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对分课堂模式在《工程流体力学》教学中的应用

发布时间:2017-11-15  点击量:

  【摘要】对分课堂是近年来一种新型教学模式,通过促进学生自主学习来提高教学效果。本文通过对《工程流体力学》课程特点和教学现状进行分析,提出在课程教学中尝试引入对分课堂模式,并探讨了这种新型教学模式的可操作性,同时总结了实际教学过程中应注意的一些问题。
  【关键词】对分课堂 工程流体力学 教学方法
  【中图分类号】TB126-4;G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2017)38-0240-02
  1.引言
  《工程流体力学》是上海理工大学能源动力类专业的一门重要的专业基础课。本课程的学习为相关工科专业的学生提供基础理论知识,并培养其解决实际问题的能力。课程主要着眼于工程和工业中的流体理论和流体输运的动力学过程。学习该课程需要具备高等数学、理论力学、工程热力学等学科的预备知识。该课程涵盖的知识面较广,内容较多,概念抽象,并涉及较多的数学公式及推导,学生在学习过程中容易感到枯燥难懂,并逐渐失去学习的兴趣和动力,这也使得该课程的教学效果不容乐观。如何提高教学质量、为学生后续专业课程的学习打下良好基础是一个亟待解决的问题。
  2.工程流体力学课程教学现状
  2.1 课程教学以教师讲授为主,学生参与较少
  工程流体力学的课程内容涉及流体的物理性质、流体静力学、流动描述方法、流體动力学、量纲分析、不可压缩粘性/无粘流体的内流和外流,以及可压缩流体流动等。该课程的教学方法以教师讲授为主,在整个教学过程中,授课教师可以高效地将各章节知识教给学生,但灌输型的教学方式忽略了学生的主观感受,学生被动地接受知识,学习效率低下。尽管教师在课堂上讲授很有激情,但学生反应平淡、学习积极性不高,授课内容不能给学生留下深刻印象,实际的教学效果不佳。
  2.2 课程讲授偏于理论,学生学习兴趣不大
  本门课程中有些知识点理论性较强,比如雷诺输运定理、流体运动微分方程、边界层动量积分关系等。教师在讲授过程中过多地注重数学上的公式推导,而忽略了这些理论的工程应用背景及其与专业方向的联系。学生对此普遍感到厌学,只是为了完成老师布置的任务而去学习,学习的主动性不够。
  2.3 学生死记硬背知识点,套用公式,理解不透彻
  工程流体力学中的有些知识点需要理解,比如拉格朗日法和欧拉法的区别;有些知识点需要基于简单的理论加以推导,比如虹吸管内和渐缩喷管出口流速的计算等。对于这些知识点,不少学生不求甚解,只是一味地死记硬背,连一些复杂的公式也照背不误,以应付考试。学生对这些知识点没有加以思考,没有形成自己的认识,这无疑不利于我国创新型人才的培养。
  2.4 考查内容不够全面,形式单一
  该课程采用闭卷考试,但限于考试时间,有很多重要的课程内容并没有被列入考试范围,考试的深度也有一定的限制。有些学生学习非常有针对性,通过考前突击复习也可以获得较好的考试成绩,但这并不利于学生打下良好的专业基础。这种单一的考查方式一定程度上也助长了学生不良的学习风气。
  3.对分课堂模式在工程流体力学课程中的应用
  针对工程流体力学课程教学中存在的主要问题,改变目前的教学方式是一个切实可行的方案。对分课堂模式结合了讲授式课堂与讨论式课堂的优点,其核心理念是把一半课堂时间分配给教师授课,另一半课堂时间留给学生讨论,鼓励学生自主性学习,强调教师与学生、学生与学生之间的互动。对分课堂模式自提出以来,在国内许多高校得到了推广和应用,并收到了很好的教学成效。对于工程流体力学这样一门工科专业的理论基础课,采用对分课堂模式进行教学,具体操作方法如下:
  (一)课前准备
