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摘要：以大学工科专业基础课教学为研究对象，针对工程流体力学课程理论性和实践性较强的特点，从课程内容重点模块化梳理、课程培养方案纵深式匹配设计、以及基础性、研究性与应用性的关联强化三个方面构建工程流体力学教学体系。并针对现代的综合素质教育观念，探讨了转变教学与考评的方法，旨在进一步改善高校专业基础课的教学效果。
关键词：专业基础课；教学改革；工程流体力学；计算流体力学
本文引用格式：李娜，等.专业基础课纵深教育模式的思考与尝试[J].教育现代化,2019,6(24):212-213,252.
一引言
高等教育体制中，热能与动力工程专业课程具体划分为基础课、专业基础课和专业课[1]。专业基础课为专业课学习奠定基础类知识，是继续学习专业课的桥梁[2]。流体力学、传热学和工程热力学即是热能与动力工程专业三大专业基础课，其是在《高等数学》、和《大学物理》等基础课程上继续学习的课程，也是后继学习《流体机械原理》、《锅炉原理》和《汽轮机原理》等专业课程的先修基础[3]。
尽管现阶段教育教学体系下的课程内容已经较为系统和严密，但是在教学过程中仍发现学生专业基础知识不扎实，特别是在指导学生进行本科毕业设计时，发现学生对专业基础知识的掌握程度低，难于学以致用。为此，借助深入的教学改革，以期改善专业基础课教学的效果，同时，培养学生良好的学习方法和学习习惯。本文以热能与动力工程专业工程流体力学课为对象进行详细的分析和说明。
二教学问题分析
本课题组对热能与动力工程专业的四个班112名学生学习本专业工程流体力学专业基础课的情况进行了问卷调查，调查结果表明：认为工程流体力学是本专业三大专业基础课中相对最不易理解和掌握的达67%；认为工程流体力学知识难点中偏微分方程复杂且难于理解的达72%，因此而影响对该课程知识的分析和应用的达61%；认为课程考评体系传统、单一的达58％。经分析，工程流体力学教与学过程中存在的问题主要体现在三个方面：①由于流体的易流动、易变形性，其理论抽象，叙述深奥、单纯课堂讲授无法具有足够的吸引力；②流体力学问题的数学描述往往为复杂的高阶非线性偏微分方程组，增加了学生理解掌握的难度。特别是面对实际粘流动力学问题难于直接理论求解时，也使得学生逐渐失去了直接分析、探讨和解决工程实际流体力学问题兴趣。③课程考评主要以学期末的闭卷笔试，内容侧重基本知识，使有些学生仅仅在考前突击硬背知识点也可能取得不错的成绩。这样的考评体制会失去有效性和公平性，同时，也严重影响培养学生良好的学习习惯。为此，有必要进行教育教学改革，在提高专业基础课教学有效性的同时培养学生良好的学习方法和学习习惯。
三夯实基础注重关联优化课程教学重点
（一）课程教学重点的模块化梳理
工程流体力学内容上可分为两大部分，第一部分是基本概念和基本理论组成的理论体系，具体包括流体及其物理性质、流体静力学、流体运动学、流体动力学和量纲分析及相似理论五个模块；第二部分是工程应用体系，具体又可分为不可压缩粘性流体的流动、不可压缩流体的无粘流动及可压缩流体的流动等。第一部分的流体力学基本知识由浅入深，逐步推进。量纲分析及相似理论模块相对独立，但对于工程实际又非常重要。第一部分内容整体上概念抽象，理论性强，教学过程中应不断地凝练提升，建立起以质量守恒、动量守恒和能量守恒为核心的立体知识结构。第二部分偏重实践应用，涉及到具体的流体流动问题，应针对学生的本专业特色选择实际工程中典型案例作为教学内容，建立理论指导实际、实践反哺理论的教学体系。
（二）培养方案的纵深式匹配设计
针对工程流体力学教与学中一直存在的困难，除了在优化课程内容本身的教学重点外，还可以在学生的培养方法、培养方案上进行合理调整。
