發(fā)布時間：2023-12-26 10:41:27
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的工程流體力學知識點樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞CDIO；流體力學；能力培養(yǎng)；教學改革
1引言
“流體力學”作為理工科的一門專業(yè)基礎(chǔ)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(yè)有著廣泛的應(yīng)用，與泄漏、火災(zāi)、爆炸、通風等有著密切的關(guān)系，是后續(xù)工業(yè)通風、消防工程等專業(yè)課程學習的重要基礎(chǔ)。近年來流體力學學科發(fā)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(yīng)用結(jié)合更加緊密。然而“流體力學”這門課程概念抽象、數(shù)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(yǎng)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(yǎng)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(yè)“流體力學”課程進行教學改革，使理論知識服務(wù)于后續(xù)的安全知識學習及工作實際，將知識教育和能力培養(yǎng)有機地結(jié)合起來，增強學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，使學生專業(yè)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(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Imple-ment）和運行（Operate）的簡稱。“C”構(gòu)思指系統(tǒng)性的構(gòu)想、思考，明確產(chǎn)業(yè)需求。“D”設(shè)計是把將要被實現(xiàn)的計劃通過視覺的形式描述出來的活動過程；“I”實施是執(zhí)行、施行實際的行為，指把設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過程；“O”運行是指產(chǎn)品實現(xiàn)之后（即實施之后）使用其來達到想要的價值的過程。從構(gòu)思、設(shè)計、實施到運行的全過程就是產(chǎn)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(yǎng)具有較高專業(yè)理論水平和符合產(chǎn)業(yè)需求的綜合性應(yīng)用能力并重的高等工程教育專業(yè)學生，這種模式在安全工程專業(yè)領(lǐng)域具有一定的借鑒意義[2]。CDIO強調(diào)在系統(tǒng)和產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計、實施、運行的真實工程實踐環(huán)境中培養(yǎng)學生的工程能力，通過引導(dǎo)學生以主動的、實踐的、知識之間有機聯(lián)系的方式培養(yǎng)學生的工程能力，使學生在創(chuàng)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(yōu)化教學內(nèi)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(nèi)容，進行全方位的內(nèi)容設(shè)計。湖南工學院安全工程專業(yè)選用的教材為蔡增基、龍?zhí)煊逯骶幍摹读黧w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(chǔ)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(shè)置了思考題。但教材內(nèi)容多是從供熱通風空調(diào)類專業(yè)角度出發(fā)，內(nèi)容較多。按照安全專業(yè)職業(yè)能力與素質(zhì)需求為導(dǎo)向，結(jié)合我校安全工程專業(yè)對該課程課時安排較少，學生文科生多，理科基礎(chǔ)薄弱的特點、安全工程專業(yè)需求及其與后續(xù)專業(yè)課程之間的關(guān)系，課程教學內(nèi)容分為四部分：（1）流體靜力學。掌握流體平衡的規(guī)律，對其中與安全工程關(guān)系不大的小節(jié)進行刪除。（2）流體動力學。研究流體在運動狀態(tài)時，作用于流體上的力與運動要素之間的關(guān)系，以及流體的運動特征與能量轉(zhuǎn)換等。（3）有關(guān)流體靜力學和流體動力學在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，如孔口與管嘴恒定流、管道恒定流等。注重與工業(yè)通風、消防、安全工程中常見的泄漏等問題相結(jié)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(nèi)容設(shè)置注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)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(jié)果、計算公式、圖表等這種短視的做法培養(yǎng)出來的學生只是現(xiàn)成公式的計算機器，面對新的問題將束手無策，學生沒有創(chuàng)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(guī)律，才能認識特殊規(guī)律，才能有分析實際問題的能力，才能正確應(yīng)用和處理流體力學商業(yè)軟件。
3.2轉(zhuǎn)變教學方法
在課堂教學中注重學生綜合思維、系統(tǒng)思維和工程能力的培養(yǎng)。結(jié)合傳統(tǒng)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(zhì)及作用，讓學生掌握該課程在整個專業(yè)培養(yǎng)中的作用以及工程實踐中的具體應(yīng)用價值，以及該課程與其他課程之間的關(guān)系，從而在學生的整體知識架構(gòu)中建立起清晰的課程邏輯聯(lián)系[3]，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)思維能力。（2）各知識點的教學過程采用啟發(fā)式教學法，先由老師設(shè)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(shè)置一些小專題討論，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。（3）傳統(tǒng)的教學模式由于缺乏對知識的應(yīng)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(nèi)容。因此在教學中注重相應(yīng)知識點的講解的同時，注重對各知識點的應(yīng)用和拓展，各知識點多方面地與安全工程專業(yè)相結(jié)合（如在講述孔口管嘴出留時與危險化學品物質(zhì)泄漏進而導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、中毒事故相結(jié)合；講述流動阻力時與工業(yè)通風管道設(shè)計、消防水管道設(shè)計相結(jié)合），強調(diào)其對專業(yè)的支撐作用，要求理論知識必須服務(wù)于安全工作實際，將知識教育和工程能力培養(yǎng)有機地結(jié)合起來。
3.3實驗教學改革
實驗環(huán)節(jié)是CDIO模式下教學環(huán)節(jié)的非常重要的組成部分，學生工程能力的培養(yǎng)和綜合應(yīng)用能力的提高，有賴于此環(huán)節(jié)[4]。實驗教學方面通過建設(shè)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(xiàn)對學生的動手實踐能力、技術(shù)應(yīng)用能力、研究創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實驗?zāi)K分為基礎(chǔ)驗證類實驗?zāi)K、綜合性實驗?zāi)K和開放性實驗?zāi)K。基礎(chǔ)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(chuàng)造性，沒有與安全工程專業(yè)實際相結(jié)合。綜合性實驗如與工業(yè)通風課程相結(jié)合，設(shè)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(guān)參數(shù)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(yè)相結(jié)合，解決專業(yè)實際問題。綜合類型的實驗相對較復(fù)雜，采用團隊協(xié)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(fā)散思維，實驗結(jié)束后進行匯報，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力和溝通能力。開放性實驗?zāi)K通過建設(shè)開放性實驗室，為學生參加各類學科競賽、科技創(chuàng)新活動、自主實驗、參與大學生研究性與創(chuàng)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(zāi)發(fā)生時煙氣流動過程。開放性實驗可鍛煉學生創(chuàng)新能力。
4結(jié)論
