工程流体力学实验教学的改革与创新

第30卷第2期宁波大学学报（教育科学版）V ol. 30 No.2 2008年4月 JOURNAL OF NINGBO UNIVERSITY（EDUCATION EDITION） Apr. 2008 工程流体力学实验教学的改革与创新
祝会兵，戴文琰，李建
（宁波大学建筑工程与环境学院，浙江宁波 315211）
摘要：文章针对工程流体力学实验教学中存在的问题，从实验教学内容、实验教学方法和手段、实验考试制度等方面进行深入细致地分析，结合教学实际，进行了改革与创新的探索，并提出了一些有益的方法和建议。

关键词：实验教学；工程流体力学；开放式实验；设计型实验；考试制度
中图分类号：G641 文献标识码：A 文章编号：1008－0627（2008）02－0107－03
实验教学是高校理工科教学过程中的一个重要环节。

通过实验可以引导学生从中发现问题、分析问题，并运用所积累的理论和实践知识解决问题，从而激发学生对新事物的探索和实现新的创造。

因此实验教学是高校实施高素质人才和创新型人才培养不可或缺的重要环节。

工程流体力学课程是土木工程的专业基础课，与土建类各专业课程有着密切的关系。

由于专业的性质，决定了土木专业的学生走向社会后，必须能尽快适应各种复杂的工程技术环境，综合运用专业学科知识，创造性地解决工程技术难题，而实验教学在运用理论知识解决实际问题中起着承前启后的作用。

但长期以来，我国高等教育在人才培养模式上存在着重书本，轻实践，重理论轻科研的现象。

实验课程的开设形同虚设，学生没有真正从实验课中学到东西，从而不能做到知识、能力、素质的协调发展。

为了迎接挑战，培养高素质的工程技术人才，使土木系的毕业生真正成为社会需要的建设者，改革实验教学势在必行。

[1~4]
一、改革实验教学内容，培养学生的自主探索性
传统的实验教学内容以验证型实验为主，学生只能在教师和实验指导说明书预先设定的框架中被动地完成实验，这在一定程度上抑制了学生的主观能动性的发挥，不能启发学生的求异思维能力，缺少综合能力训练的内容，也不能体现科学知识的更新发展。

工程流体力学的验证型实验包括：水静力学实验、能量方程实验、动量方程实验、雷诺实验、文丘里实验、局部阻力损失实验、沿程阻力损失实验、孔口与管嘴出流实验，另外还有两个演示实验：流动演示和流谱演示实验。

为改变单一的实验形式，我们采取了按层次结构来设置实验教学，在实验课中分必修实验和选修实验。

必修实验内容就是原来的验证型实验，而选修实验为设计型、观察思考型的实验项目。

设计型实验有：流量控制与检测实验、明渠流中水面曲线实验。

在实验过程中，允许学生采用不同的实验原理自主设计实验方案，前者是要求用几种不同的方法测流量；后者是通过设置不同的初始条件来观察不同的水面曲线形状，设计出来的形状越多，实验就越成功。

这既可作为基础训练的加深和综合能力开发的手段，也可作为学生学习效果的检验。

观察思考型实验包括：虹吸现象实验、毕托管测速实验、水击现象实验。

引导学生对日常生活中司空见惯的现象作深刻的思考和研究，把理论和实际真正结合起来。

这样极大地激发了学生的求知欲望，也培养了学生发现问题解决问题的能力。

二、改革实验教学方法，推行开放式实验
传统的实验教学方法比较单一，先是教师讲解，学生结合实验指导说明书做实验，得出实验结果，
收稿日期：2007-12-03
第一作者简介：祝会兵（1966-），女，浙江宁波人，宁波大学建筑工程与环境学院副教授，博士研究生。

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完成实验报告。

这种模式对培养学生的基本实验素质（包括数据处理、误差分析、仪器操作和撰写实验报告）确实起了很好的作用，同时由于实验结果与理论吻合较好，能很好地配合理论课的教学。

但按部就班的做法在一定程度上限制了学生自由发挥的空间。

开放实验是实现实验教学改革和创新的新途径，开放实验室不仅指仪器设备与时间概念上的开放，更是指实验课程、实验项目、研究课题的开放。

对学生实行目标管理，给学生规定好本学期必做的实验任务，同时提供若干可供选做的实验项目，学生可以在开放的时间段内的任何时间来做实验，对具体实验的时间实行弹性控制。

这样就为学生创造了一个生动、活泼、主动、自由的学习条件和环境，调动学生的积极性，培养学生的综合能力，并能适应不同水平和能力的学生的要求，从而使学生由被动地位转移到主动地位。

通过实验方案的设计、仪器使用、调试、故障排除、数据处理等一系列实践活动，学生会发现更多、更深、更广泛的问题。

这有助于培养学生实事求是的科学态度、一丝不苟的严谨作风、面对挫折和失败勇于进取的精神。

也将激发学生勇于探索、不断创新的精神。

工程流体力学实验借鉴这一先进的实验模式，拟采用开放实验，从周一到周五的白天，实验室向全体学生开放，每个实验开始前，看一段相关实验的录像，帮助理清实验步骤；实验过程中，要求学生一人独自完成实验，这样就有了更多的动手机会，也会促使他去思考实验中出现的问题。

同时提高了实验室与仪器设备的利用率，可以有效解决实验人数多，仪器设备不足的问题。

三、改革实验手段，加强计算机在实验教学中的作用
当前计算机技术发展异常迅速，已成为新技术领域的带头学科，而把多媒体强大的动画仿真功能和便捷的人机交互功能运用到实验教学中来，可以弥补传统实验教学的不足。

