粟登峰，陈星明，朱 强

（西南科技大学 环境与资源学院，四川 绵阳 621010）

引言

为主动应对世界新一轮科技革命与产业变革，教育部自2017年2月以来积极推进新工科建设，以期培养具有较强工程实践能力、创新能力和国际竞争力，能够引领未来技术和产业发展的高素质复合型人才。先进的教育理论及前沿的教学内容都必须通过合理的教学目标、灵活的课程内容和科学的课程实施呈现。因此，建设和发展新工科的基础和核心在于学科体系中课程教学的改革［1-4］。“矿山流体力学”是采矿工程专业的一门专业必修课程，是采矿工程核心专业课程（“矿井通风”“矿山机械”）的先修理论课程，在专业课程体系中有着举足轻重的地位。“矿山流体力学”课程教学内容包含工程流体力学，是四大力学的重要分支，它主要研究流体的平衡和运动规律，是一门理论性非常强的课程，同时，它又具有学科交叉、知识融合的特点。要求学生将流体力学的基本知识与采矿工程中的相关内容相结合，能够运用流体力学的知识分析、解决采矿工程中的相关科学问题。因此，如何实现流体力学理论知识与采矿工程实践应用的有机结合是新工科建设背景下“矿山流体力学”课程改革的重要任务。本文以“矿山流体力学”课程为例，针对目前课程教学中存在的突出问题，根据新工科建设的目标和要求，同时结合采矿工程专业的实际情况，对课程教学进行了改革。

一、“矿山流体力学”教学中存在的问题

本课程核心内容主要包括流体静力学、流体运动学和流体动力学基础、黏性流体运动及其阻力计算、相似原理及量纲分析四大部分，具有课程内容理论性强、涉及领域广、公式推导复杂、与物理数学知识联系紧密等特点。根据笔者的分析，“矿山流体力学”教学实践中主要存在以下三个问题。

（一）课程内容新颖且抽象，与专业实践结合程度不够，学生学习积极性低

对于采矿工程专业的学生而言，“矿山流体力学”是一门全新的力学课程。课程中许多概念、原理较为抽象，且公式推导较为晦涩难懂，容易使学生从接触该门课程开始就产生畏难情绪，严重影响学习效果。此外，根据培养方案要求，本专业在大四学年才会开设“矿井通风”等后续相关专业课程，而在“矿山流体力学”课程教学过程中，部分教师仅仅讲授相关理论知识及简单工程应用，未能对课程内容进行合理的延伸并与专业实践有机结合。因此，学生难以体验到学以致用的乐趣，学习兴趣难以得到激发，学习效果较差。

（二）教学方法不够灵活，课堂气氛沉闷，学生思维活跃度不高

“矿山流体力学”课程内容较为晦涩难懂，如果教师的教学方法不能充分活跃课堂气氛，将会进一步降低学生的学习积极性，影响课堂教学效果。虽然多媒体技术的出现促进了课堂教学模式的变革，但是实践表明，对于本课程这类理论性较强、公式推导较复杂的课程而言，单纯地采用多媒体教学或者传统的板书+口授等较为单一的教学方法均难以取得较好的教学效果［5-6］。

（三）课程考核方式过于单一，难以满足新工科人才培养要求。

目前，“矿山流体力学”课程考核方式仍然以期末考试和平时作业为主。其中，平时作业主要由教材课后习题及部分学校考研真题组成，由于“矿山流体力学”是大部分工科专业的基础课程，与其相关的网络教学资源非常丰富。因此，学生在完成平时作业时往往会直接抄袭网络相关答案，并且这种抄袭行为容易“传染”给周围自制力较差的学生，使得教师无法对学生基础知识的掌握情况做出科学合理的评价。此外，部分学生平时积累不足，且大学课程存在考试之前教师“划重点”的现象，促使部分学生往往把精力集中于考前突击复习、背资料等，从而忽略了平时对理论知识的积累［7-8］。同时，由于考试时间限制，在考试试卷中很难将与工程应用相关的考题安排在期末考试当中。因此，传统的期末考试只能在一定程度上考查学生对课程基本知识的掌握程度，难以真实反映出学生的知识运用能力及创新能力，无法满足新工科人才培养的要求。

