導語：如何才能寫好一篇流體力學的基礎知識，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[關鍵詞] 交叉型教學 流體力學 類比

“實施精英教育、培養精英人才”是高等院校建設高水平研究型大學的目標和導向。高等院校秉行“教育以育人為本,以學生為主體;辦學以人才為本,以教師為主體”的教育理念,培養了大批滿足社會需求的優秀人才。但隨著社會進步和時代的發展,對本科教學質量和教學目標提出了更高要求,研究和實施新的教學模式十分必要。

一、“交叉型”教學方法的必要性

目前,我國高等工程教育的傳統模式是教師講授為主體的“知識灌輸”式,學生被動接受知識,主動性學習不足,缺乏運用所學知識發現問題的能力,缺乏創新意識,創新能力不足。不能滿足社會經濟持續發展對高素質創新人才的現實要求。

多學科之間的交叉融合成為目前學科發展的一個主要趨勢,大量原創性科研成果的產生、新的學科增長點的培育以及優勢學科方向的凝練,都依賴于多學科之間的相互交叉與融合。積極推動學科的交叉融合可以為高等院校的學科發展創造一個良好的機遇,并據此提供一條可行的路徑。科學所探討的規律是客觀存在的,自然界的規律本無學科之分,只是人為將之分為不同的門類,因此,所有的科學研究不應當以學科作為界限。學科交叉、學術交流和團結合作是獲得創新性成果的必然要求。很多諾貝爾獎的誕生都是得益于團隊合作與學科交叉,學科建設是學校事業發展的根本,學科交叉有利于出創造性成果,同時,可以充分利用學校現有教學、科研資源,減少資源浪費。現在,我們通常強調科研方面的多學科交叉,而忽視了教學方面。在教學方面,多學科交叉同樣起著舉足輕重的作用。

二、“交叉型”教學方法的作用

“交叉型”教學是構建以核心課程和選修課程相融合的教學模式,實現“科學無界限”的完美結合。“交叉型”教學模式融理論基礎與專業培養為一體,是研究型大學的基本教學模式,具有以下三個基本特征:突出學生在教學中的主體地位;強調多學科交叉融合在教學中的重要作用;構建知識、能力與素質的三維一體。“交叉型”教學模式是相對于以單一性知識傳授為主的教學模式提出的,是指教師以主講課程內容為基礎,融入其他相關學科的知識加以傳授,讓學生體會多學科之間是有聯系的,不是獨立的,可以觸類旁通,加深理解和便于掌握。專業基礎課教學是夯實學生專業基礎知識、提高學生綜合素質的重要環節,在專業基礎課教學中引入其他相關學科的知識,可以拓寬學生視野、提高學生學習積極性、發揮學生能動性,對強化專業課教學效果,培養專業知識扎實、思維活躍的創新型精英人才具有重要意義。

三、“交叉型”教學方法的具體實施

流體力學是工科學校主要專業基礎課程之一。學生通過本課程學習流體力學的基本概念和基本原理,掌握一定的分析、解決本專業中涉及流體力學問題的能力,為學習后續專業課程打好基礎。本課程要求學生掌握流體的主要力學性質、流體在靜止和相對平衡時壓強的分布規律、計算和測量方法、理解渦動力學原理并掌握流體運動學和動力學的基本方程,理解并能應用理想流體和粘性流體的運動方程。內容涉及:流體力學研究對象和研究方法;流體的主要物理性質,流體靜壓強及其特性;流體平衡微分方程;流體靜壓強的分布規律;作用于平面的液體壓力;壓力作用點;作用于曲面上的液體壓力;液體的相對平衡。描述流體運動的方法;流動分類;連續性方程;流體微團運動分析,無旋運動和速度勢,不可壓流體的平面運動和流函數。理想流體的動量方程;理想流體的能量方程;不可壓縮流體的一維流動,積分形式的動量方程和動量距方程。流體的渦旋運動。應力張量及形變率張量之間的關系;粘性流體力學基本方程和邊界條件;粘性流動的基本性質;精確解;相似理論和量綱分析;邊界層理論。湍流產生的隨機性;湍流基本方程;湍流的半經驗理論;湍流邊界層。課程的重點是連續性方程,動量守恒方程,能量守恒方程。課程的難點是邊界層理論和湍流邊界層。但作者發現在課程教學中若采用傳統的以全時段講授為主的模式,學生容易產生疲倦心理,課堂效果并不理想,同時若單一以教學參考書為主線講授,在教和學兩個環節對細節的把握和理解都不盡如人意。申請人前期嘗試運用類比的方法授課,也就是在介紹流體力學的概念和定理時,與數學和物理知識相類比,同學可以很快接受,理解也較深刻,講授課程所涉及的基礎知識很多與數學和物理密切相關,引導學生積極思考,主動聯系,走向前臺,取得良好的課堂效果。

舉例一:

流體力學中的很重要的內容勢流理論,在勢流理論中很重要的概念就是勢函數的引進,這里高等數學的格林定理就有著重要的作用,兩者密切相關,所以在介紹勢流理論時,格林定理要有意識地引入和重點闡述,并且將兩者對應起來,使學生在回想起數學重要定理的同時,對流體力學的概念也更加深刻的理解和清楚地掌握。

舉例二:

在介紹激波概念時,可以借助如下兩個圖例,圖1是通過計算在不可壓縮領域借助淺水波方程給出激波的圖形,圖2是通過實驗在可壓縮領域給出激波的圖形,在不可壓縮和可壓縮兩個情況下,激波的圖形是具有相比擬關系的,是可以類比的。

同樣,水動力學的控制淺水波的方程和空氣動力學的可壓縮氣體方程形式上相似,具有比擬關系。兩個方程的形式如下:

淺水波方程:

可壓縮氣體方程:

形式比較復雜的方程,通過聯想比擬,就可以通過記住淺水波方程就可以記住可壓縮方程的形式。

在流體力學教學中,有意識地引導學生與數學物理的概念和定理相聯系,可使學生更深刻地理解有關概念及定理間的關系,有助于培養學生的技能,并使學生養成嚴格的推理、全面分析問題的能力。在流體力學教學中,和其他學科的知識相交叉,不僅對流體力學的理解有幫助,也可以加強其他學科知識的理解和掌握。多學科之間可以融會貫通,觸類旁通。

參考文獻:

[1]張兆順,崔桂香.流體力學.清華大學出版社.

[2]Milton Van Dyke,An album of fluid motion,The parabolic press.

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【關鍵詞】研究型教學模式 流體力學 數值模擬

【中圖分類號】G423 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）17-0042-04

所謂研究型教學，就是以先進的教學理念為先導，運用與教學內容相關的實際問題作為載體，讓學生在教師的組織和指導下有目的地、相對獨立地進行探索研究，在整個學習過程中，注重在探索和研究的教學過程中激發學生的求知欲和學習興趣，從而促進學生思維水平的發展，提高學生運用知識解決實際問題的能力。相較傳統的教學模式，研究型教學模式更重視學生思維模式和能力的培養，強調教學與現代科技和社會的發展以及學科發展相關聯，以此保持教學內容的新穎性和增強學生的創新性；更突出教學與訓練方法的科學研究特色，強調師生之間的互動，培養學生的批判性思維與探索精神。

現代大學的職能，特別是高水平的研究型大學，強調教學和研究的相互滲透，在教學活動中，教師的作用是啟發、引導、指導學生，強調引導學生探索研究自己感興趣的未知領域，培養學生的觀察、閱讀、分析、討論和推理判斷能力，實踐證明，研究型教學模式有助于學生積極參與教學過程，激發學習興趣。

流體力學是知識體系龐雜、以大量實驗為基礎且對實驗技能和實驗條件要求較高的新興綜合性學科，也是一門重要的基礎課程，它已經發展成為一門深入各個科學研究領域的重要學科，特別是隨著航空、航天、航海以及能源利用等行業的發展，迫切需要解決許多有關流體力學的問題，這也極大地促進了流體力學學科的發展。流體力學在動力工程類各專業的課程設置中，起著從《高等數學》、《理論力學》、《機械設計》等基礎課程到相關專業課程，譬如《發動機原理》、《流體機械原理》的橋梁作用，也是深入研究熱能與動力機械的專業基礎課。筆者在流體力學的教學過程中，就研究型教學模式進行了探索和實踐，在課程設置中，針對某一授課主題，準備流體與流體運動科學中一系列生動的案例，讓學生對生活中這些看似熟悉卻又非常模糊陌生的現象有清晰的了解，在教學進行中，以具體實例為研究對象，引導學生利用所學的基礎知識，并結合現代的研究手段，進行逐步深入的探討與研究，并對研究結果進行合理的分析。在整個教學活動中，將現代科學研究方法與內容引入課堂，努力激發學生的學習興趣，加深對基礎知識的理解，培養學生從事科學研究的思維模式和嚴謹的科學態度，引導學生在主動探索、主動思考、主動實踐中發展探索能力、實踐能力和創新能力。

一 工程流體力學課程研究型教學模式實施方法

1.研究題目的選擇與引入

開展研究型教學，對于研究選題有比較高的要求，既要有一定的工程背景，又要符合課程大綱的要求。由于是課堂教學，受時間所限，研究題目要求清晰易懂，又有一定的科學內涵和深入研究的背景。流體運動的連續性方程是工程流體力學課程中最為重要的內容之一，該部分邏輯性較強，對學生的數理推導能力有一定的要求。在教學活動中，擬結合計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）數值模擬，采用循序漸近、逐步推導、深入分析的教學方法。

為激發學生的學習興趣，培養學生分析問題、解決問題的能力，將通過以下兩個現象來認識流體連續性方

北京理工大學第十批教育教學改革研究課題

程的物理本質：

第一，黃河壺口瀑布。壺口瀑布，是黃河上唯一的黃色大瀑布，也是中國的第二大瀑布，號稱“黃河奇觀”，其奔騰洶涌的氣勢是中華民族精神的象征。那么黃河壺口瀑布是如何形成的呢？

圖1 黃河壺口瀑布

第二，烏魯木齊開往阿克蘇5807次列車失事。列車被風吹翻，看似是個笑話，但卻實實在在地發生了。2007年2月28日凌晨2時05分，烏魯木齊開往阿克蘇的5807次旅客列車在行至南疆線珍珠泉至紅山渠間42千米處時，遭遇13級颶風，風速達到37～41.4米/秒，造成機車后9至19位的后部車廂全部脫軌，導致南疆線被迫中斷行車，那么其中的原因該作何科學解釋呢？