  教师应针对选课学生的专业方向选择一本合适的教材,同时制定一个清晰完整的教学大纲,在首堂课上了解学生的基本情况并向学生提供自己的基本信息,这便于日后师生间的交流与互动。教师将教材的内容按章节提炼出各个知识点,列出每次课的学习目标和内容,并在第一次上课后就将大纲的电子版群发给班里的学生,让学生明白课程的大致内容、进程安排和考核方式。
  (二)课堂讲授
  工程流体力学中的许多定理以及一些数学推导在传统的课堂上讲解都非常费时费力,学生现场也难以接受这种偏于理论的教学内容。采用对分课堂教学,教师无需对课程内容讲解得特别细致,只需从宏观层面把握,理清各知识点之间的关联,告诉学生定理是基于哪几个条件推导而来,应用范围和需要注意的事项,具体的数学推导可以留给学生课后完成。
  (三)课后作业
  教师布置课后作业,不限于教材后的习题,也可以是一些针对本堂课的思考题,要求学生下次课当场交作业,并计入学生的平时成绩,但需控制作业的分量以免给学生造成过重的负担。教师无需对每次作业仔细批改,从中随机以3~4次作业的打分作为学生该门课的作业成绩。大部分作业不予以评分,由学生在课堂上相互批改,并作为课堂讨论内容,这让学生明白抄袭作业并没有多少意义,同时也利于学生之间互相学习。
  (四)课堂讨论
  课堂讨论先以小组为单位进行,通常4人一组,时间在十五分钟以内。学生就作业中自己的解题思路进行阐述,同时将自己的作业与小组成员进行对比,互相解答疑难和困惑。小组讨论结束后,教师随机抽查几个小组,每个小组随机抽查一人,要求学生就讨论的过程和结果进行概述。接下来是学生自由提问,教师可以自己回答也可以由其他学生回答,增加学生之间的互动。教师最后总结作业中的应注意的问题,就大多数同学的共性问题进行解答。
  (五)成绩考核
  成绩考核侧重于对学生学习的过程性评价,增加平时成绩的比重,比如考勤占20%,作业占30%,考试成绩占比不超过50%。对分课堂对学生在讨论中的表现不予以评分,减小学生学习的功利性,让学生认识到这门课程的学习不仅仅只是为了一个分数。
  4.对分课堂模式在教学过程中应注意的问题
  (1)灵活分配教师授课和学生讨论的时间
  工程流体力学 这门课程毕竟知识点较多,采用对分课堂模式进行教学,可以适当增加教师的授课时间,根据章节内容,灵活分配学生的讨论时间。对分课堂不仅仅重视学生的讨论环节,教师的讲授也应予以重视。在选择授课内容时,避免讲解一些空洞的理论和过于数学化的公式推导过程,应注重课程中重要原理的实际应用。
  (2)作业布置针对特定的知识点,难度适中
  作业的布置需要教师精心挑选,题量不可太多题目也不应过于简单。作业题难易应具有一定的层次,每道题考查的知识点都应具有针对性,避免重复。
  (3)督促学生参与讨论,鼓励学生自主学习
  在小组讨论环节,教师应督促学生参与讨论,调动学生参与讨论的积极性,而不让学生浑水摸鱼。教师可以在课堂中展示一些优秀的作业,鼓励学生课后自主学习。
  (4)灵活调整成绩考核各部分比重
  如果按照学校规定,课程的平时成绩只能设定30%,教师在遵从学校规定的前提下可以调整考勤与作业成绩各部分比重。
  5.结束语
  对分课堂通过增加老师与学生、学生与学生之间的互动来调动学生学习的积极性,更多地关注以学生作为主体的学习感受,目的在于提高教学成效,并具有现实的可操作性。为了改变目前工程流体力学教学中学生应付式学习的现状,采用对分课堂是一个值得尝试的教学模式。这种新的教学模式在具体实施时需要教师灵活运用和深入探索,使课程改革符合现代高等教育发展的要求。
  参考文献:
  [1]归柯庭,汪军,王秋颖. 工程流体力学[M]. 北京:科学出版社,2015.
  [2]张学新. 对分课堂:中国教育的新智慧[M]. 北京:科学出版社,2016.


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