[出处] 教育教学论坛_2022年第11期

张丽芬　吕亚国　周莉　刘振侠

[關键词] 课程思政;流体力学基础;思政元素;教学设计

[基金项目] 2021年度西北工业大学校级教育教学改革研究项目“以主动学习为中心的人才培养模式创新与实践——以‘流体力学基础’为例”（2021JGZ08）

[作者简介] 张丽芬（1980—），女，河北石家庄人，博士，西北工业大学动力与能源学院副教授，硕士生导师，主要从事动力装置结冰防冰研究;吕亚国（1980—），男，陕西咸阳人，博士，西北工业大学动力与能源学院副教授，硕士生导师，主要从事航空发动机滑油系统的设计、计算研究;周 莉（1978—），女，河南信阳人，博士，西北工业大学动力与能源学院教授，博士生导师，主要从事排气系统设计及流动控制技术研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）11-0085-04 [收稿日期] 2021-08-20

2020年5月28日教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知，明确了课程思政建设的重要意义、目标要求、组织实施、条件保障等。在科学设计课程思政教学体系方面，针对专业课程《纲要》指出“要根据不同学科专业的特色和优势，深入研究不同专业的育人目标，深度挖掘提炼专业知识体系中所蕴含的思想价值和精神内涵，科学合理地拓展专业课程的广度、深度和温度，从课程所涉专业、行业、国家、国际、文化、历史等角度，增加课程的知识性和人文性，提升引领性、时代性和开放性”。“流体力学基础”是飞行器动力工程专业本科生的一门重要的专业基础课，是“叶片机原理”“航空发动机原理”“燃烧学”等专业课程不可或缺的前修课程。流体力学知识与我们的生产生活、国防工业、自然现象紧密相连并息息相关。如穿堂风、露珠、河水的流动速度等这些熟悉的自然现象都是可以用流体力学知识来解释的;又如飞机为何能飞起来、汽车尾部为何要设计成流线型、家里的暖气管路拐弯处为何设计成圆弧形等，这些生活中常见的现象同样在学完“流体力学基础”课程后能够找到答案。另外，航空航天事业的迅速发展也和流体力学知识紧密相连，可以看出“流体力学基础”不但具有很强的趣味性，而且蕴含了大量的思政元素，因此“流体力学基础”课程具有其他课程不可替代的育人作用。如何在专业知识讲授过程中完成课程思政育人是所有专业课程授课过程中亟待解决的一个问题。专业课授课教师应积极主动并且有所创新地开展教学研究，探索课程思政融入专业课教学的途径，从而取得良好的育人效果。

笔者根据对课程思政的理解，结合实际的授课经验，对“流体力学基础”授课过程中课程思政融入专业课教学进行了研究。通过巧妙挖掘思政元素、合理进行教学设计，将思政元素“如盐在肴”[1]地融入课程教学，并以《边界层分离》一节的内容为例，说明了融入课程思政的教学设计，并在教学过程中“将显性教育和隐性教育相统一，形成协同效应”。

一、“流体力学基础”课程建设中融入课程思政的难点

“流体力学基础”虽然具有很强的趣味性，但是其课程的理论性、系统性、逻辑性非常强，并且涉及了大量的偏微分方程、数学推导过程等，这给教师讲授及学生学习带来了一定的困难。由于“流体力学基础”需要大量的高等数学知识做先导，在逐渐深入的过程中，教师会用大篇幅的时间讲授课程本身的知识，以便于学生充分地消化吸收。但是在新的培养方案中总学分不断降低，以至于“流体力学基础”的学时也大幅减少，因此课程难度大、学时量少的冲突成为“流体力学基础”课程建设中融入课程思政的主要难点。有些教师认为需要学生掌握的基础知识都讲授不完，更没有时间讲授课程思政。

事实上，专业知识与思政元素不是相互矛盾的，恰恰相反，如果设计得当，专业知识和思政元素相互烘托，甚至能够达到更好的教学效果。因此，解决上述难点的关键在于教师如何巧妙地挖掘课程知识点蕴含的思政元素、合理地进行教学设计，将思政元素“如盐在肴”地融入课程内容中，二者合为一体。在知识讲授的同时融入课程思政的内容，既不额外占用课时，也能“润物细无声”地育人。

二、“流体力学基础”教学中课程思政元素的挖掘

专业课程是课程思政建设的基本载体[2]，但是工科类课程的思想政治融入是课程思政实施过程中的难点[3]，因此需要授课教师认真梳理教学内容，结合“流体力学基础”课程的特点深入挖掘课程思政元素，将其有机融入课程教学中，达到润物无声的育人效果。笔者根据飞行器动力工程的专业特色及“流体力学基础”课程的学科背景，从以下两个方面进行了课程思政元素的挖掘研究。

