工程流体力学任务式实验教学模式

　　工程流体力学是研究流体的机械运动规律以及运用这些规律解决工程实际问题的一门学科。[1]从远古时期的治水工程，18世纪造船、航海的兴起，20世纪航空技术的发展，到现在生物技术、环境科学的飞速进步，无不渗透着流体力学的相关理论。在强调交叉学科对科学进步具有重大意义的今天，工程流体力学成为大部分工科学生的必修基础课程，主要涉及的专业有机械、能源动力、化工、环保、石油、冶金乃至工业自动化等。[2]

　　同物理、化学等学科一样，工程流体力学离不开实验，尤其是对新的流体运动现象的研究。实验能显示运动特点及其主要趋势，有助于形成概念，检验理论的正确性。二百年来流体力学发展史中每一项重大进展都离不开实验。自21世纪以来，国内各高校本科生的流体力学教学中实验教学环节逐渐得到重视。[3～6]然而，有关的工程流体力学实验教学改革的探讨却大都局限于实验设备的购买、教材的更新、实验室的科学管理以及采用计算机辅助教学等范畴。这些改革并未从真正意义上突破传统的实验教学模式，实验教学项目依然是沿袭多年的传统、经典的流体力学实验。为此，本文以提高学生综合应用所学理论知识能力以及实际动手能力两方面为出发点，提出以任务式实验代替传统接受式实验的实验教学新模式，并在自己的教学过程中进行了初步尝试。

　　一、传统实验教学模式的弊端

　　工程流体力学是一门理论性和实践性都很强的学科，其复杂性在于它是一门集静力学、动力学、热力学、流变学、工艺学、计算科学和测试技术等于一体的多学科综合科学。由于课程本身具有宽广的工程应用背景，其相对比较抽象的基础理论必须借助于实验教学才能完成课程教学。对于提倡素质教育和培养创新型人才的今天，沿袭至今的传统接受性实验教学模式具有如下弊端：

　　1.流体力学传统的实验教学模式强调与理论教学的配合，只是课堂理论教学的辅助性教学，主要开设一些经典流动现象的演示性和验证性实验，如雷诺实验，毕托管实验，文丘里管实验，沿程阻力损失实验等。这些传统实验各自相互独立，内容分散，综合性不强，使得学生被动的验证理论教学内容。由于在进入实验室之前，学生已经在课本上学习并认知了实验内容以及实验结果，实验变成了他们对所学知识的再复习。因此，他们普遍对即将进行的实验失去了兴趣。同时这些已经为他们量身定做的实验项目限制了他们发挥创造力的空间。

　　2.传统的实验项目需要有固定的实验设备台架，一般同一种实验设备需要购置10套左右，这样占用了大量的实验室空间。而且由于让本科生使用的实验教学仪器普遍精度较差，难以满足教师从事科学研究的需要;加之对于本科实验教学而言，一种实验项目一年只需使用一次，因此造成目前高校采购的用于本科生实验教学的设备使用率非常低。虽然如今国家在高等教育方面逐渐加大投入力度，但是，这样效率低下的投入从经济性上考虑显然是不科学。相对昂贵的闲置实验设备占用了大量的实验室空间，这也是目前国内各高校实验室管理与建设面临的一个突出问题。