基本概念,夠用為度重點突出理論公式的應用是常規(guī)教學應遵循的模式,并與多媒體輔助教學手段有機地結合起來,力求課堂教學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,達到提高教學效果、提升教學質量的目的。
一、前言
《流體力學》是研究流體所遵循的宏觀運動規(guī)律以及流體和周圍物體之間的相互作用規(guī)律的科學,它建立在現場觀測、實驗室模擬、經典理論分析、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,對學生具備高等數學知識及綜合分析與處理問題能力的要求較高,因而大部分學生覺得該課程抽象、枯燥、難懂,普遍缺乏對流體力學理論的感性認識,都有某種程度的畏懼感,導致教師難教、學生難懂成為較普遍的現象。
我校機械設計制造及自動化、過程裝備與控制工程、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、工程力學等專業(yè)的學生都須具備不同程度的流體力學知識和技能,它是各專業(yè)后續(xù)課程如:液壓傳動、水力學、流體機械、空氣調節(jié)、傳熱學等課程的基礎。
為此,作者通過教學實踐,就多樣化的教學方法、更新的教學內容、引入高科技的教學手段等方面進行探討,以期提高《流體力學》的教學質量。
二、以傳統(tǒng)課堂教學為主
《流體力學》的課程體系分為基本理論、基本應用和專門課題三大知識模塊,它要求學生具備扎實的微積分知識、力學知識等。學生在接觸流體力學課程伊始,對抽象的理論理解速度慢,對枯燥的公式及其推導過程容易厭煩,因而《流體力學》的教學應該以傳統(tǒng)教學方法為主。因為在傳統(tǒng)的課堂教學中,學生獲取知識主要是聽教師講課,通過板書教師細致耐心地闡述概念、推導公式、突出重點、強調難點,以學生容易接受的講課速度,留給學生更多的思考和消化的時間,再配合上教師的表情、手勢、師生之間的互動,會達到很好的教學效果。
(一)結合實例,講清楚基本概念
流體力學的概念多、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、跡線、邊界層等。因而利用身邊的實例對這些抽象的概念進行講解,例如在講授描述流體運動的兩種方法——拉格朗日法和歐拉法時,學生們很難理解。為了將概念通俗化,上課時筆者以城市公共交通部門統(tǒng)計客運量所采用兩種方法為例:①在每一輛公交車上安排記錄員,記錄每輛車在不同時刻(站點)上下車人數,此法類似于拉格朗日法的質點跟蹤,它與跡線的定義對應;②在每一公交站點安排記錄員,記錄不同時刻經過該站點車輛的上下車人數,此法等同于歐拉法,與流線的定義對應。
在講解伯努利方程原理的時候,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,讓學生清楚掌握流體的壓強與它的流速有關,流速越大,壓強越??;反之亦然。
概念是公式推演的基石,沒有準確的概念,后續(xù)的公式推演幾乎難以為繼,清晰的概念會使公式的講解和推演變得更加簡易。利用淺顯易懂的生活實例來闡述抽象的概念及其之間的內部聯(lián)系和區(qū)別,教師易教、學生易懂,將會達到事半功倍的效果。
(二)以用為度,重點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中的具體應用,是流體靜力學和流體動力學的基礎,始終貫穿著整篇教材。在講解該理論公式的時候,先從容易理解的靜力學平衡微分方程推導開始,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,重點引導學生如何理解公式各項的幾何意義和物理含義,掌握公式的實際應用。這樣學習到后面的動力學伯努利方程時,先易后難、循序漸進,學生就覺得不會那么深奧。在講解相對平衡的流體壓強分布規(guī)律時,就要求學生必須掌握推導過程,因為它在解決一般平衡流體內部的壓強分布規(guī)律及其對固體壁面的作用力問題時非常重要。而對于連續(xù)性方程和動量方程的學習,只強調記住結論和理解公式中各個物理量的含義。這樣做,有效地避免了大量公式繁瑣的推導給學生帶來的畏難情緒,也能夠做到以用為度、重點突出。
不可否認,依靠粉筆與黑板的教學條件、以教師為主體的傳統(tǒng)教學模式,教學形式單一,教學手段不先進,教學效率不高,適應不了課程教學學時少、受教育學生數增加的情況。
三、以現代化的教學手段為輔
當前以計算機多媒體技術為主的現代化教學手段已經普遍地應用于高校的教學中。制作教學用的視頻、多媒體軟件、電子課件等素材,作為課堂教學有力的輔助教學手段,可以在有限的時間內,利用圖文并茂的信息傳播方式,將課程內容及有關背景資料以影像、圖片等形式,直觀地傳播給學習者,將流體力學中抽象的概念和理論具體化、形象化,激發(fā)學生學習興趣,使得學生能夠從感性認識開始,逐步上升到理性認識,進而能夠達到運用知識解決問題的能力。