二、“矿山流体力学”教学改革举措

针对课程教学中存在的问题，根据新工科建设对人才培养提出的目标和要求，同时结合西南科技大学采矿工程专业学生的实际情况，从优化课程教学内容及教学设计、调整课程授课模式及教学方法、完善课程考核评价方式三个方面进行了改革。

（一）优化教学内容及教学设计

兴趣是最好的老师。只有当一个人对所做的事情产生了浓厚的兴趣之后，才能够锲而不舍地坚持下去。因此，对于“矿山流体力学”这种理论性较强的课程需要首先对教学内容进行科学合理的优化才能充分调动学生的积极性，变“要我学”为“我要学”“我应该学”。具体的改革举措主要体现在以下三个方面。

1.重视绪论讲解，引导学生树立正确的学习观。由于采矿工程专业大三学年学生在之前所学力学课程当中的研究对象均是固体，相对而言，流体虽然在生活中很常见，但从学生认知的角度来说，它仍然是一种较新的物质，因此“矿山流体力学”也是一门全新的课程。为此，需要在第一堂课上引导学生对“矿山流体力学”建立良好的印象、避免学生从一开始即产生畏难情绪，影响后续课程学习效果。在讲解课程绪论部分内容时引入一些优秀工程案例，让学生充分认识到流体力学在我国重大工程以及采矿工程实践活动中的重要地位，在提高学生学习主动性的同时培养学生的爱国主义情怀，引导学生树立正确的学习观。

2.积极引入专业案例，实现理论与实践的有机协同。“矿井通风与矿山机械”是“矿山流体力学”的后续专业课程，因此，为了达到课程理论教学与专业实践有机协同的目的，除了讲授本课程的基本理论知识外，还需要适时、由浅入深地讲解与矿井通风与矿山机械相关的典型工程应用实例分析内容。如在讲授帕斯卡原理时，可以增加液压传动机械工作原理部分内容；在讲解流体运动连续性方程及伯努利方程时，可以引入矿井通风与矿山排水相关案例分析内容；在讲解黏性流体运动时，可以增加矿井通风阻力部分内容。

3.紧跟学科步伐，促进矿山流体力学前沿知识普及。当今科技发展日新月异，各专业、各学科都在快速发展，随着采矿工程不断向深部发展，与之相关的矿山流体力学前沿知识也变得更加先进。因此，教师可以通过讲座或邀请校外专家，为学生普及深部开采中的相关流体力学知识，如“深部矿井通风中的相关流体力学问题”“深凹露天矿开采中流体力学问题”等，帮助学生及时了解矿山流体力学前沿知识，开阔学生视野。

（二）调整课程授课模式及教学方法

对于“矿山流体力学”这种理论性较强且教学内容晦涩难懂的课程而言，需要采取多样化的教学方法，培养学生主动思考、善于思考的能力，让其真正体会到学有所成、学以致用的快乐。

1.加强板书、多媒体教学与信息化教学有机融合。“矿山流体力学”教学内容晦涩难懂，为了能够尽可能地吸引学生的注意力，提高学生的课堂参与度，在教学过程中必须加强板书、多媒体教学与信息教学三种教学手段的有机融合。

对于矿山流体力学基本概念、基本知识点等内容，应以多媒体教学为主。对于晦涩难懂的公式推导，则应采用以板书+口授为主、多媒体展示为辅的教学方法。即用生动形象的多媒体展示分析对象，对应每一步均以板书进行讲解，做到动静结合，让学生的思路能够完全跟上教师的节奏。对于一些工程应用案例，则可以借鉴网络资源或者自行制作PPT动画等信息化手段加以讲解，将复杂问题简单化，使教学内容变得更加通俗易懂。

