導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇流體力學(xué)的現(xiàn)象，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；教學(xué)研究；改革探索

作者簡(jiǎn)介：李小川（1976-），男，河南焦作人，揚(yáng)州大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，講師；田萌（1977-），女，陜西安康人，揚(yáng)州大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，講師。（江蘇?揚(yáng)州?225127）

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）23-0047-01

“工程流體力學(xué)”課程在能源動(dòng)力類(lèi)工科專業(yè)中占有非常重要的地位，主要研究流體（液體和氣體）的平衡、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其實(shí)際工程應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)重要的分支學(xué)科。通過(guò)本課程流體力學(xué)的基本概念和基本原理的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握分析和解決本專業(yè)中涉及流體力學(xué)問(wèn)題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，然而當(dāng)前的教學(xué)效果并不理想。自然界和人類(lèi)生活中，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各行各業(yè)中均廣泛存在流體流動(dòng)現(xiàn)象，但是由于缺乏對(duì)生活的觀察，學(xué)生很難做到對(duì)課本講授內(nèi)容形成直觀映像。此外，自然界中的流動(dòng)現(xiàn)象往往包含多種流動(dòng)方式，在理論分析與公式推導(dǎo)中涉及許多復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論與方法，經(jīng)驗(yàn)公式多，且不易理解記憶，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)很大困難，導(dǎo)致教師難教、學(xué)生難學(xué)，實(shí)踐與應(yīng)用起來(lái)更是難上加難，教學(xué)效果不理想，教學(xué)目的難以實(shí)現(xiàn)。還對(duì)后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)造成很大影響，進(jìn)而影響本科教學(xué)的整體質(zhì)量。因此，“工程流體力學(xué)”教學(xué)改革勢(shì)在必行。

一、“工程流體力學(xué)”教學(xué)調(diào)查研究

“工程流體力學(xué)”課程通常是開(kāi)設(shè)于熱能動(dòng)力工程專業(yè)二年級(jí)階段。對(duì)揚(yáng)州大學(xué)的學(xué)生的問(wèn)卷調(diào)查顯示，多數(shù)學(xué)生對(duì)“工程流體力學(xué)”課程的評(píng)價(jià)是“難學(xué)”。為何會(huì)有這樣的評(píng)價(jià)，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，存在幾個(gè)方面的原因。

1.研究對(duì)象比較抽象

“工程流體力學(xué)”課程本身研究對(duì)象是流體，沒(méi)有一定的形狀和具有流動(dòng)性，這是流體區(qū)別于固體的本質(zhì)特征。這一特征決定了流體力學(xué)研究理論比較抽象、經(jīng)驗(yàn)公式繁多且推導(dǎo)過(guò)程復(fù)雜不易理解、易混淆，進(jìn)而導(dǎo)致了本課程教師難教、學(xué)生難學(xué)，教學(xué)效果不夠理想。因此，能否將前面學(xué)習(xí)過(guò)的對(duì)“固體”平衡和運(yùn)動(dòng)物理規(guī)律的分析方法通過(guò)比擬的方式移植到“流體”上，并使其形成正向的學(xué)習(xí)遷移是學(xué)生能否很快的掌握本門(mén)課程學(xué)習(xí)方法、學(xué)好本課程的一個(gè)很重要的方面。[1]

2.教師與學(xué)生

“教學(xué)”包括“教”與“學(xué)”兩個(gè)方面的內(nèi)容，忽視任何一個(gè)方面都有可能造成教學(xué)效果的不理想。理論課教學(xué)是工程流體力學(xué)課程教學(xué)的主要方面，是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和應(yīng)用于工程實(shí)踐的基礎(chǔ)。某些任課教師為了自己的方便省事，教材和教學(xué)內(nèi)容仍然是多年前的老教材，對(duì)現(xiàn)階段流體力學(xué)的發(fā)展方向和研究成果，以及本學(xué)科的最新科技前沿理論及工程應(yīng)用進(jìn)展不能做到及時(shí)更新，教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。

教學(xué)方法單一呆板，無(wú)法吸引學(xué)生的興趣。經(jīng)?？吹竭@樣一種現(xiàn)象：教師在講臺(tái)上只顧著自己滔滔不絕地講，忽視了課堂教學(xué)的互動(dòng)性和學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)生了無(wú)興趣的在座位上睡覺(jué)、開(kāi)小差、玩手機(jī)，基本上是教師在向?qū)W生單方面地傳授知識(shí)，這樣的教學(xué)效果是很低的。[2]

本專業(yè)本科生新的培養(yǎng)方案中課程設(shè)置有這樣一個(gè)特點(diǎn)：課程增加，課時(shí)壓縮，總學(xué)分保持不變?！肮こ塘黧w力學(xué)”課程理論課學(xué)時(shí)從64壓縮到48學(xué)時(shí)，在教學(xué)內(nèi)容總量不變的情況下，每堂課教授的內(nèi)容，即學(xué)生需要接受的信息量就大大增加了，嚴(yán)重增加了學(xué)生的負(fù)擔(dān)?！案≡辍笔钱?dāng)代很多大學(xué)生所普遍具有的心理特征，導(dǎo)致的直接結(jié)果是學(xué)生自制力差、怕吃苦，上課前不預(yù)習(xí)、課后不認(rèn)真復(fù)習(xí)、作業(yè)普遍抄襲。

二、教學(xué)改革的目標(biāo)

圍繞當(dāng)前“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，以提高課程教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)為目的，進(jìn)行了如下方面的改革：改變教育理念，以課程改革與教學(xué)適應(yīng)新時(shí)代的要求為目的；加強(qiáng)教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革，提高“教”的質(zhì)量；加強(qiáng)課程的應(yīng)用性，解決基礎(chǔ)理論課程的知識(shí)教育、應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)；加強(qiáng)課程教學(xué)評(píng)價(jià)與考核體系改革，引入全程教學(xué)評(píng)價(jià)與考核機(jī)制。[3]

三、“工程流體力學(xué)”教學(xué)改革探索

從上面的分析可知，“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)效果不理想存在很多方面的原因，因此，教學(xué)改革也要同時(shí)從多方面入手才可以起到事半功倍的效果。以下是筆者在揚(yáng)州大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)本科生課程教學(xué)中進(jìn)行的探索與嘗試，取得了較好的效果。

1.教學(xué)方法的探索與實(shí)踐

篇2

論文關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；教學(xué)研究；改革探索

“工程流體力學(xué)”課程在能源動(dòng)力類(lèi)工科專業(yè)中占有非常重要的地位，主要研究流體（液體和氣體）的平衡、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其實(shí)際工程應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)重要的分支學(xué)科。通過(guò)本課程流體力學(xué)的基本概念和基本原理的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握分析和解決本專業(yè)中涉及流體力學(xué)問(wèn)題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，然而當(dāng)前的教學(xué)效果并不理想。自然界和人類(lèi)生活中，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各行各業(yè)中均廣泛存在流體流動(dòng)現(xiàn)象，但是由于缺乏對(duì)生活的觀察，學(xué)生很難做到對(duì)課本講授內(nèi)容形成直觀映像。此外，自然界中的流動(dòng)現(xiàn)象往往包含多種流動(dòng)方式，在理論分析與公式推導(dǎo)中涉及許多復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論與方法，經(jīng)驗(yàn)公式多，且不易理解記憶，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)很大困難，導(dǎo)致教師難教、學(xué)生難學(xué)，實(shí)踐與應(yīng)用起來(lái)更是難上加難，教學(xué)效果不理想，教學(xué)目的難以實(shí)現(xiàn)。還對(duì)后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)造成很大影響，進(jìn)而影響本科教學(xué)的整體質(zhì)量。因此，“工程流體力學(xué)”教學(xué)改革勢(shì)在必行。

一、“工程流體力學(xué)”教學(xué)調(diào)查研究

“工程流體力學(xué)”課程通常是開(kāi)設(shè)于熱能動(dòng)力工程專業(yè)二年級(jí)階段。對(duì)揚(yáng)州大學(xué)的學(xué)生的問(wèn)卷調(diào)查顯示，多數(shù)學(xué)生對(duì)“工程流體力學(xué)”課程的評(píng)價(jià)是“難學(xué)”。為何會(huì)有這樣的評(píng)價(jià)，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，存在幾個(gè)方面的原因。

1.研究對(duì)象比較抽象

“工程流體力學(xué)”課程本身研究對(duì)象是流體，沒(méi)有一定的形狀和具有流動(dòng)性，這是流體區(qū)別于固體的本質(zhì)特征。這一特征決定了流體力學(xué)研究理論比較抽象、經(jīng)驗(yàn)公式繁多且推導(dǎo)過(guò)程復(fù)雜不易理解、易混淆，進(jìn)而導(dǎo)致了本課程教師難教、學(xué)生難學(xué)，教學(xué)效果不夠理想。因此，能否將前面學(xué)習(xí)過(guò)的對(duì)“固體”平衡和運(yùn)動(dòng)物理規(guī)律的分析方法通過(guò)比擬的方式移植到“流體”上，并使其形成正向的學(xué)習(xí)遷移是學(xué)生能否很快的掌握本門(mén)課程學(xué)習(xí)方法、學(xué)好本課程的一個(gè)很重要的方面。

2.教師與學(xué)生

“教學(xué)”包括“教”與“學(xué)”兩個(gè)方面的內(nèi)容，忽視任何一個(gè)方面都有可能造成教學(xué)效果的不理想。理論課教學(xué)是工程流體力學(xué)課程教學(xué)的主要方面，是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和應(yīng)用于工程實(shí)踐的基礎(chǔ)。某些任課教師為了自己的方便省事，教材和教學(xué)內(nèi)容仍然是多年前的老教材，對(duì)現(xiàn)階段流體力學(xué)的發(fā)展方向和研究成果，以及本學(xué)科的最新科技前沿理論及工程應(yīng)用進(jìn)展不能做到及時(shí)更新，教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。

教學(xué)方法單一呆板，無(wú)法吸引學(xué)生的興趣。經(jīng)?？吹竭@樣一種現(xiàn)象：教師在講臺(tái)上只顧著自己滔滔不絕地講，忽視了課堂教學(xué)的互動(dòng)性和學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)生了無(wú)興趣的在座位上睡覺(jué)、開(kāi)小差、玩手機(jī)，基本上是教師在向?qū)W生單方面地傳授知識(shí)，這樣的教學(xué)效果是很低的。

本專業(yè)本科生新的培養(yǎng)方案中課程設(shè)置有這樣一個(gè)特點(diǎn)：課程增加，課時(shí)壓縮，總學(xué)分保持不變?！肮こ塘黧w力學(xué)”課程理論課學(xué)時(shí)從64壓縮到48學(xué)時(shí)，在教學(xué)內(nèi)容總量不變的情況下，每堂課教授的內(nèi)容，即學(xué)生需要接受的信息量就大大增加了，嚴(yán)重增加了學(xué)生的負(fù)擔(dān)?！案≡辍笔钱?dāng)代很多大學(xué)生所普遍具有的心理特征，導(dǎo)致的直接結(jié)果是學(xué)生自制力差、怕吃苦，上課前不預(yù)習(xí)、課后不認(rèn)真復(fù)習(xí)、作業(yè)普遍抄襲。

二、教學(xué)改革的目標(biāo)

圍繞當(dāng)前“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，以提高課程教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)為目的，進(jìn)行了如下方面的改革：改變教育理念，以課程改革與教學(xué)適應(yīng)新時(shí)代的要求為目的；加強(qiáng)教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革，提高“教”的質(zhì)量；加強(qiáng)課程的應(yīng)用性，解決基礎(chǔ)理論課程的知識(shí)教育、應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)；加強(qiáng)課程教學(xué)評(píng)價(jià)與考核體系改革，引入全程教學(xué)評(píng)價(jià)與考核機(jī)制。

三、“工程流體力學(xué)”教學(xué)改革探索

從上面的分析可知，“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)效果不理想存在很多方面的原因，因此，教學(xué)改革也要同時(shí)從多方面入手才可以起到事半功倍的效果。以下是筆者在揚(yáng)州大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)本科生課程教學(xué)中進(jìn)行的探索與嘗試，取得了較好的效果。

1.教學(xué)方法的探索與實(shí)踐

（1）俗話說(shuō)“良好的開(kāi)端是成功的一半”，第一堂課的重要性也就不言而喻了。興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的直接原動(dòng)力，能否在開(kāi)始就激發(fā)學(xué)生對(duì)“工程流體力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)興趣是學(xué)好本課程的關(guān)鍵。運(yùn)用多媒體技術(shù)，通過(guò)生動(dòng)的視頻和動(dòng)畫(huà)向?qū)W生展示生活中隨處可見(jiàn)的流體力學(xué)現(xiàn)象。如，男孩子喜歡足球、乒乓球的比較多，可以用“香蕉球”和“弧圈球”現(xiàn)象的流體力學(xué)解釋來(lái)吸引他們的注意力，還有其他的現(xiàn)象如高爾夫球表面的凹坑設(shè)計(jì)依據(jù)，飛機(jī)機(jī)翼能夠產(chǎn)生巨大升力，跑車(chē)外形設(shè)計(jì)成流線型又是什么道理等等。此外我國(guó)正在實(shí)施的“南水北調(diào)”工程同樣涉及很多流體力學(xué)相關(guān)知識(shí)，以上這些事例都是學(xué)生所非常熟悉而又在學(xué)習(xí)之前無(wú)法用理論來(lái)解釋的現(xiàn)象，很容易引起學(xué)生的注意力和想要探索的興趣。

（2）合理使用多媒體。在流體力學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，采用多媒體有利于學(xué)生對(duì)流動(dòng)現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)概念的理解，提高學(xué)習(xí)興趣。但是，采用過(guò)多或華麗的多媒體也會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)面作用，如多媒體教學(xué)替代板書(shū)節(jié)約了時(shí)間，增加了授課容量，但相應(yīng)的講課速度也就比較快，學(xué)生不易吸收和消化，容易造成學(xué)生“跟不上”進(jìn)度，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此，傳統(tǒng)板書(shū)與多媒體有機(jī)結(jié)合的教學(xué)方式可以充分利用各自的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到最佳教學(xué)效果。當(dāng)然，不同教學(xué)方式之間的比例分配的“度”是需要關(guān)注的問(wèn)題。

2.教學(xué)內(nèi)容的選擇

“工程流體力學(xué)”課程是機(jī)械、能源、化工、動(dòng)力、建筑、生物、航天等專業(yè)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，這些專業(yè)具有不同的特點(diǎn)，對(duì)流體力學(xué)知識(shí)需求的側(cè)重點(diǎn)也不同。因此，教材的選取要有針對(duì)性，即根據(jù)本專業(yè)特點(diǎn)和要求、學(xué)生層次來(lái)選擇教材。此外，教師要能夠跟蹤掌握現(xiàn)階段流體力學(xué)最新的發(fā)展方向與研究成果，不斷更新和補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，做到課程內(nèi)容的與時(shí)俱進(jìn)。

3.重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)必不可少的組成部分，屬于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)理論進(jìn)行驗(yàn)證，從而加深對(duì)課程基本概念和理論的理解和掌握。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)外增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、建立開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

4.課程評(píng)價(jià)與考核體系

對(duì)于“工程流體力學(xué)”課程來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)要達(dá)到的目的是學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題的進(jìn)行分析和解決的能力，而不是對(duì)課本理論知識(shí)和大量復(fù)雜公式的記憶能力。因此建立合理、公正、客觀的課程評(píng)價(jià)與考核體系非常重要。針對(duì)學(xué)生普遍存在的平時(shí)不努力、考前幾天突擊考試的現(xiàn)象，摒棄“一考定成績(jī)”的考核方式，采用靈活的、全程考核方式取得了很好的教學(xué)效果。具體做法是：提高平時(shí)成績(jī)所占最終成績(jī)權(quán)重，包括出勤率、課堂互動(dòng)和討論、小測(cè)試、作業(yè)質(zhì)量等平時(shí)學(xué)習(xí)各方面的表現(xiàn)；期末考試成績(jī)權(quán)重減少，采用閉卷方式，但考題中所涉及的公式、圖表等會(huì)在試卷中集中給出，并增加一些干擾公式進(jìn)去，既避免了學(xué)生花大量時(shí)間去記憶毫無(wú)規(guī)律可言、而又易忘的經(jīng)驗(yàn)公式，同時(shí)也達(dá)到了考核學(xué)生選取基本理論和公式去分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目的。

篇3

Abstract： Hydromechanics is a course combining theory with practice and has abstract concept. The traditional teaching method is difficult to achieve good teaching effect. Based on the practice and exploration in the teaching process of Hydromechanics， this paper proposes some suggestions and measures for the teaching reform.

