发布时间：2023-12-26 10:41:27
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的工程流体力学知识点样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词CDIO；流体力学；能力培养；教学改革
1引言
“流体力学”作为理工科的一门专业基础课和必修课，它的重要性是众所周知的，作为力学分支，其在安全工程专业有着广泛的应用，与泄漏、火灾、爆炸、通风等有着密切的关系，是后续工业通风、消防工程等专业课程学习的重要基础。近年来流体力学学科发生深刻变化，对流体运动认识加深，测量手段更为先进，对流体运动分析和处理的能力空前强大，与工程应用结合更加紧密。然而“流体力学”这门课程概念抽象、数学公式多，在以往课程教学过程中更多重视理论知识的传授，人才培养过程中存在着过分偏重理论知识学习，缺乏对学生工程能力的培养等不足之处。因此，本文借鉴国际流行的CDIO工程教育理念，拟对安全工程专业“流体力学”课程进行教学改革，使理论知识服务于后续的安全知识学习及工作实际，将知识教育和能力培养有机地结合起来，增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，使学生专业理论知识的学习真正地更好地融入之后的安全工作中。
2CDIO工程教育理念
CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Imple-ment）和运行（Operate）的简称。“C”构思指系统性的构想、思考，明确产业需求。“D”设计是把将要被实现的计划通过视觉的形式描述出来的活动过程；“I”实施是执行、施行实际的行为，指把设计转变为产品的过程；“O”运行是指产品实现之后（即实施之后）使用其来达到想要的价值的过程。从构思、设计、实施到运行的全过程就是产品的整个生命周期，用它来代表工程的范畴[1]。CDIO教育模式提倡培养具有较高专业理论水平和符合产业需求的综合性应用能力并重的高等工程教育专业学生，这种模式在安全工程专业领域具有一定的借鉴意义[2]。CDIO强调在系统和产品构思、设计、实施、运行的真实工程实践环境中培养学生的工程能力，通过引导学生以主动的、实践的、知识之间有机联系的方式培养学生的工程能力，使学生在创新思维能力、终生学习能力、团队合作能力和工程实践能力等方面得到全面的训练和提高。
3基于CDIO理念的流体力学课程实施
3.1优化教学内容
在教学时，教材的选取是非常重要的，首先要选择一本好的教材，然后围绕教材的内容，进行全方位的内容设计。湖南工学院安全工程专业选用的教材为蔡增基、龙天渝主编的《流体力学泵与风机》，该教材详细介绍了流体力学及泵与风机的基础知识，并配有丰富的习题供学生课后练习巩固，另围绕教学大纲，每章设置了思考题。但教材内容多是从供热通风空调类专业角度出发，内容较多。按照安全专业职业能力与素质需求为导向，结合我校安全工程专业对该课程课时安排较少，学生文科生多，理科基础薄弱的特点、安全工程专业需求及其与后续专业课程之间的关系，课程教学内容分为四部分：（1）流体静力学。掌握流体平衡的规律，对其中与安全工程关系不大的小节进行删除。（2）流体动力学。研究流体在运动状态时，作用于流体上的力与运动要素之间的关系，以及流体的运动特征与能量转换等。（3）有关流体静力学和流体动力学在生产和生活中的应用，如孔口与管嘴恒定流、管道恒定流等。注重与工业通风、消防、安全工程中常见的泄漏等问题相结合。（4）泵与风机工作原理及运行知识，重点掌握如何选择泵与风机。由于课时有限，其他知识可通过学生自主学习来完成。内容设置注重培养学生的创新能力、学习能力和分析解决问题的能力，不因课时少而删除其物理背景、力学建模和求解过程等方面的学习，只讲授结果、计算公式、图表等这种短视的做法培养出来的学生只是现成公式的计算机器，面对新的问题将束手无策，学生没有创新能力，没有利用所学知识解决实际问题的能力。只有掌握正确的基本概念和流体运动一般规律，才能认识特殊规律，才能有分析实际问题的能力，才能正确应用和处理流体力学商业软件。
3.2转变教学方法
在课堂教学中注重学生综合思维、系统思维和工程能力的培养。结合传统的教学方法，采用以问题学习的形式，要求学生基于问题学习。（1）首先要讲授该门课程的性质及作用，让学生掌握该课程在整个专业培养中的作用以及工程实践中的具体应用价值，以及该课程与其他课程之间的关系，从而在学生的整体知识架构中建立起清晰的课程逻辑联系[3]，培养学生的系统思维能力。（2）各知识点的教学过程采用启发式教学法，先由老师设置问题，让学生带着问题进行学习；学完之后让学生思考学了什么，有什么用；除了基本的教学过程外，在课程中设置一些小专题讨论，培养学生分析问题、解决问题的能力。（3）传统的教学模式由于缺乏对知识的应用，学生通常将通过考试作为学习目标而专注于记忆考试内容。因此在教学中注重相应知识点的讲解的同时，注重对各知识点的应用和拓展，各知识点多方面地与安全工程专业相结合（如在讲述孔口管嘴出留时与危险化学品物质泄漏进而导致火灾、爆炸、中毒事故相结合；讲述流动阻力时与工业通风管道设计、消防水管道设计相结合），强调其对专业的支撑作用，要求理论知识必须服务于安全工作实际，将知识教育和工程能力培养有机地结合起来。
3.3实验教学改革
实验环节是CDIO模式下教学环节的非常重要的组成部分，学生工程能力的培养和综合应用能力的提高，有赖于此环节[4]。实验教学方面通过建设流体力学实验室，将实践教学贯穿于学生的整个学习过程，实现对学生的动手实践能力、技术应用能力、研究创新能力的培养。实验模块分为基础验证类实验模块、综合性实验模块和开放性实验模块。基础验证类实验主要包括雷诺实验、能量守恒验证实验、沿程阻力实验、局部阻力实验、文丘里管实验、流量计实验、离心泵实验等[5]。这些实验过程简单，能帮助学生更好地理解流体力学的基本原理和定律，但缺乏创造性，没有与安全工程专业实际相结合。综合性实验如与工业通风课程相结合，设计一个通风除尘管道模型，学生通过流体力学知识制定实验方案，使用仪器测量风速、压强等相关参数计算通风阻力。让学生把流体力学知识更好地与安全工程专业相结合，解决专业实际问题。综合类型的实验相对较复杂，采用团队协作的方式，通过互相交流讨论解决实验过程中遇到的问题，发散思维，实验结束后进行汇报，培养学生的团队协作能力和沟通能力。开放性实验模块通过建设开放性实验室，为学生参加各类学科竞赛、科技创新活动、自主实验、参与大学生研究性与创新性实验项目、参与教师科研项目提供实践平台。如学生可进行计算机虚拟流体力学实验、利用flunet软件模拟火灾发生时烟气流动过程。开放性实验可锻炼学生创新能力。
4结论
1）安全工程专业“流体力学”课程作为一门学科基础课，其教学改革应以专业能力需求为导向、学生能力培养为目标，引入CDIO理念进行教学改革，可提高学生创新思维能力、系统思维能力、和工程能力的培养，提高学生的工程意识及大工程观。2）基于CDIO理念的“流体力学”课程教学改革应注重学生主体作用的发挥，以学生为主体、教师为主导，采用问题学习的形式进行教学，培养学生用基础理论分析、解决实际问题的能力。3）在“流体力学”课程教学改革中，应注重实验教学环节，实验教学除了基本的基础验证类实验外，组织学生做一些综合性、设计性、开放性实验，教学中注重学生团队协作能力，人际交往能力和创新能力的培养。
参考文献
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[2]张景钢.基于CDIO的创新型安全工程培养方式研究[A]//安全科学理论与创新[C].郑州:郑州大学出版社,2016:92-96.
[3]赵庆贤,葛秀坤,毕海普,等.“变焦式”教学法在专业基础课程教学中的应用[A]//第26届全国高校安全工程专业学术年会论文集[C].北京:气象出版社,2014:262-265.