1）安全工程專業(yè)“流體力學”課程作為一門學科基礎(chǔ)課，其教學改革應(yīng)以專業(yè)能力需求為導(dǎo)向、學生能力培養(yǎng)為目標，引入CDIO理念進行教學改革，可提高學生創(chuàng)新思維能力、系統(tǒng)思維能力、和工程能力的培養(yǎng)，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(yīng)注重學生主體作用的發(fā)揮，以學生為主體、教師為主導(dǎo)，采用問題學習的形式進行教學，培養(yǎng)學生用基礎(chǔ)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(yīng)注重實驗教學環(huán)節(jié)，實驗教學除了基本的基礎(chǔ)驗證類實驗外，組織學生做一些綜合性、設(shè)計性、開放性實驗，教學中注重學生團隊協(xié)作能力，人際交往能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：材料科學與工程專業(yè)；流體力學教學；實驗教學
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）48-0039-02
流體力學是一門研究流體的受力與運動規(guī)律的嚴密科學，是一門材料科學與工程專業(yè)中理論性和實踐性都較強的專業(yè)基礎(chǔ)課程。在流體力學的教學過程中，涉及到的數(shù)學公式很多，過程較為復(fù)雜。歷年來，學生們普遍認為流體力學課程枯燥無味，難以學懂，興趣不大，導(dǎo)致教學效果較差。分析材料科學與工程專業(yè)現(xiàn)狀可知，目前，該課程體系教學中存在著較大弊端：一方面，太偏重于數(shù)學推導(dǎo)與公式的理解，忽視了課程理論的物理意義與工程應(yīng)用的有效結(jié)合；另一方面，忽視了課程的基礎(chǔ)作用，片面強調(diào)課程的專業(yè)性。為此，本文結(jié)合材料科學與工程專業(yè)的課程設(shè)置，對課程的教學環(huán)節(jié)進行了改革探索。課堂教學是提升學生認知的重要手段。筆者認為可以從以下幾個方面來提高流體力學的教學質(zhì)量。
一、優(yōu)化教學內(nèi)容
縱觀材料科學與工程專業(yè)的流體力學課程體系，可將之分為基本理論知識、基本應(yīng)用、實驗部分、與其他學科的交叉內(nèi)容、工程實際應(yīng)用等方面。在教學過程中，筆者認為采用模塊化教學方式能夠達到較好的效果。所謂模塊化教學是指根據(jù)學科或?qū)I(yè)的不同需求選擇學習內(nèi)容，將每個內(nèi)容或環(huán)節(jié)定義為模塊。每個模塊的目標明確，針對性強，而且學時數(shù)相對較少，容易提高學生的學習效率。當然，各個模塊之間并不是孤立的，在教學實施過程中，模塊是相對獨立的，但從課程的整體架構(gòu)上來說又是有機關(guān)聯(lián)的，步步為營，內(nèi)容豐富，難度螺旋式上升，使整個流體力學課程具有較強的系統(tǒng)性和完整性。目前，國內(nèi)材料科學與工程專業(yè)的流體力學課程體系基本按照如下形式貫穿：流體靜力學理想流體運動動力學實際流體運動：一元流體相似理論泵與風機。每部分的研究方法較為統(tǒng)一，所形成的體系由簡到繁、由易到難，并且很容易實現(xiàn)模塊化處理。例如在講授流體運動學基礎(chǔ)、動力學基礎(chǔ)時，可以先從實際流體流動的基本方程入手，使學生在本門課程開始就接觸到流體動力學的總的輪廓和最基本的理論方程，后面的理想流體動力學及一元流體動力學問題作為其特殊情況處理，將理想流體、一元流動的條件代入有關(guān)方程，即可得到理想流體、一元流動的動力學方程。建立的這種模塊體系具有由一般到特殊的特點，條理清楚。這樣一來，教師在講完一般形式的方程組后再來講具體一元流體動力學及理想流體動力學問題，就可略去大量的公式推導(dǎo)過程，節(jié)省了大量的課時，內(nèi)容組織層次感較強，講起來重點更突出，教學過程卻相對簡化。
二、更新教材結(jié)構(gòu)
同時，考慮到材料科學與工程專業(yè)的特色與應(yīng)用范疇，非常有必要對教材內(nèi)容進行優(yōu)化處理，根據(jù)材料科學與工程的課堂要求，淡化一些理論推導(dǎo)過程，以工程應(yīng)用為根本。從學生的學習規(guī)律來看，一般學生剛學習課程的時候積極性和重視程度都比較高，在學習時花費時間較長，但隨著課堂內(nèi)容的推進，學生們的興趣減弱，教學內(nèi)容和教學方法的改革與優(yōu)化勢在必行。材料科學與工程專業(yè)的流體力學課程內(nèi)容并不包括本領(lǐng)域的全部專業(yè)知識，主要講授流體流動的基本原理與基本思路，并側(cè)重于工程應(yīng)用。因此，教材的選取要更具科學性，要根據(jù)專業(yè)特點和需要，結(jié)合學生興趣與學習層次，有針對性地選取講義，教材要更側(cè)重于基本原理與基本公式的講述與應(yīng)用，做到簡單易懂，實用性較強。
三、激發(fā)學習興趣
在流體力學教學的開始，教師就應(yīng)該緊緊抓住學生們的學習興趣，在緊扣教學計劃的基礎(chǔ)上，以當前熱點問題為引導(dǎo)，充分調(diào)動學生們的學習積極性。因此，在流體力學教學的過程中，如何將教學內(nèi)容與工程實踐相結(jié)合，與熱點問題相結(jié)合，激發(fā)學生的學習興趣是提升教學效果的重要措施之一。比如在給學生上緒論課的時候，可以通過一些生動的圖片、視頻、動畫給學生形象地展示大自然與人類生活密切相關(guān)的流體力學現(xiàn)象，增強學生對流體力學的感性認識與興趣，如汽車為什么要做成流線型的；高爾夫球為什么在表面有很多坑；火箭為什么能夠上天；海岸為什么是弧形；戰(zhàn)斗機為什么頭部是尖的等。這些問題是日常生活中經(jīng)常見到的，通過這些問題的設(shè)計與引導(dǎo)，可以讓學生們知道本課程的主要學習目標是什么，能解決什么樣的實際問題，讓學生們帶著疑問和興趣去學習，效果將事半功倍。
四、改革教學手段
目前，流體力學教學過程中教學手段較為豐富，但仍以板書和多媒體教學兩種方法為主。更多采用“多媒體為主，板書為輔”的方法。多媒體教學較為直觀、形象，所傳輸?shù)男畔⒘烤薮蟆Ｍ瑫r，伴隨著信息網(wǎng)絡(luò)化大形勢的進一步深化，網(wǎng)絡(luò)電子資源更加豐富，這樣大大縮短了教師們的備課時間。但這種方式也有不足之處，最主要表現(xiàn)在多媒體授課速度偏快，學生尚未形成知識結(jié)構(gòu)體系就一帶而過，課堂上考慮的時間不足，很難形成師生之間的互動。相對而言，板書備課時間較長，課堂上書寫時間也較長，對于一些較難理解的內(nèi)容，可以給學生們足夠的思考空間，并在課堂上按照既定授課思路進行，這樣能夠涵蓋較為瑣碎的知識點，易于形成師生間的“一問一答”式的互動關(guān)系。因此，在流體力學授課過程中宜采用二者結(jié)合的方式，對于系統(tǒng)性較差的知識點來說采用多媒體方式，而對于重點、難點內(nèi)容則主要采用板書的形式，真正做到對該知識點的側(cè)重講解，疏而不漏。只有這樣才能使學生對課程既有充足的知識量，又有重點突出，進而提高學生的學習效率。
五、重視實驗與工程教學
流體力學課是一門與工程實踐結(jié)合緊密的學科。因此，在課程開展的過程中應(yīng)該對實驗課與工程教學進行重點關(guān)注。實驗教學目前可以分為演示型和驗證型，但教學方法單一，限制了學生分析問題、解決問題的能力；同時，由于長期以來實驗教學從屬于理論教學，實驗教學與工程教學的課程建設(shè)與發(fā)展受到了嚴重制約。因此非常有必要對實驗與工程教學進行改革來適應(yīng)目前高校的培養(yǎng)模式。首先，實驗與工程教學要注重同專業(yè)知識相結(jié)合。傳統(tǒng)的實驗教學較多適用于試驗臺環(huán)境下，是國家根據(jù)課程規(guī)劃以及人才的知識結(jié)構(gòu)需要設(shè)立的，這嚴重阻礙了學生們與工程實踐的有效溝通，因此，可以針對學生所學專業(yè)逐步設(shè)立既符合本專業(yè)又具有工程背景的可操作性較強的實驗項目，用以適應(yīng)學生對專業(yè)領(lǐng)域知識的理解與創(chuàng)新需求。其次，有效利用高校科研優(yōu)勢，促進實驗與工程教學的發(fā)展。以學科為依托，實現(xiàn)科研與教學互補，將科研成果引入實驗教學，這樣可以開闊學生視野，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。第三，實現(xiàn)基礎(chǔ)實驗與個性實驗的互補。在基礎(chǔ)實驗訓練的基礎(chǔ)上，開展一些更具有研究性和綜合性的實驗，這樣對理論知識的學習有一個較為有利的補充，同時也可以鍛煉學生們實驗設(shè)計、整體規(guī)劃的能力，積極調(diào)動學生們的學習積極性。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：流體力學；多媒體課件；學習理論
作者簡介：宿程遠（1981-），男，河北晉州人，廣西師范大學環(huán)境與資源學院，講師；黃智（1972-），男，壯族，廣西桂林人，廣西師范大學環(huán)境與資源學院，教授。（廣西 桂林 541004）
基金項目：本文系新世紀廣西高等教育教改工程項目（項目編號：2011JGB018）的研究成果。
中圖分類號：G642.1?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）34-0088-02
“流體力學”是環(huán)境工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。其主要任務(wù)是通過各教學環(huán)節(jié)運用各種教學手段和方法，使學生掌握流體運動的基本概念、基本原理、基本計算方法；培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力和實驗技能，為學生學習后繼課程、從事工程技術(shù)工作和科學研究以及開拓新技術(shù)領(lǐng)域打下堅實的基礎(chǔ)。該課程具有較強的理論性和工程實際意義，具有理論不易掌握、概念和方程較多、對學生高等數(shù)學和物理知識要求較高等特點。在實際教學過程中，如果只借助于書本、教師的語言和板書這些方法難以實現(xiàn)良好的教學效果，學生也會因枯燥的理論及公式推導(dǎo)而產(chǎn)生厭學的現(xiàn)象。因此，本文提出了基于“情·知·感”理論的“流體力學”多媒體課件的制作與開發(fā)。
