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【關(guān)鍵詞】人才培養(yǎng)模式 高層次人才 教學(xué)改革 轉(zhuǎn)型

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）31-0233-01

一、引言

流體力學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)性很強(qiáng)和應(yīng)用性很廣的學(xué)科，它涵蓋自然科學(xué)的諸多領(lǐng)域。我校于1980年獲得流體力學(xué)學(xué)科碩士授予權(quán)，是全軍最早的流體力學(xué)碩士點(diǎn)，具有深厚的歷史積淀和成果積累，承擔(dān)了我校氣象學(xué)、海洋學(xué)和環(huán)境工程等專業(yè)流體力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)培訓(xùn)任務(wù)，和流體力學(xué)碩士生的培養(yǎng)任務(wù)。經(jīng)過(guò)30多年的建設(shè)與發(fā)展，根據(jù)部隊(duì)人才崗位需要，在人才培養(yǎng)中融合了大氣、海洋、軍事等多學(xué)科理論體系，具備了明顯區(qū)別于國(guó)內(nèi)流體力學(xué)學(xué)科的特色和優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際或國(guó)內(nèi)流體力學(xué)領(lǐng)域具有較大影響力。隨著軍隊(duì)綜合性大學(xué)訓(xùn)練任務(wù)和人才培養(yǎng)模式的根本轉(zhuǎn)型，流體力學(xué)作為基礎(chǔ)性突出、作用面廣、應(yīng)用性強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，對(duì)于培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)高素質(zhì)新型軍事人才的重要性也日益突出。

二、軍隊(duì)轉(zhuǎn)型條件下基礎(chǔ)學(xué)科如何求發(fā)展

在軍隊(duì)改革的關(guān)鍵時(shí)期，我校傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式也面臨著適應(yīng)新的轉(zhuǎn)變，教學(xué)方法也不斷創(chuàng)新[1]，探索有特色的流體力學(xué)人才培養(yǎng)新模式，對(duì)于提高學(xué)科的自身建設(shè)和促進(jìn)人才培養(yǎng)，都具有十分重要的意義。

1.創(chuàng)新教學(xué)理念，注重信息化手段的應(yīng)用。我們針對(duì)流體力學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，在人才培養(yǎng)上提出的教學(xué)思路是：強(qiáng)化理論基礎(chǔ)，注重專業(yè)應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)際，達(dá)到學(xué)研結(jié)合的目標(biāo)[2]。流體力學(xué)的特點(diǎn)是概念多、邏輯性強(qiáng)、理論上較難理解，但流體力學(xué)的很多現(xiàn)象卻與生活和生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)。在講授的過(guò)程中要理論聯(lián)系實(shí)際，同時(shí)將生活中的例子和他們熟悉的概念引入流體力學(xué)課堂，利用生活中的流體力學(xué)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)思考。我們以流體力學(xué)學(xué)科專業(yè)網(wǎng)站為平臺(tái)，建立并正在完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)，包括教學(xué)公告、課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)計(jì)劃、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)重點(diǎn)、參考資料和一系列微課等信息資源，學(xué)生可以在該網(wǎng)站上了解流體力學(xué)最新研究動(dòng)向和研究熱點(diǎn)問(wèn)題，作為知識(shí)的拓展和延伸。同時(shí)擬進(jìn)一步完善和學(xué)生討論交流的相關(guān)板塊，給學(xué)生營(yíng)造一個(gè)全方位、直觀的信息空間。教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的完美結(jié)合是現(xiàn)代信息社會(huì)中教學(xué)手段的根本性改革。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教與學(xué)的互動(dòng)，不受空間和時(shí)間的限制，是一種社會(huì)性、全民性的學(xué)習(xí)形式，為加強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了現(xiàn)實(shí)可能。

2.教學(xué)方法改革，完善考核評(píng)價(jià)體系。借鑒國(guó)內(nèi)外高水平院校在流體力學(xué)研究生課程教學(xué)上的先進(jìn)做法和成功經(jīng)驗(yàn)，以“學(xué)為主體”的教學(xué)理念指導(dǎo)教學(xué)方法改革，采用“小班化”教學(xué)模式，貫穿啟發(fā)式、研討式、研究式的教學(xué)方法，因材施教。在授課過(guò)程中一方面強(qiáng)化基礎(chǔ)理論的教學(xué)，打牢基礎(chǔ)；一方面滲透實(shí)踐的環(huán)節(jié)、前沿的要求、方法的意識(shí)。完善考核評(píng)價(jià)體系，改變傳統(tǒng)的單一題目解答的課程作業(yè)形式，布置計(jì)算模擬和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等相關(guān)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)學(xué)研結(jié)合。建立課程筆試和日?？己讼嘟Y(jié)合的考核機(jī)制，注重過(guò)程考核，綜合評(píng)定成績(jī)。筆試成績(jī)屬于總結(jié)性評(píng)價(jià)，又稱事后評(píng)價(jià)，信息來(lái)源是課程結(jié)束后的考試，主要功能是對(duì)教學(xué)質(zhì)量作出評(píng)價(jià)。日?？己藢儆谛纬尚栽u(píng)價(jià)，這是一種發(fā)展性評(píng)價(jià)，注重對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的關(guān)注，以及評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)教學(xué)的反饋，信息來(lái)源主要是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)、參與和動(dòng)手能力的考核。對(duì)教學(xué)內(nèi)容、組織形式、考核方法、任務(wù)設(shè)計(jì)等課程教學(xué)模式實(shí)施整體改革，提高學(xué)員的科學(xué)素質(zhì)和學(xué)習(xí)能力。