結合流體力學精品課程的建設,教學團隊制作了流體力學多媒體電子教案,并在教學過程中不斷完善,逐步取得了良好的教學效果。在設計與制作多媒體課件時,遵循課堂教學的基本規(guī)律,既發(fā)揮傳統(tǒng)板書教學中容易帶動學生思路、逐條在黑板上書寫的特點,在課件制作中根據講解的進度逐條展現公式條目等內容,同時又將難以理解、難以用語言描述的拉格朗日法和歐拉法、流線、邊界層和紊流等抽象概念和流動現象,以多媒體的方式在課堂上直觀地呈現出來,幫助學生建立清晰的印象。教學團隊收集、制作了大量的多媒體素材,例如在講解雷諾判據的時候,制作了雷諾實驗的fliash素材,以動畫的形式向學生展示了流體流動的兩種不同狀態(tài),以及流態(tài)判據—雷諾數與流動速度、管徑、流體種類有關系。運用多媒體輔助手段表達后,能夠幫助學生很好地理解課程的重、難點,提高教學效率。利用多媒體技術,還可以制作需占用大量時間板書和不易通過板書表述的內容,提高了教學效率。
多媒體教學的內容一定要做到提綱挈領、重點突出,有所為有所不為。多媒體技術沒有好壞之分,只有合理使用與不當使用之別。但是實踐應用中,發(fā)現有的教師完全拋棄以往的黑板式教學模式,離開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分追求課件的美觀性,界面過于華麗,淡化了教學重點;也有的教師忽略學生對課件內容理解消化的時間,致使學生的思維跟不上教師講解的速度,降低了教學效果。上述現象將會造成一種新形式的“滿堂灌”,只不過是由“人灌”變成“機灌”而已。
四、總結
流體力學作為一門專業(yè)基礎課程,其重要性不言而喻。傳統(tǒng)教學模式能夠將前后知識貫通,突出重點,化煩就簡、引入實例形象闡述概念原理,促進知識的系統(tǒng)化進程;多媒體教學能將難于理解的知識通過圖文、音像生動地顯現出來,幫助學生理解性記憶。借助于先進的教學手段,將多媒體輔助教學手段與傳統(tǒng)教學方法有機地結合起來,力求課堂教學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,才能提高教學效果、提升教學質量。以上是筆者在流體力學教學實踐中的體會,愿與同行共同切磋。
基金項目:2009年安徽省教育廳《流體力學》精品課程
[參考文獻]
[1]許賢良,王傳禮,張軍等.流體力學[m].北京:國防工業(yè)出版社,2006.
[關鍵詞]工程流體力學 教學方法 改革 工程實踐
一、提煉課程核心思想、調整教學內容
近幾年來,隨著我國及上海市海洋戰(zhàn)略布局和海洋經濟的發(fā)展,上海海洋大學作為一所以海洋、水產和食品為特色的高校,在學科和專業(yè)建設方面取得了較大進步,《工程流體力學》作為一門專業(yè)基礎理論課,其地位愈來愈顯得重要。其中海洋學院、食品學院和工程學院幾十年來在本科和研究生教育中,一直將《工程流體力學》和《高等流體力學》作為一門相當重要的專業(yè)基礎課。特別是,工程學院的機制專業(yè)將《工程流體力學》作為該專業(yè)學生的一門必修課,隨著學校的發(fā)展,這門課程必將滲透到生命學院的水產、水生物、設施漁業(yè)、水環(huán)境等專業(yè)和方向中。目前根據已定的教學計劃,每學年有近650名學生學習這門課,由于各專業(yè)對其內容眼球的不同,需要結合各專業(yè)的特點,提煉課程核心思想、調整教學內容,通過不同的模塊組合,確實提高學生的學習興趣,促進教學質量的提高。
上海海洋大學《工程流體力學》任課教師根據多年的教學大綱及要求編寫了“工程流體力學”教材,同時完成了配套教材的ppt電子教案,要求學生掌握流體力學的基本知識、原理和計算方法,主要包括:靜平衡微分方程、流體對固壁的總壓力、流體運動的描述、伯努利方程、動量(矩)方程、量綱分析、相似原理、繞流阻力等。在弄清概念,掌握理論的基礎上,能夠學會運用基本理論分析解決實際問題,并掌握基本的實驗技能,為從事專業(yè)工作、科研和其他專業(yè)課的學習打下基礎。為了便于學生的自主學習,又出版了配套教材的“工程流體力學習題解析”一書。同時根據實際工程需要,將《工程流體力學》的教學內容分為3個層次,即流體力學的基礎理論、流體力學知識與進展、流體力學應用與實踐, 克服了以往過分重視理論知識的介紹,輕視其應用的弊端。此外,還相繼開出了流體力學獨立實驗課、計算流體力學等。
同時,根據不同專業(yè)的具體需求,在課程設置、教學內容上都作了許多相應的調整。例如在全校新開了“工程流體力學的應用”課程,受到了學生們的歡迎,選修這門課的學生相當多,容量達95%以上。并設計了不同的模塊組合,對機械專業(yè)的學生,在已完成《工程流體力學》教材的二版修訂中,在第8章中增加了明渠流動內容,增加了水波理論等內容;針對食品專業(yè)的需要,增加了氣體及熱力學類內容,并補充五套自測題供學生選用,確實提高了學生的學習興趣,并促進了教學質量的提高。
二、改進教學手段,優(yōu)化教學過程,加強教學互動
由流體力學團隊編寫的《工程流體力學》教材,于2006年由上海交通大學出版社出版,同時出版了與之配套的“工程流體力學習題解析”,為了便于教師教學,同時制作了與本教材配套的制作精美、圖文并貌的CAI課件,生動地描述了流體力學的一些理論及現象,大大減輕了流體力學理論的學習難度,提高了學生學習的興趣和效率。這些系列教材的出版,對該課程的建設和質量提升,起到了非常重要的作用。不但受到了本校學生的好評,同時還受到陜西理工大學、中國民航大學、浙江海洋學院及天津城市建設管理職業(yè)技術學院等許多學校的歡迎,這些學校對系列教材給予了充分肯定。圖書發(fā)行突破2萬本,出版方已無庫存。