目前，高等院校工程流体力学课程的教学内容主要是流体力学基本理论和实验验证分析[4-6]。虽然理论和实验的优点很明显，但也不能充分反映目前流体力学的发展[7,8]。流体力学的研究可以理论分析、实验研究和数值模拟研究(computational fluid dynamics，CFD)三种。在原有经典理论加验证性实验的教学基础上，引入数值模拟这一重要分析研究手段，可以进一步提高学生对流体力学基本问题的认识，培养其对实际流体问题的分析和解决能力，也可以激发出学生的兴趣去遨游流体力学这座精美的科学殿堂。
工程流体力学专业基础课引入CFD内容，本课题组目前采用了“工程流体力学专业基础课+计算流体力学专业选修课的纵深式培养方案”。首先，在大学三年级上学期教授“工程流体力学”专业基础课；然后，下学期开设“CFD应用基础”专业选修课。这样的课程设置的具体目标是：（1）通过CFD的学习和应用，加深学生对流体力学概念的理解和对流体力学基本控制方程的应用。CFD可以避免直接求解三维流场复杂偏微分方程组，而且可以将复杂三维流场信息以数据和图像等形式表现出来，便于学生的理解与应用。（2）大学三年级下学期时，学生已经接触了专业相关的专业课，而CFD数值模拟技术恰恰是工程设计的重要手段。通过CFD案例的合理选择，如弯管、喷管等内流流场仿真计算，脱销系统、湿电除尘系统等热能与动力工程专业相关的工业设备内部流场的优化设计等题目（针对专业特色和需要建立的教学体系，编写“CFD应用基础实验教材”），可以让学生既能加深对所学专业课的认识，又能认识到流体力学在实际中多方面的重要应用，以及感受到自己独立解决实际问题获得的成就感，使学生具有更高的学习积极性。（3）大学三年级下学期是莘莘学子们面临考研究生还是找工作的重要选择时期，在运用CFD方法对工程实际问题的研究分析过程中，能够帮助学生培养科研和工程实践的兴趣，找准自己对未来发展的定位，另外，掌握CFD这样一门实用性高的专业知识和技术，为今后的学习和工作奠定良好的基础。
（三）基础性、研究性与应用性的关联强化
针对流体力学这样一门在航空、航天、船舶、水利、动力等领域有着十分广泛应用的课程，以及考虑到对学生的素质培养，因此，在教学过程中有必要注重基础性、研究性和应用性的关联强化。
把现代研究工具与理念融入到日常教学中，是基础性、研究性和应用性关联强化的教学模式改革的重要途径、重要内容和任务。工程流体力学教学中引入CFD教学，要求学生会利用所学基础知识去分析、研究、完善工程实际问题。从多角度、多方位分析问题，培养勇于尝试和探索的精神，培养创新意识。
相较于传统教学模式，基础性、研究性和应用性关联强化的教学模式更强调教学与现代科技相关联，保持教学内容的新颖性，培养学生的批判性思维与探索精神。作为一种趋势，基础性、研究性和应用性关联强化的人才培养模式发展前景可观，是一种值得研究与使用的教学模式。
四与时俱进创新思维改革教学与考评方法
（一）引入先进教学资源和手段提高教学质量
《国家中长期教育改革与发展规划纲要（2010-2020年）》的指导下，我们的教育教学观念应与时俱进，更好地利用优质教育资源和现代教育手段，以顺应飞速发展和变革的时代。
现代社会加快了开放发展的步伐，大规模开放性在线课堂（Massive Open Online Course，MOOC）[9,10]。教育信息化的核心是能够更多、更便捷地为人们提供优秀教育资源。虽然课堂教学是教学过程中最基本、最生动的，是实现“传道、授业、解惑”的主要方式，而在线课堂可以是一种必要的补充，是指导学生学习的“教学资源”，是学生学习的“学习资源”[11,12]。运用在线优质资源，对教师而言，以名校为导向，学习国内外名校讲授的教材和内容，不断提高自我；对学生而言，可以指导学生选择一些能够辅助目前教学的课程，使学生也能够根据自身情况制定学习规划。利用现代技术手段创新教育机制，可有效促进教育发展。
