新工科背景下伯努利方程的教學(xué)改革

郭得鋒

摘 要：伯努利方程是許多工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課《流體力學(xué)》當(dāng)中的一個重要知識點。針對我校培養(yǎng)高級應(yīng)用型專業(yè)人才的目標(biāo)，結(jié)合當(dāng)前的工科背景，分析當(dāng)前實際教學(xué)中存在的普遍問題，以啟發(fā)式教育為宗旨，從調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法、創(chuàng)新評價機(jī)制三方面入手，對伯努利方程的教學(xué)進(jìn)行了改革。

關(guān)鍵詞：伯努利方程；應(yīng)用型；啟發(fā)式教育；教學(xué)改革

一、教學(xué)定位

目前，有些應(yīng)用型高校為了省事兒就簡單的模仿名校，在教學(xué)過程中走研究性院校之路：重理論輕應(yīng)用。這樣問題就出現(xiàn)了：師資力量不夠、生源質(zhì)量偏低、畢業(yè)生能力與社會需求不匹配。其實，高等教育也要拉開檔次，應(yīng)用型本科教育，就是大眾化高等教育，對促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了無可替代的重要作用。

實際教學(xué)中，工科課程中的伯努利方程教學(xué)，簡化推導(dǎo)重視應(yīng)用。然后采用啟發(fā)式教育的思路，展開教學(xué)。

二、課堂教學(xué)中的出現(xiàn)的弊病

（一）“填鴨式”授課

伯努利方程隸屬于流體力學(xué)，其課程特點是抽象、枯燥、難懂，用到的數(shù)學(xué)知識較多，例如：公式的推導(dǎo)。向來是“教師難講、學(xué)生難懂”。再加上教師采用多媒體技術(shù)將大量的圖片、動畫甚至影像資料用于課堂教學(xué)，使得灌輸量更大。沒有實踐體系支撐的純理論、大容量的教學(xué)使學(xué)生干脆放棄學(xué)習(xí)。

（二）信息技術(shù)的錯誤利用

現(xiàn)在，網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)達(dá)，資源共享。老師足不出戶，就能下載其他院校（尤其是名校）的課件等教學(xué)資料，這本來是信息社會的進(jìn)步，但有些老師不加修改的照搬應(yīng)用。這樣就違背了教學(xué)的一個原則：因材施教。造成外來課件“水土不服”的尷尬局面。

教學(xué)設(shè)施得到改善，多媒體使用已經(jīng)普及。它能容納的信息量非常大，多媒體本應(yīng)該是個輔助的教學(xué)設(shè)備，顯式內(nèi)容要提綱挈領(lǐng)，讓文字難以描述的東西形象化、直觀化。而有些老師上課不僅依靠它，而且還往里面加入很多內(nèi)容，包括圖片、動畫。如此繁多的信息，讓學(xué)生來不及學(xué)習(xí)，索性放棄聽課，課堂效果適得其反。

（三）課堂上，理論與實際聯(lián)系不足

伯努利方程是能量守恒方程在一定條件下對流體的表現(xiàn)形式。是流體力學(xué)課的重點章節(jié)。伯努利方程教學(xué)必須理論聯(lián)系實際。該課程由于多由力學(xué)專業(yè)教師授課，老師的授課內(nèi)容與本專業(yè)的工程實際結(jié)合較少，致使學(xué)生不知為何而學(xué)， 也不知如何應(yīng)用，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低，學(xué)習(xí)效率低。

三、伯努利方程的教學(xué)改革

（一）案例引入，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

最好的教學(xué)方法是“案例分析法”。一上課，我就以“香蕉”球為案例，分析其原理，引入伯努利方程。學(xué)生的注意力主要集中在課堂四十五分鐘的兩端，我在上課的第一個興趣點來臨時講述了大家喜聞樂見又富知識的“香蕉”球現(xiàn)象，這一現(xiàn)象就是伯努利方程的實際應(yīng)用。這叫良好開端。既沒有埋葬學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又自然而然的引入正題，干脆利落的拋出本節(jié)課重點：伯努利方程。

（二）緊扣培養(yǎng)目標(biāo)，簡化理論推導(dǎo)，應(yīng)用為主

傳統(tǒng)的理論推導(dǎo)，是從輸運公式開始，逐漸引入一個個定值條件，使方程簡化、具體化，得出伯努利總流方程式。這個過程應(yīng)用了大量數(shù)學(xué)、物理、流體力學(xué)基礎(chǔ)知識。在推導(dǎo)公式前，我?guī)W(xué)生回顧高中物理所學(xué)的能量守恒定律，從固體的機(jī)械能守恒定律擴(kuò)展到流體的總能量守恒。了解物理意義了，推導(dǎo)伯努利方程時，只需要給出輸運公式和定值條件，推導(dǎo)過程就可以一筆帶過。把重點放在方程的物理意義和應(yīng)用上。

（三）結(jié)合專業(yè)課，理論聯(lián)系實際

從伯努利方程出發(fā)，解釋太極拳大師楊露禪鳥不飛的武林絕技，進(jìn)而引入翼型葉片的升力問題、汽輪機(jī)葉片的設(shè)計原理正是來源于此！這樣，聯(lián)系到了能動專業(yè)的專業(yè)課，既理論聯(lián)系實際、拓寬了知識面，有增加了興趣、為專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。實現(xiàn)了趣味與知識的完美結(jié)合。

同時，重視實踐教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)，既要讓學(xué)生認(rèn)識實物，又要動手操作。老師給學(xué)生創(chuàng)造條件，例如，找電廠認(rèn)識實習(xí)；也刺激學(xué)生主動參加實踐。

（四）老師指明方向，啟發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)

快下課時，也是學(xué)生注意力集中的黃金時間。我言簡意賅的總結(jié)本節(jié)課的重點內(nèi)容，留個思考題：結(jié)合我們的專業(yè)課汽輪機(jī)原理來解釋：為什么凝汽器的壓力比末級葉片的排氣壓力高，而乏汽仍然能排到凝汽器？

這樣既鞏固了課堂知識，又向?qū)I(yè)課邁進(jìn)了一步。使學(xué)生學(xué)習(xí)的方向性更明確了。

四、總結(jié)與展望

1、伯努利方程對高等數(shù)學(xué)要求高、需要有物理基礎(chǔ)，理論性、實踐性都強(qiáng)，既難學(xué)又難教。還是流體力學(xué)的重點章節(jié)，因此必須教好，老師要在教學(xué)上下功夫。

2、隨著時代的發(fā)展，在教學(xué)改革上要不斷的探索，創(chuàng)新。

3、教學(xué)改革的重點是培養(yǎng)興趣、啟發(fā)教育。

4、如果有條件，希望國家能幫助解決工科學(xué)生廠礦實習(xí)問題。

參考文獻(xiàn)：

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