一、設(shè)計理念
本課題以“情·知·感”為支撐，以認知學習理論、建構(gòu)主義學習理論、人本主義學習理論等學習理論為指導(dǎo)，將身邊問題、工程實例、教學科研成果等有機的融入到“流體力學”多媒體課件的制作和開發(fā)過程中，同時注意“流體力學”多媒體課件和實驗教學的有機結(jié)合，重視“流體力學”多媒體課件制作的簡約美、和諧美與立體美。以“情·知·感”為支撐的多媒體課件的制作為“流體力學”教學提供了先進的手段，為加強學生的自主學習提供了現(xiàn)實可能，可以充分發(fā)揮學生學習的主動性，培養(yǎng)學生“樂學”、“會學”的能力；[1，2]同時向?qū)W生展示教學情境，使學生“聞其生、見其形、入其境”，更快、更準、更深地把握“流體力學”教學的重點和難點。
二、實施措施
1.“情”——以多種學習理論為指導(dǎo)
在設(shè)計制作“流體力學”多媒體課件時，充分運用多種學習理論為指導(dǎo)，制作出既適合學生自主學習，也適合“流體力學”課堂教學使用的多媒體課件。[3]
（1）基于認知學習理論的觀點，組織“流體力學”多媒體課件內(nèi)容與目錄導(dǎo)航設(shè)計。制作“流體力學”多媒體課件時，將流體力學基本教學內(nèi)容劃分為四個模塊：流體的物理性質(zhì)及分析方法、流體靜力學、流體運動學和流體動力學。這種結(jié)構(gòu)以圖示的方式在課件中顯示，使學生對課件內(nèi)容形成清晰的概念，養(yǎng)成“流體力學”課程的思維圖式。學習流體力學的關(guān)鍵是理解和掌握核心的基本的概念、原理、態(tài)度和方法，抓住它們之間的聯(lián)系，形成一個有聯(lián)系的整體。如在講解等壓面時，可以將等壓面的基本概念、特征及應(yīng)用緊密聯(lián)系在一起，形成一個有機的整體，以加深學生的認識。
（2）基于建構(gòu)主義學習理論的觀點，在設(shè)計課件時，提供豐富的多媒體情境資源以支持學生的學習。在制作與開發(fā)“流體力學”多媒體課件時，將北京奧運會“水立方”水面擾動時產(chǎn)生的阻力情況、中央電視臺記錄片《水問》以及“神舟七號”飛船的資料等，以優(yōu)美的文字、活靈活現(xiàn)的畫面、動聽的聲音進行展示，能使教師輕松地授課、學生愉快地學習。而且能夠?qū)⒔虒W重點和難點化難為易，向?qū)W生展示教學情境、提供豐富感知、激發(fā)形象思維，使學生聞其聲、見其形、入其境，讓學生更快、更準、更深地把握教學的重點和難點，能夠起到很好的教學效果。
（3）基于人本主義學習理論，設(shè)計與表達流體力學知識的價值與文化。人本主義學習理論重視學生學習時的情感需求，主張教育的目的不只限于教授學生知識或謀生技能，更重要的是針對學生的情感需求，從而培養(yǎng)其健全的人格。[3]在“流體力學”多媒體課件制作中，增加其人文色彩、文化意味，以適時地向?qū)W生傳達人生哲理，開啟他們的心智。在緒論部分，可用古代的詩詞引出學生對流水的思索，“一道殘陽鋪水中，半江瑟瑟半江紅”，“問君能有幾多愁，恰似一江春水向東流”，“抽刀斷水水更流，舉杯消愁愁更愁”；在講授虹吸原理時，可向?qū)W生講述宋代蘇軾《東坡志林》卷四中，四川鹽井中用唧筒把鹽水吸到地面的故事等，這樣我們的課堂教學就被賦予了靈氣。
（4）基于行為主義學習理論的觀點，在課件中設(shè)計練習模塊。在“流體力學”多媒體課件中設(shè)計練習模塊，以提供覆蓋重要知識點的習題及反饋。讓學生的學習有了一個循序漸進的過程，給學生留有思考余地。同時也突出了“流體力學”課件的交互性，將更能促進學生的橫向思維，延長課件的生命周期；同時設(shè)計了部分流體力學的英語題目，實現(xiàn)了雙語教學理念的滲透。
2.“知”——以“三引入”與“一結(jié)合”為指導(dǎo)
為了結(jié)合課程內(nèi)容有效地實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)學生的興趣，激發(fā)學生的思維與創(chuàng)造力，在“流體力學”多媒體課件制作中強調(diào)“三引入”與“一結(jié)合”，以突出“流體力學”教學的寬泛性、時代性和應(yīng)用性。[4]
（1）將身邊問題引入多媒體課件。在“流體力學”多媒體課件制作時，結(jié)合具體課程內(nèi)容，設(shè)計具有新穎、獨特、能夠牢牢抓住學生注意力的問題，力爭做到在每一章的“流體力學”課件開講前都提出一個問題，啟發(fā)學生的思維，避免平鋪直敘地講授。同時在教學中注意收集身邊有趣的流體力學問題，比如一滴牛奶的流體力學問題，讓學生認識到其實流體力學離我們并不遙遠。
（2）將工程實例引入多媒體課件。為了將所學的理論與實際相結(jié)合，擴大學生的知識面，增加學生的學習興趣，增強學生運用流體力學知識解決問題的能力，可將工程實例引入多媒體課件。如在講授液體作用在平面上的總靜壓力和恒定總流動量方程時，補充三峽水壩的視頻，讓學生對恒定總流動量方程有更為深刻和直觀的認識。
（3）將教學科研成果引入多媒體課件。在多媒體課件制作時，適時地介紹一些教師的研究成果以及正在開展研究的工作，一方面可以調(diào)節(jié)課堂教學氣氛，另一方面也會極大地提高學生學好課程的積極性，讓學生對當前相關(guān)學科的熱點問題有一定的了解，從而引發(fā)學生的思考，激起他們對科研的濃厚興趣。正如張愛玲所說“出名要趁早”，對于學生科研素質(zhì)的培養(yǎng)，也要趁早。
（4）注意多媒體課件和實驗教學的有機結(jié)合。實驗教學是學習流體力學不可缺少的重要環(huán)節(jié)，貫穿于課程始終。采用多媒體方式如錄像、Flas等增加演示性實驗，既豐富了實驗內(nèi)容、擴展了學生視野，又可達到意想不到的教學效果。特別是在講解流體力學最重要的“伯努利方程”時，除了傳統(tǒng)的公式推導(dǎo)之外，可輔以實驗、Flash等多種教學手段，從而實現(xiàn)教學重點與難點的突破。
3.“感”——以美學理論為指導(dǎo)
教學是一種藝術(shù)，課件也應(yīng)是教學與藝術(shù)的完美結(jié)合。要實現(xiàn)“流體力學”多媒體課件中科學性和藝術(shù)性的和諧統(tǒng)一，關(guān)鍵在于設(shè)計中美學的運用。[5]
（1）“流體力學”課件制作的簡約美。“流體力學”多媒體課件開發(fā)時，背景畫面的設(shè)計要做到：簡單大方，清新淡雅，不能分散學生的注意力；同時“流體力學”多媒體課件的文字內(nèi)容應(yīng)言簡意賅，簡明扼要。
（2）“流體力學”課件制作的和諧美。首先背景圖片應(yīng)服務(wù)于課件內(nèi)容，不能喧賓奪主，在色調(diào)處理上應(yīng)保持統(tǒng)一性，不出現(xiàn)突躍；其次應(yīng)根據(jù)各種字體的表現(xiàn)力，選擇一種與課件內(nèi)容相和諧的字體；再次應(yīng)選擇與背景色協(xié)調(diào)的文字顏色；最后應(yīng)注意文字經(jīng)投影儀投影后的效果。
（3）“流體力學”課件制作的立體美。圖像所表現(xiàn)的內(nèi)容應(yīng)圍繞課件內(nèi)容展開，通俗易懂，可將水利工程、航天工程等工程圖面以及身邊的流體力學圖面有機的穿插到多媒體課件中，簡潔明快地使學生認識、理解和掌握主題。首先動畫設(shè)計在構(gòu)圖上要做到布局合理，造型優(yōu)美，以求達到最佳的視覺效果。其次動畫構(gòu)圖要形象且具有鮮明的直觀效果，并符合學生的視覺規(guī)律，如在雷諾實驗、伯努利方程的講述中，應(yīng)合理運用動畫技巧，以擴大課件的表現(xiàn)力。
三、結(jié)語
以“情·知·感”為支撐，以認知學習理論、建構(gòu)主義學習理論、人本主義學習理論等學習理論為指導(dǎo)，將身邊問題、工程實例、教學科研成果等有機的融入到“流體力學”多媒體課件的制作和開發(fā)過程中，同時應(yīng)注意“流體力學”多媒體課件和實驗教學的有機結(jié)合，重視“流體力學”多媒體課件制作的簡約美、和諧美與立體美。以“情·知·感”為支撐的多媒體課件的制作為“流體力學”教學提供了較為先進的手段，為加強學生的自主學習提供了現(xiàn)實可能，將充分發(fā)揮學生學習的主動性，培養(yǎng)學生“樂學”、“會學”的能力；同時向?qū)W生展示教學情境，提供豐富感知、激發(fā)形象思維，以促進“流體力學”教學。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：流體力學；理論教學；實驗教學
一、流體力學課程特點
流體力學是水利工程、環(huán)境工程、給水排水等專業(yè)的一門學科基礎(chǔ)必選課，與后續(xù)專業(yè)課聯(lián)系緊密。如對于給排水專業(yè)來說，后續(xù)的水泵與水泵站、建筑給排水等課程的學習都需要用到流體力學方面的知識。流體力學具有較強的理論性和實踐性，該課程理論抽象，理論公式推導(dǎo)和基本概念比較多，學生需要在掌握基本概念及理論公式推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，清楚了解公式的應(yīng)用限制條件，才能靈活運用所學知識來解決實際問題。另外，實驗是流體力學課程的一個重要環(huán)節(jié)，與所學理論知識緊密相關(guān)，是驗證理論、數(shù)值計算結(jié)果的重要途徑，是學生獲得感性認識的主要手段，對于培養(yǎng)學生的實際動手能力，加強對所學理論知識的掌握方面起著重要作用。根據(jù)筆者多年的教學經(jīng)驗，目前，在流體力學課程的教學過程中存在著一些問題：課堂例題和課后習題與工程實際脫節(jié)，理論與實際聯(lián)系不夠緊密，學生對所學知識在實際工程的應(yīng)用不甚了解，只會機械照搬公式解題；教師主要采用課堂灌輸、學生被動接受的教學模式，與學生的互動比較少；所開設(shè)的實驗多為驗證型和演示型實驗，學生自己設(shè)計實驗并加以驗證的機會甚少，不利于學生思考問題、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，更不利于學生解決實際工程問題能力的培養(yǎng)。因此，流體力學課程教學需要采用多元化教學模式、加強理論與實際的聯(lián)系、對實驗教學環(huán)節(jié)進行改革，以取得較好的教學效果。