2.采用对比教学法，引发学生思想共鸣，加深理解。由于研究对象性质的不同，流体力学与固体力学之间存在一定差异，但是二者也存在一些相似的地方。因此，在进行“矿山流体力学”课堂教学时，应当适时采用对比教学法，为学生介绍流体力学与固体力学的差别，在引起学生思想共鸣的同时加深其对矿山流体力学知识的理解。例如，流体与固体虽然性质不一样，但是在进行分析研究时均采用了连续介质假说。二者在推导公式时，均利用泰勒公式来估算距离一个已知函数的点、一定距离的未知点的函数值等相关微积分知识。

3.采用案例教学和启发教学方法，引导学生主动思考。为帮助学生深入理解流体力学基本知识，深入理解流体力学在采矿工程中的应用，在讲授完每一章节课程内容后，需要通过案例教学法和启发式教学法引导学生对具体工程应用实例进行分析和总结，引导学生主动凝练工程应用实例中流体力学的共性知识点，培养学生举一反三的思维能力。采矿工程专业学生人数一般较少，因此将学生分为若干小组，课后由各小组针对某一具体工程应用案例自行查阅相关资料，对具体工程案例中的流体力学问题进行分析，并在课堂中进行汇报，同时回答教师与同学的提问，随后由授课教师进行点评并引导学生进行总结，最后再完成案例分析总结报告。

4.实践教学与理论教学协同开展、逐级递进。在“矿山流体力学”教学课程中，改变实践教学课程传统集中安排的方式，在理论知识讲授完成之后即安排相应实验课程，使学生不但能够及时将所学的理论知识在实验课程中进行验证，还能够通过实验课程的一些感性认识帮助学生更加深刻地理解理论知识。此外，为了加强与后续课程的衔接，培养学生的创新能力，除了开设一些经典的验证性实验外，还需要开设一些由学生自主进行的与矿井通风、矿山流体机械相关的创新性实验（选做）。让实践教学在时间上与理论教学同步，在内容上由浅入深、由易到难，最终实现实践教学与理论教学协同开展、逐级递进。

（三）完善课程考核评价方式

“矿山流体力学”是一门应用性极强的课程，对于这类课程如果仅考查学生对基本知识的掌握情况以及部分工程应用，则难以满足新工科背景下研究型人才、应用型人才的培养需求［9-11］。因此，迫切需要对现在的课程考核评价方式进行改革。

1.加强过程考核，注重对学生知识运用能力的考查。由于时间限制，很难在规定的考试时间内检验学生的知识运用能力。因此，需要在课下对学生知识运用能力及创新能力进行考查。在实践教学过程中重点考查学生的积极性、动手能力、团队协作能力、对实验过程中出现问题的分析和应变能力以及对创新性实验的设计及完成情况（额外加分项）。在采矿工程应用案例分析部分，则对学生分析与解决问题的思路、课堂汇报时面对教师提问表现出来的对知识的驾驭能力进行考查，并结合学生提交的总结报告予以综合评定。

2.优化结构评分，注重学生综合能力的考查。改变将期末考试成绩作为核心指标的传统考评方法，优化结构评分细则，加强对学生日常学习状态、个人表达能力、团队协作能力、知识运用能力及创新能力的全方位考查，以适应新工科人才培养的要求。综合测评时，平时作业成绩占比7.5%，课堂提问占比7.5%，工程案例分析、汇报及总结占比20%，实验成绩占比15%，期末考试成绩占比50%。

结语

力学类课程是采矿工程专业的基础理论课程，其中，“矿山流体力学”因其概念抽象、公式推导复杂等特点历来被认为是讲授难度较大的课程之一。本文以西南科大采矿工程专业“矿山流体力学”课程教学为例，针对目前教学中存在的问题，根据新工科时代人才培养的要求，并结合采矿专业学生的实际情况，分别从课程教学内容与教学设计、课程授课模式及教学方法、考核评价方式三个方面进行了改革，极大地提高了学生的学习热情，使课堂气氛更加活跃，学生的知识运用能力及自主创新能力均得到了提升，取得了良好教学效果，为新工科人才培养奠定了坚实基础。