[4]王海江,彭静,杨玲,等.CDIO模式下的信号处理课程群建设[A]//2009年中国高校通信类院系学术研讨会文集[C].北京:电子工业出版社,2009:593-596.
关键词：材料科学与工程专业；流体力学教学；实验教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）48-0039-02
流体力学是一门研究流体的受力与运动规律的严密科学，是一门材料科学与工程专业中理论性和实践性都较强的专业基础课程。在流体力学的教学过程中，涉及到的数学公式很多，过程较为复杂。历年来，学生们普遍认为流体力学课程枯燥无味，难以学懂，兴趣不大，导致教学效果较差。分析材料科学与工程专业现状可知，目前，该课程体系教学中存在着较大弊端：一方面，太偏重于数学推导与公式的理解，忽视了课程理论的物理意义与工程应用的有效结合；另一方面，忽视了课程的基础作用，片面强调课程的专业性。为此，本文结合材料科学与工程专业的课程设置，对课程的教学环节进行了改革探索。课堂教学是提升学生认知的重要手段。笔者认为可以从以下几个方面来提高流体力学的教学质量。
一、优化教学内容
纵观材料科学与工程专业的流体力学课程体系，可将之分为基本理论知识、基本应用、实验部分、与其他学科的交叉内容、工程实际应用等方面。在教学过程中，笔者认为采用模块化教学方式能够达到较好的效果。所谓模块化教学是指根据学科或专业的不同需求选择学习内容，将每个内容或环节定义为模块。每个模块的目标明确，针对性强，而且学时数相对较少，容易提高学生的学习效率。当然，各个模块之间并不是孤立的，在教学实施过程中，模块是相对独立的，但从课程的整体架构上来说又是有机关联的，步步为营，内容丰富，难度螺旋式上升，使整个流体力学课程具有较强的系统性和完整性。目前，国内材料科学与工程专业的流体力学课程体系基本按照如下形式贯穿：流体静力学理想流体运动动力学实际流体运动：一元流体相似理论泵与风机。每部分的研究方法较为统一，所形成的体系由简到繁、由易到难，并且很容易实现模块化处理。例如在讲授流体运动学基础、动力学基础时，可以先从实际流体流动的基本方程入手，使学生在本门课程开始就接触到流体动力学的总的轮廓和最基本的理论方程，后面的理想流体动力学及一元流体动力学问题作为其特殊情况处理，将理想流体、一元流动的条件代入有关方程，即可得到理想流体、一元流动的动力学方程。建立的这种模块体系具有由一般到特殊的特点，条理清楚。这样一来，教师在讲完一般形式的方程组后再来讲具体一元流体动力学及理想流体动力学问题，就可略去大量的公式推导过程，节省了大量的课时，内容组织层次感较强，讲起来重点更突出，教学过程却相对简化。
二、更新教材结构
同时，考虑到材料科学与工程专业的特色与应用范畴，非常有必要对教材内容进行优化处理，根据材料科学与工程的课堂要求，淡化一些理论推导过程，以工程应用为根本。从学生的学习规律来看，一般学生刚学习课程的时候积极性和重视程度都比较高，在学习时花费时间较长，但随着课堂内容的推进，学生们的兴趣减弱，教学内容和教学方法的改革与优化势在必行。材料科学与工程专业的流体力学课程内容并不包括本领域的全部专业知识，主要讲授流体流动的基本原理与基本思路，并侧重于工程应用。因此，教材的选取要更具科学性，要根据专业特点和需要，结合学生兴趣与学习层次，有针对性地选取讲义，教材要更侧重于基本原理与基本公式的讲述与应用，做到简单易懂，实用性较强。
三、激发学习兴趣
在流体力学教学的开始，教师就应该紧紧抓住学生们的学习兴趣，在紧扣教学计划的基础上，以当前热点问题为引导，充分调动学生们的学习积极性。因此，在流体力学教学的过程中，如何将教学内容与工程实践相结合，与热点问题相结合，激发学生的学习兴趣是提升教学效果的重要措施之一。比如在给学生上绪论课的时候，可以通过一些生动的图片、视频、动画给学生形象地展示大自然与人类生活密切相关的流体力学现象，增强学生对流体力学的感性认识与兴趣，如汽车为什么要做成流线型的；高尔夫球为什么在表面有很多坑；火箭为什么能够上天；海岸为什么是弧形；战斗机为什么头部是尖的等。这些问题是日常生活中经常见到的，通过这些问题的设计与引导，可以让学生们知道本课程的主要学习目标是什么，能解决什么样的实际问题，让学生们带着疑问和兴趣去学习，效果将事半功倍。
四、改革教学手段
目前，流体力学教学过程中教学手段较为丰富，但仍以板书和多媒体教学两种方法为主。更多采用“多媒体为主，板书为辅”的方法。多媒体教学较为直观、形象，所传输的信息量巨大。同时，伴随着信息网络化大形势的进一步深化，网络电子资源更加丰富，这样大大缩短了教师们的备课时间。但这种方式也有不足之处，最主要表现在多媒体授课速度偏快，学生尚未形成知识结构体系就一带而过，课堂上考虑的时间不足，很难形成师生之间的互动。相对而言，板书备课时间较长，课堂上书写时间也较长，对于一些较难理解的内容，可以给学生们足够的思考空间，并在课堂上按照既定授课思路进行，这样能够涵盖较为琐碎的知识点，易于形成师生间的“一问一答”式的互动关系。因此，在流体力学授课过程中宜采用二者结合的方式，对于系统性较差的知识点来说采用多媒体方式，而对于重点、难点内容则主要采用板书的形式，真正做到对该知识点的侧重讲解，疏而不漏。只有这样才能使学生对课程既有充足的知识量，又有重点突出，进而提高学生的学习效率。
五、重视实验与工程教学
流体力学课是一门与工程实践结合紧密的学科。因此，在课程开展的过程中应该对实验课与工程教学进行重点关注。实验教学目前可以分为演示型和验证型，但教学方法单一，限制了学生分析问题、解决问题的能力；同时，由于长期以来实验教学从属于理论教学，实验教学与工程教学的课程建设与发展受到了严重制约。因此非常有必要对实验与工程教学进行改革来适应目前高校的培养模式。首先，实验与工程教学要注重同专业知识相结合。传统的实验教学较多适用于试验台环境下，是国家根据课程规划以及人才的知识结构需要设立的，这严重阻碍了学生们与工程实践的有效沟通，因此，可以针对学生所学专业逐步设立既符合本专业又具有工程背景的可操作性较强的实验项目，用以适应学生对专业领域知识的理解与创新需求。其次，有效利用高校科研优势，促进实验与工程教学的发展。以学科为依托，实现科研与教学互补，将科研成果引入实验教学，这样可以开阔学生视野，激发学生的创新思维。第三，实现基础实验与个性实验的互补。在基础实验训练的基础上，开展一些更具有研究性和综合性的实验，这样对理论知识的学习有一个较为有利的补充，同时也可以锻炼学生们实验设计、整体规划的能力，积极调动学生们的学习积极性。
参考文献：
[1]曾立云.流体力学课程教学方法研究[J].甘肃农业大学学报，2002，1（37）：123-125.
