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篇1

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；教學(xué)改革；現(xiàn)狀；思考

中圖分類號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-2851（2013）-01-0148-01

流體力學(xué)是土建類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是全國勘察設(shè)計(jì)注冊工程師基礎(chǔ)考試必考科目。流體力學(xué)作為力學(xué)的一個(gè)重要分支，主要研究流體在靜止或運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的基本規(guī)律及其在工程中的應(yīng)用，是高等學(xué)校眾多工科專業(yè)的必修課。流體力學(xué)也是一門理論性和工程實(shí)際意義都較強(qiáng)的課程，具有理論不易掌握、概念和方程較多且易混淆、對學(xué)生高等數(shù)學(xué)知識(shí)及綜合分析和處理問題能力要求較高等特點(diǎn)，與枯燥、繁多的理論以及教學(xué)時(shí)數(shù)的減少形成了尖銳的矛盾。因此，尋求一種新的有效的教學(xué)手段，視聽結(jié)合，充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)越性，加大課堂教學(xué)的信息密度和知識(shí)密度，拓寬課堂教學(xué)的新思路成為必然。

一、流體力學(xué)課多媒體教學(xué)現(xiàn)狀

根據(jù)在流體力學(xué)教學(xué)中應(yīng)用多媒體課件的情況來看，多媒體課件的應(yīng)用使單位時(shí)間內(nèi)教學(xué)內(nèi)容大為增加得到公認(rèn)，但對教學(xué)效果的看法反映并不一致。為了解使用多媒體課件的教學(xué)效果，我們兩次發(fā)出不記名問卷。其中一次讓學(xué)生給打分，30名同學(xué)中認(rèn)為現(xiàn)在使用的流體力學(xué)多媒體課件有較大幫助和有所幫助的各有10名，合計(jì)占67%。經(jīng)討論分析，多媒體課件之所以會(huì)出現(xiàn)授課效果不佳的情況，主要是因?yàn)樵谡n件的制作和使用的過程中，存在如下這些“問題”：

1.原有課件的制作和應(yīng)用沒有充分體現(xiàn)以學(xué)生為主體，只是將教師從粉筆、黑板中解放出來。有些章節(jié)內(nèi)容單調(diào)甚至照抄課本內(nèi)容，成了文本教材的電子化；有些則忽略了教學(xué)內(nèi)容的連貫性和邏輯性。

2.多媒體課件中，圖片、動(dòng)畫的選擇不符合整體教學(xué)的安排。要么簡單拼湊，造成課件的形式缺乏多樣性；要么將簡單的問題復(fù)雜化，缺乏合理的思路，其結(jié)果是大量的圖片分散了學(xué)生的注意力，浪費(fèi)了時(shí)間，造成教學(xué)質(zhì)量下降。

3.課件包含知識(shí)過多，文字描述繁瑣。為了讓學(xué)生能夠在有限的課時(shí)內(nèi)學(xué)到更多的知識(shí)，教師過于擴(kuò)大多媒體課件的知識(shí)量，造成了屏幕上顯示的內(nèi)容過多、講解時(shí)屏幕翻滾過快，學(xué)生對教師所講授的內(nèi)容沒有留下印象，也不知道大量的知識(shí)點(diǎn)該從何處著手記錄，導(dǎo)致學(xué)生不容易跟上教師的思路，不易復(fù)習(xí)。

4.課件內(nèi)容“乏味”，不能吸引學(xué)生注意力。部分課件內(nèi)容陳舊，有些內(nèi)容與講課內(nèi)容結(jié)合不緊密，還有一些音像不夠清晰，影響視聽效果。

二、課程多媒體教學(xué)改革的思考

1.總方案設(shè)計(jì)。通過問卷調(diào)查及調(diào)研等方法，對流體力學(xué)多媒體教學(xué)的需求性、優(yōu)缺點(diǎn)、教學(xué)效果等方面進(jìn)行全面分析。調(diào)查研究存在于各個(gè)主要教學(xué)環(huán)節(jié)中的問題，并進(jìn)行匯總分析，以確定出總體方案。