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；過(guò)程裝備與控制；教學(xué)改革

Key words： Hydromechanics；process equipment and control；teaching reform

0 引言

《流體力學(xué)》課程主要描述自然環(huán)境中的流體運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律及特定條件下流動(dòng)機(jī)理。其內(nèi)容涉及基本概念的理解、公式推導(dǎo)、計(jì)算方法等?？紤]到大二學(xué)生尚未接觸實(shí)際工程問(wèn)題，因此教學(xué)雙方對(duì)流體力學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程均存在困惑。本文針對(duì)流體力學(xué)課程的特點(diǎn)及教學(xué)過(guò)程中遇見(jiàn)的問(wèn)題，對(duì)《流體力學(xué)》教學(xué)改革進(jìn)行相關(guān)探索，總結(jié)教學(xué)過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)，提出相應(yīng)改進(jìn)方案。

1 合理運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段與技術(shù)

首先，以《流體力學(xué)》教材中所采用的大量流場(chǎng)圖片為例，對(duì)流場(chǎng)理解的正確與否決定其學(xué)習(xí)流體力學(xué)的興趣與積極性，傳統(tǒng)的教學(xué)方法多采用授課教師手繪流線等方法來(lái)說(shuō)明流體的流動(dòng)過(guò)程，在講解的過(guò)程中，由于流場(chǎng)僅僅是枯燥的曲線靜態(tài)分布，無(wú)法有效吸引學(xué)生注意力，使學(xué)生對(duì)流動(dòng)機(jī)理有進(jìn)一步深刻認(rèn)識(shí)和理解，從而降低教師的教學(xué)效率和教學(xué)效果。

在《流體力學(xué)》教學(xué)中采用多媒體課件，通過(guò)制作一些流體運(yùn)動(dòng)的Flash動(dòng)畫(huà)演示把流動(dòng)的特性形象地展示在學(xué)生眼前，表現(xiàn)形式相對(duì)新穎、活潑、再加上圖文并茂的效果，使學(xué)生可以直觀地觀察有趣的物理流體現(xiàn)象，通過(guò)這一環(huán)節(jié)的改進(jìn)，可以主動(dòng)改變沉悶的教學(xué)過(guò)程，創(chuàng)造出生動(dòng)活潑的教學(xué)場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

其次，《流體力學(xué)》教材中涉及了大量的基本概念、假設(shè)、原理及公式推導(dǎo)等，據(jù)統(tǒng)計(jì)大量公式的推導(dǎo)過(guò)程占據(jù)板書(shū)時(shí)間的較大比例，這有可能造成教師無(wú)法在有效課時(shí)完成教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，降低教學(xué)效率。在《流體力學(xué)》教學(xué)中的應(yīng)用PPT多媒體技術(shù)，復(fù)雜繁瑣的公式推導(dǎo)可以較形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，對(duì)學(xué)生理解公式有較大好處。一旦形成這樣的教學(xué)場(chǎng)景，那么在規(guī)定的課堂時(shí)間內(nèi)必將可以細(xì)致透徹地完成教學(xué)任務(wù)，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

靈活采用各種PPT制作技術(shù)在一定程度上可以避免“多媒體”變成“單媒體”，在《流體力學(xué)》教學(xué)中對(duì)多媒體的使用多集中于流體運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、圓管流動(dòng)、薄厚壁孔口出流、縫隙流動(dòng)及氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)等。

此外，考慮到多媒體教學(xué)蘊(yùn)含的信息較大，合理分配PPT播放時(shí)間對(duì)教師的課堂教學(xué)掌控能力是一個(gè)挑戰(zhàn)。如果“整個(gè)教學(xué)過(guò)程從頭到尾充斥著大量復(fù)雜的信息、不停轉(zhuǎn)動(dòng)的畫(huà)面，而沒(méi)有充分考慮學(xué)生的思維水平和思維速度，像電視或電影畫(huà)面那樣一閃而過(guò)，不斷向?qū)W生灌輸，這樣的‘填鴨’式教學(xué)形式會(huì)引起學(xué)生的‘消化不良’，扼殺了學(xué)生創(chuàng)作的機(jī)會(huì)”。

2 建立新的教學(xué)手段模型，提高考試成績(jī)

本文所建立的教學(xué)模型如圖1所示，為提高教學(xué)效果及學(xué)生考試成績(jī)，采用立體式的教學(xué)手段。該模型包括以下四項(xiàng)內(nèi)容：情景式啟發(fā)，多媒體技術(shù)，工程實(shí)例講解，動(dòng)態(tài)視頻輔助。

情景式啟發(fā)屬于現(xiàn)代教學(xué)論范疇，創(chuàng)造一定的“休閑、放松、特色”的學(xué)習(xí)環(huán)境。通過(guò)營(yíng)造啟發(fā)式學(xué)習(xí)的氛圍，讓學(xué)生獲得更加美好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。這種方式能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)需要能夠產(chǎn)生有效的激勵(lì)作用。

工程實(shí)例講解是以學(xué)生常見(jiàn)的工程問(wèn)題作為引入點(diǎn)，但同時(shí)大部分同學(xué)對(duì)該類(lèi)問(wèn)題理解不深或是出現(xiàn)偏頗。結(jié)合該類(lèi)問(wèn)題，解釋其中所蘊(yùn)含的流體力學(xué)定理，加深學(xué)生對(duì)該問(wèn)題及相關(guān)定理的認(rèn)識(shí)，無(wú)疑有利于學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)。

動(dòng)態(tài)視頻輔助是一些在實(shí)際生活中難以見(jiàn)到，但又屬于流體力學(xué)理論范圍的現(xiàn)象再現(xiàn)，通過(guò)這些視頻可以加深學(xué)生對(duì)流體力學(xué)相關(guān)理論的理解。

最后可以發(fā)現(xiàn)：采用先進(jìn)教學(xué)手段的班級(jí)，無(wú)論是考試的優(yōu)良率還是平均分?jǐn)?shù)均比采用傳統(tǒng)教學(xué)方法講解的班級(jí)高出約15%左右，從而達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。

3 重組教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整知識(shí)布局

根據(jù)《流體力學(xué)》課程的教學(xué)大綱，借鑒國(guó)內(nèi)外對(duì)本課程改革的成果，按照當(dāng)前教學(xué)改革發(fā)展的要求對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以流體的流動(dòng)為主線，將相關(guān)內(nèi)容有機(jī)地融合在一起最終形成能夠相互促進(jìn)的教學(xué)模式，如圖2所示。

課程體系分為三個(gè)部分：第一部分是不動(dòng)的液體，主要講述流體基本概念與流體靜力學(xué)內(nèi)容；第二部分是運(yùn)動(dòng)的液體，使學(xué)生掌握流體運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)規(guī)律，對(duì)簡(jiǎn)單的管道流動(dòng)及縫隙流動(dòng)有定性及定量的認(rèn)識(shí)；第三部分是運(yùn)動(dòng)的氣體，可以把這章內(nèi)容采用視頻播放加師生互動(dòng)方式講解，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自學(xué)的能力。

4 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生認(rèn)知能力

《流體力學(xué)》實(shí)驗(yàn)是學(xué)生職業(yè)技能培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)樗膶?shí)驗(yàn)課題是以流體運(yùn)動(dòng)為背景的，如畢托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)，雷諾實(shí)驗(yàn)等典型實(shí)驗(yàn)。通過(guò)選取典型的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象給學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加深學(xué)生對(duì)流動(dòng)原理、流場(chǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等信息的了解。同時(shí)教師在指導(dǎo)流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可對(duì)部分操作手段進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，也可設(shè)計(jì)并提出一些新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。合理利用已有條件培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，做到學(xué)以致用。

5 結(jié)束語(yǔ)

《流體力學(xué)》教學(xué)改革是一項(xiàng)艱巨、長(zhǎng)期的工作，本文從合理運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段與技術(shù)，建立新的教學(xué)手段模型，提高考試成績(jī)，重組教學(xué)內(nèi)容調(diào)整知識(shí)布局、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生認(rèn)知能力等三個(gè)方面論述了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和具體的實(shí)施手段。雖然在一些方面探索出若干經(jīng)驗(yàn)并取得了一定的效果，但還相對(duì)薄弱。改進(jìn)教學(xué)手段，引入多種教學(xué)方法，因材施教等均可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)和接受能力，為以后學(xué)習(xí)專業(yè)課及工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

篇4

關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；環(huán)境類(lèi)；教學(xué)難點(diǎn)；教學(xué)方法；銜接技巧

作者簡(jiǎn)介：齊旭東（1981-），男，河北唐山人，河北工業(yè)大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，講師。（天津 300401）

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）34-0130-02

一、環(huán)境類(lèi)工程流體力學(xué)的學(xué)科特色分析

環(huán)境類(lèi)專業(yè)涉及流體力學(xué)的內(nèi)容廣泛，而且與機(jī)械、熱能動(dòng)力、水利等傳統(tǒng)學(xué)科對(duì)流體力學(xué)的要求有明顯不同。[1-3]河北工業(yè)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┉h(huán)境工程專業(yè)采用聞德蓀先生編著的《工程流體力學(xué)》教材，由高等教育出版社出版，分上下兩冊(cè)，上冊(cè)為《理論流體力學(xué)基礎(chǔ)》，下冊(cè)為《應(yīng)用流體力學(xué)》。該教材與其它傳統(tǒng)學(xué)科所采用的流體力學(xué)教材相比區(qū)別較大：由于人類(lèi)生活和生產(chǎn)主要局限在生物圈，生物圈中水和氣是無(wú)處不在的，環(huán)境類(lèi)專業(yè)主要圍繞水和氣，因此，上冊(cè)《理論流體力學(xué)基礎(chǔ)》的覆蓋面極大，包括靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、恒定平面勢(shì)流、流動(dòng)相似原理、流動(dòng)阻力和能力損失等模塊；下冊(cè)《應(yīng)用流體力學(xué)》包括孔口和管嘴出流、有壓管流、明渠流、堰流、滲流等模塊。下冊(cè)以水為主，旁及氣體，實(shí)際上是水力學(xué)基礎(chǔ)。但是，與傳統(tǒng)水力學(xué)又有著明顯的不同，這一不同并不是教材主要內(nèi)容的差異，而是學(xué)科體系的構(gòu)建不同。傳統(tǒng)水力學(xué)在學(xué)科構(gòu)建上有著鮮明的學(xué)科特色，而環(huán)境類(lèi)專業(yè)所學(xué)習(xí)的《應(yīng)用流體力學(xué)》（教材下冊(cè)）是采用更加簡(jiǎn)單的方式初步介紹水力學(xué)。換言之，是上冊(cè)《理論流體力學(xué)》的動(dòng)力學(xué)在幾種特殊邊界流場(chǎng)中的具體應(yīng)用，這些特殊流場(chǎng)的研究對(duì)于設(shè)計(jì)和計(jì)算環(huán)境類(lèi)的反應(yīng)器、構(gòu)筑物的形式和尺寸，以及流體輸配具有重要意義。

工程流體力學(xué)與三大力學(xué)（理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)）相比，其主要概念和原理幾乎沒(méi)有相似之處，[4-6]與大學(xué)物理學(xué)相比也無(wú)相似之處。[7]換言之，在工程流體力學(xué)中涉及的概念和原理對(duì)本科生來(lái)說(shuō)幾乎是全新的。工程流體力學(xué)建立在連續(xù)介質(zhì)假設(shè)基礎(chǔ)上，是通過(guò)牛頓經(jīng)典力學(xué)和高等數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)流體靜止和運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究，通過(guò)歐拉法或拉格朗日法對(duì)流動(dòng)現(xiàn)象建立數(shù)學(xué)模型，從而用微積分等高等數(shù)學(xué)方法解決流體流動(dòng)問(wèn)題。該學(xué)科的基本概念和原理在三大力學(xué)或大學(xué)物理學(xué)中幾乎是從未提及過(guò)的。

可見(jiàn)，工程流體力學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)鮮明，是環(huán)境類(lèi)專業(yè)的重要骨干課程。筆者從事工程流體力學(xué)教學(xué)7年有余，并主動(dòng)向老教師或其他同行學(xué)習(xí)探討，發(fā)現(xiàn)除了要把握好該課程的學(xué)科特點(diǎn)外，對(duì)教學(xué)難點(diǎn)也要廣泛篩選、收集和研究，并結(jié)合教學(xué)方法進(jìn)行探討論證，[8-12]具體分析見(jiàn)表1及下文。

表1 若干教學(xué)難點(diǎn)與教材章節(jié)對(duì)應(yīng)一覽表

序號(hào) 教學(xué)難點(diǎn) 教材章節(jié)[1]

1 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 第一章緒論

2 隔離體受力分析 第一章緒論

3 流體相對(duì)平衡 第二章流體靜力學(xué)