（一）立足于专业特色挖掘思政元素

西北工业大学飞行器动力工程专业以航空航天飞行器动力为对象，是西北工业大学最具“三航”（航空、航天、航海）的特色专业之一，专门培养适应我国航空航天飞行器动力技术发展需要的高级研究人才和工程技术人才。根据专业特色和培养目标，在“流体力学基础”授课中，思政元素要注重突出国防特色，以及为国防事业做出贡献的科学家的故事。比如，在讲解三大控制方程（连续方程、动量方程、能量方程）时，将风洞试验中飞行器模型所受的阻力进行讲解，中间给学生穿插讲述我国拥有的亚洲规模最大的风洞群、风洞群所在的试验基地，以及为组建该基地做出贡献的我国空气动力学家钱学森的故事。让学生能够感受到，献身国防不是一个梦想，而是一个能够看得见、摸得着，并且能够做得到的事情。同时，让学生根据所学的知识，自行推导喷气发动机地面试验时试验台所受的推力公式，启发学生将理论知识与实际应用相结合，培养学生学以致用。

在讲到伯努利方程时，通过向两张平行的A4纸之间吹气的小实验，首先让学生从感性认识上体会到想象和实际情况的不同，通过伯努利方程的学习，最终能够解释实验现象，让学生认识到任何物理现象都要通过实践来验证，培养学生脚踏实地、实事求是的科学精神。在讲附面层分离时，深入讲解翼型表面分离导致的严重后果，穿插讲述试飞员试飞失速试验时的惊险故事，让学生能够体会试飞员和试飞工程师大无畏的奉献精神，坚定学生为国家的国防事业努力奋斗的信念。

（二）根据教学内容深挖思政元素

我们日常的生产生活中很多现象是与流体力学知识相关的，根据讲授的内容，深挖思政元素，培养学生的爱国情怀，增强学生的民族自信心。

在绪论部分，给学生讲解历史悠久的水利工程都江堰，这是战国时期的李冰在总结前人治水经验的基础上修建的，都江堰可以起到分水、溢洪排沙、引水灌溉的功能，两千多年来依然发挥着巨大的作用。让学生从这些事例中感受到民族自豪感，建立文化自信。

在讲动量矩方程时，穿插吴仲华先生的故事。吴仲华先生基于两类流面的叶轮机械三元流动理论为航空发动机的发展做出了巨大的贡献。在这个理论的创建过程中，吴仲华先生将丰富的想象力、清晰的物理概念、严格的数学演绎和方便的工程应用完美地融合在一起，全方位地体现了工程科学之美[4]。在讲到求解湍流的雷诺方程时，把周培源教授在湍流理论研究中做出的贡献讲给学生听。1945年，周培源教授提出了两种求解湍流运动的方法，奠定了以雷诺应力方程为出发点的工程湍流模式理论的基础。通过上述的思政元素让学生了解到，在前沿的流体力学研究中也有我国科学家做出的贡献，树立学生的民族自信心和自我认同感。

在静力学部分讲到浮力时，先把捞鐵牛的问题抛出来，让学生用学过的浮力知识想办法解决，之后讲述我国古代怀丙捞铁牛的故事，学生经过思考后，再听到这个故事，能够更深入地体会我们祖先的智慧，以及如何运用理论知识去解决实际问题。

三、融入课程思政的流体力学基础教学设计

在研究了如何挖掘不同知识点的课程思政元素后，需要对课程进行合理的教学设计，将思政元素无缝地融入专业知识的讲授中。本节将以边界层分离为例，说明融入课程思政的一个教学设计。

本节课的教学设计是从机翼边界层失速后导致飞机急速下降的现象进行导入，让学生首先从感性认识层面了解边界层分离的危害，引起对这种物理现象学习的兴趣，进而引入理论知识，通过理论知识的学习让学生认识到这种物理现象通过合理的设计和正确的操作是可以消除和避免的，使得学习过程从感性认识上升到理论认识，进而再落脚到具体的工程应用中，同时穿插讲述试飞员的试飞故事。最后，将知识延伸扩展，用所学知识解释与我们日常生活息息相关的一些常见现象，加深学生对知识的理解和运用能力。具体过程如下。

1.以视频形式导入本节课的内容。播放飞机从正常飞行状态到边界层分离导致不稳定，再到严重失速急速下降的视频。同时提出问题：飞机为什么会产生失速？如何避免失速？引导学生进行思考并激起学习的兴趣。（5分钟）

