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關(guān)鍵詞：計算流體力學(xué)；課程改革；應(yīng)用型本科；項目驅(qū)動

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）22-0123-02

計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）是一門集成了流體力學(xué)、計算數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)的交叉學(xué)科。計算流體力學(xué)的基本思想為[1]：通過計算機數(shù)值計算和圖像顯示，對包含流體流動和傳熱等相關(guān)物理現(xiàn)象做出系統(tǒng)的分析。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算流體力學(xué)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

《計算流體力學(xué)》課程開設(shè)的主要目的在于使學(xué)生掌握流動及傳熱問題數(shù)值模擬的基本理論與建模思路、掌握常用商用CFD軟件的使用方法，能夠利用計算流體力學(xué)方法解決實際研究問題[2]。課程內(nèi)容涉及了流體力學(xué)理論、數(shù)值計算理論、計算機程序設(shè)計以及計算軟件的工程應(yīng)用等。課程理論內(nèi)容較多，學(xué)生學(xué)習(xí)起來較為吃力，常處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，因此需要改進(jìn)教學(xué)策略，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)[2]。同時該課程還與實際應(yīng)用聯(lián)系緊密，如何將理論與工程實際相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力，也是本課程教學(xué)中需要探討的問題。經(jīng)過多年在教學(xué)過程中的改革和摸索，下面淺談一下我們在《計算流體力學(xué)》課程改革方面的一些探索。

一、計算流體力學(xué)課程內(nèi)容

計算流體力學(xué)包含內(nèi)容甚廣，從總體上講，可按照不同的應(yīng)用領(lǐng)域分為兩個主要方向：

1.將計算流體力學(xué)自身作為對象的課程體系。該體系的研究對象為計算流體力學(xué)本身，主要以流體力學(xué)數(shù)學(xué)物理模型模型構(gòu)建、數(shù)值離散方法、高性能數(shù)值計算算法開發(fā)為主要內(nèi)容，側(cè)重點為計算流體力學(xué)理論及其實現(xiàn)方法。

2.以算流體力學(xué)應(yīng)用為主的課程體系。此體系以如何更好地將計算流體力學(xué)方法應(yīng)用于工程作為研究對象，主要以應(yīng)用技能為課程目標(biāo)，側(cè)重點為現(xiàn)實物理問題的簡化建模、利用計算機程序解決物理問題以及對計算結(jié)果的科學(xué)解釋等。

對于應(yīng)用型本科《計算流體力學(xué)》課程來講，應(yīng)當(dāng)更多地關(guān)注計算流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用，將計算流體力學(xué)作為一項解決工程問題的工具，培養(yǎng)學(xué)生在利用該工具解決實際工程中的流體問題的能力[3]。

二、原有教學(xué)方法的弊端

西南石油大學(xué)機械工程專業(yè)較早開設(shè)了《計算流體力學(xué)》課程，培養(yǎng)了多屆學(xué)生，積累了一些寶貴的教學(xué)經(jīng)驗。然而，該課程教學(xué)方式仍不夠成熟，存在一些弊端，教學(xué)效果受到影響。這些弊端主要表現(xiàn)為：

1.教學(xué)內(nèi)容偏于理論。在教學(xué)過程中，當(dāng)前的教學(xué)內(nèi)容還延續(xù)中傳統(tǒng)的計算流體力學(xué)的基本內(nèi)容，即：流體流動控制方程的推導(dǎo)、離散方法及線性方程的解法等，在課程講解過程中，仍以有限差分法、有限體積法及這些數(shù)值算法的收斂性、穩(wěn)定性、計算精度等方面作為主要的講解對象，教授過程中涉及到大量的理論推導(dǎo)及數(shù)學(xué)理論的應(yīng)用。在教學(xué)過程中，學(xué)生們普遍反映教學(xué)內(nèi)容難懂難學(xué)，枯燥乏味。同時大量的理論教學(xué)還影響了上機教學(xué)時間。

2.工程實踐能力轉(zhuǎn)化不足。當(dāng)前教學(xué)計劃中雖然搭配了16個課時的上機教學(xué)，但仍顯不足。經(jīng)過多次的上機練習(xí)，部分學(xué)生能夠掌握利用計算流體動力學(xué)方法解決工程問題的一般流程，但是大部分學(xué)生仍然不具備解決新問題的能力。在上機練習(xí)過程中，學(xué)生按照教師提供的上機指導(dǎo)書中的計算模型操作完成，而對于計算中非常重要的如計算區(qū)域創(chuàng)建、網(wǎng)格劃分、數(shù)值計算模型選擇、邊界條件、初始條件及計算控制參數(shù)等缺乏自主的思考。針對上述問題，迫切需要對課程進(jìn)行教學(xué)改革，提出新的教學(xué)理念，利用合理的教學(xué)方式，提高教學(xué)質(zhì)量。

三、課程改革措施

計算流體力學(xué)課程改革主要從三方面進(jìn)行。

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1.1目標(biāo)定位不明確，教學(xué)內(nèi)容不完善

物流管理專業(yè)屬于新興熱門專業(yè)，一些學(xué)校為了擴招、抓住發(fā)展機遇而開設(shè)此專業(yè)。而在物流管理專業(yè)開設(shè)過程中，學(xué)校并沒有對市場、社會進(jìn)行充分調(diào)研、論證，專業(yè)培養(yǎng)方案制訂缺乏科學(xué)依據(jù)，從而存在教學(xué)目標(biāo)、專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)不明確、課程體系不科學(xué)、實踐教學(xué)內(nèi)容不符合專業(yè)發(fā)展需求等問題，從而導(dǎo)致學(xué)生技能水平、知識結(jié)構(gòu)不能滿足市場需求。同時，在實踐教學(xué)中，一般實踐教學(xué)包括校內(nèi)實訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計、認(rèn)識實習(xí)、校外實習(xí)等環(huán)節(jié)，但在具體教學(xué)中，高職院校存在實踐教學(xué)流于形式、實踐教學(xué)內(nèi)容體系設(shè)計不合理、實踐課程安排不科學(xué)等問題。例如，校內(nèi)實訓(xùn)教學(xué)中，實訓(xùn)與理論課相脫離，多在理論課結(jié)束后安排2周左右的實訓(xùn)，且實訓(xùn)形式多是在機房中簡單操作演示物流軟件，實際動手操作能力得不到培養(yǎng)。此外，高職院校缺少與企業(yè)的合作，畢業(yè)崗位實習(xí)多是學(xué)生自己聯(lián)系單位、自主實習(xí)，實習(xí)不統(tǒng)一、缺乏教師跟蹤指導(dǎo)，學(xué)生不能很好得從實習(xí)中補充知識，實習(xí)效果差。

1.2實踐教學(xué)管理不到位，教學(xué)保障不足

在實踐教學(xué)中，項目管理至關(guān)重要，通過項目管理豐富實踐內(nèi)容、制定實踐標(biāo)準(zhǔn)。但是，目前許多高職院校沒有設(shè)置專門的實踐實訓(xùn)項目管理負(fù)責(zé)機構(gòu)，不能及時調(diào)研市場、社會，不利于與企業(yè)良好合作關(guān)系的建立，且校內(nèi)外實訓(xùn)基地管理制度缺失。例如，在具體的實訓(xùn)項目中，在學(xué)生實訓(xùn)前，高職院校沒有結(jié)合學(xué)生情況及合作企業(yè)、實訓(xùn)項目制定可操作性強、任務(wù)明確的任務(wù)書，學(xué)生實訓(xùn)指導(dǎo)性不足。同時，在實訓(xùn)開展過程中，沒有及時與學(xué)生、與實訓(xùn)負(fù)責(zé)人溝通，不能全面了解學(xué)生實訓(xùn)情況，不能及時給予學(xué)生指導(dǎo)。在實訓(xùn)完成后，實訓(xùn)評價流于形式，實訓(xùn)考評缺乏依據(jù)，無法對以后實踐教學(xué)提供參考。此外，在高職院校實踐教學(xué)設(shè)施投入方面，多數(shù)院校資金投入不足，沒有建設(shè)專門的與實踐、實訓(xùn)相配套的硬軟件設(shè)備，如校內(nèi)實訓(xùn)基地主要是簡單的軟件模擬，校外實訓(xùn)應(yīng)用模式單一，基地參差不齊，為學(xué)生提供的動手操作機會少。

2利用“一體化”工學(xué)結(jié)合教學(xué)模式開展物理管理專業(yè)教學(xué)

2.1轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，重構(gòu)課程結(jié)構(gòu)

在高職院校物流管理專業(yè)教學(xué)中，實現(xiàn)“一體化”工學(xué)結(jié)合教學(xué)，首先需要教師全面、正確認(rèn)識“一體化”工學(xué)結(jié)合教學(xué)內(nèi)涵、意義，從而轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念、轉(zhuǎn)變教學(xué)行為。教師應(yīng)認(rèn)識到學(xué)生是“一體化”工學(xué)結(jié)合教學(xué)主體，而教師是教學(xué)的引導(dǎo)者，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、工作。同時，教師還應(yīng)認(rèn)識到工學(xué)結(jié)合不是簡單的“學(xué)”多少學(xué)時、“工”多少學(xué)時，而是兩者的相互融合，應(yīng)根據(jù)具體教學(xué)情況合理調(diào)整兩者比例，確定何時學(xué)、何時工。其次，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生需求，以課程整體性、實用性為原則，結(jié)合服務(wù)的經(jīng)濟區(qū)域、學(xué)科的內(nèi)在邏輯重構(gòu)課程結(jié)構(gòu)，盡可能避免課程內(nèi)容重復(fù)，同一規(guī)劃教學(xué)環(huán)節(jié)。例如，一般情況下，可將物流管理專業(yè)教學(xué)分為三個階段，即第一、二學(xué)期為第一階段，第三、四、五學(xué)期為第二階段，第六學(xué)期為第三階段。其中，第一階段主要開設(shè)理論課程，實踐穿插的理論教學(xué)中，以基本素質(zhì)課程學(xué)習(xí)為主;第二階段等量設(shè)置實踐課程，而第三階段學(xué)生進(jìn)行企業(yè)。

