作者简介：李小川（1976-），男，河南焦作人，扬州大学能源与动力工程学院，讲师；田萌（1977-），女，陕西安康人，扬州大学能源与动力工程学院，讲师。（江苏扬州225127）
一、“工程流体力学”教学调查研究
“工程流体力学”课程通常是开设于热能动力工程专业二年级阶段。对扬州大学的学生的问卷调查显示，多数学生对“工程流体力学”课程的评价是“难学”。为何会有这样的评价，通过分析发现，存在几个方面的原因。
1.研究对象比较抽象
“工程流体力学”课程本身研究对象是流体，没有一定的形状和具有流动性，这是流体区别于固体的本质特征。这一特征决定了流体力学研究理论比较抽象、经验公式繁多且推导过程复杂不易理解、易混淆，进而导致了本课程教师难教、学生难学，教学效果不够理想。因此，能否将前面学习过的对“固体”平衡和运动物理规律的分析方法通过比拟的方式移植到“流体”上，并使其形成正向的学习迁移是学生能否很快的掌握本门课程学习方法、学好本课程的一个很重要的方面。[1]
2.教师与学生
“教学”包括“教”与“学”两个方面的内容，忽视任何一个方面都有可能造成教学效果的不理想。理论课教学是工程流体力学课程教学的主要方面，是进行实验指导和应用于工程实践的基础。某些任课教师为了自己的方便省事，教材和教学内容仍然是多年前的老教材，对现阶段流体力学的发展方向和研究成果，以及本学科的最新科技前沿理论及工程应用进展不能做到及时更新，教学内容与实际应用严重脱节。
教学方法单一呆板，无法吸引学生的兴趣。经常看到这样一种现象：教师在讲台上只顾着自己滔滔不绝地讲，忽视了课堂教学的互动性和学生的主观能动性，学生了无兴趣的在座位上睡觉、开小差、玩手机，基本上是教师在向学生单方面地传授知识，这样的教学效果是很低的。[2]
本专业本科生新的培养方案中课程设置有这样一个特点：课程增加，课时压缩，总学分保持不变。“工程流体力学”课程理论课学时从64压缩到48学时，在教学内容总量不变的情况下，每堂课教授的内容，即学生需要接受的信息量就大大增加了，严重增加了学生的负担。“浮躁”是当代很多大学生所普遍具有的心理特征，导致的直接结果是学生自制力差、怕吃苦，上课前不预习、课后不认真复习、作业普遍抄袭。
二、教学改革的目标
围绕当前“工程流体力学”课程教学中存在的问题，以提高课程教学质量、实现教学目标为目的，进行了如下方面的改革：改变教育理念，以课程改革与教学适应新时代的要求为目的；加强教学方法与教学手段的改革，提高“教”的质量；加强课程的应用性，解决基础理论课程的知识教育、应用能力与创新能力的培养，全面提升学生的综合素质；加强课程教学评价与考核体系改革，引入全程教学评价与考核机制。[3]
三、“工程流体力学”教学改革探索
从上面的分析可知，“工程流体力学”课程教学效果不理想存在很多方面的原因，因此，教学改革也要同时从多方面入手才可以起到事半功倍的效果。以下是笔者在扬州大学热能与动力工程专业本科生课程教学中进行的探索与尝试，取得了较好的效果。
1.教学方法的探索与实践
赵立娟
马亚生
顾磊
[摘要]（工程流体力学）是能源与动力工程专业学生的专业基础课，合理的评价体系能充分调动学生的学习积极性，提高学习效果。结合（工程流体力学）课程教学特点及现状，对该课程的多元评价模式进行设计，并在教学中进行探索，结果表明教学效果多元评价方案能调动学生学习兴趣，激发学生的创造力。
[
关键词]工程流体力学；多元评价；教学改革
一、（工程流体力学）教学现状
《工程流体力学》是能源与动力工程专业学生的专业基础课，有着承上启下的作用，对后续专业课程的学习有着重要的影响。科学、全面、合理的评价体系能提高学习评价质量、提高学生学习的积极性。但目前的评价模式存在一定的局限性，没能起到评价的导向作用，需要进一步改进。
2．评价方式存在的问题。根据课程教学、学生反馈、后续课程等多方面的调查分析，目前《工程流体力学》课程学习评价的局限性表现在以下方面：