圖2 5807次列車失事圖片

黃河壺口瀑布及列車被風吹翻現象中均蘊含著流體動力學連續性方程的物理本質。問題提出后，首先引導學生根據自己對于問題的理解，通過教學過程中的情境創設，利用流體力學基本原理進行理論分析和解釋。根據對上述現象進行物理問題簡化，提出一元流動連續性方程的推導過程。

設想有一根管道，流體在由入口斷面A1、出口斷面A2和管壁（三者構成控制面）圍成的流域（控制體）內流動，如圖3所示。

圖3 一元流動連續性方程推導示意圖

假設流體是不可壓縮的均質流體，意味著流域內的

質量不變，且密度ρ為常數，則 。又

因沿管壁沒有流體的流入與流出，有：

得到不可壓縮流體流動總流所必須滿足的連續性方程：u1A1=u2A2。

由于假設入流斷面和出流斷面的速度都為勻速（斷面平均速度），故這也是一元流動的連續性方程，表明總流沿任意過流斷面的流量是相等的。

在這一部分的教學中，強調教師選擇教材內容、案例或課題，學生利用案例資料，獨立思考，自主發現新知識，掌握內在規律，從現象中發現物理本質問題，從而獲得新的感悟。在整個教學過程中，要特別注意引導學生去理解和分析問題，并采用不斷提出問題的方式，吸引學生注意力，并激發學生進行深入探索的興趣。

2.數值計算模擬仿真在教學中的應用

把現代研究工具與理念融入到日常教學中，是研究型教學模式的重要內容和任務。傳統的流體力學教學內容與方法，基本上是基于理論的教學，并輔之以部分簡單的實驗，教學內容比較抽象和單一，不能反映當前流體力學學科發展的趨勢。計算流體力學CFD技術，是解決工程中復雜流動的一種有效手段，也是一門新型的獨立學科，它以經典理論和數值計算為基礎，通過計算機的數值計算和圖像顯示，從空間和時間上定量描述各種場變量，從而達到對物理問題研究的目的。將CFD數值計算模擬方法和部分簡單應用的實際上機練習引入到教學中，既可以開闊學生視野、生動課堂，增強學生對流體力學知識的理解，培養其解決實際問題的能力，又可以激發學生學習流體力學的興趣，有助于學生養成善于嘗試和探索規律的習慣。

為了使學生加深對流體運動連續性方程的理解和應用，在課程設計上，將設計以下CFD算例“噴管內二維流動”，問題的描述如下：空氣在一個大氣壓的作用下通過平均背壓Pexit=0.9atm的縮放型噴管。通過對流域的建模、計算和后處理，對本問題進行了流動過程的數值模擬仿真研究。對這一部分教學內容，應該對流場的邊界條件、邊界類型、湍流模型和計算方法等進行較詳細的介紹和講解。鑒于大學本科教學內容和流體專業知識的限制，可對流場的邊界條件和邊界類型多做一些講解，例如速度邊界、壓力出流邊界等；對湍流模型的來源及其應用做簡單介紹，而對諸如SIMPLE、PISO算法等僅僅介紹一下怎樣選取和使用即可。通過計算可以得到可視化的流動結果（速度矢量圖和壓力分布圖等）。

（a）速度矢量分布圖 （b）壓力分布云圖

圖4 噴管內流動的CFD計算結果

將這些計算結果直觀地呈現在學生面前，引導學生基于連續性方程的基本物理內涵去對計算結果進行分析，

由速度矢量圖可以清晰地看出：在噴管喉口處，速度較大，這是由于此處流通截面積較小。對于噴管內的一元流動，通過噴管內通流界面的流量是相等的，流體的流速與管內通流截面積成反比，因此，在喉口處的速度最大。另外，在計算中，我們還可以通過檢查質量流量的連續性來檢查通過區域的質量流量是否滿足質量守恒定律。通過在軟件中進行相關的設置，我們可以看到進、出口質量流量的差異，在理想狀態下，進口處的質量流量應該恒等于出口處的質量流量，考慮到計算誤差，這一誤差保證在總流量的1%即可。

圖5 進、出口質量流量的差異

這一部分的教學，要求學生不僅掌握流體力學的基礎知識，還要學會利用所學知識去分析工程實際問題。教學中要特別注重引導學生去不斷地提出問題，并利用所學的知識去進行解釋。這是進行研究型教學過程的關鍵。另外，如果有條件，最好采用師生互動，共同進行仿真計算和研究的方法。教學和訓練方法要表現較強的科學研究特色，注意培養學生的批判和探索精神。

通過前面的教學，使學生對數值模擬這一現代研究手段及研究過程有了初步的了解，達到了將現代研究方法引入課堂的目的。為了更加有效地掌握教學內容，在介紹完數值模擬平臺的使用，并對問題進行了初步研究之后，還必須引導學生進一步思考和研究。具體到本次教學，可進一步引導學生去思考課前所提出的兩個問題，解釋“黃河壺口瀑布形成原因”，以及“列車被風吹翻的原因”。

二 工程流體力學課程研究型教學中需注意的問題

在工程流體力學課程研究型教學中，既要照顧到流體力學課程的基本原理，又要反映現代計算技術在流體力學中解決實際問題的新發展。在教學實施過程中，根據筆者的實踐和體會，需要注意以下幾個問題：

1.堅持教學與科研相結合

要培養具有創造能力的人才，必須將教學與科研有機結合起來。教師只有通過本專業及有關學科的科研活動，才能加深對本專業本學科的理解和認識，更新教學

手段，豐富知識結構，激發學生的學習和研究熱情。實施研究型教學作為一種趨勢，已經得到了全球教育界的認可，這種人才培養模式的收效顯著、發展前景可觀，是一種值得我們研究與使用的教學模式。

2.教學題目的選取和教學過程的實施必須有針對性

采用研究型教學模式進行教學，應以講解研究方法和研究過程為宗旨。其中題目的選取至關重要，一般來說，題目應來自于工程實際，有工程背景和深入研究的空間。同時也要注意題目不宜選得過于復雜，且與課程的教學內容結合得比較好。在實施過程中，可針對不同專業、不同需要的學生，建立不同的教學體系。例如與流體接觸密切的專業，如流體機械及工程方向的學生，設置的CFD 部分理論和上機實驗內容可略多。而對于車輛工程、機械設計及工程等普通工程類專業的學生來講，可少講理論，主要參與簡單的工程實際流動問題的模擬解決實驗。上機實驗的內容也可以根據專業特點來選定，結合不同專業進行不同的案例計算和分析。

3.進一步確定學生在教學過程中的主體地位

注重在以探索和研究為基礎的教學過程中培養學生的研究能力和創新能力。譬如在數值計算中需要正確地設置邊界條件和初始條件，合理地選擇數學模型，恰當地劃分網格和進行迭代計算，最后還需要判斷計算結果是否可用，并進行必要的調整和修改。因此，要求學生對問題的發生、發展直至達到平衡的全過程進行認真思考和分析，形成獨立思考的習慣和能力。此外，通過改變邊界條件或初始條件等因素，低成本、高效率地求得在不同條件下的計算解。因此，數值模擬為多角度、多方位地分析問題提供了進行各種嘗試的機會，有助于學生養成善于嘗試和探求規律的習慣，樹立創新意識。

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關鍵詞：雙語教學；SPOC；教學模式；流體力學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0249-02

一、引言

隨著全球經濟一體化的不斷發展，對復合型人才的需求越來越大，高等教育的國際化也逐漸成為發展趨勢。國內高校如何實現人才的國際化提高教育的國際競爭力，引起廣泛的思考。雙語教學被認為是高等教育國際化的重要內容。流體力學課程是能源動力類專業及機械類部分專業的專業基礎課，具有較強的工程性、技術性和實踐性，課程基礎知識與生產生活實際密切相關，除流體力學的基本理論和方法講解外，還需注重實驗測試、工程應用等實踐教學。雙語教學可以使學生具備一定的專業英語技能，采用原版教材接觸國外最新的專業知識，使在人才培養上與國際接軌成為可能。但是流體力學雙語教學存在一些問題，實踐教學部分如何體現雙語授課及其意義與價值，還需進一步思考，流體力學雙語教學模式仍處于探索階段。

二、流體力學課程雙語教學現狀

1.教學目標不夠清晰。流體力學課程本身概念多、專有名詞多、流動原理復雜，用中文教學時部分學生尚且不能很好地完成該課程的學習，雙語教學時通常引進原版的英語教材，學生英語水平參差不齊，對于英語水平不佳的學生來說，學習難度將進一步提高，流體力學雙語教學往往變成了專業外語課，專業詞匯及專業術語的解釋占據了課堂大部分的時間，忽視專業知識的講授，與雙語教學實施的初衷大相徑庭。

2.缺乏專職的雙語教學師資。雙語教師既要精通專業知識，又要有較高的外語水平，能流利地應用外語講授課程。目前，擔任雙語教學的教師主要是外語水平相對好的專業課教師，沒有受過系統的語言教學方面的訓練，遇到突發事件時，很難用英語準確、充分地表達自己的想法。另外，承擔雙語課程的教師一般比較年輕，教學經驗不足，教學手段、教學方法和教學能力還需進一步完善。

3.學生接受度不佳。雙語授課時，通常是教師用英文向學生傳授知識，學生始終是被動地聽講、被動地接受英語和專業知識，師生之間幾乎沒有互動，學生的英語聽說能力、英語應用能力依然得不到鍛煉。雙語教學過程中必然會涉及大量生僻的專業詞匯，學生很容易由于一些句子沒聽懂，產生畏難情緒，影響課程雙語教學效果。

