導(dǎo)語：如何才能寫好一篇流體力學(xué)的認識，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

患腦血管疾病的病人大多有不同程度的意識障礙、肢體癱瘓、失語以及大小便失禁等，加之輸入液體刺激性大，輸液時間長，每日輸液次數(shù)多，為保證病人治療的順利進行，故輸液工具的選擇非常重要。我科采用BD留置針――萬瓏TM進行靜脈留置來完成輸液治療，使用靜脈留置針能保護病人的血管，減少穿刺次數(shù)，減輕病人因多次穿刺帶來的痛苦，在輸液過程中，使病人更舒適，不用擔(dān)心血管被刺破，方便安排合理用藥時間和緊急搶救，提高藥效和搶救成功率，減少花費，同時也大大的減輕了護士的工作量，提高了護理質(zhì)量。但由于腦血管疾病病人的特點，在使用中存在著一些護理問題，針對問題進行及時的處理才能使病人的治療安全進行，現(xiàn)將存在的護理問題和護理對策總結(jié)如下：

1 護理問題

1.1 導(dǎo)管堵塞 造成導(dǎo)管堵塞的原因很多，通常與輸液后封管液種類、用量、封管的操作方法以及推注速度選擇不當(dāng)，靜脈輸營養(yǎng)液后導(dǎo)管沖洗不徹底，病人凝血機制異常以及病人因意識不清反復(fù)躁動和病情輕的病人輸液肢體反復(fù)活動等有關(guān)。

1.2 液體滲漏 血管選擇不當(dāng)，進針角度過小，固定不牢，病人躁動不安，外套管未完全送入血管內(nèi)或套管與血管壁接觸面積太大等原因均可導(dǎo)致液體外滲［1]。輕者出現(xiàn)局部腫脹、疼痛等刺激癥狀，重者可導(dǎo)致組織壞死。

1.3 皮下血腫 穿刺及置管操作不熟練，技巧掌握不好，送外套管時未繃緊皮膚，動作不穩(wěn)，操之過急等因素都可使留置針穿破血管壁而致穿刺失敗，造成皮下血腫。

1.4 靜脈炎 靜脈炎是靜脈留置針常見并發(fā)癥，其發(fā)生原因與留置針留置時間過長、病人個體差異，輸入藥物的酸堿性、滲透壓和細菌感染等有關(guān)［2，3]，主要表現(xiàn)為穿刺部位血管紅、腫、熱、痛，觸診時靜脈如繩索樣硬、滾、滑、無彈性，嚴重者局部針眼處可擠出膿性分泌物，伴有發(fā)熱等全身癥狀。耿少英等［4]研究，炎癥以近心端和穿刺點部位發(fā)生率高且程度也較遠心端為重。

1.5 靜脈血栓形成 靜脈血栓形成見于血流緩慢的靜脈內(nèi)。據(jù)報道，久病臥床病人發(fā)生在下肢靜脈的血栓比上肢靜脈的血栓多3倍，另外，反復(fù)多次在同一部位使用留置針進行靜脈穿刺導(dǎo)致血管壁損傷，也是血栓形成的主要因素。

1.6 固定不規(guī)范 常見有敷貼卷邊，未采取無張力性粘貼，敷貼粘貼位置不正確造成敷貼邊緣不封閉，標注條粘貼位置不正確，留置針尾端固定位置不恰當(dāng)。

1.7 留置時間過短和過長 因病人躁動造成輸液部位外滲，導(dǎo)管堵塞，輸入液體刺激性大病人感覺疼痛，病人自行抓扯等因素均可導(dǎo)致留置針不能保留96小時。由于護士進行輸液時未檢查留置針留置的時間，個別病人因留置針保護較好又怕穿刺疼痛或靜脈條件不好而強行要求繼續(xù)使用，故而造成留置時間超過96小時。

2 護理對策

2.1 做好健康教育 使用前要給病人和家屬講明留置針使用的目的，好處以及費用，讓其了解有關(guān)留置針的護理知識，常見的并發(fā)癥及其預(yù)防方法，輸液后可以適當(dāng)活動，如寫字、簡單家務(wù)、洗澡等，但不要劇烈活動，如提重物、打球等，置管期間注意保持穿刺部位干燥、清潔，在洗澡時，建議外包一層保鮮膜防止進水，淋浴時不要長時間浸泡在水中，通過講解取得病人和家屬的配合以預(yù)防堵管、液體外滲、靜脈炎等并發(fā)癥的發(fā)生。

2.2 對于腦血管疾病病人的輸液通路均采取靜脈留置針，盡量杜絕使用鋼針輸液。

2.3 正確選擇血管 根據(jù)病人年齡、病情及血管情況選擇血管，一般選擇與肢體縱軸平行長度在2.5cm以上，彈性好，無靜脈瓣的可視血管為最佳穿刺血管［5]。成人選擇血管的順序一般為前臂中段、手背、手腕、手肘，穿刺時注意保護好血管，避免在同一部位反復(fù)穿刺，并盡量避免使用下肢靜脈和癱瘓肢體的靜脈，因為下肢和癱瘓肢體的血液循環(huán)差，易發(fā)生血栓和靜脈炎，另外在輸液過程中，囑患者經(jīng)常松握拳，以促進血液循環(huán)，也可減少靜脈炎的發(fā)生。

2.4 留置針大小的選擇要合適 原則是在滿足病人輸液要求前提下，選擇最小最細的導(dǎo)管［6]。

2.5 護士應(yīng)熟練掌握穿刺技術(shù) 按規(guī)范進行操作，把握好進針的角度，送外套管時要繃緊皮膚，掌握好技巧，動作要穩(wěn)，不能操之過急，盡量保證穿刺的成功，避免皮下血腫的發(fā)生。如病人局部出現(xiàn)皮下淤血時，可避開針眼處用生土豆切成薄片敷于淤血處以減輕疼痛，促進局部皮下淤血消散。

2.6 正確封管 封管液選用肝素稀釋液（NS250mL+肝素12500u），輸液結(jié)束后吸3-5mL肝素稀釋液進行脈沖式正壓封管，如病人輸入靜脈營養(yǎng)液后應(yīng)用NS 5mL徹底沖洗導(dǎo)管后再用肝素稀釋液進行封管，封管時要注意推注速度不能過快。曲瑤等［7]觀察120例進行快速推注與緩慢推注效果比較，緩慢推注組成功率為95.0%，而快速推注組成功率為53.3%。張家榮等［8]通過臨床觀察，也發(fā)現(xiàn)快速推注封管液使局部靜脈炎和外滲腫脹率明顯提高。

2.7 規(guī)范固定留置針及敷貼 穿刺成功后，固定敷貼時要采取無張力性粘貼，以穿刺點為中心進行粘貼，注意將留置針分叉處覆蓋，保證敷貼的邊緣粘貼緊密并處于封閉狀態(tài)，標注條寫好留置的日期、時間和操作者固定于留置針分叉處敷貼的上面，但不能遮蓋針眼處，以免影響局部的觀察，固定留置針尾端時應(yīng)避開敷貼和穿刺靜脈的走行，特別是固定留置針尾端的膠布也不能粘貼在敷貼上，以免影響留置的時間和輸液的通暢。

2.8 加強局部的觀察 注意觀察針眼有無紅腫、有無滲血和滲液，導(dǎo)管有無堵塞，穿刺部位有無腫脹和炎性反應(yīng)，敷貼有無卷邊，留置時間有無超過96小時。如發(fā)現(xiàn)有炎性反應(yīng)時應(yīng)給予拔除，局部可用生土豆切成薄片或用50%的硫酸鎂液敷于紅腫部位，注意避開針眼處。如出現(xiàn)導(dǎo)管堵塞，可用5ml注射器進行回抽，回抽仍不暢通時應(yīng)拔除，切忌用NS進行推注以免引起栓塞。如出現(xiàn)敷貼卷邊、粘貼不牢固時應(yīng)進行消毒后更換敷貼。如出現(xiàn)留置時間超過96小時應(yīng)拔除重新穿刺，如遇病人留置時間超過96小時仍要繼續(xù)輸入時，護士要耐心解釋，講解繼續(xù)使用可能出現(xiàn)的并發(fā)癥，讓病人及家屬理解、配合。

2.9 護士應(yīng)有高度的工作責(zé)任心和慎獨精神 輸液過程中加強巡視，如病人躁動不安時可適當(dāng)進行約束，及時發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

篇2

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

摘要：啟發(fā)式教學(xué)是現(xiàn)代教育研究當(dāng)中的一個重要課題，尤其是在高等教育全面改革的大背景下，通過啟發(fā)式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，勇于創(chuàng)新，讓學(xué)生的個性自由發(fā)揮，充分調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性和熱情，促進學(xué)生身心的健康發(fā)展。本文主要探討的是啟發(fā)式教學(xué)在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)中的運用，徹底摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，讓學(xué)生成為教學(xué)活動的主體，通過教師的啟發(fā)引導(dǎo)，讓學(xué)生更加主動地學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞 ：工程流體力學(xué)；啟發(fā)式教學(xué)；教學(xué)實踐；運用

中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1673-2596（2015）03-0274-02

一、引言

《工程流體力學(xué)》是我國普通高等學(xué)校工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是一門研究液體和氣體的機械運動規(guī)律以及應(yīng)用的學(xué)科。工程流體力學(xué)在土木工程、能源、動力、環(huán)境、設(shè)備、化工、航空以及國防等領(lǐng)域都有很重要的應(yīng)用，尤其是熱能與動力工程專業(yè)的學(xué)生需要掌握系統(tǒng)、全面的《工程流體力學(xué)》理論知識，通過學(xué)習(xí)本課程，確保學(xué)生能夠熟練地掌握流體力學(xué)的基本概念和原理，通過實驗操作能夠?qū)⒗碚撝R運用到實際當(dāng)中，為日后的工作和學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。鑒于此，本文主要探討啟發(fā)式教學(xué)在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)中的運用。

二、《工程流體力學(xué)》傳統(tǒng)教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變

《工程流體力學(xué)》是工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)學(xué)科，是力學(xué)的一個重要分支，主要目的是為了將流體力學(xué)知識充分運用到生產(chǎn)生活當(dāng)中。工程流體力學(xué)的研究方法主要包括實驗研究、理論分析以及數(shù)值計算等。其中實驗研究主要是利用各種實驗儀器對流體現(xiàn)象進行觀測分析，總結(jié)出流體運動的規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上進行預(yù)測，通常采用模型進行實驗分析；理論分析主要是根據(jù)質(zhì)量守恒、動量守恒以及能量守恒等定律，加以數(shù)學(xué)分析的手段，對流體運動進行分析研究；數(shù)值計算則是利用數(shù)學(xué)語言將流體運動的普遍規(guī)律表達出來，從而獲得質(zhì)量守恒、動量守恒以及能量守恒的計算方程，這些方程組合在一起成為流體力學(xué)基本方程組?！豆こ塘黧w力學(xué)》課程設(shè)置的根本目的是為了讓學(xué)生熟練地掌握流體的機械運動規(guī)律，將其運用到實際生活當(dāng)中，以此來解決各種與流體力學(xué)相關(guān)的問題，但是長久以來我們在課堂教學(xué)中所強調(diào)的是知識點的灌輸，學(xué)生進行機械化的記憶，缺乏創(chuàng)新，因此需要對傳統(tǒng)的教學(xué)理念進行徹底改變。

（一）幫助學(xué)生建立流體力學(xué)的思維方式

《工程流體力學(xué)》的教學(xué)大綱要求學(xué)生能夠了解及應(yīng)用流體力學(xué)的基本運動規(guī)律，掌握流體力學(xué)的理論研究方法。在傳統(tǒng)教學(xué)理念中，課堂教學(xué)過分注重基本概念、基本理論和計算方法的學(xué)習(xí)，學(xué)生在應(yīng)試教育的環(huán)境中對書本上的知識進行機械化的記憶，很大一部分學(xué)生對于知識點的記憶僅僅是為了完成考核任務(wù)，因此無法形成系統(tǒng)的知識體系，也無助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)的思維方式，使其在日后工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中遇到關(guān)于流體力學(xué)相關(guān)的問題時，無從下手。鑒于此，在現(xiàn)代教育理念下需要教師引導(dǎo)學(xué)生建立系統(tǒng)的流體力學(xué)知識體系，并學(xué)會運用科學(xué)的思維方式對流體力學(xué)相關(guān)的問題進行分析研究。①

（二）提高學(xué)生綜合分析應(yīng)用能力

《工程流體力學(xué)》課堂教學(xué)不僅要求學(xué)生建立科學(xué)的思維方式，還需要具備對流體力學(xué)知識的綜合分析和應(yīng)用能力。在傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響下，學(xué)生被動地接受知識，嚴重缺乏學(xué)習(xí)的積極性和熱情，對知識和計算公式的機械化記憶，無助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。②因此需要在《工程流體力學(xué)》課堂教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生對知識進行自主總結(jié)，通過對知識點的歸納總結(jié)，形成鮮明形象的記憶；與此同時在課后練習(xí)中需要增加綜合性，促進學(xué)生對流體力學(xué)知識的綜合應(yīng)用。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作能力

實驗是《工程流體力學(xué)》教學(xué)活動的重要組成部分，通過實驗設(shè)計來檢驗一個理論或證實一種假設(shè)而進行的一系列操作或活動，從而更加清晰地理解和認識流體力學(xué)規(guī)律。通常實驗要預(yù)設(shè)“實驗?zāi)康摹?、“實驗環(huán)境”，進行“實驗操作”，最終以“實驗報告”的新聞形式發(fā)表“實驗結(jié)果”。③在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生只能在有限的范圍內(nèi)進行實驗操作，根本無法鍛煉學(xué)生的實踐操作能力，因此需要學(xué)生自主獨立的進行試驗操作，讓學(xué)生自行設(shè)計實驗內(nèi)容，確定實驗方案，在實踐中不斷提高自己的操作和知識的運用能力。

（四）充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位

傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)理念嚴重背離之處在于課堂教學(xué)活動中，教師往往處于主導(dǎo)地位，而作為教學(xué)活動關(guān)鍵核心的學(xué)生群體則成為了知識的被動接受者，單方面機械地完成課堂教學(xué)任務(wù)，無法真正達到教學(xué)的目的。這就要求，在課堂教學(xué)過程中，教師必須時刻關(guān)注教學(xué)同步，充分調(diào)動學(xué)生的參與熱情，通過討論、提問等方式，讓學(xué)生真正參與到學(xué)習(xí)活動當(dāng)中，學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的方法。④

三、啟發(fā)式教學(xué)的具體應(yīng)用

（一）啟發(fā)式教學(xué)的實質(zhì)

