工程流体力学课程立体化体系的改革与实践

[摘要]依托现代信息化技术，将传统的课程教学资源及教学活动与数字化的学习资源和虚拟化的网络空间有机地结合起来，形成一套有利于学生学习能力、创新能力和实践能力培养的课程立体化体系。文章以“工程流体力学”为例，从知识的广度与深度、教学方式与方法、知识呈现形式三个维度构建工程流体力学课程立体化体系。通过“教与学”的结合，突出学习能力的培养;通过“学与练”的结合，加强实践能力的培养;通过“课堂与课后”的结合，强化创新能力的培养。

[关键词]课程 立体化体系 工程流体力学

[作者简介]郭楚文（1963- ），男，广东潮阳人，中国矿业大学电力工程学院，教授，研究方向为流体力学;王利军（1981- ），男，河南焦作人，中国矿业大学电力工程学院，副教授，研究方向为流体力学及其工程应用;陈更林（1963- ），男，江苏泰州人，中国矿业大学电力工程学院，副教授，研究方向为流体力学及流体机械。（江苏  徐州  221116）

[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985（2015）29-0084-02

随着国家对教育事业的要求越来越高，传统的教学模式、教学方法和教学手段难以满足现代化的教学要求。传统的“满堂灌”教学方式将教学当成一个知识传递过程，存在如下两个突出的缺点：第一，传统课堂的教学是以教师为中心，教学过程中学生的参与程度较低;第二，过分依赖教科书的教学方式必然造成学生难以拓宽知识面。工程流体力学虽然是传统学科的分支，但随着科学技术的发展，仍不断有新的与该学科相关的知识涌现出来，而教材又不可能包罗所有的新知识，因此，我们要注重培养学生的学习能力、创新精神和创造能力，让学生能够独立学习。

本文将要讨论的立体化教学体系主要包括教学内容、教学形式以及教学空间的立体化等。课程立体化体系有利于培养学生学习能力、创新能力和实践能力，还特别强调理论联系实际的能力和自我学习的能力。本文结合我们经过多年的教学实践逐渐形成的“工程流体力学”课程立体化体系，对课程立体化体系的构建与实践进行探讨。

一、课程立体化体系的基本内涵与主要特征

所谓课程立体化体系，是指依托现代信息化技术，将传统的课程教学资源及教学活动与数字化的学习资源和虚拟化的网络空间有机地结合起来，形成一套有利于培养学生学习能力、创新能力和实践能力的立体化体系。通过“教与学”的结合，突出学习能力的培养;通过“学与练”的结合，加强实践能力的培养;通过“课堂与课后”的结合，强化创新能力的培养。课程立体化体系具有以下几个主要的特点：

（一）教学资源的立体化

传统课程教学资源以教材为主，或再辅以学习辅导及习题集解等，总体来说，课程资源比较单一，难以满足教师的教学需求以及学生的学习需求。立体化的教学资源则完全打破这种形式，教学内容不仅利用文字、图形等多种形式表现出来，还通过网络和多媒体形式（如视频、动画等）进行直观的表达，让教师可以在备课的时候查询更丰富的资源，学生在课下学习的时候也可以查找更多的补充资源，让教师更好教，更乐教，学生更好学，更乐学。

（二）时空结构的立体化

时空结构的立体化就是将真实的学习空间与虚拟的学习空间有机地结合起来，课堂学习与课后学习结合起来，将时间与空间两个维度进行了拓展。传统教学目标的实现是课堂教学为主，即教师教、学生学，教师与学生需要面对面交流来完成教学过程。而课程立体化体系的构建使得学生的学习时空结构发生了根本性的变化，学生的学习不再局限于教室里、课堂上，而是从传统的课堂，拓展到虚拟的网络。多媒体与网络技术为学生提供了实时与非实时的教学;网络的虚拟学习环境还可以使学生随时互相交流。

（三）教学方法的立体化、多元化

课程立体化体系强调学生理论联系实际的能力和自我学习的能力，注重向学生传输知识的同时，培养学生的个性和能力。在学习知识的过程中，培养学生发现并提出问题的能力;与此同时，在分析、解决问题的过程中，锻炼学生的实践能力和创新能力。传统的课程教学体系在教学的适应性方面较差，很难照顾到不同学生的个性需求，也无法注意到学生的个性特征会随学习的深入而发生改变，不利于提高学生的学习积极性。而课程立体化体系的构建，通过合理运用网络技术及多媒体技术等，使教学内容、教学方式及教学活动的组织等方面更好地适应学生的个性，为每个学生提供合适的学习环境。

二、课程立体化体系的构建

课程立体化体系的构建是为了使学生能够多方位、多渠道地获得知识，满足现代化教学的需要，达到提高教学质量的目的。经过多年探索，我们从知识的广度与深度、教学方式与方法、知识呈现形式三个维度构建了工程流体力学课程立体化体系。

内容呈现形式维度由文字、语种、图片、图像、声频、视频、动画方式等组成，不同的呈现方式有不同的特点、长处，为展示流体力学的内容提供了丰富的手段。具有形式丰富、形象、直观的特点，能够最大限度地刺激学生的感觉器官，激发学生的学习兴趣。方式与方法维度由不同的教学方式、方法组成。在教学过程中，我们将以往的结论式教学变为过程式教学、将单向灌输教学变为多向互动探究式教学、将学生被动学习式教学变为内在诱导思维式教学。方式与方法维度能够有效地引导学生运用科学的研究方法进行归纳总结、推理论证，得出结论，对现有知识进行再创造，培养学生的创新能力。深广度和时间维度由知识深度、知识广度、经典理论、现代理论等组成，从不同的角度对流体力学的内容提出了要求，同时也进行了相应的约束，最大限度地满足了不同学生个性化学习的要求。