三、MOOC模式與SPOC模式

MOOC（Massive Open Online Course，大規模開放式在線課程）模式將多種形式的數字化資源放在網上，學習者反復觀看教學視頻，理解課程講授的知識。將MOOC模式應用到流體力學雙語教學中，可以有效解決學習者由于英語水平不高而引起的學習困難的問題。然而，MOOC模式下的教學活動主要是以知識為中心的理解類活動，個性化學習和學習體驗缺失，虛擬實驗無法替代真實實驗。流體力學課程除了要求學習者掌握基本知識點外，還要求學習者學會知識點的應用。MOOC模式下單一的線上教學不足以激發學生的熱情，課程完成率不高的缺點亦廣為詬病。流體力學課程雙語教學的目的在于在講授流體力學知識的同時，培養學生具有較強的英語應用能力，學生若不能有效地完成課程學習，則新教學模式的探索就顯得毫無意義。SPOC（Small Private Online Course）是小規模限制式在線課程，其受眾可以限制為在校大學生，設計和利用優秀的MOOC資源，克服MOOC單一的線上學習的缺點，實施混合式教學，將MOOC之所長與面對面教學融為一體，增加師生互動，激發學生的學習熱情，提高課程完成率和學習成績。因此，SPOC模式將更加適合流體力學雙語教學，幫助教師與學生突破英語水平不高的限制，高效地完成流體力學知識的講解與學習，同時提高教師與學生的英語聽說能力及英語應用能力，實現教學相長的良性循環。

四、流體力學SPOC雙語教學資源

1.流體力學SPOC雙語課程教學視頻。眾所周知，看電影學英語是提高英語水平的一個好方法，通過視頻看情節，重復聽取單詞，更加容易了解單詞的發音及其用法，當然還能學到更加地道的生活化語言。受這一方法的啟發，引進國外優秀的流體力學MOOC資源，根據國內大學生思維方式、知識結構的特點進行優化，編寫雙語教材，精心制作流體力學SPOC雙語課程教學視頻，讓學生聽英語學流體力學知識。

2.流體力學SPOC雙語實踐教學視頻。流體力學SPOC雙語教學開展3～4周后，學生對流體力學課程及專有詞匯有了一定了解，此時可以開展流體力學SPOC雙語實踐教學。雙語實踐教學視頻僅提供流體力學專有詞匯的中文意思，要求學生逐漸適應全英語教學。在視頻頁面顯示實驗名稱，提供英文版實驗目的、實驗原理及實驗步驟、實驗數據處理方法說明、實驗報告撰寫要求及思考題回答要求，這部分文本依然提供鼠標取詞功能，幫助學生理解實驗要求。流體力學SPOC雙語實踐教學視頻可以不局限在本校流體力學實驗室能開設的實驗，可以是國外的實驗裝置、先進測量方法等的解說，讓學生了解學科的前沿知識。

五、教學過程

1.課堂教學。流體力學雙語課開課前，教師將每次課的授課內容、相應的教材章節、相關的雙語課程教學視頻列表發放給學生，讓學生明確SPOC雙語教學模式下教與學雙方所需要的改變與努力，以期獲得良好的教學效果，同時師生共同提高英語應用能力。課堂教學采用翻轉課堂的講學模式，要求學生課前觀看SPOC雙語課程教學視頻，理解視頻中的主要內容，思考教師前一次課布置的討論主題。在課堂上，教師講評教學視頻中的重難點，不再講解課程的全部內容，課前備課的精力不再集中在背熟講稿，而是更專注于主題的設置、問題的解答及流體力學知識的應用方法，預估學生可能的回答內容并準備合理有度的評論。組織學生學習小組，一個自然班通常為30名學生，分成6組，每組5人，設小組長1人。每次課教師針對重點與難點準備30個問題，基本從易到難設置，分成五輪問答。每輪小組抽簽得到問題，各小組派一名學生回答，若用英語回答正確得25分，用中文回答正確得20分，回答不完全正確，由教師酌情給分。每組各成員得分之和即是該學習小組的得分，多次平均后作為平時成績。

2.實踐教學。基于流體力學SPOC雙語實踐教學視頻，實踐教學改變了傳統實驗教學模式。按照原有的教學方式，學生進入實驗室，教師針對實驗臺講解后，學生立刻開始做實驗采集數據，沒有時間深入思考實驗相關流體力學知識，很難將理論與實踐聯系起來。在SPOC雙語教學模式下，學生在實驗前先觀看相關視頻，進入實驗室后，實驗指導教師拿出測試卡要求學生答題，全部正確后，學生才進入實驗室采集數據。學生仍以課堂學習時的學習小組為單位進入實驗室，采集并整理數據，形成全英文的實驗報告。流體力學SPOC雙語實踐教學視頻要求每位學生均觀看，測試卡答題可由學習小組派代表完成測試，實驗操作、實驗數據處理以及實驗報告撰寫等任務由學習小組自行安排分工，小組成員協同合作，培養學生的團隊合作精神。在SPOC雙語教學模式下，要求學生觀看雙語實踐教學視頻8個，學生學習小組根據各自的興趣愛好選擇2個，完成實驗數據采集，整理分析形成英文實驗報告。教師根據實驗數據及思考題準確程度給分，兩項實驗平均分為各學習小組的實驗成績。

六、課程考核

流體力學SPOC雙語教學采用多樣化的考核形式，最終成績由課堂平時成績（40%）、實驗成績（20%）、學習小組組長打分（10%），學生自評分（10%）及期末考試成績（20%）組成。其中課堂平時成績及實驗成績占60%，大幅降低了期末考試成績的所占百分比，鼓勵學生在平時認真準備雙語課程的學習，真正做到學以致用。其次，課堂平時成績、實驗成績均是以學習小組為單位給出的團體得分，要想獲得好分數，各成員必須共同努力。學習小組組長對各成員打分，占最終成績的10%。學生自評分是學生對自己的評價，在學期結束時總結自己的學習成效，占最終成績的10%。期末考試試卷設置50%的英語題量，占最終成績的20%。

七、結語

流體力學SPOC雙語教學新模式的關鍵在于優質的SPOC視頻教學資源和師生之間的互動配合，學習世界一流大學的教學視頻優化SPOC教學資源，可以快速縮小與世界一流大學教育水平的差距，教師備課的重點由知識傳授轉變為知識的深入理解與應用，學生從被動地接受知識轉變為主動學習知識并嘗試應用。并且，教師與學生的英語聽說能力、英語應用能力都能得到鍛煉。在流體力學SPOC雙語教學模式下，教師有更多的時間準備創新性的教學設計與教學內容，學生以團隊形式組隊學習，在課堂上與教師互動，培養學生靈活應用知識的能力與創新能力。基于流體力學SPOC雙語教學模式，可以形成優質的雙語教學師資隊伍，培養學生具備創新精神、雙語溝通能力和團隊合作能力，滿足教育國際化的需要。

參考文獻：

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[論文摘要]結合學習主體所處的時代環境變化和流體力學知識體系的學科跨度大以及對數學基礎知識要求很高的特點，分析了流體力學教學中存在的問題和難點，提出大量采用實驗模型和實例教學以加強流體流動現象的觀察理解對提高流體力學教學效果的必要性和重要性。

前言

流體無固定形狀，即使受到的剪切力再小，只要持續存在，其變形便會隨時間持續增大，不像固體那樣，一定的受力只能產生一定的變形。流體力學的基本理論非常嚴密，描述流體流動現象的數學方程非常復雜，高度非線性[1]，因此學生對流體力學敬而遠之的現象比較嚴重。此外由于因特網及電子計算機的普及，各種虛擬現象泛濫，在這樣的環境下成長的學生接觸和感受實際發生的各種流體流動現象的機會大大減少，對自然現象的觀察和理解能力很弱。很多學生在接受流體力學教育之前所受的應試教育的影響下[2]，學習只是為了在短時間內對給出的試題做出接近正解的答案獲得高分，這種教育具有多大的意義，近年來許多學者從教育學的角度提出了疑問[2]。只有直面實際的流體流動現象，抓住問題的本質，才能誕生真正的學問和研究。筆者基于對本科和研究生的流體學教學中存在的難點和問題，指出了重視流體流動現象的觀察和理解對提高流體力學的教學效果的必要性和重要性。

一、流體力學教學面臨的問題

（一）新形勢下學生所處的社會環境變化

學生從小利用電腦打電子游戲的玩耍時間和機會大大超過了自己親自動手制作道具及模型的體感玩耍時間，通過體感玩耍接觸和觀察自然現象的機會大大減少。

因特網的普及使得在短時間內獲得大量的信息或實時獲得信息成為可能，近年來出現學生過度依賴因特網的傾向，疏遠了紙質圖書及相關文獻這些知識比較系統邏輯性也有保證的傳統信息載體。但因特網上除了正確的信息外，還有很多不準確甚至錯誤的信息，即使是正確的信息，各信息段之間也缺乏系統性，因此學生僅通過因特網難以建立系統的知識體系的。

手機在學生中的普及也使得學生們在實際問題時，不是自己獨立分析問題，找出問題發生的原因，而是直接利用手機詢問他人求得答案，這樣很難培養獨立制定計劃，對可能事態進行預測，獨立進行解決問題的能力。這恰恰是對一個未來走向社會成為一個優秀的技術人員的必經的磨礪之道。

（二）流體力學教學面臨的問題

流體流動的力學模型及其運動的物理意義難以理解[3]。流體粘性產生的模型與牛頓粘性定律之間的對應關系就是最好的一個例證。大多數學生雖然能夠使用牛頓粘性定律進行計算，但對運動的流體為何會產生粘性卻不能正確的理解。的確，對于涉及到流體力學的某些技術或產品設計，只要懂得一定的計算即可，但是對于開發和設計全新的產品，如不能準確把握所涉及到的相關流體流動的物理本質，有時會產生完全錯誤的設計結果。

流體的運動狀態繁多，流體力學融合領域廣，要求學生掌握更多的學科預備知識，尤其對數學知識的要求更高，使部分學生覺得流體力學是難以接近的一門課。同一流動現象常常可以從多個角度進行解釋，容易使學生產生混亂。比如對翼型的流體力學工作原理，可以從流體流動的動量變化、伯努利方程、壓力積分、流線的曲率變化等幾個方面進行解釋，解釋方法之多反而會使學生產生混亂，但每一種解釋方法都是正確的，解釋的都是一個本質，只有完全理解各種解釋方法所依據的理論，才可以解除認識上的混亂，將學到的知識條理化、系統化。

描述流體流動的數學方程高度非線性化，數學上求解比較困難。描述流體流動的納維斯方程和能量方程是否可以求解以及數學解的唯一性的證明需要微分方程、偏微分方程、多元積分等很深的數學功底，但近年來學生的數學和力學基礎存在下降的趨勢。

學生在進入大學前所接受的應試教育的影響很大，以考試成績自評學習效果的認識根深蒂固[4]。實際的流體流動現象往往沒有單純的標準答案，有時甚至存在多個解，重要的是抓住流動現象的物理本質，系統的理解流體力學的基本原理。

