科教融合背景下流体力学课程的教学改革与实践

来源：核心期刊咨询网时间：12

摘要：摘 要：在科教融合背景下，为了培养科研、创新、实践能力和专业素养全面发展的高素质专业人才，针对能源与动力工程专业基础课程流体力学的教学改革与实践进行探讨。分析传统教学模式存在教学方式单一，欠缺能力培养和考核方式有待改进等问题进而导致教学效果

　　摘 要：在科教融合背景下，为了培养科研、创新、实践能力和专业素养全面发展的高素质专业人才，针对能源与动力工程专业基础课程流体力学的教学改革与实践进行探讨。分析传统教学模式存在教学方式单一，欠缺能力培养和考核方式有待改进等问题进而导致教学效果有待提高的基础上，将优化知识点导入、多种教学方法与教学手段结合、充分利用线上学习资源以及将研究与创新能力的培养融入课堂教学四个方面纳入流体力学课程的实践教学环节，为构建适应科教融合创新性人才培养模式的流体力学教学框架打下基础。旨在充分调动学生的学习积极性，激发学生的发散思维与创新精神，探索专业基础课参与专业知识体系建立、科研与创新能力培养的高效教学新模式。

　　关键词：流体力学;科教融合;教学特色;科研能力;创新能力

　　為了提高本科教学质量，教育部推进了一系列教学改革，包括质量工程、本科教学工程建设、本科教学水平评估、审核评估等，其中科教融合是我国教学改革的关键词之一[1]。科教融合将大学的两项基本职能“教学”与“科研”融合起来，强调研究性教学与学习，科研要反哺教学[2]。2015年《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》中指出，进一步提出要推进教学、科研、实践紧密结合，推动教师把国际前沿学术发展、最新研究成果和实践经验融入课堂教学。因此，科教融合是高校科研与教学相互促进和互动发展的重要手段，对推动本科教育建设和创新型、拔尖型、卓越型人才具有重大意义。

　　近年来，随着国家能源战略转型、能源可持续发展和“互联网+”智慧能源建设等一系列能源发展措施的推进，能源与动力工程专业的行业需求日益增加。作为齐鲁工业大学(山东省科学院)的首批科教融合学院之一，能源与动力工程学院旨在培养具有动力工程及工程热物理学科宽厚基础理论，系统掌握能源高效转换与洁净利用、动力系统及其自动化控制与运行方面的专业知识，具有较高的科学素养和人文素质，工程实践经验丰富，社会责任意识、自主学习意识和自我创新意识强，国际视野开阔，引领行业、企业未来发展方向的高级专门人才。为了满足科教融合理念下人才培养新模式的需求，对于学生专业知识和创新研究能力的培养提出了新要求，作为专业基础核心课程的流体力学急需在传统教学模式的基础上进行教学改革，推进教学、科研、实践紧密结合的教学方式，保障学生理论知识的掌握，培养学生的科研、创新、实践能力和专业素养。因此，本文针对科教融合背景下，能源与动力工程专业基础核心课流体力学的教学改革与实践进行分析和探讨。

　　一、流体力学课程简介

　　流体力学作为能源与动力工程专业的基础核心课，课程理论性强、基本概念抽象、流动方程复杂，同时许多知识点与实际生产、生活现象联系密切，是理论联系实际的课程典范。高数、大学物理、工程力学等先选课的理论内容与本课程相关知识点有很大关联，需要一定的基础知识积累;本课程是与工程热力学并行的专业基础课，两者教学内容相辅相成，为锅炉原理、传热传质学、流体输配管网等后续课程的学习打下必备的专业基础。

　　通过本课程的各个教学环节，使学生掌握流体力学中静力学、运动学和动力学相关的基本概念、基本规律、基本方程及工程典型应用、掌握工程流体力学有关的计算方法和技能，具备应用工程流体力学知识对实际问题进行分析和计算的能力，从而为分析研究流体的流动规律及其相关的传递过程，以及设计开发新型高效的过程装备等奠定必备的基础。通过本课程的理论教学使学生具备下列能力：