工程流体力学课程是能源与动力工程、消防、安全、采矿工程、机械工程及自动化等专业重要的专业基础课，各专业的教学要求各异，教学时数从32～64学时不等。通过相关学习，学生不但应掌握流体力学的基本知识，而且应掌握其科学研究方法，同时具备较强的学习能力、创新能力和实践能力。课程立体化体系主要包括如下三个方面的立体化：教学资源的立体化、教学时空结构的立体化、教学模式的立体化。

（一）教学资源的立体化

教学资源的立体化主要由教材、多媒体课件、学习辅导材料、习题集、试题库、课程网站等依托现代化的信息技术手段有机整合而成。教学资源的立体化涵盖了传统的纸质教材和现代化的数字教材，空间上从传统的教室拓展到现代化网络，时间上从课堂扩展到课后。例如我们建立的“工程流体力学”课程网站，整合了多媒体演示、实验录像、课件、课程练习、习题及解答、流体力学工程应用等多种教学资源，为学生课外学习提供了宽广的网络平台。

（二）教学时空结构的立体化

教学时空结构的立体化是以教学资源的立体化为基础，除了传统的课堂教学，还包括依托网络技术作为学习管理环境的开放式、交互式、自主式学习模式，彻底打破了传统的教学时空结构。在时间上，学生能够个性化地合理安排自己的学习时间，并可随时获得适合自己的学习资源;在空间上，学生不受教室的约束，可以自由选择学习地点，教师也可以通过网络及时解答学生的问题。例如，课程网站设置的“在线答疑”，可以实现师生的互动交流，既可解答学生的问题，又可以使教师及时了解学生掌握知识的程度，便于因材施教，体现个性化教育。课程网站有效地解决了传统教学中教师对学生辅导不及时、学生自我学习缺乏指导等问题。

（三）教学模式的立体化

传统课堂由于受到时空的局限，在课堂教学中，教师占据教学主导地位，往往采取填鸭式的教学方法，即教师教、学生记，导致学生养成死记硬背的习惯，容易使学生产生依赖思想，甚至扼杀学生的创新精神。课程立体化体系将教学资源、课程内容、教学目标和教学方法有机地结合起来，形成以学生为主体、教师为主导的主动式、开放式的教学，使教学过程成为“教”与“学”的双向活动过程。立体化的教学模式，就是以信息技术为手段，以网络为学习和管理环境，以立体化的教学资源为基础，以开放式、交互式、自主式为主要学习模式，构建数字化、立体化的教学时空结构。

三、课程立体化体系的实施

在立体化课程体系的教学过程中，要突出对学生三个方面能力的培养，并且要将这三个方面的能力有机结合起来，培养出综合素质高的、全方面发展的现代化人才。

（一）突出学习能力的培养，主要体现在“教与学”的结合

教学过程是一个以学生为主体、教师为主导的过程，是“教”与“学”的双向活动过程，不能仅仅停留在教师单向传授知识，而应以学生为中心，把学生放在教学活动的主体地位;教师的主导作用体现在指导与辅导学生学习上。教师对知识的传授应该以点拨、辅导为主，更重要的是锻炼学生的自我学习能力，引导学生找到适合自己的学习方法，使学生积极主动地参与教学过程，具有较强的自主学习能力。构建互动式课堂，激励学生自主学习、多渠道地获取知识，建设全方位立体开放的教学体系。

（二）加强实践能力的培养，主要体现在“学与练”的结合

学以致用，学习的根本目的是为了应用，是为了解决实际问题。鼓励学生结合生产实际，理论联系实际地解决现实问题。在课堂上强化理论与实践的结合，引导学生发现实际问题，对实际问题进行深入探讨和分析，培养学生分析问题与解决问题的实践能力。例如，开放的流体力学实验教学系统，学生可以根据自己的要求自由选择实验项目，亲自进行实验操作，并写出实验报告。将理论知识与实习结合起来，让学生在实习和实践的过程中，进一步深入理解理论知识与实践的结合及其带来的巨大作用。

（三）强化创新能力的培养，主要体现在“课堂与课后”的结合上

在课堂上，教师必须注重启发式教学，鼓励学生大胆质疑，勇于创新。在课堂外，教师要注重培养学生的实践创新能力，鼓励学生积极参加各种大学生科技创新等课外活动，使其在这些活动中得到较好的锻炼，以为今后走向社会打下坚实的基础。

四、结束语

课程立体化体系，是相对于传统的“教为主、学为辅”的课堂教学模式提出的，主要由教材、辅导材料、课件、题库、课程网站、教学方法等元素构成。课程立体化体系有助于培养学生的自主能力和创新精神;便利的网络为师生提供了良好的交互协作环境，有利于调动学生的学习积极性;立体化体系提供的多种获取知识的渠道，拓展了传统课堂的时空，可以更好地将因材施教的教学理念转化为实际行动。课程立体化体系的构建形成了以学生为主体、教师为主导的主动式、开放式的教学，使教学过程成为“教”与“学”的双向活动过程，充分调动了学生学习的主动性，锻炼了学生的学习能力、实践能力与创新能力。

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