二、教學方法對應

解決上述問題的根本方法，筆者認為只有從流體力學教學上，直面涉及流體的各種現象，使學生準確的把握物理本質。為此在流體力學課堂上，廣泛采用流體模型教學和實例教學，增加學生觀察理解各種流動現象的機會，喚起他們對本門課的興趣的同時，讓他們形成為探究流動現象背后的物理本質進行思考的習慣，這對解決流體力學教學所面臨的問題至關重要。

使用電吹風斜向上吹一個讓學生事先準備好的氣球模型，沒經驗的學生會意外的發現氣球會向斜上方飄起。這一流體流動現象可從風從氣球上部通過時，由于氣球表面的影響風的流向會產生變化，也就是流線產生彎曲，根據風的動量變化必然產生使得氣球浮起的升力得到解釋，還可以從物體繞流邊界層效應得到解釋。從這一簡單的模型教學，還可以解釋飛機的機翼通過改變空氣的流向進而獲得升力的流體力學上的工作原理。

在一個裝滿水的塑料瓶內分別放入密度大于水和小于水的鋼球和泡沫小球，然后放在一個可移動桌面上，使桌面等直線加速運動，可發現鋼球運動較慢留在瓶底，而泡沫球運動較快停在瓶嘴附近。觀察這一個現象引導學生：泡沫球運動得較快是因為等加速運動瓶內流體的靜壓在運動方向上遞減形成壓力梯度，小球的前進方向的壓力大于等加速運動產生的慣性力，因此小球相對于塑料瓶向前運動；而作用于鋼球的前進方向的靜壓力雖然與泡沫小球相同，但慣性力大于前進方向的靜壓力，因此鋼球相對于塑料瓶向后移動。這一模型教學比一般教科書上關于流體等加速直線運動流體的靜壓分布的例題更容易使學生抓住問題本質，且能培養學生獨立思考之習慣，使學生體會到透過流體流動現象來正確觀察和理解把握流體力學基本規律的樂趣。

經常使用立式洗衣機的人都知道，洗完衣服后，衣兜總要被翻過來，假如原來兜里裝有硬幣等硬物，也會被掏出來[5]。把這個實例在課堂上講出后，學生們甚有興趣，追問其中的奧秘，當教師根據伯努利定律做出解釋并介紹伯努利這位集物理學家、數學家、力學家及醫學家于一身的瑞士的大科學家的基本情況后，學生們頓時對這位科學家充滿了崇敬之情，通過大量這種實驗模型及實例教學，學生們對學習流體力學這門課更有了興趣和信心，教學效果的提高自不待言。

三、結語

本文詳盡的分析了計算機、因特網、手機等現代化通訊工具普及后對學生產生的影響，由于流體力學課程知識體系的特點，這種影響產生的負面問題很多，尤其是教授成長在應試教育體制下走入大學的學生，更需要轉換認識，改變教學觀念，在課堂教學中廣泛植入實驗模型教學和實例教學，讓學生直面實際存在的各種流體流動現象，通過實際的流體流動現象的觀察和理解，達到生動及形象的把握這些流動現象背后的流體力學的基本定理，有效提升教學效果的同時，通過簡單實驗模型的制作還可提高學生的動手能力，這對學生走向社會成為一個具有創造性思維能力、獨立思考的優秀技術人員也是一個必不可少的雛形磨礪。

[參考文獻]

[1]黃衛星.工程流體力學[m].北京:化學工業出版社,2008.

[2]李丹,楊斯瑞.應試教育與創造性人才的培養[j].繼續教育研究,2009,25(2):180-185

[3]向文英,程光均.流體力學教學與實驗創新[j].重慶大學學報(社會科學版),2003,18(4):21-26.

篇5

Key words： the CDIO Engineering Educational Model；engineering fluid dynamics；teaching innovation；third-grade project

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）11-0217-04

0 引言

隨著中國工業化進程的不斷推進和“再工業化”戰略的提出[1]，我國需要一大批有著扎實的專業知識、具備良好工程能力的工程師人才。應用型本科院校承擔著培養創新能力和工程能力人才的重任。如何使畢業生具備良好的自主學習能力、團隊合作意識、系統分析和動手能力，已成為我國高等工程教育改革的重點和難點。

CDIO是一種強調創新與工程實踐的新型高等教育模式，其核心是將教學與工程實踐緊密結合，以滿足企業對工程人才知識結構和工程能力的需求，解決傳統工科高等院校在人才培養中出現的重理論教學輕實踐問題。按CDIO模式培養的學生，學習遷移能力、理論聯系實踐能力強，具備自主學習能力和“終生學習”的習慣，深受社會與企業歡迎[2，3]。

工程流體力學是力學的一個重要分支，側重在生產生活上與氣體和液體相關的工程實際應用，它不追求數學上的嚴密性，而是趨向于解決工程中出現的實際問題[4]。要求學生對試驗研究、理論分析和數值計算有深入的理解，才能對實際工程問題進行定性、定量分析。將CDIO教學模式引入工程流體力學的課程教學改革中，更有利于提高學生的工程實踐能力和水平。

1 工程流體力學課程存在的問題

1.1 理論教學困難

隨著教學計劃改革的進行，工程流體力學課程的教學計劃課時由傳統的50課時縮減為目前的32課時。其中，教學學時為26課時，實驗學時為6課時，學時少，內容多，學生理解困難。

1.2 學生學習主動性差

傳統課程理論性較強，需要熟練掌握的公式復雜，內容較為抽象，學生存在理解困難、理論與實踐脫節等問題。同時實驗環節學生的參與度很低，看多于做，更談不上思考和理解。

1.3 考核方式單一

傳統的筆試考核方式造成了學生學習依賴心里嚴重，學習遷移能力差等問題。只在乎基本理論的死記硬背和卷面考試，面對實際問題無從下手，難以判斷學生對課程的掌握情況。

2 CDIO工程教育理念

CDIO工程教育模式是由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究團隊于2001年創立的新型的工程教育模型。CDIO即構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate），包括了三個核心文件：1個愿景、1個大綱和12條標準[5]。根據工程師應具備的能力以逐級細化的方式表達出來，為工程教育改革提供了系統全面的指導，代表了當代工程教育的發展趨勢。

CDIO工程教育模式從2005年引進我國以來，取得了令人矚目的成就。燕山大學作為教育部機械類、電氣類的CDIO工程教育模式研究與實踐課題組試點的第一批高校之一，積極推進CDIO工程教育改革進程。自2008年春季學期開始實施基于CDIO模式的教學改革以來，已經培養了七屆畢業生，積累了豐富的教學改革經驗，并不斷進行創新，為CDIO工程教育模式在中國的發展做出了一定的貢獻。

3 規劃調整基于現代工程環境下的“工程流體力學”課程體系

傳統的工程流體力學教學體系已經不能滿足當今社會對工程人才素質的需求。基于CDIO思想構建的新的課程體系，加強了對學生基礎知識積累和運用的要求，強化工程實踐環節，重視對學生動手能力的培養。同時，重點介紹工程流體力學的最新科學技術領域和工程領域的發展，以構建新型多層次課程教學體系。在實際改革進程中，要強調基礎素質的培養，采用課堂理論教學、課下多層次實驗和三級項目相結合的方法，注重與學生之間的交流與反饋，將基于CDIO的課程教育改革平穩、有序地進行[6]。

4 基于CDIO的課程具體教改內容

4.1 理論教學環節改革

針對工程流體力學學科基礎性強，理論難度大，應用范圍廣的特點，基于CDIO思想的課程改革采用將授課內容精簡，關鍵知識點精講，綜合性知識點布置主題性任務的方法，讓學生主動學習，拓展知識面，培養了學生進行獨立思考的能力。充分利用互聯網資源以及教師的實際工程經驗，對知識點進行剖析，增強學生對知識點的感性認識。同時制作大量的流體流動動畫，展示最新工程流體力學學科應用資料，極大地豐富了教學資源，便于理解重要知識點，激發學生的學習興趣和主動性。

4.2 實踐教學環節改革

華裔諾貝爾物理學獎獲得者李政道先生，在關于杰出科學人才培養的問題上特別強調實驗精神和實驗能力。基于CDIO思想課程改革的實踐環節，以三級項目為主，多層次實驗教學為輔，全面鍛煉學生的知識檢索能力，團隊協作交流能力，多學科、大系統的掌控能力，并能夠對學生知識的掌握情況進行深入的了解[7]。

工程流體力學三級項目包括：系統全面的任務要求，靈活多變的題目選擇，細致的團隊任務分工，明確的節點匯報形式，以及一套合理的考核機制。

以2014年秋季學期工程流體力學三級項目為例，要求每個班級的學生自行組隊，3-5人一組，每組選出一個組長，分別從表1的六個題目中任選一個為題，對該題目進行分析、求解，明確組內成員分工，按時進行節點匯報，最后提交三級項目的課程報告和項目感想，抽簽進行PPT匯報。

通過對學生的反饋信息和實際表現進行分析可以看出，三級項目的方法可以將CDIO教育改革理念與課程知識完美融合。不僅讓學生對所學知識有了更加深刻的理解，鍛煉工程實踐能力，而且讓教師的參與者和引領者作用得到充分發揮。

4.3 學風建設環節改革

工程流體力學課程的理論難度較大，采用傳統的課堂式教學和單一卷面考核的方式，使學生只關注考試得高分，做實驗不提前準備、不關注原理，更讓一部分學生產生了課程學了也毫無用處的想法。

基于CDIO工程教育的流體力學課程改革，嚴格按照CDIO的12條標準與能力大綱的要求，設計出一套合理的、循序漸進的三級項目考核機制。在項目的進展過程中，學生需要付出很多的課余時間，對項目的相關內容進行廣泛的搜索和學習，通過軟件仿真、理論計算以及與工程應用對比等方式，使學生對所學知識有了更深刻的認識。同時，學生充分體會到了團隊合作過程中，成員間交流、溝通、共享的重要性，體會到了集體智慧帶來的沖擊，以及團隊合力完成項目的成就感。在聽取其他小組匯報的過程中，對整個課程也有了更加深刻的理解。

