探析研究型教学模式在高等数学和流体力学教学中的应用|流体力学

　　研究型教学是对现有的大学课堂教学模式的改革，它引入科学研究的基本要素，培养学生对科学研究的兴趣，创新的能力，促进学生科学素养的形成。将研究型教学模式引入流体力学的课堂，是对传统流体力学授课的一次挑战，同时带给我们学生的是创新的机遇。对于培育大学生的创新能力，培养社会和企业所需的创新型人才，实现全面建设创新型国家和培养创新人才的宏伟目标有着重要的意义和作用。
　　研究型教学模式 流体力学教学 创新人才
　　在科学高速发展的今天，创新人才的培养是国家赋予大学的神圣使命。大学教育要肩负起培养具有创新能力和创新精神高素质人才的伟大职责。积极倡导和开展研究型教学，是培养创新人才的重要途径，也是高等教育改革发展的重要方向。
　　一、国内外研究性教学的概况
　　在20世纪80年代兴起的高等教育改革运动中，为了培养创新性人才，国外研究性大学在教学中广泛采用基于问题的学习模式（problem-based learning，简称PBL），这种问题式学习是以问题为基础开展的学习和教学过程的一种教学模式。例如，美国的新墨西哥大学在医学院的教学中推行了PBL。在教学中要清掉学习和问题情境的设立，要求学生学习围绕复杂真实的任务和问题展开，从而激发学生的高水平的思维，鼓励学生自主性学习和探究，以及对学习内容和过程的反思。
　　在国内，清华大学以世界一流大学为参照，按照“厚基础、宽口径、强实践、重创新”的培养理念，强调文化素质教育的基础性作用；加强学科交叉与融合，大力推进按学科大类培养；将实践与研究融入教学过程，坚持实践教育不断线。为学校适应建设世界一流大学的目标要求，构建研究型大学人才培养体系，不断提高本科教育质量和办学效益，奠定了良好的基础。厦门大学人才基地对以点、线、面结合构建新型研究型教学模式进行了探索实践，提出研究型教学模式的实施必须有一支教学科研相结合的教师队伍和学科实力作支撑。
　　二、研究型教学模式的内涵
　　所谓研究型教学，是指教师以课程内容和学生的学识积累为基础，在教学过程中通过优化课程结构，建立一种基于研究探索的学习模式。将学习、研究、实践有机结合起来，充分发挥学生的主体作用，使学生能创造性地运用知识和能力，在主动探索、主动思考、主动实践的研究过程中，自主地发现问题、研究问题和解决问题，体现始于问题、基于发现、凸显创造性特色的一种教学模式。
　　三、研究型教学模式的作用
　　以问题为取向的研究型教学模式，强调把学习放到复杂而有实际意义的问题中，让学生解决实际问题，而获得解决问题的方法，发掘解决问题和创新的能力，培养自主学习（self-directed learning）的能力。具体说来，可以发展学生的以下能力：
　　（1）批判性思维的能力，可以对权威的知识发出这样质问，“这竟然没有错？”“这竟然没有办法？”
　　（2）分析和解决问题的能力，通过研究性教学可以让学生获得的不仅仅是知识，还有思想和方法。
　　（3）运用学习资源的能力，把握知识体系的整体结构，实现知识的交叉和融合。
　　（4）团队合作的能力，因为一些问题的解决往往一个人的力量是有限的，通过和其他人的通力合作能够更好的高效的把问题解决好。
　　（5）以多种方式交流总结的能力，对于一个问题的解决，我们可以通过口头报道的形式加以总结，也可以以提交书面报告的形式加以总结，呈现问题的结果。
　　（6）运用知识的能力，成为活到老学到老的人。通过研究型教学，学生学到的是方法，只要方法掌握了，各类问题通过一段时间的思考和知识的积累，总能找到解决的办法。
　　三、研究型教学模式在流体力学课堂的应用
　　1.计算流体力学的边界单元法的介绍
　　我们可以通过高等数学的莱布尼茨公式，以及奥高公式等到一个基本思想就是边界信息决定内部信息，在计算流体力学的边界单元法就是利用了这个思想，可见各个学科之间是有联系的，不能孤立地学习某一学科。
　　2.DQ方法的介绍
　　利用数值教学对传统的教学内容有所突破，在学生实现过程中，他们有了自主思考的过程，对物理现象的本质有了深刻的了解。
　　3.利用数学的符号软件来介绍水波理论
　　孤立波是一类比较特殊而又典型的非线性水波，它的数学表达可以有一个公式写出：
　　总之，研究型教学是一种新型的教学模式，作为承担高校教育的教育者，理应将这种教学模式应用到自己承担的课程中，使其发挥巨大的作用和潜力。将自己的研究理念和研究手段渗透给学生，做到在课堂上不光传授的是知识，还有更重要的思想和方法，这才是陪伴学生终身学习的法宝。对传统的大学课堂讲授教学模式的改革，对于提高大学生的创新精神和实践能力，培养社会急需的创新拔尖人才，实现全面建设创新型国家的宏伟目标具有重要意义。
　　参考文献：
　　[1]刘宝存.美国研究型大学基于问题的学习模式.中国高教研究.
　　[2]葛自明，阴其俊，钟菊花，李元杰.工科大学物理研究型教学探索.高等理科教育,2007，（5）.
　　[3]夏国泽.船舶流体力学.华中科技大学出版社，2008.
　　[4]同济大学数学系.高等数学.高等教育出版社，2007.
　　本文为大连理工大学本科生教学教改项目“数学实验和建模方法在‘高等数学’辅助教学中的教学方案设计”（MS201118）和研究生教改项目“DQ法双语教学”资助。