前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的流体力学教学中的情景教学法分析，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
[摘要]为了在课堂教学中培养学员的创新意识，结合课程内容有效地实施素质教育，培养学员的思维与创造能力，提出了在力学课堂教学中开展情景教学法的教学模式，给出了流体力学中开展情景教学的案例，让学员在科学问题被提出的情景中思考解决问题的方法，从而起到锻炼学员的思维及培养学员创造力的目的。
[关键词]教学方法；教学模式；课堂教学；素质教育；情景教学
大学课堂教学是大学生汲取新知识、锻炼思维模式及培养创造力的主要场所。教育的核心是培养学员的创新意识与实践能力。如何在教学中实施这种教育，教员如何在课堂上以传授的知识作为一种媒介来具体进行，这样一些问题就摆在了我们广大教员面前。认识论告诉我们，来源于实践、上升为理论、又指导实践，这是我们认识客观规律、应用客观规律的一般过程。心理学告诉我们兴趣是最好的老师。我们就是要通过每次课程的学习，采用启发式教学方法，提出一些新颖、能引起学员兴趣的问题，再现学者们发现这些问题与解决问题的情景，让学员幻想与学者们处于同一问题情景中，引导学员从问题中自己得到结论。通过学员的思考、教员的引导，不断重复这些认识过程，让学员体会这种过程，让学员的思维随着教员的讲解不断深入、不断发展得到锻炼。让学员与教员站在问题的同一出发点上，去探索问题的内在，养成学员提出问题、解决问题的良好习惯与能力。这样一种教学方法可以称之为情景教学法。
1情景教学法的内涵
情景教学是指在教学过程中，教师有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的、以形象生动为主体的具体的场景，以引起学生一定的态度体验，从而帮助学生理解教材，并使学生的心理机能得到发展的教学方法。情境教学法的核心在于激发学生的情感，传统的情景教学多用于文科以及具有一定实际学生操作的课程，如英语、医学等。学习者参加到情景中，能够实现思维与行动的改变。该方法主要通过对事物的发展与环境、过程的模拟或虚拟再现，让学员身临其境，理解教学内容、启动学员思维，激发学员的潜能。在工科课程中，历史上有许多的概念、定理与方程的提出、发现与推导是离不开当时学科环境与基础的，为什么这些学者会在当时的条件下提出这些概念，能够推导出这些方程与定理，如果教员能够用语言或图像在课堂上再现当时的学科环境与及基础，提出一系列的问题，引导学员遵循既往学者的思路，一步步自己找到答案，则会极大地调动学员的学习积极性，培养学员的创新思维与实践能力。情景教学法的目的就是要让学员成为学习的主动者，问题的解决者，要让学员思考问题。
2情景教学法的实施原则及步骤
任何一种教学方法的实施都需要遵循一定的原则，否则实际的课堂效果就难以把握。在情景教学中应注意把握以下几个原则：一是整体性原则。教员应根据所讲授内容的特点，进行有针对性的、整体的系统设计，要将问题形成问题链，便于学员在一系列问题的引导下进入情境并思考解决方法。二是以学员为主的原则。教学过程中，要注意到引导学员深入到情景中去，强调学员参与过程中的独立自主性，教员所起的作用是引导，让学员可以相互讨论起来。情景教学法的实施对教员提出了的较高的要求。首先教员要依据教学内容，设计出情景，要通过情景环节的设计，能让学员真正地带入到情景中，化身面对问题而成为解决问题的那位学者，这就要求教员要收集课程内容中问题提出时的环境、知识基础、遇到的瓶颈在那里，只有这样才能在课程教学中尽量复原当时的环境，以利学员思考。其次，在教学实施时，要用图片、图像的方式展现科学现象，提出让学员思考的系列问题，引导学员找出科学现象后面的规律，让学员成为学习的主角。
3流体力学课程中的教学实施案例