　　1. 能够应用流体力学的基本知识和基本原理，建立流体运动、平衡和传递过程的数学模型，并正确求解方程。

　　2. 能够运用流体力学的质量守恒、动量守恒和能量守恒原理，分析流动现象与设备受力，并具有解决工程实际问题能力。

　　3. 能够运用流体重力场和非惯性坐标系中静止流体中的压力分布规律与物体受力，具备流体流动过程及其设备设计和分析应用能力。

　　4. 能够运用管内流动的分析方法解决流体输送管的设计计算及分析问题。

　　二、传统教学模式存在的问题

　　(一)教学方式单一，教学效果不佳

　　以往的流体力学课程大多采用讲授式，针对专业术语、定律和解题方法，通过有限的课堂时间讲解，让学生尽快掌握相关内容。由于流体力学课程中有很多理论概念和公式推导，仅采用讲授的方式，难以达到预期教学效果，主要是因为专业术语和概念多、物理意义复杂，公式推导多、涉及高数知识多，知识点前后联系密切、理论性强、涉及面广等特点[3-4]。除了微积分的应用，很多公式推导还用到高数的其他知识;比如，第三章“流体静力学”中的“静止液体作用在平面/曲面上的总压力”，总压力作用点的推导中涉及到高数中的合力矩定理、惯性矩平移定理、惯性积等知识点，授课中发现学生大多数对这些高数的知识点掌握不好。并且，课程内容相关性很强，有些公式推导掌握不好，将严重影响后续内容的学习。比如，第四章“流体运动学与流体动力学基础”中“输运公式”的推导，直接关系到整个章节的重点内容“连续方程”“动量方程”“能量方程”“伯努利方程及其应用”的学习;虽然输运公式这个知识点不是考试重点，但应用输运公式将物质系统的质量守恒定律、动量定律、能量守恒和转换定律，转化为流体力学中的适用于控制体的积分形式连续方程、动量方程和能量方程十分重要;而在授课中，输运公式的推导以及相关的物理意义大多数同学难以完全理解，导致后续知识点的学习不深入。这些内容导致这门课的理论知识多、记忆量大，部分内容晦涩难懂，学生容易产生乏味和懈怠感，难以达到预期教学效果。

　　整体来说，课堂讲授法还是集中于“老师讲学生听”的填鸭式教育模式，难以充分调动学生的学习主动性;课程内容联系性强，在课堂上一时无法全神贯注地学习和理解，将影响后续知识点的学习效果;课程重点在于学习理论知识，与实际工程应用的关联性不够，讲授知识点缺少吸引学生兴趣的引入，学生对于专业知识的应用理解不能具体形象化，不利于知识点的掌握和记忆[5-7]。

　　(二)欠缺能力培养

　　科教融合强调研究性教学与学习，注重学生实践能力、创新能力以及专业素养的培养;而现有教育普遍偏重教知识，轻视培养科研、创新与实践能力。目前流体力学课程的教学过程仍呈现单一知识灌输的模式，讲述理论知识脱离实际应用，实践环节不足，缺少培养学生解决流体平衡与流动实际问题的能力，不利于学生专业知识体系的建立。在“文理不分家”的趋势下，专业知识与人文素养同样重要，现有教学过程中，缺少人文素养的培养环节，工科课程中应加入课程思政的内容，培养学生的人文素养。

　　(三)考核方式待改进

　　目前流体力学课程的考核方式普遍采用70%考试成绩+30%平时成绩(包括考勤、课堂表现、课后作业等方面)。闭卷考试的方式能一定程度上考察学生对于课程重要知识点的掌握情況，但是，存在部分同学“考前突击”的情况，平时不认真学习，考试之前死记硬背，对知识点的物理意义和推导过程不加理解，导致知识学习不系统化，难以理解和解决实际工程问题[8-9]。同时，仅采用闭卷考试的期末考试成绩难以衡量学生知识体系的掌握程度，也不能全面地反映学生的创新、实践能力。另外，单一的考核方式还会影响学生深入钻研流体力学难点的积极性，导致学习流于表面，深入不够。

　　三、改革建议

　　为了适应科教融合理念下的人才培养新模式需求，培养学生的研究、创新、实践能力和专业素养，应当将理论知识的系统性传授与创新、科研能力培养相结合，采用多种教学手段，不断改进教学方法、完善考核方式，逐步建立适用于科教融合理念下人才培养模式的课堂实践教学新模式[10-17]。

　　(一)注重理论结合实际，优化专业知识的导入

　　在讲解基本概念和理论知识的同时，注重与生活现象、实际工程应用的紧密联系。改变教学思路，教学重点应以学生为本，让学生认清问题的本质、掌握分析问题的方法，学会解决问题的技巧，能够灵活应对工程实际问题。知识点的引入贯穿整个知识点的学习过程，通过由浅入深的实例引入，既吸引学生对知识点学习的兴趣，又使学生对于知识点有具体形象化的直观印象，还可以通过课后思考实例增加难度，帮助学生对所学知识点进行深入思考和学习。比如，在讲解“流体的粘性”这个知识点时，由提出问题开始，给学生造成悬念，由浅入深、循序渐进地展开主体内容讲述，最后联系实际，阐明粘性的意义，条理清晰，突出课程重点的同时化解难点问题，使学生对抽象的基本概念有了清晰的认识，能够熟练使用方程，通过理论联系实际传授给学生分析问题的方法和思路，使学生对知识能够灵活掌握。

　　推荐阅读：流体力学领域有哪些核心期刊

转载请注明来自：http://www.qikan2017.com/lunwen/lig/21142.html