2.2完善實踐教學(xué)體系，豐富教學(xué)體系內(nèi)容

物流管理專業(yè)實踐教學(xué)體系的基礎(chǔ)是人才培養(yǎng)，要素是能力、知識、素質(zhì)。同時，實踐教學(xué)體系教學(xué)環(huán)境包括課堂實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境、校內(nèi)實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境、校外實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境。其中，教學(xué)組織的基本方式是課堂教學(xué)，教師施教、學(xué)生學(xué)習(xí)的主要場所是教室，因此，課堂教學(xué)環(huán)境建設(shè)至關(guān)重要，需要根據(jù)不同課型進(jìn)行不同設(shè)計。例如，根據(jù)不同課型通過案例分析、角色扮演、項目設(shè)計、分組討論等方式開展教學(xué)，利用角色道具、多媒體的模擬工作場景，營造真實的職業(yè)氛圍，使學(xué)生更加真實的認(rèn)識、了解職業(yè)工作，并通過合理教學(xué)環(huán)境設(shè)計，為學(xué)生提供一個輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境，調(diào)動學(xué)生的課堂參與性，激發(fā)學(xué)生主動性，提高教學(xué)效率。此外，實踐教學(xué)體系內(nèi)容主要包括教學(xué)目標(biāo)、組織、內(nèi)容、評價四方面，需要院校、教師結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)生需求、市場需求確定教學(xué)目標(biāo)，并設(shè)計理論課程、實訓(xùn)課程、企業(yè)實訓(xùn)內(nèi)容等。而在實踐教學(xué)評價監(jiān)督體系方面，應(yīng)組建專門的教學(xué)評價小組，開展定期的學(xué)生自評、學(xué)習(xí)指導(dǎo)老師評價、企業(yè)指導(dǎo)老師評價，動態(tài)了解學(xué)生，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。

2.3加大實訓(xùn)教學(xué)硬軟件設(shè)施投入，全面建設(shè)實訓(xùn)基地

硬軟件設(shè)施是物流管理專業(yè)實訓(xùn)課開展基礎(chǔ)保障，因此，在“一體化”工學(xué)結(jié)合教學(xué)開展中，院校應(yīng)加大硬軟件設(shè)施采購資金投入，根據(jù)課程需求、專業(yè)發(fā)展需求配置硬件裝備、完善軟件系統(tǒng)功能，為實訓(xùn)教學(xué)提供良好環(huán)境。例如，在校內(nèi)實訓(xùn)中心建設(shè)中，硬件系統(tǒng)建設(shè)主要內(nèi)容包括配送中心作業(yè)、倉儲作業(yè)、物流信息技術(shù)等，從而實現(xiàn)貨位驗收、分配等。而實訓(xùn)設(shè)備主要包括傳送設(shè)備、托盤貨架、超市貨架、輕型貨架等。軟件系統(tǒng)主要包括第三方物流模擬系統(tǒng)、國際貨代與報關(guān)管理系統(tǒng)、綜合運輸管理系統(tǒng)等。其中，第三方物流模擬系統(tǒng)需要符合國際慣例操作流程，而業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)主要包括模擬倉儲、運輸、配送、客戶管理等。此外，在此基礎(chǔ)上，院校還應(yīng)加強物流綜合實訓(xùn)室、新建校內(nèi)物流綜合實訓(xùn)室、校外實訓(xùn)基地建設(shè)。例如，在現(xiàn)有校內(nèi)實訓(xùn)室基礎(chǔ)上，院校整合物流運營中心，結(jié)合物流行業(yè)具體情況，搭建新的校內(nèi)實訓(xùn)平臺，開設(shè)TPL項目教學(xué)課程，更新電子商務(wù)等實訓(xùn)室，確保學(xué)生實訓(xùn)的高效開展。

3結(jié)束語

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關(guān)鍵詞：項目化教學(xué)法；流體力學(xué)泵與風(fēng)機；可行性分析

1 前言

最近幾年，國內(nèi)很多高職高T盒？設(shè)了與熱能與動力工程（火力發(fā)電方向）相近的專業(yè)。我校也于2009年開設(shè)了電廠熱能動力裝置專業(yè)，而流體力學(xué)泵與風(fēng)機作為其專業(yè)基礎(chǔ)課在課程體系建設(shè)中占有及其重要的地位并分的大量學(xué)時。項目化教學(xué)法則是近年來高職院校教學(xué)中一直推廣的教學(xué)方法，主要是為使學(xué)生學(xué)習(xí)時化被動為主動。此方法對于我校學(xué)生來說，在其他專業(yè)已經(jīng)得到了很好的驗證，的確能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。本文將對項目教學(xué)法運用于流體力學(xué)泵與風(fēng)機課程教學(xué)的可行性進(jìn)行分析探討。

2 項目教學(xué)法的基本理論

（一）項目化教學(xué)法的起源及定義

在18世紀(jì)的歐洲產(chǎn)生了勞動教育思想思潮下，產(chǎn)生了項目化教學(xué)法的初步思想，最終到了19世紀(jì)美國與合作教育融合產(chǎn)生了項目化教學(xué)法，經(jīng)過了一百余年的發(fā)展，到1955年后逐漸趨于完美，并最終成為了一種新的教學(xué)理論。

（二）項目化教學(xué)法的基本要求

要求一是，學(xué)生成為項目化課程的主體，教師以一種配角的形式出現(xiàn)在課堂教學(xué)上，這樣學(xué)生就多了更多的獨立思考，更多的動手機會，這樣有利于培養(yǎng)創(chuàng)新能力；要求二是，執(zhí)行項目化教學(xué)法的主張。其主張強調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，自己查閱，分析的能力，先練后講，邊學(xué)邊教。

3 項目化教學(xué)法在流體力學(xué)泵與風(fēng)機教學(xué)中的特點

（一）目的性

項目化教學(xué)法的目的性很明確，就是通過一個個圍繞知識點設(shè)置的項目來鍛煉學(xué)生的領(lǐng)導(dǎo)能力，并培養(yǎng)分析解決實際問題和團隊合作的能力，以此掌握課程所要求的知識內(nèi)容和崗位能力；而對于教師來說，項目化教學(xué)的目的就是改變現(xiàn)行的教學(xué)模式，使自身從課堂教學(xué)的主體，轉(zhuǎn)變成一個在學(xué)生實際完成項目時的促進(jìn)者，并掌握其中的相關(guān)知識和技巧。

（二）授課周期短，效果明顯

項目化教學(xué)的另一個特點就是效率高，經(jīng)歷過項目化課程的學(xué)生都可以迅速完成到職工之間的轉(zhuǎn)變。結(jié)合流體力學(xué)泵與風(fēng)機教學(xué)內(nèi)容設(shè)置的項目，可以迅速的使學(xué)生對實際操作上手。

（三）注重理論與實踐相合

在項目設(shè)計之初要依據(jù)理論原理設(shè)計項目，那么在要完成一個項目時，必然涉及如何才能完成這樣的問題。這就需要理論與實踐相結(jié)合。

項目化教學(xué)法與其他任何教學(xué)手段一樣，都會隨著時間而組建消沉，其如果想用力不敗之地就必須不斷隨著社會而發(fā)生變化。而變化的依據(jù)是根據(jù)不同的課程或內(nèi)容而有所不同。通過流體力學(xué)泵與風(fēng)機課程各項目的實施，使學(xué)生掌握連續(xù)性方程，伯努利方程的應(yīng)用及具備泵與風(fēng)機的檢修和運行的基本知識和專業(yè)知識。

4 項目教學(xué)法在流體力學(xué)泵與風(fēng)機教學(xué)中的應(yīng)用（以流體力學(xué)泵與風(fēng)機一次課為例）

（一）項目計劃階段

我校電廠熱能動力裝置專業(yè)的流體力學(xué)泵與風(fēng)機課程項目化課程整體方案與單元設(shè)計部分結(jié)合學(xué)校實際條件和課程的教學(xué)目的進(jìn)行設(shè)計。在教材方面我校正在編寫該課程的項目化教材，這樣，首先是能夠?qū)λ枰獙W(xué)習(xí)的內(nèi)容章節(jié)總結(jié)和具體化的作用；另一方面，結(jié)合實際操作條件的教材，可以起到理論聯(lián)系實際的作用，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

（二）實施階段

第一次課是預(yù)備課，教師對課文中的新單詞和詞組進(jìn)行講解，將每個單元的課文劃分成幾個部分，并設(shè)計學(xué)習(xí)環(huán)境。同時完成班內(nèi)的分組活動，可以依照學(xué)號，也可以按照寢室，更可以通過課堂出的設(shè)計游戲觀察的結(jié)果分組。本課程每六人一組，每組內(nèi)不能有超過1名女生，6人一組。每個小組負(fù)責(zé)一個部分內(nèi)容的講解。然后進(jìn)行分組的實際操作

（三）評估階段

后幾次課是具體的項目實施階段，讓各小組展示其成果，項目的呈現(xiàn)形式可以是圖片、ppt、實物，設(shè)計圖等。檢查評估是本課程的主要不僅可以讓老師在實踐中檢驗學(xué)生掌握語言的情況，也可以讓學(xué)生通過小組活動來提高語言的交際能力。這不僅鍛煉了學(xué)生的語言表達(dá)能力，也鍛煉了學(xué)生專業(yè)知識的掌握。學(xué)生在講解中充分發(fā)揮特長，學(xué)習(xí)他人的優(yōu)點，彌補自身不足。

（四）成績評價階段

每個小組都設(shè)置一份評分表（此處以項目1-1為例），評分的權(quán)利不僅僅在老師，同樣將打分權(quán)利很大一部分交給各個小組的組長，取其平均分，有利于公平公正和公開。但在評分時要注意，學(xué)生之間因為關(guān)系親疏而帶來的分?jǐn)?shù)評價的偏差，并在發(fā)現(xiàn)問題存在時，及時糾正問題，并及時改正。教師的評分表是另外一張，本文不附上了，但宗旨是考察學(xué)生的評分而不是項目結(jié)果。

（五）注意事項

1、項目不能憑空亂設(shè)。要根據(jù)學(xué)校的實際情況設(shè)計項目，例如學(xué)校電腦齊備，再購買軟件就可以有充分的空間可以安裝，這就是充分利用學(xué)校資源；而學(xué)校沒有實物泵，如果設(shè)計實物泵相關(guān)是項目，能實現(xiàn)的可能性就大大降低了。

2、上課時一定要記住學(xué)生才是這個課堂的主人，老師不要過多干涉，喧賓奪主，這樣都是不好的。即時是需要理論上的指導(dǎo)，也要適可而止，指明方向讓學(xué)生自學(xué)或是適當(dāng)點撥都是不錯的選擇。

3、項目教學(xué)法對教師的課堂組織管理和知識儲備提出了更高的要求。每次的項目成績可以匯總成平時成績，便于老師在期末總評時一目了然。

（六）結(jié)束語

流體力學(xué)泵與風(fēng)機作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，在專業(yè)課的授課過程中起著承上啟下的作用，基礎(chǔ)課程的扎實學(xué)習(xí)會為日后的專業(yè)課學(xué)習(xí)起到事半功倍的作用。能夠讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，創(chuàng)新培養(yǎng)模式起到了主導(dǎo)的作用，電廠熱能動力裝置專業(yè)教學(xué)改革和探索還在邊實踐邊總結(jié)，教學(xué)改革模式也會日漸完善。

參考文獻(xiàn)

[1]黃蔚雯，朱飚.建設(shè)流體力學(xué)泵與風(fēng)機精品課程的實踐與認(rèn)識[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006，7（21）：200-202.