2.教學(xué)設(shè)計(jì)。根據(jù)《流體力學(xué)》教學(xué)目標(biāo)，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)過程等方面進(jìn)行安排，建立課程層次結(jié)構(gòu)。多媒體課件內(nèi)容的選取要以教材為藍(lán)本，從實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)、完成教學(xué)任務(wù)的需要出發(fā)，但又不能為課本所束縛，要充分增加課件的含金量。一個(gè)優(yōu)秀的課件不能只是教材的幻燈片演示，而應(yīng)該增加它的生動(dòng)直觀的作用，因此教材內(nèi)容的選取很關(guān)鍵。隨著對課件制作認(rèn)識(shí)的提高，我們做課件的每一部分時(shí)，都應(yīng)該做到心中有數(shù)，對于每一頁面的制作都要做到精益求精，這樣做出的課件才能流暢的運(yùn)行。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)合理的流程，使教學(xué)內(nèi)容通過多媒體課件的方式表現(xiàn)出來。多媒體教學(xué)擺脫了黑板加粉筆的呆板表現(xiàn)形式，依賴于大量的多媒體素材，把以往受時(shí)間和空間限制的內(nèi)容搬進(jìn)課堂，體現(xiàn)了其特有的優(yōu)勢。素材的選取依授課內(nèi)容而決定。制作課件時(shí)，老師本身就是一名導(dǎo)演，怎樣把“演員”（即素材）放到適合的位置，并使它表演得出色，全部依賴于導(dǎo)演的水平。因此教師要吃透教學(xué)內(nèi)容，在參透文字稿本的基礎(chǔ)上，反復(fù)構(gòu)思，進(jìn)行創(chuàng)作，設(shè)計(jì)出符合教學(xué)的課件來。

4.版面設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)技術(shù)性、藝術(shù)性以及應(yīng)用性良好的版面，提高課件的教學(xué)效果。課件制作過程要求熟悉電腦的基本操作、掌握相關(guān)軟件的使用方法。做課件并不是說我只要掌握了課件制作軟件的使用就可以了，它需要多種軟件協(xié)同工作，比如圖像制作、聲音錄制、文字編輯、動(dòng)畫制作等等，所以要求我們平時(shí)注意多學(xué)一些操作方法，或在計(jì)算機(jī)專業(yè)人員的配合下共同完成課件的制作，以使課件不僅具有教學(xué)內(nèi)容的教育性、科學(xué)性，而且要有課件的技術(shù)性，藝術(shù)性。

5.收集使用反饋意見。為保證課件的正常使用，還需要多次測試，以便能夠發(fā)現(xiàn)課件在運(yùn)行當(dāng)中存在的問題，及時(shí)修改，不斷完善。一個(gè)課件的好與壞，只有通過實(shí)踐才能真正得出結(jié)論。課件制作完成后，應(yīng)用于課堂教學(xué)，然后根據(jù)學(xué)生的反饋信息，再將課件加以修改，從而使其達(dá)到最優(yōu)。如果制作的課件引不起學(xué)生的興趣，在課堂上起不到應(yīng)有的效果，那么這樣的課件無疑是失敗的。因此還需要不斷地對課件進(jìn)行修改、完善與升級(jí)，使之更加適合教學(xué)的要求。

根據(jù)《流體力學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)、制作多媒體素材，集圖、文、聲、像的綜合表現(xiàn)功能，融教育性、科學(xué)性、藝術(shù)性、技術(shù)性于一體的課件，可以有效調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的潛能，強(qiáng)化教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量，從而促進(jìn)大學(xué)生對流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和應(yīng)用，并提高利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

參考文獻(xiàn)

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Abstract: This paper first presents the necessity of application of Mathematical Experiment in Complex Function and Integral Transformations curriculum in order to improve the practical process of education and emphasize the training of application of Mathematics in college education. Then, the teaching mode, teaching content, teaching method, teaching innovation and the method of examination of Mathematical Experiment in Complex Function and Integral Transformations curriculum are introduced in our university.

關(guān)鍵詞： 復(fù)變函數(shù)與積分變換；數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革

Key words: Complex Function and Integral Transformations；Mathematical Experiment；reform of education

中圖分類號(hào)：O1-0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2012）03-0210-02

0 引言

針對《復(fù)變函數(shù)與積分變換》課程教學(xué)的現(xiàn)狀，分析傳統(tǒng)課程教學(xué)中存在的不足，利用數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)案例教學(xué)推動(dòng)問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，結(jié)合西安交通大學(xué)作為研究型大學(xué)的定位，提出在該課程中引入分層次的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這些思想也已經(jīng)初步在我們申請2009年《復(fù)變函數(shù)》國家級(jí)精品課程中得到體現(xiàn)。