二、教學方法探討
（一）理論教學方法探討
1.重視緒論的作用。
緒論對于講好一門課是非常重要的。通過對緒論的學習，學生可了解本課程涉及的主要內(nèi)容，在學科領(lǐng)域中的地位，發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展方向，與后續(xù)專業(yè)課程的聯(lián)系，在社會經(jīng)濟發(fā)展中的地位與作用等。通過對緒論的學習，可以讓學生了解學習本學科的意義、目的及重要性，激發(fā)學生對該門課程的學習興趣，安排好學習計劃，為學好該門課做好充足的準備。
2.采用啟發(fā)式教學手段。
現(xiàn)代教學論中的啟發(fā)式教學思想的特點是：強調(diào)學生是學習的主體，教師要調(diào)動學生的學習積極性，實現(xiàn)教師主導(dǎo)作用與學生積極性相結(jié)合；強調(diào)學生智力的充分發(fā)展，實現(xiàn)系統(tǒng)知識的學習與智力的充分發(fā)展相結(jié)合；強調(diào)激發(fā)學生內(nèi)在的學習動力，實現(xiàn)內(nèi)在動力與學習的責任感相結(jié)合；強調(diào)理論與實踐聯(lián)系，實現(xiàn)書本知識與直接經(jīng)驗相結(jié)合[1]。因此，將啟發(fā)式教學思想應(yīng)用于流體力學課程教學，把學生放于主體地位，可充分調(diào)動學生的學習積極性，提高學生對本門課的興趣，增強學習效果；教學中通過理論與實踐的緊密聯(lián)系，便于將理論知識應(yīng)用到工程實踐中，要使學生對知識的掌握更加靈活牢固，并為以后課程的學習及工作打下堅實基礎(chǔ)。
（1）采用對比法。授課時，將相近或相反的定義、概念進行對比，加強學生對概念的理解和掌握。如講解流線和跡線、恒定流和均勻流、層流和紊流等概念時，采用比較法授課，避免學生對學習內(nèi)容的混淆。另外，還可將新舊知識進行對比，使學生在復(fù)習舊知識的同時，加深對新知識的掌握。如在講動量方程時，可將動量方程與能量方程的應(yīng)用前提條件、所能解決的問題進行比較，從而加深學生對這兩大基本方程的理解和掌握。
（2）采用聯(lián)系法。在講概念之前，先引入實例。如在講卡門渦街概念之前，先介紹電線在風中發(fā)出聲響的原因；通過介紹汽車外形設(shè)計，講解繞流阻力的問題；在講表面張力的時候，聯(lián)系露珠是球形的現(xiàn)象；在講毛細現(xiàn)象的時候，聯(lián)系當毛巾部分浸在水中時，未浸在水中的部分也會變濕的生活現(xiàn)象。通過對這些與生活緊密相關(guān)的流體力學問題的思考，使學生的學習興趣大為增加，并且要加深對所學知識的理解和掌握。另外，還可聯(lián)系新舊知識，如有壓管流的水力計算其實就是能量方程在實際工程中的應(yīng)用，同時聯(lián)系后續(xù)的專業(yè)課學習和日后所從事的工作，引導(dǎo)學生對所學知識溫故知新，達到融會貫通的效能。
（3）采用“問題式”教學法。在授課過程中，針對某些易混淆、易理解錯誤的知識點和難點，適當?shù)靥岢鲆恍┱T導(dǎo)性問題，以提出問題、分析問題、解決問題為線索，達到學生掌握知識的目的。有些問題先提出來，留出適當時間，再讓學生回答；有些問題提出來為引起同學注意，教師可自問自答。如在推導(dǎo)作用在平面壁上靜水總壓力公式時，公式得出后，可向?qū)W生提問“公式推導(dǎo)過程中所涉及的水深h和y值是否相同，若不同，它們之間有何關(guān)系”，讓學生回答，以加深學生對公式中各項符號的理解，避免應(yīng)用公式時混淆出錯；在講液體作用在曲面上的靜水總壓力時，先提出問題“能否用液體作用在平面上的靜水總壓力的求解方法來求解”，然后分析曲面和平面所受壓力的不同點，最后得出液體作用在曲面上的靜水總壓力的求解方法。
3.充分利用現(xiàn)代多媒體教學手段。
在教學過程中，采用板書和現(xiàn)代多媒體技術(shù)相結(jié)合的方式，充分利用現(xiàn)代多媒體教學手段，將聲音、圖形和動畫等與授課知識靈活結(jié)合，提高學生的注意力和學習興趣。教師可以在講授偏重于推導(dǎo)過程的內(nèi)容時采用傳統(tǒng)授課方式，而講授需要直觀形象的內(nèi)容時采用多媒體教學方法。如在講局部損失時，通過流體力學模型局部障礙處漩渦的形成演示，加深學生對造成局部水頭損失影響因素的理解；在講壓力體和靜水壓強分布圖繪制時，利用多媒體演示圖形的疊加、抵消過程，使學生一目了然，起到事半功倍的效果。
4.加強理論與實際的聯(lián)系。
由于學生缺乏對實際工程的感性認識，對抽象的理論在理解上有一些困難，因此在講課時要加強所講授的理論知識與工程實際的聯(lián)系。例如，在講流線時，可讓學生在實驗室觀看流體力學模型的水流現(xiàn)象，或做成動畫演示，使學生對實際的水流現(xiàn)象有直觀的認識，從而加深對流線概念的理解；對工程中常用到的流體力學知識，如能量方程，應(yīng)在推導(dǎo)及應(yīng)用條件等方面深入講解，并舉例講解該方程在實際工程中能解決的問題，如在城市給水管網(wǎng)中管道埋深確定方面的應(yīng)用等，加強學生對該方程的理解，做到靈活運用，增強學生解決實際工程問題的能力。在授課時，還應(yīng)盡量將流體力學的有關(guān)知識與后續(xù)專業(yè)課相結(jié)合，使教學內(nèi)容更加充實，并可激發(fā)學生的學習興趣，提高學習效果。如將有壓管道的水力計算與后續(xù)課程給水管道的設(shè)計相結(jié)合；將無壓管道的水力計算與排水管道的設(shè)計相結(jié)合；將水頭損失計算與建筑給水系統(tǒng)中水箱的設(shè)置高度、水泵揚程選擇等相結(jié)合。
5.重視課堂習題和課后作業(yè)。
流體力學課程中的理論公式和概念比較多，為加強學生對基本概念的掌握，熟練運用理論公式解決問題，要重視課堂習題和課后作業(yè)對知識鞏固的作用。教師在講完理論知識后，應(yīng)選擇有代表性的例題，通過對典型例題的剖析，啟發(fā)學生舉一反三，達到靈活掌握所學知識的目的。另外，通過適量的課堂習題檢查，鞏固學生對知識的掌握程度，給學生提供課堂討論的機會，加強對學生思維的鍛煉。給學生布置適量的課后作業(yè)也非常重要。通過課后作業(yè)，可促使學生復(fù)習學過的知識，加深對所學知識的掌握。另外，教師通過對作業(yè)的批改，發(fā)現(xiàn)學生學習過程中存在的弱點和不足，再加以重點講解，從而在教學過程中可做到有的放矢，增強教學效果。
（二）實驗教學方法探討
流體力學課程具有很強的實踐性，其實驗教學效果對整個課程體系產(chǎn)生著直接的影響。實驗教學可以彌補理論教學的不足，增強學生對基本知識的理解和掌握，如雷諾實驗的演示，可加深學生對層流和紊流概念的理解。另外，實驗教學還可培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力及創(chuàng)新能力。目前流體力學實驗內(nèi)容多為驗證型和演示型實驗，綜合創(chuàng)新性實驗很少，基本上是學生按照實驗指導(dǎo)書的實驗步驟，一步一步做，而不是自己動腦設(shè)計并加以驗證，這樣就無法培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。為更好的培養(yǎng)學生的實驗操作能力，應(yīng)多開設(shè)一些綜合創(chuàng)新性實驗，由學生自己提出問題、設(shè)計實驗步驟、實驗操作、整理實驗成果、得出結(jié)論。學生在自主完成實驗的全部環(huán)節(jié)時，能夠?qū)⒄n堂上所學的理論知識和學過的實驗技能有機地結(jié)合起來，動手能力、分析解決問題的能力均得到綜合訓練。另外，在條件允許的情況下，實驗室可全天開放，學生可根據(jù)自己的時間安排完成實驗任務(wù)，教師負責答疑。學生的實驗成績應(yīng)由實驗操作和實驗報告綜合得出，以一定比例計入本門課的總成績。這樣可激勵學生對實驗的重視，調(diào)動其積極性。
三、結(jié)語
在流體力學課程的教學過程中，應(yīng)充分利用啟發(fā)式教學和現(xiàn)代化教學手段，加強與工程實際的聯(lián)系，改革實驗教學方法，從而激發(fā)學生的學習興趣，增強學生的動手實踐能力和思維能力，提高本門課程的學習效果。
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關(guān)鍵詞：建構(gòu)主義；認知靈活性理論；熱工理論
作者簡介：衣曉青（1956-），女，山東青島人，長沙理工大學能源與動力工程學院，教授；石爾（1979-），女，湖南長沙人，長沙理工大學能源與動力工程學院，講師。（湖南 長沙 410004）
基金項目：本文系2011年湖南省普通高等學校教學改革研究立項項目的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）16-0069-02
“工程流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學”既是熱工理論的三大主干課程，又是能源動力類專業(yè)（方向）的主要技術(shù)基礎(chǔ)課。傳統(tǒng)的教學宗旨傾向于各門基礎(chǔ)課程自成科學體系，分別獨立教學，為后續(xù)專業(yè)課程打下牢固基礎(chǔ)。但是這種傳統(tǒng)的教學模式死板，致使學生缺乏學習興致，不易明確學習目的。建構(gòu)主義的認知靈活性理論發(fā)現(xiàn)了新的教學要素——“案例教學”。按照認知靈活性理論，對以上熱工理論三大基礎(chǔ)主干課程進行優(yōu)化整合，以熱能動力類專業(yè)為場景，建構(gòu)諸多新的知識點教學，組織全新的熱工理論基礎(chǔ)課程體系，可以使熱工理論基礎(chǔ)課教學克服以上不足。