充分利用網絡資源,將課堂理論教學教案、主講教師課堂教學的部分錄像進行網上共享,使用錄像片、流體力學演示實驗教學片、電子教材等多媒體教學手段,使學生感到難以接受的流動力學概念變得十分生動具體,加深對教材內容的理解,提高教學質量。使學生能夠隨時復習、預習相應的課堂教學內容。同時充分利用上海海洋大學的E-Class網絡平臺,進行網絡實時習題、例題解答,以及課后答疑網絡資源及軟硬件的建設,形成師生交流的互動平臺,真正提高網絡教學的實用性。強調計算機在流體力學教學中的應用
在充分利用現代教學手段的同時,不能忽視傳統(tǒng)教學方法的作用。本課程采用多媒體與板書相結合的教學模式,充分利用多媒體教學信息量大,圖像清晰生動的特點, 結合傳統(tǒng)板書講解復雜理論推導的優(yōu)點,不僅直觀清晰,一目了然,而且對重點部分又能反復講解,以達到學生基本理解并具有一定想象能力。例如在講解研究流體運動的兩種方法:質點法和空間點法時,多媒體上會出現公交車客流量觀察方法的動畫,使學生既易于分清這兩種方法的不同,同時又強調一個相同的目的。又如在講到流體的漩渦運動時,有龍卷風作強烈旋轉運動的畫面;講到伯努利方程時,有踢任意球進球門的畫面。理論教學上嚴謹,但是動畫及多媒體生動、形象,使得學生在學習時既不感到枯燥,同時又能加強對基本理論的理解。由于學生數很多,教學上采用大班課的形式(基本上每個教學班有近100名學生),多媒體教學發(fā)揮了很大的作用。它使繁冗的公式推導成為一個簡單的講解過程,將復雜的流體運動生動形象地表現出來,同時對重點和難點反復在黑板上演示講解。這兩個方法相輔相承,取得了很好的教學效果。這種授課方式既有利于避免研究生因長時間精力高度集中而產生疲勞,又有利于他們理解并掌握復雜的流體力學基本理論。
2008年“工程流體力學”教材獲上海海洋大學教學成果一等獎。作為普通高校重點教材建設項目之一,2009年被上海市教委評為優(yōu)秀教材三等獎,2011年獲得上海市教委重點課程建設項目(滬教委高〔2011〕48號),極大地提高了上海海洋大學來在流體力學行業(yè)的影響力。
三、完善實驗教學條件,形成完整的教學實驗體系
在注重理論教學的同時,加強實驗教學環(huán)節(jié),2011年3月由上海海洋大學主編的《力學基礎實驗指導-理論力學、材料力學、流體力學》,由同濟大學出版社正式出版發(fā)行,其中的流體力學部分(第三大部分),從根本上解決了實驗指導書與實驗儀器不配套的問題,有效提高了流體力學實驗教學質量。2009年下半年新添置了多功能流體力學實驗裝置、動量定理實驗儀、流動圖形顯示儀、畢托管測速實驗儀、虹吸管實驗儀、勢流疊加儀、空化實驗儀等流體力學實驗設備,新開設了大量的設計型和創(chuàng)新型流體力學實驗,使學生、教師互動,用實驗數據來驗證理論,來觀察抽象的流體運動;用理論知識解釋一些流體現象,發(fā)現新的現象。這種教學手段提高了教學效果。同時在互動中,將有關科研上對于流體力學的一些熱點問題以討論的形式引入教學,充分地調動了學生的學習熱情。通過實驗驗證加強感性認識:在許多重點和難點的地方,基本上有配套的實驗,從實驗中學習,既能培養(yǎng)學生從實踐中發(fā)現問題并進行深入分析的思維習慣,激發(fā)他們的學習熱情,同時也是加強印象、加深理解、克服難點的手段之一。
針對個別專業(yè)的特殊需要,開設了流體力學獨立實驗課。實際的流體運動非常復雜,因此通過流體力學實驗是揭示流體運動規(guī)律的一種重要手段,為了幫助學生加深對所學理論的理解,更好的用所學理論解決生產實際中的問題,經過多方籌建,2009年我校海洋環(huán)境專業(yè)開設流體力學獨立實驗課,共16學時,實驗內容主要包括:能量方程實驗、雷諾實驗、動量定律實驗、沿程水頭損失實驗、局部水頭損失實驗、畢托管測速實驗、管道測流量實驗、流動顯示實驗、虹吸實驗及勢流疊加實驗等;針對食品專業(yè)的需要,開設了氣體及熱力學類實驗。
四、實現教學和科研的互動
在任課教師積極參加各類相關的學習與培訓的同時,強化任課教師的科研觀念,以科研帶動教學,以教學促進科研,進行有效的縱、橫向科研聯(lián)合。任課教師積極參與各類教學改革和科研項目,如深水網箱水動力研究、漁船螺旋槳軟件系統(tǒng)設計、人工魚礁流場分析、海洋結構物的流固偶合分析、海洋波浪能的研究開發(fā)等。通過這些項目的研究,加深了對流體力學在海洋科學中實際應用和最新進展的了解。在畢業(yè)設計環(huán)節(jié),每年選作以流體力學基礎理論及其工程應用為畢業(yè)論文課題的本科學生20余人,研究生10人。取得多項教學改革和教學研究成果,并在生產實踐中得到應用,如流體力學團隊教師編制的“漁船螺旋槳系統(tǒng)設計軟件”獲得2007年上海海洋大學科技成果三等獎,該軟件目前已被濰坊柴油機廠、玉林柴油機廠等國內主要柴油機生產廠家廣泛應用。我校工程學院羊曉晟、侯淑榮、馬利娜、沈小青同學的“一種新型海洋波浪能發(fā)電裝置”項目,參加2011年由、中國科協(xié)、教育部、全國學聯(lián)和地方政府共同主辦的、在大連理工大學舉行的第十二屆“挑戰(zhàn)杯”終審決賽,在全國1935所高校選送的16976件作品中突潁而出,獲得“全國競賽三等獎”。該項目由流體力學老師指導,并突破了波浪及流固耦合理論,極大地激發(fā)了學生對本課程的學習熱情。今后,本課程將在大學生科技創(chuàng)新中發(fā)揮更大的作用。