主要有以下几个优点：
1. 利用动画技术模拟无法直接或难于用实验演示的物理现象、物理过程，为学生理解、接受和记忆理论知识创造条件。

如在“沿程阻力损失实验”和“文丘里实验”中，所用的介质是水银，所以原先轻易不让学生动手。

自从实验室拥有了一套电脑模拟实验以后，这个问题就迎刃而解了，学生们在电脑上完成此项实验，弥补了不足。

2. 利用仿真实验进行实验操作的方法演练和细节指导，可以强化完成实验所必需的关键问题，如实验条件的控制和注意事项等，有助于提高学生实验的成功率。

在工程流体力学实验中，让学生先在计算机上模拟实验，收到了很好的效果。

3. 将动画模拟与真实实验相结合，重复展示实验现象发生的全过程，并利用交互功能控制过程进行的速度，增强实验效果。

在工程流体力学实验中，如觉得有疑问或在实验中没看清的现象，可通过模拟实验进一步观察，使实验效果明显增强。

4. 随着高新科技的不断发展，通过多媒体可以对相关的前瞻性技术作一些演示、介绍，使学生们了解先进的仪器和本专业领域较前沿的实验手段，从而增加他们的危机感、紧迫感和使命感，激发学生们的学习热情。

总之，将多媒体计算机技术与传统的实验教学手段有机地结合起来，可以取长补短，相得益彰。

四、改革实验考试制度，全面评价学生
现行的实验课考试形式，主要是通过评阅学生的实验报告来评定分数，最后参考这些实验报告的成绩给出一个总的成绩。

这样做的弊端是学生只要完成实验报告，就能得到一个好分数，而不去考虑从实验中学到了什么。

在实验教学过程中，实验成绩应该具有评价功能、鉴定功能、引导功能和激励功能，但是就目前的打分方法，其实是忽略了它的鉴定、引导、激励功能，只具有了评价功能。

这种实验考试目的的功利性，加上学生的实验成绩与奖学金、三好学生的评定以及各种荣誉称号的获得密切相关，导致学生把追求高分数作为目标，学生在实验过程中就会敷衍了事，造成拼凑实验数据、抄袭实验报告，因此实验教学质量难以保证，实验教学目的难以达到。

中共中央国务院《关于深化教育改革全面素质教育的决定》中明确指出：“高等教育要重视大学生的创新能力、实践能力和创业精神，普遍提高大学生的人文素养和科学素质。

”同时指出：“重视培
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养学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作和社会活动的能力。

”这就要求我们不能以简单的评定方法来衡量一个学生[5]，而应该全面科学地评价一个学生的综合素质。

树立融拓宽知识、培养能力、提高素质为一体的教学理念，以创新教育为核心来衡量学生，并以此作为督导教学双方的教育目标。

引导学生勤于思考，善于发现并提出问题。

启迪学生的创造性思维，鼓励学生掌握吸收新知识和创造新知识的方法，激发学生敢闯敢干、敢于怀疑和批判的科学精神和良好的心理素质。

反映在实验考试的方法上，首先应根据实验的特点和实验考试的目标，选择不同的考试形式，或采用几种实验考试形式的组合，以使考试更有效更全面。

增加笔试范围，把考实验理论和考实验操作结合起来，全面反应实验课的具体要求。

把评定知识和评定能力结合起来，体现分数的实际价值。

把考学生和考教师结合起来，通过考核学生，发现教学上的薄弱环节，从而为实验教学的改进提供依据，不断促进实验教学质量的提高。

其次，在理论考试中，要确立能体现创新特点的题型，最大限度调动学生的学习积极性。

题型可分为客观题和主观题，根据考试内容、考试目标，灵活采用不同题型，充分发挥各类题型最佳测试点的作用。

最后规范实验考试成绩构成。

在工程流体力学实验的评分中，我们拟采用综合评分法，实验成绩的构成如下：笔试成绩占20%，实验操作成绩占50%（其中必修实验操作占35%，选修实验操作占15%），实验报告成绩占30%。

实验操作成绩需要实验指导教师在学生实验时作相应的记录。

最后综合评定每个学生的各项成绩，得出实验总成绩。

评定实验成绩是实验教学的手段而不是目的，它服务于教学，要充分认识教育改革对实验考试提出的新要求，使它起到促进学生自主、灵活地学习的作用。

五、结语
实验课既是一门综合技术，又是一门科学，有其内在的发展规律。

要提高实验教学质量，培养学生的综合素质，必需积极探索实验教学的规律，改革实验教学体系，使高等教育满足社会的需求，培养出更多更好土木工程的专门人才。

参考文献
［1］黄英，雷菁. 关于高校工科实验课开设问题的探讨[J] .高等教育研究学报，2005，28（2）：85～86.
［2］李莉娅，郭进武. 加强高校实验工作改革，努力提高实验教学质量[J]. 高教论坛，2007（1）：58～60.
［3］申海燕. 高校实验教学的新理念与新体系[J]. 高教论坛，2007（2）：104～106.
［4］潘迪夫，李素康. 大学工科专业实验教学改革探索与思考[J]. 高教论坛，2005（4）：43～46.
［5］唐良宝，杨运鑫. 高等学校实验教学考试方法改革探讨[J]. 广西高教研究，2002（2）：46～48.
Reform and Innovation of Experiments Teaching in Engineering Hydrodynamics
ZHU Hui-bing, DAI Wen-yan, LI Jian
（College of Architectural Engineering and Environment，Ningbo University，Ningbo 315211，China）
Abstract: The article attempts to survey the issues and problems in the experimental teaching reform for the fluid mechanics from the perspective of contents, approaches, techniques, and examinations, etc. It, based on teaching practice, explores potential and effective access to reform and innovation of experimental instruction.
Key words:experimental teaching；engineering hydrodynamics；open experiment；design-oriented experiment；examination system
（责任编辑 裴 云）。