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【摘要】工程流体力学是一门理论性很强本科专业基础课,如何提高课堂教学质量进而激发学生的学习兴趣是承担该课程的教师必须着力解决的问题。多媒体教学模式因其明显的优势在高校本科教学中获得了广泛应用,本文就如何应用多媒体教学手段提高课堂教学质量这一问题进行了研究总结,实践表明在传统教学手段的基础上合理、适当的引入多媒体教学手段十分有利于该课程教学质量的提高。
【关键词】多媒体教学模式 工程流体力学 教学质量
【中图分类号】G424 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)07(b)-0040-01
1 引言
流体力学是人类在利用流体过程中逐步形成的一门学科,从水利工程的大坝建设到城市建筑中的暖通给排水;从机械工业中的液压传动到动力工程中的各类机械,从海洋的潮汐到大气环流,都离不开流体力学知识。在水利、航海、气象等专业中,流体力学是一门重要的技术基础课程[1]。掌握好流体力学知识,对学生从事相关专业的工作是十分有利的。然而,流体力学是一门理论性很强、概念多且抽象的课程。工程流体力学是与工程应用结合比较紧密的流体力学课程。从作者历年来与学生们的交流来看,他们普遍认为该课程理论深奥,公式繁杂,在课堂上感到力不從心。为此,我们在调整教学内容的同时,将多媒体教学手段引入课堂,力图丰富课堂教学形式,达到提高教学效果、激发学生学习兴趣的目的。
多媒体教学是指教师利用多媒体计算机与预先制作好的多媒体课件进行课堂教学活动,即计算机辅助教学(Compute Assited Instrument,简称CAI)。利用多媒体技术开展教学活动,课堂上除文字、公式和语言外,还有丰富的图片、动画等多种信息,丰富了课堂教学内容、扩大了学生视野,调动学生的学习积极性。因此,多媒体教学技术在现代教学中获得广泛应有,成为一种现代化教学手段,是否采用多媒体教学也变为评价高校教师教学水平的一个重要因素[2-3]。
针对工程流体力学这样一门工科类专业基础课,应如何应用多媒体教学模式达到提高课堂教学质量的目的？本文作者多年承担本科专业课工程流体力学的教学,经历了“一支粉笔+黑板”传统模式到多媒体教学模式的变化,在教学手段的变化过程中,作者就上述问题进行了不断地实践、总结、该善以及再实践,获得了几点宝贵的经验。
2 多媒体教学模式在工程流体力学教学中的应用
2.1 利用多媒体教学模式提高教学效率和突出重点
正如前所述,流体力学理论性很强,涉及了许多流动现象和基本规律的解释与推导,教师必须借助大量的图表、公式才能完成知识点的讲解;而且为了紧密结合实际,我们在教学中还采用了许多工程实例。在传统教学模式下,课堂教学方案时教师必须为每节课预留大量时间用于板书,降低了教学效率。采用多媒体教学后,工程流体力学中的某些原理图、部分公式以及工程实例被预先制作在多媒体课件中,把主要精力集中在教学内容的组织和传授上,使单位课时信息量增加,提高了教学效率。对于教学大纲中的重点和难点内容,教师可利用多媒体教学手段带来的富裕时间设计有针对性的专题讨论与实例研究课程,达到优化课堂教学效果的目的。
2.2 利用多媒体教学使理论教学直观形象化
在传统教学模式中,教师主要依靠黑板板书、讲解以及课堂提问等环节完成教学任务,讲课效果与教师的口头表达能力以及板书的美观整齐都有直接关系。流体力学中的一些概念和现象,即使口头表达能力好的教师也不能让学生很好的理解。另一方面,流体力学中大量的公式与图表也让学生忙于应付,忽略了其中隐含的物理概念的掌握。如果借助多媒体教学,搜索一些相关的图片、实验数据、制作相关流动现象的动画和视频文件插入多媒体教学课件中,再辅助以适当对比描述,必然强化学生对相关流体力学基本概念及流动现象的理解,激发学生学习流体力学知识的兴趣,使他们从纯粹应付课程考试的状态向主动学习状态转变。比如,在流体力学的运动学部分我们要学习流线、迹线两个概念,根据定义：流线是流场内某瞬时的一条假想曲线,该曲线上每点的切线方向就是运动到该点的流体质点的运动方向;迹线为流体质点在一段时间内的运动轨迹的连线,在定常流条件下流线与迹线重合。从上述字面出发,只能将其基本定义解释清楚,而流线、迹线在描述流体运动中的重要作用就不能很好体现出来了。为此,我们在实验室拍摄了孤立叶型绕流的录像,制作成视频文件插入教学课件。教师在介绍流线、迹线基本定义的同时,通过录像将不同来流速度、叶型攻角下的孤立叶型绕流生动地呈现在学生面前,使基本定义直观、形象化,从而有助于学生们正确把握流线概念。