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關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；教學(xué)方法；應(yīng)用型本科院校

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-4107（2013）12-0033-02

流體力學(xué)是宿遷學(xué)院土木工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。流體力學(xué)具有基本概念多、公式復(fù)雜、內(nèi)容抽象等特點，是一門既有較強理論性又有較強工程實際意義的課程，因此，該課程既可以培養(yǎng)學(xué)生良好的邏輯思維能力和分析推理能力，又可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。然而學(xué)生的實際情況是由于在大學(xué)前兩年接觸最多的是固體力學(xué)，已形成一定的思維定式，而且由于精簡學(xué)時的原因很多流體力學(xué)課程中需要的高等數(shù)學(xué)知識沒有講解，到了大三一旦遇上流體力學(xué)這個新鮮事物，可能接受起來會碰到許多困難[1]。學(xué)生普遍感覺該課程枯燥乏味、難學(xué)，存在畏難、厭學(xué)情緒，期末考試不及格率較高。在學(xué)校提倡培養(yǎng)應(yīng)用型人才的大背景下，有必要根據(jù)課程性質(zhì)從提高教師教學(xué)水平和提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行探討。

一、引導(dǎo)學(xué)生重視，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

（一）強調(diào)課程的地位和重要性

教師除了說明流體力學(xué)在整個專業(yè)教學(xué)中的地位和作用外，還可補充說明它是注冊結(jié)構(gòu)工程師基礎(chǔ)考試中公共基礎(chǔ)考試科目。此外，還可說明往年期末考試通過率的情況，以給學(xué)生適當(dāng)加壓。當(dāng)然，更重要的是還要說明該課程的學(xué)習(xí)方法，以幫助學(xué)生樹立信心。

（二）通過人物、工程實例及專業(yè)應(yīng)用調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

“興趣是最好的教師，而教師則是點燃學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的火炬”。如何調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是教師考慮的首要問題。在教學(xué)過程中可以穿插舉出古今中外的科學(xué)家、工程師生平事跡和工程實例以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如大禹采取疏壅導(dǎo)滯的方法治水三過家門而不入；理想流體力學(xué)奠基人歐拉16歲就獲得碩士學(xué)位，雙目失明后仍然從事科學(xué)研究直至去世當(dāng)天還在進(jìn)行科學(xué)研究等[2]。如兩千多年前李冰利用“深淘灘，低作堰”建造的都江堰；大約在同時期，古羅馬人建成了大規(guī)模的供水管道系統(tǒng)等。除此之外，還可以介紹流體力學(xué)在土木專業(yè)及其他專業(yè)的應(yīng)用，如美國華盛頓州塔科馬大橋被大風(fēng)摧毀、汽車“風(fēng)阻”和飛機“音障”等事例。

（三）將CFD技術(shù)引入課堂調(diào)動學(xué)生興趣

計算流體動力學(xué)（簡稱CFD）技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為研究流體力學(xué)的一種重要方法。在流體力學(xué)教學(xué)過程中引入CFD技術(shù)，不但可以將理論性較強的內(nèi)容形象化，加深學(xué)生對基礎(chǔ)理論的理解，而且可以開闊學(xué)生的眼界，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索精神。如對歐拉法中流線的模擬、圓管中層流和湍流流速的分布、局部阻力損失的流場分析[3]。

二、教學(xué)內(nèi)容的取舍和教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

（一）教學(xué)內(nèi)容的取舍

流體力學(xué)知識面廣，內(nèi)容繁多，在學(xué)時限制的條件下要結(jié)合專業(yè)教學(xué)要求合理取舍。對土木工程專業(yè)而言需要掌握的內(nèi)容有：（1）流體物理性質(zhì)；（2）流體靜力學(xué)；（3）流體運動學(xué)和流體動力學(xué)；（4）阻力損失；（5）管道流、明渠流及滲流。

1.重要問題的處理。首先，要從力學(xué)角度分析流體的流動性。流體與固體的主要區(qū)別在于流體的流動性，其根本原因是流體和固體對承受剪切力的表現(xiàn)。為了形象說明，可以引用“抽刀斷水水更流”的詩句[4]。當(dāng)然，還需說明無論流體靜止還是運動均不能承受拉力。

其次，要理解連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的概念。微觀上，流體是由大量分子構(gòu)成的，是離散的，不連續(xù)的，這給我們研究流體力學(xué)問題帶來了困難。連續(xù)介質(zhì)假設(shè)認(rèn)為流體是由內(nèi)部無間隙的連續(xù)流體質(zhì)點構(gòu)成。這里要理解流體質(zhì)點微觀上“充分大”、宏觀上“充分小”的含義。如此流體在空間上就變?yōu)檫B續(xù)的，可以借助高等數(shù)學(xué)的方法來研究。

2.公式推導(dǎo)的處理。流體力學(xué)學(xué)習(xí)過程中會遇到大量復(fù)雜的公式，特別是實際流體伯努力方程的推導(dǎo)讓人很難掌握。筆者在處理公式推導(dǎo)問題時強調(diào)公式推導(dǎo)的目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)一種思想，學(xué)習(xí)一種處理問題的方法，將精力集中在公式建立的基本原理和適用條件上，從思路上進(jìn)行分析整理，淡化煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程。這樣學(xué)生有了獨立思考的空間，教師也有了更多的時間來講解基本概念和基本方法。需要強調(diào)的是，流體力學(xué)中很多公式都是在一定條件下推導(dǎo)出的，因此其應(yīng)用也是具有一定范圍的，公式的應(yīng)用往往也有一定的技巧，如伯努力方程的“三選一列”。

（二）教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計

1.調(diào)整習(xí)題或考題構(gòu)成，重視習(xí)題課。這里有兩個問題需要注意。一方面，流體力學(xué)習(xí)題歷來存在重計算、輕概念的現(xiàn)象，特別是考題如果全是計算題，就會形成無形的指揮棒。這就不利于學(xué)生從整體上掌握該課程的重點，習(xí)題或考題的題型應(yīng)豐富，除了計算題之外，還應(yīng)有填空、選擇、判斷、作圖、名詞解釋等考查基本概念的題目。另一方面，在精選題目時，要注意將理論教學(xué)和實際應(yīng)用結(jié)合起來，如查找資料的技能培養(yǎng)。在流體力學(xué)的牛頓內(nèi)摩擦定律、能量損失計算和管道流等部分很多數(shù)據(jù)都是要查有關(guān)工程手冊和圖表的[5]。

習(xí)題課是流體力學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，為了能夠在學(xué)時緊張的前提下開展習(xí)題課，教師必須重視習(xí)題選擇和習(xí)題評講兩個方面。一方面，教師應(yīng)選擇具有代表性的題目，另一方面，習(xí)題講評應(yīng)使學(xué)生從解題過程中獲得解決問題的思路、方法和技巧，達(dá)到觸類旁通的效果。

2.重視實驗教學(xué)，強化實踐環(huán)節(jié)。實驗教學(xué)是流體力學(xué)教學(xué)中的重要組成部分，通過實驗，不但可以加深學(xué)生對流體力學(xué)基本原理的理解，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、獨立工作能力和創(chuàng)新能力。如通過水靜壓強試驗，學(xué)生明確了測壓管水頭的含義；通過雷諾實驗，學(xué)生加深了層流、湍流及臨界雷諾數(shù)的理解。當(dāng)然，由于實驗室條件的限制，目前的實驗主要以驗證性居多，在條件許可的情況下應(yīng)進(jìn)行設(shè)計性實驗。

此外，每學(xué)期筆者都會布置一個任務(wù)，讓學(xué)生留意身邊感興趣的流體力學(xué)現(xiàn)象，然后根據(jù)課堂所學(xué)知識和個人理解撰寫論文，以此增強學(xué)生的實踐應(yīng)用能力和培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

三、教學(xué)方法和手段的改進(jìn)

（一）注重討論法與案例教學(xué)法的運用

1.討論式教學(xué)方法。教學(xué)活動應(yīng)該是雙向的師生互動過程，不應(yīng)是教師的一言堂。教師應(yīng)創(chuàng)造和諧、輕松的課堂氣氛，鼓勵學(xué)生積極發(fā)言，表達(dá)自己的疑問、見解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性。如在課堂上通過提問的方式回顧上次課的主要內(nèi)容，通過“自學(xué)―提問―討論―總結(jié)”的方法學(xué)習(xí)新內(nèi)容，在考慮學(xué)生接受能力的前提下，甚至可以讓學(xué)生來講一次課。如通過反證法證明流體靜壓強的方向，通過隔離體分析法證明流體靜壓強的大小。通過討論式的教學(xué)方法不但可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，樹立信心，而且還可以培養(yǎng)學(xué)生勤于思考、善于發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