1 當(dāng)前國內(nèi)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的現(xiàn)狀

教育部在“面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容與課程體系改革計(jì)劃”中明確提出要加強(qiáng)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中的實(shí)踐環(huán)節(jié)，加強(qiáng)數(shù)學(xué)理論學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。當(dāng)前，在高校中普遍開展的《數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程的教學(xué)是近年工科數(shù)學(xué)教學(xué)改革的一個(gè)亮點(diǎn)，它順應(yīng)時(shí)代對當(dāng)前工科數(shù)學(xué)教學(xué)改革提出的要求。西安交通大學(xué)自2001年開始，在全校學(xué)習(xí)《工科數(shù)學(xué)分析基礎(chǔ)》和《高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》的班級(jí)全面進(jìn)行《高等數(shù)學(xué)》中的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)，其教學(xué)管理，教學(xué)改革，課程建設(shè)等方面已經(jīng)比較成熟[1,3]。通過幾年《高等數(shù)學(xué)》中的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，我們發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生完成了高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，顯示出了較強(qiáng)的分析能力、動(dòng)手能力、數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力[2]。結(jié)合現(xiàn)代數(shù)學(xué)發(fā)展方向的綜合性的、開放型的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程激發(fā)了學(xué)生前所未有的學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，部分學(xué)生甚至在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中寫到：“沒有實(shí)驗(yàn)的數(shù)學(xué)課程是不完美的……”。

但是在工程數(shù)學(xué)之一的《復(fù)變函數(shù)與積分變換》課程中的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還有待進(jìn)一步加強(qiáng)?！稄?fù)變函數(shù)與積分變換》在數(shù)學(xué)的其他分支（如常微分方程、積分方程、概率論、解析數(shù)論、算子理論及多復(fù)變函數(shù)論等）中有著重要的應(yīng)用，而且作為一種強(qiáng)有力的工具，還被廣泛應(yīng)用于自然科學(xué)和工程的眾多領(lǐng)域，如理論物理、空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、彈性力學(xué)、自動(dòng)控制學(xué)、信號(hào)處理、圖像處理以及大型系統(tǒng)故障診斷等許多領(lǐng)域。目前，各高校普遍將《復(fù)變函數(shù)與積分變換》課程作為工科各專業(yè)的一門重要的必修課來開設(shè)。然而，《復(fù)變函數(shù)與積分變換》課程的實(shí)際授課時(shí)數(shù)往往較少，如何在有限的課時(shí)內(nèi)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生既能掌握理論和方法，又能了解其在專業(yè)方面的應(yīng)用，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，這是《復(fù)變函數(shù)與積分變換》課程教學(xué)的一個(gè)挑戰(zhàn)。

2 《復(fù)變函數(shù)與積分變換》課程教學(xué)中存在的問題

2.1 傳統(tǒng)《復(fù)變函數(shù)與積分變換》教學(xué)中過分強(qiáng)調(diào)復(fù)變函數(shù)嚴(yán)密的數(shù)學(xué)體系，忽視對復(fù)變函數(shù)的本質(zhì)理解和工程實(shí)際應(yīng)用，沒有將基本概念與定理的幾何背景和實(shí)際應(yīng)用背景結(jié)合起來；既便有應(yīng)用也是“千年老問題”，缺乏新意，與科學(xué)發(fā)展方向脫節(jié)，無法有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，結(jié)果教師教得累，學(xué)生學(xué)得也苦，還感到學(xué)習(xí)這門課程沒有什么用。造成《復(fù)變函數(shù)與積分變換》總體教學(xué)效果不夠理想。

2.2 忽視學(xué)生主體的積極性，而一味強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容的真理性、必要性，采取填鴨式的灌輸教學(xué)方式，勢必難于取得理想的教學(xué)效果。

2.3 復(fù)變函數(shù)與積分變換課程的傳統(tǒng)考核方式比較單一，通常采用閉卷考試的形式，主要考察學(xué)生對基本知識(shí)、基本理論、基本方法的掌握情況。這種考試方式常常引起學(xué)生死記硬背、套公式、重計(jì)算，考完后容易忘記等現(xiàn)象，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力極為不利。加之《復(fù)變函數(shù)與積分變換》課程的講授與后續(xù)專業(yè)課程的使用有一定的時(shí)間差，在后續(xù)課程用到時(shí)往往都要花一定的時(shí)間復(fù)習(xí)，否則學(xué)生難于跟上，造成教學(xué)重復(fù)現(xiàn)象，課時(shí)利用率不高。

為了解決上述問題，我們認(rèn)為，任課教師可以通過教學(xué)內(nèi)容的合理安排，進(jìn)一步開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，結(jié)合“案例式教學(xué)”，即“問題提出一建立數(shù)學(xué)模型一分析研討一計(jì)算機(jī)處理一小結(jié)或進(jìn)一步思考”的過程，以及考核方式的配套跟進(jìn)來加以解決。我們正在編寫適合研究型大學(xué)的工科《復(fù)變函數(shù)與積分變換》數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，采取問題驅(qū)動(dòng)的數(shù)學(xué)教學(xué)模式和相應(yīng)的考核方式，依托西安交通大學(xué)工科數(shù)學(xué)基地的開放式數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)，開展工程數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3 《復(fù)變函數(shù)與積分變換》中的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與方法