(1)评价的主体单一。现有的《工程流体力学》评价模式主体的是教师。所有环节都由教师进行评价，过于强调教师在教学中的主导作用，忽视了学生作为学习主体的地位。学生被动接受评价信息，存在客观性缺失的现象。
(2)评价的内容片面。传统的《工程流体力学》学习评价内容包括平时成绩（书面作业、出勤、实验）和期末考试。期末成绩占70%，平时成绩占30%。考试成绩作为主要内容来评价学生学习成效，其最大缺点是侧重于结果，忽视了过程。不能充分反映学生的学习态度和实际能力。工程流体力学课程学习目的是学以致用，所以既要重视学习过程，也要对学生实践动手能力、创新能力、科研攻关力进行全面培养。
(3)评价的方式单调。《工程流体力学》课程的评价方式是考试分数。虽然在一定程度上能反映学生对知识的掌握程度，却不能客观地反映学生积极的学习态度、学习效果及学以致用的能力。考核的仅是学生对知识“复制”的能力，即评价的是学生的记忆和保持水平，没发挥出学生的主观能动性。在近几年的教学中有出现不少高分低能学生，他们在课程考试中可能会取得较好的成绩，但对于课本之外知识的获取能力较差。部分学习成绩好的学生还表现出死钻牛角尖的特征，缺乏从宏观上把握问题的主旨及方向。高能低分的情况屡见不鲜。因此，评价的方式应有侧重，引导学生学习基本理论，重视解决问题能力和创新意识的提升。
二、（工程流体力学）课程的多元评价模式的分析
学生各自有不同的特征，在学习过程中能表现出多方面的能力，各种能力的水平是有差异的。学生的学习效果应采多元的评价模式来进行，多方面考察学生的学习状况和效果。四针对《工程流体力学》课程的特点，多元评价模式包括以下几方面：
1．评价主体的多元化。授课教师、学生个人、小组都作为评价主体，在条件允许的情况下后续课程的教师也可以作为评价的主体。教师由“一家之言”变为评价活动的参与者和组织者。学生由被动的被评价者变成评价主体的参与者。学生的能力是多方面的，有各自的优点与不足。学生能参与自己学习效果的评价，能使学生的主动性、自尊心、心理个性得到张扬，发挥学生的自主性、探索性和创造性。将3-5名学生组成小组既可训练学生的组织协调能力也有助于学生整体素质的提高。多元化的评价主体，有利于教师与学生之间的沟通，以及学生之间的相互学习与合作，提高了评价结果的客观性。
3．评价方法的多元化。依据评价内容不同，可采用量化评价和质量评价两种方法。这两种评价方式的各项评价指标都要有明确的含义。量化评价各项指标要做到规范，易于操作，利于学生按照指标要求不断修正自己的努力方向，以达到良好学习效果。质量评价是需确定学生是否积极、方向是否正确而对某些细节和小的利弊得失采取模糊评价的方法，包括到课率、课堂表现等。
三、（工程流体力学）课程多元评价设计与实践
1．《工程流体力学》课程的多元评价过程。①根据教学目标，合理设定评价内容的各项具体指标及权重系数，并在开始教学时公布评价的各项具体细则：②教学过程评价主体根据评价指标对各项评价内容进行评价，引导学生在评价过程中学习：③教学活动后统计分析各项评价数据，得出学生学习《工程流体力学》评价结果；④根据需要及时将评价的结果反馈给学生本人、授课教师、辅导员、家长及后续课程的教师。通过以上环节，学生对自己的学习状况有了客观的认识，授课教师可以在评价的结果中了解学生的普遍不足，在今后的教学中有所侧重，后续课程的教师可以根据学生的掌握情况来调整授课安排，能对《工程流体力学》教学效果起到很大帮助。
2．《工程流体力学》课程多元评价体系。《工程流体力学》的评价内容包括课堂表现、作业、实验操作、实验数据，实验报告、小测验、小组学习、课程大作业和期末考试。《工程流体力学》课程多元评价体系见图1。
评价内容的不同评价主体也略有不同。例如，由于整个授课的周期较长（通常为16周）会在期中安排小测验，目的是帮助学生巩固以前学过的知识，这部分内容的评价由教师来完成比较恰当，也方便教师根据学生的掌握情况来调整课程的安排。
