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淺談《流體力學》教學實踐探討
[論文關(guān)鍵詞]流體力學 教學實踐 傳統(tǒng)教學 多媒體技術(shù) 教學質(zhì)量
[論文摘要]論文結(jié)合教學實踐，提出了以傳統(tǒng)教學模式為主、以現(xiàn)代化教學手段為輔的教學方法。結(jié)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(jié)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(zhì)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(xiàn)場觀測、實驗室模擬、經(jīng)典理論分析、數(shù)值計算基礎(chǔ)上，具有嚴謹?shù)睦碚撔�、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(xiàn)象。
我校設(shè)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、工程、礦物加工工程、環(huán)境與設(shè)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(diào)節(jié)、傳熱學等課程的基礎(chǔ)。
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(nèi)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(zhì)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(diào)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(jié)合實例，講清楚基本概念
流體力學的概念多、現(xiàn)象多，且很多概念和現(xiàn)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，上課時筆者以城市部門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(shù)，此法類似于拉格朗日法的質(zhì)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(jīng)過該站點車輛的上下車人數(shù)，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(xiàn)象，讓學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(nèi)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(chǔ)，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(diào)公式所依據(jù)的原理是牛頓第二定律，假設(shè)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(nèi)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(diào)記住結(jié)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、受學生數(shù)增加的情況。
三、以現(xiàn)代化的教學手段為輔
當前以多媒體技術(shù)為主的現(xiàn)代化教學手段已經(jīng)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、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(nèi)，利用圖文并茂的信息方式，將課程內(nèi)容及有關(guān)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(jié)合流體力學精品課程的建設(shè)，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(shè)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(jù)講解的進度逐條展現(xiàn)公式條目等內(nèi)容，同時又將難以理解、難以用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(xiàn)象，以多媒體的方式在課堂上直觀地呈現(xiàn)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(jù)的時候，制作了雷諾實驗的FLIASH素材，以動畫的形式向?qū)W生展示了流體流動的兩種不同狀態(tài)，以及流態(tài)判據(jù)—雷諾數(shù)與流動速度、管徑、流體種類有關(guān)系。運用多媒體輔助手段表達后，能夠幫助學生很好解課程的重、難點，提高教學效率。利用多媒體技術(shù)，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(nèi)容，提高了教學效率。
多媒體教學的內(nèi)容一定要做到提綱挈領(lǐng)、重點突出，有所為有所不為。多媒體技術(shù)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(xiàn)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(nèi)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(nèi)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(xiàn)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、
流體力學作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其重要性不言而喻。傳統(tǒng)教學模式能夠?qū)⑶昂笾R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(xiàn)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(jié)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(zhì)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年安徽省廳《流體力學》精品課程
[參考文獻]
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