王 英 朱志辉 罗建阳 谢晓晴 李海英 蔡儒雅

(中南大学土木工程学院，长沙410075)

创新型人才的培养离不开创新性教学，实验既动手又动脑，是培养创新型人才的极好途径。由于流体运动的复杂性，使得流体力学研究离不开科学实验，现代流体力学就是在纯理论的经典流体力学与偏重实验的经典水力学结合后才发展起来的，理论分析、实验研究和数值计算是其三大支柱。但因实验学时少、学生人数多，还有仪器设备台套数的限制，仅仅通过很少学时的实验室教学很难达到培育创新人才的要求。根据我校的现有条件，我们在课堂演示实验上进行了一些探索和创新。

1 将简单易行灵活多样的演示实验带入课堂，提高学生兴趣，启发创新思维

课程讲到伯努利方程的时候，我们用一个盛水的水槽，里面漂浮着两个用泡沫做成的船模，两个船模之间相隔有一定的距离(如图1)，实验前请同学们想一想：往两个船模之间冲水，这两个船模会如何运动？当同学们发现两船模不但不会被水冲往两边，反而还会互相靠近直至撞到一起时(扫描图1 中二维码观看船吸小实验视频)，都表示了强烈的好奇，这时教师给同学们讲述船吸现象和原理，讲讲历史上“奥林匹克” 号与“豪克” 号相撞的重大海难，这极大地调动了同学们的学习兴趣。教师及时启示同学们，伯努利原理可以解释生活中大量的类似现象，布置他们课后用自己的眼睛去寻找生活中伯努利方程的应用，用自己的脑袋去思考为什么。因此，同学们学习和探索的积极性变得高涨，提交的小作业质量也很高。比如：有的同学在老师实验的基础上继续实验，研究是在多大距离开始产生船吸？船吸时是小船撞向大船还是大船撞向小船？是齐头并进时容易产生船吸还是一前一后有些距离更容易产生船吸？

图1 船吸小实验

这个实验因为要放在桌面上做，坐在下面的同学不易观察水槽内的实验现象，因此我们改用图2的实验：将两根吸管粘在硬纸板上做成轨道，相隔一定距离放置两个乒乓球，通过卷纸筒往两个乒乓球之间吹气，两球不但不会被吹开，还会都往中间来直至互相靠在一起(扫描图2 中二维码观看乒乓球吹气小实验视频)。通过这些生动有趣、贴近生活、灵活多变、简单易行的课堂演示实验，极大地调动了同学们的学习积极性和主观能动性，探索和创新意识不断开启。

图2 乒乓球吹气小实验

2 在实验中激发学生的创新意识，培养创新能力

学习了文丘里管之后，提问同学们能不能开发出文丘里管的一个新功能？有的同学提出可利用文丘里喉管处的负压，做成一个负压抽水机，无需用电即可抽水；有的同学提出可做成花式鸡尾酒拌合器等等，年轻学生的头脑中没有固有概念的约束，当他们打开脑洞展开幻想时，出现了很多新奇古怪的想法，尽管幼稚，尽管有些可能是已有的现成东西，但他们确实是自己想出来的，这就是创新！这种训练，无疑对创新意识的激发、创新能力的培养是大有好处的。

创新能力训练贯穿在课程教学的各个环节，比如同学们学习了如何计算平面上的流体静压力，有一个习题是计算某平板的转动轴安装位置，类似于图3 的中间部分，教师在讲评作业时告诉同学们，这平板就是很有实用价值的水力翻板门。学完这一章，布置一个开放性的思考作业：能不能设计一个不用电的自动冲洗厕所装置？很多同学立刻想到了水力翻板门，设计如图3：随着水箱水位的逐渐增高，水压力的作用点也增高，当作用点在转动轴之上时，形成开门力矩，水力翻板门自动开启，放水冲洗厕所，放水后在自重作用下平板自动回位，进入下一个循环。还有一个同学利用所学流体力学知识设计制作了一个花盆自动虹吸浇水装置，在家中无人给花浇水的情况下，能够自动不间断地给花盆浇水。

图3 自动放水水箱

这种实验引导式、讨论式、互动式的教学，充分调动了学生的学习主动性，启发了学生的创新思维，激发学生产生许多创新联想，进而主动学习探索流体力学基本原理，从而取得了很好的教学效果。

3 教学体会

在结合实验开展创新性教学的实践中，灵活有趣的课堂演示实验，在提高学生兴趣、启发创新意识、培养创新能力方面确实很有效果，关键要有一支热爱教育，具有开放性、创造性思维和能力，以教书育人为初心和使命的教师队伍，教师必须做有心人，时时处处留心收集各种各样有趣、实用、简单易行的小实验，同时科学组织、灵活协调教学的各个环节，开展创新性教学。良好的实验条件可以将课堂演示小实验与实验室的量测大实验结合，让学生们亲手验证自己百花齐放、异彩纷呈的想法，还可以与学生科技活动及社会实践相结合，这样就能保证创新教学的实施，创造型人才才能层出不穷，教育的最终目的才能实现。