啟發(fā)式教學(xué)源遠流長，歷久彌新，“啟發(fā)”一詞最早源于古代教育家孔丘的“不憤不啟，不悱不發(fā)”。朱熹解釋說：“憤者，心求通而未得之意；悱者，口欲言而未能之貌。啟，謂開其意；發(fā)，謂達其辭。”憤與悱是內(nèi)在心理狀態(tài)在外部容色言辭上的表現(xiàn)。就是說在教學(xué)前務(wù)必先讓學(xué)生認真思考，已經(jīng)思考相當(dāng)長時間但還想不通，然后可以去啟發(fā)他；雖經(jīng)思考并已有所領(lǐng)會，但未能以適當(dāng)?shù)难赞o表達出來，此時可以去開導(dǎo)他。在現(xiàn)代教育理念當(dāng)中，啟發(fā)式教學(xué)主要是指教學(xué)活動中教師依據(jù)課程學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生積極主動自覺地掌握知識的教學(xué)方法。啟發(fā)式教學(xué)可以很好地詮釋教育學(xué)之間的關(guān)系，通過設(shè)置問題情境，充分調(diào)動學(xué)生參與的積極性和主動性，啟發(fā)學(xué)生獨立思考，發(fā)展學(xué)生的邏輯思維能力，并且通過教師的適當(dāng)引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力和獨立解決問題的能力。⑤

（二）設(shè)置問題情境

啟發(fā)式教學(xué)的關(guān)鍵在于設(shè)置問題情境，同時也是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的一種有效方式。這就要求教師在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)中有目的、有意識地創(chuàng)設(shè)各種情境，鼓勵學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題，讓學(xué)生獨立地進行探索分析。在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)過程中，學(xué)生遇到任何疑問都應(yīng)該及時提出，向同學(xué)和老師進行探討。大量的教學(xué)實踐表明，提問可以充分調(diào)動學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)的積極性，通過提問鍛煉學(xué)生的探索欲和邏輯思維能力。⑥學(xué)生在啟發(fā)式教學(xué)模式下還應(yīng)該增加主動性，尋找自己的興趣點，去鉆研。這樣學(xué)生才會有問題意識，可以提出問題，而不是在別人背后去解答問題。另外，設(shè)置問題情境要與實際生活相融合?？梢酝ㄟ^創(chuàng)設(shè)生活或工作式的教學(xué)情境，讓學(xué)生真正感受到《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)的多樣性以及前瞻性，通過不斷探索激發(fā)出學(xué)生潛在的學(xué)習(xí)興趣以及好奇心。

（三）充分調(diào)動學(xué)生的主動性

在啟發(fā)式教學(xué)過程中，需要充分調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性，讓學(xué)生真正意義上成為學(xué)習(xí)活動的主導(dǎo)者?！豆こ塘黧w力學(xué)》課程需要打破傳統(tǒng)應(yīng)試教育的束縛，讓學(xué)生的積極性和主動性得到充分釋放。教師組織學(xué)生進行討論時，要注意學(xué)生的反映，激發(fā)起學(xué)生發(fā)的求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生通過收集資料了解流體運動的基本規(guī)律以及這些規(guī)律在工程實際中的應(yīng)用，幫助他們對問題的獨立思考。例如教師可以列舉一些流體力學(xué)在生活和生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的實例，使學(xué)生了解流體處于平衡及運動狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律，加強理論概念與現(xiàn)實生活的相互聯(lián)系?？傊挥兄鲃訁⑴c其中，學(xué)生才能對問題有一個深入的了解，并且能夠切身地投入自身全部的精力想方設(shè)法去解決當(dāng)前所面臨的問題，而教師則完全不用花費大量的精力進行講解，只需要進行適當(dāng)?shù)闹敢ぷ?，使學(xué)生的自學(xué)能力能夠充分發(fā)揮。⑦

實驗是檢驗學(xué)生動手操作以及對知識運用的最佳方式，借助實驗也可以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。在問題情境環(huán)節(jié)中，學(xué)生大膽假設(shè)和創(chuàng)新提問以后，就需要通過實驗對問題進行模擬分析，并得到結(jié)論。在安全的保障下，進入實驗室，在教師的引導(dǎo)下，自己動手去做，積極探索。這樣會對學(xué)習(xí)更有幫助，而這一過程會提高學(xué)生的研究熱情，也可以提高學(xué)生團隊的協(xié)作能力。此外，在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)過程中，學(xué)生還可以自由組合進行某一問題的研究，當(dāng)假設(shè)足夠成立的情況下，通過查詢相關(guān)的文獻資料，并進入實驗室去尋找答案。這樣一來，學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)或者工作中，如果遇到問題，就可以真正獨立地進行思考和研究。⑧

（四）建立輕松愉悅的學(xué)習(xí)氛圍

建立輕松愉悅的學(xué)習(xí)氛圍是啟發(fā)式教學(xué)實現(xiàn)的前提。而長久以的來灌輸式教學(xué)，讓教師成為課堂教學(xué)的主體，其高高在上的形象，讓不少學(xué)生產(chǎn)生畏懼感，這也使得學(xué)習(xí)氛圍過于凝重、刻板甚至拘束。因此在教學(xué)方式上需要打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，改掉以往死氣乏味的課堂教學(xué)，教師應(yīng)該是教學(xué)活動的組織者和設(shè)計者，通過營造出民主、和諧、愉悅的課堂氣氛等方式更好地幫助學(xué)生調(diào)動他們的主觀能動性和積極性，鼓勵學(xué)生親自動手，并且給學(xué)生提供更多的進行流體力學(xué)討論研究的空間和機會，讓學(xué)生在獨立思考、互相討論以及動手操作中完成問題的發(fā)現(xiàn)與解決過程。此外，教師還需要引導(dǎo)學(xué)生相互尊重、相互理解，課堂氣氛做到張弛有度。讓學(xué)生在合作交流中真正理解和掌握《工程流體力學(xué)》的理論知識和基本技能，使他們真正成為學(xué)習(xí)的主人。⑨

綜上所述，啟發(fā)式課堂教學(xué)強調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位。只有充分調(diào)動起學(xué)生的積極性，才能夠提高《工程流體力學(xué)》課堂教學(xué)的質(zhì)量。為此，本文總結(jié)了傳統(tǒng)教學(xué)模式下《工程流體力學(xué)》課堂教學(xué)的種種弊端，然后在此基礎(chǔ)上對啟發(fā)式教學(xué)的有效途徑進行了深入研究。通過營造和諧的學(xué)習(xí)氛圍以及建立良好的師生關(guān)系，使《工程流體力學(xué)》課堂教學(xué)變得更加生動、形象。

注釋：

①張曉宏.高校研究型教學(xué)范式之探究——啟發(fā)式教學(xué)[J].教育探索，2007(3).

②朱昌流.論啟發(fā)式教學(xué)的有效實施[J].教育與職業(yè)，2007(18).

③李小川.工程流體力學(xué)教學(xué)改革模式的探索與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2012(10).

④吳翊.啟發(fā)式教學(xué)再認識[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011(1).

⑤劉全忠.關(guān)于工程專業(yè)流體力學(xué)課程教學(xué)改革的探討[J].教育教學(xué)，2014(1).

⑥Wuhan University、scientific Research Publishing.The Heuristic Teaching Practice Based on Innovative Thinking [A].Proceedings of Conference on Creative Education（CCE2012）.2012(5).

⑦朱輝，陳洪杰，劉飛.CDIO教育模式下工程流體力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐[J].桂林航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2013(12).

⑧劉瑩.解立平.基于“卓越工程師”培養(yǎng)計劃的工程流體力學(xué)課程教學(xué)改革初探[J].時代教育，2014(2).

篇3

[論文摘要]結(jié)合學(xué)習(xí)主體所處的時代環(huán)境變化和流體力學(xué)知識體系的學(xué)科跨度大以及對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識要求很高的特點，分析了流體力學(xué)教學(xué)中存在的問題和難點，提出大量采用實驗?zāi)Ｐ秃蛯嵗虒W(xué)以加強流體流動現(xiàn)象的觀察理解對提高流體力學(xué)教學(xué)效果的必要性和重要性。 

 

前言 

流體無固定形狀，即使受到的剪切力再小，只要持續(xù)存在，其變形便會隨時間持續(xù)增大，不像固體那樣，一定的受力只能產(chǎn)生一定的變形。流體力學(xué)的基本理論非常嚴密，描述流體流動現(xiàn)象的數(shù)學(xué)方程非常復(fù)雜，高度非線性[1]，因此學(xué)生對流體力學(xué)敬而遠之的現(xiàn)象比較嚴重。此外由于因特網(wǎng)及電子計算機的普及，各種虛擬現(xiàn)象泛濫，在這樣的環(huán)境下成長的學(xué)生接觸和感受實際發(fā)生的各種流體流動現(xiàn)象的機會大大減少，對自然現(xiàn)象的觀察和理解能力很弱。很多學(xué)生在接受流體力學(xué)教育之前所受的應(yīng)試教育的影響下[2]，學(xué)習(xí)只是為了在短時間內(nèi)對給出的試題做出接近正解的答案獲得高分，這種教育具有多大的意義，近年來許多學(xué)者從教育學(xué)的角度提出了疑問[2]。只有直面實際的流體流動現(xiàn)象，抓住問題的本質(zhì)，才能誕生真正的學(xué)問和研究。筆者基于對本科和研究生的流體學(xué)教學(xué)中存在的難點和問題，指出了重視流體流動現(xiàn)象的觀察和理解對提高流體力學(xué)的教學(xué)效果的必要性和重要性。 

 

一、流體力學(xué)教學(xué)面臨的問題 

 

（一）新形勢下學(xué)生所處的社會環(huán)境變化 

學(xué)生從小利用電腦打電子游戲的玩耍時間和機會大大超過了自己親自動手制作道具及模型的體感玩耍時間，通過體感玩耍接觸和觀察自然現(xiàn)象的機會大大減少。 

因特網(wǎng)的普及使得在短時間內(nèi)獲得大量的信息或?qū)崟r獲得信息成為可能，近年來出現(xiàn)學(xué)生過度依賴因特網(wǎng)的傾向，疏遠了紙質(zhì)圖書及相關(guān)文獻這些知識比較系統(tǒng)邏輯性也有保證的傳統(tǒng)信息載體。但因特網(wǎng)上除了正確的信息外，還有很多不準確甚至錯誤的信息，即使是正確的信息，各信息段之間也缺乏系統(tǒng)性，因此學(xué)生僅通過因特網(wǎng)難以建立系統(tǒng)的知識體系的。 

手機在學(xué)生中的普及也使得學(xué)生們在實際問題時，不是自己獨立分析問題，找出問題發(fā)生的原因，而是直接利用手機詢問他人求得答案，這樣很難培養(yǎng)獨立制定計劃，對可能事態(tài)進行預(yù)測，獨立進行解決問題的能力。這恰恰是對一個未來走向社會成為一個優(yōu)秀的技術(shù)人員的必經(jīng)的磨礪之道。 

（二）流體力學(xué)教學(xué)面臨的問題 

流體流動的力學(xué)模型及其運動的物理意義難以理解[3]。流體粘性產(chǎn)生的模型與牛頓粘性定律之間的對應(yīng)關(guān)系就是最好的一個例證。大多數(shù)學(xué)生雖然能夠使用牛頓粘性定律進行計算，但對運動的流體為何會產(chǎn)生粘性卻不能正確的理解。的確，對于涉及到流體力學(xué)的某些技術(shù)或產(chǎn)品設(shè)計，只要懂得一定的計算即可，但是對于開發(fā)和設(shè)計全新的產(chǎn)品，如不能準確把握所涉及到的相關(guān)流體流動的物理本質(zhì)，有時會產(chǎn)生完全錯誤的設(shè)計結(jié)果。 

流體的運動狀態(tài)繁多，流體力學(xué)融合領(lǐng)域廣，要求學(xué)生掌握更多的學(xué)科預(yù)備知識，尤其對數(shù)學(xué)知識的要求更高，使部分學(xué)生覺得流體力學(xué)是難以接近的一門課。同一流動現(xiàn)象常?？梢詮亩鄠€角度進行解釋，容易使學(xué)生產(chǎn)生混亂。比如對翼型的流體力學(xué)工作原理，可以從流體流動的動量變化、伯努利方程、壓力積分、流線的曲率變化等幾個方面進行解釋，解釋方法之多反而會使學(xué)生產(chǎn)生混亂，但每一種解釋方法都是正確的，解釋的都是一個本質(zhì)，只有完全理解各種解釋方法所依據(jù)的理論，才可以解除認識上的混亂，將學(xué)到的知識條理化、系統(tǒng)化。 

描述流體流動的數(shù)學(xué)方程高度非線性化，數(shù)學(xué)上求解比較困難。描述流體流動的納維斯方程和能量方程是否可以求解以及數(shù)學(xué)解的唯一性的證明需要微分方程、偏微分方程、多元積分等很深的數(shù)學(xué)功底，但近年來學(xué)生的數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)存在下降的趨勢。 

學(xué)生在進入大學(xué)前所接受的應(yīng)試教育的影響很大，以考試成績自評學(xué)習(xí)效果的認識根深蒂固[4]。實際的流體流動現(xiàn)象往往沒有單純的標準答案，有時甚至存在多個解，重要的是抓住流動現(xiàn)象的物理本質(zhì)，系統(tǒng)的理解流體力學(xué)的基本原理。 

二、教學(xué)方法對應(yīng) 

 

解決上述問題的根本方法，筆者認為只有從流體力學(xué)教學(xué)上，直面涉及流體的各種現(xiàn)象，使學(xué)生準確的把握物理本質(zhì)。為此在流體力學(xué)課堂上，廣泛采用流體模型教學(xué)和實例教學(xué)，增加學(xué)生觀察理解各種流動現(xiàn)象的機會，喚起他們對本門課的興趣的同時，讓他們形成為探究流動現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)進行思考的習(xí)慣，這對解決流體力學(xué)教學(xué)所面臨的問題至關(guān)重要。 

使用電吹風(fēng)斜向上吹一個讓學(xué)生事先準備好的氣球模型，沒經(jīng)驗的學(xué)生會意外的發(fā)現(xiàn)氣球會向斜上方飄起。這一流體流動現(xiàn)象可從風(fēng)從氣球上部通過時，由于氣球表面的影響風(fēng)的流向會產(chǎn)生變化，也就是流線產(chǎn)生彎曲，根據(jù)風(fēng)的動量變化必然產(chǎn)生使得氣球浮起的升力得到解釋，還可以從物體繞流邊界層效應(yīng)得到解釋。從這一簡單的模型教學(xué)，還可以解釋飛機的機翼通過改變空氣的流向進而獲得升力的流體力學(xué)上的工作原理。 

在一個裝滿水的塑料瓶內(nèi)分別放入密度大于水和小于水的鋼球和泡沫小球，然后放在一個可移動桌面上，使桌面等直線加速運動，可發(fā)現(xiàn)鋼球運動較慢留在瓶底，而泡沫球運動較快停在瓶嘴附近。觀察這一個現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生：泡沫球運動得較快是因為等加速運動瓶內(nèi)流體的靜壓在運動方向上遞減形成壓力梯度，小球的前進方向的壓力大于等加速運動產(chǎn)生的慣性力，因此小球相對于塑料瓶向前運動；而作用于鋼球的前進方向的靜壓力雖然與泡沫小球相同，但慣性力大于前進方向的靜壓力，因此鋼球相對于塑料瓶向后移動。這一模型教學(xué)比一般教科書上關(guān)于流體等加速直線運動流體的靜壓分布的例題更容易使學(xué)生抓住問題本質(zhì)，且能培養(yǎng)學(xué)生獨立思考之習(xí)慣，使學(xué)生體會到透過流體流動現(xiàn)象來正確觀察和理解把握流體力學(xué)基本規(guī)律的樂趣。 