关键词：流体力学；多媒体课件；学习理论
作者简介：宿程远（1981-），男，河北晋州人，广西师范大学环境与资源学院，讲师；黄智（1972-），男，壮族，广西桂林人，广西师范大学环境与资源学院，教授。（广西 桂林 541004）
基金项目：本文系新世纪广西高等教育教改工程项目（项目编号：2011JGB018）的研究成果。
中图分类号：G642.1?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）34-0088-02
“流体力学”是环境工程专业一门重要的专业基础课程。其主要任务是通过各教学环节运用各种教学手段和方法，使学生掌握流体运动的基本概念、基本原理、基本计算方法；培养学生分析、解决问题的能力和实验技能，为学生学习后继课程、从事工程技术工作和科学研究以及开拓新技术领域打下坚实的基础。该课程具有较强的理论性和工程实际意义，具有理论不易掌握、概念和方程较多、对学生高等数学和物理知识要求较高等特点。在实际教学过程中，如果只借助于书本、教师的语言和板书这些方法难以实现良好的教学效果，学生也会因枯燥的理论及公式推导而产生厌学的现象。因此，本文提出了基于“情·知·感”理论的“流体力学”多媒体课件的制作与开发。
一、设计理念
本课题以“情·知·感”为支撑，以认知学习理论、建构主义学习理论、人本主义学习理论等学习理论为指导，将身边问题、工程实例、教学科研成果等有机的融入到“流体力学”多媒体课件的制作和开发过程中，同时注意“流体力学”多媒体课件和实验教学的有机结合，重视“流体力学”多媒体课件制作的简约美、和谐美与立体美。以“情·知·感”为支撑的多媒体课件的制作为“流体力学”教学提供了先进的手段，为加强学生的自主学习提供了现实可能，可以充分发挥学生学习的主动性，培养学生“乐学”、“会学”的能力；[1，2]同时向学生展示教学情境，使学生“闻其生、见其形、入其境”，更快、更准、更深地把握“流体力学”教学的重点和难点。
二、实施措施
1.“情”——以多种学习理论为指导
在设计制作“流体力学”多媒体课件时，充分运用多种学习理论为指导，制作出既适合学生自主学习，也适合“流体力学”课堂教学使用的多媒体课件。[3]
（1）基于认知学习理论的观点，组织“流体力学”多媒体课件内容与目录导航设计。制作“流体力学”多媒体课件时，将流体力学基本教学内容划分为四个模块：流体的物理性质及分析方法、流体静力学、流体运动学和流体动力学。这种结构以图示的方式在课件中显示，使学生对课件内容形成清晰的概念，养成“流体力学”课程的思维图式。学习流体力学的关键是理解和掌握核心的基本的概念、原理、态度和方法，抓住它们之间的联系，形成一个有联系的整体。如在讲解等压面时，可以将等压面的基本概念、特征及应用紧密联系在一起，形成一个有机的整体，以加深学生的认识。
（2）基于建构主义学习理论的观点，在设计课件时，提供丰富的多媒体情境资源以支持学生的学习。在制作与开发“流体力学”多媒体课件时，将北京奥运会“水立方”水面扰动时产生的阻力情况、中央电视台记录片《水问》以及“神舟七号”飞船的资料等，以优美的文字、活灵活现的画面、动听的声音进行展示，能使教师轻松地授课、学生愉快地学习。而且能够将教学重点和难点化难为易，向学生展示教学情境、提供丰富感知、激发形象思维，使学生闻其声、见其形、入其境，让学生更快、更准、更深地把握教学的重点和难点，能够起到很好的教学效果。
（3）基于人本主义学习理论，设计与表达流体力学知识的价值与文化。人本主义学习理论重视学生学习时的情感需求，主张教育的目的不只限于教授学生知识或谋生技能，更重要的是针对学生的情感需求，从而培养其健全的人格。[3]在“流体力学”多媒体课件制作中，增加其人文色彩、文化意味，以适时地向学生传达人生哲理，开启他们的心智。在绪论部分，可用古代的诗词引出学生对流水的思索，“一道残阳铺水中，半江瑟瑟半江红”，“问君能有几多愁，恰似一江春水向东流”，“抽刀断水水更流，举杯消愁愁更愁”；在讲授虹吸原理时，可向学生讲述宋代苏轼《东坡志林》卷四中，四川盐井中用唧筒把盐水吸到地面的故事等，这样我们的课堂教学就被赋予了灵气。
（4）基于行为主义学习理论的观点，在课件中设计练习模块。在“流体力学”多媒体课件中设计练习模块，以提供覆盖重要知识点的习题及反馈。让学生的学习有了一个循序渐进的过程，给学生留有思考余地。同时也突出了“流体力学”课件的交互性，将更能促进学生的横向思维，延长课件的生命周期；同时设计了部分流体力学的英语题目，实现了双语教学理念的渗透。
2.“知”——以“三引入”与“一结合”为指导
为了结合课程内容有效地实施素质教育，培养学生的兴趣，激发学生的思维与创造力，在“流体力学”多媒体课件制作中强调“三引入”与“一结合”，以突出“流体力学”教学的宽泛性、时代性和应用性。[4]
（1）将身边问题引入多媒体课件。在“流体力学”多媒体课件制作时，结合具体课程内容，设计具有新颖、独特、能够牢牢抓住学生注意力的问题，力争做到在每一章的“流体力学”课件开讲前都提出一个问题，启发学生的思维，避免平铺直叙地讲授。同时在教学中注意收集身边有趣的流体力学问题，比如一滴牛奶的流体力学问题，让学生认识到其实流体力学离我们并不遥远。
（2）将工程实例引入多媒体课件。为了将所学的理论与实际相结合，扩大学生的知识面，增加学生的学习兴趣，增强学生运用流体力学知识解决问题的能力，可将工程实例引入多媒体课件。如在讲授液体作用在平面上的总静压力和恒定总流动量方程时，补充三峡水坝的视频，让学生对恒定总流动量方程有更为深刻和直观的认识。
（3）将教学科研成果引入多媒体课件。在多媒体课件制作时，适时地介绍一些教师的研究成果以及正在开展研究的工作，一方面可以调节课堂教学气氛，另一方面也会极大地提高学生学好课程的积极性，让学生对当前相关学科的热点问题有一定的了解，从而引发学生的思考，激起他们对科研的浓厚兴趣。正如张爱玲所说“出名要趁早”，对于学生科研素质的培养，也要趁早。
（4）注意多媒体课件和实验教学的有机结合。实验教学是学习流体力学不可缺少的重要环节，贯穿于课程始终。采用多媒体方式如录像、Flas等增加演示性实验，既丰富了实验内容、扩展了学生视野，又可达到意想不到的教学效果。特别是在讲解流体力学最重要的“伯努利方程”时，除了传统的公式推导之外，可辅以实验、Flash等多种教学手段，从而实现教学重点与难点的突破。
3.“感”——以美学理论为指导
教学是一种艺术，课件也应是教学与艺术的完美结合。要实现“流体力学”多媒体课件中科学性和艺术性的和谐统一，关键在于设计中美学的运用。[5]
（1）“流体力学”课件制作的简约美。“流体力学”多媒体课件开发时，背景画面的设计要做到：简单大方，清新淡雅，不能分散学生的注意力；同时“流体力学”多媒体课件的文字内容应言简意赅，简明扼要。
（2）“流体力学”课件制作的和谐美。首先背景图片应服务于课件内容，不能喧宾夺主，在色调处理上应保持统一性，不出现突跃；其次应根据各种字体的表现力，选择一种与课件内容相和谐的字体；再次应选择与背景色协调的文字颜色；最后应注意文字经投影仪投影后的效果。
（3）“流体力学”课件制作的立体美。图像所表现的内容应围绕课件内容展开，通俗易懂，可将水利工程、航天工程等工程图面以及身边的流体力学图面有机的穿插到多媒体课件中，简洁明快地使学生认识、理解和掌握主题。首先动画设计在构图上要做到布局合理，造型优美，以求达到最佳的视觉效果。其次动画构图要形象且具有鲜明的直观效果，并符合学生的视觉规律，如在雷诺实验、伯努利方程的讲述中，应合理运用动画技巧，以扩大课件的表现力。
三、结语
以“情·知·感”为支撑，以认知学习理论、建构主义学习理论、人本主义学习理论等学习理论为指导，将身边问题、工程实例、教学科研成果等有机的融入到“流体力学”多媒体课件的制作和开发过程中，同时应注意“流体力学”多媒体课件和实验教学的有机结合，重视“流体力学”多媒体课件制作的简约美、和谐美与立体美。以“情·知·感”为支撑的多媒体课件的制作为“流体力学”教学提供了较为先进的手段，为加强学生的自主学习提供了现实可能，将充分发挥学生学习的主动性，培养学生“乐学”、“会学”的能力；同时向学生展示教学情境，提供丰富感知、激发形象思维，以促进“流体力学”教学。
参考文献：
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[3]叶涛，刘传明，章战士.基于多种学习理论的多媒体课件设计实践探讨[J].中国医学教育技术，2009，23（2）：157-159.
