突顯礦業(yè)工程特色的流體力學(xué)課程案例式教學(xué)改革與實踐

馮軍發(fā) 李海軍 金志遠(yuǎn) 杜學(xué)領(lǐng)

摘 要：針對目前礦業(yè)工程學(xué)科中流體力學(xué)課程教學(xué)中專業(yè)特色不突出以及傳統(tǒng)教學(xué)方法使學(xué)生對流體力學(xué)畏懼導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不高的現(xiàn)狀，從貴州理工學(xué)院的學(xué)情出發(fā)，以培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才和卓越工程師為目標(biāo)，通過構(gòu)建突出礦業(yè)工程特色的流體力學(xué)工程體系，以“問題一調(diào)研一分享一研討”案例式教學(xué)法組織設(shè)計為突破口，根據(jù)流體力學(xué)課程教學(xué)效果評價反饋體系動態(tài)調(diào)整教學(xué)組織設(shè)計，強調(diào)對每章知識提煉出一系列關(guān)鍵問題，讓學(xué)生有針對性在課后自主多渠道調(diào)研，制作圖文并茂的多煤體材料用于課堂知識分享與研討，使課堂教學(xué)和礦業(yè)工程實踐緊密聯(lián)系起來，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力，同時也為探索類似課程提高教學(xué)效果提供了新思路。

關(guān)鍵詞：礦業(yè)工程；流體力學(xué)；案例教學(xué)；應(yīng)用型人才；貴州

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）13-0136-03

Abstract： Aiming at the current situation that the professional characteristics of fluid mechanics teaching in mining engineering discipline are not outstanding， and the traditional teaching methods make students less interested in fluid mechanics and cause less interest in learning， this paper starts from the learning status about Guizhou Institute of Technology， targeting the training of engineering application talents and outstanding engineers， structures fluid mechanics engineering system with characteristics of mining engineering. The organization design of case teaching method of "problems， research， sharing， and discussion" is the breakthrough point. According to the feedback evaluation system for the evaluation of teaching effects of the fluid mechanics courses， the teaching organization design is dynamically adjusted， emphasizing a series of key questions for each chapter of knowledge， so that students can focus on multi-channel research after class， produce multi-coal materials with illustrations and texts used for classroom knowledge sharing and discussion， and classroom teaching and mining engineering practices are closely linked， and students' ability to solve practical engineering problems is also cultivated. It also provides new ideas for exploring similar curricula and improving teaching effectiveness.

Keywords： mining engineering； fluid mechanics； case-based teaching； applied talents； Guizhou

貴州理工學(xué)院是于2012年3月由教育部批準(zhǔn)籌建，2013年4月18日教育部正式批準(zhǔn)，在原貴州工學(xué)院、貴州工業(yè)大學(xué)校址設(shè)立的一所以工學(xué)為主體，工學(xué)、理學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟學(xué)等多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的全日制公辦理工類省屬普通本科院校。下屬礦業(yè)工程學(xué)院始建于2013年，是按高起點、高標(biāo)準(zhǔn)要求組建的二級教學(xué)單位，學(xué)院現(xiàn)設(shè)有采礦工程、安全工程兩個本科專業(yè)，同屬礦業(yè)工程一級學(xué)科，2014年采礦工程、安全工程兩個專業(yè)開始招生。為了與傳統(tǒng)的礦業(yè)高等院校競爭，必須著重培養(yǎng)應(yīng)用型人才?！读黧w力學(xué)》是采礦工程、安全工程兩個專業(yè)學(xué)生的一門的重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，教學(xué)目的是培養(yǎng)廣大學(xué)生掌握具有流體力學(xué)意識的綜合分析能力，又掌握具有礦業(yè)工程意識的實際能力，將對學(xué)生從事礦業(yè)工程工作和研究奠定堅實的理論基礎(chǔ)，對這兩個專業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)起著重要作用。傳統(tǒng)的教學(xué)以理論教學(xué)為主，未結(jié)合礦業(yè)工程專業(yè)特點，存在重視理論教學(xué)而輕視實踐鍛煉、重視知識積累而輕視能力培養(yǎng)的現(xiàn)象，勢必難以實現(xiàn)學(xué)生解決實際復(fù)雜礦業(yè)工程問題能力的培養(yǎng)目標(biāo)，因此需對傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行改革，以適應(yīng)當(dāng)前應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。