表1给出了《工程流体力学》评价内容的各项指标与权重。评价主体根据各项指标给出每项评价内容相应的等级或分数，成绩加权平均得到各项评价内容的成绩，最后总成绩是由各项评价内容的分数乘上权重系数计算得出。
工程流体力学多元评价侧重于学习独立分析、解决实际问题的能力的提升，因而对学生在过程中的能力的体现评价内容权重系数较高，如大作业中分工任务的完成情况占到总成绩的10%。质量评价的部分内容是按等级制来计分的，级别包括A+、A、A-、n+、B、B-等。这些等级在录入成绩管理系统时需换算成百分制，对应关系如表2所示。
笔者在教学中用多元评价方式对学生《工程流体力学》的学习效果进行探讨。以课内大作业为例，之前的学生从未做过该项内容，在近两年的教学中尝试要求学生根据所学的工程流体力学的内容，联系实际工程，以小组的形式完成流体力学的理论在实际应用情况调查的大作业。如学习了流体静力学后，学生以小组为去调查研究流体静力学在实际工程中应用，可以是千斤顶中“帕斯卡原理”，电梯的失重与超重，或者过山车为什么不允许高血压患者乘坐等，最终用PPT展示给大家。在PPT制作的过程中，有前期资料的准备，又有中期的编辑，还有后期的展示。学生能根据自己的特长在小组承担一定的任务，在完成的过程中，发现他人的优势和自己的不足，取长补短。同时，每次学生的展示活动都进行现场评价，让学生对自己的表现有直接的了解。此外，还对大作业中创新的内容在评价时给予鼓励和加分。两年的实践表明，学生对流体力学的学习兴趣增加，各项评价内容能积极主动完成，对实际生活通到的一些流体现象有理性的认识。例如，曾有一组学生结合所学的流体绕流知识，实践验证了“打水漂”的技术要点。这些说明合理的评价方式对提高学生的学习效果、激发学生的创造力是有导向作用的。
关键词：行业类高校；高等流体力学；电力特色
作者简介：张莉（1973-），女，河南商丘人，上海电力学院能源与机械工程学院，教授；李永光（1957-），男，湖南长沙人，上海电力学院科研处处长，教授。（上海200090）
基金项目：本文系上海电力学院研究生学位课程建设项目（项目编号：YKJ-2012004）的研究成果。
一、课程教材的调研
二、我校授课对象的情况分析
做好此次的教学研究工作，还必须对我校的授课对象有一个清楚的认识。目前，“高等流体力学”已列为本校工程热物理、热能工程、动力机械及工程三个二级学科的研究生学位课程。尽管上述三个二级学科涉及能源、动力、机械等宽广的工程领域，但结合我校的电力特色，这三个二级学科主要是为电力行业培养高级的专业人才，而在电力行业中流动现象多存在于流体机械、动力机械、换热设备、容器、管道等部件，因此，在教学内容上应在透彻讲解流体力学微分方程组的基础上，注重联系工程实际，偏重于讲解流体在上述部件中的流动以及与这些部件间的相互作用。
研究生生源的实际情况也是教学过程中需要考虑的因素。到目前为止，我校共招收6届研究生，通过向历届学生了解发现有以下情况存在：部分同学跨专业（如：数学专业、电力系统及其自动化专业、计算机与信息专业等）考入学校，本科阶段没有学习过“工程流体力学”课程；即使是研究生与本科专业背景相同的同学，他们也普遍认为”工程流体力学”较难，硕士入学考试时，大都不选考“工程流体力学”，这也使得他们可能在大三、甚至大二学完以后，再也没有系统地梳理过流体力学知识。由于各高校专业方向的侧重点不同，大部分同学对电力行业内的流体知识也不是特别了解；考入学校的学生多数为调剂生，入学成绩整体不高。这些情况都表明，我校硕士研究生入学时的流体力学知识基础相对比较薄弱，需要在授课过程中讲授深层次新知识的同时，及时地对基础知识进行回顾和提醒。
三、教学内容的组织
基于以上的调研和分析，课程组首先对教材进行了选取，对教学内容进行了组织。
1.教学目标的明确
2.教材的选用