五、教學效果的考核
《工程流體力學》課程具有理論性強、公式多、數理基礎要求高的特點,為幫助學生的學習,僅僅通過教材講解還遠遠不夠,需要配套必要的習題。在現有基礎上,更新試題內容,完善試題庫建設,考慮到我校研究生教學的特點, 團隊根據新編著教材的主要內容, 以章節(jié)為單位,精心篩選和編寫了典型習題集,力圖做到其中的習題一定要具有典型性。習題的數量不能多,更不能類似和重復,學生通過習題練習,能有效地掌握教材中的基本知識。提高試題質量,真正做到教考分離,促進教學質量的提高。該試題庫具有以下功能:平臺提供自動組卷、手動組卷、互動組卷,條件設定靈活全面;試卷自動轉換成WORD文檔,方便打印輸出;自定義追加試題入庫,采用WORD文檔格式編輯批量入庫。
在考核中,平時成績、實驗課成績和期末成績比例為15%、20%和65%。實踐證明,該考核方法取得了很好的效果。
六、結語
總之,對于《工程流體力學》課程教學內容改革的初步探索分析,可以促進教學觀念的改變,按此目標授課,對教師提出了更高的要求。同時,還可以促進教材建設、實驗室建設及其儀器設備的更新,提高學生的動手能力及科研能力,從而實現“學有所用”,“教學相長”。
高等教育教學改革,特別是專業(yè)基礎課程體系及教學內容的改革,是一個系統(tǒng)和長期艱巨的實踐過程,專業(yè)教師任重而道遠。只要不斷努力和探索實踐,就可以開拓出一條符合各個專業(yè)需求的、更加富有成效的新途徑,取得更好的教改成果。
本文受“2011年度上海市教委重點課程建設項目(滬教委高〔2011〕48號)”資助
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工程流體力學教學手段教學效果《工程流體力學》是機械工程專業(yè)、石油工程專業(yè)、化學工程專業(yè)等諸多工科專業(yè)的一門十分重要的專業(yè)基礎課,在各個工程領域都有著廣泛的應用。作為力學的一個分支,工程流體力學主要研究流體的平衡和運動的基本規(guī)律以及流體與固體的相互作用的力學特點,用于分析解決工程設計和使用中的實際問題。其特點是數學公式多,大部分內容都是圍繞數學方程的推導,理論性強。學生在學習過程中普遍感覺吃力并且枯燥。因此,為提高教學質量,教育界同行不斷地進行著各種各樣的教學改革探索。
一、聯(lián)系實際,理論與實踐相結合
流體力學內容抽象,概念性強,整門課程從頭到尾充斥著偏微分方程,公式推導繁雜。而且與其他力學課程不同,流體力學是采用歐拉方法解決問題,這一點學生理解起來非常困難,導致流體力學這門課程被公認為大學課程里最難學的課程之一。為了提高教學效果,在教學實踐過程中注重理論與實踐相結合,更有利于學生對知識的理解與掌握。本課程主要圍繞幾大偏微分方程展開,在講述過程中如果過于強調數學理論的推導過程,學生肯定會感覺枯燥無趣,而且不知道學習的真正目的,從而失去學習的動力。針對這種情況,我在講述公式推導部分時著重分析研究思路和方法,重點介紹公式的適用條件及意義,盡量避免長篇大論的數學推導過程。比如伯努利方程是本課的重點,在課堂上我只是把推導思路給大家講清楚,后面花了兩節(jié)課的時間來講它的應用,包括皮托管測速計、節(jié)流式流量計以及在一般水力計算中的應用等。在課程的最后部分,針對授課專業(yè)特點,結合現場實際工程案例,講述了流體力學基本理論在實際中的應用,同時也對課程內容進行了總結和回顧。通過上述具體應用實例,使學生能夠理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)學生以后工作時解決實際問題的能力,同時還能使學生認識到課程的重要性,增加了學習興趣。
二、啟發(fā)-聯(lián)想式教學
引導和注入是啟發(fā)式教學方法與灌注式教學方法在本質上的差別之一。啟發(fā)式教學方法強調的是引導,也就是通過引導,調動起學生的主動性、積極性,讓學生自己去發(fā)展思維而獲取知識。而灌注式教學方法則是通過注入,使學生被動地接受傳授給他的知識。因此在引導與注入這兩種手段上,有著明顯的差別。所謂引導,是指當學生要解決某個問題,但又感到難以解決時,恰到火候,教師及時給以啟發(fā),讓學生自己發(fā)現新知識,這樣才能很好的發(fā)展學生的智能。
流體力學的研究方法和內容同工程力學、工程熱力學等其他力學課程有很多相通的地方。所以在教學過程中可以通過啟發(fā)學生對以前學過的內容進行總結回顧,從而引出所講內容。比如在講解研究流體運動的兩種方法:拉格朗日方法和歐拉法時,啟發(fā)學生對兩種方法進行比較。由于歐拉法是以空間點為研究對象,這與基于質點為研究對象的工程力學的研究方法不同,學生已經習慣于質點研究方法,所以接受起來有點困難,這時我以氣象觀測站這樣一個大家都熟知的例子來闡述歐拉法的含義,采用直白易懂的語言講述這樣一個抽象的問題,學生理解起來容易多了。