（二）转变传统考评观念体现现代教育思想
工程流体力学的教学，在注重该课程本身基本知识的同时，也应注重对学生综合能力的训练。所以在评价教学效果时，仅依据学期末的以基本知识为主的一张试卷笔试成绩是不够的，而平时作业、课堂探讨、小组活动等都是对学习过程评估的重要方面。
针对“工程流体力学专业基础课+计算流体力学专业选修课的纵深式培养方案”，应用CFD数值模拟方法对专业相关的流体力学问题进行研究分析，将研究成果写成学术报告，或者学术论文，并在合适的杂志或会议上发表，这会大大增加学生的积极性，更加热爱学习。学术报告或论文的内容一般都包含需要深入思考的问题，书上一般没有标准答案，以这种形式对流体力学进行考核，能够充分地考查学生对流体力学知识真正的理解、掌握和运用的能力。
五教学模式改革实践的效果和体会
现代教育思想是基于素质教育的，强调知识的基础性和全面性，强调知识的获取能力和应用能力，强调知识的创造性和创新能力。因此，现代高等院校课程教育需要拓宽为“知识、能力、素质型”教育。
通过“工程流体力学专业基础课+计算流体力学专业选修课的纵深式培养方案”的建立和实施体会到，学生获得了更多的时间和机会参与到流体力学多方面知识的学习、理解和运用中，综合素质得到了提高和训练。同学整体上对流体力学课程的认可度明显提高。通过提高参与度，也使学生感受到更多的关注，更加积极主动地学习，在学习中体会到探索与成功的收获，增强自信，使学生获得更为全面的发展。
参考文献
[1]宋文武,符杰,李庆刚.关于构建“热能与动力工程”大专业多方向课程体系的思考——基于培养复合型应用人才的视角[J].高等教育研究.2011,4:44-48.
[2]张起勋,赵宏伟,张忠元,等.浅谈大学工科专业基础课教学与实践[J].长春理工大学学报（社会科学版）.2013,26(6):189-191.
[3]代乾,王泽生,杨俊兰.能源与动力工程专业热工系列课程改革实践[J].中国电力教育.2013,05:74-75.
[4]杜敏,耿江,张欢,等.面向热能工程专业的“工程流体力学”课程教学探讨[J].大学教育.2015.6:125-126.
[5]白莉,刘志慧,李晓东.流体力学研究性教学实践:以创新性实验为例[J].力学与实践.2014,5:657-659.
[6]陈春光,杨庆华,宋志明,等.流体力学个性化实验体系的构建[J].实验室研究与探索.2009,5:118-121.
[7]辛军哲.在流体力学课程中实践启发式教学的几点体会[J].高等建筑教育.2004,13(2):51-53.
[8]杨小林,杨开明,严敬,等.流体力学课程教学改革探析[J].高等教育研究.2006,22(2):47-48.
[9]张婧婧,郑勤华,陈丽,等.开放教育资源共享行为及其影响因素的实证研究——以“学习元”为例[J].中国电化教育.2014,8:73-81.
[10]胡艺龄,陈婧雅,顾小清,等.MOOCs在教育均衡中的挑战及应对策略[J].中国电化教育.2014,7:40-45.
[11]钟晓流,宋述強,焦丽珍.信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究.2013,19(1):58-64.
[12]李爽,张艳霞,陈丽,等.网络教育时代开放大学课程辅导教师角色定位与职能转变实证研究[J].中国电化教育.2014,1:50-57.
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