关键词：流体力学；理论教学；实验教学
一、流体力学课程特点
流体力学是水利工程、环境工程、给水排水等专业的一门学科基础必选课，与后续专业课联系紧密。如对于给排水专业来说，后续的水泵与水泵站、建筑给排水等课程的学习都需要用到流体力学方面的知识。流体力学具有较强的理论性和实践性，该课程理论抽象，理论公式推导和基本概念比较多，学生需要在掌握基本概念及理论公式推导的基础上，清楚了解公式的应用限制条件，才能灵活运用所学知识来解决实际问题。另外，实验是流体力学课程的一个重要环节，与所学理论知识紧密相关，是验证理论、数值计算结果的重要途径，是学生获得感性认识的主要手段，对于培养学生的实际动手能力，加强对所学理论知识的掌握方面起着重要作用。根据笔者多年的教学经验，目前，在流体力学课程的教学过程中存在着一些问题：课堂例题和课后习题与工程实际脱节，理论与实际联系不够紧密，学生对所学知识在实际工程的应用不甚了解，只会机械照搬公式解题；教师主要采用课堂灌输、学生被动接受的教学模式，与学生的互动比较少；所开设的实验多为验证型和演示型实验，学生自己设计实验并加以验证的机会甚少，不利于学生思考问题、分析问题和解决问题能力的培养，更不利于学生解决实际工程问题能力的培养。因此，流体力学课程教学需要采用多元化教学模式、加强理论与实际的联系、对实验教学环节进行改革，以取得较好的教学效果。
二、教学方法探讨
（一）理论教学方法探讨
1.重视绪论的作用。
绪论对于讲好一门课是非常重要的。通过对绪论的学习，学生可了解本课程涉及的主要内容，在学科领域中的地位，发展历史、现状及发展方向，与后续专业课程的联系，在社会经济发展中的地位与作用等。通过对绪论的学习，可以让学生了解学习本学科的意义、目的及重要性，激发学生对该门课程的学习兴趣，安排好学习计划，为学好该门课做好充足的准备。
2.采用启发式教学手段。
现代教学论中的启发式教学思想的特点是：强调学生是学习的主体，教师要调动学生的学习积极性，实现教师主导作用与学生积极性相结合；强调学生智力的充分发展，实现系统知识的学习与智力的充分发展相结合；强调激发学生内在的学习动力，实现内在动力与学习的责任感相结合；强调理论与实践联系，实现书本知识与直接经验相结合[1]。因此，将启发式教学思想应用于流体力学课程教学，把学生放于主体地位，可充分调动学生的学习积极性，提高学生对本门课的兴趣，增强学习效果；教学中通过理论与实践的紧密联系，便于将理论知识应用到工程实践中，要使学生对知识的掌握更加灵活牢固，并为以后课程的学习及工作打下坚实基础。
（1）采用对比法。授课时，将相近或相反的定义、概念进行对比，加强学生对概念的理解和掌握。如讲解流线和迹线、恒定流和均匀流、层流和紊流等概念时，采用比较法授课，避免学生对学习内容的混淆。另外，还可将新旧知识进行对比，使学生在复习旧知识的同时，加深对新知识的掌握。如在讲动量方程时，可将动量方程与能量方程的应用前提条件、所能解决的问题进行比较，从而加深学生对这两大基本方程的理解和掌握。
（2）采用联系法。在讲概念之前，先引入实例。如在讲卡门涡街概念之前，先介绍电线在风中发出声响的原因；通过介绍汽车外形设计，讲解绕流阻力的问题；在讲表面张力的时候，联系露珠是球形的现象；在讲毛细现象的时候，联系当毛巾部分浸在水中时，未浸在水中的部分也会变湿的生活现象。通过对这些与生活紧密相关的流体力学问题的思考，使学生的学习兴趣大为增加，并且要加深对所学知识的理解和掌握。另外，还可联系新旧知识，如有压管流的水力计算其实就是能量方程在实际工程中的应用，同时联系后续的专业课学习和日后所从事的工作，引导学生对所学知识温故知新，达到融会贯通的效能。
（3）采用“问题式”教学法。在授课过程中，针对某些易混淆、易理解错误的知识点和难点，适当地提出一些诱导性问题，以提出问题、分析问题、解决问题为线索，达到学生掌握知识的目的。有些问题先提出来，留出适当时间，再让学生回答；有些问题提出来为引起同学注意，教师可自问自答。如在推导作用在平面壁上静水总压力公式时，公式得出后，可向学生提问“公式推导过程中所涉及的水深h和y值是否相同，若不同，它们之间有何关系”，让学生回答，以加深学生对公式中各项符号的理解，避免应用公式时混淆出错；在讲液体作用在曲面上的静水总压力时，先提出问题“能否用液体作用在平面上的静水总压力的求解方法来求解”，然后分析曲面和平面所受压力的不同点，最后得出液体作用在曲面上的静水总压力的求解方法。
3.充分利用现代多媒体教学手段。
在教学过程中，采用板书和现代多媒体技术相结合的方式，充分利用现代多媒体教学手段，将声音、图形和动画等与授课知识灵活结合，提高学生的注意力和学习兴趣。教师可以在讲授偏重于推导过程的内容时采用传统授课方式，而讲授需要直观形象的内容时采用多媒体教学方法。如在讲局部损失时，通过流体力学模型局部障碍处漩涡的形成演示，加深学生对造成局部水头损失影响因素的理解；在讲压力体和静水压强分布图绘制时，利用多媒体演示图形的叠加、抵消过程，使学生一目了然，起到事半功倍的效果。
4.加强理论与实际的联系。
由于学生缺乏对实际工程的感性认识，对抽象的理论在理解上有一些困难，因此在讲课时要加强所讲授的理论知识与工程实际的联系。例如，在讲流线时，可让学生在实验室观看流体力学模型的水流现象，或做成动画演示，使学生对实际的水流现象有直观的认识，从而加深对流线概念的理解；对工程中常用到的流体力学知识，如能量方程，应在推导及应用条件等方面深入讲解，并举例讲解该方程在实际工程中能解决的问题，如在城市给水管网中管道埋深确定方面的应用等，加强学生对该方程的理解，做到灵活运用，增强学生解决实际工程问题的能力。在授课时，还应尽量将流体力学的有关知识与后续专业课相结合，使教学内容更加充实，并可激发学生的学习兴趣，提高学习效果。如将有压管道的水力计算与后续课程给水管道的设计相结合；将无压管道的水力计算与排水管道的设计相结合；将水头损失计算与建筑给水系统中水箱的设置高度、水泵扬程选择等相结合。
5.重视课堂习题和课后作业。
流体力学课程中的理论公式和概念比较多，为加强学生对基本概念的掌握，熟练运用理论公式解决问题，要重视课堂习题和课后作业对知识巩固的作用。教师在讲完理论知识后，应选择有代表性的例题，通过对典型例题的剖析，启发学生举一反三，达到灵活掌握所学知识的目的。另外，通过适量的课堂习题检查，巩固学生对知识的掌握程度，给学生提供课堂讨论的机会，加强对学生思维的锻炼。给学生布置适量的课后作业也非常重要。通过课后作业，可促使学生复习学过的知识，加深对所学知识的掌握。另外，教师通过对作业的批改，发现学生学习过程中存在的弱点和不足，再加以重点讲解，从而在教学过程中可做到有的放矢，增强教学效果。
（二）实验教学方法探讨
流体力学课程具有很强的实践性，其实验教学效果对整个课程体系产生着直接的影响。实验教学可以弥补理论教学的不足，增强学生对基本知识的理解和掌握，如雷诺实验的演示，可加深学生对层流和紊流概念的理解。另外，实验教学还可培养学生分析问题、解决问题的能力及创新能力。目前流体力学实验内容多为验证型和演示型实验，综合创新性实验很少，基本上是学生按照实验指导书的实验步骤，一步一步做，而不是自己动脑设计并加以验证，这样就无法培养学生分析问题和解决问题的能力。为更好的培养学生的实验操作能力，应多开设一些综合创新性实验，由学生自己提出问题、设计实验步骤、实验操作、整理实验成果、得出结论。学生在自主完成实验的全部环节时，能够将课堂上所学的理论知识和学过的实验技能有机地结合起来，动手能力、分析解决问题的能力均得到综合训练。另外，在条件允许的情况下，实验室可全天开放，学生可根据自己的时间安排完成实验任务，教师负责答疑。学生的实验成绩应由实验操作和实验报告综合得出，以一定比例计入本门课的总成绩。这样可激励学生对实验的重视，调动其积极性。
三、结语
在流体力学课程的教学过程中，应充分利用启发式教学和现代化教学手段，加强与工程实际的联系，改革实验教学方法，从而激发学生的学习兴趣，增强学生的动手实践能力和思维能力，提高本门课程的学习效果。
参考文献：
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[2]高亚萍.基于消防的流体力学教学改革模式探讨[J].武警学院学报，2013，29（9）：56-59.
