《流體力學》課程本碩銜接的教學改革探索

劉宏升 解茂昭

摘要：以《流體力學》課程本碩銜接為主導思想，開展《流體力學》本碩銜接的教學內(nèi)容與教學方法改革。通過本碩課程的優(yōu)勢互補提高了教學效果，建立了教學內(nèi)容、教學方法及考核方式統(tǒng)一的《流體力學》課程體系。

關鍵詞：流體力學；本碩貫通；教學內(nèi)容；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）07-0107-02

本科教育和研究生教育的教育目標、思路和方法等有著本質(zhì)的區(qū)別，但在知識體系上二者是循序漸進、密切相關的。就目前高校的研究生生源結(jié)構(gòu)而言，主要包括推免生和統(tǒng)考生兩類。近年來保送生在高校之間已經(jīng)可以進行跨校選擇，這給考生提供了更多的選擇空間[1]。盡管如此，保送本校以及本校統(tǒng)考生在錄取人數(shù)中仍占有重要比例，如何針對這部分學生把握好本碩課程的遞進關系，實現(xiàn)本碩知識的無縫對接，是一個不容忽視的問題。

在能源動力類本科教學體系中，《工程熱力學》、《流體力學》及《傳熱學》這三門課屬于專業(yè)基礎課程，是銜接公共基礎課與專業(yè)方向課的關鍵課程，在課程體系中占有重要地位。同時這三門所對應的《高等流體力學》《高等傳熱學》以及《高等工程熱力學》，也是該專業(yè)研究生教學體系中極為重要的理論課。課程教學內(nèi)容的合理銜接是能源動力類研究生理論教學的一項重要課題。筆者作為大連理工大學能源與動力類本科《流體力學》和碩士《高等流體力學》課程的主講教師，近幾年來在該課程本碩銜接上進行了一些探索性的改革與實踐，希望相關經(jīng)驗能夠為其他專業(yè)基礎課程的本碩銜接提供有益借鑒。

一、國內(nèi)外本碩貫通的課程體系現(xiàn)狀

我國現(xiàn)行的教育體制對于本碩銜接教育的關注度并不高，相應的舉措很少，而且大部分都是集中英語課程晉級教學[2]、推免生畢業(yè)設計以及創(chuàng)新實驗項目等實踐類[3]教學環(huán)節(jié)上，而理論課的教學銜接方面[4]卻很少受到關注，課程貫通與學生連續(xù)培養(yǎng)還存在明顯脫節(jié)現(xiàn)象。在國外一流大學的課程體系中，很多專業(yè)都是采用本碩博課程貫通的教學模式[5]，例如：哈佛大學生命科學方向的很多課程都是可以本碩互選的；普渡大學本科學生可以根據(jù)個人興趣與職業(yè)規(guī)劃選擇技術選修課，而這些課程就涵蓋了大量研究生課程。

我國較早探索本碩博課程貫通模式的高校是上海交通大學，該校機械與動力工程學院于2011年開展了本碩博系列課程建設，將機械工程與能源與動力工程專業(yè)融合，形成了28個橫向模塊和本碩博縱向模塊。其中能源動力類的專業(yè)基礎課《工程熱力學》《流體力學》和《傳熱學》課程就屬于橫向模塊課程。

二、本碩銜接的教學內(nèi)容改革

教學內(nèi)容的相互融合、知識互補是課程本碩貫通的核心內(nèi)容。筆者基于本碩知識一體化思想，在本校能源動力類本科《流體力學》教學內(nèi)容與知識體系基礎上，結(jié)合學院現(xiàn)有科研方向與教師多年教學經(jīng)驗，對教學內(nèi)容加以整合與拓展，力求建立本碩一體化的流體力學知識體系。

作為基礎的本科階段，課程教學重點放在基本概念與基礎理論上，以經(jīng)典流體力學理論為主要內(nèi)容，其中流體靜力學與理想流體流動是重點；而粘性流體流動主要針對圓管內(nèi)流動和平板邊界層兩種相對簡單情況，進行流動特性分析，損失、阻力計算，以及簡單水力計算等，這里引入了大量經(jīng)驗公式與實驗結(jié)論，知識理論性不足，幾乎沒有涉及到粘性流體流動的基本方程推演與求解；而這些推演與求解過程正是《高等流體力學》課程的重點之一；而且關于不可壓縮粘性流體的湍流流動理論，是本科教學不曾涉獵的領域，但卻是研究生教學的另一重點，充分體現(xiàn)碩士課程服務于科學研究的重要特性。

此外，本科階段《流體力學》課程中有關氣體動力學的教學，因受課程學時、學生基礎等因素所限，教學內(nèi)容僅停留在基本概念、氣流基本參考狀態(tài)，以及一維等熵流性質(zhì)等基礎知識層面上，其內(nèi)容的深度與廣度遠遠不足。區(qū)別于本科教學，我們在碩士生的課程中，對氣體動力學中的特殊現(xiàn)象，都進行了細致深入分析，而在基本概念方面則一帶而過，可以說研究生的《高等流體力學》教學內(nèi)容是本科知識的延伸與拓展，避免了知識的重復。