“高等流体力学”是动力工程及工程热物理学科的一门传统课程，有很多课程教材可供选用。通过调研比较，西安交通大学有关电力生产的学科研究方向与我校的研究方向比较吻合，其在“动力工程及工程热物理”一级学科中的学位课“高等流体力学”选择了西安交通大学出版社出版、张鸣远等编著的《高等流体力学》一书作为教材，课程组通过对该书内容的分析，也一致认为张鸣远等编著的《高等流体力学》比较适合我校侧重于电力人才培养的需求，因此决定选用该书作为本校“高等流体力学”课程的教材。与此同时，将调研中搜寻到的各有特点的教材作为参考书目推荐给学生供他们参考使用。
3.教学内容的组织
在进行“高等流体力学”课程教学内容的组织时，结合我校研究生培养方案和学科建设，既照顾到经典流体力学的通用知识，又重视课程知识的针对性、行业应用的特殊性、学生学习的兴趣以及与学校其他研究生课程的关联性。课程内容的组织主要从以下几个方面考虑：
（1）奠定扎实基础。“高等流体力学”是一门系统性、逻辑性较强的课程，作为硕士研究生的学位课，在加深学生对流动所伴随的物理现象的认识、概念的建立及规律分析的同时，还应努力加深学生学科知识分析和研究问题的基本思想和方法的理解和掌握，提高分析和解决流体力学问题的水平及能力。
四、教学模式的探讨
1.教学方法
2.教学手段
尽管本课程以课堂讲授教学方式为主，但要避免“填鸭式”的讲授，要注重以启发式讲授为主的多种教学方法的综合应用，提高课堂教学的趣味性，以提高学生学习兴趣和主动性。课程组结合本科“工程流体力学”多年的教学经验，在教学过程中注意做到几个注重：注重物理概念与数学方法的有机结合，强调物理含义的数学表示以及数学内容的物理解释；既注意严格的理论推导，又注意叙述的深入浅出；注重教学思路，教学方法，在引进概念介绍方法时，突出解决问题的思维方法及推理要点；注重从与教材不同的角度或思路来讲述同一教材内容，以丰富学生思维和联想能力；注重引导学生围绕课程内容，发现问题、提出问题、解决问题，同时再结合课程组教师的科研积累，搜集并提炼出了大量与电力生产紧密关联的工程案例，通过案例的讨论和分析，增强学生学习理论知识的兴趣，提升课堂教学的互动效果，增强学生运用理论知识分析并解决工程实际问题的能力。
3.辅助教学
仅仅通过课堂上对教材的学习是远远不够的，还必须配套地做大量的习题，才能较好地使学生掌握具有理论性强、公式多、数理基础要求高的“高等流体力学”课程。考虑到我校研究生教学的特点，课程组根据教材的主要内容编写了典型习题集。习题集力图做到习题具有典型性，能够对应教学内容的各个知识点，学生通过习题的练习，能有效地掌握教材中的基本知识。此外，习题集中的习题也尽可能地结合电力生产中的流动问题，帮助学生对专业关联工程问题进行认识和思考，培养学生应用知识的能力。
4.课程考核
课程考核成绩应该能够较为客观地反映学生对课程的整体学习情况。为了全面地反映学生的全程学习过程和最终的学习效果，课程组经讨论明确了课程的总评成绩由平时成绩和期末考试成绩综合评定得出，平时成绩与期末考试成绩的分配比例是2∶8。平时成绩包含作业、考勤、课堂表现等几部分。期末考试采用笔试形式，考试试卷从建立的试卷库中随机抽取。
期末考试是课程考核的重头戏，为了提高学生的学习积极性，同时也为了增强教师的工作责任心，实行考、教分离是一个较好的督促办法。为此，2012年课程组根据课程的教学要求组织编写了试卷库。试卷库中的试题符合教学大纲的要求，内容丰富、形式多样、题型一致，试题表述清楚，要求明确，无偏题、怪题，难易得当，考核的知识点覆盖面宽，能考核学生掌握知识以及应用知识进行综合分析能力的情况。此次编写的试卷库共包含试卷6份，至少够三年使用，随着试卷库的使用，课程组还拟将对试卷库进行不断扩充。
五、结束语
参考文献：
[1]张鸣远.高等流体力学[M].西安：西安交通大学出版社，2006.
[2]董守平.高等流体力学[M].东营：中国石油大学出版社，2006.
[3]王献孚.高等流体力学[M].武汉：华中科技大学出版社，2006.
[4]王松岭.高等流体力学[M].北京：中国电力出版社，2011.
[5]周云龙.高等流体力学[M].北京：中国电力出版社，2008.
