跨专业工科类“流体力学与热工基础”课程教学改革探讨

［摘 要］ “流体力学与热工基础”课程是高等院校面向机械类、能动类等本科生的重要跨专业工科类课程。为适应现代创新型人才的培养要求，从教学内容和知识体系组织、课程教学方法及考核方式等方面进行教学改革探讨。针对传统课程制约创新思维及人才培养的问题，对教学内容及教学大纲进行合理调整，探索课堂理论教学与课后工程实践相融合的教学模式，并建立综合多维度的考核标准，从而激发学生的学习主动性，培养学生的创新思维和分析解决实际问题的能力。

［关键词］ 流体力学与热工基础；教学改革；创新思维

［基金项目］ 2021年度浙江理工大学本科教育教学改革项目“培养跨专业创新人才的教学模式改革——以‘流体力学与热工基础’课程为例”

［作者简介］ 刘 琦（1985—），男，浙江杭州人，工学博士，浙江理工大学机械工程学院副教授，主要从事流体机械及工程研究；陈德胜（1989—），男，浙江金华人，工学博士，浙江理工大学机械工程学院讲师，主要从事多相流磨损研究；王艳萍（1971—），女，辽宁铁岭人，工学博士，浙江理工大学机械工程学院教授，主要从事流体机械内流研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）41-0058-04 ［收稿日期］ 2023-08-27

引言

创新对社会进步、经济发展和综合国力的提升都有着至关重要的意义。培养创新人才对于个人、组织和社会的发展都至关重要，国家创新人才的培养主战场在于高校，而高校教育教学是重中之重的大事，也是创新人才培养的重要途径。深化高等学校创新教育改革，大力培养创新人才，是国家实施创新驱动发展战略，是全面建成社会主义现代化强国的助推器。在高校创新人才培养中，教师可以指导并帮助学生选择正确的学习方向，引导学生采用科学的研究方法，但更重要的是调动学生的学习积极性，通过因材施教，鼓励学生自我开拓、自主创新［1］。以课程来讲，绝大部分都以考分作为评定“优、良、差”学生的培养基准，然而，创新人才培养模式中不仅仅以考高分为人才培养的目的，而是要提出新的创新能力与学生课程成绩相结合的评价考核方法，充分激发学生的主观能动性，树立跨专业、多方面、多形式的创新人才培养模式。这样才能从根源上解决刻板教学、被动教育的教学模式，才能在创新人才培养的教育教学道路上长久发展。

“流体力学与热工基础”课程是高等院校机械类、能动类等专业的重要跨专业工科类课程。该课程要求学生从基本理论知识的角度掌握流体力学、能量转换和热量传递的相关知识，并熟悉流体力学的主要工程应用、热工设备的工作原理、结构特点和性能指标，以及进行相关的设计分析和计算，是一门理论与工程实践结合非常紧密的跨专业综合课程［2-4］。为响应国家高校宽口径、强能力、高素质本科专业的设置和培养需求，以及社会对创新人才需求的增加，机械类、能动类等专业学生对“流体力学与热工基础”课程的知识需求不断增加，笔者认为该课程的教学模式、内容编排以及课堂教学手段等亟须改革，使“流体力学与热工基础”课程更加适合创新性本科人才培养目标的要求，使学生获得解决流体力学与热工基础方面实际问题的创新能力，具备解决实际问题和应对未来挑战的能力，为其就业和职业发展提供更有竞争力的优势。

一、课程教学现状

“流体力学与热工基础”是面向工科相关专业如机械工程、能源与动力工程、核工程、航空航天工程等的入门课程。该课程的主要目的是向学生提供流体力学、工程热力学和传热学等方面的基础知识与技能［5］，主要包括流体力学、热传输与换热、能源转换等内容。该课程的研究还与其他学科交叉和融合。例如，与计算机科学相结合的计算流体力学模拟，与材料科学相结合的换热材料研究等。这些交叉和融合推动了“流体力学与热工基础”课程的进一步创新及应用。