一、“流體力學(xué)”課程在礦業(yè)工程學(xué)科教學(xué)中存在的主要問題

（一）傳統(tǒng)的“流體力學(xué)”教學(xué)法使學(xué)生望而生畏

《流體力學(xué)》課程體系通常由基本理論、基本應(yīng)用與專門課題三大模塊組成，以流體作為研究對象，其本身既有基礎(chǔ)學(xué)科的性質(zhì)，同時又具有學(xué)科專業(yè)的鮮明特色，既與理論力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等公共課緊密聯(lián)系，同時又是礦業(yè)工程學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課。由于流體的運動現(xiàn)象和規(guī)律非常復(fù)雜，到目前為此，流體很多流體的運動現(xiàn)象在力學(xué)上還沒有合理的解釋，很難用語言和圖示清晰表述；同時影響流體運動規(guī)律的因素也是極其復(fù)雜，導(dǎo)致該課程的特點是抽象概念多，數(shù)學(xué)推導(dǎo)多，應(yīng)用條件多，知識點，課程內(nèi)容零散難懂。然而，由于教學(xué)學(xué)時的限制，教師為完成教學(xué)計劃普遍采取灌輸式為主的教學(xué)方式，往往導(dǎo)致學(xué)生被動接受老師的灌輸而缺少主動學(xué)習(xí)的意識，造成學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)有畏懼感。近年來，一些礦業(yè)院校的《流體力學(xué)》授課老師針對這些問題，先后嘗試了趣味法、談?wù)摲ā⒀菔痉?、啟發(fā)法等多種教學(xué)方法[1-4]，但都未強調(diào)學(xué)生基于關(guān)鍵問題的課后自主調(diào)研與課堂知識分享與研討，效果往往不理想，導(dǎo)致學(xué)生對《流體力學(xué)》這門課程聽不懂，跟不上。

（二）《流體力學(xué)》教材未突出礦業(yè)工程特色

現(xiàn)有《流體力學(xué)》教材大都基于水利、土木、機械、熱能與動力工程學(xué)科為背景，且教材中的習(xí)題也是圍繞上述幾個學(xué)科展開[5-8]，課程體系中的專業(yè)課題模塊很少涉及采礦和安全工程領(lǐng)域的流體力學(xué)問題，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)《通風(fēng)安全學(xué)》、《礦井水害防治》、《采掘機械設(shè)備》等專業(yè)課程的時候基本概念和原理不清楚，使得部分采礦、安全工程專業(yè)的同學(xué)認(rèn)為《流體力學(xué)》這門課程與本專業(yè)聯(lián)系不大，從而主觀上對這門課重視程度不夠，并逐漸演化為學(xué)習(xí)興趣下降。

貴州理工學(xué)院確立的人才培養(yǎng)目標(biāo)是“強責(zé)任、精技術(shù)、善管理、重實踐、求創(chuàng)新”的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，以上原因一定程度上造成《流體力學(xué)》教學(xué)質(zhì)量難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，勢必影響學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。

二、突顯礦業(yè)工程特色的“流體力學(xué)”案例式教學(xué)改革

針對上述問題，實施突顯礦業(yè)工程特色的“流體力學(xué)”案例式教學(xué)改革，通過從流體力學(xué)的基本原理出發(fā)，著眼于流體力學(xué)在礦業(yè)工程領(lǐng)域中的通風(fēng)、排水、除塵、壓風(fēng)、瓦斯抽采、水害防治、礦山機械的潤滑、冷卻、液壓傳動以及控制等領(lǐng)域應(yīng)用案例，采用案例式教學(xué)法實現(xiàn)應(yīng)用型工程技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，見圖1。