經(jīng)常使用立式洗衣機的人都知道，洗完衣服后，衣兜總要被翻過來，假如原來兜里裝有硬幣等硬物，也會被掏出來[5]。把這個實例在課堂上講出后，學(xué)生們甚有興趣，追問其中的奧秘，當(dāng)教師根據(jù)伯努利定律做出解釋并介紹伯努利這位集物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、力學(xué)家及醫(yī)學(xué)家于一身的瑞士的大科學(xué)家的基本情況后，學(xué)生們頓時對這位科學(xué)家充滿了崇敬之情，通過大量這種實驗?zāi)Ｐ图皩嵗虒W(xué)，學(xué)生們對學(xué)習(xí)流體力學(xué)這門課更有了興趣和信心，教學(xué)效果的提高自不待言。 

 

三、結(jié)語 

本文詳盡的分析了計算機、因特網(wǎng)、手機等現(xiàn)代化通訊工具普及后對學(xué)生產(chǎn)生的影響，由于流體力學(xué)課程知識體系的特點，這種影響產(chǎn)生的負面問題很多，尤其是教授成長在應(yīng)試教育體制下走入大學(xué)的學(xué)生，更需要轉(zhuǎn)換認識，改變教學(xué)觀念，在課堂教學(xué)中廣泛植入實驗?zāi)Ｐ徒虒W(xué)和實例教學(xué)，讓學(xué)生直面實際存在的各種流體流動現(xiàn)象，通過實際的流體流動現(xiàn)象的觀察和理解，達到生動及形象的把握這些流動現(xiàn)象背后的流體力學(xué)的基本定理，有效提升教學(xué)效果的同時，通過簡單實驗?zāi)Ｐ偷闹谱鬟€可提高學(xué)生的動手能力，這對學(xué)生走向社會成為一個具有創(chuàng)造性思維能力、獨立思考的優(yōu)秀技術(shù)人員也是一個必不可少的雛形磨礪。 

 

[參考文獻] 

[1]黃衛(wèi)星.工程流體力學(xué)[m].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008. 

[2]李丹,楊斯瑞.應(yīng)試教育與創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)[j].繼續(xù)教育研究, 2009, 25(2): 180-185 

[3]向文英,程光均.流體力學(xué)教學(xué)與實驗創(chuàng)新[j].重慶大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2003,18(4): 21-26. 

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關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；計算流體力學(xué)；CFD軟件及源程序；教學(xué)研究

中圖分類號：G6420；TU 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2015）05015404

一、工程流體力學(xué)與CFD軟件、源程序

計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）軟件通過計算機數(shù)值計算和圖像顯示后處理，對包含流體流動和有熱傳導(dǎo)等相關(guān)物理現(xiàn)象作出系統(tǒng)的分析。目前，CFD 技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到航空、航天、氣象、船舶、水利、化工、建筑、機械、汽車、海洋、體育、環(huán)境等領(lǐng)域，取得了令人矚目的成就。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，計算技術(shù)已被引入到流體力學(xué)領(lǐng)域，使以前因計算過于復(fù)雜而影響進一步探討的流體力學(xué)問題逐步得以解決，計算流體力學(xué)已經(jīng)成為研究流體力學(xué)的重要方法[1-3]。常用的CFD計算軟件有FLUENT 、CFX、Phoenix等。FLUENT 軟件是目前常用的一套高性能的數(shù)值軟件，是專門針對流體工程數(shù)值計算與仿真需求而開發(fā)的一種流體數(shù)值仿真軟件。

工程流體力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容主要分為流體靜力學(xué)、流體動力學(xué)、相似和量綱分析、管中流動、孔口出流和縫隙流動等[4]。其中，管中流動主要研究圓管中的層流及紊流、管路中的沿程阻力、管路中的局部阻力及管路計算等，涉及到一系列的概念和理論公式，學(xué)生理解起來有點枯燥、困難[4-5]。通過利用FLUENT軟件和源程序進行數(shù)值模擬這一環(huán)節(jié)，變枯燥的理論公式計算為生動的計算機數(shù)值求解，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也使學(xué)生有了更多的感性認識和理性認識，增強學(xué)生解決實際問題的能力。在流體力學(xué)課程教學(xué)中， 有意識地穿插計算數(shù)學(xué)、Fortran語言編程、CFD知識，有助于學(xué)生理解流體力學(xué)公式及方程，

也可以加強學(xué)生對其他學(xué)科知識的理解和掌握，達到多學(xué)科之間的融會貫通， 觸類旁通。為此，筆者對科研成果中相關(guān)源源程序、部分開源程序和CFD 軟件在工程流體力學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用做了一些探索與實踐。

二、 教學(xué)案例

（一） 圓管中的層流及紊流教學(xué)實例

在工程流體力學(xué)教學(xué)中，管中流動是主要章節(jié)的內(nèi)容，涉及的理論和公式多，不易理解。圓管流動有層流和紊流兩種流動狀況。雷諾數(shù)是判別流體流動狀態(tài)的準則數(shù)。為加深學(xué)生對流速分布和壓強分布規(guī)律的理解，在教學(xué)中可安排課外作業(yè)，設(shè)置用FLUENT軟件來模擬研究三維圓管的層流和紊流流動狀況，作出驗證分析。

圖1為圓管流動入口和出口邊界截面的流速分布圖（l=2m， d=0.1m）。取流動充分發(fā)展部分，離入流邊界x/D=1.6的截面其流速分布如圖2所示。可以看出流速沿半徑Y(jié)方向成拋物線分布，與書中理論公式相符，如式（1）所示。通過數(shù)值模擬，學(xué)生對圓管內(nèi)流動速度分布有了更深刻的認識。

由圖3可以看出圓管內(nèi)部壓強分布從管口處向延伸方向逐漸減小，可知流速相應(yīng)增大，符合流速大、壓強小的流動定律，也符合圓管流動壓降的原理。另外從入口處的壓強分布可以看出，在圓管任何截面上，其壓強分布也不是均勻的，也有分層現(xiàn)象。＼

圖 3 圓管內(nèi)部壓強分布

圖4為圓管軸線上的速度分布。由圖可以看出，在圓管的軸上，進口段流速分布變化較大，從進口流速v1=0.005m/s急劇上升到最大流速umax=0.00 848m/s。層流入口段長度有經(jīng)驗公式可以算的，即

L≈0.058 dRe （2）

可算得入口段長度約為1.18m，由圖4顯示效果可以看出，流速在離入口1.1m到1.2m之間，即入口段長度約為1.1～1.2m，符合書中理論計算結(jié)果。

圖 4 圓管軸線上速度分布

圖5為圓管內(nèi)部x軸方向不同截面的流速分布，可看出流速在截面上從入口到出口的變化。水流在圓管內(nèi)部的流速分層很明顯，靠近壁面處流速接近于零。

圖 5 主流方向截面流速分布圖

圖6為圓管紊流充分發(fā)展段某一截面的流速分布圖。從圖中可以看出在紊流充分發(fā)展段，截面流速散點圖最高處幾乎為一條直線，說明圓管內(nèi)大多數(shù)流體流速趨于穩(wěn)定，而是更加平滑。紊流過流斷面的流速對數(shù)分布比層流的拋物面分布均勻得多，這在理論上符合紊流流速的對數(shù)分布律，即：

uu=1Klny+C（3）

圖6 Y方向中心軸線的流速分布

（二）管路中的沿程阻力教學(xué)實例

在流體力學(xué)教學(xué)內(nèi)容管中流動一章的教學(xué)實踐中，筆者利用前期研發(fā)的程序[6]設(shè)置了以半擴散角為4o、擴散度為3.92的錐形漸擴管路內(nèi)的不可壓縮流動數(shù)值模擬算例，旨在將對接科研成果的教學(xué)模式用于輔助工程流體力學(xué)課程教學(xué)實踐。已知條件：錐形漸擴管路前接管直徑為30 mm，后續(xù)管直徑為50 mm，總長度為70 mm。管內(nèi)流動介質(zhì)為空氣，進口速度為1m/s。 網(wǎng)格模型如圖7所示。

圖7 錐形漸擴管路系統(tǒng)內(nèi)流場網(wǎng)格模型

數(shù)值計算結(jié)果如圖8所示。從圖中可清晰看出，在突然擴大段，壓力逐漸增大，表現(xiàn)擴壓效果，但中心線上的速度呈下降趨，若擴散角增大時，在漸擴段會出現(xiàn)局部回流區(qū)，這是造成局部能量損失的重要原因。

圖8 錐形漸擴管路內(nèi)壓力場

局部阻力誤差分析：對于錐形漸擴管的局部阻力，可以用包達定理的形式表示：

hζ=ku1-u222g（4）

其中，k為經(jīng)驗系數(shù)。由式可知，錐形漸擴管局部阻力損失理論計算公式為：

hz = ku1 - u2 22g = k1 - A1 A2 2×u21 2g = k1 - A2 A1 2×u22 2g（5）

其中A1為漸擴管上游橫截面積，A2為漸擴管下游橫截面積（m2），u1為漸擴管上游平均流速（理論值），u2為漸擴管下游平均流速（理論值）。A1 = πd21 4 = π×124，A2 = πd22 4 = π×224，u1=1 m/s，g=9.8m/s2 。代入（5）式得：

hζ理=0.004 305 m

實際流體的伯努利方程為[7]：

Z1 + P1 ρg + u21 2g = Z2 + P2 ρg + u22 2g + hf + hζ （6）

將仿真結(jié)果代入上式，其中Z1=Z2=0 P1=-0.03pa，P2=0.4pa，u1=1.06m/s， u2=0.58 m/s， hf=0， 得 hζ模擬=0.00 435m。誤差率為：

η=hζ模-hζ理hζ?！?00%

=0.00 435-0.004 3050.00 435×100%=1.03%

（三） 后臺階流動教學(xué)實例

為讓學(xué)生對雷諾數(shù)有更進一步的感性認識，利用開源CFD程序[8]可設(shè)置后臺階流動教學(xué)實例，比較不同入流Re數(shù)時臺階后渦的大小和長度，現(xiàn)選擇四種Re數(shù)工況的計算結(jié)果進行后處理，得到如圖9所示的流線圖。從圖中可以看出，隨Re數(shù)的增加，臺階后方主渦的大小呈增大趨勢，在Re=1 000時在上方有次生渦的出現(xiàn)。

圖9 不同雷諾數(shù)下的流線圖

三、 教學(xué)實踐中的幾點體會

（一） 理論教學(xué)與數(shù)值實驗教學(xué)的合理利用

在工程流體力學(xué)理論教學(xué)時可結(jié)合數(shù)值實驗教學(xué)加以輔助，例如在管中流動一章教學(xué)時，可以用上述相關(guān)教學(xué)實例。由于在進行課堂演示教學(xué)時，依計算機性能及不同問題的規(guī)模難易程度，數(shù)值模擬求解的時間將有不同，要掌握合理數(shù)值模擬時間?？刹扇∽寣W(xué)生安裝CFD程序及軟件，并要求學(xué)生事先自學(xué)使用方法，嘗試數(shù)值預(yù)測，預(yù)習(xí)理論知識。然后教師理論教學(xué)時對學(xué)生預(yù)測結(jié)果進行抽樣調(diào)查分析，將理論結(jié)果與計算結(jié)果比較分析。條件許可的話，也可以通過高性能集群提交計算作業(yè)，在較短的時間內(nèi)獲得計算結(jié)果。這樣學(xué)生對復(fù)雜的理論就能有深入的認識，同時也鍛煉了學(xué)生的科研能力。

（二）適當(dāng)安排精選案例教學(xué)

課堂教學(xué)演示案例的選取應(yīng)做到簡單且具有代表性。 案例簡單能夠減少計算機的運行時間，使教學(xué)更加緊湊；而有代表性的案例貼近生活或工程實際，則有利于提高教學(xué)趣味，開闊學(xué)生的視野。由于課堂教學(xué)時間有限，因此應(yīng)在簡單演示教學(xué)案例的基礎(chǔ)上，精心布置較為復(fù)雜的課外任務(wù)。

（三） 源程序和軟件互補

在數(shù)值模擬教學(xué)中結(jié)合利用軟件和程序。軟件不是萬能的，商用軟件所能解決的問題是已在學(xué)術(shù)界得到充分研究的問題，對于科學(xué)研究來說，自己編程是必不可少的。一方面，自編程能更好地理解CFD具體實施過程，對商用軟件的理解和使用也是有幫助的。另一方面，自編程序還可以更好地對接科研成果，用于工程流體力學(xué)課程輔助教學(xué)。

四、結(jié) 語

通過上述幾個數(shù)值模擬實例可以看出，數(shù)值模擬過程并不太難，但結(jié)果更形象直觀。借助計算機輔助手段，在工程流體力學(xué)課堂教學(xué)中，利用CFD軟件及源程序進行數(shù)值模擬輔助理論教學(xué)， 將理論性較強的內(nèi)容形象化，可以開闊學(xué)生的視野， 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識， 加深學(xué)生對基礎(chǔ)理論的理解。此外，通過對接科研成果，用源程序進行數(shù)值實驗教學(xué)還可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和科研能力，豐富數(shù)值實驗教學(xué)內(nèi)容。參考文獻：

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篇5

【關(guān)鍵詞】研究型教學(xué)模式 流體力學(xué) 數(shù)值模擬

【中圖分類號】G423 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）17-0042-04

所謂研究型教學(xué)，就是以先進的教學(xué)理念為先導(dǎo)，運用與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的實際問題作為載體，讓學(xué)生在教師的組織和指導(dǎo)下有目的地、相對獨立地進行探索研究，在整個學(xué)習(xí)過程中，注重在探索和研究的教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣，從而促進學(xué)生思維水平的發(fā)展，提高學(xué)生運用知識解決實際問題的能力。相較傳統(tǒng)的教學(xué)模式，研究型教學(xué)模式更重視學(xué)生思維模式和能力的培養(yǎng)，強調(diào)教學(xué)與現(xiàn)代科技和社會的發(fā)展以及學(xué)科發(fā)展相關(guān)聯(lián)，以此保持教學(xué)內(nèi)容的新穎性和增強學(xué)生的創(chuàng)新性；更突出教學(xué)與訓(xùn)練方法的科學(xué)研究特色，強調(diào)師生之間的互動，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維與探索精神。

現(xiàn)代大學(xué)的職能，特別是高水平的研究型大學(xué)，強調(diào)教學(xué)和研究的相互滲透，在教學(xué)活動中，教師的作用是啟發(fā)、引導(dǎo)、指導(dǎo)學(xué)生，強調(diào)引導(dǎo)學(xué)生探索研究自己感興趣的未知領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、閱讀、分析、討論和推理判斷能力，實踐證明，研究型教學(xué)模式有助于學(xué)生積極參與教學(xué)過程，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