[关键词]专业基础课；创新型人才；教学方法；实验教学；考试改革
根据“厚基础、重实践、强能力”的人才培养战略，华北电力大学制订了热能动力工程专业2008版本科专业人才培养方案，确定了“培养基础扎实、知识面宽、能力强、素质高，具有一定创新能力、较强实践能力和良好发展潜力的高级专门人才”的培养目标。教学计划中突出了创新型人才的培养，要求明确各课程及其教学环节在人才培养中的地位，进一步发挥其培养创新型人才的作用。
专业基础课程作为提高人才培养质量和培养创新型人才的基础环节，起着举足轻重的地位[1]。其教学目的是要求学生掌握课程的基本理论、基本方法和基本实验技能，培养学生分析和解决实际问题的能力，通过知识的不断积累和融合，为后续课程的学习打下扎实的基础。教学过程涉及教学目的、教学内容、教学方法、实验教学和考试方法等多个环节。目前，各教学环节均存在可深层次挖掘的潜力，尚未充分发挥在人才培养、尤其是创新型人才培养中的作用。这表现在教学方法上仍为“师授生录”的传统模式、学生主体作用不突出；教学内容上为重理论、轻实践的“一手硬、一手软”现象；实验内容多为验证性实验，深层次和边缘性的实验现象未被重视和挖掘；考试方法多为理论内容，忽视实验教学内容等诸多方面。教学实践中，如能对上述各环节进行深入研究和探讨，充分挖掘其深层次内涵，并在实践中加以实施，必能有效提高人才培养质量。
本文以华北电力大学热能动力工程专业的专业基础课工程热力学、流体力学和传热学为研究对象，旨在通过深入研究各教学环节在人才培养，尤其是创新型人才培养中的地位和作用，达到全面提高教学效果的目的，将培养目标真正落到实处。
1明确教学目的
教学目的是培养创新型人才的指南和方向。热能动力工程专业设置有电厂热能动力工程、电厂集控运行、制冷与空调工程等三个专业方向。三个方向虽有不同，但其专业基础课均为工程热力学、流体力学和传热学，是学习各后续专业课的前提和基础。这三门课程既相互独立，又相互衔接，如流体力学的学习需要工程热力学的知识，传热学的学习又以工程热力学和流体力学的内容为基础，因此开课顺序依次为工程热力学、流体力学和传热学。
三门专业基础课程教学目的又各具特色。工程热力学的教学目的是通过学习工程热力学的基本理论和基本知识，重点掌握热力学基本概念，热力学第一、第二定律，水和水蒸气性质，动力装置循环和制冷循环等。流体力学要求学生掌握流体力学基本概念和基本理论，重点掌握流体的平衡和运动规律、势流理论、边界层理论、相似原理和气体动力学基础等。传热学的目的是使学生掌握有关热量传递的基本理论知识（热传导、对流换热、辐射换热和换热器），具备分析和计算传热学问题的能力。同时，各专业基础课均要求掌握一定的实验技术和实验操作技能。
热能动力工程专业中的诸多实际现象或科学问题，可能需要其中一门或多门课程的知识，或者可以从不同方向进行分析，进而达到全面认识的目的。因此，上述三门课程的学习不可偏废，而且只有明确了各专业基础的教学目的和要求，才能达到人才培养的基本要求。
2优化教学内容
3改进教学方法
教学方法是培养创新人才的关键环节，教学方法不同其教学效果也会有所不同。对于专业基础课，教学内容多为经典的理论内容或方程推导，并由此展开实际应用的讨论，目前这类课程多采用以教师为主的讲授式方法。授课中，以教师为主体，学生基本处于被动位置，学生在课堂上很少主动提问或敢于就不同见解与教师商榷[2,3]。实践表明，这种传统的教学模式不仅不能发挥学生的主动性，也不利于创新型人才的培养。因此，转变教学观念、改进教学方法，逐步形成研究型教学的现代教育理念就成为培养创新型人才的迫切需要。当然，不同的教学内容应选择恰当的教学模式，切不可盲目“一刀切”。对于基础性和原理性的内容，仍以教师讲授为主；在此前提下，针对课程有关内容（如持不同观点），通过合理运用启发式教学、讨论式教学、准研讨式教学[4]等形式，鼓励学生广开思路，敢于“于不疑处有疑”，在积极主动的教学活动中促进学生创新意识的培养。
