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龙源期刊网http://www.qikan.com.cn“双一流”建设下的本科《流体力学》教学改革
作者：龙天渝安强谢安
来源：《教育教学论坛》2019年第49期
摘要：《流体力学》课程是水利、土木、环境、机械和能源动力类专业重要的技术基础课，其教学改革与课程建设在高等工程教育和高水平人才培养中占有重要的地位。围绕“双一流”建设下的本科教育，为落实教育部长陈宝生在新时代全国高等学校本科教育工作会议上的讲话精神，培养本科生的创新能力和自主学习能力，针对重庆大学城市建设与环境工程学院《流体力学》课程，对“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《流体力学》第二版的体系和内容进行了修订，相应的教学体系和内容也进行了调整;将探究式、参与式、翻转课堂和混合式教学等新型教学模式引入课堂，同时强化课堂教学与科研的深度融合;此外，在作业中增加了一些设计研讨类与工程類习题。通过教学改革与课程建设，取得了良好的效果。关键词：“双一流”;流体力学;教学改革
中图分类号：G642.0;;;文献标志码：A;;;文章编号：1674-9324（2019）49-0064-032015年11月国务院正式颁布了《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，明确了“双一流”建设的总体要求、建设思路和建设任务。2018年6月教育部长陈宝生在新时代全国高等学校本科教育工作会议上的讲话中强调：“一流本科是建设高等教育强国的根基。只有培养出一流人才的高校，才能够成为世界一流大学，在‘双一流’建设中要加强一流本科教育。”课程是本科教育的基石，建设一流本科，需要建设好每一门课程。
《流体力学》作为工程学科的基础理论之一，在高等工程教育中占有重要的地位。非力学专业的《流体力学》课程是水利、土木、环境、机械和能源动力类等专业的重要技术基础课，在诸多工程技术领域中有着广泛的应用。通过本课程的学习，使学生掌握流体力学的基本概念、基本理论、基本计算方法和基本实验技能，培养学生建模能力、分析能力、实验能力、自学能力和创新能力。《流体力学》课程内容涉及了数学、力学、物理学等多学科知识，具有理论分析复杂不易掌握、概念和方程推导较多、多学科知识综合应用来分析和处理问题能力要求较高等特点，是一门理论性和工程实际都较强的课程。为贯彻教育部部长陈宝生关于“我们要改革传统的教与学形态，高校教师要把育人水平高超、现代技术方法娴熟作为自我素质要求的一把标尺，广泛开展探究式、个性化、参与式教学，推广翻转课堂、混合式教学等新型教学模式，把沉默单向的课堂变成碰撞思想、启迪智慧的互动场所，让学生主动地‘坐到前排来、把头抬起来、提出问题来’”的指示，依托重庆大学城环学院的学科优势和学校的优质课程建设项
龙源期刊网http://www.qikan.com.cn目，对重庆大学城环学院的《流体力学》课程从教材修订与授课内容、教学模式和课后习题等方面进行了改革，旨在提升大学生的自主学习能力和创新能力。一、教材修订与授课内容
“工欲善其事，必先利其器”，教材对教学质量具有重要作用，要想建设一门精品课程，更是离不开优秀的教材。要加快“双一流”建设，实现高等教育内涵式发展，我们应重视教材建设。“双一流”建设的研究型大学要求教材在知识水平、传递的教育教学理念、知识传播的方式等三个方面具有独创性和先进性。为此，在对国内外近期出版的流体力学教材进行分析研究以及汲取有关专家意见的基础上，对中国建筑工业出版社出版的龙天渝、蔡增基主编的“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《流体力学》第二版的体系和内容进行了修订，考虑到原教材中势流理论的内容偏多，而没有一点数值计算方面的内容，而现今随着计算机的快速发展，借助计算机进行数值求解已成为求解流动问题的主要方法之一，在教材修订中，压缩了势流的内容，涉足了一点数值求解的内容，将第二版中的第7章《不可压缩流体动力学基础》和第8章《绕流运动》进行了较大幅度调整和增删。第7章主要阐述不可压缩流体动力学的基本方程和定解条件，而在第8章中针对第7章中的基本方程，对其求解方法进行阐述。第8章包括解析求解方法;在无法解析求解的情况下，如何针对特定的条件对方程做相应的简化，简化后进行解析求解的方法，如对于无旋流动、边界层流动等的求解;以及数值求解方法等内容。在第8章中增加了数值求解方法的内容。另外，针对“宽基础”的教学要求，增加第10章《明渠流动与渗流》，目前修订后的第三版已出版。