2.案例式教學(xué)方法。通過將生活和工程案例引入課堂，不但可以增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且可以加深學(xué)生對理論知識的理解，提高學(xué)生運用所學(xué)理論知識解決實際問題的能力。生活案例有馬利奧特容器原理應(yīng)用于點滴吊瓶和家用飲水機[6]、洗衣機為什么老翻衣服兜[7]、撈面條的學(xué)問等。工程案例如1993年青海省溝后水庫在低于設(shè)計水位0.75m的情況下突然垮壩的事故；三峽工程如何在最大流量10×104m3/s、水頭高達(dá)100m、最高流速高達(dá)45m/s的情況下不會產(chǎn)生巨大的破壞力等[8]。

（二）綜合運用各種教學(xué)手段

流體力學(xué)概念抽象、繁多，僅靠傳統(tǒng)的一塊黑板、一支粉筆不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。借助于多媒體技術(shù)，利用其形象、生動、直觀、易于理解并可加強記憶的優(yōu)點，通過動畫、視頻資料、數(shù)值模擬等手段將復(fù)雜的流動現(xiàn)象展示給學(xué)生，可取得事半功倍的效果。但是，考慮到多媒體技術(shù)授課和傳統(tǒng)的授課方法各自的優(yōu)缺點，結(jié)合流體力學(xué)課程特點，采用取其長而避其短、兩者兼顧而又兩者不棄的原則。

“教學(xué)有法，但無定法，貴在得法”。我們要不斷更新教學(xué)理念，努力提升自身的綜合素質(zhì)，及時總結(jié)教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題并加以改進(jìn)，注重教學(xué)過程中的每一個環(huán)節(jié)，多管齊下，才能保證學(xué)生取得良好的教學(xué)效果。

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2008：8-10.

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2008：1-7，25-30.

篇5

通過對物流管理崗位群專業(yè)技能的分析，進(jìn)一步進(jìn)行了實訓(xùn)項目和專業(yè)課程的分析。核心課程包括物流整體規(guī)劃、倉儲作業(yè)操作及管理、運輸作業(yè)操作及管理、貨運作業(yè)操作、報關(guān)報檢作業(yè)操作、配送作業(yè)管理技能、物流信息系統(tǒng)操作、物流綜合服務(wù)管理，相對應(yīng)的實訓(xùn)項目包括物流整體規(guī)劃設(shè)計、倉儲作業(yè)操作和倉儲管理、運輸作業(yè)操作和運輸管理、貨運作業(yè)操作、單證操作、配送中心作業(yè)管理、物流信息系統(tǒng)操作、物流綜合服務(wù)管理。從而確定開設(shè)的專業(yè)課程包括供應(yīng)鏈管理、倉儲管理、運輸管理、貨運、報關(guān)報檢、配送中心作業(yè)管理、物流信息技術(shù)、物流服務(wù)管理。

二、物流管理專業(yè)實踐教學(xué)改進(jìn)策略

為構(gòu)建與完善物流管理專業(yè)“三維一體，三階遞進(jìn)，二元并重”的實踐教學(xué)體系，培養(yǎng)物流管理一線高素質(zhì)技術(shù)技能人才，在現(xiàn)有實踐教學(xué)體系的基礎(chǔ)上，繼續(xù)做好以下方面的工作。

（一）建設(shè)專業(yè)拓展課程，滿足單項實訓(xùn)項目物流項目管理訓(xùn)練和物流成本與績效管理訓(xùn)練的建設(shè)物流管理專業(yè)有選擇有規(guī)劃地建設(shè)專業(yè)拓展課程《物流項目管理》和《物流成本管理》，在這兩門課程的教學(xué)實施中融入實際物流企業(yè)典型案例和情景數(shù)據(jù)進(jìn)行物流項目管理訓(xùn)練和物流成本與績效管理訓(xùn)練。

（二）建設(shè)融多項倉儲、運輸、配送、包裝、加工、貨代、報關(guān)報檢、物流綜合服務(wù)、物流沙盤模擬等項目的綜合性實訓(xùn)基地

目前專業(yè)已申報專項建設(shè)“物流綜合實訓(xùn)中心”，2015年已申報，資金總額為252.6萬元。該基地目前準(zhǔn)備在2016～2017年建設(shè)完成。該物流綜合實訓(xùn)中心重點強調(diào)物流中心的倉儲、運輸、配送、包裝、加工、連鎖服務(wù)等物流職能，集教學(xué)、培訓(xùn)、職業(yè)技能鑒定和技術(shù)服務(wù)為一體，以企業(yè)化的硬件設(shè)施為運作管理基礎(chǔ)，以物流軟件為載體，搭建現(xiàn)代物流企業(yè)運營、作業(yè)、崗位職責(zé)等真實環(huán)境，模擬物流企業(yè)各種崗位的典型作業(yè)操作和綜合服務(wù)管理項目，從而達(dá)到理論聯(lián)系實際,教、學(xué)、做一體化的教學(xué)目標(biāo)，全面提升學(xué)生物流專業(yè)操作技能，提高其動手操作和綜合運用能力。本物流綜合實訓(xùn)中心建設(shè)包括的主要包括供應(yīng)商模擬設(shè)備、制造商模擬設(shè)備、第三方物流平臺設(shè)備、快遞業(yè)務(wù)模擬操作設(shè)備、零售商終端設(shè)備。

（三）強化校外實訓(xùn)基地建設(shè)

篇6

關(guān)鍵詞:農(nóng)林高校;熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué);課程教學(xué);實踐創(chuàng)新

當(dāng)前，在“綠色發(fā)展理念”深入人心的時代背景下，農(nóng)林類高校迎來了很好的歷史發(fā)展機遇;同時社會和企業(yè)對農(nóng)林類專業(yè)人才的需求更加重視質(zhì)量，對人才的知識深度、廣度和對專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)特色課核心知識的實踐運用能力，均提出了更高要求。提高機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生林業(yè)裝備系統(tǒng)總體及其子系統(tǒng)技術(shù)的掌握程度，拓展學(xué)生在林業(yè)裝備系統(tǒng)上運用專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)特色課中核心知識的科研能力，是農(nóng)林類高教工作者面臨的共同課題［4］。

1課程教學(xué)剖析

1．1課程內(nèi)容

“熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)”這門課程是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一門綜合性專業(yè)基礎(chǔ)課，是后續(xù)液壓與氣體傳動、泵與風(fēng)機、林業(yè)機械等專業(yè)及特色專業(yè)課的重要基礎(chǔ)。課程目標(biāo)包括:掌握工質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)、熱力學(xué)第一定律、第二定律、熱工轉(zhuǎn)換的規(guī)律和理想氣體的熱力學(xué)過程，學(xué)會基本的理論分析與計算方法;通過對熱量傳遞的三種基本方式、導(dǎo)熱基本理論、對流換熱基本規(guī)律、黑體輻射基本定律等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備對基本的傳熱學(xué)問題進(jìn)行分析和總結(jié)的能力;掌握流體的主要物理性質(zhì)和流體靜力學(xué)的基本理論知識，學(xué)會流體上的作用力分析，能夠推導(dǎo)流體動力學(xué)方程的連續(xù)性方程和伯努利方程，針對黏性流體，能對管內(nèi)流動狀態(tài)進(jìn)行判斷;能夠?qū)Α皞鳠釋W(xué)”“工程流體力學(xué)”的實驗結(jié)果進(jìn)行分析和解釋，通過實驗數(shù)據(jù)綜合分析工程中的現(xiàn)象及問題，并得到合理有效的結(jié)論?？傮w來看，本課程講授內(nèi)容包括工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)以及工程流體力學(xué)三大板塊的內(nèi)容，是在高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)、材料力學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行深化學(xué)習(xí)，拓展到實際的工程問題，所以本課程不僅理論性強，而且工程應(yīng)用性也很強;與機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)其他課程相比，該課程涵蓋了本應(yīng)三門獨立開設(shè)的課程內(nèi)容，知識難點聚集、微積分公式眾多、三大知識板塊思維跨度大、學(xué)生融會貫通掌握難。但是，學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握程度直接影響后續(xù)專業(yè)特色課程的學(xué)習(xí)情況。

1．2教學(xué)思路

目前，本課程總學(xué)時為48學(xué)時，理論授課42學(xué)時，實驗授課6學(xué)時。三大板塊的教學(xué)內(nèi)容多，理論授課課時較少，矛盾突出:(1)學(xué)生由固體學(xué)科切換到流體學(xué)科的學(xué)習(xí)需要較長適應(yīng)期;(2)課程中較多章節(jié)內(nèi)容抽象，且涉及大量公式推導(dǎo)及專業(yè)的概念鋪墊，加之為了跟上教學(xué)進(jìn)度教學(xué)內(nèi)容更新較快，學(xué)生普遍反映課程難度較大;(3)教學(xué)內(nèi)容和后續(xù)專業(yè)及特色專業(yè)課內(nèi)容銜接性不夠緊密;(4)從內(nèi)容的充實性和課程的結(jié)構(gòu)上來看，“熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)”這門課程的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)滿足要求，但是對接林業(yè)機械領(lǐng)域最新技術(shù)，強化學(xué)生創(chuàng)新思維方面，當(dāng)前的課程建構(gòu)仍無能為力;(5)由于本課程的學(xué)習(xí)不涉及具體的機械裝備系統(tǒng)，使得同學(xué)們對本課程在專業(yè)中的地位認(rèn)知不足，學(xué)習(xí)積極性欠佳，這些現(xiàn)狀使得提升教學(xué)效果難度較大。針對上述課程特點及教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合農(nóng)林類高?！皺C械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)的實際情況，制定了如下教學(xué)思路:(1)授課時，使學(xué)生從機電系統(tǒng)、固體力學(xué)等學(xué)科的思維中切換出來，將空間觀測法跟同學(xué)們探討透徹，基于空間觀測法開展“熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)”的課程教學(xué)。(2)在教學(xué)大綱中刪除過于抽象、應(yīng)用面較窄的教學(xué)內(nèi)容，深入講解與后續(xù)“液壓與氣體傳動”“泵與風(fēng)機”“林業(yè)機械”等課程關(guān)聯(lián)度較深的內(nèi)容，為專業(yè)及特色專業(yè)課的學(xué)習(xí)做好扎實鋪墊。(3)結(jié)合在林業(yè)機械領(lǐng)域與“熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)”緊密關(guān)聯(lián)的科研經(jīng)歷，探索寓教學(xué)于科研、科研反哺教學(xué)的授課模式，強化同學(xué)們對“熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)”在“機械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)里占有重要地位的基礎(chǔ)認(rèn)知，顯著提升同門們自愿學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的熱情。(4)注重思維方式、終身學(xué)習(xí)意識的培養(yǎng)。教學(xué)過程中注重切入問題角度的講解，使得同學(xué)們在明白問題的同時更養(yǎng)成學(xué)習(xí)思考問題方法的習(xí)慣;從固體學(xué)科到流體學(xué)科是一個較大的跨越，在跨越的過程中，使同學(xué)們樹立終身學(xué)習(xí)意識，為以后培養(yǎng)同學(xué)們提出、解決林業(yè)機械領(lǐng)域?qū)W科前沿性、熱點性問題的能力打下堅實基礎(chǔ)。