3.1 編寫適合研究型大學(xué)的工科《復(fù)變函數(shù)與積分變換》數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，包含基礎(chǔ)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，綜合數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)。

基礎(chǔ)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是復(fù)變函數(shù)與積分變換課程的基本內(nèi)容，借助于計(jì)算機(jī)，使學(xué)生充分利用計(jì)算軟件如MATLAB或者M(jìn)ATHEMATIC進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的數(shù)值分析與實(shí)驗(yàn)，利用計(jì)算機(jī)的圖形功能，形象地展示某些基本概念和結(jié)論，加強(qiáng)直觀性教學(xué)，使學(xué)生加深對數(shù)學(xué)知識(shí)的理解和對數(shù)學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)；綜合數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是以復(fù)變函數(shù)與積分變換內(nèi)容為中心向相關(guān)的邊緣學(xué)科輻射，涉及到數(shù)值計(jì)算方法、矩陣計(jì)算、微分方程等學(xué)科，及現(xiàn)代新興的學(xué)科，如分形與混沌、小波分析等。通過建立一些簡單的數(shù)學(xué)模型解決一些實(shí)際問題，向?qū)W生展示計(jì)算過程和數(shù)值模擬過程,對算得的結(jié)果進(jìn)行分析、比較，最后給出可行的或是最優(yōu)的解決方案,加強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)主要針對部分在大一數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，培養(yǎng)他們綜合應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，為他們參加全國及北美大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽作好準(zhǔn)備。

3.2 建立《復(fù)變函數(shù)與積分變換》數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)多媒體教學(xué)資源素材庫 注重?cái)?shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，借助計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)模式，結(jié)合數(shù)學(xué)軟件MATLAB或者M(jìn)ATHEMATIC形象生動(dòng)地演示數(shù)學(xué)規(guī)律，完成數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的多媒體素材，供授課教師參考。在《復(fù)變函數(shù)與積分變換》課程網(wǎng)站上成熟的課件，供學(xué)生上網(wǎng)瀏覽，自學(xué)。

3.3 根據(jù)章節(jié)內(nèi)容定期安排學(xué)生小組討論并印發(fā)優(yōu)秀學(xué)生報(bào)告和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)通訊 為了鼓勵(lì)先進(jìn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，倡導(dǎo)學(xué)生自主應(yīng)用所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，我們將按照課程內(nèi)容在每章開始時(shí)結(jié)合數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)案例給學(xué)生提供部分討論題目，定期組織學(xué)生自行分小組討論，開展“研究式學(xué)習(xí)”，作為學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)成績和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)以及期末考試成績綜合起來記錄在最后成績中，避免一次考試定“終身”。對部分優(yōu)秀學(xué)生的讀書報(bào)告和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告定期匯總印發(fā)，在大學(xué)生中進(jìn)行交流。

4 《復(fù)變函數(shù)與積分變換》課程數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)

4.1 我們在《復(fù)變函數(shù)與積分變換》課程中結(jié)合“案例式教學(xué)”開展分層次數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，遵循數(shù)學(xué)科學(xué)的發(fā)展，采取問題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，輔助該課程基礎(chǔ)理論教學(xué)，激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)；根據(jù)課程內(nèi)容，將教師講解和學(xué)生自行探索結(jié)合起來，利用事先給定的題目或者學(xué)生自由選擇的題目定期舉行分組討論，開展“研究式學(xué)習(xí)”。

4.2 針對不同層次的學(xué)生提供不同層次的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及不同門類學(xué)科，選題新穎。綜合學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)和期末考試給出學(xué)生的最后成績，定期印發(fā)優(yōu)秀學(xué)生的討論報(bào)告和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告通訊會(huì)大大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，充分發(fā)揮學(xué)生自身的主觀能動(dòng)性。

今后，我們將根據(jù)我校研究型大學(xué)的特點(diǎn)，依托西安交通大學(xué)國家工科數(shù)學(xué)教學(xué)基地的網(wǎng)站和國家級(jí)精品課程《復(fù)變函數(shù)》，逐步完善我們在工科《復(fù)變函數(shù)與積分變換》中進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面的教學(xué)改革與嘗試。

參考文獻(xiàn)：

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