一、打破僵化教學：認知靈活性理論的應(yīng)用
建構(gòu)主義教學理論沖破了傳統(tǒng)教學模式，克服了“填鴨式”教學把學生作為小綿羊馴服的弊端。[1]作為建構(gòu)主義教學理論中的一個分支，斯皮羅提出的“認知靈活性”理論很好地解決了“死記硬背”傳統(tǒng)與極端建構(gòu)主義（忽視抽象養(yǎng)成）之間的矛盾。認知靈活性理論的主要思想就是：通過情景（境）展現(xiàn)基本概念和基礎(chǔ)理論工具，學生既可以掌握基礎(chǔ)理論知識，又可以按抽象思維方式，放開視野尋找新的分析問題的工具。
為了解決傳統(tǒng)與極端的沖突，斯皮羅把知識抽象為兩種不同性質(zhì)的結(jié)構(gòu)：良構(gòu)的與非良構(gòu)的兩種領(lǐng)域。[2]良構(gòu)的即是指：按照抽象思維，從概念到原理的演繹解析的知識體系，符合科學意義上的正統(tǒng)規(guī)范。非良構(gòu)的即是指：在具體場景（案例）中，隱透出的各種良性結(jié)構(gòu)的知識疊合；這種疊合的基礎(chǔ)知識能夠解釋或解決具體場景問題；不同的場景有不同的良性結(jié)構(gòu)知識疊合的詮釋。由此得出結(jié)論，良性結(jié)構(gòu)知識就存在于非良性結(jié)構(gòu)知識之中，“認知靈活性”教學就可以讓學生通過非良性知識教學獲得更加深刻的良性結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)知識，而且是積極主動地、生動有趣地接受之。
熱工理論是研究熱（能）在釋放、轉(zhuǎn)換和傳遞中的流體流動及傳熱傳質(zhì)等問題的科學，涉及流體運動規(guī)律、熱（能）轉(zhuǎn)換與傳遞規(guī)律。按照認知靈活性理論的教學觀，熱工理論基礎(chǔ)課教學也可分類為良構(gòu)性和非良構(gòu)性。熱工理論的三大主干課程“工程流體力學”、“工程熱力學”和“傳熱學”分別作為單獨體系教學的基本概念、基本理論和基本知識的層次組織結(jié)構(gòu)，應(yīng)屬于良構(gòu)性領(lǐng)域，其傳統(tǒng)的教學方式就是從概念到概念、從原理到原理、從公式到公式的演繹解析，邏輯性很強，范式文本較固定，程式較穩(wěn)定，測驗作業(yè)較死板。
“認知靈活性”教學理論認為，這種教學方式僵化、被動，既不能啟動學生的興趣，也不能啟發(fā)學生的創(chuàng)造想象力，學生容易落入死記硬背、教條主義的套路，缺乏廣泛的知識聯(lián)系和舉一反三的思維訓練，更缺乏給學生以另辟蹊徑的想象空間。如果以流體介質(zhì)為對象將熱工理論三大主干課程進行優(yōu)化整合（雜交），并以熱工理論應(yīng)用為主線，將能源動力類相關(guān)專業(yè)作為場景，構(gòu)成非良構(gòu)性知識結(jié)構(gòu)，其所涉及的具體問題具有復(fù)雜背景和綜合影響因素，能夠從問題入手引出綜合知識的有機聯(lián)系，開闊學生發(fā)展思路，引導(dǎo)學生融會貫通，指導(dǎo)學生熟知專業(yè)背景。這種按照認知靈活性教學理論建立起來的熱工理論基礎(chǔ)課程的非良構(gòu)性知識體系會沖破傳統(tǒng)的各自為主的單科系統(tǒng)性的課程教學模式，有利于克服“高分低能”的應(yīng)試教育傾向，培養(yǎng)面對知識時代和信息社會的創(chuàng)新型人才。
二、創(chuàng)建問題教學：熱工理論基礎(chǔ)三大主干課程的優(yōu)化整合
認知靈活性理論認為：學習者在建構(gòu)知識意義的過程中，只有對知識進行多維表征，才能達到對知識的全面理解和靈活運用。這也是指導(dǎo)熱工理論基礎(chǔ)三大主干課程進行優(yōu)化整合的基本思想。熱工理論基礎(chǔ)三大主干課程“工程熱力學”、“傳熱學”和“工程流體力學”是主要以流體介質(zhì)為研究對象而緊密聯(lián)系在一起的動力類技術(shù)基礎(chǔ)性課程，三門課程相互依存，共同構(gòu)成了熱工理論的主干課程體系。其中，工程流體力學是研究流體介質(zhì)的位置勢能、壓力勢能和動能之間的相互作用的關(guān)系；工程熱力學是研究熱能與機械能之間的相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律；傳熱學是研究熱量從高溫部分傳遞到低溫部分的機理。由此可見，能（熱）量轉(zhuǎn)換與守恒定律是熱工理論三大主干課程進行優(yōu)化整合的內(nèi)在動力。
基礎(chǔ)課理論自身系統(tǒng)的完善性使任何改動需求都帶有相當大的難度，只有進行優(yōu)化整合，才能在不斷調(diào)整和深化過程中發(fā)展新的學習要素。例如，“傳熱和流體流動的數(shù)值方法”課程就是將傳熱學、流體力學知識進行融合后加入到數(shù)值計算科學這一更為廣泛的學科領(lǐng)域，為熱工理論知識的進一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。同時，通過這一知識的優(yōu)化整合，多維表征得以實現(xiàn)，使學生建構(gòu)起在熱科學和流體科學中可以直接遷移和引用的關(guān)于熱物理方面的知識，超越了封閉、孤立課程所給的單一信息模式。
如果說熱工理論的三大主干課程“工程流體力學”、“工程熱力學”和“傳熱學”分別作為單獨體系教學是良性結(jié)構(gòu)知識的傳授，那么，把“三課”拆分，再按照具體能量轉(zhuǎn)換的場景問題有機組合，這種教學模式就屬于非良性結(jié)構(gòu)教學。喬納生等人的研究把前者稱作低階學習階段，把后者稱作高級學習階段。[3]高級學習階段優(yōu)于低級學習階段的實質(zhì)就是變公式學習為問題學習。問題學習對于熱工基礎(chǔ)理論教學來說，打破其三大主干課程的各自理論體系是必然的，是要針對具體的場景問題而進行知識交叉組合。值得注意的是：根據(jù)認知靈活性教學理論，這種知識體系重組，必須避免極端建構(gòu)主義干擾，必須遵循“專業(yè)問題、溯本求源、知識聯(lián)系”三原則，才是優(yōu)化的、高級的教學模式。
三、重復(fù)多變教學：能源動力類專業(yè)問題逆向滲透于熱工理論基礎(chǔ)課程
非良構(gòu)的知識體系與良構(gòu)性知識體系的區(qū)別就在于：一是前者比后者建立的概念龐大、復(fù)雜，它往往是多個不同學科孤立概念的交集；二是前者比后者建立的概念有很大的多變性，這是由問題教學場景多變性所決定的。熱工理論基礎(chǔ)知識在航天、航空、熱能動力、化工、核熱工、低溫工程、冶金熱工、微電子技術(shù)、材料和建筑等各個領(lǐng)域都有具體的應(yīng)用，從知識體系的角度來看，其展現(xiàn)的知識點都是非良性的。實際上，在能源動力類相關(guān)專業(yè)的不同場景下，其呈現(xiàn)的非良性知識結(jié)構(gòu)也存在著很大的差異性。例如，工程熱力學中的熱經(jīng)濟性指標在熱機循環(huán)中的應(yīng)用是熱效率，而在制冷循環(huán)中的應(yīng)用是制冷系數(shù)。這說明熱經(jīng)濟性概念在實際應(yīng)用過程中具有復(fù)雜性。又如，流體力學在電廠中的應(yīng)用以管內(nèi)流動、物體繞流為主，而在建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)中的應(yīng)用以室內(nèi)外環(huán)境通風、換氣的流動為主。傳熱學中對于散熱器來說需要強化傳熱效果，對于建筑物屏蔽掩體則要抵制傳熱。
在針對能源動力類專業(yè)的熱工理論基礎(chǔ)課程進行新的建構(gòu)中，按照認知靈活性教學理論，必須將原有良性結(jié)構(gòu)體系的知識與專業(yè)場景結(jié)合起來。這種有專業(yè)針對性的知識滲透，有學者稱其為專家知識學習階段，屬于更高層次。[2]比如，把能源動力類專業(yè)（方向）的“流體力學”、“泵與風機”兩門課程整合為熱工理論基礎(chǔ)課“泵與風機的流體流動”一章，以流體力學知識為基礎(chǔ)，反映了流體力學基本原理在流體機械中的具體應(yīng)用場景，通過多媒體教學課件可以使學生建構(gòu)泵與風機工作原理和結(jié)構(gòu)的多維圖式，達到對流體力學基礎(chǔ)理論知識全面理解和靈活運用的目的。
按照斯皮羅的認知靈活性理論規(guī)范，對應(yīng)專家知識學習階段的教學模式即“隨機通達教學法”，它的主要特點就是針對專業(yè)的眾多場景鏈，反復(fù)從不同問題視角，以不同的基本知識、基本公式、基本理論的多樣組合，不斷給予學習者良性知識的刺激，這會使學習者通過反復(fù)的從各種變式到抽象的過程，不斷加深對良性結(jié)構(gòu)知識的各種理解，而且有助于學習者歷練分析問題和解決問題的能力，發(fā)揮創(chuàng)造性思維，為今后在專業(yè)上有所建樹打下堅實的學習基礎(chǔ)。貫穿于這一思想的新的“熱工理論基礎(chǔ)”課程體系，組織“鍋爐工質(zhì)流動與熱交換”、“汽輪機流體流動與功能轉(zhuǎn)換效率”、“熱力發(fā)電廠工質(zhì)循環(huán)與熱效率”等章節(jié)，探討基于專家知識學習理念的非良構(gòu)知識領(lǐng)域的顯性建構(gòu)，加入熱能動力類專業(yè)知識對熱工理論基礎(chǔ)課的反向滲透，有效增加課程教學的深度和廣度這一結(jié)果就自然生成了。
除了書本專業(yè)知識的反向滲透以外，通過與科研、生產(chǎn)單位合作的科研課題的有機結(jié)合，也是專家知識學習階段的案例來源。例如，教師通過某鋼鐵公司鍋爐尾部煙道聲學振動問題的科研活動，向?qū)W生們提出卡門渦街產(chǎn)生機理、影響因素以及卡門渦街產(chǎn)生后對設(shè)備及系統(tǒng)的危害和消除卡門渦街的措施等諸多學科問題，從而認知基本理論。
參考文獻：
[1]朱新卓.中國高等教育管理學：從拔苗助長到建構(gòu)主義[J].高等工程教育研究，2005，（2）.