2課程構(gòu)建探討

在“碳達(dá)峰、碳中和”的硬性發(fā)展要求及“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念加速推進(jìn)的浪潮之下，農(nóng)林高?！皺C械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)的畢業(yè)生在高等教育系統(tǒng)中的地位不斷提升，所以基礎(chǔ)專業(yè)課程構(gòu)建更需獲得與之地位匹配的重視。一方面，基礎(chǔ)專業(yè)課課程構(gòu)建要體現(xiàn)基礎(chǔ)知識的深度和廣度;另一方面，內(nèi)容要很好銜接并服務(wù)于核心專業(yè)課、特色專業(yè)課，為學(xué)生后期畢業(yè)設(shè)計、研究生科研深造做好鋪墊。

2．1課程內(nèi)容深度銜接核心專業(yè)課

“林業(yè)機械”是南京林業(yè)大學(xué)“機械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)的核心專業(yè)課，內(nèi)容涵蓋林業(yè)動力、整地、清理、苗圃、造林、撫育、保護、防火、采伐、采摘、智能化等機械。其中，和“熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)”專業(yè)基礎(chǔ)課相關(guān)的包括動力、清理、保護、采摘等板塊。林業(yè)動力機械(包括泵、風(fēng)機)涉及“工程熱力學(xué)”中熱能和機械能之間的轉(zhuǎn)化問題，同時也涉及“工程流體力學(xué)中”可壓縮混合氣體壓強、溫度變化和裝置的動力匹配問題;林業(yè)清理機械涉及“工程流體力學(xué)中”不可壓液態(tài)水在管道內(nèi)部的流動，在霧化器內(nèi)的流態(tài)分布、出口后霧化粒徑分布等復(fù)雜多相流問題，如圖1所示;林業(yè)保護機械中噴霧射程、噴霧穿透涉及“工程流體力學(xué)中”可壓縮流體空氣的外部流動及耦合風(fēng)場、霧滴的多相流動問題，如圖2所示;林業(yè)采摘機械中，基于負(fù)壓的采摘系統(tǒng)涉及可壓縮流體空氣的管內(nèi)流動問題。從銜接核心專業(yè)課的角度來看，一方面，農(nóng)林類高校“熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)”這門專業(yè)基礎(chǔ)課程應(yīng)該深耕“工程熱力學(xué)”和“工程流體力學(xué)”，而“工程流體力學(xué)”應(yīng)該是重點中的重點;另一方面，也好兼顧課程內(nèi)容的完整性，“傳熱學(xué)”也要適度調(diào)整。

2．2匹配三大板塊關(guān)系，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)

建議協(xié)調(diào)、平衡三大板塊的課時占比，同時明晰課程內(nèi)容的內(nèi)在邏輯關(guān)系，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)。在“工程熱力學(xué)”(熱能的間接應(yīng)用)板塊中，我們將實現(xiàn)熱力學(xué)能向機械能轉(zhuǎn)化的媒介稱之為“工質(zhì)”，媒介一般是“單一氣體”或者“混合氣體”，熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、工質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)及理想氣體的熱力過程等課程內(nèi)容和專業(yè)核心課程林業(yè)機械吻合度較好。“工程流體力學(xué)”中，對流體的終結(jié)性定義是“抓不起來的物體”，一般性的定義是“氣體和液體”的總稱，但課程內(nèi)容中流體基本概念的鋪墊、流體靜力學(xué)、流體運動學(xué)、流體動力學(xué)及黏性流體等課程內(nèi)容都是基于不可壓的液體，同為流體，但氣體和液體的性質(zhì)及研究重點相差甚遠(yuǎn)，“氣體”這種流體相關(guān)課程內(nèi)容的缺失為后續(xù)專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)帶來很大知識結(jié)構(gòu)缺陷。“傳熱學(xué)”(熱能的直接應(yīng)用)中，對導(dǎo)熱、對流傳熱(混合傳熱，主要是流體和固體之間)、輻射傳熱的基本原理、工程應(yīng)用等課程內(nèi)容做了比較詳細(xì)的講解，但是后續(xù)專業(yè)核心課程對傳熱學(xué)中的知識需求很少，僅僅在脈動燃燒技術(shù)這一研究領(lǐng)域有所涉及?？傮w來看，不管是“工程熱力學(xué)”中的“工質(zhì)”，還是“工程流體力學(xué)”中的“氣體”，再或者“對流換熱”中的“流體”，其中“氣體”是課程的“最大公約數(shù)”，也是和林業(yè)機械這一專業(yè)核心課程相關(guān)的“最大公約數(shù)”。鑒于此，“工程熱力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容總體上可以維持不變，部分章節(jié)可以簡化，不重要的知識點減少不必要的推導(dǎo)，側(cè)重理論、公式概念的理解和應(yīng)用，這樣可省出一部分課時?？傉n時不變的情況下可以合理縮減“傳熱學(xué)”的課時，對輻射傳熱只做一般性介紹;考慮到相似原理在流體力學(xué)的試驗研究中也有重要應(yīng)用，可以在這里對相似準(zhǔn)則進(jìn)行深入講解，省出較多課時。將“工程流體力學(xué)”放在最突出的位置，省出來的課時分配給這一部分;增加可壓縮流體“漩渦勢流理論”“相似理論中的量綱分析法”、包括氣體動力學(xué)中“擾動在外空間流場中的傳播”及“管內(nèi)氣體的流動”等內(nèi)容，以匹配林業(yè)機械核心專業(yè)課。

2．3樹立自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)意識

目前，流體力學(xué)板塊中關(guān)于可壓縮流體的課程內(nèi)容匱乏，教學(xué)中會鼓勵同學(xué)們在MOOC上尋找優(yōu)秀資源進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，使同學(xué)們樹立自主學(xué)習(xí)意識。通過工程流體力學(xué)板塊，我們在體力學(xué)的范疇內(nèi)將研究運動的方法由拉格朗日法提升到歐拉法，這是一個顯著的改變，也是重要的進(jìn)步，通過這一步，有助于培養(yǎng)同學(xué)們的終身學(xué)習(xí)意識。

結(jié)語

篇7

關(guān)鍵詞：流體力學(xué) 教學(xué)方法 自主實驗 抽象到具體 工科院校

中圖分類號：O35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（c）-0199-02

流體力學(xué)是力學(xué)的一個重要分支，是流體機械專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在航空、航天、航海、水利、機械等領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用，因此學(xué)生學(xué)好這門課對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及日后從事相關(guān)研究工作非常重要。但流體力學(xué)不同于理論力學(xué)、材料力學(xué)等力學(xué)學(xué)科，流體力學(xué)研究對象比較抽象，通俗來講就是研究對象看不見、摸不著，理論性強、數(shù)學(xué)表達(dá)式復(fù)雜非線性強，講課好像有點空對空的感覺。一些關(guān)鍵概念比如雷諾輸運定理、隨流導(dǎo)數(shù)等學(xué)生理解起來比較困難，如果純粹從數(shù)學(xué)角度開展教學(xué)，學(xué)生聽起來比較枯燥、積極性不高、課堂互動性不強。為了提高教學(xué)效果，目前國內(nèi)很多流體力學(xué)教學(xué)工作者已經(jīng)探索了很多教學(xué)方式方法，比如哈爾濱工業(yè)大學(xué)的“流體力學(xué)的多尺度創(chuàng)新性實驗課”[1]、南京航空航天大學(xué)的“流體力學(xué)設(shè)計性實驗競賽”[2]、北大通過結(jié)合重大事件與自主試驗調(diào)動學(xué)生積極性、培養(yǎng)創(chuàng)新精神[3-4]等。

本人目前承擔(dān)工程流體力學(xué)、實驗流體力學(xué)、計算流體軟件應(yīng)用分析以及流體教學(xué)實驗開發(fā)等與流體力學(xué)相關(guān)的教學(xué)工作并從事一定的科研工作，本人能從理論、實驗、計算等不同層面并結(jié)合自己的科研工作對流體力學(xué)教學(xué)方式方法進(jìn)行一些嘗試，中心理念是站在學(xué)生的角度，從流動本質(zhì)講授，讓抽象的知識具體化、形象化。該文將結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)歷談幾點這方面的體會。