學生在已有的力學基礎上學習流體理論,并加以比較,不僅可以促使學生積極思考,而且能利用一門課程中已學會的知識快速掌握另一課程中的內容,增強了教學效果,提高了教學質量。
三、Fluent軟件在教學中的應用
流體力學課程的特點是知識涉及面廣,對學生來說流體力學課程里面的概念與原理非常抽象難懂,課程涉及的數學知識和力學知識比較多,且與工程實際現象緊密結合,這對本科生來說更加大了他們學習本門課的難度。同時受教學實驗條件的限制,任課教師很難形象地將流體流動的現象講授給學生,這樣就造成理論知識的講解與實際現象脫節(jié)。FLUENT軟件是目前非常流行的一個商業(yè)計算軟件,將其引入本科生流體力學課堂教學,對流體力學課程中的流動機理既能實現直觀演示,又可以進行定量分析。比如在講圓管內層流和紊流兩種流態(tài)運動規(guī)律時,如果采用傳統(tǒng)的教學方法,由于牽扯的數學理論知識較多,學生學起來很吃力,而且最終推導出的結論比較抽象,學生很難提起興趣。如果采用FLUENT軟件模擬兩種流態(tài),做出不同工況條件下的速度分布曲線、速度分布云圖、速度等值線、切應力分布曲線,讓學生通過對這些曲線進行分析得出不同流態(tài)下的運動規(guī)律,學生的積極性和主動性就能被充分調動起來,從而可以提高教學效果。
在課程教學中不斷改進教學方法和手段,用心鉆研,不斷探索,有助于學生理解掌握課程知識,增強學生的學習興趣,為學生將來從事工程實踐奠定堅實的基礎。
參考文獻:
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關鍵詞: 流體力學 教學方法 教學改革 自學方法
教育是一個國家的立國之本,我國自春秋戰(zhàn)國時期就有先賢孔子開始教書育人。然而在我國傳統(tǒng)教學中往往以教師作為主體,重教而輕學,教師在課堂上使出各種方法強化教學效果,而對學生的“學”重視不足,甚至視而不見。對于很多學科而言,這種教學方式對于學生掌握知識情況的改善確實有顯著的效果,但是對于《流體力學》課程,這種教學方式影響十分有限。究其原因主要有:1.課程對數學基礎要求高;2.概念理解困難,費時;3.公式多且難,學生容易失去學習興趣。當學生處在課后不學、課上不聽或聽也聽不懂的狀態(tài)時,教師的諸多課堂教學手段在實施時就像沒有觀眾的表演一樣是達不到良好教學效果的。正是由于《流體力學》課程的這種特性,使得教學中的“學”在該課程的教授過程中顯得越來越重要。這里的“學”,不應僅僅是傳統(tǒng)教學方式中,學生在課堂上被動接受,而應包含課外自主學習。通過對過往學生學習情況的了解,有良好自學習慣和自學方法得當的學生往往《流體力學》課程成績優(yōu)于沒有自學習慣的學生。正因如此,引導學生養(yǎng)成良好自學習慣和教會學生學會選擇恰當的自學方法在《流體力學》的教學中顯得尤為重要。為了達到以上教學目的,需對傳統(tǒng)教學方法進行如下調整。
一、讓學生具有主動自學的意愿
要引導學生主動學習,首先要讓學生有自學的意愿,較常用的有以下兩種方法。
1.上好第一堂課。
“第一印象效應”是婦孺皆知的一種心理效應,在日常生活中經常用到,如面試者注意儀表,為官者的“下馬威”等。這個道理在流體力學教學中同樣適用。聰明的教師通常特別注意教授第一堂課,這樣更容易引起學生的興趣,調動學生的積極性。針對工程流體力學的第一堂課,教師最好避免采用過于生硬的公式或太理論化的概念進行教授,可將現實中的一些有趣現象與課程進行聯(lián)系或提及一些與課程有關且同學們感興趣的問題。這一點得到很多教師的共識,如上海交通大學的丁祖榮教授在其《流體力學》公開課中就以高爾夫球為什么不采用光滑表面、汽車的形狀怎樣最優(yōu)等幾個有趣的例子將看不見、摸不著的力與現實生活聯(lián)系在一起,使得學生對學習流體力學充滿期待?!芭d趣是最好的老師”,有了興趣之后學生自然愿意投入精力學習。
2.重點強調“前車之鑒”。
這里的“前車之鑒”當然可以指流體力學考試的一次通過率較低和流體力學成績普遍偏低的現實,但是事實證明,這種“前車之鑒”對調動學生學習的主動性效果并不顯著,反而容易引起部分學生的畏懼心理,不利于學生自學積極性的提高。通常來講最好的辦法就是對比平時喜歡學習和善于自學的同學與平時沒有自學習慣且學習態(tài)度不端正的同學進行對比,通過兩類同學在這門課程上取得的不同學習效果使得學生意識到自學對于流體力學課程的重要性。
當然以上兩種方法在增強學生自學意識上第一種效果更佳,但過于依賴學生興趣會使學生對后續(xù)課程的趣味性要求提高,反而不利于理論部分的教學,所以教師在課程上應盡可能將兩種方法結合,以期達到最佳效果。
二、讓學生學會流體力學課程的自學方法
僅有自學意識和自學動力對于流體力學課程的學習是遠遠不夠的,受制于中國基礎教育,我國進入大學學習的學生多半擅長記憶,而不是對公式概念的理解和運用。記憶固然重要,但是僅擅長記憶對于流體力學課程自學而言是遠遠不夠的。于是很多高校教師面臨的問題除了專業(yè)知識的教授外,還多了本應在中小學教育中教授的自學方法。為了使學生學會力學課程的自學方法,在教學中要注意以下幾點。
1.由淺到難。