Innovative Teaching Methods Exploration on the
Teaching Process of Hydromechanics Course
JIAO Kunling[1]， CHEN Xiaojuan[2]， ZHANG Lianke[1]， WU Wenfei[1]
（[1] Energy and Environment School， Inner Mongolia University of Science & Technology， Baotou， Inner Mongolia 014010；
[2] Mechanical Engineering School， Inner Mongolia University of Science & Technology， Baotou， Inner Mongolia 014010）
Abstract Through the long term teaching practice and combined with present situation， innovative teaching methods was expounded from import of the content， teaching process and effect evaluation on the teaching process of hydromechanics course in this paper. The new teaching methods can improve teaching level of teachers and learning effect of students.
Key words Hydromechanics； teaching methods； language skills
“流體力學”是我國高等院校工科專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，它承擔著由基礎(chǔ)課過渡到專業(yè)課的橋梁作用，該課程作為力學的一個重要分支，具有系統(tǒng)的邏輯框架，同時密切結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實踐。在該課程的教學實踐中，盡管目前國內(nèi)各院校都積累了豐富的教學經(jīng)驗并取得了不少教改成果，但鑒于該課程較強的理論性和抽象性，在教學過程中，如何將抽象的理論與實踐結(jié)合，激發(fā)學生學習熱情，化解教學過程中的教學乏力、學生畏難等問題，依然是迫在眉睫的教學改革方面的挑戰(zhàn)。筆者結(jié)合多年教學實踐經(jīng)驗，對流體力學的教學引入、教學過程以及教學效果評價方面做了大量的研究工作，提出一些教學方法改革的思路。
1 對教學內(nèi)容引入的探索
自然界的很多事物都在經(jīng)意或不經(jīng)意中巧妙地掌握和運用了流體力學的原理。鷹擊長空，魚翔淺底，動物們用本能展示了精彩絕倫的流體力學知識運用，人類因此而拓展了生活的時空。如果能夠以生活中的現(xiàn)象開始教學過程，必然會引起學生們的興趣，消除學生對本門課程未學先難的情緒。比如雨天雨傘為什么往上翻，旅客在站臺上不能離火車通道太近，高爾夫球做成有凹點的粗糙表面，倒啤酒有什么訣竅等等。這些均可作為教學引入案例。正是出于對生命的好奇和對生活的熱愛，由敏銳的觸覺到冷靜的深思，成就了偉大的科技文明，科學的研究源于對生活的觀察和好奇，教育也應(yīng)該是這樣。利用好觸手可及的生活、生產(chǎn)實例，從現(xiàn)象歸納到理論，層層推進，既有利于教師教學過程中的邏輯推導(dǎo)，又順應(yīng)了學生由簡至繁的學習思維。好的引入或者引言，是抓住學生心神的關(guān)鍵點，只有將學生的注意力納入到教師預(yù)設(shè)的氛圍中，才能更好地進行教學。
2 對教學過程的探索
2.1 優(yōu)化教學內(nèi)容框架
“流體力學”課程內(nèi)容較多，同時課堂教學時間有限，教師不可能面面俱到地講授全部內(nèi)容，這樣就存在一個如何突出重點，以點帶面，理順教學思路的問題。筆者認為那些教材中只涉及到基礎(chǔ)的數(shù)學推導(dǎo)，闡述得很詳盡、清楚的內(nèi)容，有了提領(lǐng)式的思維引導(dǎo)之后，應(yīng)留給學生自學，還有推導(dǎo)過程、分析方法類似的并列式內(nèi)容，應(yīng)只做一種內(nèi)容的講授。諸如此類，學生有了自己的研讀過程，才能充分掌握課程內(nèi)容，鍛煉自學能力，提高學習的綜合素質(zhì)。與此同時，教師可以將課堂時間留出去拓展相關(guān)內(nèi)容的知識面，開拓學生眼界。
“流體力學”內(nèi)容總體上可分為兩大部分，一是基本概念和基本理論組成的理論體系；二是工程實踐和應(yīng)用體系。第一部分概念抽象性強，重理論推導(dǎo)，若不分主次，找不到核心內(nèi)容，教師只能面面俱到，學生因此頭緒繁多，理不清邏輯框架，從而產(chǎn)生畏難情緒。因此要對教學內(nèi)容進行適當?shù)臍w納和分類，建立起以能量方程、動量方程為核心的立體知識結(jié)構(gòu)，并在教學過程中不斷地凝練提升。第二部分是理論的實踐應(yīng)用，涉及到具體的流體運動，是對理論體系應(yīng)用的檢驗和二次深刻掌握，教師應(yīng)針對學生的專業(yè)特點選取具有專業(yè)特色的工程典型例題作為講解內(nèi)容，以實例引導(dǎo)、展開教學內(nèi)容，使學生既對教學內(nèi)容融會貫通，思路清晰，又能解決工程實際問題，達到理論指導(dǎo)實踐、實踐反哺理論的效果。這兩大體系是有機統(tǒng)一的，講授的時候，可根據(jù)學校定位和學生層次，選擇某一體系為講授核心，將另一部分納入到講授框架中，才能有利于學生建立起邏輯框架和知識脈絡(luò)，使流體力學的內(nèi)容更加立體統(tǒng)一。
2.2 提升教學語言技巧
近年來，隨著高校教育教學改革的不斷發(fā)展，高校教育的教學方法和手段不斷完善，然后，大學課程具有教學進程快、信息量大等特點，在中、小學課堂教學中較易發(fā)生的活潑、互動的教學場面很難在大學課堂出現(xiàn)。另外，“流體力學”具有基礎(chǔ)知識涉及面廣、概念多、內(nèi)容抽象等特點，怎樣將枯燥的理論內(nèi)容和教學過程轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦拥闹v述，便于學生記憶、掌握，是我們今后教學過程中努力的方向，需要教師對教學內(nèi)容有更深刻的理解。同樣的內(nèi)容，為了抓住學生的心神，將學生的注意力牢固地吸引住，達到生動、活潑、趣味性的講授，語言技巧就顯得尤為重要，如果能夠?qū)崿F(xiàn)教學講授和學生語言習慣的有機結(jié)合，會有利于學生的認知和理解，對教學過程的促進是大有裨益的，這就要求教師要和學生有較多的交流和溝通，掌握現(xiàn)代大學生的語言特點，順應(yīng)學生的語言習慣，并將其有機地和講授語言相結(jié)合，提高教師的語言生命力，保持教師的語言吸引力，抓住學生的課堂注意力，從而提高教學質(zhì)量。當然在這個過程中，要保證概念、理論的準確性。
2.3 充分發(fā)揮學生主觀能動性
教學的目標是讓學生掌握知識并將知識應(yīng)用在工作實踐中。所以教學過程不能僅僅是教師的表演課，一定要成為學生的舞臺，讓學生成為教學的主角。這就要求教師在教學過程中必須安排好學生的戲份，充分調(diào)動學生的學習積極性和主觀能動性，引導(dǎo)學生自主解決問題，并歸納到最合理的解答上。發(fā)揮學生學習的主觀能動性，可以通過課前、課中和課后的相應(yīng)布置來實現(xiàn)。比如在課前設(shè)定章節(jié)重點學習的目標，預(yù)設(shè)要解決的問題，指導(dǎo)學生查閱哪些相關(guān)資料，使學生通過預(yù)習和閱讀達到掌握知識的目的；課中可以安排一定時間的課堂討論，通過討論和教師的臨場梳理，使知識條理化和邏輯化，加深學生的理解和掌握，這樣既可以充分有效地利用課堂時間，又能夠夯實學生的知識積淀；在課后要安排適量和適合的練習內(nèi)容，課后作業(yè)的適合性尤為重要，不能機械地布置作業(yè)，一定要讓作業(yè)真正起到鞏固和錘煉的作用。另外，培養(yǎng)學生良好的學習習慣，鍛煉學生的分析能力和自學能力，也是使學生順利進入課程的學習氛圍的重要保障，可以要求學生自己要歸納總結(jié)課程要點，成立學習小組，鼓勵同學之間經(jīng)常交流，互相介紹學習經(jīng)驗和學習方法。教師可根據(jù)學生層次為其指定相關(guān)的參考書籍以及相關(guān)的期刊雜志，盡可能拓展學生“流體力學”的知識面和學科的發(fā)展前沿。
2.4 及時總結(jié)教學內(nèi)容
