一、前言
應(yīng)用型本科指以應(yīng)用型為辦學(xué)定位，而不是以科研為辦學(xué)定位的本科院校，現(xiàn)階段一般包括所有的本科第二批、本科第三批錄取院校，是對新型的本科教育和新層次的高職教育相結(jié)合的教育模式的探索，對滿足中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，對高層次應(yīng)用型人才需要以及推進(jìn)中國高等教育大眾化進(jìn)程起到了積極的促進(jìn)作用。
建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)是根據(jù)2012 年教育部頒的全國普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄，將建筑節(jié)能技術(shù)與工程、建筑設(shè)施智能技術(shù)（部分）、建筑環(huán)境與設(shè)備工程合并為建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程（其早期名為暖通工程專業(yè)）·。主要培養(yǎng)具備室內(nèi)環(huán)境設(shè)備系統(tǒng)及建筑能源應(yīng)用工程的設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、運(yùn)行管理能力，具有一定的室內(nèi)空氣環(huán)境設(shè)備、系統(tǒng)的研究開發(fā)的基礎(chǔ)理論知識及能力，能在設(shè)計(jì)研究院、建筑工程公司、相關(guān)的設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)以及現(xiàn)代化智能建筑設(shè)施的維保管理部門從事工作的專門人才。
流體力學(xué)是主要研究流體平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律及實(shí)際應(yīng)用的一門科學(xué)，是一門應(yīng)用面比較廣的專業(yè)基礎(chǔ)課，在能源、動(dòng)力、機(jī)械、航空、化工等領(lǐng)域都有著重要應(yīng)用。對建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)來說，流體力學(xué)的應(yīng)用較為廣泛，熱量輸配、空氣調(diào)節(jié)、燃?xì)夤?yīng)、除塵凈化、排熱除濕等都是以流體作為介質(zhì)實(shí)現(xiàn)的。
因此，流體力學(xué)是建環(huán)專業(yè)的主干專業(yè)基礎(chǔ)課程，是后續(xù)專業(yè)課程的核心基礎(chǔ)課程之一，在課程體系中具有重要地位。
二、當(dāng)前教學(xué)實(shí)踐中存在的問題
1. 物理現(xiàn)象不直觀，學(xué)生理解想象困難
雖然流體與我們?nèi)粘Ｉ蠲懿豢煞郑蚱浔旧硖厥獾奶匦?mdash;—看不見、摸不著、表面看似平靜、內(nèi)部暗流涌動(dòng)，導(dǎo)致其物理現(xiàn)象不直觀、基本概念較抽象。學(xué)生無法從簡單的圖線、圖片中想象復(fù)雜的流動(dòng)過程，更難談及“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”。
2. 教學(xué)方法單一，難以擺脫“灌注”式教學(xué)模式
流體力學(xué)課程的特點(diǎn)是抽象、枯燥、難懂，應(yīng)用的數(shù)學(xué)知識較多，一直以來都處于“教師難講、學(xué)生難懂”的狀態(tài)。雖然，教師大量采用多媒體技術(shù)（圖片、動(dòng)畫乃至影像資料）用于課堂教學(xué)，但沒有實(shí)驗(yàn)體系支撐的純理論教學(xué)依然無法真正擺脫“灌注”式的教學(xué)模式。
3. 理論教學(xué)與本專業(yè)工程實(shí)際結(jié)合不足
流體力學(xué)既包含自然科學(xué)的基礎(chǔ)理論，又涉及工程技術(shù)科學(xué)方面的應(yīng)用，屬于理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，所提供的研究方法可直接用于科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)過程。專業(yè)基礎(chǔ)課是學(xué)生掌握專業(yè)知識技能必修的重要課程，其主要任務(wù)是為專業(yè)課學(xué)習(xí)奠定必要的基礎(chǔ)。雖然課程教材中現(xiàn)象、例題、練習(xí)題等都是基于實(shí)際物理現(xiàn)象，但由于多是由力學(xué)專業(yè)教師授課，與本專業(yè)工程實(shí)際結(jié)合較少，導(dǎo)致學(xué)生不知為何而學(xué)，不知如何應(yīng)用，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性較低，學(xué)習(xí)效率較低。
4. 孤立的模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，學(xué)生無法聯(lián)想到實(shí)際工程
