以大三上學期「流體力學試驗」課程策發學生學習動機

Abstract

流體力學是水利工程師重要的理論基礎。本系於大二上、下兩學期各有三學分「流體力學」之必修課，大三仍有「中等流體力學」選修課以及後續的「明渠水力學」三學分等必修課以及「波浪力學」與「地下水學」、「生態水理學」等選修課。「流體力學試驗」扮演者承先啟後之關鍵，好好地把握，可以翻轉學生學習的態度。因本系的工程內涵包含河川等明渠水力學、故幾年下來於本實驗課程中漸漸增加明渠水躍、明渠堰流等試驗項目，漸漸減少與工程相關性較次要的實驗項目。至今的實驗項目有九項：1.雷諾數實驗2.壓力中心儀3.流線具象化4.管路流量計5.渦流實驗6.噴流撞擊7.管路水頭損失8.銳緣堰9.明渠水躍。故學生分為九組，每組約3人，每週做一項不同的試驗，須繳交試驗前的預報以及實驗後的結報。每次的實驗課每一組須先派一人去教別組如何操作其上週所做的實驗，同時之間同組其他兩人則學習他組派來的一員組員同學學習本週的實驗操作流程細節。實驗課程進行中，皆有助教及教師在旁指導協助。課程之設計無期中考，而是以每組上台報告期中以前所做過的其中一項實驗內涵，報告內容包含該實驗之理論、儀器介紹、實驗流程、數據列表、結果繪圖及迴歸分析，與理論之差異比較，討論與心得等項目，組員皆須輪流上台以Power Point檔案以及實驗過程錄影內容作報告，重點在於實際上數據與理論值之差異程度以及誤差的原因。課程結束後，撰寫預報能確保學生有確實預習下次課程之內容，於上台報告後，學生們的口頭簡報能力及團隊合作有明顯上升，加上試驗中學生動手操作，更加深學生們對於流體力學的認知，並於校外參訪淨水廠可讓學生理解課程與實務之結合。於課程中及課程後皆有設計問卷調查，根據問卷統整後，可以得知學生於尚未學習流體力學試驗前，對於流體力學理論是屬於不理解的狀態，並對於報告製作及簡報發表皆是不熟悉，而在試驗課程結束後，學生們回饋表達反應出藉由本課程之訓練，更能理解大二所學之流體力學理論，並於簡報及處理數據能力上有所提升。