流體力學(xué)是知識體系龐雜、以大量實驗為基礎(chǔ)且對實驗技能和實驗條件要求較高的新興綜合性學(xué)科，也是一門重要的基礎(chǔ)課程，它已經(jīng)發(fā)展成為一門深入各個科學(xué)研究領(lǐng)域的重要學(xué)科，特別是隨著航空、航天、航海以及能源利用等行業(yè)的發(fā)展，迫切需要解決許多有關(guān)流體力學(xué)的問題，這也極大地促進了流體力學(xué)學(xué)科的發(fā)展。流體力學(xué)在動力工程類各專業(yè)的課程設(shè)置中，起著從《高等數(shù)學(xué)》、《理論力學(xué)》、《機械設(shè)計》等基礎(chǔ)課程到相關(guān)專業(yè)課程，譬如《發(fā)動機原理》、《流體機械原理》的橋梁作用，也是深入研究熱能與動力機械的專業(yè)基礎(chǔ)課。筆者在流體力學(xué)的教學(xué)過程中，就研究型教學(xué)模式進行了探索和實踐，在課程設(shè)置中，針對某一授課主題，準備流體與流體運動科學(xué)中一系列生動的案例，讓學(xué)生對生活中這些看似熟悉卻又非常模糊陌生的現(xiàn)象有清晰的了解，在教學(xué)進行中，以具體實例為研究對象，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的基礎(chǔ)知識，并結(jié)合現(xiàn)代的研究手段，進行逐步深入的探討與研究，并對研究結(jié)果進行合理的分析。在整個教學(xué)活動中，將現(xiàn)代科學(xué)研究方法與內(nèi)容引入課堂，努力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對基礎(chǔ)知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究的思維模式和嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，引導(dǎo)學(xué)生在主動探索、主動思考、主動實踐中發(fā)展探索能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。

一 工程流體力學(xué)課程研究型教學(xué)模式實施方法

1.研究題目的選擇與引入

開展研究型教學(xué)，對于研究選題有比較高的要求，既要有一定的工程背景，又要符合課程大綱的要求。由于是課堂教學(xué)，受時間所限，研究題目要求清晰易懂，又有一定的科學(xué)內(nèi)涵和深入研究的背景。流體運動的連續(xù)性方程是工程流體力學(xué)課程中最為重要的內(nèi)容之一，該部分邏輯性較強，對學(xué)生的數(shù)理推導(dǎo)能力有一定的要求。在教學(xué)活動中，擬結(jié)合計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）數(shù)值模擬，采用循序漸近、逐步推導(dǎo)、深入分析的教學(xué)方法。

為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，將通過以下兩個現(xiàn)象來認識流體連續(xù)性方

北京理工大學(xué)第十批教育教學(xué)改革研究課題

程的物理本質(zhì)：

第一，黃河壺口瀑布。壺口瀑布，是黃河上唯一的黃色大瀑布，也是中國的第二大瀑布，號稱“黃河奇觀”，其奔騰洶涌的氣勢是中華民族精神的象征。那么黃河壺口瀑布是如何形成的呢？

圖1 黃河壺口瀑布

第二，烏魯木齊開往阿克蘇5807次列車失事。列車被風(fēng)吹翻，看似是個笑話，但卻實實在在地發(fā)生了。2007年2月28日凌晨2時05分，烏魯木齊開往阿克蘇的5807次旅客列車在行至南疆線珍珠泉至紅山渠間42千米處時，遭遇13級颶風(fēng)，風(fēng)速達到37～41.4米/秒，造成機車后9至19位的后部車廂全部脫軌，導(dǎo)致南疆線被迫中斷行車，那么其中的原因該作何科學(xué)解釋呢？

圖2 5807次列車失事圖片

黃河壺口瀑布及列車被風(fēng)吹翻現(xiàn)象中均蘊含著流體動力學(xué)連續(xù)性方程的物理本質(zhì)。問題提出后，首先引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己對于問題的理解，通過教學(xué)過程中的情境創(chuàng)設(shè)，利用流體力學(xué)基本原理進行理論分析和解釋。根據(jù)對上述現(xiàn)象進行物理問題簡化，提出一元流動連續(xù)性方程的推導(dǎo)過程。

設(shè)想有一根管道，流體在由入口斷面A1、出口斷面A2和管壁（三者構(gòu)成控制面）圍成的流域（控制體）內(nèi)流動，如圖3所示。

圖3 一元流動連續(xù)性方程推導(dǎo)示意圖

假設(shè)流體是不可壓縮的均質(zhì)流體，意味著流域內(nèi)的

質(zhì)量不變，且密度ρ為常數(shù)，則 。又

因沿管壁沒有流體的流入與流出，有：

得到不可壓縮流體流動總流所必須滿足的連續(xù)性方程：u1A1=u2A2。

由于假設(shè)入流斷面和出流斷面的速度都為勻速（斷面平均速度），故這也是一元流動的連續(xù)性方程，表明總流沿任意過流斷面的流量是相等的。

在這一部分的教學(xué)中，強調(diào)教師選擇教材內(nèi)容、案例或課題，學(xué)生利用案例資料，獨立思考，自主發(fā)現(xiàn)新知識，掌握內(nèi)在規(guī)律，從現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)物理本質(zhì)問題，從而獲得新的感悟。在整個教學(xué)過程中，要特別注意引導(dǎo)學(xué)生去理解和分析問題，并采用不斷提出問題的方式，吸引學(xué)生注意力，并激發(fā)學(xué)生進行深入探索的興趣。

2.數(shù)值計算模擬仿真在教學(xué)中的應(yīng)用

把現(xiàn)代研究工具與理念融入到日常教學(xué)中，是研究型教學(xué)模式的重要內(nèi)容和任務(wù)。傳統(tǒng)的流體力學(xué)教學(xué)內(nèi)容與方法，基本上是基于理論的教學(xué)，并輔之以部分簡單的實驗，教學(xué)內(nèi)容比較抽象和單一，不能反映當(dāng)前流體力學(xué)學(xué)科發(fā)展的趨勢。計算流體力學(xué)CFD技術(shù)，是解決工程中復(fù)雜流動的一種有效手段，也是一門新型的獨立學(xué)科，它以經(jīng)典理論和數(shù)值計算為基礎(chǔ)，通過計算機的數(shù)值計算和圖像顯示，從空間和時間上定量描述各種場變量，從而達到對物理問題研究的目的。將CFD數(shù)值計算模擬方法和部分簡單應(yīng)用的實際上機練習(xí)引入到教學(xué)中，既可以開闊學(xué)生視野、生動課堂，增強學(xué)生對流體力學(xué)知識的理解，培養(yǎng)其解決實際問題的能力，又可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)的興趣，有助于學(xué)生養(yǎng)成善于嘗試和探索規(guī)律的習(xí)慣。

為了使學(xué)生加深對流體運動連續(xù)性方程的理解和應(yīng)用，在課程設(shè)計上，將設(shè)計以下CFD算例“噴管內(nèi)二維流動”，問題的描述如下：空氣在一個大氣壓的作用下通過平均背壓Pexit=0.9atm的縮放型噴管。通過對流域的建模、計算和后處理，對本問題進行了流動過程的數(shù)值模擬仿真研究。對這一部分教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)該對流場的邊界條件、邊界類型、湍流模型和計算方法等進行較詳細的介紹和講解。鑒于大學(xué)本科教學(xué)內(nèi)容和流體專業(yè)知識的限制，可對流場的邊界條件和邊界類型多做一些講解，例如速度邊界、壓力出流邊界等；對湍流模型的來源及其應(yīng)用做簡單介紹，而對諸如SIMPLE、PISO算法等僅僅介紹一下怎樣選取和使用即可。通過計算可以得到可視化的流動結(jié)果（速度矢量圖和壓力分布圖等）。

（a）速度矢量分布圖 （b）壓力分布云圖

圖4 噴管內(nèi)流動的CFD計算結(jié)果

將這些計算結(jié)果直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，引導(dǎo)學(xué)生基于連續(xù)性方程的基本物理內(nèi)涵去對計算結(jié)果進行分析，

由速度矢量圖可以清晰地看出：在噴管喉口處，速度較大，這是由于此處流通截面積較小。對于噴管內(nèi)的一元流動，通過噴管內(nèi)通流界面的流量是相等的，流體的流速與管內(nèi)通流截面積成反比，因此，在喉口處的速度最大。另外，在計算中，我們還可以通過檢查質(zhì)量流量的連續(xù)性來檢查通過區(qū)域的質(zhì)量流量是否滿足質(zhì)量守恒定律。通過在軟件中進行相關(guān)的設(shè)置，我們可以看到進、出口質(zhì)量流量的差異，在理想狀態(tài)下，進口處的質(zhì)量流量應(yīng)該恒等于出口處的質(zhì)量流量，考慮到計算誤差，這一誤差保證在總流量的1%即可。

圖5 進、出口質(zhì)量流量的差異

這一部分的教學(xué)，要求學(xué)生不僅掌握流體力學(xué)的基礎(chǔ)知識，還要學(xué)會利用所學(xué)知識去分析工程實際問題。教學(xué)中要特別注重引導(dǎo)學(xué)生去不斷地提出問題，并利用所學(xué)的知識去進行解釋。這是進行研究型教學(xué)過程的關(guān)鍵。另外，如果有條件，最好采用師生互動，共同進行仿真計算和研究的方法。教學(xué)和訓(xùn)練方法要表現(xiàn)較強的科學(xué)研究特色，注意培養(yǎng)學(xué)生的批判和探索精神。

通過前面的教學(xué)，使學(xué)生對數(shù)值模擬這一現(xiàn)代研究手段及研究過程有了初步的了解，達到了將現(xiàn)代研究方法引入課堂的目的。為了更加有效地掌握教學(xué)內(nèi)容，在介紹完數(shù)值模擬平臺的使用，并對問題進行了初步研究之后，還必須引導(dǎo)學(xué)生進一步思考和研究。具體到本次教學(xué)，可進一步引導(dǎo)學(xué)生去思考課前所提出的兩個問題，解釋“黃河壺口瀑布形成原因”，以及“列車被風(fēng)吹翻的原因”。

二 工程流體力學(xué)課程研究型教學(xué)中需注意的問題

在工程流體力學(xué)課程研究型教學(xué)中，既要照顧到流體力學(xué)課程的基本原理，又要反映現(xiàn)代計算技術(shù)在流體力學(xué)中解決實際問題的新發(fā)展。在教學(xué)實施過程中，根據(jù)筆者的實踐和體會，需要注意以下幾個問題：

1.堅持教學(xué)與科研相結(jié)合

要培養(yǎng)具有創(chuàng)造能力的人才，必須將教學(xué)與科研有機結(jié)合起來。教師只有通過本專業(yè)及有關(guān)學(xué)科的科研活動，才能加深對本專業(yè)本學(xué)科的理解和認識，更新教學(xué)

手段，豐富知識結(jié)構(gòu)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和研究熱情。實施研究型教學(xué)作為一種趨勢，已經(jīng)得到了全球教育界的認可，這種人才培養(yǎng)模式的收效顯著、發(fā)展前景可觀，是一種值得我們研究與使用的教學(xué)模式。

2.教學(xué)題目的選取和教學(xué)過程的實施必須有針對性

采用研究型教學(xué)模式進行教學(xué)，應(yīng)以講解研究方法和研究過程為宗旨。其中題目的選取至關(guān)重要，一般來說，題目應(yīng)來自于工程實際，有工程背景和深入研究的空間。同時也要注意題目不宜選得過于復(fù)雜，且與課程的教學(xué)內(nèi)容結(jié)合得比較好。在實施過程中，可針對不同專業(yè)、不同需要的學(xué)生，建立不同的教學(xué)體系。例如與流體接觸密切的專業(yè)，如流體機械及工程方向的學(xué)生，設(shè)置的CFD 部分理論和上機實驗內(nèi)容可略多。而對于車輛工程、機械設(shè)計及工程等普通工程類專業(yè)的學(xué)生來講，可少講理論，主要參與簡單的工程實際流動問題的模擬解決實驗。上機實驗的內(nèi)容也可以根據(jù)專業(yè)特點來選定，結(jié)合不同專業(yè)進行不同的案例計算和分析。

3.進一步確定學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位

注重在以探索和研究為基礎(chǔ)的教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力。譬如在數(shù)值計算中需要正確地設(shè)置邊界條件和初始條件，合理地選擇數(shù)學(xué)模型，恰當(dāng)?shù)貏澐志W(wǎng)格和進行迭代計算，最后還需要判斷計算結(jié)果是否可用，并進行必要的調(diào)整和修改。因此，要求學(xué)生對問題的發(fā)生、發(fā)展直至達到平衡的全過程進行認真思考和分析，形成獨立思考的習(xí)慣和能力。此外，通過改變邊界條件或初始條件等因素，低成本、高效率地求得在不同條件下的計算解。因此，數(shù)值模擬為多角度、多方位地分析問題提供了進行各種嘗試的機會，有助于學(xué)生養(yǎng)成善于嘗試和探求規(guī)律的習(xí)慣，樹立創(chuàng)新意識。

篇6

【關(guān)鍵詞】實驗考核體系；實驗?zāi)芰Γ涣黧w力學(xué)實驗

實驗教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)工作的重要組成部分。高校實驗教學(xué)應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ瑵M足高等教育應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。學(xué)生在實驗室通過觀察、思考和操作，來提高判斷能力和創(chuàng)新能力，做到有思想地做實驗，自主完成實驗任務(wù)。實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)應(yīng)該配合實驗考核來具體實施，文章就此提出了一套旨在提高學(xué)生實驗?zāi)芰Φ牧黧w力學(xué)實驗考核體系，對實驗前、實驗中、實驗后的各個環(huán)節(jié)列出了具體的考核方法，主要包括五個考核部分：實驗準備、實驗操作、實驗報告、實驗創(chuàng)新和實驗考試。

1．實驗準備考核

實驗準備要求學(xué)生在實驗前理解實驗原理，明確實驗要求，熟悉實驗內(nèi)容及步驟，并按照要求言簡意賅地編寫實驗預(yù)習(xí)報告。通過實驗準備培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，加深對流體力學(xué)理論知識的理解。實驗教師根據(jù)學(xué)生的實驗準備情況進行具體考核，對實驗預(yù)習(xí)報告打分，對未完成實驗準備的學(xué)生，取消其實驗資格。實驗準備考核占實驗總成績的10%，詳細評分標準見表1，取所有實驗準備考核分值的平均分作為實驗準備考核成績。通過實驗準備考核，可以起到兩個作用：一是實驗準備考核成績組成實驗總成績的一部分；二是實驗準備考核對學(xué)生進實驗室起到一個篩選作用。