[3]薛红琴，林子增.提高流体力学教学质量的研究探讨[J].科技资讯，2010（1）：196.
[4]陈正寿，孙孟.流体力学多元化教学模式改革与探讨[J].中国水运，2011，11（12）：57-58.
关键词：建构主义；认知灵活性理论；热工理论
作者简介：衣晓青（1956-），女，山东青岛人，长沙理工大学能源与动力工程学院，教授；石尔（1979-），女，湖南长沙人，长沙理工大学能源与动力工程学院，讲师。（湖南 长沙 410004）
基金项目：本文系2011年湖南省普通高等学校教学改革研究立项项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0069-02
“工程流体力学”、“工程热力学”、“传热学”既是热工理论的三大主干课程，又是能源动力类专业（方向）的主要技术基础课。传统的教学宗旨倾向于各门基础课程自成科学体系，分别独立教学，为后续专业课程打下牢固基础。但是这种传统的教学模式死板，致使学生缺乏学习兴致，不易明确学习目的。建构主义的认知灵活性理论发现了新的教学要素——“案例教学”。按照认知灵活性理论，对以上热工理论三大基础主干课程进行优化整合，以热能动力类专业为场景，建构诸多新的知识点教学，组织全新的热工理论基础课程体系，可以使热工理论基础课教学克服以上不足。
一、打破僵化教学：认知灵活性理论的应用
建构主义教学理论冲破了传统教学模式，克服了“填鸭式”教学把学生作为小绵羊驯服的弊端。[1]作为建构主义教学理论中的一个分支，斯皮罗提出的“认知灵活性”理论很好地解决了“死记硬背”传统与极端建构主义（忽视抽象养成）之间的矛盾。认知灵活性理论的主要思想就是：通过情景（境）展现基本概念和基础理论工具，学生既可以掌握基础理论知识，又可以按抽象思维方式，放开视野寻找新的分析问题的工具。
为了解决传统与极端的冲突，斯皮罗把知识抽象为两种不同性质的结构：良构的与非良构的两种领域。[2]良构的即是指：按照抽象思维，从概念到原理的演绎解析的知识体系，符合科学意义上的正统规范。非良构的即是指：在具体场景（案例）中，隐透出的各种良性结构的知识叠合；这种叠合的基础知识能够解释或解决具体场景问题；不同的场景有不同的良性结构知识叠合的诠释。由此得出结论，良性结构知识就存在于非良性结构知识之中，“认知灵活性”教学就可以让学生通过非良性知识教学获得更加深刻的良性结构的系统知识，而且是积极主动地、生动有趣地接受之。
热工理论是研究热（能）在释放、转换和传递中的流体流动及传热传质等问题的科学，涉及流体运动规律、热（能）转换与传递规律。按照认知灵活性理论的教学观，热工理论基础课教学也可分类为良构性和非良构性。热工理论的三大主干课程“工程流体力学”、“工程热力学”和“传热学”分别作为单独体系教学的基本概念、基本理论和基本知识的层次组织结构，应属于良构性领域，其传统的教学方式就是从概念到概念、从原理到原理、从公式到公式的演绎解析，逻辑性很强，范式文本较固定，程式较稳定，测验作业较死板。
“认知灵活性”教学理论认为，这种教学方式僵化、被动，既不能启动学生的兴趣，也不能启发学生的创造想象力，学生容易落入死记硬背、教条主义的套路，缺乏广泛的知识联系和举一反三的思维训练，更缺乏给学生以另辟蹊径的想象空间。如果以流体介质为对象将热工理论三大主干课程进行优化整合（杂交），并以热工理论应用为主线，将能源动力类相关专业作为场景，构成非良构性知识结构，其所涉及的具体问题具有复杂背景和综合影响因素，能够从问题入手引出综合知识的有机联系，开阔学生发展思路，引导学生融会贯通，指导学生熟知专业背景。这种按照认知灵活性教学理论建立起来的热工理论基础课程的非良构性知识体系会冲破传统的各自为主的单科系统性的课程教学模式，有利于克服“高分低能”的应试教育倾向，培养面对知识时代和信息社会的创新型人才。
二、创建问题教学：热工理论基础三大主干课程的优化整合
认知灵活性理论认为：学习者在建构知识意义的过程中，只有对知识进行多维表征，才能达到对知识的全面理解和灵活运用。这也是指导热工理论基础三大主干课程进行优化整合的基本思想。热工理论基础三大主干课程“工程热力学”、“传热学”和“工程流体力学”是主要以流体介质为研究对象而紧密联系在一起的动力类技术基础性课程，三门课程相互依存，共同构成了热工理论的主干课程体系。其中，工程流体力学是研究流体介质的位置势能、压力势能和动能之间的相互作用的关系；工程热力学是研究热能与机械能之间的相互转换的规律；传热学是研究热量从高温部分传递到低温部分的机理。由此可见，能（热）量转换与守恒定律是热工理论三大主干课程进行优化整合的内在动力。
基础课理论自身系统的完善性使任何改动需求都带有相当大的难度，只有进行优化整合，才能在不断调整和深化过程中发展新的学习要素。例如，“传热和流体流动的数值方法”课程就是将传热学、流体力学知识进行融合后加入到数值计算科学这一更为广泛的学科领域，为热工理论知识的进一步发展奠定了基础。同时，通过这一知识的优化整合，多维表征得以实现，使学生建构起在热科学和流体科学中可以直接迁移和引用的关于热物理方面的知识，超越了封闭、孤立课程所给的单一信息模式。
如果说热工理论的三大主干课程“工程流体力学”、“工程热力学”和“传热学”分别作为单独体系教学是良性结构知识的传授，那么，把“三课”拆分，再按照具体能量转换的场景问题有机组合，这种教学模式就属于非良性结构教学。乔纳生等人的研究把前者称作低阶学习阶段，把后者称作高级学习阶段。[3]高级学习阶段优于低级学习阶段的实质就是变公式学习为问题学习。问题学习对于热工基础理论教学来说，打破其三大主干课程的各自理论体系是必然的，是要针对具体的场景问题而进行知识交叉组合。值得注意的是：根据认知灵活性教学理论，这种知识体系重组，必须避免极端建构主义干扰，必须遵循“专业问题、溯本求源、知识联系”三原则，才是优化的、高级的教学模式。
三、重复多变教学：能源动力类专业问题逆向渗透于热工理论基础课程
非良构的知识体系与良构性知识体系的区别就在于：一是前者比后者建立的概念庞大、复杂，它往往是多个不同学科孤立概念的交集；二是前者比后者建立的概念有很大的多变性，这是由问题教学场景多变性所决定的。热工理论基础知识在航天、航空、热能动力、化工、核热工、低温工程、冶金热工、微电子技术、材料和建筑等各个领域都有具体的应用，从知识体系的角度来看，其展现的知识点都是非良性的。实际上，在能源动力类相关专业的不同场景下，其呈现的非良性知识结构也存在着很大的差异性。例如，工程热力学中的热经济性指标在热机循环中的应用是热效率，而在制冷循环中的应用是制冷系数。这说明热经济性概念在实际应用过程中具有复杂性。又如，流体力学在电厂中的应用以管内流动、物体绕流为主，而在建筑环境与设备工程专业中的应用以室内外环境通风、换气的流动为主。传热学中对于散热器来说需要强化传热效果，对于建筑物屏蔽掩体则要抵制传热。