通过学习“流体力学与热工基础”课程，学生将了解流体的性质、流体运动的基本原理，以及热传导、传热等热工学基本概念，并掌握一些相关计算机软件的操作技能。这些知识在工程设计和应用中具有重要意义。例如，在液压系统、风力发电、空调设计以及化工过程控制等方面都需要应用流体力学和热工学的基本知识。由于“流体力学与热工基础”课程内容具有覆盖面广且相对独立、内容逻辑性强且抽象、理论性强且实践性强等特点，各高校课程教学质量一直不太理想［6-9］。通过前期的教学和调研发现，“流体力学与热工基础”课程教学中主要存在以下几个方面的问题，制约着人才的培养。

（一）学生课堂参与积极性不高

大多数专业课都面临学生课堂参与积极性不高这一问题，尤其是进入理论公式推导讲解，如伯努利方程、动量方程等理论教学章节时，课堂上教师讲课以黑板板书和PPT为主，很难与学生产生共鸣。此外，在流体力学与热工基础的工程应用探讨方面，学生缺乏自主思考，课堂参与积极性不高，不能阐述课程知识应用中的理论问题，从而失去对知识应用的浓厚兴趣。

（二）学习成绩评定方法单一

大多数课程的学生最终成绩的评定由考试成绩和平时成绩组成，评定方式单一。学生因此产生对课本知识死记硬背的应对策略，缺乏课堂及课后知识创新意识，缺乏实验与计算机软件的实践能力，磨灭知识应用的创新机制。

（三）与其他课程内容重复

对于跨专业课程，在机械类、能动类本科生培养计划中，“流体力学与热工基础”课程涉及“传热学”“工程流体力学”“过程工程原理”三门课程，教学大纲及教材内容有交叉和重复的问题，课程内容侧重点没有得到协同，无法做到“一课一特色”。

针对前期调研中所存在的问题，笔者对“流体力学与热工基础”课程从教学内容和知识体系组织、课程教学方法及考核方式等方面进行改革研究，探索课堂与课后、理论与实践相融合的教学模式，激发学生的学习主动性和创新思维，以培养学生的创新意识和分析解决实际问题的能力。

二、教学改革措施

针对机械类及能动类等跨专业的“流体力学与热工基础”工科类课程，以提升教学质量、培养创新型人才为目标，通过整合现有资源，重设课程目标。根据对相关专业培养需求进行分析，从教学方法、教学内容和大纲、教学成绩评定等方面进行改革，使“流体力学与热工基础”课程更加适合创新性本科人才培养目标的要求，使学生获得解决流体力学与热工基础方面实际问题的创新能力。主要改革措施有以下几个方面。

（一）教学内容及教学大纲的合理编排

基于其他课程教学内容的交叉与重复，根据侧重点合理编排教学大纲，基于各专业选课学生年级、思维能力的多因素考虑，每轮开课前教师需熟悉选课学生的总体情况，如学生对此课程的交叉课程学习情况等，了解机械类、能动类等跨专业学生所占比例，并根据学生选课情况进行教学内容的调整。

（二）教学方法的改进

针对课堂内呆板的教学模式，教师应在课堂留取一定的时间，尤其在实际工程应用的环节，增添一些生活中有趣的应用例子，播放多媒体课件进行演示。同时，鼓励学生上台自主讲解工程问题背后的理论知识，给予一定的课堂成绩。此外，在理论推导讲解中，也多鼓励学生自主学习和上台讲解，抽取几名学生，了解其知识接收情况，强化课堂教学质量，提高教学氛围。

（三）考核评定标准的建立

跨专业课程的学生培养模式需要结合各专业的需求。学生成绩的评定，不拘泥于唯分数论，探索学生课堂互动及课余知识的应用认识，结合专业论文创作、动手制作演示等成绩评定方式，制定完善多方面、多形式的综合成绩创新评定方法。另外，还可以增加与课程相关的计算机软件动手能力的测试，丰富考核方式的多样性，从而提高学生的创新能力。