2.3 利用多媒体手段开展CFD数值模拟教学
计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)是流体力学的一个重要分支, 它综合了理论和实验研究的优点,可以模拟复杂几何形状下的非线性流动,不仅能部分替代实验研究,还可以发现一些理论与实验均无法获得的流动新现象。目前,CFD数值方法发展十分成熟,各种通用性CFD商业软件包陆续出现,成为了开展流体力学科学研究、产品设计和性能优化的一个重要手段。为了让学生初步了解CFD数值模拟的基本方法,培养他们的工程应用能力,我们在工程流体力学教学中将应用CFD数值模拟方法求解流体力学问题引入教学。教学中除了CFD数值方法的简单介绍外,还利用现有的CFD软件求解我们生活中发生的相对简单的流体力学问题,将计算网格生成、流场模拟结果的显示等穿插其中进行介绍。在此过程中要涉及大量的图形界面与图片,显然,只有利用多媒体教学才能很好地完成上述教学任务。
2.4 坚持多媒体教学模式与传统教学模式有机结合
多媒体教学模式的优点显而易见,那么,在工程流体力学的教学中传统教学模式是否没有了作用呢？答案是否定的。工程流体力学中有不少复杂的理论和工程计算公式,其推导过程体现了流体力学的基本思想,在传统教学模式下教师边讲、边板书,留出了学生思考和想象的时间,同时教师可以通过启发式提问以及表情加强师生的互动交流、及时了解学生对知识点理解、掌握程度。如果采用多媒体教学,缺乏了一个循序渐进、层层推进的过程,更容易形成“填鸭”式教学,打击学生们主动思考的积极性。因此,在工程流体力学的教学中,过分依赖多媒体教学模式是不可取的,不仅不能体现多媒体教学手段的优势,反而可能降低课堂教学效果。教师只有在设计教案时,只有将传统教学手段与多媒体教学手段有机结合,在适当的时机、适当的知识点引入多媒体,才能真正提高教学质量。
3 结语
多媒体教学作为一种新的教学手段,在高校专业基础课的教学中已经相当普及,也为专业课教学到来了很大收益。我们在传统教学模式基础上坚持正确、合理使用多媒体教学,一定可以大大提高工程流体力学课程的教学效果,达到优化本科专业教学质量的目的。
参考文献
[1] 归柯庭,汪军,王秋颖.工程流体力学[M],科学出版社,2003年7月.
[2] 彭十一.CAI课件在课堂教学中的应用[J],职业技术教育(教学版),2006年第27卷第期,pp:48-50.
[3] 王春秀,李福来.多媒体教学评价指标体系探析[J],江西教育科研,2007年第1期,pp:57-58.
【关键词】多媒体教学模式 工程流体力学 教学质量
【中图分类号】G424 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)07(b)-0040-01
1 引言
流体力学是人类在利用流体过程中逐步形成的一门学科,从水利工程的大坝建设到城市建筑中的暖通给排水;从机械工业中的液压传动到动力工程中的各类机械,从海洋的潮汐到大气环流,都离不开流体力学知识。在水利、航海、气象等专业中,流体力学是一门重要的技术基础课程[1]。掌握好流体力学知识,对学生从事相关专业的工作是十分有利的。然而,流体力学是一门理论性很强、概念多且抽象的课程。工程流体力学是与工程应用结合比较紧密的流体力学课程。从作者历年来与学生们的交流来看,他们普遍认为该课程理论深奥,公式繁杂,在课堂上感到力不從心。为此,我们在调整教学内容的同时,将多媒体教学手段引入课堂,力图丰富课堂教学形式,达到提高教学效果、激发学生学习兴趣的目的。
多媒体教学是指教师利用多媒体计算机与预先制作好的多媒体课件进行课堂教学活动,即计算机辅助教学(Compute Assited Instrument,简称CAI)。利用多媒体技术开展教学活动,课堂上除文字、公式和语言外,还有丰富的图片、动画等多种信息,丰富了课堂教学内容、扩大了学生视野,调动学生的学习积极性。因此,多媒体教学技术在现代教学中获得广泛应有,成为一种现代化教学手段,是否采用多媒体教学也变为评价高校教师教学水平的一个重要因素[2-3]。
针对工程流体力学这样一门工科类专业基础课,应如何应用多媒体教学模式达到提高课堂教学质量的目的？本文作者多年承担本科专业课工程流体力学的教学,经历了“一支粉笔+黑板”传统模式到多媒体教学模式的变化,在教学手段的变化过程中,作者就上述问题进行了不断地实践、总结、该善以及再实践,获得了几点宝贵的经验。
2 多媒体教学模式在工程流体力学教学中的应用
2.1 利用多媒体教学模式提高教学效率和突出重点