2.讲解知识点。复习边界层概念，以及平板边界层的相关知识，引出曲壁绕流;分析曲壁绕流边界层内压力和速度的变化情况，引出边界层分离的现象和判据;根据边界层方程讲解边界层的速度型，解释只有在逆压梯度下才可能发生边界层分离。（15分钟）

3.理论联系实际。根据学习的理论知识，分小组讨论为什么机翼会发生附面层分离？在哪些情况下会发生分离，进而导致失速？从设计角度考虑应该如何避免发生边界层分离？（3分钟）讨论结束后，各小组推选一名成员发言。（10分钟）

4.引入课程思政。各小组成员发言结束后，教师点评，同时穿插讲述试飞员和试飞工程师进行失速工况试飞的故事，让学生们认识到失速飞行是非常危险的，试飞员和试飞工程师是冒着生命危险在工作，进而体会试飞员和试飞工程师大无畏的奉献精神。（3分钟）

5.延伸拓展。引导学生思考压气机中是否会产生边界层分离，采用问卷的形式让学生作答，作答结束后讲解压气机分离的原因及产生的危害，让学生更好地将所学知识与工程应用及专业背景相结合。之后，进一步引导学生思考生活中还有哪些例子是由于边界层分离引起的，人们采用了哪些方式去延缓分离。给学生约50秒钟的时间进行思考，之后将理论知识与日常生活联系起来，用边界层分离的知识解释汽车尾部的流线型设计，以及高尔夫球表面设计成凹坑的原因，进一步拓展学生对所学知识的实际应用能力。（6分钟）

6.总结并布置课后作业。总结本节课重要的概念和知识点。课后作业要求学生查阅资料，写出1～2个边界层分离的例子，并且发挥想象给出延缓分离的方法。（3分钟）

在上述的教学设计中，思政元素（即试飞员和试飞工程师失速工况试飞的故事）占用的时间约为3分钟，但第一部分视频导入及第三部分理论联系实际的讨论都为引出思政元素进行了铺垫，而第四部分引入的课程思政内容让知识变得更丰富、更有内涵，甚至让学生对这部分知识印象更加深刻，因此可以看出思政元素与理论学习已经紧密联系在一起了。

四、“流体力学基础”课程思政需要注意的几点问题

1.“流体力学基础”作为一门专业基础课，要以讲授专业知识为重点，课程思政是给专业内容增加“味道”，虽然思政元素能够让学生对专业知识的印象更加深刻，甚至可能激发学生浓厚的学习热情，但不是每节课都要进行课程思政，何时加入、加入多少要取决于具体讲授的专业内容。

2.思政元素要与讲授的知识有机结合到一起，避免课程思政出现“两张皮”[5]的现象。思想政治育人不是在专业知识讲解前或者讲完后进行思想政治教育，而是将思政元素与讲授内容完美结合起来，两者能够相互烘托，只有将课程中涉及的思政元素与教学设计无缝衔接，才能在无形中将德育教育让学生“化于内而形于外”。

3.在授课过程中，教师要以身作则。课件的准备要充分，讲解和推导过程要严谨，作业的批改要认真。教师的一言一行都能深刻地影响到学生，教师良好的言谈和举止对学生而言是最生动的思想政治教育。

4.课程思政中教师要发挥积极的主观能动作用，深入挖掘思政元素，包括但不限于以下几个方面：家国情怀、民族精神、传统文化、理想信念、价值理念、道德观念、学术诚信、创新和批判性思维、科学精神等。教师可以根据具体讲授的内容深入挖掘不同的思政元素。同一个知识点可能包括几个方面的思政元素，教师首先要挖掘出不同知识点所包含的思政元素，然后根据每一章所有知识点的分布，确定不同知识点融入的思政元素，不同的思政元素会让学生有不同的体会和感受，以及对知识本身的理解。形象、生动、有趣的思政元素不但能够形成价值引领，而且能够加深学生对知识的理解和运用。

“流体力学基础”是一门与自然现象、生产生活、国防工业密切相关的课程，其中的空气动力学是近现代最活跃、最富有研究成效的内容，同时和航空航天的迅速发展密不可分，因此“流体力学基础”中所蕴含的思政元素是极其丰富的。授课教师围绕立德树人这个根本任务，在教学过程中从不同的维度持续挖掘、凝练不同知识点所蕴含的思政元素，持续优化融入思想政治的教学设计，充分调动教师自身的积极主动性，将思想政治育人融入专业课教学过程中，将显性教育和隐性教育相统一，形成协同效应。