表1 流體力學(xué)實驗準備考核評分標準

序號

評分標準

分值

1

實驗準備充分，實驗預(yù)習(xí)報告規(guī)范認真，有預(yù)習(xí)思考

10

2

實驗準備比較充分，實驗預(yù)習(xí)報告規(guī)范認真，有預(yù)習(xí)思考痕跡

8

3

實驗準備基本充分，實驗預(yù)習(xí)報告規(guī)范認真，但僅是抄書，無思考痕跡 6

4

實驗準備不充分，實驗預(yù)習(xí)報告馬虎，不規(guī)范，無思考痕跡

4

5

未完成實驗準備，未完成實驗預(yù)習(xí)報告

在實驗準備這一階段，實驗教師需要給學(xué)生準備具體的預(yù)習(xí)資料，包括：學(xué)生實驗守則，規(guī)定學(xué)生進實驗室需要遵守哪些規(guī)則；流體力學(xué)實驗要求細則，對學(xué)生說明參加流體力學(xué)實驗的具體要求；流體力學(xué)分室平面布置圖，以便學(xué)生了解實驗室情況；流體力學(xué)實驗指導(dǎo)書，主要給學(xué)生提供每個實驗的具體指導(dǎo)，如：實驗?zāi)康囊?、實驗儀器、實驗原理、實驗方法與步驟、實驗成果及要求、實驗分析與討論、實驗數(shù)據(jù)記錄表、實驗數(shù)據(jù)計算表；另外，還可以補充說明一下，實驗預(yù)習(xí)報告書寫要求、原始實驗數(shù)據(jù)記錄要求、實驗報告要求書寫哪些內(nèi)容等等。

特別是實驗儀器這一塊，因為學(xué)生事先不熟悉儀器，實驗時操作儀器比較困難，所以一定要先讓學(xué)生熟悉儀器設(shè)備，有必要提供實驗儀器的說明書。另外，實驗教師還可以提供一些經(jīng)典實驗的介紹，如雷諾實驗的工作環(huán)境，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實驗教師可以把這些資料編寫成流體力學(xué)實驗指導(dǎo)書，印發(fā)給每位學(xué)生，還可以把相關(guān)資料放到實驗室網(wǎng)站上去，讓學(xué)生自行下載查閱學(xué)習(xí)。

2．實驗操作考核

實驗操作考核作為實驗教師對學(xué)生連續(xù)評估的主要形式，在平時實驗當(dāng)中對學(xué)生進行觀察，并將觀察記錄作為對學(xué)生操作能力的直接評價。實驗操作主要考核學(xué)生實驗操作技能和分析問題、解決問題的能力[1]。實驗教師在實驗指導(dǎo)過程中，以啟發(fā)學(xué)生思維為主，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，在學(xué)生提問時予以適當(dāng)指點和提示，主要考察學(xué)生的動手能力和排除故障能力。因為這部分考核以實驗教師的主觀判斷為主，所以在實驗操作考核過程中要作定性定量處理，以便實驗操作考核具體實施。實驗操作考核占實驗總成績的20%，具體評分標準見表2。下面簡要介紹一下流體力學(xué)實驗操作考核的過程。

實驗開始時，實驗教師對每組學(xué)生的實驗情況進行觀察，簽字確認。如能量方程（伯努利方程）實驗開始時，檢查每組學(xué)生是否將能量方程實驗儀的所有測壓管液面調(diào)整到齊平狀態(tài)，簽字確認。

實驗過程中，實驗教師檢查學(xué)生的實驗操作情況。如實驗操作時間是否符合要求，實驗次數(shù)是否達標等等。

實驗結(jié)束時，實驗教師對每位學(xué)生的實驗原始數(shù)據(jù)記錄進行初步分析，判斷實驗結(jié)果是否符合規(guī)律，確保實驗質(zhì)量。引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生分析歸納實驗結(jié)果，撰寫好實驗報告。對實驗有重大錯誤、失敗或不能完成者，安排其在實驗室開放時間重做。

實驗結(jié)束后，要求學(xué)生按要求關(guān)閉儀器，清理現(xiàn)場，做好環(huán)境清潔工作。實驗教師檢查每組學(xué)生儀器設(shè)備整理情況，電源是否關(guān)閉，水桶（水杯）水是否倒入水箱中，雷諾實驗的有色水閥門是否關(guān)閉，桌面是否整理，并作相應(yīng)記錄。

表2 流體力學(xué)實驗操作考核評分標準

序號

評分標準

扣分值

1

測壓管齊平缺認可/次

–0.5

2

測壓管測點未達到實驗要求/次

–0.5

3

排氣泡缺核查/次

–0.5

4

操作時間未達到實驗要求/次

–0.5

5

操作次數(shù)未達到實驗要求/次

–1

6

儀器電源未關(guān)、閥門未關(guān)水未處理、桌面未整理/項 –0.5

7

實驗結(jié)果不符合規(guī)律/組數(shù)據(jù)

–0.5

8

沒參加實驗操作/個實驗

–5

注：流體力學(xué)實驗操作考核滿分20分，如在實驗過程中，發(fā)生上述情況，則扣除相應(yīng)的分值，扣完為止。

3．實驗報告考核

實驗報告作為考核的依據(jù)，自身存在不足的地方，既不能反映學(xué)生的操作技能，不能表現(xiàn)學(xué)生動手解決實際問題的能力。即使學(xué)生不動手或不作為主要參與者，也可以寫出一份較好的實驗報告。另外，由于實驗報告是在實驗室外完成的，可能會出現(xiàn)修改數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，實驗教師也很難了解學(xué)生對某些問題的理解程度和真實的看法。因此，實驗報告需要補充一些主觀方面的報告成果，比如實驗作業(yè)、實驗總結(jié)等等。實驗報告考核占實驗總成績的30%，由三部分組成：實驗報告成績、實驗作業(yè)成績和實驗總結(jié)成績。

實驗報告主要考核學(xué)生實驗后對所做實驗進行的分析和評價，以及撰寫報告的能力，達到總結(jié)和提高的目的。實驗報告成績滿分20分，取所有實驗報告分值的平均分作為實驗報告成績，詳細評分標準見表3，主要根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算是否正確，實驗現(xiàn)象分析是否客觀完整等評定。對于實驗報告其固有的缺陷，流體力學(xué)實驗報告考核采用數(shù)據(jù)記錄復(fù)份，來避免學(xué)生修改數(shù)據(jù)。

表3 流體力學(xué)實驗報告評分標準

序號

評分標準

分值

1 實驗報告規(guī)范認真，圖表清晰，實驗數(shù)據(jù)計算正確，實驗現(xiàn)象分析客觀完整，能做較深層的探研，優(yōu)秀 20

2 實驗報告規(guī)范認真，圖表清晰，實驗數(shù)據(jù)計算正確，實驗現(xiàn)象分析比較客觀，良好

16

3 實驗報告規(guī)范，圖表清晰，實驗數(shù)據(jù)計算基本正確，實驗現(xiàn)象分析基本客觀，及格

12

4 實驗報告格式規(guī)范，實驗數(shù)據(jù)計算不正確，實驗現(xiàn)象分析不正確，不及格

8

5 未完成實驗報告

實驗作業(yè)是根據(jù)實驗內(nèi)容和實驗要求精心設(shè)計的，可以加深學(xué)生對實驗的認識、補充和擴展。實驗準備時，教師對將要進行的實驗提出問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。學(xué)生通過查找資料，操作實驗，編寫實驗報告，將問題引入深層次的探究，然后回答問題。如能量方程實驗，提出問題：“測點2、3和測點10、11的測壓管讀數(shù)分別說明了什么問題？[2]”學(xué)生進行一系列思考后探究答案。實驗作業(yè)成績滿分5分，每個實驗作業(yè)以5分制為標準進行評分，最后求平均分作為實驗作業(yè)成績。

實驗總結(jié)在流體力學(xué)全部實驗結(jié)束后完成。此時，學(xué)生對實驗知識、技能、儀器設(shè)備等都有了真切的體會、深刻的認識，每個人都會有不同程度的收獲。學(xué)生可以在實驗總結(jié)中寫：實驗后的收獲和感想，對實驗教學(xué)的意見和建議，對實驗室發(fā)展的建設(shè)性意見。這些信息反饋給實驗教師，可使教師進一步了解學(xué)生對實驗的真實感受，從而總結(jié)出寶貴的經(jīng)驗和教訓(xùn)，改進實驗教學(xué)方法。實驗總結(jié)是教師提高實驗教學(xué)水平的基礎(chǔ)。實驗總結(jié)成績滿分5分，以5分制為標準打分。

4．實驗創(chuàng)新考核

實驗創(chuàng)新主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。流體力學(xué)實驗創(chuàng)新分兩個方向：學(xué)習(xí)性實驗創(chuàng)新和創(chuàng)造性實驗創(chuàng)新。實驗創(chuàng)新考核占實驗總成績的20%。

對于那些創(chuàng)新能力比較薄弱的學(xué)生，可以從學(xué)習(xí)別人的已有成果開始，讓學(xué)生收集現(xiàn)有的實驗創(chuàng)新實例，運用學(xué)過的流體力學(xué)理論知識和實驗知識重新剖析，在規(guī)定的時間內(nèi)闡明自己的觀點，進行答辯。學(xué)習(xí)性實驗創(chuàng)新成績滿分10分。

對于創(chuàng)新能力較強的學(xué)生，鼓勵學(xué)生在現(xiàn)有儀器設(shè)備基礎(chǔ)上，進行創(chuàng)新性、設(shè)計性研究與探索，組合成為新的實驗或量測新的內(nèi)容，也可以通過電腦進行模擬。實驗創(chuàng)新也鼓勵改良改進設(shè)計實驗設(shè)備裝置。另外，鼓勵教師教改項目、科研項目帶進實驗室，開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗，研制開發(fā)教學(xué)儀器設(shè)備，更新和改造舊的實驗內(nèi)容和手段。

開展實驗研究可由團體進行，研究的一般步驟包括：確定題目、收集資料、制訂研究計劃、實驗測試、分析與概括、反復(fù)論證或?qū)嵺`驗證、完成實驗報告或論文。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，自主選題、自主進行研究性學(xué)習(xí)、自主進行實驗方法設(shè)計、開展實驗性研究、進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析處理，撰寫研究性論文和總結(jié)報告等工作。實驗創(chuàng)新小組向全體參加同學(xué)和指導(dǎo)老師介紹實驗設(shè)計思路、實驗過程、創(chuàng)新點等主要內(nèi)容，并回答同學(xué)和教師的提問，由同學(xué)和實驗教師一起打分考核。創(chuàng)造性實驗創(chuàng)新成績滿分20分。

通過實驗創(chuàng)新求得學(xué)生的發(fā)展，教師的發(fā)展，實驗室的發(fā)展。

5．實驗考試考核

流體力學(xué)實驗考核分兩種形式：教師與學(xué)生的交談、閉卷考試。實驗考試考核占實驗總成績的20%，實驗考試成績滿分100分，其中教師與學(xué)生交談成績50分，閉卷考試成績50分。

教師與學(xué)生的交談，可以了解學(xué)生在實驗室獲得知識的掌握情況，可以評估學(xué)生對知識的理解及口頭表達的技巧，以及對實驗結(jié)果的解釋等，具有教高的表面效度。

閉卷考試可以克服實驗報告的某些缺陷。流體力學(xué)實驗考試內(nèi)容側(cè)重于實驗方法與原理的理解，流體流動的某些基本概念和基本原理的認識，靜態(tài)流動參數(shù)測試方法的掌握。

綜合流體力學(xué)實驗五個部分的考核，可以給出完整的流體力學(xué)實驗考核體系，如表4所示。

表4 流體力學(xué)實驗操作考核體系

序號 實驗考核

比例

分值 備注

結(jié)束語：

隨著實驗課程的獨立開設(shè)，需要更精確、更契合實際的實驗考核方法來適應(yīng)實驗課程的發(fā)展建設(shè)需要。實驗考核要求能夠公平合理地評價每個學(xué)生的實驗成績，能夠?qū)W(xué)生實驗學(xué)習(xí)起到較好的引導(dǎo)作用，激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，規(guī)范學(xué)生的實驗過程，提高學(xué)生的實驗?zāi)芰3]。流體力學(xué)實驗考核體系根據(jù)實驗教學(xué)的過程，對實驗前、實驗中、實驗后各個環(huán)節(jié)，分別進行具體考核，提出了一套新的實驗考核體系。該實驗考核體系從實驗整體出發(fā)，注重培養(yǎng)學(xué)生各項實驗?zāi)芰?，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，提倡自主實驗來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，通過定性定量的實驗操作考核來提高學(xué)生的實際動手能力，以實驗創(chuàng)新考核來推動學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而真正提高實驗教學(xué)效果。

參考文獻

[1]　葛年明、周泉.電子電工實驗考核方法的改革〔J〕.實驗技術(shù)與管理，2008(4):146-147，166

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【關(guān)鍵詞】流體力學(xué)實驗 大學(xué)物理 實驗創(chuàng)新

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）10-0175-02

1.引言

對于理工科院校來說，大學(xué)物理實驗是一門必修課，同時這門課程具有的實踐性也是相當(dāng)強的，作為大學(xué)生接受大學(xué)教育關(guān)于系統(tǒng)試驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端，但是，從當(dāng)前教學(xué)工作的開展來看，大學(xué)物理實驗教學(xué)存在不少問題，常見的就有普遍存在“填鴨式”這種單一的教學(xué)模式，在教學(xué)理念上也沒有太大的突破，“驗證理論”模式仍然是主導(dǎo)，教學(xué)內(nèi)容上多存在繁多和陳舊的問題，經(jīng)典性試驗所占的比重比較大，而設(shè)計性試驗的比重較少，課時不足，影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，未能取得理想的教學(xué)效果。這一系列問題導(dǎo)致大學(xué)物理實驗教學(xué)質(zhì)量難以實現(xiàn)質(zhì)量上的躍進，可見，對實驗課程內(nèi)容和實驗體系的改革是勢在必行的。筆者以流體力學(xué)實驗為例，談?wù)劗?dāng)前大學(xué)物理實驗的創(chuàng)新研究。

2.傳統(tǒng)流體力學(xué)實驗普遍存在的問題

2.1實驗內(nèi)容不夠豐富，實驗課時不足

結(jié)合流體力學(xué)實驗教學(xué)來看，主要集中在流體壓強測量到流體力學(xué)三大基本方程的驗證等內(nèi)容上，這就是大部分屬于驗證性實驗，設(shè)計性實驗安排不到位，缺乏了綜合性實驗，阻礙了學(xué)生關(guān)于創(chuàng)新能力方面的培養(yǎng)和發(fā)展，還有一點值得注意的是，當(dāng)前大學(xué)教育仍然沒有擺脫重理論、輕實踐的弊端，所以實驗課程安排的課時是不夠的。

2.2教學(xué)方法和教學(xué)模式未有新破圖

受到了我國傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響，在實驗教學(xué)的過程中，老師通常采用的教學(xué)步驟都是講授-演示-指導(dǎo)-批改實驗報告等，而學(xué)生就一味地跟著同一個指示來進行實驗，缺乏了自己的思考，一旦發(fā)現(xiàn)問題，也是請教老師來直接幫忙助理，那么實驗課程就會無形中形成了一門應(yīng)付式的課程。