4.4 教師身份轉換環節改革

根據CDIO工程教育改革方案的要求，教師不僅僅是知識的傳播者，更是知識交流的參與者和引導者[8]。教師在自身知識和工程經驗積累的基礎上，嚴格按照CDIO工程教育改革能力大綱要求，系統、全面地整理出獨具特色的課堂教學教案。表2給出了工程流體力學課程某一個單位學時的部分課堂教學教案，只有按照詳盡的能力大綱的要求，才能充分保障教學質量。在三級項目考核機制的進程中，每個小組都要與教師在課下進行深入的溝通和交流。這種輕松、愉悅的溝通方式，不僅拉近了教師與學生之間的距離，而且使教師能夠更加充分地發揮參與者和引領者的作用，積極地引領學生走向自主學習和探索的階段。

4.5 考核機制環節改革

與傳統單一卷面考核的方式相比，基于CDIO工程教育改革的考察機制更加注重對學生學習態度和學習能力的考察。目前采用的考核方法是：課堂出勤0.1，平時作業0.1，實驗成績0.1，三級項目0.1，考試卷面成績0.6。其中，三級項目由二部分組成：

①組內互評等分，總分5分，最優分和最差分相差不得小于1分，組內人均得分為4分；

②導師評分，總分5分，最優分和最差分相差不得小于1分。

實踐證明，CDIO工程教育改革的考核機制更加公平、合理，克服了學生對卷面考試的依賴，提高了學習的積極性，同時保證了課程、實驗和三級項目的正常有序進行。近三年的課程合格率由改革前的低于75%，穩步增長并保持在90%以上，獲得了學生們的廣泛認可。

5 結束語

篇6

關鍵詞：教學模式；項目教學；教學方法；合作學習；考核評價

作者簡介：徐硯（1961-），女，黑龍江呼蘭人，哈爾濱電力職業技術學院動力工程系，副教授；王洪旗（1964-），男，河北河間人，哈爾濱電力職業技術學院動力工程系，副教授。（黑龍江　哈爾濱　150030）

中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）33-0057-01

在電廠熱能動力裝置專業（簡稱熱動專業）開展的基于工作過程系統化課程開發試點工作中，根據熱動專業人才培養方案和培養目標，認真研究和分析了本專業崗位的典型工作任務和職業素質需求特點，將原“工程流體力學”課程進行分析論證整合，調整為學習領域課程“流體流動能量分析”，旨在強調流體作為電力生產的重要工作介質所起的能量輸送和轉換的重要作用。采用更具有職教特點、更適合崗位工作要求的教學方法和內容，先進的教學設計理念和現代教育手段，小組合作學習的方法，注重學習過程和素質能力的評價方式，全面提升教學質量，全面提高學生的綜合職業素質，為學習后續課程、考取本專業相關的“職業資格證書”、完成本專業相關崗位的工作任務打下良好基礎。

一、教學模式和教學內容

電廠熱能動力裝置專業主要面向發電、電力建設等企業，培養能夠完成熱力設備安裝、檢修、運行、調試和技術管理工作任務，德、智、體、美全面發展的高等技術應用型專門人才。“流體流動能量分析”課程是本專業進行職業崗位能力培養的一門核心課程，屬于專業基礎課的范疇，不直接對應典型的工作任務，反映部分典型工作任務的某些共性內容與要求。在本專業主要崗位群中（汽輪機運行值班員、鍋爐運行值班員、除塵脫硫值班員、鍋爐檢修工、汽輪機檢修工、泵與風機檢修工等）都必備流體力學知識。按照本專業崗位的實際工作任務需求構建課程體系、組織教學內容、設計教學項目，采取了項目教學、任務驅動、行動導向的教學模式，注重學生在校學習與實際工作的一致性，使理論教學與實驗教學緊密聯系，為崗位需求提供職業能力，為培養高端技能型人才提供保證。

采用將教學內容模塊化、層次化的教學方式，面向電力生產技術，根據工作任務和工作過程確定教學內容，再通過歸納、總結、提煉并遵循認識規律將教學內容總結為教學項目，依據電廠熱力設備和系統的實際水力分析及計算的工作任務設計教學項目和學習任務。針對每個學習任務按照咨詢、決策計劃、實施、檢查評價等進行教學組織設計。本課程共設計了“流體及其壓力的認識”、“靜止流體勢能轉換分析”、“流動流體機械能轉換分析”、“流動阻力損失的計算”、“繞流運動分析”、“氣體流動特性分析”六個教學項目（含18個教學任務），每個教學項目設有知識目標、專業能力目標、職業素質目標。知識目標側重于應知，重在基本概念、基本原理的掌握和理解；能力目標側重于應會，能用所學的流體力學知識分析和解決工程實際問題；素質目標強調團隊精神、職業道德、交流和學習能力的培養。緊密圍繞本專業崗位需求，學習實際工程所涉及到的流體力學的基本概念、基本原理，并具有一定的流體能量分析能力和管路水力計算能力。在完成相關訓練項目的過程中學習有關的技術知識，分別對應理論驗證和單項技術運用能力的培養、動手能力與設計計算能力的培養、知識拓展能力和創新能力的培養。

二、教學方法和教學手段

采用工學結合、理實一體的教學模式，根據不同項目內容，在教學中靈活運用項目導向、任務驅動、案例分析、多媒體演示、分組討論、實驗、啟發引導、邊講邊練等教學方法，引導學生積極思考、樂于實踐，提高教與學的效果。授課前一周向學生下達項目任務書，內容包括學習任務描述，學習場地、設備，知識、素質、能力目標，咨詢問題和途徑等，學生按照任務書的要求，咨詢信息形成學習筆記，小組討論形成項目實施方案。做到課內教學與課外教學相結合，自主學習與指導教學相結合。通過貼近崗位工作的電力生產實際案例導入知識，訓練分析和計算能力，使能力培養與工程實踐相結合。選題、選材注重共識性、綜合性、工程性、創新性，同時體現新穎性、趣味性、互動性。將實踐性強、技能訓練要求高的內容，通過模擬實驗、實驗操作、邊講邊練的方式，提高學生的動手能力。將傳統教學方法與現代教育技術相融合，向學生提供教學資源庫（包括教學課件、自學指導書、習題集、實驗指導書、模擬實驗軟件、相關電力生產設備及系統視頻和圖片、國家精品課網址、其他參考教材等），開闊學生視野，拓寬學習渠道。充分利用多媒體課件、錄像片、圖、表、網絡等現代化的教學手段，通過視覺、聽覺，全方位加強學生對知識的理解和記憶，同時結合板書等傳統授課手段，揚長避短，獲得最佳效果。

三、學習方法和考核評價

以學生為中心，支持學生自主學習、協作學習和探究式學習，每個項目的實施都采用小組合作學習的方法，強化學生的團隊協作精神，增強學生主動參與和個性發展。班級40人，分成4個小組，課上先由小組派代表匯報咨詢信息情況、存在問題，再由教師適時講解、分析，最后小組討論總結，實驗和水力計算項目由小組自行設計方案，分工合作完成。事實證明，試點班學生的學習能力、學習積極性和主動性明顯提升。

突破傳統考核模式，加強過程考核，注重素質和能力培養，全面公正評價學生的學習效果。職業能力評價占總成績的70%，職業素養評價占總成績的30%。

1.職業能力評價

（1）基礎知識評價。主要側重于對各個工作任務中所涉及到的基本概念、基本原理的掌握和理解，如連續性方程、能量方程、阻力損失計算等。考核方式為期中測試和期末考試。

（2）專業能力評價。主要側重于用所學的流體力學知識分析和解決工程實際問題。包括實驗項目的操作能力表現，設計計算能力，分析和解決問題的能力。考核方式為完成每個教學項目過程中的咨詢問題回答、學習檔案檢查、實驗操作檢查、課業報告檢查。

2.職業素養評價

（1）平時考勤評價。根據平時上課和實驗出勤率進行評價。

（2）學習態度評價。根據每個學習任務完成過程的實際表現，如學習態度、是否遵守紀律、是否團結互助等進行評定。考核方式為個人評價、教師評價、小組評價和小組互評。

四、結束語

工學結合作為職業教育的重要特征已被大家所認識，探索和建立適合國情、符合工學結合要求的新型職業教育課程模式，成為廣大職業院校提高教學質量的重要手段。對熱動專業的“工程流體力學”課程進行了基于工作過程系統化的改革研究與實踐探索，旨在找到更具有職教特點、更適合崗位工作要求的教學方法和教學內容，全面提升教學質量，全面提高學生的綜合職業素質、能力。

參考文獻：

[1]趙志群.職業教育工學結合一體化課程開發指南[M].北京：清華大學出版社，2009.

[2]徐國慶.職業教育項目課程開發指南[M].上海：華東師范大學出版社，2009.

篇7

力學是一門基礎科學，它所闡明的規律帶有普遍的性質。力學又是一門技術科學，它是許多工程技術的理論基礎。土木工程是力學應用最早的工程領域之一[1]。對于土木工程專業的學生來說，力學課程是一類極為重要的專業基礎課，它不但影響學生對今后其他專業課程的理解，還將影響學生以后解決工程實際問題的能力。所以，對力學課程在土木工程專業的重要性進行研究，可以幫助培養出適宜于社會發展的合格的工程技術人員。

2土木工程專業主要設置的力學課程

根據土木工程專業培養計劃，四年本科期間，8學期內，共設置7門力學類課程。所以說，除了理論力學、材料力學和結構力學這“三大力學”之外，結合土木工程必須與流體接觸的特點，也設置了流體力學這樣的學科基礎課。另外，考慮到大三之后，土木工程專業學生有“建筑工程方向”、“地下工程方向”、“古建筑修復與保護工程方向（特色方向）”三個不同的發展方向，也設置了土力學、彈性力學與有限元基礎和巖石力學基礎這樣三門專業方向課程。

3各門力學課程的教學內容及特點

3.1理論力學

理論力學是研究物體機械運動一般規律的科學，是各門力學的基礎。它忽略一般物體的微小變形，建立在力作用下物體形狀、大小均不改變的剛體模型。主要講授內容分三個部分：淤靜力學部分。主要研究受力物體平衡時作用力所應滿足的條件；同時也研究物體受力的分析方法，以及力系簡化的方法等。于運動學部分。只從幾何的角度來研究物體的運動，而不研究引起物體運動的物理原因。盂動力學部分。研究受力物體的運動與作用力之間的關系。

