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摘要：流体力学是一门专业基础课程，概念多且抽象，推导过程公式繁多，学生理解困难，亟需探索新的课堂教学方法。本文首先强调做好学生思想工作，采用“大班授课、小班讨论”的课堂科学模式新方法，提出将数值模拟理念引入流体力学课程教学，同时将相关项目中所需要的理论知识和课程结合起来，特别是将流体力学的理论知识和学生课外学术科技作品竞赛等实践活动结合起来，充分调动学生学习的积极性，提高教学效果。
关键词：流体力学；思想工作；小班讨论；数值模拟；课外实践
本文引用格式：杨辉等.“流体力学”课程教学创新探索与实践[J].教育现代化，2019，6（7）：149-151
《流体力学》是我校机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、车辆工程、采矿工程等专业的一门的专业基础课。该课程是根据工程技术的实际要求发展学科内容、与实践有密切联系的学科，同时它是一门基础性很强、应用性很广的学科，也是工程上许多与流动有关的研究都不可缺少的基础研究工具[1]。学习该课程需要先修《高等数学》、《普通物理学》、《理论力学》等课程，教材中有大量篇幅的计算公式及推导过程，公式的推导过程也不容易，再加上知识点点也比较多，常使学生感到流体力学理论高深莫测，学生在学习的过程中会感觉比较吃力，学习就容易产生畏难心理。近年来，随着建设与发展新工科成为社会经济发展的现实需求，在国家实施创新驱动发展、“中国制造2025”、“互联网＋”等重大发展战略的大背景下，尤其是像流体力学这类理论课程，课程教学必须关注教师和学生两个主体，着力培养工程创新和适应变化两个能力[2]。因此，亟需对流体力学的课程教学方法进行创新实践，笔者结合自身参与流体力学课堂教学、相关科研项目研究以及指导大学生实践创新大赛的经历提出了自己的一些思考。
一 上好第一堂课，用工科思维做好学生思想工作
现在的大学生普通存在学习积极性差、行为懒惰等现象，逃课现象也很严重，对上课不感兴趣，自己做自己的事情或者玩手机，特别是流体力学这类理论推导很强的课程，学生学起来感觉枯燥无味，再加上推导过程有一定的难度，学生一遇到困难就很容易放弃，导致学习没动力。任课老师作为学生知识的直接传授者，负有不可推卸的责任，所以老师需要积极的面对，构思一套好的办法积极去解决这些问题，从而提高学生学习的积极性，最终能够让学生学好流体力学这门专业基础课，为后面的专业课打下坚实的基础。
首先要上好第一堂课，老师要善于利用身边的事物以及当下科技创新的热点，把流体力学的理论知识和科技实践联系起来。和学生说我们自己身边有很多事物与流体力学有关，可以让学生根据自己身边的事物，发挥自己的现象力，说说自己身边那些事物与流体力学有关，在学生说完后，老师可以根据学生说的，分析学生说的是不是和流体力学有关的事例，可以和学生先浅谈一下涉及的是流体力学那一个部分的知识，然后再对学生说的进行补充。例如身边的风扇、空调等都要用到流体力学的知识，而且还要告诉学生书上的流体力学知识还远不能解决风扇和空调里面的流体力学问题，因为课程上的书本知识只是一个基础，如果只有书本知识的话，就会缺乏解决实际问题的能力。但是也只有把基础知识学扎实了，才有可能进一步解决实际问题，而且在解决实际问题的时候还需大量补充新的知识，补充一些书本上没有的知识。这样不仅可以让学生知道只掌握书本上的知识是远远不够的，还需要在解决实际情况的时候进行新的知识的学习，还会让学生有一种紧迫感，会让学生知道学好这门课的重要性。所以老师需要在第一堂把这种学习的紧迫性传递给学生，让他们主动去学习。
其次要学会用工科的思维给学生算账，做好他们的思想工作，提高学习的效率。例如现在的流体力学是32个课时，每个课时45分钟，计算发现学完这门课程刚好24小时，也就是一天的时间。这个账需要在第一堂就给学生算清楚，要告诉学生，这门课其实只需24小时一天的时间就可以学习完。可以让学生自己选择一种学习方式：1）在课堂上把32个课时好好学完；2）花24小时一天的时间自学。其实这样把账一算，学生会清楚地意识到课堂教学的重要性，这也是提高学习效率的最好途径。
第三要让学生知道流体力学虽然不是那么简单，并且知识内容多，但是它只是一门专业基础课，是为后面的专业课打基础的，只有学好了这门课程，才能更好的去学习接下来的专业课程，如果学生在学习这门课的时候不认真、没学扎实，那么接下来其它的专业课程学起来就更费劲了。通过这个要让学生知道这门课程的重要性，并且要让学生明白没学好这门课所带来的后果，从而让学生感觉到一点压力，可以让学生自己积极主动的去学习，并且做到上课认真听讲，不开小差，努力学好这门专业基础课。
