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［摘要］為滿足北京石油化工學院環境工程專業工程教育專業認證的最新要求，該研究針對流體力學傳統教學中存在的問題，從課程目標、課堂教學以及教學評價等方面對環境工程流體力學課程進行了改革探索，并就教學改革的實踐過程及效果進行了探討。結果表明改革后學生的學習能力和學習效果明顯提高。該研究成果可為環境工程專業認證相關課程的教學改革提供參考。

［關鍵詞］流體力學；專業認證；環境工程專業；教學改革

流體力學是環境工程專業一門重要的專業基礎課，是用理論分析和實驗測量的方法研究流體機械運動規律及其在工程實際中應用的一門科學。通過本課程的學習，學生應掌握流體運動的一般規律，學會必要的理論分析方法和一定的實驗研究能力，如應用質量守恒、動量守恒和能量守恒原理分析工程中的流動問題，或者通過相似理論和量綱分析開展模型實驗，為學習專業課程、從事專業技術工作或進行科學研究打下必要的基礎[1]。本文針對北京石油化工學院環境工程專業流體力學課程存在教學方式單一、學生課堂主動性不夠等問題，結合中國工程教育專業認證的最新要求，對流體力學課程進行了綜合改革。

一、專業認證對流體力學課程的要求

北京石油化工學院環境工程專業先后取得了北京市高等學校品牌專業、北京市級特色專業建設點、國家級特色專業建設點、教育部高等學校“專業綜合改革試點”以及北京市一流專業等專業建設成果，并在2016年順利通過了中國工程教育專業認證。為了實現持續改進并滿足最新的專業認證標準對畢業的要求，根據培養方案中列出的本課程所支撐的畢業要求及指標點，基于出口導向確定了本課程的課程教學目標及其與畢業要求指標點的對應關系。

二、環境工程流體力學教學中存在的問題

（一）課堂教學缺乏系統性和層次化

流體力學涉及理想流體和粘性流體的靜力學、運動學和動力學，覆蓋基礎理論知識和工程實踐，內容繁多、尺度跨度大、概念抽象、知識點分散[2-4]。傳統課堂教學多遵循章節順序，對課程內容的系統性和邏輯性關注不足，這就容易導致學生難以形成對流體力學整體知識的系統認識，學習過程和學習成果呈碎片化，更談不上能養成工程應用能力。

（二）課堂教學方式單一課堂教學方式單一，學生參與度不高

課堂教學多以教師為中心，強調原理與方法，而以理論知識傳授為主的教學思維使得學生容易感覺課堂知識枯燥乏味，學生學習的興趣和主動性普遍不夠，整體教學效果一般，課程教學目標難以實現。

（三）考核方式不合理

流體力學課程以往多采用平時成績（30%）加期末考試成績（70%）的考核方式。這種考試方式偏重期末考試成績，強調對原理和知識的掌握，對工程應用涉及較少，更缺乏對學生綜合應用能力的考查，無法達到工程教育專業認證對畢業的要求。

（四）教學評價指向模糊

教學評價的目的和意義在于判別課程教學目標的實現程度，分析教學過程的不足并持續改進。傳統教學評價多采用學生網評的方式，學生通過網絡針對授課方式、熟悉程度、交流溝通和作業批改等指標對教師進行定性評價。評價結果難以量化，而且無法評價課程教學目標的達成程度，難以用于課程的持續改進。

三、專業認證背景下流體力學課程的改革與實踐

（一）理論體系模塊化理論體系模塊化，課堂內容層次化

從課程構建角度來看，流體力學主要包括靜力學、運動學和動力學三大理論模塊，其余內容可看作三大理論模塊的拓展應用。因此，理論體系可劃分為相互聯系又相互獨立的三大理論模塊，如圖1所示。理論體系的模塊化有助于學生增強對課程內容內在關聯性以及整體邏輯性的認識，同時獨立又相互關聯的模塊有利于學生取長補短，形成個性化的認知結構。構建認知結構的前提是對知識體系有良好的整體認知[5]。整體性不僅是對這門課的整體認知，也是對這門課在整個專業、學科的整體脈絡的認知。因此，教師可以通過緒論課引導學生探索流體力學的發展史與其在各個時期的特點，幫助學生建立流體力學知識體系架構的概念，以形成整體性的認知。在理論知識的課堂授課過程中，結合北京石油化工學院“建設特色鮮明的高水平應用型大學”的定位和工程教育專業認證的宗旨，實施多層次、多維度的理論知識教學模式。根據工程實際需要，將流體力學的教學內容分為三個層次，即流體力學的基礎理論、流體力學知識與進展、流體力學應用與實踐。教師集中有限的精力和時間圍繞理論到實踐、舊知到新知進行重點講解，關注學生學習能力的培養。