總的來看，本科階段的部分教學內(nèi)容，學生只知其然而不知其所以然，而研究生的《高等流體力學》課程就是解決了“其所以然”的問題，從而為學生后續(xù)的科研經(jīng)歷打下良好的基礎。

三、基于本碩一體化思想的教學資源建設

目前我國各地高校能源動力類本科《流體力學》教學，雖然采用的規(guī)劃教材各不相同，但教學內(nèi)容在總體上看還是很相近的，基本上都涵蓋了流體靜力學、動力學、量綱理論、邊界層理論以及管內(nèi)流動、平板繞流等實際流動問題，只是在氣體動力學及旋渦理論等教學內(nèi)容的選擇上有所區(qū)別。但與之相反，各高校碩士生的《高等流體力學》的教學內(nèi)容，一般都與各自研究生的培養(yǎng)方向相接軌，教學內(nèi)容差異很大，側(cè)重點各不相同，目前尚未出現(xiàn)一部通用的研究生《高等流體力學》教材。

以我?！陡叩攘黧w力學》課程為例，該課程已開課30余年，于2012年更名為《高等流體與氣體動力學》，其教學資料是從多部參考教材中節(jié)選的整體章節(jié)，資料之間缺乏有效銜接，存在知識內(nèi)容相對雜亂、缺乏系統(tǒng)性，公式符號與專業(yè)術語前后不統(tǒng)一等問題，給學生的學習帶來一定的困擾。

課程組根據(jù)能源與動力類本碩教學現(xiàn)狀，于2015年出版了本科國家“十二五”規(guī)劃教材《工程流體力學（第五版）》，同時在本科規(guī)劃教材基礎上進行知識拓展，編寫了高等流體與氣體動力學教學講義，力求滿足我校研究生后續(xù)專業(yè)課程需求與科研需求。講義于2016年用于實際教學，通過在教學實踐中不斷完善，相關教材的出版工作已在醞釀之中。

教學實踐表明該講義與本科教學能夠進行合理有效銜接，避免知識重復與斷層現(xiàn)象，知識系統(tǒng)性更強。基于講義重新制作了課程教學大綱、多媒體教案，通過在教學實踐中不斷征求學生的反饋意見，及時調(diào)整教學內(nèi)容與授課方式，形成了穩(wěn)定、完整的流體力學教學資源。

四、本碩優(yōu)勢互補，不斷拓展研究型教學方法

對我校能源動力類《流體力學》課程而言，本科教學的優(yōu)勢是課程教學方法[6]與考核方式非常成熟，而碩士階段的優(yōu)勢在于研究生能夠接觸到大量的科研成果，其中有一部分是可以轉(zhuǎn)化為教學資源的，因此如果能夠?qū)⒍叩膬?yōu)勢互補，則必將會提高課程的教學效果。

在教學實踐中，我們一方面非常注重將本科《流體力學》的基礎理論與科技前沿相結(jié)合，及時將國內(nèi)外具有代表性的科技創(chuàng)新、科研成果融入到研究生教學；同時結(jié)合教師的科研工作，將本專業(yè)研究生的科研工作成果，通過將Fulent軟件模擬實例引入到本科教學。此外，注重將本科教學中非常成熟的研究型教學法引入到研究生課堂教學，開展了多個層面的研究生教學改革與實踐。例如：開展基于實際問題的案例式教學法，通過典型例題與專題討論課來解決與課程密切相關的實際問題；將過程考核列入總成績的考核方式改革，加大課后專題作業(yè)與課程論文的考核權(quán)重，將其列入平時成績，以此引導學生從注重考試結(jié)果向注重學習過程轉(zhuǎn)變，增強學生學習的主動性。實踐表明，這些措施雖然增加了教師的課后工作量，但能夠強化學生的自律性，有效杜絕逃課、混日子現(xiàn)象，充分調(diào)動了學生的學習熱情，也得到的廣大學生的認可與配合。

五、結(jié)語

本文通過對本科《流體力學》與研究生《高等流體力學》課程的教學改革，探索《流體力學》課程本碩銜接的有效途徑。通過調(diào)整課程教學內(nèi)容、編寫系列教材優(yōu)化知識體系，把科研成果引入到本科教學，將本科成熟的教學方法與考核方式引入到研究生教學，使二者優(yōu)勢互補，提高課堂教學效果。

參考文獻：

[1]黃曉春.本碩銜接教育研究與探索[J].中國大學教學，2011，（2）：36-38.

[2]蔡玲凌，鐘曉紅.基于“4+2”本碩培養(yǎng)模式下的大學英語教學探索[J].哈爾濱師范大學社會科學學報，2012，（4）：179-180.

[3]沈顯生，周叢照.優(yōu)化實驗課程體系兼顧本-碩貫通[J].實驗室研究與探索2011，30（6）：142-145.

[4]尚煜，王勁.本碩階段“內(nèi)部控制”課程教學銜接探討[J].中國電力教育，2013，（34）：94-95.

[5]王輝，劉冬.本碩層次學徒制：英國高層次應用型人才培養(yǎng)的另辟蹊徑[J].高等教育研究，2014，35（1）：91-97.

[6]任玲，夏德宏.工程流體力學“慕課+翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式[J].中國冶金教育，2015，（6）：34-36.