最后也要让学生必须要知道的一点是：在以后的工作中，不管你是哪个邻域的，只要是涉及到工科的，绝大部分的工作都要用到流体力学的知识，所以如果能够认真地去学好流体力学这门课程，在以后的工作中就能够帮助你去解决一些问题。所以流体力学会直接影响自己的专业水平，从而会影响自己以后的工作能力。所以必须要让学生知道学好这门课程的重要性，以及学好这门课程的好处，让学生先对这门课程有个认知，从而能够让学生有一种压力感，从而让学生自己自己主动的去学习。
二 大班授课、小班讨论，发挥学生的主观能动性
让学生从“要我学”转变为“我要学”。在当今的大学中，大部分学生在学习的过程中都是被动的“要我学”，老师让学生做什么学生才会去什么，从不会自己主动的去学习知识，遇到问题一味地依赖老师，不会自己主动的去寻找解决问题的办法，缺乏学习的积极主动性，学生如果自己从未想过解决问题的办法的话，如果老师一直替学生解决问题，学生就会产生惰性，一遇到问题想都不想就去直接去问老师，这样学生并不会有很好的学习效果。如何要让学生做到“我要学”这个大的态度转变？大班授课、小班讨论就能很好的去解决这个问题。大班授课与小班讨论相结合的教学模式有助于提高学生的主体性，并充分调动学生学习的积极性和主动性，大班授课以理论前沿为主，把握课程重点和教学难点，向学生传授理论；小班讨论则以讨论实际问题为主，紧扣社会热点和问题焦点，为学生答疑解惑。该教学模式可以给学生提供一个充分展现自我、体现个性的舞台，符合当代大学生思想活跃、富有朝气、自我选择性强的思想特点，有助于提高课程教学的针对性和实效性。大班授课与小班讨论相结合的教学模式有助于教师与学生之间的平等沟通、双向交流，拉近教师与学生之间的距离，形成民主、和谐的新型师生关系。
流体力学属于力学的范畴，其理论性很强，各种定律和规律都有严格的数学推导，传统的大班授课主要采用数学的方法来推导演算课程中的一些基本理论和定律，数学公式很多，推导过程冗长；如果长期采用此类授课模式，不利于师生互动、讨论交流，不利于及时解决学生在该课程中产生的疑惑，从而导致该课程教学的针对性和实效性大大降低。而采用大班上课与小班讨论相结合的教学模式正好可以解决这一问题。小班讨论是以自然班为单位，教师全程参与、面对面指导，结合大班授课教学内容涉及的热点难点问题、学生不理解的理论和现实问题，并结合生产、科研实际展开讨论。还可以通过小班与小班之间的在学习上相互竞争，来提高学生自主学习的积极性，从而提高学习的效率。在教学过程中，老师可以给各个小班一个待解决的问题，各个小班可以通过成员之间相互讨论或者查阅资料去解决这个问题，然后在课堂上各小班选出一个代表对问题进行总结汇报，老师根据各个班的回答情况进行点评，总结各个班的情况，对做的好的小班进行表演，鼓励存在一些不足的小班再接再厉在下一次的学习能够取得好的成绩。大班授课与小班讨论各有侧重又相互融通，相辅相成，相互促进，还能提高学生学习的积极性。
三 利用数值模拟这个工具，提高课堂教学效果
随着数学和计算机的不断进步，以及流体力学各种计算方法的发明，使许多原来无法用理论分析求解的复杂流体力学问题有了求得数值解的可能性，这又促进了流体力学计算方法的发展，并形成了“计算流体力学”，它通过计算机数值计算和图像显示的方法，在时间和空间上定量描述流场的数值解，从而达到对物理问题研究的目的[1]。
要告诉学生数值模拟是解决流体力学问题的一个很好的工具，如果能利用好这个工具就会解决很多的问题，可以很好的帮助学生进行流体力学的学习。而且可以通过数值模拟来提高学生的学习兴趣，因为当代大学生对一些新的事物都充满了好奇，所以老师要抓住学生的这个心理特点，通过数值分析这个新事物来提高学生学习的积极性。老师需要在课堂上将通过数值模拟计算的例子呈现给学生，这样学生才会真实的感受到数值模拟在解决实际流体力学问题的重要性。将数值模拟理念引入流体力学课程教学，对授课老师提出了更高的要求，老师需要熟悉几款用于流体力学数值模拟的通用性软件包，最好是授课老师有从事流体力学数值模拟的经验，在课堂上将自己采用数值模拟解决流体力学问题的例子用于课堂教学。