1 賦予公式物理含義，讓公式形象化、理論生活化

流體力學(xué)與學(xué)生在基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)階段學(xué)習(xí)的大學(xué)物理、理論力學(xué)、材料力學(xué)中的力學(xué)在本質(zhì)上是相同的，依然要滿足牛頓第二定律，同時滿足質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律，但在研究方法與研究對象方面存在很大的差異。流體力學(xué)所采用的研究方法主要是歐拉方法，研究對象是流場。流場是個空間概念，而質(zhì)量守恒、動量守恒、能量守恒這三大守恒定律僅適用于流體質(zhì)點或者流體質(zhì)點組成的體系。這就需要把流場與質(zhì)點或者體系兩種研究對象、歐拉方法與拉格朗日方法兩種研究方法聯(lián)系起來，換句話講就是如何用空間流場參數(shù)的分布與變化表示流體質(zhì)點或者體系運動參數(shù)的變化，隨流導(dǎo)數(shù)和雷諾輸運定理就是建立這種關(guān)系的橋梁。隨流導(dǎo)數(shù)在數(shù)學(xué)形式上是某種物理量對時間的全微分，從數(shù)學(xué)角度講解學(xué)生沒有任何異議，但這不代表學(xué)生理解了它的物理內(nèi)涵。隨流導(dǎo)數(shù)由當(dāng)?shù)貙?dǎo)數(shù)與遷移導(dǎo)數(shù)構(gòu)成，首先需要讓學(xué)生明確隨流導(dǎo)數(shù)對象是流體質(zhì)點，三大守恒定律適用于它；當(dāng)?shù)貙?dǎo)數(shù)與遷移導(dǎo)數(shù)針對流場，其中當(dāng)?shù)貙?dǎo)數(shù)表征流場參數(shù)隨時間變化，即流動是定常的還是非定常的，遷移導(dǎo)數(shù)表征流場參數(shù)空間分布均勻性，在此三大守恒定律不適用。下面的問題是讓學(xué)生如何理解兩者之間的關(guān)系。首先舉個簡單的例子，讓學(xué)生從感性上認(rèn)可這種關(guān)系，即可以用空間流場的變化與分布表示流體質(zhì)點運動參數(shù)的變化。比如以教室里溫度分布為例，夏天或者冬天開空調(diào)，教室里面溫度分布不均。假定空調(diào)功率穩(wěn)定，此時可以認(rèn)為溫度空間分布是穩(wěn)定的。一個人在教室里面走動，感受到溫度的變化，并且走動速度越受到的溫度變化越快，這時人感受到的溫度的變化是教室溫度場分布均勻度與人走動速度兩者的綜合效應(yīng)，這部分由溫度空間分布不均導(dǎo)致，對應(yīng)隨流導(dǎo)數(shù)中的遷移導(dǎo)數(shù)。假如空調(diào)功率不穩(wěn)，那教室里溫度也不穩(wěn)定，此時即便站在一個位置不動，也能夠感受到溫度的變化，這部分對應(yīng)隨流導(dǎo)數(shù)中的當(dāng)?shù)貙?dǎo)數(shù)。假如人走在一個空調(diào)功率不穩(wěn)定、溫度空間分布不均勻的教室里，這時人感受到的溫度變化就是以上兩種作用的綜合效應(yīng)，對應(yīng)隨流導(dǎo)數(shù)，也就是質(zhì)點溫度對時間的變化率。人比擬到流場里面就是一個質(zhì)點的角色，流體質(zhì)點溫度隨時間的變化率可以用流場溫度的空間分布與變化表征，即可以用流場的信息獲得流體質(zhì)點運動參數(shù)的變化。這樣學(xué)生理解起來比較容易、比較具體，并且對公式的物理內(nèi)涵理解也比較深刻。雷諾輸運定理其實是隨流導(dǎo)數(shù)的積分形式，這部分給學(xué)生講透了，雷諾輸運定理理解起來也就比較容易。隨流導(dǎo)數(shù)、雷諾輸運定理的理解非常重要，它是一種研究方法、思維方式的轉(zhuǎn)變，是開展流體動力學(xué)研究的基礎(chǔ)。

任何一個數(shù)學(xué)公式都有其物理含義，授課過程中要力爭從學(xué)生理解的角度，從公式背后的物理含義與物理過程角度講解，并輔以生活中的例子，讓公式形象化、理論生活化。

2 開設(shè)自主創(chuàng)新實驗，讓問題具體化，提高學(xué)生積極性、提升學(xué)生綜合能力

第一部分立足于學(xué)生對關(guān)鍵知識點的理解，這部分談?wù)勅绾巫寣W(xué)生帶著興趣去學(xué)習(xí)、創(chuàng)造性應(yīng)用所學(xué)知識。

與理論相比，學(xué)生更喜歡自己動手去開展一些探索性試驗。同時結(jié)合數(shù)值仿真讓看不見摸不著的流場具體化、圖像化，這對提高學(xué)生學(xué)習(xí)、探索、思考問題的積極性非常有益。在教學(xué)過程中可以給學(xué)生布置一些探討性課題，讓學(xué)生組成團隊，獨立從理論分析、數(shù)值仿真及試驗驗證方面開展課題研究，采用答辯的方式把講臺交給學(xué)生，提高學(xué)生的應(yīng)變能力以及學(xué)生的參與度，針對一個課題讓大家共同探討。理不辯不明，通過辯論加深了學(xué)生對問題的認(rèn)識，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生獨立分析問題的能力與團隊協(xié)作精神，而獨立分析問題能力與團隊協(xié)作精神是大學(xué)教學(xué)一個關(guān)鍵的落腳點。下面舉一個教學(xué)中的例子。

圓柱繞流以及圓柱在流場中所受阻力是一個經(jīng)典的流動現(xiàn)象，可以讓學(xué)生從試驗、數(shù)值仿真的角度去研究分析影響阻力的因素并給出影響規(guī)律。試驗設(shè)備方面實驗室提供拖拽力實驗設(shè)備，主要功能為測量圓柱在流場中所受阻力。該實驗設(shè)備提供了3種測量阻力的方法：（1）用天平直接測力；（2）測量出口速度分布，采用動量定理計算出阻力；（3）測量圓柱表面壓力分布計算所受阻力，同時可以調(diào)節(jié)來流速度。計算軟件方面提供給學(xué)生相關(guān)計算流體軟件并講授軟件基本功能與操作。讓學(xué)生自由組團，獨自開展研究方案設(shè)計、試驗與數(shù)值仿真、結(jié)果對比分析與報告撰寫，公開答辯、互動參與。這樣學(xué)生結(jié)合實驗與數(shù)值仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析，對流速、流態(tài)對圓柱阻力的影響理解就比較深刻，同時學(xué)生在這個過程中鍛煉了獨立分析解決問題的能力，培養(yǎng)了協(xié)作精神。

3 貼近生活，學(xué)習(xí)趣味化

人類生活在流體中，很多生活中的現(xiàn)象都可以用流體知識解釋，因此在教學(xué)中可以嘗試著讓理論走進(jìn)生活，讓學(xué)習(xí)充滿趣味。

比如好多男學(xué)生喜歡踢足球，估計弧線球很多學(xué)生也會踢，但足球的軌跡為什么呈弧形，可能好多學(xué)生不知道，可以把這個問題提出來讓大家討論。上課時，提出這個問題后整個課堂氛圍一下就活躍起來了。這時候與學(xué)生一起分析足球近壁面流動并結(jié)合伯努力方程講解足球的受力，學(xué)生一下就明白了足球軌跡為什么可以呈弧形。再比如還可以播放一些生活中有趣流動現(xiàn)象的視頻與圖片，引導(dǎo)學(xué)生分析與討論。

4 考核多元化

流w力學(xué)要想充分調(diào)動學(xué)生的積極性，還需要對考核方式做調(diào)整，不再唯卷面分?jǐn)?shù)論。本人在教學(xué)實踐中從以下幾個方面進(jìn)行考核：（1）卷面成績；（2）創(chuàng)新性綜合實驗，綜合考慮試驗效果、結(jié)果分析、答辯情況等；（3）課堂互動，對于在課堂上積極互動提出疑問的同學(xué)給予平時成績加分，甚至可以將講臺交給學(xué)生，讓學(xué)生給大家講解；（4）課后作業(yè)與講解，鼓勵學(xué)生給大家講解，并給予加分鼓勵。

5 結(jié)語

流體力學(xué)是一門學(xué)生認(rèn)為比較難的專業(yè)基礎(chǔ)課，作為授課老師應(yīng)該站在讓學(xué)生容易理解的立場，從流動的物理概念和物理過程出發(fā)，賦予抽象難解的理論、公式具體的物理含義，并結(jié)合常見的流動現(xiàn)象讓理論形象化、生活化；開展自主創(chuàng)新綜合試驗結(jié)合數(shù)值仿真，讓抽象的流動具體化、圖形化，提高學(xué)生的積極性、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性、培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神；把講臺交給學(xué)生，通過課題答辯、習(xí)題講解，增強學(xué)生互動；讓理論走進(jìn)生活，引導(dǎo)學(xué)生用流體力學(xué)理論知識分析生活中的流動現(xiàn)象，提高學(xué)習(xí)的趣味性；通過多元化的考核，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。總之，以學(xué)生為本，從物理本質(zhì)上講解理論知識，讓理論走進(jìn)生活貼近生活，從抽象到具體，多層次增強學(xué)生對知識的理解。

參考文獻(xiàn)

[1] 李小斌，李鳳臣，姜寶成，等.基于創(chuàng)新意識培養(yǎng)的流體力學(xué)實驗教學(xué)探索[J].實驗實踐教學(xué)，2014（15）：119-121.

[2] 金志光.工科高校培養(yǎng)創(chuàng)新思維的流體力學(xué)設(shè)計性實驗競賽[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009（8）：145-146.