3.2材料力學

材料力學以單個桿件作為主要研究對象，并且將其看作均勻、連續、各向同性的可變性固體。它研究桿件的拉、壓、彎、剪、扭變形特征，并對桿件進行強度、剛度及穩定性分析計算。

3.3流體力學

流體力學是研究流體的平衡和流動的機械運動規律及其在工程實際中應用的一門學科。流體力學研究的對象是流體，包括液體和氣體。

3.4結構力學

結構力學以桿件結構（包括梁、拱、桁架、剛架和組合結構等）為主要研究對象；研究在外力和其他外界因素作用下結構的內力和變形，結構的強度、剛度、穩定性和動力反應，以及結構的組成規律。

3.5土力學

土力學研究土的本構關系以及土與結構物相互作用的規律。土的本構關系，即土的應力、應變、強度和時間這四個變量之間的內在關系。

3.6彈性力學與有限元基礎

彈性力學研究彈性體由于受到外力作用或溫度變化以及支座沉陷等原因而發生的應力、變形和位移。它一方面對桿狀物件作進一步的、較精確的分析；另一方面，對板和殼，以及擋土墻、堤壩、地基等實體結構，加以研究。

3.7巖石力學基礎

巖石力學基礎主要研究巖石和巖體力學性能的一門學科，是探究巖石和巖體在其周圍環境（力場、溫度場、地下水等）發生變化后，作出響應的一門力學分支。其所研究的巖體，具有不連續性、各向異性和不均勻性的特征。

4力學課程在土木工程專業的重要性

力學是土木工程專業的技術基礎課，若缺乏對力學課程基本概念、物理意義和求解方法的深入理解，想真正掌握好相關專業課程，做好有關工程設計、施工、監理乃至進一步的科研工作，是不可想象的。

4.1對本科后續專業課程學習的影響

混凝土結構基本原理、鋼結構基本原理、基礎工程、土木工程施工技術、房屋砌體與混凝土結構設計、鋼結構設計、結構抗震設計、地基處理、深基坑工程、城市軌道交通工程、隧道工程、古建筑設計與保護技術等專業課程，都與力學課程有關，如不打好力學基礎，將無法真正掌握及應用好專業知識。例如在學習“混凝土結構基本原理”課程中受彎構件斜截面承載力計算這部分內容時，需首先了解斜裂縫出現的原因，這時就需利用材料力學主應力跡線的分析方法，在構件上取出微元體，來做截面主應力分析等。再如“鋼結構基本原理”課程，由于鋼材內部組織比較接近于勻質和各向同性體，而且在一定的應力幅度內幾乎是完全彈性的，所以鋼結構的實際受力情況和工程力學計算結果比較符合；在課程的學習過程中，經常會用到材料力學中的各種計算公式和計算理論等。除了這些專業課程，對于土木工程專業畢業設計這個實踐教學環節來說，力學知識也是非常重要的。就拿經常會出現的“混凝土框架結構設計”這種畢業設計題目來說，它分為結構布置、計算簡圖框架內力計算、框架內力組合、框架梁柱截面設計、現澆樓面板設計、基礎設計、樓梯結構設計計算和軟件計算這樣幾個部分。所以說，若不能利用力學基礎知識先進行結構計算簡圖的簡化和結構內力的計算，后面實際結構設計部分，均無法完成。

4.2對研究生階段學習的影響

畢業后，若繼續就讀本專業研究生，除了在研究生入學考試中可能會考核到材料力學、結構力學這樣的力學課程；在讀研期間，也將涉及更多更深入的力學課程，如應用彈塑性力學、塑性力學、連續介質力學、有限單元法、高等結構動力學等。如在本科階段沒有打下良好的基礎，將很難掌握這些課程。

4.3對就業后解決工程實踐問題的影響

力學知識在工程設計工作中的作用是不言而喻的。同樣，力學知識對于施工或監理等工作，也是不可或缺的。如預制樁在堆放時墊木位置和吊裝時吊點位置的確定，施工腳手架的安裝計算，施工模板拆除順序的確定，施工縫留設位置的確定，施工中鋼筋放置位置的確定等，都需要通過力學知識來確定。從事建筑施工或監理的工程技術人員，只有掌握了建筑力學的基本知識，才能懂得建筑物中各種構件的作用、受力情況、傳力途徑以及它們在各種力的作用下在什么條件下會產生什么樣的破壞。這樣，在施工中就能正確理解設計意圖，制定出合理的安全措施和質量保證措施，從而保證建筑施工過程中的絕對安全，確保工程質量，避免事故發生。

5對本科階段力學課程野教冶與野學冶兩方面的建議

力學課程內容繁多，概論抽象，在“教”與“學”兩方面都存在很多問題，容易使教師教起來用時多，任務緊；學生學起來難度大，負擔重，且容易出現書能看懂而求解問題無從下手的情況。

5.1教學方法建議

依據土木工程專業培養目標，考慮力學課程與相關專業課程的銜接性，整合力學課程教學內容。注重工程實踐教育，加強學科工程背景教學。培養學生創新意識，開展競賽活動，強化學生動手能力。引導學生參與教師科研活動，培養學生的科研意識。教學中運用案例教學，趣味教學，啟發式、探究式、研討式等教學方法。理論教學之余，也可簡要介紹結構力學求解器、ANSYS、ABAQUS、PKPM等計算軟件，加強學生在力學計算方面的綜合能力。

5.2學習方法建議

“教”與“學”相輔相成，無法分離。所以除了教師需運用不同的教學方法來提高學生的學習興趣之外，學生也需掌握合理的學習方法，以加強對教師教授知識的理解與滲透。第一，課前做好預習，課后加強復習。有效的預習，可以使學生在上課之前，了解自己即將要學的知識，這樣在課堂學習時，就可以對自己所學的東西做到心中有數；及時的復習，可以使學生及時消化課堂所學，以便深入了解所學知識，深入掌握。第二，善于積累，善于提問。本科教學不比高中教學，它講授新知識的時間往往多余復習舊知識的時間，所以，在學習的過程中，不能存在“猴子掰玉米”的現象，學了新的忘了舊的，而是要不停積累，不停學習；對于不懂的知識點，要善于提出疑問，問同學，問教師，問網絡，及時解答疑問，及時解決問題。第三，要加強練習。學習力學知識的過程中，不做一定數量的習題，將很難對基本概念和計算方法有深入的理解，也很難培養出好的計算能力，所以，要學以致用，加強練習。第四，善于創新，積極參與不同的實踐活動。教師教授的知識是有限的，在學習教師教授的方法之后，舉一反三，要自己善于發現問題，創新思維；積極參與各項社會實踐活動，如省大學生力學競賽、省大學生結構設計大賽等，將學到的力學知識應用到實際的大賽活動中，并且從實踐的過程中又學習新的力學知識，循環往復，提高自身的學習積極性；積極參與教師的科研項目，提高自身的研究思路和水平，也是加強自身力學思維的較好方法。

6結語

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【關鍵詞】高職院校；液壓與氣壓傳動；教學質量

《液壓與氣壓傳動》是我國高職院校機械類專業的一門基礎課，它在整個機械類專業的教學中舉足輕重。這門課程主要包括三方面內容：一是流體力學的基礎知識；二是液壓傳動技術；三是氣壓傳動技術，主要由液壓元件、液壓系統、流體力學、氣動元件及氣動系統等內容組成。學好這門課程對于學生掌握理論和指導實踐具有重要的意義。但在當前，這門課程教學質量卻并不理想，主要是由于液壓和氣壓的傳動過程是在高度密封的環境中進行，所以對于各種液壓及氣壓傳動元件的結構，傳動系統及其傳動過程只能靠講解，讓學生無法清晰看到，沒有直觀的影響，學習會因為太抽象而感覺學習難度大。本文針對目前教學中的問題及不足，就怎樣提高液壓與氣壓傳動教學質量發表自己淺顯的意見，供教學參考。

1.目前液壓與氣壓傳動教學中存在的問題與不足

1.1學生的重視程度不夠

學生對一門課程的的學習態度和興趣，很大程度取決于其對該課程的重視程度。有相當一部分學生認為基礎課既簡單又無多大用處，不必下功夫，只要學習好專業課，將來工作需要用的知識就早已足夠。于是在課上，不認真聽講；在課后，不管不故。《液壓與氣壓傳動》正是這類富有專業色彩的基礎課，只要幾節課不聽，并且課外也不及時復習后，老師再講的知識就根本聽不懂了，然后失去信心，繼而對該課程不感興趣，甚至放棄這門過程。

1.2教材選用不恰當與教學方法不靈活

機械類專業幾乎都有安排《液壓與氣壓傳動》這門課程，并且大多數專業都會選用相同的一本教材。這樣便導致了教材的專業性不強，使學生對學習該課程的方向和目的不明確，從而喪失學習興趣。此外，也有一部分教材的編制相對簡潔，內容很精簡，至說明結果不闡述原因，結果使整本教材難以理解。

《液壓與氣壓傳動》抽象性與實踐性相結合，傳統的“灌輸式”教學方法效果差強人意，教師講得累，學生學得更累。即便現在已經大普及了多媒體教學，但還未最大程度發揮其優勢，更多地只是電子再現黑板板書。伴隨著我院大力實行的教學改革，本課程的教學條件、教學方法、教學內容以及教學手段也相應發生較大的改變，怎么達到本課程教學的培養目標，需要教師深刻去反思。

1.3實驗設備落后缺乏、考核形式單一

實驗既能對所學的理論知識進行驗證及理解，又能鍛煉學生實際動手能力。但因為實驗設備落后，許多實驗無法正常完成，再加上設備數量嚴重缺乏，幾個學生一個實驗臺，一至兩名學生動手實驗，其余學生當觀眾，實驗效果不盡人意。

《液壓與氣壓傳動》課程通常最后的考核僅憑一張理論試卷，這樣便會導致無法客觀評價學生的理論知識掌握程度和實際動手能力，因為這門課程是由理論課及實驗課構成的，如此考核，不會達到該有的教學效果。