4 流體靜力學(xué)基本方程、阿基米德原理 第二章流體靜力學(xué)

5 拉格朗日法、歐拉法 第三章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)

6 亥姆霍茲速度分解定理 第三章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)

7 理想流體動(dòng)力學(xué)、實(shí)際流體動(dòng)力學(xué) 第四章理想流體動(dòng)力學(xué)和平面勢(shì)流、第五章實(shí)際流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

8 牛頓一般相似原理、單項(xiàng)力相似準(zhǔn)則 第六章量綱分析和相似原理

9 普朗特混和長(zhǎng)度理論 第七章流動(dòng)阻力和能量損失

10 孔口、管嘴出流和有壓管流 第九章有壓管流和孔口、管嘴出流

11 堰流 第十章明渠流和閘孔出流及堰流

12 滲流 第十一章滲流

二、環(huán)境類(lèi)工程流體力學(xué)的教學(xué)難點(diǎn)與教學(xué)方法銜接技巧分析

連續(xù)介質(zhì)假設(shè)（序號(hào)1）是工程流體力學(xué)的基礎(chǔ)，其重要性不言而喻，但是作為一門(mén)新課程的開(kāi)始，學(xué)生往往很難接受這樣的模型假設(shè)。因此，宜采用討論法處理該問(wèn)題，討論法的難點(diǎn)是避免討論課的無(wú)計(jì)劃性。質(zhì)點(diǎn)的概念對(duì)于研究流體運(yùn)動(dòng)是至關(guān)重要的，但是有大半學(xué)生掌握不到要領(lǐng)。具體體現(xiàn)在，把流體質(zhì)點(diǎn)的概念與物理學(xué)剛體質(zhì)點(diǎn)的概念混淆，覺(jué)得二者完全一致，沒(méi)有特殊涵義。面對(duì)這一問(wèn)題，與學(xué)生針對(duì)兩個(gè)“質(zhì)點(diǎn)”概念進(jìn)行詳細(xì)的機(jī)理分析是很必要的。連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的核心理念是流體質(zhì)點(diǎn)概念的提出，流體質(zhì)點(diǎn)是這樣定義的：流體質(zhì)點(diǎn)是指尺度大小同一切流動(dòng)空間（流場(chǎng)）相比微不足道又含有大量分子，具有一定質(zhì)量的流體微元；物理學(xué)中的剛體如果只發(fā)生平移運(yùn)動(dòng)的話，該剛體可簡(jiǎn)化成質(zhì)點(diǎn)處理，即用一個(gè)質(zhì)點(diǎn)代替剛體，使物理運(yùn)算變得很方便。因此，這兩個(gè)“質(zhì)點(diǎn)”概念有著不同的涵義，流體的主要特點(diǎn)之一就是易流動(dòng)性，流場(chǎng)的形狀受制于邊界條件，流場(chǎng)在流動(dòng)過(guò)程中，邊界形狀不斷變化，所以，流場(chǎng)形狀也在不斷變化，因此，流體質(zhì)點(diǎn)不能替代流場(chǎng)，而是由大量的流體質(zhì)點(diǎn)組成連續(xù)介質(zhì)，填充整個(gè)流場(chǎng)。

工程流體力學(xué)本質(zhì)上講是力學(xué)問(wèn)題，需要在解題前進(jìn)行受力分析（序號(hào)2）。在中學(xué)物理學(xué)中，受力分析貫穿始終，為中學(xué)生所熟知。所以，該部分的學(xué)習(xí)推薦采用自學(xué)指導(dǎo)法和對(duì)比分析法，這樣可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。由于流場(chǎng)形狀受制于邊壁，流體的受力分析規(guī)律性不明顯，這與中學(xué)物理學(xué)的剛體受力分析區(qū)別較大。流體受力分析，均可從兩個(gè)方面進(jìn)行，即質(zhì)量力和表面力。質(zhì)量力包括重力和慣性力，屬于遠(yuǎn)程力，作用在整個(gè)流場(chǎng)的所有質(zhì)點(diǎn)上，其中，慣性力的存在與否取決于坐標(biāo)系的選擇。如果選擇慣性坐標(biāo)系，則慣性力肯定不存在；如果選擇非慣性坐標(biāo)系，則慣性力肯定存在。表面力包括切應(yīng)力和壓應(yīng)力，概念的內(nèi)涵與剛體的表面力相似，切應(yīng)力和壓應(yīng)力之間的區(qū)別在于作用力方向的不同。

很多學(xué)生不了解學(xué)習(xí)流體相對(duì)平衡（序號(hào)3）的意義何在，根據(jù)該知識(shí)的特點(diǎn)，可采用探究發(fā)現(xiàn)法處理該部分內(nèi)容。流體相對(duì)平衡的意義，在于將特殊的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成相對(duì)靜止的問(wèn)題，從而使計(jì)算得到簡(jiǎn)化。當(dāng)整個(gè)流場(chǎng)與固體邊壁無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，選擇非慣性坐標(biāo)系，根據(jù)達(dá)朗貝爾原理引入慣性力，可用相對(duì)平衡條件來(lái)處理該問(wèn)題，即對(duì)隔離體采用受力平衡條件，可使計(jì)算過(guò)程大大簡(jiǎn)化。

中學(xué)物理學(xué)所熟悉的流體靜力學(xué)基本方程（）和阿基米德原理（F浮=ρgV排），二者如何從流體靜力學(xué)的角度來(lái)重新定義（序號(hào)4），也是這一章的難點(diǎn)。該難點(diǎn)的講解宜采用啟發(fā)性談話法，該方法一定要注意談話內(nèi)容的設(shè)計(jì)合理性，以期對(duì)整個(gè)談話過(guò)程有的放矢。流體靜力學(xué)基本方程的限定條件是質(zhì)量力僅有重力，也就是說(shuō)，坐標(biāo)系為慣性坐標(biāo)系。如果將其推廣到非慣性坐標(biāo)系，則計(jì)算方法應(yīng)為歐拉平衡微分方程的積分式，歐拉平衡微分方程是建立在牛頓第二定律基礎(chǔ)上的。該部分需要學(xué)生將流體靜力學(xué)基本方程與歐拉平衡微分方程積分式進(jìn)行對(duì)照。阿基米德原理是計(jì)算浮力的基本原理為中學(xué)生所熟知，在中學(xué)物理中往往解釋成由實(shí)驗(yàn)研究獲得，實(shí)際上在大學(xué)工程流體力學(xué)中可以解釋成曲面所受靜壓力的合效應(yīng)使其意義更廣泛。

流動(dòng)現(xiàn)象如何用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述，這是流體力學(xué)建立的基礎(chǔ)，該難點(diǎn)的處理宜采用講授法。描述流體運(yùn)動(dòng)的方法有兩種，即拉格朗日法和歐拉法（序號(hào)5）。拉格朗日法是從流場(chǎng)中選擇關(guān)鍵性流體質(zhì)點(diǎn)組成流體質(zhì)點(diǎn)系，跟蹤每一個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)，研究其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，進(jìn)而總結(jié)出質(zhì)點(diǎn)系運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而推演出整個(gè)流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，該方法概念清晰，但是分析和計(jì)算過(guò)程復(fù)雜。歐拉法是從流場(chǎng)中選擇有代表性的空間點(diǎn)，分析這些空間點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而總結(jié)出整個(gè)流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在計(jì)算流體力學(xué)中，常常采用拉格朗日法，在工程流體力學(xué)中常常采用歐拉法。

流體微元運(yùn)動(dòng)的基本形式包括平移、轉(zhuǎn)動(dòng)、角變形、線變形等。在流體微元內(nèi)部，如果已知其中一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)要素，在微元內(nèi)其他空間點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)要素可以用已知點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)要素表達(dá)出來(lái)，該定理稱為亥姆霍茲速度分解定理（序號(hào)6）。很多學(xué)生對(duì)該定理存在疑問(wèn)：微元內(nèi)部這兩個(gè)空間點(diǎn)之間怎么會(huì)存在聯(lián)系？該問(wèn)題適合采用探究發(fā)現(xiàn)法進(jìn)行介紹，教師可首先將其轉(zhuǎn)化成高等數(shù)學(xué)的模型，提示學(xué)生用微積分的方法來(lái)處理，具體而言，二者之間的聯(lián)系是通過(guò)高等數(shù)學(xué)中的泰勒公式建立的。

理想流體動(dòng)力學(xué)和實(shí)際流體動(dòng)力學(xué)（序號(hào)7）在工程流體力學(xué)中是可以合并講授的，采用系統(tǒng)講授法更合適，這樣更有利于知識(shí)的完整性。流體動(dòng)力學(xué)主要涉及三大方程的后兩個(gè)，即能量方程和動(dòng)量方程。首先介紹理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程和實(shí)際流體運(yùn)動(dòng)微分方程，前者也稱為歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程，后者也稱為N-S方程，這兩個(gè)重要方程均由牛頓第二定律推導(dǎo)獲得，二者可作為計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)，由此也可推導(dǎo)出能量方程。另一點(diǎn)需要注意，能量方程有兩種形式，理想流體能量方程和實(shí)際流體能量方程，前者可以統(tǒng)一到后者中去，由于實(shí)際流體存在粘滯力，可產(chǎn)生能量損失，即單位重量流體從計(jì)算斷面1-1運(yùn)動(dòng)到計(jì)算斷面2-2時(shí)的平均能量損失；如果是理想流體，則粘滯力不存在，產(chǎn)生的能量損失為0。

量綱分析和相似原理主要涉及到（動(dòng)力）相似準(zhǔn)則里的牛頓一般相似原理和單項(xiàng)力相似準(zhǔn)則之間的辯證關(guān)系（序號(hào)8）。該部分知識(shí)瑣碎，宜采用講授法。兩個(gè)流動(dòng)，即原型和模型流動(dòng)，如果要實(shí)現(xiàn)流動(dòng)相似，幾何相似和初始條件、邊界條件相似是基礎(chǔ)，動(dòng)力相似是保證，運(yùn)動(dòng)相似是目標(biāo)。如果要實(shí)現(xiàn)動(dòng)力相似，需要對(duì)應(yīng)空間點(diǎn)處各個(gè)同名力方向相同，大小成固定比例，這稱為牛頓一般相似原理。但如果在幾何相似和牛頓一般相似原理都成立的前提下，原型和模型的幾何形狀和大小完全一致，失去了模型實(shí)驗(yàn)可縮小原型幾何尺寸的意義。正是基于此，所以提出單項(xiàng)力相似準(zhǔn)則，在流動(dòng)中起主導(dǎo)作用的力往往只有一種，這是流動(dòng)現(xiàn)象的特點(diǎn)，所以如果在原型和模型中，起主導(dǎo)作用的力相似的話，可認(rèn)為二者的動(dòng)力相似已實(shí)現(xiàn)。

普朗特混和長(zhǎng)度理論（序號(hào)9）是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，大多數(shù)學(xué)生感覺(jué)該部分不知所云。比如說(shuō)，該半經(jīng)驗(yàn)理論的意義是什么，問(wèn)題從何而來(lái)？該部分宜采用討論法。流體處于湍流狀態(tài)時(shí)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)可以分為時(shí)均流速和脈動(dòng)流速，時(shí)均流速產(chǎn)生時(shí)均切應(yīng)力，脈動(dòng)流速產(chǎn)生附加切應(yīng)力，時(shí)均切應(yīng)力的計(jì)算采用牛頓內(nèi)摩擦定律，附加切應(yīng)力計(jì)算采用脈動(dòng)流速計(jì)算，即，其中脈動(dòng)流速u(mài)x’和uy’計(jì)算困難，需要通過(guò)普朗特混和長(zhǎng)度理論進(jìn)行計(jì)算，該理論通過(guò)將湍流脈動(dòng)與理想氣體自由程理論進(jìn)行類(lèi)比，提出自由程概念，從而將脈動(dòng)速度與時(shí)均速度建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了附加切應(yīng)力的計(jì)算可行性。

孔口、管嘴出流和有壓管流（序號(hào)10）是研究水力設(shè)備和輸配水管網(wǎng)的基礎(chǔ)，這一部分的模型主要涉及孔口、管嘴、短管、長(zhǎng)管、管網(wǎng)，對(duì)這些模型的深入研究需要采用上冊(cè)流體動(dòng)力學(xué)的連續(xù)性方程和能量方程，在深入分析流動(dòng)規(guī)律后，可得最一般的規(guī)律性，即流量和斷面平均流速的計(jì)算公式。這部分可以看成針對(duì)幾種特殊邊界應(yīng)用動(dòng)力學(xué)方程來(lái)求解計(jì)算題，所以在介紹了孔口或短管以后，其他形式的邊界流動(dòng)由學(xué)生通過(guò)練習(xí)法和討論法來(lái)自學(xué)，最后由教師進(jìn)行總結(jié)。

在緩流中，為控制水位和流量而設(shè)置的頂部溢流的障壁稱為堰，緩流經(jīng)堰頂溢流的局部水流現(xiàn)象稱為堰流（序號(hào)11）。在環(huán)境類(lèi)專業(yè)中，堰是常用的溢流集水設(shè)備和量水設(shè)備，在一確定的堰流中，流量與其它特征量的關(guān)系明確。薄壁堰可在環(huán)境類(lèi)構(gòu)筑物中作為出水設(shè)施，如二次沉淀池出水等。該部分內(nèi)容生疏，宜采用演示法和講授法。

滲流（序號(hào)12）是指流體在孔隙介質(zhì)中流動(dòng)，該流動(dòng)狀態(tài)在地下水中廣泛存在，對(duì)地下取水井的設(shè)計(jì)往往要采用該模型的相關(guān)理論。該部分多在研究生階段深入學(xué)習(xí)。

三、結(jié)語(yǔ)

工程流體力學(xué)在環(huán)境類(lèi)專業(yè)中的現(xiàn)實(shí)意義和理論意義重大，在注冊(cè)環(huán)保工程師基礎(chǔ)考試中份額可觀。該課程學(xué)習(xí)難點(diǎn)頗多，對(duì)于本科生來(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)的壓力較大，需要教師在知識(shí)點(diǎn)梳理、難點(diǎn)篩選、師生溝通、教學(xué)方法總結(jié)等方面多做工作，筆者通過(guò)對(duì)環(huán)境類(lèi)專業(yè)工程流體力學(xué)教學(xué)的自身體會(huì)完成此文，希望對(duì)教學(xué)一線的教師有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]聞德蓀.工程流體力學(xué)（水力學(xué)）[M].第3版.北京：高等教育出版社，2010.

[2]陳卓如.工程流體力學(xué)[M].第2版.北京：高等教育出版社，2008.

[3]吳持恭.水力學(xué)[M].第4版.北京：高等教育出版社，2008.