篇8

[論文摘要]論文結(jié)合教學(xué)實踐，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)合實例講清楚基本概念，夠用為度重點突出理論公式的應(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)手段有機地結(jié)合起來，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動規(guī)律以及流體和周圍物體之間的相互作用規(guī)律的科學(xué)，它建立在現(xiàn)場觀測、實驗室模擬、經(jīng)典理論分析、數(shù)值計算基礎(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，對學(xué)生具備高等數(shù)學(xué)知識及綜合分析與處理問題能力的要求較高，因而大部分學(xué)生覺得該課程抽象、枯燥、難懂，普遍缺乏對流體力學(xué)理論的感性認(rèn)識，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。

我校機械設(shè)計制造及自動化、過程裝備與控制工程、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)知識和技能，它是各專業(yè)后續(xù)課程如：液壓傳動、水力學(xué)、流體機械、空氣調(diào)節(jié)、傳熱學(xué)等課程的基礎(chǔ)。

為此，作者通過教學(xué)實踐，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)用和專門課題三大知識模塊，它要求學(xué)生具備扎實的微積分知識、力學(xué)知識等。學(xué)生在接觸流體力學(xué)課程伊始，對抽象的理論理解速度慢，對枯燥的公式及其推導(dǎo)過程容易厭煩，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。因為在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，學(xué)生獲取知識主要是聽教師講課，通過板書教師細(xì)致耐心地闡述概念、推導(dǎo)公式、突出重點、強調(diào)難點，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間，再配合上教師的表情、手勢、師生之間的互動，會達(dá)到很好的教學(xué)效果。

(一)結(jié)合實例，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。因而利用身邊的實例對這些抽象的概念進(jìn)行講解，例如在講授描述流體運動的兩種方法——拉格朗日法和歐拉法時，學(xué)生們很難理解。為了將概念通俗化，上課時筆者以城市公共交通部門統(tǒng)計客運量所采用兩種方法為例：①在每一輛公交車上安排記錄員，記錄每輛車在不同時刻（站點）上下車人數(shù)，此法類似于拉格朗日法的質(zhì)點跟蹤，它與跡線的定義對應(yīng)；②在每一公交站點安排記錄員，記錄不同時刻經(jīng)過該站點車輛的上下車人數(shù)，此法等同于歐拉法，與流線的定義對應(yīng)。

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

概念是公式推演的基石，沒有準(zhǔn)確的概念，后續(xù)的公式推演幾乎難以為繼，清晰的概念會使公式的講解和推演變得更加簡易。利用淺顯易懂的生活實例來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，將會達(dá)到事半功倍的效果。

（二）以用為度，重點突出理論公式的應(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候，先從容易理解的靜力學(xué)平衡微分方程推導(dǎo)開始，強調(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，重點引導(dǎo)學(xué)生如何理解公式各項的幾何意義和物理含義，掌握公式的實際應(yīng)用。這樣學(xué)習(xí)到后面的動力學(xué)伯努利方程時，先易后難、循序漸進(jìn)，學(xué)生就覺得不會那么深奧。在講解相對平衡的流體壓強分布規(guī)律時，就要求學(xué)生必須掌握推導(dǎo)過程，因為它在解決一般平衡流體內(nèi)部的壓強分布規(guī)律及其對固體壁面的作用力問題時非常重要。而對于連續(xù)性方程和動量方程的學(xué)習(xí)，只強調(diào)記住結(jié)論和理解公式中各個物理量的含義。這樣做，有效地避免了大量公式繁瑣的推導(dǎo)給學(xué)生帶來的畏難情緒，也能夠做到以用為度、重點突出。

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)前以計算機多媒體技術(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)識開始，逐步上升到理性認(rèn)識，進(jìn)而能夠達(dá)到運用知識解決問題的能力。

結(jié)合流體力學(xué)精品課程的建設(shè)，教學(xué)團隊制作了流體力學(xué)多媒體電子教案，并在教學(xué)過程中不斷完善，逐步取得了良好的教學(xué)效果。在設(shè)計與制作多媒體課件時，遵循課堂教學(xué)的基本規(guī)律，既發(fā)揮傳統(tǒng)板書教學(xué)中容易帶動學(xué)生思路、逐條在黑板上書寫的特點，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，同時又將難以理解、難以用語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現(xiàn)象，以多媒體的方式在課堂上直觀地呈現(xiàn)出來，幫助學(xué)生建立清晰的印象。教學(xué)團隊收集、制作了大量的多媒體素材，例如在講解雷諾判據(jù)的時候，制作了雷諾實驗的FLIASH素材，以動畫的形式向?qū)W生展示了流體流動的兩種不同狀態(tài)，以及流態(tài)判據(jù)—雷諾數(shù)與流動速度、管徑、流體種類有關(guān)系。運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，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間板書和不易通過板書表述的內(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)、重點突出，有所為有所不為。多媒體技術(shù)沒有好壞之分，只有合理使用與不當(dāng)使用之別。但是實踐應(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，“照機宣科”；有的教師制作的多媒體課件過分追求課件的美觀性，界面過于華麗，淡化了教學(xué)重點；也有的教師忽略學(xué)生對課件內(nèi)容理解消化的時間，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)象將會造成一種新形式的“滿堂灌”，只不過是由“人灌”變成“機灌”而已。

四、總結(jié)

流體力學(xué)作為一門專業(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貫通，突出重點，化煩就簡、引入實例形象闡述概念原理，促進(jìn)知識的系統(tǒng)化進(jìn)程；多媒體教學(xué)能將難于理解的知識通過圖文、音像生動地顯現(xiàn)出來，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)方法有機地結(jié)合起來，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)實踐中的體會，愿與同行共同切磋。

基金項目：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:國防工業(yè)出版社,2006．

篇9

關(guān)鍵詞 流體力學(xué) 游泳 柔體 實踐探究

中圖分類號：G861 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

柔軟物體的形狀容易發(fā)生改變，以魚為例，當(dāng)魚在水中來回游動時，魚尾的擺動使其在水中獲得一個很快的速度，魚尾擺動其實就是對水流特性的一種利用，將此原理運用到人類的游泳中，對人的游泳速度研究意義重大。柔體的形狀和流體的阻力有著很大關(guān)系，如何減小阻力、提高速度是當(dāng)前游泳討論的熱點，有必要加強相關(guān)研究。

1魚與人體力學(xué)的研究

1.1水流體的特性

1.1.1粘滯性

即是所謂的阻力，它是水分子之間相互吸引而產(chǎn)生的，在流體力學(xué)中稱為“內(nèi)聚力”，對水中的物體起牽制阻攔的作用。一般情況下，粘滯性和溫度呈負(fù)相關(guān)，溫度越高，粘滯性越小。水流體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，受力比較穩(wěn)定，粘滯性幾乎不起作用。若受的外力比本身內(nèi)聚力大，水分子間固有的結(jié)構(gòu)被破壞，在相互吸引下會產(chǎn)生摩擦，和外力抗衡，外力越大，摩擦越是激烈，從而對水中的物體形成阻力。

1.1.2流動性

若受的外力比本身內(nèi)聚力大，水層壓力將會發(fā)生改變，產(chǎn)生局部高于其他水層的壓力，此時為了保持壓力平衡，高壓區(qū)和低壓區(qū)會有壓力的轉(zhuǎn)換，這個過程就是水流體的流動性。按照力學(xué)原理，施力必須有支撐點，而水流體在流動中，壓強隨速度在不斷變化，物體在水中沒有固定的支撐點，在獲得反作用力時，許多沖量都被流動的水消耗掉了，難以取得陸地上的效果。

1.1.3難以壓縮性

許多物體之所以能夠浮在水面上，是因為水流體具有難以壓縮性，當(dāng)大氣壓增強時，水壓縮極小。在受到外力的作用時，不管外力多大，水的體積是不會變的，因此，水的密度也比較穩(wěn)定。對于水中的物體，水會根據(jù)物體的體積大小換取等量水的容積，所以物體在水中會受到等量容積水的作用力，使物體重量被水的重量平衡。水是人體最多的成分，從這一點來看，人也具有一定的不可壓縮性。

1.2魚尾的流體力學(xué)分析

當(dāng)魚保持一個平衡姿勢處于靜止?fàn)顟B(tài)時，有其中心平衡線，魚尾在這條線周圍來回擺動，在水中會形成一定的作用力，總體是向前的，為魚提供向前游動的力。魚靠魚尾的擺動獲得向前的推動力，在擺動的過程中，若是從右側(cè)向中心平衡線擺動，右側(cè)的壓強較低，相反的左側(cè)壓強較高，假設(shè)水作用于魚尾的總力為F，此時便會分成兩個力F1和F2，分別與中心平衡線平行、垂直，而平行于中心線的力F1 就是魚游動的推動力。當(dāng)魚尾從中心平衡線向左側(cè)擺動時，右側(cè)仍是低壓，左側(cè)是高壓，但此時與中心平衡線向平行的力F1在方向上有所改變，從向前的力轉(zhuǎn)變到了向后的力，從推動作用變成了阻力作用。魚在水中游動要有足夠的推動力，所以在魚尾擺動時總是高速擺至中心平衡線，離開時的速度則比較低，而且在擺動的過程中，為保證魚能夠正常前行，阻力必須小于所受的推動力，因此，其擺動幅度總是在魚體的寬度范圍之內(nèi)。

1.3物體形狀和流體阻力的關(guān)系

魚在游動時，魚尾擺動后肌肉放松，受水流體的阻力作用，此時魚尾與中心平衡線在同一條線上，整個魚體相當(dāng)于處于靜止?fàn)顟B(tài)。以龍睛魚為例，從其肌肉緊張的狀態(tài)來看，此時的魚尾和劃翅呈扇形的張開狀，形成阻力且阻力點較多，方便其停止前進(jìn)運動。當(dāng)龍睛魚在向前游動的過程中，魚尾和劃翅呈收縮狀緊貼身體，以減少在水中的阻力，阻力點也逐漸消失，靠魚尾擺動獲得推動力。

2 流體力學(xué)原理在游泳中的應(yīng)用

首先，魚在靜止時有其中心平衡線，人體也有，在雙腿擺動的過程中，幅度不能過大，如果腿向下擺動的幅度較大，很容易增加身體對水截面，從而形成形狀阻力；如果向上擺動的幅度較大，當(dāng)腳露出水面時，水的壓力下降，必會對動作有所影響，在蝶泳或仰泳等方式中，腿部的受力原理是一樣的。由于在游泳教學(xué)中對此方面的忽視，許多教練缺少足夠的理論依據(jù)，采取的教學(xué)方法也有諸多不合理之處，以至于運動員在訓(xùn)練腿部技術(shù)時沒有科學(xué)明確的概念，導(dǎo)致訓(xùn)練效果并不是很理想。

其次，將上述理論應(yīng)用到個蛙泳、蝶泳、自由泳等游泳方式中，分別觀察其在水中蹬腿時的表現(xiàn)，對其進(jìn)行分析，從中不難看出，當(dāng)運動員的蹬腿動作結(jié)束時會有短暫的間歇時間，如果此時腿部肌肉緊張，就會收縮，則容易形成阻力，尤其是腳背，會出現(xiàn)很明顯的阻力點，這種現(xiàn)象在蛙泳和蝶泳中更為明顯，因為這時是兩腿同時完成動作，腳背的面積大，受力也大，差不多為自由泳的兩倍。如果在間歇時間內(nèi)，運動員腿部的肌肉呈放松狀，則會減少阻力，阻力點也會逐漸消失，而且在腿上抬時，還能夠?qū)δ_底形成一種推進(jìn)力。所以，在游泳中，人體必然會受到水流體的阻力作用，此時若肢體能夠保持順著水流方向的姿勢，則能取得更好的蹬腿效果，而且有利于節(jié)省體能，進(jìn)而提高游泳速度。

3 結(jié)束語

游泳速度的快慢與力學(xué)的諸多方面都有緊密聯(lián)系，當(dāng)手、腿等身體部位當(dāng)水中運動時，會對水產(chǎn)生一定的作用力，水也會產(chǎn)生相應(yīng)的反作用力，推動人體向前游動，但同時也會產(chǎn)生阻力，如何將阻力降到最低是研究的重點。在學(xué)習(xí)游泳時，要充分利用水流體的特性規(guī)律，找準(zhǔn)人體中心平衡線，合理運用肌肉緊張與放松的效果，從而達(dá)到理想效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘭亞紅.游泳技術(shù)之流體力學(xué)理論探析[J].科技信息，2010，22（28）.