在针对能源动力类专业的热工理论基础课程进行新的建构中，按照认知灵活性教学理论，必须将原有良性结构体系的知识与专业场景结合起来。这种有专业针对性的知识渗透，有学者称其为专家知识学习阶段，属于更高层次。[2]比如，把能源动力类专业（方向）的“流体力学”、“泵与风机”两门课程整合为热工理论基础课“泵与风机的流体流动”一章，以流体力学知识为基础，反映了流体力学基本原理在流体机械中的具体应用场景，通过多媒体教学课件可以使学生建构泵与风机工作原理和结构的多维图式，达到对流体力学基础理论知识全面理解和灵活运用的目的。
按照斯皮罗的认知灵活性理论规范，对应专家知识学习阶段的教学模式即“随机通达教学法”，它的主要特点就是针对专业的众多场景链，反复从不同问题视角，以不同的基本知识、基本公式、基本理论的多样组合，不断给予学习者良性知识的刺激，这会使学习者通过反复的从各种变式到抽象的过程，不断加深对良性结构知识的各种理解，而且有助于学习者历练分析问题和解决问题的能力，发挥创造性思维，为今后在专业上有所建树打下坚实的学习基础。贯穿于这一思想的新的“热工理论基础”课程体系，组织“锅炉工质流动与热交换”、“汽轮机流体流动与功能转换效率”、“热力发电厂工质循环与热效率”等章节，探讨基于专家知识学习理念的非良构知识领域的显性建构，加入热能动力类专业知识对热工理论基础课的反向渗透，有效增加课程教学的深度和广度这一结果就自然生成了。
除了书本专业知识的反向渗透以外，通过与科研、生产单位合作的科研课题的有机结合，也是专家知识学习阶段的案例来源。例如，教师通过某钢铁公司锅炉尾部烟道声学振动问题的科研活动，向学生们提出卡门涡街产生机理、影响因素以及卡门涡街产生后对设备及系统的危害和消除卡门涡街的措施等诸多学科问题，从而认知基本理论。
参考文献：
[1]朱新卓.中国高等教育管理学：从拔苗助长到建构主义[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
“流体力学”是我国高等院校工科专业的一门重要专业基础课，它承担着由基础课过渡到专业课的桥梁作用，该课程作为力学的一个重要分支，具有系统的逻辑框架，同时密切结合工业生产实践。在该课程的教学实践中，尽管目前国内各院校都积累了丰富的教学经验并取得了不少教改成果，但鉴于该课程较强的理论性和抽象性，在教学过程中，如何将抽象的理论与实践结合，激发学生学习热情，化解教学过程中的教学乏力、学生畏难等问题，依然是迫在眉睫的教学改革方面的挑战。笔者结合多年教学实践经验，对流体力学的教学引入、教学过程以及教学效果评价方面做了大量的研究工作，提出一些教学方法改革的思路。
1 对教学内容引入的探索
自然界的很多事物都在经意或不经意中巧妙地掌握和运用了流体力学的原理。鹰击长空，鱼翔浅底，动物们用本能展示了精彩绝伦的流体力学知识运用，人类因此而拓展了生活的时空。如果能够以生活中的现象开始教学过程，必然会引起学生们的兴趣，消除学生对本门课程未学先难的情绪。比如雨天雨伞为什么往上翻，旅客在站台上不能离火车通道太近，高尔夫球做成有凹点的粗糙表面，倒啤酒有什么诀窍等等。这些均可作为教学引入案例。正是出于对生命的好奇和对生活的热爱，由敏锐的触觉到冷静的深思，成就了伟大的科技文明，科学的研究源于对生活的观察和好奇，教育也应该是这样。利用好触手可及的生活、生产实例，从现象归纳到理论，层层推进，既有利于教师教学过程中的逻辑推导，又顺应了学生由简至繁的学习思维。好的引入或者引言，是抓住学生心神的关键点，只有将学生的注意力纳入到教师预设的氛围中，才能更好地进行教学。
2 对教学过程的探索
2.1 优化教学内容框架
“流体力学”课程内容较多，同时课堂教学时间有限，教师不可能面面俱到地讲授全部内容，这样就存在一个如何突出重点，以点带面，理顺教学思路的问题。笔者认为那些教材中只涉及到基础的数学推导，阐述得很详尽、清楚的内容，有了提领式的思维引导之后，应留给学生自学，还有推导过程、分析方法类似的并列式内容，应只做一种内容的讲授。诸如此类，学生有了自己的研读过程，才能充分掌握课程内容，锻炼自学能力，提高学习的综合素质。与此同时，教师可以将课堂时间留出去拓展相关内容的知识面，开拓学生眼界。
“流体力学”内容总体上可分为两大部分，一是基本概念和基本理论组成的理论体系；二是工程实践和应用体系。第一部分概念抽象性强，重理论推导，若不分主次，找不到核心内容，教师只能面面俱到，学生因此头绪繁多，理不清逻辑框架，从而产生畏难情绪。因此要对教学内容进行适当的归纳和分类，建立起以能量方程、动量方程为核心的立体知识结构，并在教学过程中不断地凝练提升。第二部分是理论的实践应用，涉及到具体的流体运动，是对理论体系应用的检验和二次深刻掌握，教师应针对学生的专业特点选取具有专业特色的工程典型例题作为讲解内容，以实例引导、展开教学内容，使学生既对教学内容融会贯通，思路清晰，又能解决工程实际问题，达到理论指导实践、实践反哺理论的效果。这两大体系是有机统一的，讲授的时候，可根据学校定位和学生层次，选择某一体系为讲授核心，将另一部分纳入到讲授框架中，才能有利于学生建立起逻辑框架和知识脉络，使流体力学的内容更加立体统一。
2.2 提升教学语言技巧
近年来，随着高校教育教学改革的不断发展，高校教育的教学方法和手段不断完善，然后，大学课程具有教学进程快、信息量大等特点，在中、小学课堂教学中较易发生的活泼、互动的教学场面很难在大学课堂出现。另外，“流体力学”具有基础知识涉及面广、概念多、内容抽象等特点，怎样将枯燥的理论内容和教学过程转变为生动的讲述，便于学生记忆、掌握，是我们今后教学过程中努力的方向，需要教师对教学内容有更深刻的理解。同样的内容，为了抓住学生的心神，将学生的注意力牢固地吸引住，达到生动、活泼、趣味性的讲授，语言技巧就显得尤为重要，如果能够实现教学讲授和学生语言习惯的有机结合，会有利于学生的认知和理解，对教学过程的促进是大有裨益的，这就要求教师要和学生有较多的交流和沟通，掌握现代大学生的语言特点，顺应学生的语言习惯，并将其有机地和讲授语言相结合，提高教师的语言生命力，保持教师的语言吸引力，抓住学生的课堂注意力，从而提高教学质量。当然在这个过程中，要保证概念、理论的准确性。
2.3 充分发挥学生主观能动性
教学的目标是让学生掌握知识并将知识应用在工作实践中。所以教学过程不能仅仅是教师的表演课，一定要成为学生的舞台，让学生成为教学的主角。这就要求教师在教学过程中必须安排好学生的戏份，充分调动学生的学习积极性和主观能动性，引导学生自主解决问题，并归纳到最合理的解答上。发挥学生学习的主观能动性，可以通过课前、课中和课后的相应布置来实现。比如在课前设定章节重点学习的目标，预设要解决的问题，指导学生查阅哪些相关资料，使学生通过预习和阅读达到掌握知识的目的；课中可以安排一定时间的课堂讨论，通过讨论和教师的临场梳理，使知识条理化和逻辑化，加深学生的理解和掌握，这样既可以充分有效地利用课堂时间，又能够夯实学生的知识积淀；在课后要安排适量和适合的练习内容，课后作业的适合性尤为重要，不能机械地布置作业，一定要让作业真正起到巩固和锤炼的作用。另外，培养学生良好的学习习惯，锻炼学生的分析能力和自学能力，也是使学生顺利进入课程的学习氛围的重要保障，可以要求学生自己要归纳总结课程要点，成立学习小组，鼓励同学之间经常交流，互相介绍学习经验和学习方法。教师可根据学生层次为其指定相关的参考书籍以及相关的期刊杂志，尽可能拓展学生“流体力学”的知识面和学科的发展前沿。