（一）構(gòu)建突出礦業(yè)工程特色的《流體力學(xué)》課程體系

在流體力學(xué)基本理論的基礎(chǔ)上，將流體力學(xué)在礦業(yè)工程領(lǐng)域常用的案例添加到相應(yīng)章節(jié)，重新構(gòu)建流體力學(xué)課程體系規(guī)劃框架。這是本教學(xué)改革的基礎(chǔ)和重要環(huán)節(jié)。首先，搜集通風(fēng)安全學(xué)、礦井瓦斯防治、礦井排水、礦山設(shè)備等課程教材中與流體力學(xué)相關(guān)的流體運動基本原題、例題、作業(yè)題和思考題；其次，利用主要互聯(lián)網(wǎng)文獻(xiàn)平臺，搜集礦井生產(chǎn)過程中流體力學(xué)相關(guān)案例；第三，通過到貴州各大煤炭集團及相關(guān)礦井搜集與煤礦生產(chǎn)相關(guān)的流體力學(xué)應(yīng)用案例等等，把搜集到的相關(guān)案例融入到流體力學(xué)課程各個相關(guān)知識點中。

（二）流體力學(xué)案例式教學(xué)法教學(xué)組織設(shè)計。

在進(jìn)行教學(xué)組織設(shè)計之前，調(diào)查學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)成績，以及家庭背景、心理動態(tài)變化等情況，全面掌握授課班級學(xué)情，動態(tài)綜合分析，動態(tài)分類建檔。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行教學(xué)組織設(shè)計。要案例式教學(xué)法實施起來要抓住幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，分別是布置問題、學(xué)生調(diào)研、課堂分享、師生研討。

1. 設(shè)置問題，從構(gòu)建的突出礦業(yè)工程《流體力學(xué)》課程體系出發(fā)，緊密圍繞流體力學(xué)在礦業(yè)工程實際應(yīng)用問題，在第一堂課將問題布置下去，并給出每個學(xué)生完成調(diào)研工作課堂匯報的時間安排。

2. 學(xué)生調(diào)研。強調(diào)學(xué)生進(jìn)行自主多渠道調(diào)研，并將調(diào)研結(jié)果制作多媒體材料，要求以圖片為主，并且要做到圖片之間具有關(guān)聯(lián)性，回答問題的時候主要通過對圖片的介紹來體現(xiàn)。

3. 課堂分享。首先要根據(jù)每班授課學(xué)生的總?cè)藬?shù)確定每次課需要進(jìn)行匯報的學(xué)生人數(shù)，同時控制匯報的總時間應(yīng)在15分鐘內(nèi)，并保持課程進(jìn)度與教學(xué)大綱同步。在擬定學(xué)生匯報時，要求其他同學(xué)精力集中，如有必要應(yīng)記筆記，為后續(xù)研討做準(zhǔn)備。

4. 師生探討。學(xué)生匯報后，要設(shè)置其他學(xué)生提問和研討環(huán)節(jié)，最后由授課老師進(jìn)行科學(xué)點評，同時結(jié)合礦業(yè)工程實例對其進(jìn)行拓展和延伸，達(dá)到學(xué)生徹底領(lǐng)悟和掌握的效果。

（三）構(gòu)建和實施《流體力學(xué)》課程教學(xué)效果評價反饋體系

這是保證突顯礦業(yè)工程特色的“流體力學(xué)”課程案例式教學(xué)改革成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要多渠道、多層次、多形式構(gòu)建流體力學(xué)課程教學(xué)效果評價反饋體系，注重學(xué)生的全面發(fā)展，做到學(xué)校、學(xué)院（系）以及教師、學(xué)生多層次全面參與，一定要突顯礦業(yè)工程特色，確保人才培養(yǎng)目標(biāo)實現(xiàn)。

三、結(jié)束語

1. 傳統(tǒng)的教學(xué)方法以及未突出礦業(yè)工程特色的教材是當(dāng)前“流體力學(xué)”課程在礦業(yè)工程學(xué)科教學(xué)中存在的主要問題。

2. 構(gòu)建突出礦業(yè)工程特色的《流體力學(xué)》課程體系和教學(xué)效果評價反饋體系，實施案例式教學(xué)法教學(xué)組織設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)大幅度提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，豐富學(xué)生的知識面，使學(xué)生具備運用流體力學(xué)基本理論解決礦業(yè)工程通風(fēng)、瓦斯抽采、排水、礦山液壓機械等礦業(yè)工程中的實際問題的能力。

3. 通過教學(xué)實踐表明，該方法能較大程度提高教學(xué)效果，提高學(xué)生的主動能動性，同時也為探索類似課程提高教學(xué)效果提供了新思路。

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