2.3實驗室開放工作開展程度不夠

當(dāng)前高?；旧隙奸_設(shè)了關(guān)于流體實驗操作的相關(guān)設(shè)備和平臺，而高校也普遍存在著這樣的一個問題：實驗室僅僅對參加競賽的同學(xué)或者一部分教師開放，這樣不僅導(dǎo)致設(shè)備沒有得到有效的利用，還影響了學(xué)生對實驗設(shè)備的認識，所以即使實驗設(shè)計方案多么理想，也會導(dǎo)致學(xué)生因為不能使用設(shè)備的問題，而無法進行開放性實驗，從而也就不利于學(xué)生自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.完善當(dāng)前流體力學(xué)實驗的對策

3.1改進實驗內(nèi)容和教學(xué)方法

適當(dāng)修改目前使用的實驗指導(dǎo)書，目的就是將原理方面的內(nèi)容盡量做到簡明扼要；實驗操作的步驟不宜過于細致；第一，可以考慮通過增加思考題和小設(shè)計來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在流體流動方面可以增加壓強、液位、流量和流速等方面的測量，讓學(xué)生能夠在宏觀的層面上對流體有一定的感知，通知在大腦中也能形成關(guān)于流體的基本表征的感知，加強學(xué)生對理論知識的學(xué)習(xí)；第二，增設(shè)演示性實驗的內(nèi)容，讓學(xué)生可以提前對儀器有所認識，從而實現(xiàn)了學(xué)生課堂上對抽象概念的感性認識，也有利于區(qū)分不同實驗的側(cè)重點指出；針對驗證性實驗來說，研究的重點應(yīng)當(dāng)在實驗原理、操作技能、數(shù)據(jù)分析和整理結(jié)果上，要求學(xué)生能夠結(jié)合實驗基本原理，運用所學(xué)到的知識，將實驗過程和步驟詳細地寫出來，設(shè)計出數(shù)據(jù)處理的方法，能夠?qū)嶒灲Y(jié)果進行分析和整理。

3.2改進實驗教學(xué)的模式

重視學(xué)生啟發(fā)式教學(xué)的意義，結(jié)合實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容，通過舉一反三的提問方式，為學(xué)生提供獨立思考的空間，要求學(xué)生注意對實驗現(xiàn)象的觀察，增加對實驗規(guī)律的分析和總結(jié)，而老師也應(yīng)當(dāng)在這個層面上進行總結(jié)，可以對學(xué)生提出更加深一層次的問題來讓學(xué)生再次思考。

3.3轉(zhuǎn)變實驗方式

用設(shè)計實驗或者綜合性實驗取代部分實驗，讓學(xué)生能夠在實驗中將所學(xué)的知識充分利用起來，以雷諾實驗為例，測量圓管內(nèi)流過的水體積是利用接水盤的，而水流的時間是通過秒表來測量的，從而再對圓管內(nèi)水流的速度進行計算。同時，我們可以讓學(xué)生設(shè)計出幾個方案，采用不同的方法來對圓管內(nèi)水流的流速進行測量，例如，通過畢托管和孔板來對流量進行測量等。學(xué)生在進行設(shè)計方案的過程中一般都會對畢托管、孔板等相關(guān)流量計的測量原理和構(gòu)造產(chǎn)生了解，這在一定程度上又可以鞏固自己所學(xué)到的理論知識。這樣的教學(xué)模式對于老師來說，促進了老師對實驗的專研素養(yǎng)，業(yè)務(wù)能力有所提高，對于學(xué)生來說，其學(xué)習(xí)的思維的活躍程度也有所上升，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生對于新知識的理解能力，讓學(xué)生可以在獨立的空間內(nèi)進行思考，實現(xiàn)實驗的創(chuàng)新。

4.結(jié)束語

進行實驗課程教學(xué)，一方面需要對學(xué)生獨立解決問題的能力進行培養(yǎng)，另一方面還需要激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)興趣，改變過去學(xué)生依賴老師的心理，讓學(xué)生的綜合素質(zhì)可以得到全面的提高。流體力學(xué)實驗教學(xué)在學(xué)科學(xué)習(xí)中的份量不可忽視，其能夠?qū)W(xué)生的理論知識和實踐活動緊密結(jié)合在一起，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，實現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

參考文獻：

[1]虞嬌婷，陳都，曹志旭.基于FLASH的虛擬流體力學(xué)實驗平臺設(shè)計[J].科技風(fēng)，2015（05）.

篇8

關(guān)鍵詞 專業(yè)基礎(chǔ)課 教學(xué)模式 改革與實踐

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2016）05-0001-03

專業(yè)基礎(chǔ)課是在學(xué)生掌握一定文化知識的基礎(chǔ)上，根據(jù)專業(yè)需要，把有關(guān)知識向深度拓展，從而為學(xué)習(xí)專業(yè)課和從事專業(yè)工作提供理論和技術(shù)準備。專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)效果的好壞直接影響到專業(yè)課的學(xué)習(xí)，影響學(xué)生的認知水平、自主學(xué)習(xí)和解決問題能力的培養(yǎng)。進一步限制了學(xué)生利用專業(yè)知識解決實際問題并創(chuàng)新的能力，不能滿足企業(yè)和社會的需要，從而嚴重影響了畢業(yè)生在社會上的競爭能力。

專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)效果取決于兩方面：教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式。其中，教學(xué)模式是把教學(xué)內(nèi)容傳遞給人才的主要途徑與渠道，主要解決“怎么教”的問題。隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，在專業(yè)基礎(chǔ)課中涉及的學(xué)科越來越多，內(nèi)容越來越復(fù)雜，如何提高專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)效果，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才，是教學(xué)模式改革的目的。

為此，本文根據(jù)多年的《流體力學(xué)》教學(xué)經(jīng)驗、結(jié)合調(diào)查研究，以《流體力學(xué)》教學(xué)模式的改革與實踐為例，探討了專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)模式的改革措施。

一、研究方法、思路

1.研究的方法

為了弄清當(dāng)前《流體力學(xué)》教學(xué)模式的弊端，首先對已畢業(yè)的學(xué)生進行了調(diào)研，了解流體力學(xué)在實踐中的應(yīng)用情況、對《流體力學(xué)》在教學(xué)方面的建議。然后，根據(jù)建議對《流體力學(xué)》的教學(xué)模式進行改革并實施；最后，調(diào)研改革后的教學(xué)模式的教學(xué)效果。

2.調(diào)查問卷的指標體系

調(diào)查問卷設(shè)立了四個指標：（1）教學(xué)內(nèi)容；（2）教學(xué)方法；（3）教學(xué)手段；（4）考核方式。其中，教學(xué)內(nèi)容的調(diào)查是從《流體力學(xué)》中一些公式的來歷、運用出發(fā)，目的是弄清學(xué)生對流體力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的理解情況，教學(xué)內(nèi)容是否納入了有關(guān)的新理論、新技術(shù)、新成果和新動態(tài)，是否與實際需要緊密結(jié)合。教學(xué)方法的調(diào)查是學(xué)生上課時的態(tài)度、課堂氣氛等內(nèi)容，目的是弄清當(dāng)前的教學(xué)方法是否體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位、調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造能力；教學(xué)手段的調(diào)查是根據(jù)學(xué)生的試驗和實踐成績及對生活中流體力學(xué)應(yīng)用實例的認識進行的，目的是弄清當(dāng)前的教學(xué)手段存在的問題；考核方式的調(diào)查內(nèi)容包括學(xué)生的卷面分數(shù)、實踐與實驗成績、創(chuàng)新能力，目的是弄清當(dāng)前的考核方式能否反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成績。

二、調(diào)研結(jié)果與分析

1.教學(xué)效果的影響因素

從圖中可看出，影響《流體力學(xué)》教學(xué)效果的主要因素是學(xué)生的基礎(chǔ)知識、教學(xué)方法及考核方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、實踐與實驗環(huán)節(jié)，分別為30%、22.5%、24%、20.6%，這幾種因素可以分別歸屬于教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段及考核方式。因此，《流體力學(xué)》的教學(xué)效果可以通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段及考核方式的改革而提高。

2.教學(xué)模式的改革與實踐

①教學(xué)內(nèi)容的改革與實踐

調(diào)查結(jié)果顯示學(xué)生基礎(chǔ)不扎實、內(nèi)源性的學(xué)習(xí)動力不足是影響《流體力學(xué)》教學(xué)效果的重要因素，對教學(xué)內(nèi)容進行改革勢在必行。

針對學(xué)生基礎(chǔ)不扎實影響教學(xué)效果的問題，課題組認為可以從以下兩方面進行提高：首先從基礎(chǔ)課的教學(xué)著手。教學(xué)內(nèi)容上多介紹一些基礎(chǔ)課的應(yīng)用例子，要納入最新研究成果，使學(xué)生認識到基礎(chǔ)課的重要性，狠抓學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，夯實基礎(chǔ)。其次，專業(yè)基礎(chǔ)課老師上課時用到相關(guān)的基礎(chǔ)內(nèi)容時，要求學(xué)生提前復(fù)習(xí)相關(guān)的基礎(chǔ)課內(nèi)容，并在上課時和學(xué)生一起復(fù)習(xí)鞏固此部分基礎(chǔ)知識，加深學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)課的理解，使基礎(chǔ)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識密切聯(lián)系在一起。

針對學(xué)生學(xué)習(xí)對待專業(yè)基礎(chǔ)課的態(tài)度不積極、缺少內(nèi)源性的學(xué)習(xí)動力的問題，專業(yè)基礎(chǔ)課教師在教授專業(yè)基礎(chǔ)課時，教學(xué)內(nèi)容要不斷改革和完善教學(xué)內(nèi)容，將枯燥的專業(yè)基礎(chǔ)知識及時與反映本學(xué)科領(lǐng)域有關(guān)的新理論、新技術(shù)、新成果和新動態(tài)聯(lián)系起來，始終保持與國內(nèi)外先進技術(shù)水平的同步增長，避免教學(xué)內(nèi)容和實際需要脫節(jié)；強調(diào)專業(yè)基礎(chǔ)課在本專業(yè)的專業(yè)課學(xué)習(xí)、研究生招生考試等方面的重要性，在學(xué)生心目中樹立學(xué)好專業(yè)基礎(chǔ)課的必要性；引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注本專業(yè)的發(fā)展動向，發(fā)現(xiàn)專業(yè)基礎(chǔ)課在生活中、工程中的應(yīng)用。

教學(xué)內(nèi)容改革的具體做法是：上課前，老師給學(xué)生布置收集本節(jié)課的應(yīng)用實例、復(fù)習(xí)本節(jié)課涉及到的基礎(chǔ)知識理論，比如介紹“作用于平面的液體壓力”一節(jié)的內(nèi)容時，給學(xué)生布置復(fù)習(xí)“靜面矩”“慣性矩”等基礎(chǔ)知識。與此同時，教師也查閱文獻收集實例，并積極開展相關(guān)實驗。例如，用吸管和塑料瓶做虹吸演示，印證專業(yè)基礎(chǔ)課理論，豐富課堂內(nèi)容，活躍課堂氣氛，調(diào)動學(xué)生的積極性；課堂內(nèi)容也通過工程實例與專業(yè)的發(fā)展聯(lián)系起來，拓展專業(yè)基礎(chǔ)知識與專業(yè)課的關(guān)系，使學(xué)生明白學(xué)習(xí)的目的與作用。例如，在介紹《流體力學(xué)》中沿程阻力與局部阻力部分內(nèi)容時，可以舉出其在《流體輸配管網(wǎng)》《暖通空調(diào)》等專業(yè)課程設(shè)計時的應(yīng)用。

②教學(xué)方法的改革與實踐

傳統(tǒng)“技術(shù)性”的教學(xué)方法以老師、課本為主，學(xué)生處于被動地位，忽略了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體性，在不同程度上壓抑或阻礙了學(xué)生的個性發(fā)展，扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造力。教學(xué)方法的改革應(yīng)體現(xiàn)學(xué)生在教學(xué)中的主體地位、參與作用，教師處于輔助地位，在教學(xué)中起指導(dǎo)作用。

在《流體力學(xué)》教學(xué)中，主要采用了“研討式”和“互評式”的教學(xué)方法?！把杏懯健苯虒W(xué)方法是講完某一知識點之后，設(shè)計一些難度適當(dāng)?shù)膯栴}進行討論，比如，學(xué)習(xí)了恒定總流的能量方程后，組織討論“水從高處往低處流”的問題，由于學(xué)生群體的年齡層正是處在好奇心和探究熱情十分旺盛的階段，因此討論比較激烈，既能夠了解本節(jié)內(nèi)容、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。在“互評式”的教學(xué)方法中，采用作業(yè)互批互評或?qū)δ硞€同學(xué)的作業(yè)進行分析、點評，讓學(xué)生主動認識到常犯的錯誤，加深印象，同時在學(xué)生中形成比較、競爭的局面，共同增進知識。

③教學(xué)手段的改革與實踐

學(xué)生學(xué)習(xí)的動力不足、動手能力差的原因之一是教學(xué)手段不能與時俱進。當(dāng)前的學(xué)生以“90后”為主，他們生活在網(wǎng)絡(luò)時代，信息量大、知識面廣，喜歡自主展示思想，通過爭論和碰撞形成觀點，摸索新的思路和方法，不喜歡只依賴課本和板書的教學(xué)手段。為此，加強了實踐教學(xué)、注重多媒體在教學(xué)手段的應(yīng)用。例如，為了提高學(xué)生對“卡門渦街”的理解，帶領(lǐng)學(xué)生科技館參觀，使學(xué)生切實認識到流體力學(xué)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；同時多媒體圖片進行展示，使教學(xué)內(nèi)容更直觀、更易理解和吸收。在課外，通過網(wǎng)上答疑、作業(yè)展示等增加溝通渠道，達到良好的教學(xué)效果。

④考核方式的改革與實踐

目前，大多采用教考合一的考試模式，內(nèi)容僵化，期末卷面分數(shù)是學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的成績。這種方式不能真實地反映學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識的情況，不利于提高教風(fēng)、改善學(xué)風(fēng)、提高教學(xué)效果。

為此，對《流體力學(xué)》的成績考核的內(nèi)容和方式進行了改革，在試題內(nèi)容上，去掉了死記硬背的內(nèi)容，如名詞解釋等，緊貼實踐，形式靈活多變；由于授課過程中采用了提高學(xué)生主體地位的“討論”“互批”等教學(xué)方法和手段，學(xué)生的成績不僅僅是卷面分數(shù)，應(yīng)該把學(xué)生在課堂討論中的表現(xiàn)、作業(yè)情況作為期末成績的組成部分。

3.教學(xué)模式改革與實踐的結(jié)果

教學(xué)模式改革前后的教學(xué)效果如表1。

從表1中看出，通過對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段及考核方式的改革與實踐，改革后的教學(xué)模式具有以下特點：

（1）提高了學(xué)生在專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)中的主體地位，提高學(xué)習(xí)的主動性。