目前流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多為設(shè)置模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，學(xué)生通過觀察、測試驗(yàn)證某些物理現(xiàn)象或理論公式算法等觀測流動(dòng)現(xiàn)象，驗(yàn)證所學(xué)理論，掌握實(shí)驗(yàn)的方法和操作技能，訓(xùn)練整理實(shí)驗(yàn)資料、編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。但孤立設(shè)置的一段管段和設(shè)備，無法讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)際工程起來，學(xué)生不能真正理解實(shí)驗(yàn)的目的和意義，只是按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書按部就班地完成任務(wù)，參與積極性不高，實(shí)驗(yàn)沒有真正發(fā)揮出專業(yè)基礎(chǔ)的作用。
5. 模式化的考核方式使學(xué)生采取錯(cuò)誤的學(xué)習(xí)方法
目前，流體力學(xué)教學(xué)多數(shù)采用傳統(tǒng)的考試方法，考試命題常拘泥于書本，記憶多，理解少，知識的應(yīng)用更少，忽略了對學(xué)生綜合能力的考核。以單純檢驗(yàn)知識掌握程度為標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生平時(shí)不學(xué)習(xí)，考試前“突擊”幾天，做幾個(gè)典型題，考試也可能考出好成績，但考完即忘，無法打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。這不能全面考查學(xué)生的真正素質(zhì)，思維活躍、求學(xué)好問、注重實(shí)際應(yīng)用的學(xué)生往往不能充分發(fā)揮水平，部分學(xué)習(xí)方法僵硬、但善于背知識的學(xué)生卻能拿高分，出現(xiàn)“高分低能”現(xiàn)象。長此以往，學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏主動(dòng)性，學(xué)習(xí)方法僵硬，只是死記硬背，忽略了對知識的全面理解和融會(huì)貫通，更談不上對知識的應(yīng)用。
三、課程教學(xué)改革內(nèi)容
為解決流體力學(xué)教學(xué)中存在的實(shí)際問題，本專業(yè)在近幾年的流體力學(xué)教學(xué)中積極探索實(shí)踐，積極探索嘗試更適用于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)模式，把抽象的物理現(xiàn)象形象化，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生工程意識，提高學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新能力，使學(xué)生能更好地投入后期的專業(yè)課學(xué)習(xí)。
1. 豐富有趣的緒論課，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
良好的開端是成功的一半。緒論課是本課程的次課，緒論課上得成功與否，直接影響到學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)中是否對該課程產(chǎn)生興趣，影響到學(xué)生對該門課程掌握的程度高低。教師可以適當(dāng)增加緒論課課時(shí)，在課上介紹流體力學(xué)的發(fā)展簡史，通過大量引入實(shí)例介紹流體力學(xué)在人類文明發(fā)展中*的作用，介紹流體力學(xué)在航空航天發(fā)展方面的成就等內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生對本課程的自豪感和學(xué)習(xí)興趣。教師以利用一些生活周邊的工程實(shí)例帶動(dòng)學(xué)生討論交流，引導(dǎo)學(xué)生從本專業(yè)角度出發(fā)思考問題。
2.“輕推導(dǎo)重應(yīng)用”的理論教學(xué)思路
流體力學(xué)包含大量自然科學(xué)的基礎(chǔ)理論，針對筆者所在學(xué)校學(xué)生數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)較薄弱的特點(diǎn)，教師要重點(diǎn)強(qiáng)化公式理論物理意義的理解、在工程技術(shù)科學(xué)方面的應(yīng)用，增強(qiáng)課程的
實(shí)踐性，帶動(dòng)學(xué)生將所學(xué)研究方法直接用于科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)過程中。例如，恒定總流伯努利方程的教學(xué)，常規(guī)的教學(xué)方法是從微元分析的角度開始進(jìn)行公式推導(dǎo)。但對高數(shù)基礎(chǔ)較差的學(xué)生來說，學(xué)習(xí)還沒開始就已經(jīng)被各種微積分符號嚇得打退堂鼓了，在推導(dǎo)公式前，教師可以帶學(xué)生回顧高中物理的能量守恒定律，以固體的機(jī)械能守恒擴(kuò)展到流體的總能守恒，使學(xué)生很自然地理解了方程的物理意義，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信心。