发挥学生主体作用是培养创新人才的催化剂。为此，教师应逐步树立教师主导、学生主体的教学理念[5]。教学中，积极创造良好的课堂氛围，充分调动学生的主观能动性，激发其学习动机和兴趣，使其逐步成为教学活动的主角，从而将知识转化为能力、将兴趣转化为动力、将质疑和问题转化为研究课题。例如流体力学中，机翼理论中关于机翼升力的形成过程，又如关于边界层分离现象中的分离位置，这些内容在不同教材有着不同的观点，同学可自行查阅书籍和文献，进而展开讨论；传热学中，如何正确理解外掠圆管换热局部换热系数在不同雷诺数下的回升现象与边界层发展和分离的关系，以及各种新型高效换热器的型式和机理，而且同学均充分发挥想象力，从理论上提出新型换热器。另外，有些拓展性内容也可让学生讲解，如流体力学讲到超声速流动及其现象时，对于音障现象及其对飞机的影响，可由1名同学来讲，既拓展了知识面，又激发了学习兴趣。
4挖掘实验教学内容
实验教学是培养创新人才的有力手段。实验教学不仅是对理论内容的实际验证，更重要的是培养学生实验技能和分析能力的重要措施[6]，也是发挥学生主体作用的最有效的实践环节之一。专业基础课实验分为验证性和综合性实验，验证性实验侧重对基本原理的验证和再现，综合性实验则侧重于较复杂现象的分析，二者侧重点各有不同。实验中，若能充分发挥学生的主体作用和探究精神，通过深挖实验教学内容的内涵，鼓励对有关边缘性现象的观察和深层次问题的探索，势必能在很大程度上提高培养学生的创新意识和能力。因此，实验中，强调学生亲自动手操作实验、主动分析实验现象、独立思考问题和解释问题。
验证性实验也能在很大程度上提高学习效果。如流动演示实验中，在突然扩大的流动通道内，可清晰地观察到突扩前的截面上其流线为接近于平行直线，这也是为何在理论分析中可以把该截面近似作为缓变流截面的原因所在，若不通过实验现象，仅靠想象既不直观又缺乏说服力，而且可通过改变流速，进一步验证这一假设是否始终成立。又如流体力学中的伯努利方程实验，该实验再现了各测点处的总水头和静水头在不同流量下沿流动方向的变化规律，若脱离实验过程，也可以从能量守恒和能量转换的角度得出上述规律，这当然需要扎实的理论基础和分析能力，但理论和实验教学的有机结合，可起到事半功倍的效果。
综合实验更能全面考察学生的学习效果和运用知识的能力。如换热器综合实验中，为何对于相同的换热器结构，逆流情形下的传热系数要小于顺流情形；并联管路特性及流量分配实验中，为何具有相同结构的各并联管道其流量不同，压力损失也不同；离心泵并联及工况调节实验中，在不同负荷下，采用共用阀和非共用阀进行调节其经济性为何不同；边缘性现象，如泵性能实验中的汽蚀特征及噪声特性也值得进一步研究。
另外，对于实验数据的处理，坐标系选用线性坐标还是对数坐标，参数是以有量纲还是无量纲形式进行整理，实验数据坏点的正确剔除和有效数据的保留等，都有充分发挥的余地，也是培养学生科学思考问题和获得正确结果的关键之处。
5改革考试方法和内容
考试作为教学活动的最后一环，是教学成效和学习效果的综合反映，教学过程的各个环节，尤其是薄弱环节都可以从成绩分布上反映出来。因此，考试方法和内容是否能够有效地反映了教和学的全过程，将在一定程度上影响创新型人才的培养。为此，笔者一改过去单纯采用闭卷考试的方法，从内容到形式上进行了多方面尝试，探讨了多种教学环节有机结合的考试方法，力求实现对教学效果的全过程评价。
总之，以专业基础课为载体，通过深挖和细化教学活动各环节的深层次潜力，将创新型人才的培养贯穿于教学的全过程，可促进教学效果和人才质量的全面提高。
参考文献
[1]张文慧,龚毅.加强专业基础课教学改革，培养学生实践创新能力[J].中国电力教育,2009,(15):70-71.
[2]赵艳林.培养创新人才：大学教学模式的传统与变革[J].中国高等教育,2003,(15):31-32.
[3]王志英,宁洪,戴葵,等.综合性人才创新能力与素质培养[J].高等教育研究学报,2005,28(1):80-82.
[4]李建文,刘伍权,薛云.工科专业基础课“准研讨式”教学法的探索与实践[J].理工高教研究,2010,29(1):117-119.