（2）提高了學(xué)習(xí)興趣，明確了學(xué)習(xí)目的。學(xué)生收集與專業(yè)基礎(chǔ)知識有關(guān)的新理論、新技術(shù)、新成果和新動態(tài)，能夠?qū)I(yè)基礎(chǔ)知識的運用有一個全面的認識，提高他們學(xué)習(xí)的興趣，明白為什么學(xué)習(xí)；教師收集資料能夠跟上學(xué)科、專業(yè)發(fā)展的前沿，為授課內(nèi)容注入新鮮內(nèi)容。

（3）增加實驗和實踐的比例，加強了專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)實踐的聯(lián)系，增強學(xué)生的感性認識，突出學(xué)生的主體地位，提高了學(xué)生動手操作的能力、運用專業(yè)基礎(chǔ)知識發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力，進而提高了他們的創(chuàng)新能力。實驗及實踐成績的提高并不顯著，主要原因是經(jīng)費不足、實驗設(shè)備沒有改進，教學(xué)環(huán)節(jié)沒有完全與新的教學(xué)模式相匹配，綜合結(jié)果，影響了學(xué)生的實驗和實踐成績，這也是教學(xué)模式進一步改進的方向。

篇9

【關(guān)鍵詞】高職教育 流體力學(xué) 教學(xué)改革 理實一體化 學(xué)習(xí)工作頁

【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）04-0237-02

1.引言

流體力學(xué)是力學(xué)的一個分支，在動力工程、城市建筑工程、環(huán)境工程、航空航天工程、航海工程、水利工程等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[1]。因此《流體力學(xué)》是建筑工程、建筑設(shè)備工程、道路與橋梁工程等高職建筑類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程的理論性強，抽象概念多，與數(shù)學(xué)、物理、理論力學(xué)等學(xué)科有緊密聯(lián)系，一直以來都是教師 “難教”、學(xué)生 “難學(xué)”的一門課程。本文根據(jù)該課程在高職建筑類專業(yè)中的應(yīng)用需要，結(jié)合目前高職學(xué)生特點，從教學(xué)手段、理實一體化、教學(xué)過程設(shè)計、課程考核方式等方面進行教學(xué)改革探索，并分析教師和學(xué)生角色轉(zhuǎn)換對教學(xué)效果的影響。

2.教學(xué)中存在的一些問題

2.1學(xué)生基礎(chǔ)差

隨著近幾年高考生源大幅減少，全國各省市的高職高專分數(shù)線降低至200分甚至更低，由此可知高職教學(xué)面對的生源學(xué)習(xí)成績較差，數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)薄弱。因此，學(xué)生基礎(chǔ)差成為目前高職《流體力學(xué)》教學(xué)面臨的一項重大障礙，但是我們無法改變學(xué)生的過去，必須根據(jù)目前教學(xué)對象的特點調(diào)整教學(xué)方法，提高教學(xué)效果。

2.2 教學(xué)手段單一

《流體力學(xué)》是一門傳統(tǒng)經(jīng)典學(xué)科，教學(xué)內(nèi)容非常固定，于是長年從事該課程教學(xué)的教師往往根據(jù)自己的喜好，采用一種固定的教學(xué)手段。有的教師每次上課都是一本書、一根粉筆，根本不采用現(xiàn)代教學(xué)手段，不宜幫助學(xué)生理解《流體力學(xué)》中抽象的概念或現(xiàn)象；有的教師將教材中的文字轉(zhuǎn)移到PPT課件中照本宣科，學(xué)生很快就會在課堂上進入“夢鄉(xiāng)”。如此單一的教學(xué)手段，勢必事倍功半，教師感覺上課很累，學(xué)生學(xué)習(xí)效果也不好。

2.3 教學(xué)設(shè)計過于簡單

大部分教師仍然采用傳統(tǒng)的以講授為主的“填鴨式”教學(xué)模式，上課只是為了完成自己的講課任務(wù)，不關(guān)心教學(xué)效果，不重視教學(xué)設(shè)計。教學(xué)設(shè)計只是采用“集中講授、集中聽課”的簡單過程。

2.4 考核方式單一[2]

《流體力學(xué)》由于其理論性強的特點，傳統(tǒng)教學(xué)中大多數(shù)教師采用單一的期末考試形式評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果?？荚噺囊欢ǔ潭壬洗_實能反應(yīng)學(xué)生對知識的掌握程度，但不能全面反應(yīng)平時的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)效果，不能反應(yīng)學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用能力。

3.教學(xué)改革

3.1 教學(xué)手段多樣化

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代教學(xué)手段越來越多，多種教學(xué)手段的組合可以充分調(diào)動學(xué)生的視覺、聽覺、觸覺等各種感官。

（1）PPT課件

PPT課件是目前應(yīng)用最廣泛的一種教學(xué)手段，通過PPT可以充分的展示教學(xué)的文字內(nèi)容和圖片，并且PPT中的動畫設(shè)置可以突出一部分教學(xué)內(nèi)容，吸引學(xué)生注意力。比如“測壓管水頭線和總頭線”的教學(xué)中，可以在PPT圖片中設(shè)置測壓管水頭線和總頭線用不同的顏色顯示，并根據(jù)講解需要自定義線條出現(xiàn)的時間順序。

（2）板書

板書是最傳統(tǒng)的教學(xué)手段，但是在PPT廣泛應(yīng)用的今天，板書的利用率在降低[3]。不過，筆者認為如果將PPT和板書結(jié)合起來能夠發(fā)揮它們各自的長處，比如《流體力學(xué)》計算題的講解，如果只用板書需要將題干內(nèi)容和插圖以及解題過程均書寫到黑板上，費時費力；如果全部以PPT顯示，學(xué)生往往很難體會到解題的過程，且長時間看PPT很容易感覺單調(diào)分散精力；如果將板書和PPT結(jié)合起來，將題干內(nèi)容和插圖在PPT中顯示，而解題過程由教師隨著講解按步驟書寫到黑板上，既節(jié)省了題干書寫和畫圖的過程，又能夠通過板書帶著學(xué)生一步步展開解題過程[4]。

（3）視頻

《流體力學(xué)》一些抽象的概念或現(xiàn)象，有時僅僅用語言或圖片很難生動地描述或展示給學(xué)生，比如流線的概念，教師可以借助流線演示實驗視頻，通過多媒體展示給學(xué)生。視頻至少播放兩遍，第一遍完整播放讓學(xué)生對實驗現(xiàn)象先有個初步認識，然后帶著疑問觀看第二遍，第二遍播放過程中教師根據(jù)需要點擊暫停鍵進行講解。視頻教學(xué)手段的應(yīng)用有效解決了缺乏實驗裝置無法演示或者學(xué)生人數(shù)過多實驗裝置現(xiàn)場演示觀看不清的問題。

（4）flas

flas在教學(xué)中的應(yīng)用也越來越廣泛，《流體力學(xué)》中一些實驗現(xiàn)象比如雷諾實驗可以做成flas代替視頻演示。教師也可以結(jié)合本校的實驗裝置將實驗操作步驟做成flas，在學(xué)生實驗操作前通過多媒體演示，比教師守著實驗裝置講解更清晰更生動。

上述教學(xué)手段在一次課的教學(xué)過程中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要至少要用到兩種，只有不斷的變換教學(xué)手段，才能夠?qū)ⅰ皭圩呱瘛睂W(xué)生的心思拉回到課堂上來。

3.2 理實一體化

在傳統(tǒng)教學(xué)中，往往將《流體力學(xué)》課程分為理論教學(xué)與實驗教學(xué)兩個階段，一般在學(xué)期最后1～2周集中進行實驗教學(xué)，這種教學(xué)方式將理論學(xué)習(xí)與實驗操作隔離開。筆者改變這種教學(xué)方式，將理論教學(xué)和實驗教學(xué)融為一體，即將實驗教學(xué)插入到相關(guān)章節(jié)理論教學(xué)過程中，使學(xué)生在實驗室同時完成理論知識的學(xué)習(xí)和實驗任務(wù)。這種理實一體化的教學(xué)方式，可以通過實驗現(xiàn)象演示幫助學(xué)生理解抽象的理論知識，比如恒定流與非恒定流的演示、虹吸現(xiàn)象演示；通過實驗操作和數(shù)據(jù)處理，幫助學(xué)生掌握理論知識的應(yīng)用，比如將“畢托管測速實驗”插入到“能量方程的應(yīng)用――畢托管測速原理”的教學(xué)中，“沿程阻力實驗”插入到“紊流沿程阻力系數(shù)”的教學(xué)中。

3.3 教學(xué)設(shè)計過程化

教學(xué)設(shè)計主要是以促進學(xué)生的學(xué)習(xí)為根本目的，運用系統(tǒng)方法，將學(xué)習(xí)理論與教學(xué)理論等的原理轉(zhuǎn)換成對教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)策略、教學(xué)評價等環(huán)節(jié)進行具體計劃、創(chuàng)設(shè)有效的教與學(xué)系統(tǒng)的“過程”或“程序”[5]。隨著對課堂教學(xué)的不斷反思，“滿堂灌”的教學(xué)方式已為人詬病。如何避免出現(xiàn)“滿堂灌”的教學(xué)方式，就需要教師課前進行精心的教學(xué)設(shè)計，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容不斷調(diào)整教學(xué)手段，變換學(xué)生行為狀態(tài)，讓每一次課堂教學(xué)都處于動態(tài)變化中，充分調(diào)動學(xué)生積極性。教學(xué)設(shè)計要帶著“為什么學(xué)”、“學(xué)什么”、“如何學(xué)”、“如何評價”四個問題進行，進而確定教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略、評價策略。

教學(xué)目標的設(shè)定要將傳統(tǒng)的以知識為出發(fā)點的目標轉(zhuǎn)換為以能力為出發(fā)點的目標，比如將“掌握恒定流能量方程”轉(zhuǎn)換為“（1）使學(xué)生能寫出總流能量方程并復(fù)述各項的含義；（2）使學(xué)生能繪制總水頭線與測壓管水頭線；（3）使學(xué)生能應(yīng)用總流能量方程解決有關(guān)工程實際問題”。

教學(xué)內(nèi)容應(yīng)根據(jù)具體專業(yè)的需求進行選取，比如管路的計算在建筑設(shè)備工程技術(shù)專業(yè)應(yīng)用廣泛應(yīng)增加相應(yīng)學(xué)時比重，而明渠水流應(yīng)在道路與橋梁工程專業(yè)教學(xué)中增加學(xué)時比重。

教學(xué)策略是教學(xué)設(shè)計的重中之重，是為實現(xiàn)教學(xué)目標而制定的、付諸于教學(xué)過程實施的整體方案，它包括合理組織教學(xué)過程，選擇具體的教學(xué)方法和材料，制定教師與學(xué)生所遵守的教學(xué)行為程序[6]。因此，教師應(yīng)將課堂教學(xué)劃分為幾個階段，比如“沿程阻力系數(shù)”一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，筆者將其劃分為4個階段。第1階段理論講解綜合應(yīng)用PPT、視頻錄像、板書等教學(xué)手段。第2階段提出沿程阻力系數(shù)如何測定的問題，結(jié)合實驗裝置布置實驗任務(wù)。第3階段各小組合作完成實驗操作與數(shù)據(jù)處理。第4階段抽查1～2個小組進行匯報。在整個教學(xué)過程中充分調(diào)動了學(xué)生的腦、眼、耳、手各個器官。上課前，教師給每位學(xué)生下發(fā)提前制作好的學(xué)習(xí)過程工作頁，讓學(xué)生明了每個階段要做的事情，并認真填寫工作頁，也方便教師檢查每位學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。

評價策略就是如何對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和成果進行評價，評價是課堂教學(xué)的最后環(huán)節(jié)，也是重要環(huán)節(jié)，一個科學(xué)、合理、公平的評價策略能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，直接影響教學(xué)程序的執(zhí)行情況。比如把課堂回答問題、完成任務(wù)的先后順序、成果展示等都賦予一定的分值，讓“掙分”成為教學(xué)過程有效執(zhí)行的動力。

3.4課程考核方式多元化

筆者采用平時表現(xiàn)（遵守紀律、完成作業(yè)、課堂作答等，占30%）+實驗操作與數(shù)據(jù)處理（占30%）+期末考試（占40%）的綜合考核方式，對于平時表現(xiàn)和實驗操作與數(shù)據(jù)處理取得相應(yīng)分值比例95%以上的學(xué)生采取免考的方式。通過這種考核方式既能全面檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)效果，又能最大程度上調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)參與性，讓其重視學(xué)習(xí)的過程，這與教學(xué)設(shè)計的過程化是相呼應(yīng)的。

4.角色轉(zhuǎn)換

在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師的角色和學(xué)生的角色是固定的，教師是講授者，學(xué)生是接受者?！读黧w力學(xué)》教學(xué)改革必須率先改革這種陳舊的思想意識，教師的角色應(yīng)隨著教學(xué)設(shè)計而不斷變換，可能是講授者，也可能是主持者或輔導(dǎo)者或評價者。而學(xué)生的角色也在不斷轉(zhuǎn)換，可能是實驗操作者，也可能是數(shù)據(jù)記錄者或團隊代言者或評價者。

教師角色的轉(zhuǎn)換改變教師的傳統(tǒng)形象，有利于融入學(xué)生，增進師生感情交流，提高教學(xué)效果。學(xué)生角色轉(zhuǎn)換改變死板學(xué)習(xí)氣氛，有利于增加學(xué)習(xí)趣味性，培養(yǎng)學(xué)生團隊意識，提高溝通交流、語言表達能力。

5.結(jié)語

總之，《流體力學(xué)》作為高職建筑類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，由于其自身特點和當(dāng)前高職學(xué)生特點，必須不斷進行教學(xué)改革，通過教學(xué)手段、理實結(jié)合、教學(xué)設(shè)計、考核方式等全過程優(yōu)化，探索適合該課程的教學(xué)方法。教學(xué)改革必須以學(xué)生為主體，以增強教學(xué)效果為根本目的，培養(yǎng)學(xué)生知識應(yīng)用、創(chuàng)新、團隊合作等綜合能力。

參考文獻：

[1]白樺.流體力學(xué)泵與風(fēng)機.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005

[2]蘇新兵等. “應(yīng)用流體力學(xué)”課程教學(xué)改革情況和幾點體會.中國電力教育，2011（19）

[3]李欣.流體力學(xué)課程教學(xué)改革探討.沈陽教育學(xué)院學(xué)報，2011（04）

[4]陳霞.流體力學(xué)教學(xué)方法的探討和研究.科技文匯，2011（09）上旬刊

[5]鄧澤民等.職業(yè)教育教學(xué)設(shè)計.北京：中國鐵道出版社，2011

[6]（美國）威廉?威倫等.有效教學(xué)決策.北京：教育科學(xué)出版社，2009

作者簡介：

秦紀偉（1984-），男，河南周口人，北京京北職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士研究生學(xué)歷。研究方向：建筑給水排水工程。

篇10

關(guān)鍵詞：過程裝備與控制工程；力學(xué)課程；內(nèi)容優(yōu)化；教學(xué)方法

作者簡介：孫銅生（1981-），男，安徽天長人，安徽工程大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院，副教授。（安徽 蕪湖 241000）