3. 以工程案例分析教學(xué)法為代表的應(yīng)用型教學(xué)模式
“應(yīng)用型”人才的典型特點(diǎn)就是具備很強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立解決問題的能力，因此培養(yǎng)的重點(diǎn)在于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
這就要求教師要從知識傳授型教學(xué)模式向應(yīng)用型教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，使學(xué)生從知識接受者變?yōu)橹R的探究者，從傳統(tǒng)的重教輕學(xué)向“教主于學(xué)”轉(zhuǎn)變。教師在課堂上根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容的需要，利用工程案例組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)、討論，鍛煉學(xué)生的分析、歸納、總結(jié)的能力。教師可以設(shè)計(jì)一些習(xí)題課與專題討論課來解決與課程基本理論相關(guān)的實(shí)際問題，提升學(xué)生解決問題的能力。
4. 結(jié)合本專業(yè)工程需要設(shè)計(jì)有專業(yè)特色的課程實(shí)驗(yàn)
筆者所在學(xué)校投資百萬建成了占地1000 多平方米的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)室，包括集中冷熱源的各種空調(diào)系統(tǒng)，如熱回收空調(diào)系統(tǒng)、輻射空調(diào)系統(tǒng)、地源熱泵機(jī)組、空調(diào)系統(tǒng)BA 控制及其能耗分析的綜合工程系統(tǒng)，*按實(shí)際工程規(guī)格設(shè)計(jì)建造非試驗(yàn)臺(tái)、實(shí)驗(yàn)裝置式的演示設(shè)備。完善的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)室為建設(shè)有工程特色流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了先決條件。教師靈活利用現(xiàn)有專業(yè)實(shí)驗(yàn)室資源，結(jié)合工程實(shí)際需要，設(shè)計(jì)特色實(shí)驗(yàn)，建立有專業(yè)特色的、能夠更好地銜接后續(xù)專業(yè)課程的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，把抽象的物理現(xiàn)象形象化，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生工程意識，提高學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新能力。
本次教學(xué)改革實(shí)踐中將實(shí)驗(yàn)體系劃分為由淺入深的三個(gè)層次：基礎(chǔ)演示實(shí)驗(yàn)、基本理論實(shí)驗(yàn)、綜合擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)。這三個(gè)層次有機(jī)又相互區(qū)別, 分別滿足不同教學(xué)階段的需求。
（1）基礎(chǔ)演示實(shí)驗(yàn)：主要為與實(shí)際生活和空調(diào)通風(fēng)工程緊密結(jié)合的基礎(chǔ)性演示實(shí)驗(yàn)，知識覆蓋面廣。教師精選一些“意料之外，科學(xué)原理其中”的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在輕松愉快地觀摩學(xué)習(xí)、探索流體力學(xué)的基本規(guī)律。此部分典型實(shí)例均為學(xué)生調(diào)研采集，在制作過程中吸引了學(xué)生深厚的興趣，除一些演示臺(tái)外，還包括一些視頻資料、圖片演示等。
（2）基本理論實(shí)驗(yàn)：包含多個(gè)闡述及驗(yàn)證流體力學(xué)基本方程的實(shí)驗(yàn)，如能量方程、動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)等，服務(wù)于對流體力學(xué)理論的形象理解。此部分實(shí)驗(yàn)除個(gè)別需學(xué)生實(shí)際觀察流體流動(dòng)過程的實(shí)驗(yàn)外，其余均在實(shí)際空調(diào)系統(tǒng)管道中進(jìn)行測試。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中對空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、流動(dòng)有初步認(rèn)識，理解實(shí)驗(yàn)對后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)的實(shí)際作用，從而更有目的性地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及總結(jié)。