关键词：原始物理问题；分层次探究；“射流与薄膜”
1基于探究能力发展的探究水平分层
对于一道开放程度较高的物理原始问题，初中、高中乃至大学的学生都可以展开自己相应层面上的探究。然而，对于不同层次的学生来说，由于他们在认知水平、物理知识储备以及探究水平等方面的差异，他们对该类问题在物理探究过程中所能达到的物理层面是不同的。为了更好地培养各层次学生的探究能力，根据学生探究能力发展的特点，笔者提出探究水平分层，即基础性水平、提高性水平、综合性水平（见表1）。此水平分层有助于各水平的学生展开相应层面的探究，使得各个水平的学生都能学有所得。探究水平在原有基础上有所提高，在探究达到一定水平之后，转而进行下一层次的探究。
2“射流与薄膜”分层次探究的案例分析
以下根据不同探究水平对这个问题进行分层次探究。
2.1基础性水平探究
2.1.1问题分析
2.1.2初步分析，提出猜想
为了能够更好地理解题目，可以先进行一个初步实验，通过对射流入射到薄膜上形成不同形状的观察，学生提出可能的影响因素。由于学生的物理知识储备相对较少，大多数学生能够通过实验提出入射角度这个影响因素，少部分学生能够提出入射速度及入射半径对薄膜形状的影响。
2.1.3实验设计、现象观察
以大多数学生能够想到的入射角度对射流的影响为例，在这边要用到控制变量法，即保持其他因素不变的情况下，改变入射角度，来观察薄膜的形状变化。
对于实验方案的设计，由于要探究的是射流入射时薄膜的形状变化，很多学生会简单地让一个同学用手拿着带有肥皂薄膜的钢圈，而另一个同学用注射器往薄膜上喷射射流，并不断改变喷射角度。这样的方案虽然在实验原理上并无不妥，但是在实验的具体操作上将会出现问题。一方面，用手拿着钢圈，会对钢圈造成较大的扰动，使薄膜不稳定且易破，另一方面用手拿着注射器改变角度也会存在很大误差。此时，学生之间可以相互探讨，比较不同方案的优劣。最终，学生们决定将钢圈和注射器分别固定在两个铁架台上（注射器可360°旋转），保证薄膜的稳定以及角度旋转的精确性。由此，学生也体会到在设计实验时不但要考虑到实验原理是否正确，还要考虑所设计的方案是否可行。
2.1.4数据处理
在完成实验后，学生自主设计表格，统计不同入射角度（定性：较小、中等、较大）下薄膜的形状。
2.1.5得出结论
学生根据观察到的实验现象进行讨论并总结出结论：薄膜的形状与入射角度有关。随着入射角度的增大，形状变化依次为：射流穿过薄膜、射流与薄膜合并呈现波浪状、射流从薄膜上反弹。
2.2提高性水平探究
2.2.1问题分析、文献查阅
2.2.2理论分析、建立模型、排除无关因素
由于学生提出的因素较多，但这些因素并不一定都是影响因素。此时，可以先进行受力分析，建立模型，理论推导出“薄膜的形状和哪些因素有关”。学生可以先自己分析，再进行讨论，看看其他同学有没有漏掉什么力，或忽略一些重要的因素。
在分析受力的时候，学生之间产生了分歧：一部分学生考虑了粘滞力的影响；另一部分学生考虑了重力的影响；还有学生两者都考虑到了；也有学生把这两个力都忽略掉。此时，大家可以进行讨论，阐明自己这样考虑的原因或者别人的考虑有什么不全面的地方，然后取长补短，完善自己的理论。
经过讨论，大家总结得出一个较为全面的理论分析：
分析前提：
1）估算雷诺数
受力分析（如图1）：
射流对薄膜的冲力FI=Qviρ，
薄膜的表面张力Ff=2γ2πRi。
射流正好射穿薄膜时有
引入韦伯数We来描述射流与薄膜的作用效果（韦伯数为无量纲数，表示惯性力与表面张力效应之比），We=。
We>？圯射流射穿薄膜，We
由理论分析的结果可以看出，影响薄膜形状的因素包括溶液的密度、表面张力系数、射流的入射半径、入射速度以及入射角度。
2.2.3实验设计
学生根据理论分析的结果进行实验设计，由于薄膜的表面张力系数对薄膜的形状有一定影响，因此学生换用不同配比的溶液进行对比实验。然而，实验后学生发现，当溶液配比为“甘油：水：洗洁精=1：1：1”的时候薄膜最不易破，最利于实验研究，而当其他配比的时候，薄膜都很容易破，不利于实验研究。此时，大家经过商讨决定保持薄膜的溶液配比不变，即先不研究溶液的密度以及表面张力系数对薄膜的影响，而先研究入射半径、入射速度以及入射角度对薄膜形状的影响。
最终得到的实验方案如下：