[4]哈爾濱建筑工程學(xué)院，沈陽(yáng)建筑工程學(xué)院.理論力學(xué)[M].哈爾濱：哈爾濱船舶工程學(xué)院出版社，1992

[5]劉鴻文.簡(jiǎn)明材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2007.

[6]王煥定，章梓茂，景瑞.結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].第3版.北京：高等教育出版社，2011

[7]東南大學(xué)等七所工科院校.物理學(xué)[M].第五版.北京：高等教育出版社，2008

[8]教育部人事司.高等教育學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1999.

[9]教育部人事司.高等教育心理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1999.

[10]河北省教師教育專家委員會(huì).教育原理[M].石家莊：河北人民出版社，2007.

篇5

關(guān)鍵詞：計(jì)算流體力學(xué)；求解；基本原理；化學(xué)工程；應(yīng)用

化學(xué)工程在我國(guó)具有較長(zhǎng)的研究與應(yīng)用歷程，并在實(shí)際的生產(chǎn)與生活中取得到巨大的應(yīng)用成效，不僅能夠供給正常的生活需求，同時(shí)根據(jù)新材料的開(kāi)發(fā)，能夠滿足現(xiàn)代型環(huán)保材料的使用。在化學(xué)工程中，較多的反映環(huán)境和反應(yīng)機(jī)制都是在溶液中進(jìn)行的，具有質(zhì)量守恒和熱量守恒定律的應(yīng)用。而這種質(zhì)量與能量的關(guān)系正是計(jì)算流體力學(xué)的主要原理。通過(guò)對(duì)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和原理的分析，能夠優(yōu)化工程設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)，提高化學(xué)工程的生產(chǎn)效率。

1計(jì)算流體力學(xué)在化學(xué)工程中的基本原理

計(jì)算流體力學(xué)簡(jiǎn)稱CFD，是通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法來(lái)求解化工中幾何形狀空間內(nèi)的動(dòng)量、熱量、質(zhì)量方程等流動(dòng)主控方程，從而發(fā)現(xiàn)化工領(lǐng)域中各種流體的流動(dòng)現(xiàn)象和規(guī)律，其主要以化學(xué)方程式中的動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律及質(zhì)量守恒方程為基礎(chǔ)。一般情況下，計(jì)算流體力學(xué)的數(shù)值計(jì)算方法主要包括數(shù)值差分法、數(shù)值有限元法及數(shù)值有限體積法，其也是一門(mén)多門(mén)學(xué)科交叉的科目，計(jì)算流體力學(xué)不僅要掌握流體力學(xué)的知識(shí)，也要掌握計(jì)算幾何學(xué)和數(shù)值分析等學(xué)科知識(shí)，其涉及面廣。針對(duì)計(jì)算流體力學(xué)的真實(shí)模擬，其主要目的是對(duì)流體流動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以獲得流體流動(dòng)的信息，從而有效控制化工領(lǐng)域中的流體流動(dòng)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了計(jì)算流體力學(xué)軟件，其具有對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行分析、計(jì)算、預(yù)測(cè)的功能，計(jì)算流體力學(xué)軟件操作簡(jiǎn)單，界面直觀形象，有利于化學(xué)工程師對(duì)流體進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。

2計(jì)算流體力學(xué)砸你化學(xué)工程中的實(shí)際應(yīng)用

2.1在攪拌中的應(yīng)用分析

在攪拌的化學(xué)反應(yīng)中，反映介質(zhì)之間的流動(dòng)性比較復(fù)雜，依據(jù)傳統(tǒng)的計(jì)算形式根本無(wú)法解決，并在化學(xué)試劑在攪拌中存在不均勻擴(kuò)散的特點(diǎn)，在湍流的形式中能量的分布狀況也存在著空間特點(diǎn)。若是依據(jù)實(shí)驗(yàn)手段測(cè)得反映中物質(zhì)、能量和質(zhì)量的變化規(guī)律，其得出的結(jié)構(gòu)往往存在較差時(shí)效性，實(shí)驗(yàn)騙差加大。通過(guò)對(duì)二維計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用，能夠?qū)嚢柚辛黧w的形式進(jìn)行模擬，并進(jìn)行質(zhì)量、能量等數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。但是流體的變化，不僅與化學(xué)試劑的濃度、減半速度有關(guān)，還與時(shí)間、容器的形狀等有著之間的聯(lián)系，需要建立三維空間模擬形式進(jìn)行計(jì)算流行力學(xué)。隨著科學(xué)技術(shù)和研究水平的提高，在通過(guò)借助多普勒激光測(cè)速儀后，已經(jīng)對(duì)三維計(jì)算形式有了較大的突破，這對(duì)于化工工程中原料的有效應(yīng)用和工程成本的減低具有促進(jìn)的作用，但是在三維計(jì)算流體力學(xué)中還存在一定的缺陷，需要在今后的研究中不斷的完善。

2.2CFD在化學(xué)工程換熱器中的應(yīng)用分析

換熱器是化學(xué)工程中主要的應(yīng)用設(shè)備，通過(guò)管式等換熱器、板式換熱器、冷卻塔和再沸器等的應(yīng)用，能夠有效的控制化學(xué)試劑在反應(yīng)中的溫度變化。其中根據(jù)換熱器的形式不同，計(jì)算流體力學(xué)的方式也就不同。在管式換熱器中主要是通過(guò)流體湍流速度的改變，增加換熱速率的。在板式換熱器中是通過(guò)加大流體的接觸面積，提高換熱效率的。而在冷卻塔和再沸器中，熱量交換的形式更為復(fù)雜，但是卻群在重復(fù)性換熱的特點(diǎn)，增加了換熱的時(shí)間，提高了換熱的效果。從總體上分析，計(jì)算流量力學(xué)中，需要對(duì)溫度變化、流體的速度變化、熱交換面積變化和時(shí)間變化進(jìn)行分析。通過(guò)CFD計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用，能夠計(jì)算出不同設(shè)備的熱交換效果，并根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需求進(jìn)行換熱器的選擇使用。

2.3在精餾塔中的應(yīng)用

CFD已成為研究精餾塔內(nèi)氣液兩相流動(dòng)和傳質(zhì)的重要工具,通過(guò)CFD模擬可獲得塔內(nèi)氣液兩相微觀的流動(dòng)狀況。在板式塔板上的氣液傳質(zhì)方面,Vi-tankar等應(yīng)用低雷諾數(shù)的k-ε模型對(duì)鼓泡塔反應(yīng)器的持液量和速度分布進(jìn)行了模擬,在塔氣相負(fù)荷、塔徑、塔高和氣液系統(tǒng)的參數(shù)大范圍變化的情況下,模擬結(jié)果和現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)能夠較好的吻合。Vivek等以歐拉-歐拉方法為基礎(chǔ),充分考慮了塔壁對(duì)塔內(nèi)流體的影響,用CFD商用軟件FLUENT模擬計(jì)算了矩形鼓泡塔內(nèi)氣液相的分散性能,以及氣泡數(shù)量、大小和氣相速度之間的關(guān)系,取得了很好的效果。在填料塔方面,Petre等建立了一種用塔內(nèi)典型微型單元(REU)的流體力學(xué)性質(zhì)來(lái)預(yù)測(cè)整塔的流體力學(xué)性質(zhì)的方法,對(duì)每一個(gè)單元用FLUENT進(jìn)行了模擬計(jì)算,發(fā)現(xiàn)塔內(nèi)的主要能量損失來(lái)自于填料內(nèi)的流體噴濺和流體與塔壁之間的碰撞,且用此方法預(yù)測(cè)了整塔的壓降。Larachi等發(fā)現(xiàn)流體在REU的能量損失(包括流體在填料層與層之間碰撞、與填料壁的碰撞引起的能量損失等)以及流體返混現(xiàn)象是影響填料效率的主要因素,而它們都和填料的幾何性質(zhì)相關(guān),因此用CFD模擬計(jì)算了單相流在幾種形狀不同的填料中流動(dòng)產(chǎn)生的壓降,為改進(jìn)填料提供了理論依據(jù)。CFD模擬精餾塔內(nèi)流體流動(dòng)也存在一些不足,如CFD模擬規(guī)整填料塔內(nèi)流體流動(dòng)的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值還有一定的偏差。這是由于對(duì)于許多問(wèn)題所應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型還不夠精確,還需要加強(qiáng)流體力學(xué)的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。

2.4CFD在化學(xué)反應(yīng)工程中的應(yīng)用研究

在化學(xué)反應(yīng)工程中，反應(yīng)物和生成物的化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)器、溫度和壓力等有著較大的聯(lián)系，在實(shí)際的反應(yīng)中可以利用計(jì)算流體力學(xué)進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取。但是這數(shù)據(jù)的獲取具有一定的溫度限制，當(dāng)反應(yīng)中溫度過(guò)大，就會(huì)造成分子的劇烈運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡的變化規(guī)律就會(huì)異常，在利用計(jì)算流體力學(xué)的模型計(jì)算中，計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)際情況會(huì)發(fā)生較大的偏差。由于高溫中分子的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度難以獲取，在計(jì)算流體力學(xué)的實(shí)際計(jì)算中，就要借助FLUENT進(jìn)行三維建型，并利用測(cè)速反應(yīng)器進(jìn)行速度的測(cè)量，通過(guò)綜合的比較分析，利用限元法進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算?？梢缘贸霾煌h(huán)境下的反應(yīng)器的流線、反應(yīng)器內(nèi)部的濃度梯度及溫度梯度。通過(guò)CFD軟件預(yù)測(cè)反應(yīng)器的速度、溫度及壓力場(chǎng)，可以更進(jìn)一步理解化學(xué)反應(yīng)工程中的聚合過(guò)程，詳細(xì)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)可以優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)中的操作參數(shù)。

結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算流體力學(xué)對(duì)于化學(xué)工程的應(yīng)用具有實(shí)際意義，并在經(jīng)濟(jì)效益的提高上具有重要的價(jià)值，在近幾年，化學(xué)工程技術(shù)人員不斷的計(jì)算流體力學(xué)中展開(kāi)研究，以二維空間計(jì)算和模擬為基礎(chǔ)，不斷的完善三維空間的流量計(jì)算，并得出了一系列的流體流動(dòng)規(guī)律。根據(jù)計(jì)算流體力學(xué)在化學(xué)工程中的廣泛應(yīng)用，在今后的化學(xué)工程發(fā)展中，應(yīng)加強(qiáng)此類(lèi)學(xué)科的教學(xué)與延伸，提供出更有效的反應(yīng)設(shè)備和工藝操作。

參考文獻(xiàn)

[1]余金偉,馮曉鋒.計(jì)算流體力學(xué)發(fā)展綜述[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2013(06).

篇6

【關(guān)鍵詞】工程流體力學(xué) 教學(xué)改革 探討

【中圖分類(lèi)號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674－4810（2012）14－0056－02

工程流體力學(xué)主要研究的是流體靜止和運(yùn)動(dòng)的力學(xué)規(guī)律及其在工程技術(shù)中的應(yīng)用的學(xué)科，是熱能與動(dòng)力工程專業(yè)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)課提供了必備的基礎(chǔ)理論知識(shí)，也為從事熱能利用有關(guān)的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)技術(shù)工作和科學(xué)研究工作提供重要的理論基礎(chǔ)。工程流體力學(xué)課程在理工科教學(xué)體系中具有重要地位，教師難教、學(xué)生難學(xué)已成為師生的共識(shí)。因此，新形勢(shì)下積極思考和探索工程流體力學(xué)教學(xué)改革方法對(duì)改善課程的教學(xué)效果、提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。

一 工程流體力學(xué)“教與學(xué)”問(wèn)題調(diào)研

通過(guò)對(duì)揚(yáng)州大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院熱能與動(dòng)力工程專業(yè)和建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)本科二年級(jí)的學(xué)生進(jìn)行調(diào)研，從課程本身的特點(diǎn)、教師教和學(xué)生學(xué)的方面存在的問(wèn)題及其對(duì)教學(xué)質(zhì)量的影響進(jìn)行了調(diào)查和探討。

1．課程本身所具有的特點(diǎn)

工程流體力學(xué)課程包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩方面的內(nèi)容，課程涉及的知識(shí)面比較廣泛，尤其對(duì)學(xué)生掌握經(jīng)典力學(xué)和高等數(shù)學(xué)的要求較高。此外，工程流體力學(xué)課程本身研究對(duì)象是流體，研究對(duì)象不具有固定的形狀、研究理論比較抽象、經(jīng)驗(yàn)公式繁多且推導(dǎo)過(guò)程復(fù)雜不易理解。以上特點(diǎn)導(dǎo)致了工程流體力學(xué)課程教師難教、學(xué)生難學(xué)，教學(xué)效果不理想，并對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)造成了不良影響。

2．學(xué)生“學(xué)”存在的問(wèn)題

大學(xué)二年級(jí)的本科學(xué)生屬于“90后”，獨(dú)生子女占絕大多數(shù)，具有這一代孩子的共同特點(diǎn)，即個(gè)性張揚(yáng)、自我意識(shí)很強(qiáng)、不太考慮別人，普遍缺乏基本的責(zé)任意識(shí)和責(zé)任感。他們?cè)趯W(xué)習(xí)上表現(xiàn)出以下幾方面特點(diǎn)：（1）習(xí)慣了小學(xué)、中學(xué)時(shí)代的被動(dòng)式學(xué)習(xí)方式，即教師教什么就學(xué)什么，課堂不講的就不學(xué)不看，缺乏一種積極的、自發(fā)的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，不會(huì)自學(xué)，這一點(diǎn)是影響最大最深遠(yuǎn)的方面；（2）大學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境相對(duì)于中學(xué)來(lái)說(shuō)自由了很多，學(xué)生自主支配的時(shí)間占多數(shù)，沒(méi)有教師和家長(zhǎng)的督促，學(xué)生的自制力不強(qiáng)，玩、逃課的現(xiàn)象嚴(yán)重；（3）課前不能提前預(yù)習(xí)課程內(nèi)容，對(duì)于大學(xué)課堂授課知識(shí)量大的特點(diǎn)，學(xué)生跟不上教師的思路，容易造成聽(tīng)不懂、學(xué)不會(huì)的結(jié)果；（4）課下不認(rèn)真復(fù)習(xí)當(dāng)天學(xué)習(xí)內(nèi)容，作業(yè)普遍存在抄襲現(xiàn)象。

3．教師“教”存在的問(wèn)題

在當(dāng)前大形勢(shì)的影響下，教學(xué)考核制度“重科研，輕教學(xué)”的思想對(duì)教師的教學(xué)積極性具有很大影響。教師不能根據(jù)當(dāng)今大學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)、調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是造成教學(xué)效果不理想的主要原因，主要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）教師上課自己沉浸于“講”課的過(guò)程中，單方面向?qū)W生“傳授”知識(shí)，而不顧及學(xué)生“聽(tīng)”課的感受，忽視了教學(xué)過(guò)程中“教”與“學(xué)”之間的互動(dòng)性。