所謂的由淺到難即留給學生自學的內容難度應由淺到難。有的老師為了提高學生自學能力,只要是自己不感興趣的章節(jié)或自認為不重要的章節(jié)統(tǒng)統(tǒng)不講解,完全留給學生自我消化。這樣的方法固然能夠極大地促進學生自學能力的提高,然而僅對本身自學能力較強的學生有效。這種教學方式對于重點院校的本科生,其差異性表現不明顯,但對于大多數普通院校的學生而言,只有少數學生適應這種教學方式,大多數學生則會因為難度過大而過早喪失學習興趣。因此教師在教授過程中,可先留一些較簡單的問題讓學生自學,等學生習慣自學且達到一定自學能力后再將部分較復雜的理論推導留給學生。
2.保證課前預習,課后復習。
自學能力不是一蹴而就,掌握方法就能立即提高的,需要不斷地練習。對于流體力學這門課程而言,其學習過程也需要循序漸進,因為流體力學的課程內容包含大量模型簡化、理論推導、概念理解、公式運用等需要大腦復雜加工的過程,一次的內容接觸不足以使大腦完成所有的任務。因此要保證課程學習質量,對課程內容的反復斟酌是必不可少的過程。通常要使得該課程學習效果最佳,除了上課聽教師的講解外,課前預習和課后復習對于學生而言也是必不可少的。學生課前預習的主要目的是貫穿課堂知識點,整體把握課程內容的難點和自己不容易理解的。為促使學生養(yǎng)成課前預習習慣,教師除了在第一堂課調動學生興趣外,還可在前一次課堂上布置少量預習任務,要求學生下一次課進行回答,但主要還是依靠學生的自覺性。而課后復習的主要目的是加深學生對課堂教學內容的理解和提高知識運用能力。通常教師可以通過布置練習題的形式達到目的,偶爾可采用小測驗的形式對學生學習情況進行測試,通過測試可增強學生課后學習的動力。
3.教會思考,舉一反三。
上述兩點都是教師使學生了解怎樣有效自學的引導手段,而流體力學不同于其他學科自學的真正關鍵之處則在于教會學生如何思考。
不同于諸多學科,流體力學的學習不僅僅依賴對公式和知識點的記憶,學生對知識點的理解和運用更重要。因此往往有些學生學習很用功,但是遇見問題總是無法自己解決,只能通過背題目的方式應付考試。這種學生就是典型的學習方法不得當,沒有學會思考。實際上,學習流體力學知識和其他力學課程類似,大部分知識點都不脫離假設、建模、公式推導和公式運用的流程,學生在學習知識點時只要能夠回答出“3W1H”,那么這個知識點就已經掌握了。
那么這“3W1H”到底是什么呢?第一個“W”就是“When could I use it?”什么時候可以用這個知識點?這就意味著學生在學習中一定要先弄清楚運用知識點的前提,力學當中的很多概念都是在一定先決條件下得到的推理,因此對于這些知識點而言,其使用不得違背這些先決條件。第二個“W”就是“What problems could I solve?”我能夠解決什么問題,所有的知識都不是萬能的,它僅僅只是研究或解決某一類問題的方法或手段,流體力學中的知識點很多體現的是各種物理量之間的關系,而這些關系決定了我們可以解決什么樣的問題。第三個“W”是“What situation should I use it?”什么情況下我應該用這個知識點?在運用知識點解決問題的時候,一個問題往往有很多種解決思路,不同的物理量之間有多種表示關系的公式,選用公式的時候一定要找準問題的關鍵點,最終選擇合適的公式或運用正確的知識點解決問題。最后一個“H”,指的是“How should I use it?”我怎么用這個知識點。選擇了正確的知識點并不意味著你就會用了,什么地方我們該忽略掉,什么地方要補充其他知識點,都是需要考慮的問題。通過將各知識點進行組合,分析他們的邏輯、數學或物理等關系,最終才能解決要求的問題。舉一個簡單的例子:假設現要求某處的靜水壓力,這個題目只涉及單一的知識點。我們首先要分析,靜水壓力是什么?什么情況下才有?靜水壓力的求救問題屬于水靜力學部分的知識點,也就是當液體處于靜止狀態(tài)或相對靜止狀態(tài)時,靜水壓力才存在。第二步,則要分析靜水壓力這個知識點能解決什么問題或與其他的物理量之間有什么關系。顯然和靜水壓力相關的有靜水壓強和作用面積,壓強乘以面積即壓力,那么我們現在的思路出來了,要解決靜水壓力的問題首先要了解靜水壓強和液體作用面積的情況,現在問題變?yōu)榱丝检o水壓強這個知識點。第三步,什么情況下我應該運用這個知識點?由于這個問題較簡單,解題思路清晰,因此對于該題這一步可以跳過。最后就是怎樣用這個知識點,根據靜水壓強的特性,其方向都是垂直于作用面,任一點處各方向上的靜水壓強大小相等,各點處靜水壓強大小不同。因此我們知道對于該物體的靜水壓力不能直接用某一點的壓力乘以物體的面積而應該將物體上每一微面積上的靜水壓強與面積乘積計算得出各微面積上的靜水壓力再進行矢量加和。這樣這個問題的思路就完整了。當然對于這個思路來講只能保證將所有問題都分析清楚。在實際解題過程中,學生還要在不違背以上各物理量關系的前提下,想想能不能找到簡化的方法,如果有,思考為什么可以這樣簡化,該簡化方法有沒有局限性。
以上就是我們學習和分析流體力學問題的基本思路。該思路貌似復雜,但當學生按照該過程接受了一定量的練習之后,便可以快速分析出某一流體力學問題的關鍵。同時,這個過程對于學生的自學也是至關重要的。只有真正學會這樣思考的同學,才可能避免題海戰(zhàn)術,對任一知識點都可以做到舉一反三。這樣的自學過程不僅是對學生自學能力的鍛煉,而且是對學生分析問題能力的鍛煉。而這種綜合邏輯分析問題的思路不僅在流體力學學習時需要,對于其他的如數學、大學物理等很多理工科課程也是必不可少的。然而在現有的基礎教育和高等教育中往往缺少的就是分析問題方法的教育,更多的是讓學生通過數學學習無意識地培養(yǎng)邏輯分析能力。