基于教材的修订，相应的教学体系和内容也进行了调整。鉴于本科的《流体力学》课程，受课程学时数的限制，不可能较完整地论述计算流体力学的内容，因此，课程中仅涉足一点这方面的内容，增加1—2道习题，供有兴趣的学生课后应用软件自学完成，另外，可指导优秀的学生完成涉及数值计算方面的科技创新项目，满足不同学生的个性化需求。通过让学生自己动手利用软件对流动问题进行数值分析，将流体力学的知识应用于与专业相关的实际问题中，激发了学生主动学习的兴趣，培养了学生思考、创新的科研能力。二、教学模式
在传统的教育体制下，课程教学模式主要以“课堂书本教学”为主，课后布置习题巩固，让学生被动地接受或吸收知识，其创新能力没有得到有效的培养和锻炼。为此，我们通过探究式、参与式教学，推广翻转课堂、混合式教学等新型教学模式进行教学模式的改革。教师在每章节讲解过程中，尤其是在重点理论讲解过程中，以探究的方式，以工程案例为切入点，用有趣的应用案例激发学生的学习兴趣，用直观形象的图形帮助学生理解抽象的概念和理论，用熟悉的、已学的知识引出知识间的关联和逻辑关系，以及讲清每个数学公式背后的来龙去脉，帮助学生对知识的整体把握和迁移。所采用的工程案例主要来自我国一些重大工程中流体力学原理的实际应用，如都江堰水利工程、三峡工程、航空航天工程、港珠澳大桥、京沪高铁等，这
龙源期刊网http://www.qikan.com.cn样不仅激发了学生的创新意识，提高了学生自主学习的动力，而且可以增强学生的爱国热情和“四个自信”。
著名科学家钱伟长曾指出：“教学没有科研做底蕴，就是一种没有观点的教育。”科研是教学的“源头活水”，如果没有科研做支撑，大学课堂教学就会失去“灵魂”，课堂教学应与科研深度融合。为此，我们在授课过程中，通过结合专业的研究前沿中的流体力学问题，授课教师承担的国家、省部级科研项目中的流体力学知识点的应用，对学生进行点拨，激发学生学习流体力学的兴趣，让学生自己去寻找发现科研项目中的流体力学现象，并利用流体力学知识去解释这些现象，增强学生的参与意识，激发学生的学习潜能，促进了教学效果的提升。我们改变了传统的“老师在上面讲，学生在下面记”的模式，通过引入线上线下学习模式，在课程平台上提供教学课件、收集的国内外优秀的教学视频，链接国内外优秀慕课，如清华大学的《水力学》、波士顿大学的《流体力学》等翻转课堂，引入学生课程演讲和分组讨论，以及查资料、撰写课程小论文的综合模式，全方位开展参与式、讨论式和互动式教学，引导学生主动探索和研究流体力学问题，培养学生的科研素养和创新能力。三、课后习题
目前国内非力学专业流体力学教材中，习题多数偏重于某个具体理论或公式的分析与运用，很少引入工程和生活实际中应用流体力学原理解决问题的综合运用实例，从而未能最大限度地发挥出习题应有的功效，即对于已授知识的综合与补充作用。而国外的流体力学教材中，大多有一些贴近生活或工程的习题，如在FrankM.White主编的FluidMechanics中的习题有关于“淋浴时冷水的流量可能会受到附近厕所冲水的严重影响”的习题，关于“起重机起吊货物时风速对起吊角产生影响”的习题，它们都完全贴近生活或工程。流体力学应用广泛，在日常生活现象和工程实际中都处处渗透着流体力学知识，因此，习题除包括巩固教学内容的習题外，应增加一些设计研讨类与工程类习题，选择一些工程案例或日常生活中的流体力学现象形成习题，也可增加一点数值计算的习题。学生可组成学习小组，课后共同完成，并对其进行理论探讨与分析，以提高学生的自主学习能力与撰写研究报告的能力，加深学生对流体力学理论的认识，调动学生的学习积极性。如对于给排水科学与工程专业的学生，我们增加了有关低影响开发、海绵城市、管网节能等的工程类习题;对于建筑环境与能源工程专业的学生，增加了结合数值计算的室内空气品质的优化等习题。四、结语
创新人才的培养是摆在教育工作者面前的一项刻不容缓的系统工程，需要我们不断地努力探索新的思路和举措。针对“双一流”建设下本科《流体力学》课程教学，依托重庆大学城环学院的学科优势和学校的优质课程建设项目，对重庆大学城环学院的《流体力学》课程从教材修订与授课内容、教学模式和课后习题等方面进行了改革与建设，旨在提升大学生的自主学习能力和创新能力。
龙源期刊网http://www.qikan.com.cn参考文献：
[1]李玉柱，贺五洲.工程流体力学[M].北京：清华大学出版社，