（二）積極探索問題引導式教學

針對傳統教學方式單一、學生學習興趣不濃的問題，教師可以引入雨課堂，采用互動式信息化課堂授課。授課之前提前預習內容，創設教學情境，引導學生通過舊知探索新知；學生總結學習收獲和疑點難點，教師根據學習情況開展重點、難點知識點的講解，并通過工程案例和工程問題背景的設置，激發學生探究問題、解決問題的興趣；設置在線問題，引導學生思考并考查課堂效果以便及時調整。通過教學設計力求每個知識點形成“為何學、學什么、怎么學”的閉環。在教學方法上，采用多媒體、動畫、案例、板書等多元化的方式，根據知識點的特性、學生的思維習慣選擇單一或復合的教學方法，將流體力學里面難以用語言描述的流動圖像、概念等生動地顯現出來，幫助學生建立清晰的物理概念，縮短認識過程，并鼓勵學生隨時質疑，提出自己的觀點。

（三）考核方式多尺度化

為了全面考查學生的綜合能力，采用全過程考核方式評價學生的學習效果，針對課堂內容的特點通過平時成績、階段測試、項目學習、實驗環節和期末考試五個環節評價學生的學習表現。其中，平時成績包括課上表現和課后作業，主要考查單個知識點的掌握情況；階段測試根據理論體系模塊進行三次，主要考查模塊知識的掌握情況以及識別和表達實際問題的能力；項目學習針對相似原理和量綱分析來考查學生解決實際工程問題的能力（見圖2）；實驗環節采用圖3所示教學流程來考查學生的知識原理掌握情況和實驗研究能力；期末考試全部采用綜合性計算題或論述題考查學生綜合運用知識初步解決復雜工程問題的能力。

（四）改革教學評價方式

以學生為中心的成果導向性教學要求教學體系確保符合畢業要求，而畢業要求的量化指標是課程教學目標，因此，課程評價要以課程目標達成度為依據。教學大綱設定了課程目標達成度與考核環節的對應關系，要求以達成度大于或等于0.70為達成標準。

四、教學效果

我們以改革前后兩屆環境工程專業的學生為研究對象，前一屆流體力學課程使用的是傳統教學方式，稱為傳統教學班；后一屆使用的是問題引導式教學方式[6]，稱為問題引導教學班。對這兩個教學班的學生狀況進行分析發現，學生在來源、先修課程成績等方面沒有明顯的差異。采用軟件SPSS19.0從記憶知識點和綜合分析知識點兩方面對這兩個教學班的成績進行統計分析，其結果如表2所示。這兩個教學班的記憶知識點和綜合分析知識點均有明顯的差異。無論是記憶知識點還是綜合分析知識點，問題引導教學班的平均成績均高于傳統教學班的，尤其是前者的綜合分析能力得到了顯著提高。

五、結語

工程教育專業認證對新時代下環境工程專業的人才培養提出了更高的要求。流體力學課程概念抽象，公式推導多，從理論到實踐跨度大，學生學習積極性不高。為解決傳統教學中存在的教學效果差、考核和評價方式單一等問題，通過科學組織教學內容、開展探索問題引導式教學、完善考核和評價方式等多措并舉的綜合改革思路開展了流體力學課程教學改革。調查結果顯示，改革后學生的學習投入和學習成績顯著改善，尤其是學生分析解決問題的能力有了明顯提高。

［參考文獻］

［1］劉鶴年,劉京.流體力學［M］.北京：中國建筑工業出版社,2016.

［2］方奕棟.關于工程流體力學本科教學的反思［J］.課程教育研究,2017（32）:223-224.

［3］毛文貴,卿上樂,李建華.淺談新工科背景下學生復雜工程問題能力的培養：以《流體力學與流體傳動》課程為例［J］.教育教學論壇,2019（4）:233-234.

［4］薛向東,陳勇民,童蕓蕓,等.基于專業認證的流體力學教學實踐［J］.浙江科技學院學報,2018（6）:517-522.

［5］陳卓,周乃君.問題引導法視域下專業基礎課程教學改革的思考：以能源動力類《流體力學》課程為例［J］.現代大學教育,2012（5）:104-107.

［6］田社平,王力娟,邱意弘.問題式教學法對工科大學生批判性思維傾向影響的實證研究［J］.高等工程教育研究,2018（6）:156-160.

作者:劉美麗 陳家慶 韓嚴和 單位:北京石油化工學院環境工程系