（3）綜合擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)：以流體力學(xué)理論為基礎(chǔ)，以暖通空調(diào)工程及其測控技術(shù)為應(yīng)用背景，著重培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，如風(fēng)口溫差射流衰減實(shí)測分析、流量調(diào)節(jié)前后管道內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)對比分析等。除一些工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)外，教師在這個(gè)層次中盡量擴(kuò)展體現(xiàn)本學(xué)科的前沿科研成果及動(dòng)態(tài)，為學(xué)生提供開放式實(shí)驗(yàn)和自主式設(shè)計(jì)平臺(tái)，使學(xué)生的能力得到鍛煉，自由想象與自主創(chuàng)新的潛力得到開發(fā)與培養(yǎng)。
5. 以教師教學(xué)創(chuàng)新促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)與課外有機(jī)結(jié)合
學(xué)校力求構(gòu)建一種“寓教于樂、寓學(xué)于研”的教學(xué)氛圍，從封閉型課堂向開放型課堂轉(zhuǎn)變，以提升整體教學(xué)效果。教師主要采取以下幾種方式：在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生把握流體力學(xué)解決問題的思維方式和研究方法，對于特定知識點(diǎn)安排專題作業(yè)，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，如動(dòng)員學(xué)生發(fā)現(xiàn)身邊的流體力學(xué)現(xiàn)象，完成調(diào)研報(bào)告；讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)并組裝簡易的流體力學(xué)裝置，學(xué)生在動(dòng)手中發(fā)現(xiàn)理論本質(zhì)；布置課程論文任務(wù)，讓學(xué)生在課外完成一篇流體力學(xué)知識應(yīng)用的課程論文，通過解決開放性問題，鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。
6. 以評價(jià)學(xué)生“學(xué)習(xí)成效”為導(dǎo)向的課程考核方式
教師以學(xué)生的能力培養(yǎng)為主線，在教學(xué)中不把學(xué)生學(xué)到諸多具體的知識點(diǎn)作為目標(biāo)，而是更注重學(xué)生學(xué)習(xí)到了什么方法、具備了什么能力。教師在這一原則指導(dǎo)下不斷探索課程考核方式的改革。成績評價(jià)不再以記憶性的書本知識為主要內(nèi)容，即從考核學(xué)生學(xué)習(xí)成績向評價(jià)學(xué)習(xí)成效轉(zhuǎn)變，教師引導(dǎo)學(xué)生從注重考試結(jié)果向注重學(xué)習(xí)過程轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。例如，考卷中增設(shè)開放性題目，考查學(xué)生對知識的理解應(yīng)用能力；加大對課后專題作業(yè)與課程論文的考核力度和分值占比，課程作業(yè)避免題海訓(xùn)練，加大綜合性、設(shè)計(jì)性、開放性題目的數(shù)量，對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所表現(xiàn)出來的學(xué)習(xí)方法、策略、合作精神等因素進(jìn)行全面的綜合評價(jià)。
四、結(jié)束語
流體力學(xué)以其數(shù)學(xué)分量重、抽象概念多、理論性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，成為本科生認(rèn)為難學(xué)的課程之一，被學(xué)生戲稱為“留級力學(xué)”。因此，如何讓學(xué)生更容易理解、更樂于學(xué)習(xí)、更善于應(yīng)用，是本門課程教學(xué)的大難點(diǎn)。
筆者所在學(xué)校在近幾年的教學(xué)實(shí)踐中不斷實(shí)踐，探索實(shí)施豐富的緒論課內(nèi)容、基于“輕推導(dǎo)重應(yīng)用”的理論教學(xué)思路、以工程案例教學(xué)法為代表的研究型教學(xué)模式、結(jié)合工程需要設(shè)計(jì)有專業(yè)特色的課程實(shí)驗(yàn)，以及以教師教學(xué)創(chuàng)新促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)新、以評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成效為導(dǎo)向的考核方式為主要內(nèi)容的應(yīng)用型教學(xué)模式改革。實(shí)踐證明，通過以上改革實(shí)踐，學(xué)生對流體力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣明顯提高，大多數(shù)學(xué)生積極參與課堂討論，課堂氛圍活躍，教學(xué)*。