2.提高液壓與氣壓傳動的教學措施

2.1提升學生學習興趣

向學生強調本課程的專業地位，從而引起學生對本課程的重視。

（1）詳細介紹本課程在專業中的地位，提高學生的認識，既要詳解前系課程，又要對后系專業課程的基礎性作解釋，讓學生對液壓與氣壓傳動的理解有整體的印象。

（2）仔細詳解液壓與氣壓傳動技術的重要性及其在各個專業技術領域的運用，并與學生以后的就業及學習深造等的關系聯系起來， 提高學生思想上的重視性及學習的主動性。

2.2運用多媒體教學改進教學方法

通過近年來的教育改革與教材建設， 《液壓與氣壓傳動》課程確實有一批適合教學的精品教材。但在教材選用的時候要注重針對性，例如本科與高職的目標不同， 機電專業和模具專業的要求不一樣，所以要有的放矢，根據定位及對象正確選用教材。

隨著科學技術的發展，高等院校教學方式日益呈新，多媒體課件的運用，讓教學變得生動、直觀，易于理解。它能把元件構造、狀態、動作及過程直觀全面向學生暫時，利有學生理解接受。例如流體傳動教學的重點，回路和系統的內部動作、流體的流動、閥的操作與位置變換等就通過多媒體課件的應用，以動畫形式清晰地展現出來，讓學生對系統處在不同工作狀態時的情形有直觀的視覺印象，這樣就讓教師講解簡單明了，學生理解容易深刻，且有著不錯的學習效果。

雖然多媒體教學有其得天獨厚的教學有事，但是傳統教學仍具備著其所不擁有的諸多優點，例如有利于教師對教學過程的直接控制和指導，有利于加強學生的人格教育等。所以在教學過程中，要根據不同情況下的教學對象、內容，正確地將二者有機結合，改善提高教學效果。比如，在對液壓與氣動原件的結構和工作原理的教學時，可以采用多媒體課件加實物模型進行講解，增加直觀印象；而在流體力學基礎部分與液壓缸設計等內容的教學中，仍然采用傳統的教學方法，打好理論知識基礎。

2.3完善考核方式，重視考后分析

考試應該是教師檢驗學生學習效果的一種手段，而不應該成為一種目的。《液壓與氣壓傳動》課程的考核需要改變一張試卷的模式，適度降低期末考中理論知識的成績比重，增加液壓實驗操作成績比重，這樣可實際檢驗出學生的學習效果。實驗操作可以以“操作+答辯”的形式，學生在規定的時間內完成教師出題或學生人選的實驗，教師對其實驗的過程及結果進行檢查，并針對該實驗提出2至3個問題讓學生回答，最后可按一定比例，根據平時成績、理論考核、實驗操作等綜合評定出成績。

考后教師還應對試卷進行認真分析，并對試卷命題和效果進行全面總結，對教學方法、教材內容、教學理念進行深刻反思，從而積累寶貴的經驗，有助于下一階段教學水平的提升。

3.結語

要提高液壓與氣壓傳動教學質量，還需要更多的教育工作者在日常教學實踐中總結提煉方法，挖掘每一個可能會提高教學的有效手段，并且要注重在具體的實踐中鍛煉學生的設計能力和動手實踐能力。

【參考文獻】

[1]王雪紅，王桂良.《液壓傳動與氣動》課程的多媒體教學探討.湖南工業職業技術學院學報，2008（2）：128-129.

[2]楊雪榮.“液壓傳動”課程教學探討.廣東工業大學學報（社會科學版），2008（7）：134-135.

[3]杜群貴.液壓傳動課的知識結構與專業教育.華南理工大學學報（自然科學版），1996（11）：79-81.

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關鍵詞：卓越計劃；《石油化工過程及裝備》；過程裝備與控制工程；課程建設

“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項目。東北石油大學在2011年被批準為教育部“卓越計劃”第二批試點高校，其中過程裝備與控制工程專業是首批入選專業。經過5年多的改革與實踐，專業建立了以培養“石油石化行業卓越工程師”為目標的人才培養模式，并開展了與之相適應的專業改革和建設，取得了較好的效果。其中，《石油化工過程及裝備》是過程裝備與控制工程系根據“卓越工程師”培養要求，對該專業課程進行調整和整合出的一門專業主干課程。該課程既具有較強的理論性又緊貼工程實際，對學生畢業后從事設備專業及相關工作具有舉足輕重的作用。本文從《石油化工過程及裝備》的課程定位出發，對案例分析的運用、師資力量建設、突出實踐教學地位以及開發仿真課件和網絡平臺、改革考核機制等措施進行探討，以適應過程裝備與控制工程“卓越人才”培養目標需要、適應市場需求。取得的經驗和成果可為同類院校相近專業開展卓越工程師教育培養計劃提供借鑒。

一、課程描述

《石油化工過程及裝備》是研究石化設備工藝設計和結構設計的專業課。該課程整合過程裝備流體力學、過程流體機械中流體力學基礎部分和機器工作原理部分、化工原理，并加入化工過程反應動力學，融入石油石化特色，形成了一門集流體力學、反應動力學、質量傳遞動力學、傳熱動力學和各類型石油石化裝備結構設計的綜合性課程，分上下兩冊，計劃學時為128學時。在裝備專業卓越工程師教育體系中，該課程不僅是學習后續課程及在各個學科領域中進行理論研究和實踐工作的必要基礎，是卓越工程師教育實訓環節之一――石油石化設備設計實訓的先導課程，而且對學生綜合能力的培養，提高學生專業素養以及整體的素質，為在未來的學習工作中提高科研能力和創新能力都起著重要的作用。因此，建設好《石油化工過程及裝備》課程對于進一步提升本學科培養水平及影響力具有重要的意義。

二、課程目前存在的不足

《石油化工過程及裝備》有堅實的資源基礎和建設經驗，但是要符合卓越工程師培養的要求，將單元設計捏合成有機的整體，并將各個資源合理搭配使用，仍然需要做大量的工作。

課程參考書目的建設。迫切需要在現有條件下，對《石油化工過程及裝備》課程參考書目進行整合和革新，以滿足卓越工程師培養計劃要求，符合課程發展和專業發展的需要。

石油化工過程及裝備實驗課程體系的建設，對流體流動和化工單元操作的實驗需要進行開發與整合，形成系列化的實驗教學體系，輔助學生對課程教學內容的消化與吸收。

課程多媒體資源建設。需要在化工原理，過程流體機械，和過程裝備流體力學基礎上，整合多媒體資源，革新教學CAI課件。

建設適合本課程的實踐教學條件和教學環境。在對課程內容進行整合和細化的基礎上，對課程設計進行調整，以實現對學生整體觀和大局觀的培養。

三、課程改革與實施

根據“卓越工程師”培養計劃要求，針對上述存在的不足，經過多次系內和課程改革團隊會議討論，研究和修改，已經完成了對課程的整合以及新課程教學大綱的建設工作。目前主要著力于課程教學內容細節的優化，并在石油化工過程與相應裝備應用間確立明確的邏輯關系，以其實現課程內的良好過渡，為學生更好的吸收、消化石油化工過程中所涉及到的單元操作基礎知識、計算分析過程和工程應用案例打下堅實基礎。在以上思路下，圍繞《石油化工過程及裝備》課程改革有如下實施路徑。

（一）提高案例分析在課程內容中的比重

《石油化工過程及裝備》工藝計算部分公式繁多，為了方便學生學習并掌握此門課程，通過導入案例、案例實際應用和完成大作業等方式，在教學實施過程中引入典型案例的方法。一方面以案例為切入點，引出相關的原理、技術等；另一方面根據實際案例分析來講解例題，使學生深入理解基本原理，更重要是讓學生掌握如何利用所學理論知識去解決工程實際問題。例如“導熱速率方程式”一講當中可選擇鍋爐導熱的案例，鍋爐爐墻屬于多層平壁導熱，里面爐管屬于圓筒壁的導熱，再比如選擇管道以黃夾克作保溫，若已知管道內外側的工業溫度，可讓同學們計算所需要多厚的黃夾克作保溫等實例。

（二）加強實踐環節，提高學生實踐能力

《石油化工過程及裝備》課程的實踐教學主要體現在課程匹配實驗、石油石化設備設計實訓和本科畢業設計這3個環節。安排必修實驗教學8學時。石油石化設備設計實訓當中包含一周的典型設備工藝設計，學生運用給定的工藝參數進行工藝計算，確定設備的特性尺寸。這一周課程設計和畢業設計中某些題目涵蓋了換熱器工業計算、塔設備工藝計算以及攪拌釜工藝計算等。同時聘請大慶石化、大慶油田設計院工程師作為學生校外指導老師，舉辦多次科技講座，為學生講授設備工藝設計過程等專題，并到油田、石化等單位現場各科室全面參觀學習。另外，吸收部分學生參與專業教師創新團隊的科研項目，對學生進行產學研結合教育，使其具有相應理論知識和較強實踐能力，使其成為為經濟社會發展服務的專門人才。

（三）研制課程仿真實驗課件、開發課程資源共享平臺

在“卓越計劃”實施的過程中，隨著高校視頻資源建設的逐步推進，如何使建設的資源得到充分利用成為探索的主題，而資源平臺的建設發揮著至關重要的作用。因此，在課程建設中，制作與實驗教學相匹配的仿真實驗課件，構建課程資源庫、開發課程資源共享平臺，實現資源的網絡化服務。學生可以在《石油化工過程及裝備》實驗課實際操作之前，在網絡平臺的CAI課件上進行學習操作方法、操作步驟，避免實際操作中出現問題。營造一種符合現場實際的仿真教學環境，輔助學生對課程教學內容的消化與吸收。平臺運行后，不斷革新技術、后期管理和維護具備可持續性，保證學習效果的積極性和長效性。

（四）建設一支適應“卓越工程師”培養要求的教師隊伍

“卓越計劃”必須以建設一支具有豐富實踐經歷、滿足人才培養要求的高水平教師隊伍才能保證“卓越計劃”的順利實施并取得預期成果。因此，師資隊伍方面，課程負責人在本專業具備豐富的教學經驗和現場實踐經驗，青年教師具備博士學位，課程團隊積極從事教學改革與教學研究，并針對本課程制定教學改革規劃，制定青年教師培養規劃，具體措施如下。

1.青年教師的培訓。鼓勵課程組教師參與國內外專業課程教學研討和訪問交流，并定期把青年教師送到外院校、設計院等單位進修培訓，積累現場工作經驗，為學生講授課程時以現場實際為導向，掌握本學科發展前景。

2.提高青年教師教學水平。教研室定期開展教學研究活動，省規劃辦、省高教學會立項時，鼓勵青年教師積極參與立項，要求青年教師撰寫教研論文。教研內容主要涉及本學科人才培養模式、課程體系設置等方面。通過學習和研討，讓相關教師具備堅實的過程設備設計、化工原理等專業知識，掌握所承擔的課程在教學環節中的作用，以及與其他課程的銜接關系。