正如前所述,流体力学理论性很强,涉及了许多流动现象和基本规律的解释与推导,教师必须借助大量的图表、公式才能完成知识点的讲解;而且为了紧密结合实际,我们在教学中还采用了许多工程实例。在传统教学模式下,课堂教学方案时教师必须为每节课预留大量时间用于板书,降低了教学效率。采用多媒体教学后,工程流体力学中的某些原理图、部分公式以及工程实例被预先制作在多媒体课件中,把主要精力集中在教学内容的组织和传授上,使单位课时信息量增加,提高了教学效率。对于教学大纲中的重点和难点内容,教师可利用多媒体教学手段带来的富裕时间设计有针对性的专题讨论与实例研究课程,达到优化课堂教学效果的目的。
2.2 利用多媒体教学使理论教学直观形象化
在传统教学模式中,教师主要依靠黑板板书、讲解以及课堂提问等环节完成教学任务,讲课效果与教师的口头表达能力以及板书的美观整齐都有直接关系。流体力学中的一些概念和现象,即使口头表达能力好的教师也不能让学生很好的理解。另一方面,流体力学中大量的公式与图表也让学生忙于应付,忽略了其中隐含的物理概念的掌握。如果借助多媒体教学,搜索一些相关的图片、实验数据、制作相关流动现象的动画和视频文件插入多媒体教学课件中,再辅助以适当对比描述,必然强化学生对相关流体力学基本概念及流动现象的理解,激发学生学习流体力学知识的兴趣,使他们从纯粹应付课程考试的状态向主动学习状态转变。比如,在流体力学的运动学部分我们要学习流线、迹线两个概念,根据定义：流线是流场内某瞬时的一条假想曲线,该曲线上每点的切线方向就是运动到该点的流体质点的运动方向;迹线为流体质点在一段时间内的运动轨迹的连线,在定常流条件下流线与迹线重合。从上述字面出发,只能将其基本定义解释清楚,而流线、迹线在描述流体运动中的重要作用就不能很好体现出来了。为此,我们在实验室拍摄了孤立叶型绕流的录像,制作成视频文件插入教学课件。教师在介绍流线、迹线基本定义的同时,通过录像将不同来流速度、叶型攻角下的孤立叶型绕流生动地呈现在学生面前,使基本定义直观、形象化,从而有助于学生们正确把握流线概念。
2.3 利用多媒体手段开展CFD数值模拟教学
计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)是流体力学的一个重要分支, 它综合了理论和实验研究的优点,可以模拟复杂几何形状下的非线性流动,不仅能部分替代实验研究,还可以发现一些理论与实验均无法获得的流动新现象。目前,CFD数值方法发展十分成熟,各种通用性CFD商业软件包陆续出现,成为了开展流体力学科学研究、产品设计和性能优化的一个重要手段。为了让学生初步了解CFD数值模拟的基本方法,培养他们的工程应用能力,我们在工程流体力学教学中将应用CFD数值模拟方法求解流体力学问题引入教学。教学中除了CFD数值方法的简单介绍外,还利用现有的CFD软件求解我们生活中发生的相对简单的流体力学问题,将计算网格生成、流场模拟结果的显示等穿插其中进行介绍。在此过程中要涉及大量的图形界面与图片,显然,只有利用多媒体教学才能很好地完成上述教学任务。
2.4 坚持多媒体教学模式与传统教学模式有机结合
多媒体教学模式的优点显而易见,那么,在工程流体力学的教学中传统教学模式是否没有了作用呢？答案是否定的。工程流体力学中有不少复杂的理论和工程计算公式,其推导过程体现了流体力学的基本思想,在传统教学模式下教师边讲、边板书,留出了学生思考和想象的时间,同时教师可以通过启发式提问以及表情加强师生的互动交流、及时了解学生对知识点理解、掌握程度。如果采用多媒体教学,缺乏了一个循序渐进、层层推进的过程,更容易形成“填鸭”式教学,打击学生们主动思考的积极性。因此,在工程流体力学的教学中,过分依赖多媒体教学模式是不可取的,不仅不能体现多媒体教学手段的优势,反而可能降低课堂教学效果。教师只有在设计教案时,只有将传统教学手段与多媒体教学手段有机结合,在适当的时机、适当的知识点引入多媒体,才能真正提高教学质量。
3 结语
多媒体教学作为一种新的教学手段,在高校专业基础课的教学中已经相当普及,也为专业课教学到来了很大收益。我们在传统教学模式基础上坚持正确、合理使用多媒体教学,一定可以大大提高工程流体力学课程的教学效果,达到优化本科专业教学质量的目的。
参考文献
[1] 归柯庭,汪军,王秋颖.工程流体力学[M],科学出版社,2003年7月.
[2] 彭十一.CAI课件在课堂教学中的应用[J],职业技术教育(教学版),2006年第27卷第期,pp:48-50.
[3] 王春秀,李福来.多媒体教学评价指标体系探析[J],江西教育科研,2007年第1期,pp:57-58.