1）实验目的：研究入射角度θi以及韦伯数We对射流与薄膜形状的影响。通过改变入射速度vi，入射半径Ri来改变韦伯数We的大小，观察韦伯数与“射流与薄膜形状”的关系。保持韦伯数We不变，观察不同角度下射流与薄膜的形状。
2）实验装置：虹吸装置，利用气压差将液体压出（S针/S液～10-4），通过改变高度来改变入射速度，（测量流速方法――试验法）；采用亚毫米级的点胶针头，通过改变针头的规格来改变入射半径；肥皂薄膜，注射器。
2.2.4实验数据处理
学生自主设计实验表格，分别统计在入射角一定的情况下，不同入射半径、速度下的韦伯数及薄膜形状，以及韦伯数不变时不同入射角度下薄膜形状。
2.2.5分析论证、得出结论
学生根据实验数据及实验现象对开始的理论进行分析论证，发现除了部分数据外，其他的数据基本满足理论分析。学生自主对误差进行分析，最终得出在误差允许范围内的合理解释，即实验结论。
2.3综合性水平探究
2.3.1问题分析、文献查阅
2.3.2建立模型、理论分析
在提出猜想之后，学生根据问题建立模型，进行理论分析，由于这部分学生的物理知识储备相对完善，可以进行进一步的分析。
由流量连续性方程
这部分理论分析相对于提高性水平的理论分析来说，得到了更为精确的关系式，可以通过对实验数据的精确测量来验证所提出的理论是否正确。
2.3.3实验设计
学生针对理论分析设计相应的实验方案。
1）实验目的：
①同提高性水平探究（2.2.3）；
②测量不同角度下射流正好射穿薄膜时的韦伯数We，将得到的结果与理论分析的结果进行比较。
2）实验装置：同提高性水平探究（2.2.3）。
2.3.4实验数据处理、分析
学生自主设计表格，在提高性水平的基础上另增加对不同角度下薄膜正好射穿时的韦伯数的统计。还可用Excel或Origin等软件进行数据处理，将数据以图的方式呈现出来并将数据进行拟合得出近似曲线，并给出近似关系式。再将得出的关系式同理论分析的结果进行比较。
学生得出的数据如下：
图2中的曲线为理论分析得到的曲线。在数据处理之后，学生要对拟合得到的曲线或处理过的图表等进行分析。图的每一个部分都有其物理含义，可以将理论曲线与实际数值点进行比对，将图的每一部分与其物理含义对应，讨论分析结果。讨论后得出结果如下：
，表示射流穿过薄膜以及与薄膜合并之间的一个临界状态，即射流刚好穿过薄膜的情况。通过实验数据点在图中的分布可以看出，实验现象较好地符合了理论分析的结果。另外，该曲线将图分成了两部分：在曲线上方的部分，韦伯数较大，对应射流穿过薄膜的情况；曲线下方的部分，韦伯数较小，对应射流与薄膜合并的情况。
2.3.5误差分析
学生在理论分析以及实验操作中涉及到精确数值的计算以及精确数据的测量，由于实验条件的不足以及操作经验的欠缺，难免会出现误差。因此，学生需要针对实验条件（环境）以及实验方法对得到的数据进行误差分析。经过交流与讨论，得到如下的误差分析：
1）由于实验现象不稳定，测量的临界状态有一定偏差，因此实验中要多次测量取平均值；
2）理论推导存在较多近似，推导公式与实际情况有一定差距；
3）没有较精确地测量小角度的仪器，只选取了5个角度进行验证实验，存在一定误差。
2.3.6得出结论
学生根据之前的理论分析以及进行实验后得到的实验数据及图表对实验结果进行总结。结论如下：
1）射流在入射到薄膜上时，薄膜主要受到射流的冲力以及表面张力的作用；
2）射流入射到薄膜上时会产生两种形态，一种是射流穿过薄膜，另一种是射流与薄膜合并；
3）射流能否穿过薄膜与韦伯数以及入射角度有关。韦伯数越大，入射角度越小时，射流越容易穿过薄膜。具体的分界线如图2所示，在曲线上方，射流穿过薄膜，在曲线下方，射流与薄膜合并。融合与射穿的临界条件为We=
3结语
在教学或研究性学习中适当地引入一些物理原始问题，能激发学生的探究兴趣，使学生更好地投入到物理学习中去。而对原始物理问题进行分层次探究可以使不同探究水平的学生进入适合自己水平的平台去进行探究，对自己感兴趣的、与自己能力相应的问题去探究，有利于拓展学生的实验研究个性。同时，在探究的过程中，各能力水平的学生可以和与自己水平相近的学生一起讨论研究，碰撞出思维的火花，逐步完成设定的探究能力发展目标，实验探究能力和创新能力得到有效的发展。