3.青年教師講課比賽。積極推舉教師參加各級教學新秀評選和各類賽課活動，以此促進教師的成熟和教學進步。通過以上措施加強師資隊伍建設，從而更好地推動課程建設。

（五）考核機制的改革

本門課程采用多樣的考核方式，考查學生分析問題和解決問題的能力，不再采用單一的閉卷考試模式。課程組成員將《石油化工過程及裝備》考核分為閉卷考試占60%、平時成績占40%，平時成績由三部分組成：實踐部分20%、大作業10%、研究性學習10%。閉卷考試類型包括選擇填空題、分析題、計算題等。實踐部分主要用于考查學生的實際操作能力、合作學習能力等，這部分內容由實驗操作過程和實驗報告質量確定。大作業是案例教學的一個重要環節，學生通過完成大作業，提高其獨立思考能力與理論聯系實際的能力。研究性學習主要是學生加入裝備大學生創新團隊、參與教師所研究的科研項目，培養學生創新能力。

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關鍵詞： 五步教學法 大學物理教學 創新能力

近年來在高校教學中，學生的理論學習，尤其是基礎課的學習嚴重脫離生產實際，學生走上工作崗位，感覺所學不能為己所用，認為物理學枯燥、深奧、難懂、難學。為了改革傳統的課堂教學與新時期教育目標不相適應的教學觀念、教學環節、教學方法等，適應新時期對人才培養的新要求，提高學生學習物理的興趣，引發學生對物理現象背后本質的思考，培養學生學習物理的興趣，使學生通過嘗試創新增強創新意識，養成創新思維習慣，從而提高創新能力，筆者提出了五步教學法。

1.教學方法創新

五步教學法主要包括啟發、探尋、反思、設計、實踐五個環節。

1.1啟發

即創設情境、啟發思考，激發探究欲望。一改傳統教學由理論到理論的枯燥的直接講授，避免學生產生厭煩情緒，通過展現鮮活的豐富多彩的生活現象，引導學生對現象產生好奇，激發學生的研究興趣和創造熱情，使學生的各種生理和心理機制調節到最佳狀態，為創造性思維做好心理準備。

1.2探究

即歸納現象，得出規律，實現由感性認識到理性認知的飛躍。在啟發已經完成的情況下，教師應趁熱打鐵，及時引導學生歸納這些現象的共同特征，引發學生對共同特征背后本質規律的思考。在這一過程中，會涉及物理學解決問題的思想方法（如：簡化模型、等效思想等），必然會引起學生的疑問，產生新設想和對已有認識結構的沖撞。引導學生及時記錄這些思想火花，這是創新思維的開始（或產生）。

1.3反思

即鞏固規律，反思物理意義，實現由理論到實踐的初步跨越。在第二步中得出用數學公式或文字所表達的物理規律之后，要及時引導學生反思其物理意義，透過理論公式和文字符號看蘊含的實際意義，對公式進行數學變換，再看其相應的物理意義和實際意義，以解例題的形式引導學生學會用理論指導實踐，解決實際問題，并挖掘規律的其他一切可能價值。在此過程中，注意啟發學生試圖用所學知識解決現實問題，并提示學生及時記錄創新設想。在這一階段中，學生會產生大量的新設想或新問題，這是創新活動的開始。

1.4設計

即查閱資料，明確問題，并設計解決問題的初步方案，實現由理論到實踐的大膽嘗試。在“反思”過后，學生頭腦中將會產生許多問題，迫切需要解決，甚至希望親自做實驗進行驗證。這時，教師應及時引導學生學會研究，學會查資料，學會正確表征自己所提出的問題，進一步完善理論構想，初步設計解決問題的方案。

1.5實踐

即進行實驗或理論推演，創造成果，最終實現由理論到實踐的飛躍。

“五步教學法”堅持以學生為主體、教師為主導的原則，能克服以教師或教學內容為中心、學生習慣于以教師為權威、全盤接受教師傳授知識的缺點，為學生的創造性思維和創新行為提供可能。另外，筆者精心構建的整個教學新體系，都是圍繞培養學生綜合素質和創新能力的總目標進行的。為了達到最后的教學目標，筆者十分注意教學手段的運用，對多媒體和板書取長補短，進行適當整合。筆者認為，多媒體在演示動畫、展示情景、創設情境、畫圖及布置思考題等方面更有優勢，而板書在理論推演、控制節奏、及時答疑等方面具有多媒體不可替代的作用。

2.教學組織實施

2011年暑假，根據創新教學策略和研究方案，以及剛體的定軸轉動、流體力學、液體表面現象、穩恒磁場和波動、幾何光學等內容，實施創新教學，在多媒體演示中插入更多形象生動的圖片。整節課對多媒體播放順序做了調整，更適應“五步教學法”的節奏。

2.1設計小課題

根據每章內容，初步擬定研究小課題，供學生參考，在實際研究中，學生可自行選題。下面列舉部分小課題：（1）人體骨骼的結構和力學特性；（2）肌肉牽引骨骼的力學原理；（3）人體的運動機制；（4）人體血液循環的力學原理；（5）對血壓的影響在醫學上的應用；（6）血液中各種細胞遷移現象分析；（7）B型超聲波的原理；（8）超聲波的生物效應；（9）孕婦做B超對胎兒有害嗎；（10）醫學上常見氣體栓塞現象及其防護。

2.2教學案例

2.2.1教學內容的組織實施

2.2.1.1“五步教學法”和創新思維訓練相結合。過去應試的物理教學方式比較強調歸納總結、數學推導，大量時間用于訓練學生的解題技巧，教學過程基本是單向的，學生學習起來枯燥乏味，由此萌發出怕學物理的心理。在創新教學新體系中，筆者以教學模式的改革為切入口，以引導學生創新思維為重點，重視學生的個性發展和創新能力培養。在課堂教學中注重物理圖像，注重物理學知識與自然現象、生活實踐、科學技術相結合，采用教師與學生雙向交流和溝通的方式實施教學。為了增強課堂教學效果，筆者依據學生的思維發展特點，遵循創新思維活動心理過程，以創新教學新體系為支架，遵循“五步教學法”原則，大膽開展創造性課堂教學，大大活躍課堂教學氣氛。如對流體力學的教學，筆者采用“五步教學”，首先呈現本章的知識構架，讓學生對所學的內容有一個粗略的框架，然后播放與流體有關的圖像和動畫，主要有臺風、山澗小溪、水上沖浪、自來水管、輸液管、人體血液系統等，接著引導學生觀察現象，通過對現象產生原因的追問，引發學生思考，激發學習興趣。在學生的思維狀態處于“最佳發展狀態”，對現象本質無限好奇之時，提示學生運用物理學解決問題的一般方法，根據實際流體的特征、性質和要解決的問題，抓住主要矛盾，進行合理簡化，建立理想流體和穩定流動物理模型，并用物理語言和基本數學方法進行描述，讓學生興奮地體驗物理方法和物理思想的妙用，同時也完成了“五步教學法”中的“啟發”環節。這時，在學生會產生掌握方法的滿足感，迫切了解現象本質的熱情有所下降，激烈的腦細胞活動也得到片刻休息時，筆者不失時機地提示學生：“一切物理現象都遵循物理學的三大基本守恒定律。”引導學生思考：“理想流體做穩定流動會遵循怎樣的規律呢？”由此順利轉入“探尋”環節。此時學生思維活動狀態再次被激活，師生共同探尋規律，由質量守恒定律，進行邏輯和數學推演，得到連續性方程，認識到：流體的連續性方程其實就是質量守恒定律在流體力學中的應用特例。再由機械能守恒定律，結合連續性方程，進行邏輯和數學推演，得到伯努利方程，學生會深刻地體會到：將物理普遍規律，運用于具體現象中，就會產生新的定律和定理，從而產生理智感，在接受知識的同時激發創造熱情，至此也完成“探究”環節。在得出連續性方程和伯努利方程之后，學生會以為掌握了規律，就已經完成了學習任務，可能不會再思考定律的深刻意義和價值，學生的心理活動暫時處于冷卻狀態。筆者抓緊時機，要求學生運用規律，解釋剛才所呈現的物理現象。學生的思維活動再次激活，轉入對定律的“反思”環節。本單元的“反思”環節，主要解決定律中每一項的物理意義，定律本身的物理意義，定律在特殊情況下的表現形式，討論定律的各種用途等。在這一環節中，學生不僅會對定律有更深刻的領會，能較好地接受發散思維訓練，體會運用規律解決實際問題的過程，而且在理論與實踐的聯系中，學生會萌生許多問題或設想。筆者會提醒他們及時記錄問題，并鼓勵大家課后進行更深入的研究。至此，完成了“反思”環節，并啟動了“設計”環節。整個課堂教學由張有弛，環環相扣，既重視基礎知識的教學，又重視創新能力和創新精神的培養，實現知識、能力和素質協調發展的培養目標。

2.2.1.2課內與課外相結合。課堂教學只能完成“五步教學法”中的前三步，對在“反思”中產生的問題，需要在課后進行“設計”和“實踐”。而“設計”和“實踐”是進行創造活動、形成創造成果的重要途徑，也是培養創造能力和創新精神的重要途徑。

在教學中，改變問題盡量解決于課堂的傳授式教學方法，課堂教學重點是啟發思考現象、引導探尋規律、激發反思問題，側重講思路、講方法、引問題、重討論，而將許多通過思考可以自己掌握的內容留給學生自己去做。課外作業形式多樣，除了常規作業以外，筆者布置一些思考題、討論題、設計題及小課題等。對學生，要求每一章學過以后，完成一定的常規作業的基礎上，組織小組討論，學期結束，每人寫一份小論文，并實施新的學生考核方式。小組討論的目的，是對學生進行發散思維訓練，同時也為學生提供機會，讓他們提出在“反思”環節中產生的問題，完成對問題的表征，并“設計”解決方案。布置小論文，目的是讓學生對問題有一個醞釀期，體驗“頓悟”和“靈感”的作用，同時完成論文的過程，也貫穿著思維的“實踐”過程。小論文自由選題，自由發揮，培養學生的自學能力和自覺性，從而培養學生的創新能力和創新精神。

參考文獻：