三、讓學生養(yǎng)成自學習慣
自學動力有了,學習方法也掌握之后,要使學習效果得到充分體現就需要學生持之以恒,真正將自學變?yōu)樽约毫晳T的一部分。對于這一點而言,主要靠學生本身的自覺性,但是老師也可以給其少量外部刺激,促使學生養(yǎng)成這種習慣,如課后布置作業(yè),定期小測驗,甚至可以通過舉行類似于結構大賽的流體力學興趣大賽等形式提高學生學習興趣,促使其自學。
通過如上教學方法改革,我所帶班級的學生對流體力學課程的學習熱情普遍提高,同時分析解決問題能力得到增強。但是這種教學方法也存在一個明顯的缺點,即過分依賴學生自覺性,對于少部分沒有自學習慣且學習態(tài)度不好的學生不僅沒有促進其學習而且使得個別學生為自己的缺勤找到了充分理由。學生的兩極分化現象更加明顯,雖然良好率提高了,但課程總淘汰率有小幅提高。
總體而言,該課程的教學方法改革是有意義且有成效的,但其中遇到的某些問題還需進一步深化研究。
參考文獻:
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(1.新疆工程學院機械工程系,新疆 烏魯木齊 830091;
2.安徽理工大學材料科學與工程學院,安徽 淮南 232001)
【摘要】流體力學作為工科院校的一門專業(yè)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(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)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(huán)節(jié)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;??平虒W;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(yè)方向必修課,屬于專業(yè)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(xù)課程和掌握專業(yè)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??粕诶碚撝R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(yè)精神不如中專生。為了適應社會形式的發(fā)展和面臨教學對象的不同,??平虒W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(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)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(yè)的專業(yè)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(yè)的了解,以至于在課堂上無法列舉出與學生所學專業(yè)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(xù)專業(yè)課的學習脫節(jié),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(yè)知識的匱乏,但是一般專業(yè)老師在自身學習流體力學的時候也是作為專業(yè)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(yè)所有任課老師都參加,加深他們對所授學生專業(yè)的了解,以便在課堂上講解時能結合專業(yè)實際,從而打造出一支理論基礎知識扎實,專業(yè)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(tǒng)水力計算等幾個模塊。根據不同的專業(yè)要求, 進行不同的取舍和組合[3]。比如給排水專業(yè)可以將明渠流部分作為學習重點,而熱能動力專業(yè)則需要將氣體部分作為重點學習內容。由于教師在專業(yè)基礎課上有針對性的教學,學生在后續(xù)的專業(yè)課學習中就能輕松做到理論聯(lián)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(tǒng)的板書授課方法相結合的手段。隨著計算機科技的發(fā)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(tǒng)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(yōu)勢。