3.優(yōu)化研究方向，緊貼部隊(duì)需求。學(xué)科建設(shè)與研究生教育是研究型大學(xué)建設(shè)的重要任務(wù)，二者相輔相成[3]。依托流體力學(xué)學(xué)科，在前期的幾個(gè)研究方向的基礎(chǔ)上，我們緊貼部隊(duì)的需求和發(fā)展，凝練和優(yōu)化了幾個(gè)具有鮮明的軍事特色和優(yōu)勢(shì)的學(xué)科方向，形成了艦潛分層流體動(dòng)力學(xué)與海洋環(huán)境適應(yīng)性研究、湍流機(jī)理及數(shù)值模擬研究等穩(wěn)定的特色研究方向。建成了軍內(nèi)領(lǐng)先國(guó)內(nèi)先進(jìn)的現(xiàn)代流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，具有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)，成為我軍新型軍事人才培養(yǎng)和高水平科技創(chuàng)新的重要實(shí)踐基地。

4.探索教學(xué)、科研和部隊(duì)實(shí)踐相結(jié)合的培養(yǎng)模式。近幾年，我們一直在思考基礎(chǔ)學(xué)科如何在軍校改革的中求機(jī)遇、促發(fā)展，如何發(fā)揮大作用。近兩年我們制定了體現(xiàn)流體力學(xué)學(xué)科特色的最新研究生人才培養(yǎng)方案、包含專業(yè)課程標(biāo)準(zhǔn)12門(mén)和教學(xué)實(shí)施計(jì)劃；以流體力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)踐平臺(tái)為依托，開(kāi)展研究生課程的實(shí)踐教學(xué)，激發(fā)研究生的自主創(chuàng)新意識(shí)；大力加強(qiáng)研究生課程和教材建設(shè)，完成《高等流體力學(xué)》研究生教材編寫(xiě)等工作。

在研究生培養(yǎng)計(jì)劃中，要求研究生學(xué)員參加導(dǎo)師的科研項(xiàng)目和參加輔導(dǎo)授課等實(shí)踐活動(dòng)。近幾年來(lái)，本學(xué)科培養(yǎng)的研究生學(xué)員都參與了導(dǎo)師的科研項(xiàng)目，部分學(xué)員還參與了教材編寫(xiě)工作。部分研究生還參加了南海海區(qū)海洋調(diào)查任務(wù)，緊貼部隊(duì)需求，為以后盡快融入部隊(duì)適應(yīng)崗位需要打下基礎(chǔ)。我們還積極與國(guó)內(nèi)外高水平院?；蚩蒲性核?lián)合培養(yǎng)研究生，為部隊(duì)培養(yǎng)了許多適應(yīng)一線崗位任職需求的高質(zhì)量人才，在研究生創(chuàng)新實(shí)踐能力方面取得了突出的成績(jī)。畢業(yè)的研究生綜合素質(zhì)高，創(chuàng)新能力突出，適應(yīng)部隊(duì)能力強(qiáng)。

三、結(jié)論

研究生的培養(yǎng)是一個(gè)學(xué)科點(diǎn)生存和發(fā)展的基石，我校流體力學(xué)學(xué)科在研究生教育方面有著多年的經(jīng)驗(yàn)，前幾輩的老教授和專家為研究生的人才培養(yǎng)付出了畢生的心血，促進(jìn)了基礎(chǔ)學(xué)科的內(nèi)涵建設(shè)，使科研層次上臺(tái)階、學(xué)科隊(duì)伍創(chuàng)新能力增強(qiáng)、教學(xué)成果有效轉(zhuǎn)化、學(xué)科文化精神得到傳承。在軍隊(duì)院校人才戰(zhàn)略工程轉(zhuǎn)型的新形式下，我校傳統(tǒng)的流體力學(xué)人才培養(yǎng)模式必須面臨著適應(yīng)新轉(zhuǎn)變的改革，探索具有理工大學(xué)特色的流體力學(xué)人才培養(yǎng)新模式，不僅對(duì)于提高學(xué)科的自身建設(shè)，而且對(duì)于促進(jìn)學(xué)科在軍事科技創(chuàng)新和培養(yǎng)高質(zhì)量符合當(dāng)前軍事斗爭(zhēng)需要人才方面，都具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉全忠，王洪杰，宮汝志：關(guān)于工程流體力學(xué)課程教學(xué)改革的探討，《教育教學(xué)論壇》，2014年第1期：41-42.