流體力學課程內(nèi)容具有嚴密的邏輯性和較強的系統(tǒng)性，章節(jié)之間聯(lián)系緊密，前面章節(jié)是后續(xù)章節(jié)學習的知識基礎(chǔ)。因此，教師在每一章節(jié)講授之前都應(yīng)概括性、整體性地介紹該章節(jié)的主體內(nèi)容和邏輯關(guān)系，理清前后章節(jié)的聯(lián)系。更為重要的是，每一章節(jié)講授結(jié)束后都應(yīng)該歸納總結(jié)知識點，再次呈現(xiàn)講授內(nèi)容的脈絡(luò)和主線，加深學生的理解和掌握。在大章節(jié)之間也應(yīng)該建立起這樣的邏輯框架，從而有助于學生對整個課程的系統(tǒng)認知和串聯(lián)。在總結(jié)教學內(nèi)容時，教師會經(jīng)常處在一個直接敘述和列舉的快速節(jié)奏中，而這樣的總結(jié)，對學生而言，并不會真正起到喚醒知識的作用。如果能夠以某一具體事例為基礎(chǔ)，以提問的方式進行總結(jié)，效果會更好。如在總結(jié)作用在平面、曲面上的液體壓力小節(jié)時，可舉例說，如果要攔截某渠道的水流時，閘門的選擇要考慮哪些因素，為什么要考慮這些因素，學生自然會應(yīng)用所學知識進行思考和回答，如此等等，使得教學總結(jié)的效果事半功倍。
3 對教學效果評價的探索
流體力學的教學意義一是在于該課程知識的專業(yè)價值方面；二是在于課程對學生綜合能力訓練的教育價值。所以在評價教學效果時，不能一味追求考試成績，也就是終端評價。在教學效果評價中如果忽視了過程評價，終端評價就會變得空洞。在教學過程中缺乏學生的積極參與和投入，教學效果就無從談起。過程評價可以分為以下幾部分，課前準備占5%左右，主要根據(jù)課堂上學生回答問題的準確程度進行評定；上課占10%，以學生上課時的學習態(tài)度和積極性來評定；平時作業(yè)占15%，以及時完成作業(yè)和在作業(yè)中反映出來的思維邏輯和正確性來評定；社會行為占5%，由學生在學習過程中表現(xiàn)出來的主觀能動性進行評價；學習內(nèi)容記錄占10%，根據(jù)學生整理的學習筆記的正確性、邏輯性、完整性和書寫態(tài)度來評定。考試（專業(yè)課包括理論和實踐考核）成績占55%，由老師根據(jù)學生在整個教學單元中的考試及測驗成績按相應(yīng)的權(quán)重評定，這樣一來，學生的學習就會貫穿整個教學過程，既保證了教學效果，也有利于學生學以為用的學習生涯。因此，將終端評價轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程評價，會起到同時提高教師教學質(zhì)量和學生學習效果的作用。
1.1教學內(nèi)容
(1)缺乏基礎(chǔ)知識鋪墊，影響教學效果。《汽車發(fā)動機原理》課程內(nèi)容包括發(fā)動機的性能指標、換氣過程、燃料燃燒、汽油機混合氣的形成與燃燒、柴油機混合氣的形成與燃燒、發(fā)動機特性、車用發(fā)動機廢氣渦輪增壓、發(fā)動機排放與噪聲以及新型汽車動力裝置等方面。學習該課程，需要以工程熱力學和流體力學知識為基礎(chǔ)，但實際中學生的工程熱力學和流體力學等課程基礎(chǔ)知識不牢，在學習過程中分析發(fā)動機內(nèi)部燃燒機理時較為吃力，教學效果較差。(2)教學內(nèi)容多而滯后，影響教學質(zhì)量。《汽車發(fā)動機原理》課程內(nèi)容涉及多個專業(yè)課程，如汽車構(gòu)造課程、工程熱力學課程和流體力學課程等，內(nèi)容多，主線不突出。汽車發(fā)動機原理是以發(fā)動機的性能指標為研究對象，在教學內(nèi)容的設(shè)計安排上，不能很好地圍繞發(fā)動機性能分析及措施這一主線展開。另外，教材內(nèi)容存在滯后性，如現(xiàn)動機的一些最新技術(shù)涉及較少，不能把握汽車發(fā)動機科技發(fā)展的現(xiàn)狀和前沿。
1.2教學方式
(1)教學方式傳統(tǒng)，難以改善教學效果。在信息科技發(fā)展的今天，許多先進的教學儀器設(shè)備及教學方式方法已經(jīng)應(yīng)用到現(xiàn)代教學中，課堂教學方式已由過去的黑板變?yōu)楝F(xiàn)在的PPT模式。但教學方法的實質(zhì)有待改變，目前仍然集中在老師講、學生聽的一種單向灌輸模式，學生容易精力不集中、犯困。如《汽車發(fā)動機原理》課程理論多而復(fù)雜，涉及相關(guān)汽車構(gòu)造、工程熱力學等內(nèi)容，傳統(tǒng)的灌輸模式難以提高學生的學習興趣和教學效果。(2)教學方法單一，難以提高教學質(zhì)量。課程教學方法比較單一，老師教什么學生就學什么，學生處于被動學習地位，參與到課程學習的積極性不高。該課程存在“內(nèi)容多、理解難和記憶難”的問題，在教學中方法單一，學生對發(fā)動機基本原理的理解不深。如發(fā)動機混合氣的形成與燃燒過程是發(fā)動機原理最重要的內(nèi)容之一，在授課中如果單一地講解發(fā)動機燃燒過程，學生難以理解車用發(fā)動機的燃燒過程和燃燒內(nèi)部機理，同時對燃燒特性缺乏清晰和形象的理解，因而教學質(zhì)量難以提高。
2微課與課程教學的融合
微課是指以視頻為主要載體，記錄教師在課堂內(nèi)外教育教學過程中圍繞某個知識點而開展教學活動的全過程。微課包含課例、教學設(shè)計和總結(jié)復(fù)習等教學資源，有別于傳統(tǒng)單一資源類型，具備教學時間短、重點突出和容量小等新特點。微課是除了課堂教學外的補充資源，學生可以隨時理解知識點的精講，同時豐富獲取知識的方法。如今的課程教學模式主要集中于PPT模式的講解和應(yīng)用，課程講解枯燥單調(diào)，復(fù)雜的知識點在教學實施中難以被理解或理解不透徹，而學生應(yīng)用能力低。微課因“短小精悍”的特點可以分解復(fù)雜的知識點，動態(tài)的視頻可以成為課程教學中很好的調(diào)味劑，激發(fā)學生的學習興趣。因此，微課與課程教學的融合，可以服務(wù)和提升教師的“教”，更能促進和發(fā)展學生的“學”。
2.1將微課作為引導(dǎo)資源，構(gòu)建生動教學情境
在微課教學模式中，教師可以通過微視頻引入課堂教學內(nèi)容，加上相關(guān)的教學設(shè)計、輔助資源等構(gòu)成真實生動的教學情境，讓學生有一種真實的參與感。如《汽車發(fā)動機原理》課程教學中，發(fā)動機換氣損失一節(jié)講解中，可采用一段發(fā)動機換氣過程的動畫來引起學生的興趣，讓他們產(chǎn)生一種真實可見的情境感觸。
2.2將微課作為示范資源，為課程教學注入新鮮活力
微課包含與該教學主題相關(guān)的教學設(shè)計、素材課件、核心知識講解和過程演示等，可以再現(xiàn)教師的講授細節(jié)，學生能快速地掌握知識點，教師有更多的時間進行創(chuàng)造思維的培養(yǎng)，使課堂教學效率得到提高。如汽油機混合氣的形成與燃燒一節(jié)，教師可事先錄制一段關(guān)于汽油機的結(jié)構(gòu)和混合氣形成過程的微課，上課時讓學生按照微課中講解的重點理解。微課的內(nèi)容雖然單一，但具有很強的針對性，一般只會涉及一個知識點，學生在課程教學中能夠更好地理解教師所教的內(nèi)容。
2.3將微課與傳統(tǒng)教學資源整合，實現(xiàn)不同步教學
由于某些客觀條件的限制，學生的知識基礎(chǔ)不同，傳統(tǒng)的教學方式很難滿足不同學生的需求。微課容量小，方便學習，可以根據(jù)教學要求、教學內(nèi)容和復(fù)習訓練資料等資源調(diào)整教學安排。通過微課與傳統(tǒng)教學資源的整合，實現(xiàn)不同步教學，彌補傳統(tǒng)教學帶來的缺陷和不足，可以使用手機、ipad等移動終端隨時學習，滿足不同學習基礎(chǔ)的學生對不同學習層次的需求。如講解汽油機混合氣形成與燃燒過程中，以汽油機結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)知識點、汽油機混合氣形成與燃燒作為特色微型課為主(15min以內(nèi))，學生將對燃燒有清晰和更形象的理解，學習過程中更容易接受。
3結(jié)束語
關(guān)鍵詞 液壓與氣壓傳動；工程實例；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2016）24-0159-02
Reform and Practice of Hydraulic and Pneumatic Transmission Course Teaching Integrated with Engineering Practice//ZHANG Guoqing， LIU Baojun， LU Manhuai
Abstract Combining practical undergraduate cultivation target and
hydraulic and pneumatic transmission course characters， reforms and
practice are made in teaching contents， methods and experiments. The teaching process Integrated more and more engineering practice，
stimulates the students’ learning interest， and leads to the comprehen-
sive course study and practice， further improves the course teaching quality.