教師通過傳統(tǒng)的教學方法,一方面能夠很好的把握課程節(jié)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??瓶己朔绞脚c本科一致,統(tǒng)一采用的都是閉卷考試成績占70%,考勤、作業(yè)、實驗占30%,而實際實驗部分只占了10%。但從??茖W生的專業(yè)培養(yǎng)素養(yǎng)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(yè)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(yè)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(yè)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(xù)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(huán)節(jié)
專科學生畢業(yè)后一般都工作在相關專業(yè)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(huán)節(jié)不容忽視。傳統(tǒng)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(chuàng)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(fā)散能力和創(chuàng)新思維的實驗,讓很多有想法的學生自主實驗,激發(fā)他們的學習興趣,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。另外,教師要嚴格要求學生端正實驗態(tài)度,尊重實驗結果,讓其養(yǎng)成嚴謹的實驗習慣,才能對以后專業(yè)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(yè)生流向社會,我國當前就業(yè)形勢普遍嚴峻。從技術可信度來講,用人單位會優(yōu)先錄用本科生;從崗位穩(wěn)定性的角度出發(fā),用人單位則會優(yōu)先錄用中專生,這一直是專科畢業(yè)生面臨的挑戰(zhàn)。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(huán)節(jié)的完善等方面進行教學改革,以提高??茖W生專業(yè)能力競爭力,適應人才市場的需求。
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關鍵詞:流體力學;教學改革;現狀;思考
中圖分類號:G640 文獻標識碼:A 文章編號:1003-2851(2013)-01-0148-01
流體力學是土建類專業(yè)的一門專業(yè)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(guī)律及其在工程中的應用,是高等學校眾多工科專業(yè)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(fā)揮多媒體教學的優(yōu)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(fā)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(jié)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(yōu)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(huán)節(jié)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(fā),但又不能為課本所束縛,要充分增加課件的含金量。一個優(yōu)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(yōu)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(chuàng)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(xié)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(yè)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(fā)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(yōu)。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(fā)揮學生學習的積極性和創(chuàng)造性,最大限度地發(fā)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。
參考文獻