這種教學(xué)方式造成的更大危害是逐漸使學(xué)生徹底喪失了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和與教師交流的動(dòng)力。在這種情況下，教師無(wú)法得到學(xué)生反饋的信息，進(jìn)一步影響了教學(xué)水平的提高。（2）教學(xué)內(nèi)容老舊，講課內(nèi)容局限于教材本身，沒(méi)有或很少對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)展、結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際現(xiàn)象進(jìn)行舉例說(shuō)明，理論與實(shí)際脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生不知道學(xué)習(xí)本門(mén)課程能夠解決什么問(wèn)題和如何解決問(wèn)題的疑問(wèn)。（3）過(guò)于依賴多媒體課件授課，板書(shū)很少，或者幾乎就摒棄了板書(shū)。此外，課件的制作質(zhì)量不高也是造成教學(xué)效果不理想的一個(gè)方面。

二 教學(xué)改革的思考與建議

1．教材方面的思考與建議

工程流體力學(xué)課程教材的選取要根據(jù)本專業(yè)特點(diǎn)和要求、學(xué)生的層次，有針對(duì)性地選擇教材。所以，選取的教材在內(nèi)容組織上重點(diǎn)應(yīng)側(cè)重于基本原理、基本方法和基本公式的運(yùn)用，力圖做到概念準(zhǔn)確、通俗易懂、內(nèi)容均衡、學(xué)以致用。此外，任課教師根據(jù)科學(xué)的發(fā)展能夠及時(shí)更新和補(bǔ)充最新的學(xué)科前沿知識(shí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，啟發(fā)和增強(qiáng)學(xué)生對(duì)本課程知識(shí)的理解，以及思考的興趣。

2．興趣是重要的前提

愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)，興趣是最好的老師。而老師則是點(diǎn)燃學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的火炬。如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是關(guān)鍵。因此，在工程流體力學(xué)教學(xué)過(guò)程中，如何將教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際緊密聯(lián)系起來(lái)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是提升教學(xué)效果的重要措施之一。通過(guò)視頻、動(dòng)畫(huà)向?qū)W生展示自然界和人類(lèi)生活密切相關(guān)的流體力學(xué)現(xiàn)象。如高爾夫球運(yùn)動(dòng)中，球體表面設(shè)計(jì)如此多的凹坑是為了起到什么作用；從汽車(chē)的發(fā)展歷史看，車(chē)輛形狀發(fā)生了很大的變化而其外形設(shè)計(jì)依據(jù)是什么；飛機(jī)的機(jī)翼能夠產(chǎn)生升力托起沉重的機(jī)身，原理是什么等；以此來(lái)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)流動(dòng)現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)。通過(guò)在日常生活中可以直接看到或者感受到的現(xiàn)象的直觀展示，學(xué)生可以知道本課程可以解決哪些實(shí)際問(wèn)題，帶著疑問(wèn)和興趣去學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣，相應(yīng)的學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性就被充分調(diào)動(dòng)起來(lái)了。

3．“教”的改革實(shí)踐

篇7

[論文摘要]論文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，提出了以傳統(tǒng)教學(xué)模式為主、以現(xiàn)代化教學(xué)手段為輔的教學(xué)方法。結(jié)合實(shí)例講清楚基本概念，夠用為度重點(diǎn)突出理論公式的應(yīng)用是常規(guī)教學(xué)應(yīng)遵循的模式，并與多媒體輔助教學(xué)手段有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，力求課堂教學(xué)的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，達(dá)到提高教學(xué)效果、提升教學(xué)質(zhì)量的目的。 

 

一、前言 

《流體力學(xué)》是研究流體所遵循的宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及流體和周?chē)矬w之間的相互作用規(guī)律的科學(xué)，它建立在現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)室模擬、經(jīng)典理論分析、數(shù)值計(jì)算基礎(chǔ)上，具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撔?、原理的抽象性、概念多、方程推?dǎo)繁雜等特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生具備高等數(shù)學(xué)知識(shí)及綜合分析與處理問(wèn)題能力的要求較高，因而大部分學(xué)生覺(jué)得該課程抽象、枯燥、難懂，普遍缺乏對(duì)流體力學(xué)理論的感性認(rèn)識(shí)，都有某種程度的畏懼感，導(dǎo)致教師難教、學(xué)生難懂成為較普遍的現(xiàn)象。 

我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、過(guò)程裝備與控制工程、土木工程、安全工程、采礦工程、環(huán)境工程、礦物加工工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、工程力學(xué)等專業(yè)的學(xué)生都須具備不同程度的流體力學(xué)知識(shí)和技能，它是各專業(yè)后續(xù)課程如：液壓傳動(dòng)、水力學(xué)、流體機(jī)械、空氣調(diào)節(jié)、傳熱學(xué)等課程的基礎(chǔ)。 

為此，作者通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，就多樣化的教學(xué)方法、更新的教學(xué)內(nèi)容、引入高科技的教學(xué)手段等方面進(jìn)行探討，以期提高《流體力學(xué)》的教學(xué)質(zhì)量。 

 

二、以傳統(tǒng)課堂教學(xué)為主 

 

《流體力學(xué)》的課程體系分為基本理論、基本應(yīng)用和專門(mén)課題三大知識(shí)模塊，它要求學(xué)生具備扎實(shí)的微積分知識(shí)、力學(xué)知識(shí)等。學(xué)生在接觸流體力學(xué)課程伊始，對(duì)抽象的理論理解速度慢，對(duì)枯燥的公式及其推導(dǎo)過(guò)程容易厭煩，因而《流體力學(xué)》的教學(xué)應(yīng)該以傳統(tǒng)教學(xué)方法為主。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的課堂教學(xué)中，學(xué)生獲取知識(shí)主要是聽(tīng)教師講課，通過(guò)板書(shū)教師細(xì)致耐心地闡述概念、推導(dǎo)公式、突出重點(diǎn)、強(qiáng)調(diào)難點(diǎn)，以學(xué)生容易接受的講課速度，留給學(xué)生更多的思考和消化的時(shí)間，再配合上教師的表情、手勢(shì)、師生之間的互動(dòng)，會(huì)達(dá)到很好的教學(xué)效果。 

(一)結(jié)合實(shí)例，講清楚基本概念 

流體力學(xué)的概念多、現(xiàn)象多，且很多概念和現(xiàn)象比較抽象，難以理解，諸如：拉格朗日法、歐拉法、流線、跡線、邊界層等。因而利用身邊的實(shí)例對(duì)這些抽象的概念進(jìn)行講解，例如在講授描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法——拉格朗日法和歐拉法時(shí)，學(xué)生們很難理解。為了將概念通俗化，上課時(shí)筆者以城市公共交通部門(mén)統(tǒng)計(jì)客運(yùn)量所采用兩種方法為例：①在每一輛公交車(chē)上安排記錄員，記錄每輛車(chē)在不同時(shí)刻（站點(diǎn)）上下車(chē)人數(shù)，此法類(lèi)似于拉格朗日法的質(zhì)點(diǎn)跟蹤，它與跡線的定義對(duì)應(yīng)；②在每一公交站點(diǎn)安排記錄員，記錄不同時(shí)刻經(jīng)過(guò)該站點(diǎn)車(chē)輛的上下車(chē)人數(shù)，此法等同于歐拉法，與流線的定義對(duì)應(yīng)。 

在講解伯努利方程原理的時(shí)候，例舉1912年“豪克”號(hào)鐵甲巡洋艦與同行疾駛“奧林匹克”號(hào)遠(yuǎn)洋輪相撞的船吸現(xiàn)象，讓學(xué)生清楚掌握流體的壓強(qiáng)與它的流速有關(guān)，流速越大，壓強(qiáng)越??；反之亦然。 

概念是公式推演的基石，沒(méi)有準(zhǔn)確的概念，后續(xù)的公式推演幾乎難以為繼，清晰的概念會(huì)使公式的講解和推演變得更加簡(jiǎn)易。利用淺顯易懂的生活實(shí)例來(lái)闡述抽象的概念及其之間的內(nèi)部聯(lián)系和區(qū)別，教師易教、學(xué)生易懂，將會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。 

（二）以用為度，重點(diǎn)突出理論公式的應(yīng)用 

伯努利方程是能量守恒定律在流體力學(xué)中的具體應(yīng)用，是流體靜力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)，始終貫穿著整篇教材。在講解該理論公式的時(shí)候，先從容易理解的靜力學(xué)平衡微分方程推導(dǎo)開(kāi)始，強(qiáng)調(diào)公式所依據(jù)的原理是牛頓第二定律，假設(shè)條件是平衡、理想、靜止的流體，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生如何理解公式各項(xiàng)的幾何意義和物理含義，掌握公式的實(shí)際應(yīng)用。這樣學(xué)習(xí)到后面的動(dòng)力學(xué)伯努利方程時(shí)，先易后難、循序漸進(jìn)，學(xué)生就覺(jué)得不會(huì)那么深?yuàn)W。在講解相對(duì)平衡的流體壓強(qiáng)分布規(guī)律時(shí)，就要求學(xué)生必須掌握推導(dǎo)過(guò)程，因?yàn)樗诮鉀Q一般平衡流體內(nèi)部的壓強(qiáng)分布規(guī)律及其對(duì)固體壁面的作用力問(wèn)題時(shí)非常重要。而對(duì)于連續(xù)性方程和動(dòng)量方程的學(xué)習(xí)，只強(qiáng)調(diào)記住結(jié)論和理解公式中各個(gè)物理量的含義。這樣做，有效地避免了大量公式繁瑣的推導(dǎo)給學(xué)生帶來(lái)的畏難情緒，也能夠做到以用為度、重點(diǎn)突出。 

不可否認(rèn)，依靠粉筆與黑板的教學(xué)條件、以教師為主體的傳統(tǒng)教學(xué)模式，教學(xué)形式單一，教學(xué)手段不先進(jìn)，教學(xué)效率不高，適應(yīng)不了課程教學(xué)學(xué)時(shí)少、受教育學(xué)生數(shù)增加的情況。 

三、以現(xiàn)代化的教學(xué)手段為輔 

 

當(dāng)前以計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)為主的現(xiàn)代化教學(xué)手段已經(jīng)普遍地應(yīng)用于高校的教學(xué)中。制作教學(xué)用的視頻、多媒體軟件、電子課件等素材，作為課堂教學(xué)有力的輔助教學(xué)手段，可以在有限的時(shí)間內(nèi)，利用圖文并茂的信息傳播方式，將課程內(nèi)容及有關(guān)背景資料以影像、圖片等形式，直觀地傳播給學(xué)習(xí)者，將流體力學(xué)中抽象的概念和理論具體化、形象化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)生能夠從感性認(rèn)識(shí)開(kāi)始，逐步上升到理性認(rèn)識(shí)，進(jìn)而能夠達(dá)到運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。 

結(jié)合流體力學(xué)精品課程的建設(shè)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)制作了流體力學(xué)多媒體電子教案，并在教學(xué)過(guò)程中不斷完善，逐步取得了良好的教學(xué)效果。在設(shè)計(jì)與制作多媒體課件時(shí)，遵循課堂教學(xué)的基本規(guī)律，既發(fā)揮傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)中容易帶動(dòng)學(xué)生思路、逐條在黑板上書(shū)寫(xiě)的特點(diǎn)，在課件制作中根據(jù)講解的進(jìn)度逐條展現(xiàn)公式條目等內(nèi)容，同時(shí)又將難以理解、難以用語(yǔ)言描述的拉格朗日法和歐拉法、流線、邊界層和紊流等抽象概念和流動(dòng)現(xiàn)象，以多媒體的方式在課堂上直觀地呈現(xiàn)出來(lái)，幫助學(xué)生建立清晰的印象。教學(xué)團(tuán)隊(duì)收集、制作了大量的多媒體素材，例如在講解雷諾判據(jù)的時(shí)候，制作了雷諾實(shí)驗(yàn)的fliash素材，以動(dòng)畫(huà)的形式向?qū)W生展示了流體流動(dòng)的兩種不同狀態(tài)，以及流態(tài)判據(jù)—雷諾數(shù)與流動(dòng)速度、管徑、流體種類(lèi)有關(guān)系。運(yùn)用多媒體輔助手段表達(dá)后，能夠幫助學(xué)生很好地理解課程的重、難點(diǎn)，提高教學(xué)效率。利用多媒體技術(shù)，還可以制作需占用大量時(shí)間板書(shū)和不易通過(guò)板書(shū)表述的內(nèi)容，提高了教學(xué)效率。 

多媒體教學(xué)的內(nèi)容一定要做到提綱挈領(lǐng)、重點(diǎn)突出，有所為有所不為。多媒體技術(shù)沒(méi)有好壞之分，只有合理使用與不當(dāng)使用之別。但是實(shí)踐應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)有的教師完全拋棄以往的黑板式教學(xué)模式，離開(kāi)多媒體手段就上不了課；有的教師將教材內(nèi)容全部照搬到了課件中，自己就成了的幻燈片放映員，“照機(jī)宣科”；有的教師制作的多媒體課件過(guò)分追求課件的美觀性，界面過(guò)于華麗，淡化了教學(xué)重點(diǎn)；也有的教師忽略學(xué)生對(duì)課件內(nèi)容理解消化的時(shí)間，致使學(xué)生的思維跟不上教師講解的速度，降低了教學(xué)效果。上述現(xiàn)象將會(huì)造成一種新形式的“滿堂灌”，只不過(guò)是由“人灌”變成“機(jī)灌”而已。 

 

四、總結(jié) 

流體力學(xué)作為一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課程，其重要性不言而喻。傳統(tǒng)教學(xué)模式能夠?qū)⑶昂笾R(shí)貫通，突出重點(diǎn)，化煩就簡(jiǎn)、引入實(shí)例形象闡述概念原理，促進(jìn)知識(shí)的系統(tǒng)化進(jìn)程；多媒體教學(xué)能將難于理解的知識(shí)通過(guò)圖文、音像生動(dòng)地顯現(xiàn)出來(lái)，幫助學(xué)生理解性記憶。借助于先進(jìn)的教學(xué)手段，將多媒體輔助教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，力求課堂教學(xué)的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，才能提高教學(xué)效果、提升教學(xué)質(zhì)量。以上是筆者在流體力學(xué)教學(xué)實(shí)踐中的體會(huì)，愿與同行共同切磋。 

基金項(xiàng)目：2009年安徽省教育廳《流體力學(xué)》精品課程 

 

[參考文獻(xiàn)] 

[1]許賢良,王傳禮,張軍等．流體力學(xué)[m]．北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2006． 