为了提高跨专业学生的理论与实践结合的创新水平，开展以“流体力学与热工基础”课程为例的创新人才培养课程教学改革。具体课程教改设计思路如图1所示。

1.教学方法及目标的优化。通过观摩学习、参加培训与交流、自己摸索等手段不断创新教育教学方法，探寻“流体力学与热工基础”课程每个章节的最优教学方法与授课模式。根据预期学习目标，实施多样性学习任务和学习活动，强调学生挖掘应用中的理论分析方法，营造浓厚的课堂教学氛围，培养学生的整体创新思维、工程意识与实践能力。

具体来说，教师通过播放简短、趣味性强的专业知识工程应用小视频，让学生从中找到自己感兴趣的知识内容，激发学生浓厚的课堂兴趣。同时，鼓励学生上讲台讲述应用的例子及背后的知识点，让学生有充分的自主性，让学生真正掌握课程核心知识点，提高课堂教学质量。

2.教学内容及大纲的调整。细化学习目标，因材施教，对教学内容与教学大纲进行不同程度调整；围绕学习目标设计可测评的学习任务和学习活动，不拘泥于课本或习题集的模型教学，从生活中、趣味性视频中寻找可用的模型素材，鼓励学生对自己所见与本课程理论知识有贯通的认识，从而培养学生的创新能力。

基于跨专业学生采用的教材内容，考虑其他课程教学内容的交叉与重复，以选课学生的专业、年级构成等总体情况为参考，制订合理的教学大纲，明确课程学习目标，对教学内容进行合理调整。具体来说，舍去关于流体力学及热力学中的基础普及内容，重点突出贴合实际工程应用的流体力学伯努利方程的应用及复合传热的计算等知识点。

3.教学成绩评定的完善。跨专业课程的学生培养模式需要结合各专业的需求，综合考虑并制订课程培养方案。学生成绩的评定，不拘泥于唯分数论，探索学生课堂互动及课余知识的应用认识和课堂内容与实际生活相结合，结合专业论文创作、动手制作演示、课堂表现等成绩评定方式，制定完善的多方面、多形式的综合成绩评定方法。

具体来说，考核主要分为期末考试、课堂自主讲解、课后论文及制作演示三部分。期末考试主要考查学生对本课程基础知识的了解情况，课堂自主讲解主要考查学生对课程相关内容的实际掌握情况，课后论文及制作演示主要考查学生对本课程的理解程度以及实际操作，以学生掌握知识并且能够学以致用为主，合理确定分配权重，优化最终考核结果。

4.课程教学团队的建设。作为一门面向跨专业学生开设的专业性相对较强的课程，参与课程的学生在专业、年级及空间思维能力等方面存在多样性，教师在课堂上要实时关注学生对于教授内容的认知程度，并迅速做出调整，以保证学生的认知度与参与度。在这一过程中，建设一支德才兼备、结构合理、教学水平高且教学效果好的高素质教师队伍，是此次课程建设的必要基础。课程组的教师应主动丰富课堂教学内容与教学资源，改进教学方法，应互相交流、互相学习，了解学生的真实学习情况并做出调整。

结语

结合国家对创新人才的需求，对目前工科类“流体力学与热工基础”课程进行教学模式改革。通过改进教学内容、教学方法以及考核方式等，创建课堂和课后理论与实践相融合的教学模式，建立稳定的课程组及教学团队，提高“流体力学与热工基础”课程的教学质量和教学效果，激发学生的学习主动性和创新思维，培养分析和解决实际问题的能力，从而培养跨专业的创新型人才。

参考文献

［1］苑洁，汪洪苗，刘世一.拔尖创新人才培养模式探索与构建［J］.工业和信息化教育，2021（9）：1-5.

［2］李印实，杨卫卫，李明佳，等.多元考核模式在工科基础课程教学中的应用探索：以热工基础课程为例［J］.高等工程教育研究，2023（S1）：135-137+140.

［3］王鹏飞，崔燕.安全工程专业“热工基础”课程教学改革与实践［J］.亚太教育，2015（31）：105+95.

［4］席新明，闫小丽.基于创新人才培养的热工基础课程教学改革研究［J］.高等农业教育，2011（9）：46-48.

［5］陈晓娟，焦坤灵.机械类本科生“热工基础及流体力学”课程教学改革探讨［J］.甘肃科技，2021，37（5）：59-60.