篇10

關(guān)鍵詞：伯努利方程；虛擬實驗；創(chuàng)新

由于流體運動的復(fù)雜性，使得流體力學(xué)研究離不開科學(xué)實驗，伯努利方程實驗是高等院校航天工程、能源動力工程、水利工程、建筑工程、土木工程等專業(yè)必須學(xué)習(xí)的一個重要實驗之一。傳統(tǒng)的伯努利方程實驗，存在著一定的弊端：在教師講解后學(xué)生直接做實驗，對實驗操作、實驗過程的示范教學(xué)及描述缺乏認(rèn)識，實驗過程中出現(xiàn)的問題得不到充分的探索和討論，無法體現(xiàn)學(xué)生的思考過程、實驗興趣及創(chuàng)造性思維。而基于虛擬實驗的伯努利方程實驗，調(diào)動了學(xué)生參與實驗的積極性，充分啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，實現(xiàn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、師生交流互動，能夠充分利用虛擬仿真實驗教學(xué)中心的虛擬實驗平臺，提高了實驗的效率，有利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。

1.實驗原理

如圖1所示，在實驗管路中沿管內(nèi)水流方向取n個過流斷面。

可以列出進(jìn)口斷面（1）至另一斷面（i）的能量方程式

z1+p1r+a1v212g=zi+pir+aiv2i2g+hwi，（i=2，3，…，n）（1）

zi為位置水頭，表示單位質(zhì)量流體所具有的位能；pir稱為壓強水頭，表示單位質(zhì)量流體所具有的壓強勢能；Hpi=zi+pir為測壓管水頭，是單位質(zhì)量流體所具有的總勢能；hwi代表由元斷面（1）到斷面（i）所消耗的能；取動能系數(shù)a1=a2=a3=…=an=1，選好基準(zhǔn)面，從已設(shè)置的各斷面的測壓管中讀出Hpi=zi+pir的值，測出通過管路的流量，即可計算出各斷面平均流速vi及速度水頭aiv2i2g，從而得到各斷面測壓管水頭值和總水頭值。

在同一過流斷面上：均勻流或漸變流斷面流體動壓強符合靜壓強的分布規(guī)律，測壓管水頭值為常數(shù)。z+pρg=C（2）

在不同過流斷面上：測壓管水頭不同，z1+p1ρg≠zi+piρg（3）

故z+pρg≠C。

2.特色和創(chuàng)新

2.1添加虛擬實驗環(huán)節(jié)

在傳統(tǒng)的伯努利方程實驗中引入新的實驗元素和活力，即在實驗過程中添加伯努利方程虛擬實驗環(huán)節(jié)。目前虛擬實驗在實驗教學(xué)中的應(yīng)用有很多[1-3]，也有一些伯努利方程實驗在仿真方面的研究[4]。由于虛擬實驗具有操作界面直觀、方便快捷、重復(fù)性強、不受時間或場所的限制，學(xué)生可以按個人需求，不受時間、地點約束，反復(fù)進(jìn)行虛擬實驗，完成實驗學(xué)習(xí)過程，還可以設(shè)計出新穎的虛擬實驗項目。教師鼓勵學(xué)生參與虛擬實驗的操作和完善，通過網(wǎng)上練習(xí)虛擬實驗，找出有待完善的地方，提出優(yōu)化方案，再指導(dǎo)學(xué)生逐步修改和完善，充分發(fā)揮學(xué)生參與實驗的主觀能動性，有效拓展學(xué)生的想象空間。本實驗為綜合性實驗項目，通過對學(xué)生多方位的引導(dǎo)，可以培養(yǎng)學(xué)生對理論知識的應(yīng)用能力、對實驗操作的動手能力、對實驗項目的創(chuàng)新能力以及團隊的寫作能力，從而實現(xiàn)對學(xué)生的綜合能力的培養(yǎng)。采用虛擬實驗和真實實驗相結(jié)合的方法，充分利用虛擬仿真實驗教學(xué)中心的虛擬實驗平臺，使學(xué)生從多角度，以多種方式參與實驗訓(xùn)練，充分鍛煉學(xué)生對實驗操作的動手能力。

2.2實驗流程圖，如圖2所示

（1）虛擬實驗。做實驗之前，學(xué)生可以先在力學(xué)實驗教學(xué)示范中心的網(wǎng)站上對伯努利方程實驗的虛擬實驗進(jìn)行操作、預(yù)覽實驗過程、掌握實驗原理、鞏固理論知識，并且可以直觀地體會做實驗的操作過程、觀察動態(tài)的實驗現(xiàn)象等，更重要的是學(xué)生還可以隨時隨地驗證和探索學(xué)習(xí)過程中遇到的疑難問題，對實際操作實驗進(jìn)行預(yù)習(xí)。虛擬實驗的整個過程與真實的實驗相差無幾，通過適時觀察到實驗現(xiàn)象及測壓管液面高度的變化規(guī)律，方便模擬出真實實驗的過程。伯努利方程實驗的虛擬實驗為學(xué)生創(chuàng)造良好的仿真實驗條件，實現(xiàn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、師生交流互動，激發(fā)了學(xué)生的求知欲和主動性，調(diào)動了學(xué)生參與實驗的積極性，為真實實驗操作打下堅實的基礎(chǔ)，提高了實驗的效率。

（2）真實實驗。學(xué)生進(jìn)入實驗室進(jìn)行動手操作的真實實驗，教師指導(dǎo)學(xué)生熟悉操作實驗裝置，例如測量流速與流量的儀表（畢托管、文丘里流量計、電磁流量計等）；啟發(fā)學(xué)生將所學(xué)理論知識結(jié)合工程實踐，采用已有的流體力學(xué)實驗教具，自主設(shè)計實驗項目，（比如利用流量計測試一下實驗室水管的流量、流速等）；引導(dǎo)學(xué)生利用實驗解決實際問題的能力，進(jìn)行實驗驗證并進(jìn)行實驗設(shè)計和創(chuàng)新，以及完成綜合實驗報告的撰寫。

通過虛擬實驗和實際操作實驗兩個環(huán)節(jié)的操作訓(xùn)練，有利于學(xué)生更加深刻地理解和掌握課本上的理論知識。

2.3實驗成績考核

伯努利方程實驗的成績考核由實驗項目設(shè)計、虛擬實驗操作、真實實驗操作和實驗報告四部分組成。實驗操作部分由指導(dǎo)教師現(xiàn)場打分，最終通過實驗報告：實驗方法的確定、實驗儀器的選擇、實驗步驟的制定、實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗結(jié)果的對比分析及研究總結(jié)等，可以有效地反映出學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力（包括實驗項目設(shè)計、實驗技能、團隊協(xié)作能力、操作動手能力和自主創(chuàng)新能力）。

3.實驗成果

置身于多媒體世界中，虛擬實驗使學(xué)生能看到、聽到、感覺到實驗對象、實驗過程、實驗結(jié)果，大大增加了仿真的形象性與直觀性，從而能夠激發(fā)學(xué)生實驗的興趣和主觀能動性，提升學(xué)生進(jìn)行實驗的積極性。由于虛擬實驗不受時間、場地的限制，學(xué)生可根據(jù)自己的需要安排學(xué)習(xí)時間，提高學(xué)習(xí)效率。而且虛擬與真實實驗兩者相結(jié)合，優(yōu)勢互補，切實保證了實驗教學(xué)的質(zhì)量。伯努利方程實驗是一個綜合性實驗，其系統(tǒng)的經(jīng)驗成果可以為其他流體力學(xué)實驗項目提供借鑒，引領(lǐng)實驗項目建設(shè)方向、探索人才培養(yǎng)模式。一些典型教學(xué)案例的積累，豐富了實驗教學(xué)的積淀。成功的案例可以啟發(fā)下屆學(xué)生在此基礎(chǔ)上發(fā)展創(chuàng)新，避免低水平的重復(fù)實驗；失敗的案例可以供學(xué)生借鑒，盡可能避免失敗，少走彎路。

4.結(jié)束語

虛擬實驗與真實實驗相結(jié)合豐富了流體力學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容，綜合利用了多種教學(xué)手段，提升了整個實驗教學(xué)水平。注重實驗過程設(shè)計，實驗方法科學(xué)、合理、新穎；實驗手段適當(dāng)、高效先進(jìn)。能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與積極性，培養(yǎng)學(xué)生對實驗的興趣。此外，虛擬實驗促進(jìn)了流體力學(xué)實驗網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的步伐，建立了流體力學(xué)虛擬實驗平臺和教學(xué)資料庫。（作者單位：南昌理工學(xué)院）

參考文獻(xiàn)：

[1]程立英，張志美，等.虛擬實驗在分級實驗教學(xué)中的應(yīng)用探究[J].沈陽師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011.

[2]朱敏.虛擬實驗與教學(xué)應(yīng)用研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2006.