篇8

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；課程建設(shè)；創(chuàng)新能力

作者簡(jiǎn)介：李偉鋒（1976-），男，湖北麻城人，華東理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，副教授；劉海峰（1971-），男，山東文登人，華東理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，教授。（上海 200237）

基金項(xiàng)目：本文系2011年華東理工大學(xué)本科教育教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目、華東理工大學(xué)《流體力學(xué)》精品課程建設(shè)項(xiàng)目的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）13-0103-02

“為什么我們的學(xué)?？偸桥囵B(yǎng)不出杰出人才？”這就是著名的“錢(qián)學(xué)森之問(wèn)”?！板X(qián)學(xué)森之問(wèn)”是關(guān)于中國(guó)教育事業(yè)發(fā)展的一道艱深命題，需要整個(gè)教育界乃至社會(huì)各界共同破解。錢(qián)老的話一針見(jiàn)血，既對(duì)我國(guó)高校人才培養(yǎng)中存在的創(chuàng)新性不足問(wèn)題提出了尖銳批評(píng)，又對(duì)改革高校人才培養(yǎng)模式提出了殷切希望。[1]

為此，在黨的十報(bào)告中明確提出實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，指出科技創(chuàng)新是提高社會(huì)生產(chǎn)力和綜合國(guó)力的戰(zhàn)略支撐，必須擺在國(guó)家發(fā)展全局的核心位置。那么我國(guó)大學(xué)生的創(chuàng)新能力相對(duì)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家為何比較薄弱？相比較而言，中國(guó)式教育比較注重學(xué)生掌握的“知識(shí)量”和解題能力，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家教育更注重學(xué)生的獨(dú)立思維和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；中國(guó)教育側(cè)重于知識(shí)獲取和掌握，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家教育側(cè)重于創(chuàng)新能力培養(yǎng)。這種教育的結(jié)果導(dǎo)致中國(guó)學(xué)生的知識(shí)量大、解題能力強(qiáng)，弱點(diǎn)在于不善于“質(zhì)疑”和“提問(wèn)”，直接導(dǎo)致科技創(chuàng)新能力較差。這個(gè)問(wèn)題的解決除了需要改革高等教育制度之外，也需要每個(gè)高校教育工作者共同去面對(duì)。

本文以華東理工大學(xué)“流體力學(xué)”課程建設(shè)為例，拋磚引玉，介紹如何通過(guò)課程改革，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。就“流體力學(xué)”課程而言，基本任務(wù)和要求是老師完成知識(shí)的講授，學(xué)生完成聽(tīng)講、作業(yè)及考試。但是，這些要求對(duì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)而言還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，為此對(duì)華東理工大學(xué)“流體力學(xué)”課程的授課內(nèi)容、授課方式以及創(chuàng)新實(shí)踐進(jìn)行了改革和探索。

一、確立以人為本的教學(xué)改革思路

在我國(guó)古書(shū)中最早明確提出“以人為本”的是春秋時(shí)期齊國(guó)名相管仲。到了近現(xiàn)代，“以人為本思想”在國(guó)家執(zhí)政方略和企業(yè)管理等方面有了新內(nèi)涵和新發(fā)展。高等教育在教學(xué)上是以人為本，還是以知識(shí)為本？傳統(tǒng)的大學(xué)教育模式，忽視引導(dǎo)學(xué)生探索新的知識(shí)，忽視對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新教育；以教師為中心，沒(méi)有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。我國(guó)目前仍有相當(dāng)多的大學(xué)采用的是“我在上面講，你在下面記”的教學(xué)方式，這沒(méi)有把學(xué)生作為主體。因此課程改革的基本指導(dǎo)思想是要把以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，教師是大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主導(dǎo)者，而大學(xué)生則是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主體。[2]

具體到“流體力學(xué)”課程內(nèi)容的改革，以人為本的思想表現(xiàn)為教師設(shè)身處地為學(xué)生著想：當(dāng)今大學(xué)生需要什么樣的知識(shí)和能力？華東理工大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保崮芄こ虒I(yè)的本科生，將來(lái)一部分成為熱能工程領(lǐng)域的工程師，一部分會(huì)進(jìn)一步深造讀研或者攻博，成為科研工作者。對(duì)于這兩種學(xué)生，除了強(qiáng)化理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握之外，前者渴望了解流體力學(xué)在工程實(shí)踐中是如何應(yīng)用的，如何讓書(shū)本上的流體力學(xué)知識(shí)成為將來(lái)工作中的工具和技能；后者渴望獲取流體力學(xué)的科學(xué)研究思路及方法，如何利用現(xiàn)有的流體力學(xué)知識(shí)開(kāi)展創(chuàng)新性的科學(xué)研究等。為了解決學(xué)生的需求，依托我校煤氣化及能源化工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研優(yōu)勢(shì)，對(duì)“流體力學(xué)”課程的授課內(nèi)容進(jìn)行了改革。授課過(guò)程中，除了基本的三大守恒定律（質(zhì)量、動(dòng)量和能量）以及納維斯托克斯方程的講解外，還著重對(duì)流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用和科學(xué)研究進(jìn)展進(jìn)行補(bǔ)充講解。比如，我們加大了對(duì)流體力學(xué)的發(fā)展歷史和最新進(jìn)展的講解，讓學(xué)生了解流體力學(xué)學(xué)科中哪些已解決，哪些尚未解決，困難在哪里？哪些老問(wèn)題有了新進(jìn)展和新思維？在理論性比較強(qiáng)的部分，通過(guò)展示本團(tuán)隊(duì)在流體力學(xué)方面的研究成果，讓學(xué)生了解流體力學(xué)科學(xué)研究的基本方法和基本思路，引導(dǎo)學(xué)生參與科研和投身科學(xué)；在實(shí)踐性比較強(qiáng)的部分，通過(guò)展示本團(tuán)隊(duì)在技術(shù)開(kāi)發(fā)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓建設(shè)的工業(yè)裝置上各個(gè)環(huán)節(jié)中流體力學(xué)知識(shí)是如何應(yīng)用的，讓學(xué)生獲得直觀的感受，為他們將來(lái)走上工作崗位打下基礎(chǔ)。通過(guò)這些教學(xué)內(nèi)容的改革，學(xué)生普遍反映課程容量大、學(xué)有所用。

二、引入探究型授課方式

我國(guó)以往的教育體制在一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間里把人才培養(yǎng)的重點(diǎn)放到知識(shí)記憶和應(yīng)試能力上，學(xué)生對(duì)知識(shí)被動(dòng)地接受或吸收，因而學(xué)生的創(chuàng)新能力沒(méi)有得到有效的培養(yǎng)和鍛煉。因此，我國(guó)高等教育的重點(diǎn)應(yīng)該放在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)上，大學(xué)教師在教授已有知識(shí)的同時(shí)，必須把創(chuàng)新理念傳達(dá)給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生去創(chuàng)新。[3]在“流體力學(xué)”課程授課方式的改革中，重點(diǎn)在以下三個(gè)方面對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行了引導(dǎo)和培養(yǎng)。

1.從教師提問(wèn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生提問(wèn)

課堂提問(wèn)是教師檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)講課接受程度的一個(gè)有效手段，能強(qiáng)迫學(xué)生集中精力進(jìn)行思考，但是對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是被動(dòng)的。我們?cè)谑谡n中，鼓勵(lì)學(xué)生課堂提問(wèn)和課間提問(wèn)，也鼓勵(lì)學(xué)生課后采用電話、短信和郵件進(jìn)行提問(wèn)。提問(wèn)的內(nèi)容可以是任何和流體力學(xué)相關(guān)的，對(duì)于這些提問(wèn)，我們都給予詳細(xì)的解答。特別需要注意的是，對(duì)于學(xué)生的原創(chuàng)思維，哪怕是很幼稚或者明顯是錯(cuò)誤的，教師也要予以肯定并進(jìn)行委婉的引導(dǎo)。

2.引導(dǎo)發(fā)散性思維

“流體力學(xué)”課程的講授中，注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)科交叉和發(fā)散性思維，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用流體力學(xué)的基本知識(shí)思考身邊的自然現(xiàn)象，比如河流、龍卷風(fēng)、泥石流、沙塵暴和海嘯等，引導(dǎo)學(xué)生思考生物體內(nèi)的生物流體力學(xué)現(xiàn)象等。在講授流體尾流知識(shí)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生思考汽車(chē)、火車(chē)和飛機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力形成的原因以及減小阻力的措施；在講到流體輸送機(jī)械和流體阻力時(shí)，從微觀角度引導(dǎo)學(xué)生思考我們身體內(nèi)血液和細(xì)胞液的輸送和流動(dòng)；從宏觀角度引導(dǎo)學(xué)生思考自來(lái)水輸水管網(wǎng)的鋪設(shè)方式和阻力分布特點(diǎn)，進(jìn)而讓大家思考我國(guó)正在實(shí)施的“西氣東輸”和“南水北調(diào)”等大工程的技術(shù)特點(diǎn)和難點(diǎn)。通過(guò)諸如此類(lèi)的引導(dǎo)，學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)到流體力學(xué)知識(shí)不光是書(shū)本上枯燥的公式和推導(dǎo)，而是和自己的身體、生活、生產(chǎn)實(shí)踐以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展息息相關(guān)的。這些發(fā)散思維的引導(dǎo)，拓展了學(xué)生的視野，激發(fā)了他們學(xué)習(xí)和投身科研的熱情。

3.引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑

大學(xué)生們思維方式中一個(gè)最大的問(wèn)題就是對(duì)任何知識(shí)都喜歡抱著“非此即彼，非對(duì)即錯(cuò)”以及“教科書(shū)中的知識(shí)就是真理”的觀念。殊不知，這些觀念是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的大敵，科技創(chuàng)新需要一股質(zhì)疑知識(shí)、質(zhì)疑權(quán)威的觀念和勇氣。因此，在授課過(guò)程中，我們告訴學(xué)生有些流體力學(xué)知識(shí)也是不完善的，也在不斷發(fā)展和完善之中，需要包括在座的各位同學(xué)在內(nèi)的眾多科研工作者去繼承、去發(fā)展、去完善。比如，流體力學(xué)中的湍流是公認(rèn)的世界級(jí)難題，在現(xiàn)階段還沒(méi)有完善的公式和理論，但是近年來(lái)在不斷發(fā)展和完善，通過(guò)這種存疑方式的教學(xué)，來(lái)引導(dǎo)學(xué)生挑戰(zhàn)權(quán)威和經(jīng)典的意識(shí)和勇氣。

三、全面實(shí)施創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)

提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力，創(chuàng)新實(shí)踐是重要的一環(huán)，是創(chuàng)新能力培養(yǎng)從理論走向?qū)嵺`的關(guān)鍵。為了提高大學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，我校每年開(kāi)展各種級(jí)別（校級(jí)、上海市級(jí)和國(guó)家級(jí)）大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目，并進(jìn)行一定的經(jīng)費(fèi)資助和跟蹤管理。為此，我們每年開(kāi)展多項(xiàng)流體力學(xué)相關(guān)的各種級(jí)別的大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課題。這些課題分成兩種類(lèi)型，一種是修完“流體力學(xué)”的學(xué)生根據(jù)興趣，通過(guò)查閱相關(guān)資料后自擬的課題；另一類(lèi)是教師從承擔(dān)的各種科研項(xiàng)目中挑選流體力學(xué)相關(guān)的小課題來(lái)供學(xué)生進(jìn)行雙向選擇。在整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，從資料的查閱到課題的立項(xiàng)，從項(xiàng)目組成員的組建到經(jīng)費(fèi)的管理，從實(shí)驗(yàn)裝置的搭建、實(shí)施到數(shù)據(jù)處理，從撰寫(xiě)創(chuàng)新實(shí)踐論文到項(xiàng)目檢查和答辯，都是由學(xué)生來(lái)實(shí)施完成的，教師只起到指導(dǎo)和協(xié)助的作用。學(xué)校在項(xiàng)目的執(zhí)行過(guò)程中，主要起到監(jiān)督和管理的作用，比如項(xiàng)目的立項(xiàng)答辯和篩選、中期檢查和結(jié)題驗(yàn)收答辯以及經(jīng)費(fèi)使用的監(jiān)督等。在項(xiàng)目立項(xiàng)、中期檢查和結(jié)題驗(yàn)收幾個(gè)環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格的淘汰制，防止有的學(xué)生走過(guò)場(chǎng)、片面追求創(chuàng)新學(xué)分而不注重實(shí)效。通過(guò)實(shí)施這些創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生鞏固了書(shū)本知識(shí)，更重要的是完成教學(xué)和科研的互動(dòng)以及理論和實(shí)踐的結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生思考問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，創(chuàng)新能力得到了較大提高。

四、結(jié)語(yǔ)

創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是擺在教育工作者面前的一項(xiàng)刻不容緩的系統(tǒng)工程，需要努力探索新的思路和舉措。在課程建設(shè)中，應(yīng)貫徹學(xué)生是主體、教師是主導(dǎo)的教育思想，樹(shù)立知識(shí)、能力和創(chuàng)新三位一體的教育理念，構(gòu)建注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的新教學(xué)模式。教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)引入探究型學(xué)習(xí)模式，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑和提問(wèn)，并使學(xué)生積極參與創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過(guò)這些課程和教學(xué)方式的改革來(lái)綜合提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，以培養(yǎng)適應(yīng)新世紀(jì)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)需要的具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的高素質(zhì)人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬德秀.尋找人才培養(yǎng)模式突破 致力培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].中國(guó)高等教育，2006，（11）：19-21

篇9

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

中圖分類(lèi)號(hào)：G6420；TU 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：10052909（2015）05015404

一、工程流體力學(xué)與CFD軟件、源程序

計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡(jiǎn)稱CFD）軟件通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示后處理，對(duì)包含流體流動(dòng)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(jī)械、汽車(chē)、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(jì)算技術(shù)已被引入到流體力學(xué)領(lǐng)域，使以前因計(jì)算過(guò)于復(fù)雜而影響進(jìn)一步探討的流體力學(xué)問(wèn)題逐步得以解決，計(jì)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(jì)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(mén)針對(duì)流體工程數(shù)值計(jì)算與仿真需求而開(kāi)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(dòng)力學(xué)、相似和量綱分析、管中流動(dòng)、孔口出流和縫隙流動(dòng)等[4]。其中，管中流動(dòng)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(jì)算等，涉及到一系列的概念和理論公式，學(xué)生理解起來(lái)有點(diǎn)枯燥、困難[4-5]。通過(guò)利用FLUENT軟件和源程序進(jìn)行數(shù)值模擬這一環(huán)節(jié)，變枯燥的理論公式計(jì)算為生動(dòng)的計(jì)算機(jī)數(shù)值求解，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也使學(xué)生有了更多的感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在流體力學(xué)課程教學(xué)中， 有意識(shí)地穿插計(jì)算數(shù)學(xué)、Fortran語(yǔ)言編程、CFD知識(shí)，有助于學(xué)生理解流體力學(xué)公式及方程，