Key words hydraulic and pneumatic transmission； engineering prac-
tice； teaching reform
1 前言
液河肫壓傳動是機電工程應(yīng)用專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，與機械、電子等學科有著密切的聯(lián)系。它作為一門具有很強工程應(yīng)用背景的專業(yè)必修課，目的在于培養(yǎng)學生在掌握液壓傳動與控制理論的基礎(chǔ)上，能分析和設(shè)計液壓系統(tǒng)，切實做到理論聯(lián)系實際、學有所用。
我國開展液壓與氣壓傳動課程的教學已有多年，其已成為機電專業(yè)的傳統(tǒng)課程，很多大學對該門課程建立了自己的課程教學體系。但是從教材、教學內(nèi)容和方式上綜合來看，國內(nèi)對液壓與氣壓傳動技術(shù)的教學大多還是著重于液壓與氣壓傳動基本原理和元件的講解，且有些知識點偏于陳舊，同時對系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計講解過于抽象。反觀國外的情況，從相關(guān)培訓教材和高校教學資料看來，其對液壓與氣壓傳動知識點的講解多從實際系統(tǒng)設(shè)計角度出發(fā)，引發(fā)學生思考，同時講解的內(nèi)容配合比較形象的多媒體資料，減少了知識點的抽象度，使得學生真正能學以致用[1]。
德國教授烏爾里希認為，工程學科的教學著眼點應(yīng)從教師教轉(zhuǎn)向?qū)W生學習，培養(yǎng)大批有研發(fā)能力的青年人，比教學者自身直接從事研發(fā)更有價值。因此，如何根據(jù)專業(yè)課程特點和培養(yǎng)目標，科學地選取教學內(nèi)容并進行有機整合，開發(fā)新的教學方法，是改進液壓與氣壓傳動課程教學的重要內(nèi)容。
2 液壓與氣壓傳動課程教學內(nèi)容與工程實例的結(jié)合
傳統(tǒng)的液壓與氣壓傳動課程教材內(nèi)容編排多以流體力學理論教學作為課程入門的初始章節(jié)，且內(nèi)容較為獨立，和液壓系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)合較少，多以抽象的概念和公式為主。這與早期高等教育以精英教育為培養(yǎng)目標和培養(yǎng)群體的因素相關(guān)，而隨著高教規(guī)模的擴大，高等教育逐漸向著普及性教育方向發(fā)展，受教育的群體不再局限于少數(shù)精英群體，教學培養(yǎng)的目標也針對群體需求逐漸多樣化，大學教育培養(yǎng)的不再僅僅是研究型人才，更多的是應(yīng)用型人才。
對于研究型人才，教學內(nèi)容可著重放在課程的理論和推導(dǎo)部分，而對于應(yīng)用型人才則應(yīng)把教學內(nèi)容重點放在工程應(yīng)用上。前者的自學能力相對較強，其培養(yǎng)目標在于學科課程的繼續(xù)深造和學科理論知識的研究；后者的培養(yǎng)目標在于實際工程應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計和操控能力的培養(yǎng)[2]。因此，在液壓與氣壓傳動課程教學內(nèi)容的選擇上應(yīng)對此區(qū)分。
目前，在液壓與氣壓傳動課程內(nèi)容的編排上，大部分傳統(tǒng)的教材內(nèi)容都是從介紹流體力學的理論內(nèi)容開始，然后介紹液壓與氣壓傳動元件和系統(tǒng)。這種編排方式雖然符合課程教學知識架構(gòu)，但是對于以系統(tǒng)應(yīng)用為目的的學生學習來說，在內(nèi)容上卻存在知識點抽象、與應(yīng)用脫節(jié)的問題。在傳統(tǒng)課本中，這部分內(nèi)容照搬流體力學教材的內(nèi)容，和液壓氣動傳動實際系統(tǒng)關(guān)聯(lián)不夠緊密，因此造成學生在學習過程中感覺枯燥，對這一部分學習內(nèi)容的重要性認識不足。因此，在引入流體力學基本理論教學內(nèi)容時，需要配合實際系統(tǒng)的工況進行漸進式教學，引導(dǎo)學生從實際工況到理論基礎(chǔ)進行轉(zhuǎn)換。如在講授縫隙流量和小孔流量時，可以引入實際的液壓或氣壓閥結(jié)構(gòu)，結(jié)合閥的控制特征來講解流量的計算。
3 基于工程實例的教學方法改進
液壓與氣壓傳動課程是一門交叉學科課程，與機械設(shè)計、電工電子技術(shù)、自動控制原理、數(shù)控技術(shù)等機械類電氣控制類課程緊密相關(guān)，把這些課程貫穿起來，成為一條線的系統(tǒng)教學。這樣既有利于液壓傳動技術(shù)與先進控制技術(shù)有機地結(jié)合起來，又有利于學生創(chuàng)新能力和工程觀點培養(yǎng)的同時，促進基礎(chǔ)理論教學，有利于教學與科研相結(jié)合。一個液壓與氣壓傳動系統(tǒng)通常會涵蓋多門課程的主要內(nèi)容，涉及機械原理機電傳動控制可編程控制器等多門課程的綜合問題。結(jié)合工程實例，通過數(shù)字化技術(shù)將典型的液壓與氣壓傳動運用實例形象生動地展示給學生，可使得學生將多門知識融會貫通，掌握知識間的聯(lián)系，鍛煉學生綜合運用所學知識解決工程問題的能力，培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展需求的復(fù)合型應(yīng)用人才[3]。
如在講解液壓系統(tǒng)的基本特性時，首先引入一個實際的傳動應(yīng)用系統(tǒng)，通過直觀計算和對比討論來發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢所在，使得學生對液壓系統(tǒng)有個清楚的認識，激發(fā)對液壓系統(tǒng)設(shè)計的興趣[4]。如讓學生利用已學的機械設(shè)計知識，設(shè)計驅(qū)動一個圖1所示常見升降平臺。
按照結(jié)構(gòu)特點，學生能理解若要使得平臺工作，只需在箭頭所示位置施加外力，使得連桿端部產(chǎn)生平移即可。要實現(xiàn)這個目標，如果采用傳統(tǒng)的電機機械驅(qū)動結(jié)構(gòu)，需要設(shè)計一個蝸輪―蝸桿或齒輪―齒條結(jié)構(gòu)，把電機輸出機械轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成線性移動；而如果采用液壓驅(qū)動，其執(zhí)行元件液壓缸直接就能實現(xiàn)直線的驅(qū)動，在結(jié)構(gòu)上就簡化了許多。同時，如果升降臺的載重量非常大的話，對蝸輪―蝸桿或齒輪―齒條的結(jié)構(gòu)強度要求就非常大，而且這種傳動是剛性的，如果在升降過程中發(fā)生抖動或沖擊，對結(jié)構(gòu)就是一種很大的損傷。因此，現(xiàn)有升降平臺的設(shè)計都采用的是液壓驅(qū)動。
經(jīng)過上述對比，學生就能對液壓傳動系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢有直觀的了解，在后續(xù)的學習中能結(jié)合實際系統(tǒng)和所學課程知識進行類似的分析與對比，學習的目的性更強，保證了學習的積極性。
4 基于工程實例的液壓與氣壓傳動課程實驗教學
目前大部分高校的液壓與氣壓傳動課程的實驗內(nèi)容分為兩個部分：認知型實驗和驗證式綜合訓練型實驗。認知型實驗主要是通過對液壓與氣壓傳動元件進行拆裝實驗，進而了解其工作原理及性能；綜合訓練型實驗主要是搭建液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的幾個典型回路，進行性能驗證性實驗。對于后者，目前采用的實驗平臺只提供了有限的液壓元件，只能搭建幾個固定常規(guī)的液壓系統(tǒng)回路，而且平臺提供的搭接方式基本為油管搭接接頭，該接頭可靠性和耐用性不高，使得學生耗費太多時間與精力在管路的拼接上，而且使得實驗平臺的損壞率較高，最終令實驗效果并不理想[5]。
針對當前本科學生的教學目標，教學的重點并不在于學生對液壓與氣壓傳動系統(tǒng)設(shè)備的操作能力，而是在于學生對整個系統(tǒng)的設(shè)計與分析能力。因此，實驗內(nèi)容不能將大部分時間耗費在系統(tǒng)模塊的搭接上，而應(yīng)重點放在系統(tǒng)的設(shè)計與性能分析上。目前主流的液壓實驗平臺的設(shè)計都只能提供有限的元件和有限的回路連接，不能滿足對學生系統(tǒng)設(shè)計與分析能力的訓練要求。因此，將行業(yè)中具有代表性的系統(tǒng)仿真和設(shè)計軟件引入實驗教學，開展虛擬仿真性實驗，依靠其靈活性可以對此進行補充和加強。
同時，液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的完整工作除了構(gòu)建系統(tǒng)實現(xiàn)能量的傳遞外，另一個重要的方面就是自動化控制，完成系統(tǒng)的各項預(yù)定功能。這一部分需要結(jié)合工業(yè)控制方面的課程知識，尤其是PLC控制系統(tǒng)的相關(guān)知識。因此，在開展課程實驗時，可以在其中增加PLC控制系統(tǒng)設(shè)計知識的回顧或介紹，并在實驗項目中不再把重點放在液壓氣壓傳動系統(tǒng)回路的搭建上，而是增加自動化控制系統(tǒng)實例的設(shè)計內(nèi)容，從系統(tǒng)整體控制的角度對學生進行綜合性訓練。
5 結(jié)束語
結(jié)合現(xiàn)在高校機電工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標和液壓與氣壓傳動課程的特點，從教學內(nèi)容、教學方法和實驗教學等方面，結(jié)合實際工程應(yīng)用進行相應(yīng)改革和調(diào)整，激發(fā)學生的學習興趣，引導(dǎo)學生進行思考型學習，熟悉交叉課程知識的應(yīng)用，達到比較好的教學效果，進而提高教學質(zhì)量。
參考文獻
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[2]梅怡，梁貴萍，林蕓，等.CDIO教學模式在“液壓與氣壓傳動”課程教學改革中的實踐[J].貴陽學院學報：自然科學版，2014（4）：71-77.
[3]張平，賀利樂，呂剛.機械類本科《液壓與氣壓傳動》課程教學改革探索[J].裝備制造技術(shù)，2011（4）：230-232.