边界层概念的提出及边界层分离现象的讲解。流体力学课程中有一个很重要的概念是边界层，它是著名的流体力学大师德国的普朗特教授基于实验观察于1904年在德国海德堡召开的第三届国际数学大会上提出的。这一概念的提出，以及基于这一概念建立的边界层理论极大地推动了流体力学的发展，其影响持续到现在。利用情景教学法讲这个概念时，不是直接给出概念，而是首先给出了当时流体的发展简况及其提出背景。19世纪末，流体力学的研究工作有两个互不沟通的方向：一是理论流体力学，它利用数学方法研究流体绕固体的流动，当时已达到较高的水平，但计算结果往往与实验结果不一致，例如圆柱体的定常绕流，计算结果表明没有阻力，但实验表明却有阻力，于是在流体力学史上留下了达朗贝尔疑题。二是水力学，主要是用实验方法进行研究，将实验结果归纳成经验公式或半经验公式应用于工程实际，但缺乏理论基础。理论流体力学的计算结果与实验结果不一致的原因是在运动方程中没有将流体的黏性考虑进去。计及流体黏性的N-S方程，又因过于复杂而不可能在当时的技术条件下求解。所以，流体力学的发展遇到了困难。一方面是无黏流理论解决不了实际问题，另一方面是黏流理论无法求解（蠕流有解，但实用价值有限）。其次，要描述普朗特做实验观察时看到的现象。德国力学家普朗特在汉诺威大学执教时，用他自己发明的世界上的第一台水槽对流动现象进行了大量的观察研究。他发现雷诺数较小时，黏性影响的区域非常大。但实际生活中物体运动的雷诺数通常是很大的。如长为7m的鱼雷，在海水中航速50节时其对应的雷诺数约为1.8×108，而长为100m的潜艇，航速25节时，其对应的雷诺数高达1.3×109。在大雷诺数下，普朗特观察到流体在大部分流场上的流谱与无黏流的流谱是一致的，差别主要出现在物面附近。此时黏性影响的范围被限制在一个非常薄的区域内。第三，基于前面的学科背景及观察到的实验现象，提出问题，如果你观察到了这种现象应该怎样做。第四，依据实验现象引导学生建立边界层的概念，即在大雷诺数下的流场分为两部分处理：在边界层以外，仍用无黏流理论来处理，而在边界层之内，则考虑流体的黏性。由于边界层很薄，考虑黏性的动力学方程在边界层内可以被大大简化，因此可以得到一些有用的解析解。边界层概念的引入对流体力学的发展起了很大的作用。边界层概念的提出既挽救了无黏理论，使其在大部分流场上可以适用，也挽救了黏流理论，使其得以求解。与流动阻力有关的一个重要概念是边界层的分离现象。例如速度相同的流体流过三个迎流截面面积一样但形状不同的物体时（如圆盘、圆球及流线型回转体），三个物体受到的阻力并不相同，其中圆盘阻力最大，圆球次之，流线型体最小，圆盘的阻力可以达到流线型体的八倍，为什么会出现这种情况呢？讲解这个问题时，首先让学员观察流体流过这三个物体的流动现象，再现力学家发现造成阻力增大原因是边界层分离的现象，引导学员提出边界层分离的概念。其次就要引导学员回答为什么会发生边界层分离，边界层分离的原因是什么。此时，给学员放两段实验录像，引导学员自己得出导致边界层分离的两个必要条件。然后再提问，满足这两个必要条件就一定会边界层分离吗？带着这个问题，与学员一起分析边界层分离的原因直到找到答案，了解了边界层分离会增大流动阻力后，如何减小阻力就比较容易实现了。
4结语
这种再现问题提出的情景，可以比较容易地让学员体会到当时研究者的思维方式，让学员理解为什么会采取这样的方式研究问题，让学员的思维模式与创新能力得到锻炼，从而达到在传授知识的过程中培养学员能力的目的。当然任何一门课程都不可能仅用一种教学模式就能非常适宜地完成好教学任务，教员应在课程教学中选取合适的教学方法，以利于最大限度地调动学员的学习积极性，启动学员的思维。
【参考文献】
[1]J.M.索里，C.W.特尔福德.教育心理学[M].高觉敷等译.北京：人民教育出版社，1982.
[2]张志宏，顾建农，刘巨斌，等.流体力学[M].北京：科学出版社，2015.
[3]王冲，顾建农，鄢红春.问题链教学模式在流体力学教学中的应用[J].力学与实践，2012（3）：81-83.
作者:顾建农 单位:海军工程大学基础部