也可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)其他學(xué)科知識(shí)的理解和掌握，達(dá)到多學(xué)科之間的融會(huì)貫通， 觸類(lèi)旁通。為此，筆者對(duì)科研成果中相關(guān)源源程序、部分開(kāi)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(shí)踐。

二、 教學(xué)案例

（一） 圓管中的層流及紊流教學(xué)實(shí)例

在工程流體力學(xué)教學(xué)中，管中流動(dòng)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(dòng)有層流和紊流兩種流動(dòng)狀況。雷諾數(shù)是判別流體流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)則數(shù)。為加深學(xué)生對(duì)流速分布和壓強(qiáng)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(lái)模擬研究三維圓管的層流和紊流流動(dòng)狀況，作出驗(yàn)證分析。

圖1為圓管流動(dòng)入口和出口邊界截面的流速分布圖（l=2m， d=0.1m）。取流動(dòng)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?？梢钥闯隽魉傺匕霃結(jié)方向成拋物線分布，與書(shū)中理論公式相符，如式（1）所示。通過(guò)數(shù)值模擬，學(xué)生對(duì)圓管內(nèi)流動(dòng)速度分布有了更深刻的認(rèn)識(shí)。

由圖3可以看出圓管內(nèi)部壓強(qiáng)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(qiáng)小的流動(dòng)定律，也符合圓管流動(dòng)壓降的原理。另外從入口處的壓強(qiáng)分布可以看出，在圓管任何截面上，其壓強(qiáng)分布也不是均勻的，也有分層現(xiàn)象。＼

圖 3 圓管內(nèi)部壓強(qiáng)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(jìn)口段流速分布變化較大，從進(jìn)口流速v1=0.005m/s急劇上升到最大流速u(mài)max=0.00 848m/s。層流入口段長(zhǎng)度有經(jīng)驗(yàn)公式可以算的，即

L≈0.058 dRe （2）

可算得入口段長(zhǎng)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(zhǎng)度約為1.1～1.2m，符合書(shū)中理論計(jì)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(diǎn)圖最高處幾乎為一條直線，說(shuō)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(guò)流斷面的流速對(duì)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(duì)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(shí)例

在流體力學(xué)教學(xué)內(nèi)容管中流動(dòng)一章的教學(xué)實(shí)踐中，筆者利用前期研發(fā)的程序[6]設(shè)置了以半擴(kuò)散角為4o、擴(kuò)散度為3.92的錐形漸擴(kuò)管路內(nèi)的不可壓縮流動(dòng)數(shù)值模擬算例，旨在將對(duì)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(shí)踐。已知條件：錐形漸擴(kuò)管路前接管直徑為30 mm，后續(xù)管直徑為50 mm，總長(zhǎng)度為70 mm。管內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)為空氣，進(jìn)口速度為1m/s。 網(wǎng)格模型如圖7所示。

圖7 錐形漸擴(kuò)管路系統(tǒng)內(nèi)流場(chǎng)網(wǎng)格模型

數(shù)值計(jì)算結(jié)果如圖8所示。從圖中可清晰看出，在突然擴(kuò)大段，壓力逐漸增大，表現(xiàn)擴(kuò)壓效果，但中心線上的速度呈下降趨，若擴(kuò)散角增大時(shí)，在漸擴(kuò)段會(huì)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(kuò)管路內(nèi)壓力場(chǎng)

局部阻力誤差分析：對(duì)于錐形漸擴(kuò)管的局部阻力，可以用包達(dá)定理的形式表示：

hζ=ku1-u222g（4）

其中，k為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。由式可知，錐形漸擴(kuò)管局部阻力損失理論計(jì)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(kuò)管上游橫截面積，A2為漸擴(kuò)管下游橫截面積（m2），u1為漸擴(kuò)管上游平均流速（理論值），u2為漸擴(kuò)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(shí)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模×100%

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

（三） 后臺(tái)階流動(dòng)教學(xué)實(shí)例

為讓學(xué)生對(duì)雷諾數(shù)有更進(jìn)一步的感性認(rèn)識(shí)，利用開(kāi)源CFD程序[8]可設(shè)置后臺(tái)階流動(dòng)教學(xué)實(shí)例，比較不同入流Re數(shù)時(shí)臺(tái)階后渦的大小和長(zhǎng)度，現(xiàn)選擇四種Re數(shù)工況的計(jì)算結(jié)果進(jìn)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(tái)階后方主渦的大小呈增大趨勢(shì)，在Re=1 000時(shí)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(shí)踐中的幾點(diǎn)體會(huì)

（一） 理論教學(xué)與數(shù)值實(shí)驗(yàn)教學(xué)的合理利用

在工程流體力學(xué)理論教學(xué)時(shí)可結(jié)合數(shù)值實(shí)驗(yàn)教學(xué)加以輔助，例如在管中流動(dòng)一章教學(xué)時(shí)，可以用上述相關(guān)教學(xué)實(shí)例。由于在進(jìn)行課堂演示教學(xué)時(shí)，依計(jì)算機(jī)性能及不同問(wèn)題的規(guī)模難易程度，數(shù)值模擬求解的時(shí)間將有不同，要掌握合理數(shù)值模擬時(shí)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(cè)，預(yù)習(xí)理論知識(shí)。然后教師理論教學(xué)時(shí)對(duì)學(xué)生預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行抽樣調(diào)查分析，將理論結(jié)果與計(jì)算結(jié)果比較分析。條件許可的話，也可以通過(guò)高性能集群提交計(jì)算作業(yè)，在較短的時(shí)間內(nèi)獲得計(jì)算結(jié)果。這樣學(xué)生對(duì)復(fù)雜的理論就能有深入的認(rèn)識(shí)，同時(shí)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(jiǎn)單且具有代表性。 案例簡(jiǎn)單能夠減少計(jì)算機(jī)的運(yùn)行時(shí)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(shí)際，則有利于提高教學(xué)趣味，開(kāi)闊學(xué)生的視野。由于課堂教學(xué)時(shí)間有限，因此應(yīng)在簡(jiǎn)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(bǔ)

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(wàn)能的，商用軟件所能解決的問(wèn)題是已在學(xué)術(shù)界得到充分研究的問(wèn)題，對(duì)于科學(xué)研究來(lái)說(shuō)，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(shí)施過(guò)程，對(duì)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(duì)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(yǔ)

通過(guò)上述幾個(gè)數(shù)值模擬實(shí)例可以看出，數(shù)值模擬過(guò)程并不太難，但結(jié)果更形象直觀。借助計(jì)算機(jī)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(jìn)行數(shù)值模擬輔助理論教學(xué)， 將理論性較強(qiáng)的內(nèi)容形象化，可以開(kāi)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(shí)， 加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論的理解。此外，通過(guò)對(duì)接科研成果，用源程序進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)教學(xué)還可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和科研能力，豐富數(shù)值實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。參考文獻(xiàn)：

[1]J.H. Ferziger， M.Peric.， Computational Method for Fluid Dynamics[M]. Springer，2002.

[2]張涵信，沈孟育.計(jì)算流體力學(xué)―差分方法的原理和應(yīng)用 [M]. 北京： 國(guó)防工業(yè)出版社，2003.

[3]傅德薰，馬延文.計(jì)算流體力學(xué)[M]. 北京： 高等教育出版社，2000.

[4]張也影.流體力學(xué)[M].2版.高等教育出版社，2009.

[5]鄭捷慶，鄒鋒，張軍，等. CFD軟件在工程流體力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)現(xiàn)代教育裝備， 2007（10）：119-121.

[6]何永森，舒適，蔣光彪，等.管路內(nèi)流體數(shù)值計(jì)算與仿真[M]. 湖南 湘潭： 湘潭大學(xué)出版社，2011.

篇10

關(guān)鍵詞：流體力學(xué) 教學(xué)改革 互動(dòng)啟發(fā)式教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2014）02（b）-0030-02

近年來(lái)，作為在新的歷史時(shí)期全面推進(jìn)我國(guó)高校人才培養(yǎng)模式改革的重要舉措，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）大力開(kāi)展全面建設(shè)研究型本科教育教學(xué)體系，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，落實(shí)“創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)”的教學(xué)改革研究?！皠?chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)”由創(chuàng)新方法類(lèi)課程、創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)組成。包括科研導(dǎo)論課、科研技能實(shí)踐、以及大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目等等。然而，大學(xué)本科生在校的大多數(shù)學(xué)習(xí)時(shí)間還是以課堂為主，如何對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行改革，以適應(yīng)研究型本科教育教學(xué)體系的需要，是本文探討的問(wèn)題。

1 流體力學(xué)課程的指導(dǎo)思想及定位

流體力學(xué)是工程力學(xué)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，為后續(xù)課程提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用工具。因此，牢固掌握流體力學(xué)課程的基本內(nèi)容，熟練運(yùn)用該課程的基本方法，透徹理解其基本思想，是打開(kāi)力學(xué)專業(yè)階段學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。對(duì)于流體力學(xué)這門(mén)課的普遍認(rèn)識(shí)是，老師們難教，學(xué)生們難學(xué)。究其原因，是因?yàn)閷W(xué)生在中學(xué)沒(méi)有接觸過(guò)流體方面的知識(shí)，是“懵懂無(wú)知”的狀態(tài)；而到了大學(xué)，一開(kāi)始就要接觸流體的性質(zhì)、模型、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的概念，是“被動(dòng)接受”的狀態(tài)。這對(duì)于大學(xué)生來(lái)說(shuō)勢(shì)必會(huì)感覺(jué)很難，從上課聽(tīng)不懂，習(xí)題不會(huì)做到上課不想聽(tīng)，習(xí)題抄答案，形成惡性循環(huán)，而教師的灌輸式教學(xué)更使得這門(mén)課預(yù)期達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。學(xué)生的基礎(chǔ)沒(méi)有打好，對(duì)于后續(xù)課程的學(xué)習(xí)勢(shì)必產(chǎn)生不良影響。如何使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中既能獨(dú)立思考，又能積極響應(yīng)教師的互動(dòng)提示，進(jìn)行有效的互動(dòng)，這是提高教學(xué)效果的關(guān)鍵所在。

以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的互動(dòng)式教學(xué)思想[1]在教學(xué)工作中逐步得到鞏固和落實(shí)，在教學(xué)方法的改革上取得了可喜成績(jī)。但是，要真正實(shí)現(xiàn)“教以學(xué)為本”[2]，還需要不斷在教學(xué)思想、教學(xué)方法、課堂結(jié)構(gòu)等諸多方面進(jìn)行創(chuàng)新性的探索與研究。作者近年來(lái)一直從事流體力學(xué)課程的教學(xué)工作，對(duì)如何讓學(xué)生學(xué)好這門(mén)課進(jìn)行了一定的研究。作者認(rèn)為，啟發(fā)式教學(xué)[3]對(duì)于流體力學(xué)難教、難學(xué)這一問(wèn)題是一有益的解決方案。通過(guò)在課堂上與學(xué)生互動(dòng)以及在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)W(xué)生進(jìn)行啟發(fā)，能夠改變流體力學(xué)課堂沉悶，學(xué)生不想聽(tīng)講的氛圍，同時(shí)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)修養(yǎng)與力學(xué)能力大有裨益。教師在教學(xué)過(guò)程中切實(shí)重視、真正確立學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體地位，通過(guò)學(xué)生自悟、質(zhì)疑、寫(xiě)練的同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生主體之間的信息交流，以及教師的適時(shí)點(diǎn)撥啟導(dǎo)，構(gòu)建“互動(dòng)啟發(fā)式”這一課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)體系，能更好地讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，逐步提高學(xué)習(xí)修養(yǎng)。

作者針對(duì)上述問(wèn)題，參考了國(guó)內(nèi)外教學(xué)資料，結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并以工程力學(xué)08級(jí)的“流體力學(xué)”教學(xué)為研究對(duì)象，成立了“巖爆研究大學(xué)生創(chuàng)新小組”。小組成員利用課余時(shí)間，參加重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研活動(dòng)，在北京市學(xué)會(huì)第17屆學(xué)術(shù)年會(huì)上了表了三篇論文[4～6]。小組成員的學(xué)習(xí)熱情、學(xué)習(xí)成績(jī)、研究水平得到了很大的提高。由此可見(jiàn)“互動(dòng)啟發(fā)式”教學(xué)適應(yīng)教學(xué)改革的需要?！盎?dòng)啟發(fā)式”教學(xué)方式改變了過(guò)去那種學(xué)生被動(dòng)接受的狀況，它要求教師的教學(xué)必須以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性為主，學(xué)生是主動(dòng)的參與教學(xué)，而不是被動(dòng)的去記憶。作者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，互動(dòng)啟發(fā)式教學(xué)方式是教師學(xué)生“雙贏”的教學(xué)方式，它促進(jìn)了師生間的情感交流，調(diào)節(jié)了課堂氣氛，是符合大學(xué)教學(xué)大綱的新選擇。

2 流體力學(xué)的基礎(chǔ)性、前沿性和時(shí)代性

《流體力學(xué)》課程是計(jì)算流體力學(xué)、多相流動(dòng)、非牛頓流體力學(xué)的基礎(chǔ)性理論。同時(shí)，本門(mén)課程對(duì)于許多理論性較強(qiáng)的學(xué)科，如工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、應(yīng)用物理學(xué)、流固耦合、滲流力學(xué)等，都是必不可少的基礎(chǔ)理論課?！读黧w力學(xué)》課程中的許多專題：如邊界層理論、湍流、渦動(dòng)力學(xué)、水波動(dòng)力學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)等都是發(fā)展迅速的前沿學(xué)科。當(dāng)前，隨著環(huán)境和資源探測(cè)要求的增長(zhǎng)與技術(shù)進(jìn)步，出現(xiàn)了許多或以流體力學(xué)為基礎(chǔ)、或與流體力學(xué)相交叉的新學(xué)科，如CCS（碳固存）、煤巖中的瓦斯流動(dòng)、多場(chǎng)耦合、多相流及非牛頓流體力學(xué)；特別是隨著高超音速飛行器和運(yùn)載工具、超靜音潛艇、以及現(xiàn)代武器系統(tǒng)的發(fā)展，為流體力學(xué)學(xué)科提出了更多的新問(wèn)題，也為學(xué)習(xí)《流體力學(xué)》的學(xué)生提供了廣闊的發(fā)展空間。