2.4 及时总结教学内容
流体力学课程内容具有严密的逻辑性和较强的系统性，章节之间联系紧密，前面章节是后续章节学习的知识基础。因此，教师在每一章节讲授之前都应概括性、整体性地介绍该章节的主体内容和逻辑关系，理清前后章节的联系。更为重要的是，每一章节讲授结束后都应该归纳总结知识点，再次呈现讲授内容的脉络和主线，加深学生的理解和掌握。在大章节之间也应该建立起这样的逻辑框架，从而有助于学生对整个课程的系统认知和串联。在总结教学内容时，教师会经常处在一个直接叙述和列举的快速节奏中，而这样的总结，对学生而言，并不会真正起到唤醒知识的作用。如果能够以某一具体事例为基础，以提问的方式进行总结，效果会更好。如在总结作用在平面、曲面上的液体压力小节时，可举例说，如果要拦截某渠道的水流时，闸门的选择要考虑哪些因素，为什么要考虑这些因素，学生自然会应用所学知识进行思考和回答，如此等等，使得教学总结的效果事半功倍。
3 对教学效果评价的探索
流体力学的教学意义一是在于该课程知识的专业价值方面；二是在于课程对学生综合能力训练的教育价值。所以在评价教学效果时，不能一味追求考试成绩，也就是终端评价。在教学效果评价中如果忽视了过程评价，终端评价就会变得空洞。在教学过程中缺乏学生的积极参与和投入，教学效果就无从谈起。过程评价可以分为以下几部分，课前准备占5%左右，主要根据课堂上学生回答问题的准确程度进行评定；上课占10%，以学生上课时的学习态度和积极性来评定；平时作业占15%，以及时完成作业和在作业中反映出来的思维逻辑和正确性来评定；社会行为占5%，由学生在学习过程中表现出来的主观能动性进行评价；学习内容记录占10%，根据学生整理的学习笔记的正确性、逻辑性、完整性和书写态度来评定。考试（专业课包括理论和实践考核）成绩占55%，由老师根据学生在整个教学单元中的考试及测验成绩按相应的权重评定，这样一来，学生的学习就会贯穿整个教学过程，既保证了教学效果，也有利于学生学以为用的学习生涯。因此，将终端评价转变为过程评价，会起到同时提高教师教学质量和学生学习效果的作用。
1.1教学内容
(1)缺乏基础知识铺垫，影响教学效果。《汽车发动机原理》课程内容包括发动机的性能指标、换气过程、燃料燃烧、汽油机混合气的形成与燃烧、柴油机混合气的形成与燃烧、发动机特性、车用发动机废气涡轮增压、发动机排放与噪声以及新型汽车动力装置等方面。学习该课程，需要以工程热力学和流体力学知识为基础，但实际中学生的工程热力学和流体力学等课程基础知识不牢，在学习过程中分析发动机内部燃烧机理时较为吃力，教学效果较差。(2)教学内容多而滞后，影响教学质量。《汽车发动机原理》课程内容涉及多个专业课程，如汽车构造课程、工程热力学课程和流体力学课程等，内容多，主线不突出。汽车发动机原理是以发动机的性能指标为研究对象，在教学内容的设计安排上，不能很好地围绕发动机性能分析及措施这一主线展开。另外，教材内容存在滞后性，如现动机的一些最新技术涉及较少，不能把握汽车发动机科技发展的现状和前沿。
1.2教学方式
(1)教学方式传统，难以改善教学效果。在信息科技发展的今天，许多先进的教学仪器设备及教学方式方法已经应用到现代教学中，课堂教学方式已由过去的黑板变为现在的PPT模式。但教学方法的实质有待改变，目前仍然集中在老师讲、学生听的一种单向灌输模式，学生容易精力不集中、犯困。如《汽车发动机原理》课程理论多而复杂，涉及相关汽车构造、工程热力学等内容，传统的灌输模式难以提高学生的学习兴趣和教学效果。(2)教学方法单一，难以提高教学质量。课程教学方法比较单一，老师教什么学生就学什么，学生处于被动学习地位，参与到课程学习的积极性不高。该课程存在“内容多、理解难和记忆难”的问题，在教学中方法单一，学生对发动机基本原理的理解不深。如发动机混合气的形成与燃烧过程是发动机原理最重要的内容之一，在授课中如果单一地讲解发动机燃烧过程，学生难以理解车用发动机的燃烧过程和燃烧内部机理，同时对燃烧特性缺乏清晰和形象的理解，因而教学质量难以提高。
2微课与课程教学的融合
微课是指以视频为主要载体，记录教师在课堂内外教育教学过程中围绕某个知识点而开展教学活动的全过程。微课包含课例、教学设计和总结复习等教学资源，有别于传统单一资源类型，具备教学时间短、重点突出和容量小等新特点。微课是除了课堂教学外的补充资源，学生可以随时理解知识点的精讲，同时丰富获取知识的方法。如今的课程教学模式主要集中于PPT模式的讲解和应用，课程讲解枯燥单调，复杂的知识点在教学实施中难以被理解或理解不透彻，而学生应用能力低。微课因“短小精悍”的特点可以分解复杂的知识点，动态的视频可以成为课程教学中很好的调味剂，激发学生的学习兴趣。因此，微课与课程教学的融合，可以服务和提升教师的“教”，更能促进和发展学生的“学”。
2.1将微课作为引导资源，构建生动教学情境
在微课教学模式中，教师可以通过微视频引入课堂教学内容，加上相关的教学设计、辅助资源等构成真实生动的教学情境，让学生有一种真实的参与感。如《汽车发动机原理》课程教学中，发动机换气损失一节讲解中，可采用一段发动机换气过程的动画来引起学生的兴趣，让他们产生一种真实可见的情境感触。
2.2将微课作为示范资源，为课程教学注入新鲜活力
微课包含与该教学主题相关的教学设计、素材课件、核心知识讲解和过程演示等，可以再现教师的讲授细节，学生能快速地掌握知识点，教师有更多的时间进行创造思维的培养，使课堂教学效率得到提高。如汽油机混合气的形成与燃烧一节，教师可事先录制一段关于汽油机的结构和混合气形成过程的微课，上课时让学生按照微课中讲解的重点理解。微课的内容虽然单一，但具有很强的针对性，一般只会涉及一个知识点，学生在课程教学中能够更好地理解教师所教的内容。
2.3将微课与传统教学资源整合，实现不同步教学
由于某些客观条件的限制，学生的知识基础不同，传统的教学方式很难满足不同学生的需求。微课容量小，方便学习，可以根据教学要求、教学内容和复习训练资料等资源调整教学安排。通过微课与传统教学资源的整合，实现不同步教学，弥补传统教学带来的缺陷和不足，可以使用手机、ipad等移动终端随时学习，满足不同学习基础的学生对不同学习层次的需求。如讲解汽油机混合气形成与燃烧过程中，以汽油机结构为基础知识点、汽油机混合气形成与燃烧作为特色微型课为主(15min以内)，学生将对燃烧有清晰和更形象的理解，学习过程中更容易接受。
3结束语
关键词 液压与气压传动；工程实例；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：B
文章编号：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