基金項目：本文系安徽工程大學(xué)教學(xué)研究項目“過程裝備與控制工程專業(yè)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)研究與探索”（項目編號：2011xjy32）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2014）14-0110-02

我國的過程裝備與控制工程專業(yè)始建于20世紀50年代，前身為化工設(shè)備與機械專業(yè)，由于其應(yīng)用于加工制造流程性材料產(chǎn)品即過程工業(yè)中，且隨著自動控制技術(shù)在化工機械中得到越來越廣泛的應(yīng)用，1998年經(jīng)過教育部批準更名為過程裝備與控制工程。該專業(yè)目標是培養(yǎng)從事過程裝備與控制工程領(lǐng)域的工程設(shè)計、安裝、檢修與科研的應(yīng)用型高級專門人才，專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)主干課主要有：理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械設(shè)計、機械原理、電工技術(shù)、電子技術(shù)、工程流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、化工原理、流體機械、化工設(shè)備設(shè)計、化工容器設(shè)計、過程裝備控制技術(shù)、過程裝備制造與檢測、控制工程基礎(chǔ)等，可見力學(xué)類課程在專業(yè)學(xué)習(xí)中起著重要的作用。

一、力學(xué)課程在過程裝備與控制工程專業(yè)中的地位

過程裝備根據(jù)制造方法不同可分為兩類：一類以焊接為主要的制造手段，如塔器、換熱器、鍋爐等，稱為過程設(shè)備；另一類以機械加工為主要的制造手段，如壓縮機、離心機、泵等，稱為過程機器。[1]過程設(shè)備一般都承受高溫、高壓，承壓部件的設(shè)計與制造是過程設(shè)備的關(guān)鍵問題，故過程設(shè)備又是壓力容器，壓力容器又分為低壓容器（0.1MPa≤p＜1.6MPa）、中壓容器（1.6MPa≤p＜10MPa）、高壓容器（10MPa≤p＜100MPa）、超高壓容器（p≥100MPa）。為了過程裝備能夠正常工作，需要其具有一定強度、剛度及穩(wěn)定性，如果裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理或選材不當(dāng)，就不能保證裝備的正常及安全運行，同時還要滿足經(jīng)濟性要求，這就對理論力學(xué)及材料力學(xué)提出了更高的要求。過程裝備中既有以流體能量為原動力的動力機械如蒸汽輪機、內(nèi)燃機等，又有以流體作為工作介質(zhì)的工作機械比如泵、各種塔器、換熱器、壓縮機等，這些過程裝備都是以流體靜力學(xué)、運動學(xué)及動力學(xué)為基礎(chǔ)的，故工程流體力學(xué)對過程裝備的設(shè)計尤為重要。過程裝備的主要目的是為了獲得產(chǎn)品，從原材料到產(chǎn)品要經(jīng)歷一系列物理的或化學(xué)的反應(yīng)，這些反應(yīng)伴隨著能量的轉(zhuǎn)換，特別是熱能與機械能的轉(zhuǎn)換，而工程熱力學(xué)的研究內(nèi)容就是能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律、提高能量轉(zhuǎn)化效率的途徑及能源利用的經(jīng)濟性，故工程熱力學(xué)是過程裝備與控制工程專業(yè)的一門基礎(chǔ)性課程?？梢姡W(xué)類課程可為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識和從事本專業(yè)的科研、生產(chǎn)工作奠定必備的理論基礎(chǔ)。

二、力學(xué)課程教學(xué)問題及內(nèi)容優(yōu)化

1.課程存在的問題

通過對開設(shè)過程裝備與控制工程專業(yè)的部分院校走訪及對各力學(xué)教材的分析，發(fā)現(xiàn)目前專業(yè)力學(xué)課程存在的主要問題有：

（1）基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的銜接不好。比如在工程流體力學(xué)里講述了流體動力學(xué)方程式及管中流動等，而在流體機械中這些基礎(chǔ)知識重復(fù)出現(xiàn)；工程熱力學(xué)中的壓氣機熱力過程及制冷循環(huán)在流體機械中也有重復(fù)；理論力學(xué)中的摩擦在機械設(shè)計中也有相關(guān)內(nèi)容，材料力學(xué)中的平板彎曲分析理論與過程設(shè)備設(shè)計中有關(guān)內(nèi)容重復(fù)等；工程流體力學(xué)中的流體靜力學(xué)基本方程式、流體在管中流體的連續(xù)方程式和能量方程式、流體粘性和牛頓定律、層流及湍流、流體流動的沿程阻力及局部阻力等內(nèi)容均在化工原理中出現(xiàn)。

（2）力學(xué)課程之間也存在內(nèi)容交叉。比如工程流體力學(xué)和工程熱力學(xué)中都有關(guān)于氣體和蒸汽的流動、定熵和絕熱氣流的基本方程式的章節(jié)，工程流體力學(xué)中的流體狀態(tài)參數(shù)和工程熱力學(xué)的工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)內(nèi)容重復(fù)；理論力學(xué)中的動量矩定理在工程流體力學(xué)中重復(fù)出現(xiàn)。

綜上可見，目前力學(xué)基礎(chǔ)課停留于教學(xué)計劃中的自身建設(shè)，課程規(guī)劃缺乏有機協(xié)調(diào)，課程結(jié)構(gòu)需要進一步優(yōu)化，避免重復(fù)建設(shè)和教學(xué)資源的浪費。

2.課程內(nèi)容優(yōu)化

由于理論力學(xué)是學(xué)習(xí)材料力學(xué)的基礎(chǔ)，可將將理論力學(xué)和材料力學(xué)合并為工程力學(xué)，工程流體力學(xué)及工程熱力學(xué)單獨開設(shè)，將專業(yè)課中所需要的理論知識全部歸并到力學(xué)課程中進行講解，力學(xué)課程中的交叉內(nèi)容按照先上課程先安排的規(guī)則進行調(diào)整，優(yōu)化后的主要教學(xué)內(nèi)容有：

（1）工程力學(xué)。[2]平面匯交力系；平面力偶系；平面一般力系；空間力系；點的運動及合成運動；鋼體的基本運動和平面運動；質(zhì)點的運動微分方程；剛體轉(zhuǎn)動的微分方程；質(zhì)點及質(zhì)點系的動能定理；剛體的慣性力系；動量定理與動量矩定理；虛位移法；軸向拉伸與壓縮；剪切的計算；圓軸的扭轉(zhuǎn)；梁的彎曲內(nèi)力、彎曲應(yīng)力及彎曲變形的計算；第一、二、三、四強度理論；組合變形及強度計算；壓桿穩(wěn)定性計算。

（2）工程流體力學(xué)。[3]流體的基本參數(shù)及粘性；流體平衡的微分方程式；重力場中的流體平衡及流體的相對平衡；流體靜壓強的計算與測量；流體運動的連續(xù)方程式；流體運動的微分方程式；伯努利方程式；層流及湍流；管路的沿程阻力及局部阻力計算；薄壁孔出口流；厚壁孔出口流；平面縫隙流體；環(huán)形縫隙流動。

（3）工程熱力學(xué)。[4]熱力系統(tǒng)與熱力學(xué)狀態(tài)；功和熱的概念；熱力學(xué)第一定律；開口和閉口系統(tǒng)能量方程式；氣體和蒸汽的比熱容、熱力學(xué)能、焓和熵；氣體和蒸汽的基本熱力過程；熱力學(xué)第二定律；卡諾循環(huán)與卡諾定理；孤立系統(tǒng)熵增原理；壓氣機的熱力過程；制冷循環(huán)；氣體動力循環(huán)；蒸汽動力裝置循環(huán)；實際氣體性質(zhì)及熱力學(xué)表達式。

三、力學(xué)課程教學(xué)方法探索

1.理解記憶教學(xué)法

教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在以下兩個問題：

（1）部分同學(xué)覺得力學(xué)課程太難，書上隨便哪一頁都可以看到公式，一本書學(xué)下來接觸的公式基本上都在幾百個，便放棄了課程學(xué)習(xí)。

（2）部分同學(xué)認為既然力學(xué)就是公式的組合，那么平時上課不需要聽講，考試前把公式背一遍就可以了。其實這兩種態(tài)度都是不可取的，力學(xué)課的公式雖多，但大多數(shù)公式都是基于一些基本的定理推導(dǎo)來的，只要理解這些定理的實質(zhì)就能靈活應(yīng)用，大多數(shù)的公式都可以通過簡單的推理得來，所以在教學(xué)中要特別注意基本定理的講解。比如工程熱力學(xué)課程內(nèi)容基本是建立在熱力學(xué)第一定律和第二定律的基礎(chǔ)上，在進行熱力學(xué)第一定律講解時，首先應(yīng)從能量守恒原理講起，能量不生不滅，熱力系統(tǒng)存儲能量的增量等于進入系統(tǒng)能量與離開系統(tǒng)能量的差值，而熱力系統(tǒng)又分為開口系統(tǒng)和閉口系統(tǒng)，因此第一定律表達式有兩種形式，難點在于開口系統(tǒng)表達式的推導(dǎo)，只要逐次分析進入系統(tǒng)的能量的組成、離開系統(tǒng)的能量組成及系統(tǒng)儲存能量組成并用表達式表示，那么開口系統(tǒng)能量表達式就不難理解了。再如，工程力學(xué)中講解如何提高梁抗彎能力的措施時，結(jié)合梁彎曲時的正應(yīng)力強度條件。因此，不難理解如下措施：第一，選用合理的截面：由正應(yīng)力強度條件可知，梁的抗彎能力還取決于抗彎截面系數(shù)。而材料的重量又取決于梁的截面積，因此可把抗彎截面系數(shù)除梁截面積作為一個衡量指標，以達到既提高強度，又節(jié)省材料的目的。第二，采用變截面梁：從正應(yīng)力強度條件可以看出，橫力彎曲時，梁的彎矩是隨截面位置而變化的，位置不同彎矩的大小不同，在某個截面處彎矩最大，若設(shè)計成等截面的梁，只有最大彎矩所在截面處正應(yīng)力達到許用應(yīng)力值，材料強度得不到充分發(fā)揮。為了減少材料消耗、減輕重量，可把梁制成截面隨截面位置變化的變截面梁。第三，適當(dāng)布置載荷和支座位置：從正應(yīng)力強度條件可以看出，在抗彎截面模量不變的情況下，最大彎矩越小，梁的承載能力越高，應(yīng)合理地安排梁的支承及加載方式以降低最大彎矩值。

2.工程實踐教學(xué)法

力學(xué)課程主要任務(wù)在于：通過對課程的學(xué)習(xí)，可提高學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)理論水平，培養(yǎng)學(xué)生分析和處理問題的抽象能力和邏輯思維能力，為學(xué)生從事過程裝備本專業(yè)的設(shè)計工作奠定必備的理論基礎(chǔ)，同時可訓(xùn)練學(xué)生在實際工程中的理論聯(lián)系實際的能力。因此在力學(xué)課程講解過程中，要注重將力學(xué)知識和工程實例結(jié)合起來進行講解。[5，6]一方面可以加深同學(xué)們對課程的認識，訓(xùn)練并提高從事設(shè)備設(shè)計工作的實踐能力；另一方面可激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，從枯燥的公式推理中解脫出來，提高學(xué)習(xí)效率。例如，在進行逆向卡諾循環(huán)講解時，逆向卡諾循環(huán)又分為制冷循環(huán)和熱泵循環(huán)，通過理解記憶教學(xué)法推出制冷系數(shù)和供暖系數(shù)分別為：

（1）

（2）

這里，q1為工質(zhì)向高溫?zé)嵩吹姆艧崃?，q2為工質(zhì)從低溫?zé)嵩吹奈鼰崃浚琓1為高溫?zé)嵩礈囟?，T2為低溫?zé)嵩礈囟?。這四個參數(shù)在理解時往往會混淆，為什么會從低溫?zé)嵩次鼰嵯蚋邷責(zé)嵩捶艧?？為什么在同一個循環(huán)下會有制冷和供暖兩種效應(yīng)？為什么制冷系數(shù)用從低溫?zé)嵩吹奈鼰崃砍h(huán)凈功而供暖系數(shù)卻用向高溫?zé)嵩吹姆艧崃砍h(huán)凈功呢？這里就可以引入空調(diào)的實例，夏天時把模式調(diào)到制冷上，空調(diào)就會吹出涼風(fēng)，冬天時把模式調(diào)到供暖時，空調(diào)就會吹出暖風(fēng)。夏天，室外比室內(nèi)溫度高，室外就是高溫?zé)嵩?，室?nèi)是低溫?zé)嵩?，制冷的原因就在于把室?nèi)（低溫?zé)嵩矗┑臒崃颗畔蚴彝猓ǜ邷責(zé)嵩矗?，這就實現(xiàn)了從低溫?zé)嵩次鼰嵯蚋邷責(zé)嵩捶艧幔瑫r室內(nèi)制冷效果就在于從室內(nèi)吸收的熱量的多少，因此制冷系數(shù)把q2作為分子。冬天，室內(nèi)比室外的溫度高，室外就是低溫?zé)嵩?，室?nèi)是高溫?zé)嵩?，供暖的原因在于把室外（低溫?zé)嵩矗┑臒崃颗畔蛄耸覂?nèi)（低溫?zé)嵩矗?，同樣實現(xiàn)了從低溫?zé)嵩次鼰嵯蚋邷責(zé)嵩捶艧?，室?nèi)供暖的效果在于從室外吸收的熱量的多少，所以供暖系數(shù)把q1作為分子。

3.知識串聯(lián)教學(xué)法

過程裝備的設(shè)計過程中往往需要把所學(xué)力學(xué)課程的知識進行綜合，在一門力學(xué)授課課程中不能與其他力學(xué)課程獨立，要注意將力學(xué)課程知識進行銜接，使同學(xué)們對力學(xué)課程形成一個整體思維，以便在今后能靈活應(yīng)用并有機結(jié)合力學(xué)基本原理來解決工程實際問題。

例如，在工程流體力學(xué)中講解流體靜壓強的方向性時，可將其與工程力學(xué)中的空間匯交力系知識進行串聯(lián)，先分別把作用在微元四面體上的力向三個坐標方向進行投影，寫出表面力方程為：

（3）

而微元體上的質(zhì)量力為：

（4）

再根據(jù)空間匯交力系的平衡方程，表面力和質(zhì)量力的合力在三個坐標方向的投影都為零，從而可得出在三個坐標方向的壓強相等，也即流體靜壓強無方向性的結(jié)論。

四、結(jié)束語

力學(xué)課程在過程裝備與控制工程專業(yè)建設(shè)中要引起足夠重視，教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化可避免重復(fù)教學(xué)，使學(xué)生在有限的課堂中能學(xué)習(xí)更多的專業(yè)知識，在教學(xué)過程中要不斷探索教學(xué)方法，提高教學(xué)效果，營造良好的教學(xué)氣氛，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻：

[1]鄒廣華,劉強.過程裝備制造與檢測[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,

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[3]張也影.流體力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2005.

[4]沈維道,童鈞耕.工程熱力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2010.