3 流體力學(xué)教學(xué)改革的嘗試和成效

在教學(xué)中努力踐行“研究型學(xué)習(xí)”[7]與“創(chuàng)新型人才”[8]的培養(yǎng)。開(kāi)展“互動(dòng)啟發(fā)式”教學(xué)法改革，培養(yǎng)學(xué)生積極思考、研究型學(xué)習(xí)、創(chuàng)新型思維的能力。在平時(shí)成績(jī)考核中，增加了“研究報(bào)告”一項(xiàng)，指導(dǎo)并鼓勵(lì)學(xué)生針對(duì)書(shū)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行深入研究，在創(chuàng)新教育理念與研究性教學(xué)相融合上做出了有益的實(shí)踐。

3.1 教學(xué)方式的改革

《流體力學(xué)》課程的特點(diǎn)是：理論性很強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高。例如，除了需要了解一般張量變換和指標(biāo)運(yùn)算的規(guī)則外，還需要了解張量場(chǎng)論、曲線坐標(biāo)系下的張量微分學(xué)、微分幾何中關(guān)于點(diǎn)、線、面間的拓?fù)潢P(guān)系；以及由Gaussian定理、Stokes定理、標(biāo)量勢(shì)、矢量勢(shì)、Helmholtz張量分解定理、向量場(chǎng)的梯度來(lái)表示流體力學(xué)的求解域，需要了解它們的幾何意義以及在流場(chǎng)幾何描述中的應(yīng)用。另外，在對(duì)不同流動(dòng)現(xiàn)象的偏微分方程定解問(wèn)題的求解中，需要講解有關(guān)的數(shù)學(xué)物理方法的背景知識(shí)，如解波動(dòng)方程的行波法、求解渦旋場(chǎng)中的格林函數(shù)法等。僅采用PPT教學(xué)，難以表達(dá)在定理推導(dǎo)或偏微方程求解中的思辨、引證與推理過(guò)程。

因此，將傳統(tǒng)“板書(shū)式”教學(xué)與現(xiàn)代教育技術(shù)相結(jié)合，各種方法互為補(bǔ)充，探索啟發(fā)式教學(xué)法的創(chuàng)新，采用了以下的教學(xué)方法與教學(xué)手段：

（1）對(duì)于建立流體力學(xué)基本方程組或偏微分程求解過(guò)程中的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，采用板書(shū)講解為主，PPT為輔的教學(xué)方法。由于多數(shù)學(xué)生的張量場(chǎng)論與張量微分學(xué)的基礎(chǔ)較薄弱，在從這些定理出發(fā)建立流體力學(xué)基本方程的教學(xué)中，需要進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，很容易造成學(xué)生的疲勞。采用傳統(tǒng)的“問(wèn)-答”為主的“啟發(fā)式”教學(xué)法，往往得到“啟發(fā)”的只是部分基礎(chǔ)較好的同學(xué)，多數(shù)學(xué)生很少能主動(dòng)響應(yīng)，容易形成流體力學(xué)“難以學(xué)懂”的印象。

針對(duì)上述問(wèn)題，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了“互動(dòng)啟發(fā)式”教學(xué)法。所謂“互動(dòng)啟發(fā)式”教學(xué)，就是在設(shè)置啟發(fā)問(wèn)題過(guò)程中，對(duì)被啟發(fā)對(duì)象的思維過(guò)程施加以強(qiáng)烈的影響，激發(fā)學(xué)生深入思考的方法。具體是，在理論學(xué)習(xí)、定理推導(dǎo)、或典型例題講解過(guò)程中，由老師首先進(jìn)行提綱式講解，針對(duì)教材中的重點(diǎn)且難點(diǎn)問(wèn)題，要求學(xué)生進(jìn)行一定時(shí)間（5～7 min）的課堂練習(xí)作業(yè)，啟發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題。最后，再由老師進(jìn)行板書(shū)講解的“講解―學(xué)生練習(xí)-提問(wèn)―再講解”的課堂教學(xué)過(guò)程。

“互動(dòng)啟發(fā)式”教學(xué)法實(shí)施的關(guān)鍵，是由教師對(duì)講解的問(wèn)題進(jìn)行綱要式分析，給出主要思路并交待相關(guān)背景知識(shí)，對(duì)其中的關(guān)鍵問(wèn)題設(shè)置疑問(wèn)點(diǎn)；在學(xué)生進(jìn)行5～7分鐘的課堂練習(xí)過(guò)程中進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)學(xué)生遇到的難點(diǎn)并適時(shí)提問(wèn)，最后，有重點(diǎn)地進(jìn)行分析與講解。在這一過(guò)程中，給學(xué)生提供了一個(gè)獨(dú)立思考的機(jī)會(huì)、創(chuàng)造了一個(gè)平等、自由的提問(wèn)環(huán)境，使學(xué)生可以毫無(wú)顧慮地與老師交流，也便于老師及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。老師在學(xué)生達(dá)到思維臨界點(diǎn)時(shí)的講解，學(xué)生的印象深刻，可以達(dá)到事半功倍的效果。

（2）對(duì)于流體力課程中應(yīng)用型專題和涉及實(shí)際物理現(xiàn)象較多的章節(jié)，采用PPT或錄像為主的現(xiàn)代化教學(xué)方法。這樣，可以在有限的課時(shí)內(nèi)，在使學(xué)生充分掌握書(shū)中的理論知識(shí)的同時(shí)，對(duì)相關(guān)的物理現(xiàn)象有感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)理論知識(shí)理解，以激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索精神，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為此，通過(guò)課程建設(shè)，編制了實(shí)驗(yàn)錄像。實(shí)驗(yàn)錄像介紹流體力學(xué)理論的背景知識(shí)，如有關(guān)流體粘性、壓縮性、靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)、伯努利方程實(shí)驗(yàn)、雷諾實(shí)驗(yàn)、邊界層流動(dòng)等，利用PPT等現(xiàn)代化教學(xué)方法在課堂教學(xué)中加以運(yùn)用。

（3）耐心、細(xì)致的課后輔導(dǎo)。對(duì)于在課堂上提出問(wèn)題的學(xué)生，無(wú)論問(wèn)題對(duì)錯(cuò)、難易，在回答問(wèn)題前，首先用“這是一個(gè)很好的問(wèn)題，……”“你的問(wèn)題很重要，……”等加以鼓勵(lì)，然后再回答問(wèn)題；對(duì)勤于思考的同學(xué)加以表?yè)P(yáng)。

（4）改革考試的形式和內(nèi)容，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)期末考試進(jìn)行改革：平時(shí)成績(jī)定量化計(jì)分制；要求每位同學(xué)選擇教科書(shū)中的一個(gè)專門(mén)問(wèn)題進(jìn)行研究，提交一份專題研究報(bào)告；在期末考試卷面成績(jī)出題中與評(píng)分中，強(qiáng)調(diào)解題的分析過(guò)程。通過(guò)上述方法，在考試內(nèi)容上，將知識(shí)測(cè)試與創(chuàng)新能力測(cè)試相結(jié)合。

3.2 教學(xué)改革效果

自我校工程力學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)《流體力學(xué)》課程以來(lái)，作者一直致力于以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)、研究型學(xué)習(xí)方法建立為目標(biāo)的教學(xué)改革，在不斷提高自身理論水平的同時(shí)，提出了“互動(dòng)啟發(fā)式”教學(xué)方法并在教學(xué)實(shí)踐中加以運(yùn)用。學(xué)校教學(xué)督導(dǎo)組的資深老師多次聽(tīng)課，都給予了很高的評(píng)價(jià)。在授課中注重板書(shū)推演、思辨清晰、嚴(yán)謹(jǐn)、通俗易懂，在課后熱情輔導(dǎo)同學(xué)們的學(xué)習(xí)與創(chuàng)新研究活動(dòng)。作者的授課及輔導(dǎo)受到同學(xué)們的廣泛歡迎。

4 課程特色

力學(xué)專業(yè)《流體力學(xué)》課程理論性強(qiáng)、對(duì)張量分析、場(chǎng)論、數(shù)學(xué)物理方法與特殊函數(shù)等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)要求高。作者在不斷提高自身的理論水平、積極開(kāi)展教學(xué)研究與改革的基礎(chǔ)上，形成了以下課程特色：

（1）在建立流體力學(xué)基本方程組與求解流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型過(guò)程中，板書(shū)推演思辨清晰、嚴(yán)謹(jǐn)、通俗易懂，對(duì)所需的張量、場(chǎng)論、數(shù)學(xué)物理方法背景知識(shí)可進(jìn)行詳細(xì)分析或精講。為使理論分析連續(xù)、易于啟發(fā)學(xué)生的思維，撰寫(xiě)了近60萬(wàn)字的背課筆記/授課講義，在板書(shū)推導(dǎo)中，多數(shù)情況下可以脫稿講解。

（2）采用“互動(dòng)啟發(fā)式”教學(xué)方法，在課堂上形成與學(xué)生間的良好互動(dòng)，啟發(fā)學(xué)生的自主思維、深入思考，以達(dá)到深入理解復(fù)雜數(shù)學(xué)、力學(xué)理論的目標(biāo)?！盎?dòng)啟發(fā)式”教學(xué)方法不斷充實(shí)完善，形成了包括課堂的即時(shí)啟發(fā)教學(xué)、平時(shí)的考察輔導(dǎo)與期末考試互相支持的系統(tǒng)方法。為研究型學(xué)習(xí)與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供了有力保障。該方法得到了越來(lái)越多的認(rèn)同。工程力學(xué)系的同仁，如黎立云教授、祝捷副教授等老師都采用了“互動(dòng)啟發(fā)式”教學(xué)法，并形成了自己的特色，取得了很好的教學(xué)效果。

（3）強(qiáng)調(diào)“研究型”學(xué)習(xí)方法。在平時(shí)的作業(yè)中，要求學(xué)生將每一道習(xí)題當(dāng)作一個(gè)“模型科學(xué)問(wèn)題”，以論證與推演過(guò)程是否合理來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生作業(yè)的優(yōu)良等級(jí)。對(duì)學(xué)生的作業(yè)認(rèn)真評(píng)分并計(jì)入平時(shí)成績(jī)。允許作業(yè)成績(jī)不理想的同學(xué)可以重作，重新評(píng)分。另外，要求學(xué)生在課程結(jié)束前，選擇書(shū)中的問(wèn)題提交一個(gè)研究報(bào)告，老師給予輔導(dǎo)、評(píng)分，并計(jì)入平時(shí)成績(jī)。以上措施在培養(yǎng)學(xué)生的研究型學(xué)習(xí)方法上起到了十分重要的作用。

（4）積極引導(dǎo)、支持學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新科研活動(dòng)。指導(dǎo)學(xué)生針對(duì)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)開(kāi)展解題方法、教學(xué)方法的研究，并將結(jié)果撰寫(xiě)成研究報(bào)告或教改論文。在授課期間，對(duì)有學(xué)生要求給予科研的學(xué)術(shù)指導(dǎo)，總是熱情響應(yīng)。

5 流體力學(xué)教學(xué)工作的展望

（1）繼續(xù)充實(shí)、完善習(xí)題庫(kù)、多媒體課件、實(shí)驗(yàn)錄像等教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享。

（2）以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)、研究型學(xué)習(xí)方法為目標(biāo)，繼續(xù)開(kāi)展教學(xué)方法的研究，不斷完善“互動(dòng)啟發(fā)式”教學(xué)方法的內(nèi)涵。

（3）現(xiàn)有的力學(xué)專業(yè)《流體力學(xué)》教材或深度不夠、或難于自學(xué)。準(zhǔn)備在多年流體力學(xué)教學(xué)積淀與撰寫(xiě)的講義的基礎(chǔ)上，出版一部通俗易懂、學(xué)術(shù)水平高、具有礦業(yè)特色的流體力學(xué)教材。

（4）目前的張量分析、場(chǎng)論的教材大都比較抽象，受眾較少。準(zhǔn)備集自己多年在微分幾何、張量與場(chǎng)論理論的學(xué)習(xí)心得，在撰寫(xiě)的講義基礎(chǔ)上，出版一部側(cè)重于講解張量、場(chǎng)論主要定理幾何意義及其在流場(chǎng)描述應(yīng)用的學(xué)術(shù)論著，作為力學(xué)專業(yè)《流體力學(xué)》課程的參考教材。

（5）跟蹤國(guó)際上最新研究成果、發(fā)表高水平科研與教改論文，提高自身素質(zhì)，促進(jìn)教學(xué)水平的提高。

6 結(jié)語(yǔ)

用“互動(dòng)啟發(fā)式教學(xué)”法進(jìn)行教學(xué)，不但能使學(xué)生順利地接受新知識(shí)，而且教給學(xué)生利用已有的知識(shí)通過(guò)歸納總結(jié)去認(rèn)識(shí)新知識(shí)的一種有效的學(xué)習(xí)方法，這就給了學(xué)生一雙點(diǎn)石成金的手。同時(shí)，由于采用對(duì)比、比喻等方法，引進(jìn)一些生動(dòng)活潑、通俗易懂、典型直觀的事例，不僅使教學(xué)雙邊活動(dòng)有聲有色，而且在重溫舊課時(shí)輕松愉快的認(rèn)識(shí)和掌握深?yuàn)W、抽象、復(fù)雜的概念和規(guī)律，起到事半功倍的效果?！盎?dòng)啟發(fā)式教學(xué)”是傳授知識(shí)、啟迪思維提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段，是一種行之有效的、科學(xué)的教學(xué)方法。

總而言之，作為大學(xué)教師，為了改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，必須在了解自己學(xué)生的基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的教學(xué)策略和教學(xué)方式?；?dòng)啟發(fā)式教學(xué)方式克服了傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)參與性，它是大學(xué)教學(xué)改革的必然要求，應(yīng)該堅(jiān)持并努力完善這種教學(xué)方式，使教學(xué)真正做到學(xué)以致用。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸以理.探索交流互動(dòng)式的教學(xué)方法[J].寧波高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，1999（3）：18-20.

[2] 季哲.以學(xué)為本的課堂教學(xué)系統(tǒng)的研究[D].華東師范大學(xué)，2012.

[3] 劉慧.啟發(fā)式教學(xué)思想新論：內(nèi)涵和特點(diǎn)[J].天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報(bào)，2009（4）：50-52.

[4] 胡安琪，宮偉力.湍射流理論與紅外熱成像及數(shù)值模擬研究[C]//北京力學(xué)會(huì)第17屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.2011：43-44.

[5] 陳滔，杜帥，馮旭偉，等.軟巖巷道的變形過(guò)程紅外熱像的混沌分析[C]//北京力學(xué)會(huì)第17屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.2011：496-498.

[6] 宮偉力，馮旭偉，胡安琪，等.巖爆瓦斯?jié)B流真三軸物理模擬實(shí)驗(yàn)研究[C]//北京力學(xué)會(huì)第17屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.2011：246-247.