在具体的教授过程中，老师只需要介绍软件包采用了哪些流体力学模型，利用了哪些流体力学的理论和公式，把软件包的基本工作计算原理介绍清楚即可，要把更多的精力告诉学生怎么操作和实用软件包解决一些实际问题，这样学生才会有学习的兴趣。在把一些基本的操作教会后，可以给学生一些基本实例，让学生自主的去运用数值模拟来解决问题，给优先解决出这个问题的同学一点奖励，比如加平时成绩，这样在无形之中就形成了竞争，学生一看到还有奖励，学生就会更有兴趣和动力去学了，从而就会提高学生对流体力学学习的兴趣。在流体力学的课程教学中，花了4个课时教授学生利用数值模拟解决一些简单的流体力学问题，可视化的结果呈现远比枯燥的公式计算推导能够提高学生学习的积极性，学习效果总体不错。
四抓住机会，理论联系实践
“无用论”是大学生上课学习积极性差的另外一个原因，本科学习的知识范围广，而且学习的内容不深，很多内容都会涉及，所以学生就感觉所学的知识没有什么作用。他们不知道学习流体力学将来可以用来干什么，更有甚者不知学习自己的专业将来会从事什么行业工作，漫无目的的学习自然学习兴趣大打折扣。流体力学作为我校工科本科生的一门专业基础课，提高学生学习积极性的最好办法就是想方设法让学生参与实践活动，在实践活动中学生运用自己所学的知识去解决在实践中所遇到的问题，这样既提高了学生的动手解决实际问题的能力，学生还把一些基础知识再巩固了一遍，一举两得。学生也要自己发现身边的一些有关的问题，进行思考，然后采用所学知识想办法解决。
学校和老师要发挥学生在参与实践活动的过程中的积极作用。很多学生在学习的过程中，积极性较差，消息来源窄，参加一些实践活动的的积极性不高，导致失去了很多实践的机会。所以学校和老师要积极宣传和鼓励学生参加“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、大学生机械创新大赛、减能减排大赛等实践创新活动，并在竞赛过程中给与充分的指导。例如，有老师所带的一个学生，他参加竞赛的作品就来自于亲身洗澡遇到的问题：在热水使用前，出水设备及其管道中的冷水大多数被用户直接释放浪费；在热水使用后，管道中的热水也没有很好的被利用，任其自然冷却成冷水。这个问题绝大多数人都遇到过，但是绝大多人都是选择无视，没有人想提出一个解决方案题，而这位同学他就想到了，然后他找到了老师。作为老师首先要对学生想法的创新性和可行性做判断，如果可行的话就要鼓励学生进行创新，给予学生指导。作为学校要对学生的方案提供资源的支持。当然，他这个解决方案刚好要用到流体力学的知识，但是彼时他还没有学习这门课程，刚好老师作为流体力学理论课的授课老师，就需要在这个时候给与他理论上的指导。庆幸的是这位同学先修的高等数学、大学物理等知识很扎实，通过老师的指导他很快地学会了相关的流体力学知识，很好地解决了热水器冷热水的浪费问题。学生通过这个不仅学了新的知识，还提高了自己的实践能力。这个事例就很好的说明了；多留意身边的一些事情，说不定哪一天就变成你想创新的一个想法。也多鼓励学生参加一些实践活动，只要有这样的机会，就应该多去试试，不要害怕失败。只有通过实践才能去检验自己所学的知识到底扎不扎实，并且在实践中还能获得一些新的知识，如此循环，学生的专业水平就会变得越来越高，从而才会在以后的专业学习中变得得心应手，还能在以后的工作中充分利用好所学的知识，提高自己的核心竞争力。
五 结束语
流体力学由于自身的课程性质导致学生理解困难、学习兴趣不高，积极性不高，亟需探索新的课堂教学方法。本文笔者结合自身参与流体力学课堂学习、相关科研项目研究以及一些大学生实践创新大赛的经历提出了自己的一些思考：上好第一堂课，用工科思维做好学生思想工作；大班授课、小班讨论，发挥学生的主观能动性；利用数值模拟这个工具，提高课堂教学效果；抓住机会，理论联系实践。旨在充分调动学生学习的积极性，让学生主动去学习，提高教学的效果，从而能够让学生学好流体力学这门专业基础课，为以后的专业学习打下良好的基础。
参考文献
[1]谢翠丽,倪玲英.《工程流体力学》本科课程引入CFD教学的探讨[J].力学与实践,2013(35):91-93.
[2]陆国栋,李拓宇.新工科建设与发展的路径思考[J].高等工程教育研究,2017(3):20-26.
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[4]刘欣.流体力学教学中的几点体会[J].中国教育技术装备,2017(12):117-118.
[5]孙洪广，信志强，孔莉华.流体力学教学的改进思路[J].高教学刊,2016(12):157-158.
[6]高冰.工科类“流体力学”课程教学方法改革初探[J].新课程研究,2015(10):38-39.
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