液河肫压传动是机电工程应用专业的专业基础课程，与机械、电子等学科有着密切的联系。它作为一门具有很强工程应用背景的专业必修课，目的在于培养学生在掌握液压传动与控制理论的基础上，能分析和设计液压系统，切实做到理论联系实际、学有所用。
我国开展液压与气压传动课程的教学已有多年，其已成为机电专业的传统课程，很多大学对该门课程建立了自己的课程教学体系。但是从教材、教学内容和方式上综合来看，国内对液压与气压传动技术的教学大多还是着重于液压与气压传动基本原理和元件的讲解，且有些知识点偏于陈旧，同时对系统的应用设计讲解过于抽象。反观国外的情况，从相关培训教材和高校教学资料看来，其对液压与气压传动知识点的讲解多从实际系统设计角度出发，引发学生思考，同时讲解的内容配合比较形象的多媒体资料，减少了知识点的抽象度，使得学生真正能学以致用[1]。
德国教授乌尔里希认为，工程学科的教学着眼点应从教师教转向学生学习，培养大批有研发能力的青年人，比教学者自身直接从事研发更有价值。因此，如何根据专业课程特点和培养目标，科学地选取教学内容并进行有机整合，开发新的教学方法，是改进液压与气压传动课程教学的重要内容。
2 液压与气压传动课程教学内容与工程实例的结合
传统的液压与气压传动课程教材内容编排多以流体力学理论教学作为课程入门的初始章节，且内容较为独立，和液压系统应用结合较少，多以抽象的概念和公式为主。这与早期高等教育以精英教育为培养目标和培养群体的因素相关，而随着高教规模的扩大，高等教育逐渐向着普及性教育方向发展，受教育的群体不再局限于少数精英群体，教学培养的目标也针对群体需求逐渐多样化，大学教育培养的不再仅仅是研究型人才，更多的是应用型人才。
对于研究型人才，教学内容可着重放在课程的理论和推导部分，而对于应用型人才则应把教学内容重点放在工程应用上。前者的自学能力相对较强，其培养目标在于学科课程的继续深造和学科理论知识的研究；后者的培养目标在于实际工程应用系统设计和操控能力的培养[2]。因此，在液压与气压传动课程教学内容的选择上应对此区分。
目前，在液压与气压传动课程内容的编排上，大部分传统的教材内容都是从介绍流体力学的理论内容开始，然后介绍液压与气压传动元件和系统。这种编排方式虽然符合课程教学知识架构，但是对于以系统应用为目的的学生学习来说，在内容上却存在知识点抽象、与应用脱节的问题。在传统课本中，这部分内容照搬流体力学教材的内容，和液压气动传动实际系统关联不够紧密，因此造成学生在学习过程中感觉枯燥，对这一部分学习内容的重要性认识不足。因此，在引入流体力学基本理论教学内容时，需要配合实际系统的工况进行渐进式教学，引导学生从实际工况到理论基础进行转换。如在讲授缝隙流量和小孔流量时，可以引入实际的液压或气压阀结构，结合阀的控制特征来讲解流量的计算。
3 基于工程实例的教学方法改进
液压与气压传动课程是一门交叉学科课程，与机械设计、电工电子技术、自动控制原理、数控技术等机械类电气控制类课程紧密相关，把这些课程贯穿起来，成为一条线的系统教学。这样既有利于液压传动技术与先进控制技术有机地结合起来，又有利于学生创新能力和工程观点培养的同时，促进基础理论教学，有利于教学与科研相结合。一个液压与气压传动系统通常会涵盖多门课程的主要内容，涉及机械原理机电传动控制可编程控制器等多门课程的综合问题。结合工程实例，通过数字化技术将典型的液压与气压传动运用实例形象生动地展示给学生，可使得学生将多门知识融会贯通，掌握知识间的联系，锻炼学生综合运用所学知识解决工程问题的能力，培养出适应社会发展需求的复合型应用人才[3]。
如在讲解液压系统的基本特性时，首先引入一个实际的传动应用系统，通过直观计算和对比讨论来发现液压系统的优势所在，使得学生对液压系统有个清楚的认识，激发对液压系统设计的兴趣[4]。如让学生利用已学的机械设计知识，设计驱动一个图1所示常见升降平台。
按照结构特点，学生能理解若要使得平台工作，只需在箭头所示位置施加外力，使得连杆端部产生平移即可。要实现这个目标，如果采用传统的电机机械驱动结构，需要设计一个蜗轮―蜗杆或齿轮―齿条结构，把电机输出机械转动转换成线性移动；而如果采用液压驱动，其执行元件液压缸直接就能实现直线的驱动，在结构上就简化了许多。同时，如果升降台的载重量非常大的话，对蜗轮―蜗杆或齿轮―齿条的结构强度要求就非常大，而且这种传动是刚性的，如果在升降过程中发生抖动或冲击，对结构就是一种很大的损伤。因此，现有升降平台的设计都采用的是液压驱动。
经过上述对比，学生就能对液压传动系统的特点和优势有直观的了解，在后续的学习中能结合实际系统和所学课程知识进行类似的分析与对比，学习的目的性更强，保证了学习的积极性。
4 基于工程实例的液压与气压传动课程实验教学
目前大部分高校的液压与气压传动课程的实验内容分为两个部分：认知型实验和验证式综合训练型实验。认知型实验主要是通过对液压与气压传动元件进行拆装实验，进而了解其工作原理及性能；综合训练型实验主要是搭建液压与气压传动系统的几个典型回路，进行性能验证性实验。对于后者，目前采用的实验平台只提供了有限的液压元件，只能搭建几个固定常规的液压系统回路，而且平台提供的搭接方式基本为油管搭接接头，该接头可靠性和耐用性不高，使得学生耗费太多时间与精力在管路的拼接上，而且使得实验平台的损坏率较高，最终令实验效果并不理想[5]。
针对当前本科学生的教学目标，教学的重点并不在于学生对液压与气压传动系统设备的操作能力，而是在于学生对整个系统的设计与分析能力。因此，实验内容不能将大部分时间耗费在系统模块的搭接上，而应重点放在系统的设计与性能分析上。目前主流的液压实验平台的设计都只能提供有限的元件和有限的回路连接，不能满足对学生系统设计与分析能力的训练要求。因此，将行业中具有代表性的系统仿真和设计软件引入实验教学，开展虚拟仿真性实验，依靠其灵活性可以对此进行补充和加强。
同时，液压与气压传动系统的完整工作除了构建系统实现能量的传递外，另一个重要的方面就是自动化控制，完成系统的各项预定功能。这一部分需要结合工业控制方面的课程知识，尤其是PLC控制系统的相关知识。因此，在开展课程实验时，可以在其中增加PLC控制系统设计知识的回顾或介绍，并在实验项目中不再把重点放在液压气压传动系统回路的搭建上，而是增加自动化控制系统实例的设计内容，从系统整体控制的角度对学生进行综合性训练。
5 结束语
结合现在高校机电工程专业应用型人才培养目标和液压与气压传动课程的特点，从教学内容、教学方法和实验教学等方面，结合实际工程应用进行相应改革和调整，激发学生的学习兴趣，引导学生进行思考型学习，熟悉交叉课程知识的应用，达到比较好的教学效果，进而提高教学质量。
参考文献
[1]胡玉文.液压与气压传动课程改革探索[J].中国校外教育，2012（21）：221-222.
[2]梅怡，梁贵萍，林芸，等.CDIO教学模式在“液压与气压传动”课程教学改革中的实践[J].贵阳学院学报：自然科学版，2014（4）：71-77.
[3]张平，贺利乐，吕刚.机械类本科《液压与气压传动》课程教学改革探索[J].装备制造技术，2011（4）：230-232.