[2]關(guān)暉，魏崗，曾文華：軍隊(duì)院校流體力學(xué)“小班化”教學(xué)模式改革的探索與總結(jié)，《南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)》（社會(huì)科學(xué)版）2015年6月，Vol.17（1）：116-119.

[3]齊昌政，郝書(shū)會(huì)，趙弘，汪志明：論學(xué)科建設(shè)與研究生教育的協(xié)調(diào)發(fā)展，《研究生教育研究》， 2014年第3期：66-70.

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[關(guān)鍵詞] 軍事物流 任職教育 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

影響我軍軍事物流發(fā)展的因素很多，但軍事物流管理人才，特別是創(chuàng)新型軍事物流管理人才的缺乏卻是關(guān)鍵性的，沒(méi)有人才一切就無(wú)從談起。軍事物流管理人才是稀缺資源，更是戰(zhàn)略資源。

一、任職教育條件下軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要任務(wù)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，軍事物流在國(guó)防戰(zhàn)略和后勤保障中的作用日益凸顯，形成了規(guī)模大、速度快、距離遠(yuǎn)、信息化程度高和管理復(fù)雜等諸多特點(diǎn)，配送式保障和“無(wú)縫隙”保障成為后勤保障的主要方式。軍事物流運(yùn)作環(huán)境的改變，為軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了新的要求。因此，任職教育條件下軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的任務(wù)主要是使受訓(xùn)的各級(jí)軍事物流管理人員在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，研究任職教育條件下制約軍事物流保障能力發(fā)揮的各種因素，探索提高軍事物流保障效能的方法手段。其核心就是創(chuàng)新任職教育條件下軍事物流管理理論和技能，有效增強(qiáng)受訓(xùn)人員的管理能力。

二、任職教育條件下軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)成

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

首先是基礎(chǔ)理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)。任職教育條件下的基礎(chǔ)理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)，應(yīng)當(dāng)以多媒體演示和軟件輔助模擬為主。其次是技術(shù)理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)，軍事物流管理應(yīng)用技術(shù)和信息化設(shè)備管理技術(shù)是軍事物流管理技術(shù)理論的主要部分。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)積極運(yùn)用軍事物流管理模擬訓(xùn)練器材，給學(xué)員提供在實(shí)踐中學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，通過(guò)實(shí)際操作演練，學(xué)員會(huì)主動(dòng)地理解和體驗(yàn)各種管理技巧，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、判斷、做出決策。最后是應(yīng)用理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這是軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心，教學(xué)過(guò)程中應(yīng)著重加強(qiáng)軍事物流管理綜合教學(xué)軟件的研制與運(yùn)用，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各層次管理人員利用同一保障想定方案，進(jìn)行同步管理活動(dòng)訓(xùn)練，提高各級(jí)受訓(xùn)人員的管理能力及協(xié)同意識(shí)。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段

一是崗位體驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。主要是指教員按照預(yù)先制訂的教學(xué)實(shí)施方案，以信息化戰(zhàn)爭(zhēng)為背景，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境設(shè)定成軍事物流管理活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，并賦予受訓(xùn)人員一定的崗位職責(zé)，組織其根據(jù)給定的約束條件和行動(dòng)規(guī)則，開(kāi)展軍事物流管理工作，提高學(xué)員的組織管理能力。二是案例式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，要注意通過(guò)再現(xiàn)實(shí)際工作中軍事物流管理的真實(shí)事例，讓學(xué)員在既定的情景中進(jìn)行體驗(yàn)、分析、決策，從而培養(yǎng)他們獨(dú)立思考能力和解決問(wèn)題能力。案例式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難點(diǎn)是選準(zhǔn)案例，提高案例質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)教員和學(xué)員之間的良性互動(dòng)。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理

包括實(shí)驗(yàn)計(jì)劃管理、實(shí)驗(yàn)組織管理和實(shí)驗(yàn)考核管理。

實(shí)驗(yàn)計(jì)劃管理指根據(jù)軍事物流管理教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理規(guī)定，確定實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，合理制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，并采取有力措施確保計(jì)劃順利實(shí)施；實(shí)驗(yàn)組織管理指明確軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)思想，選取有效的實(shí)驗(yàn)組織方法，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程有條不紊；實(shí)驗(yàn)考核管理，可以借助信息化手段，以計(jì)算機(jī)自動(dòng)化考核系統(tǒng)為主，人工考核為輔，盡量減少考核過(guò)程中人為因素的干擾，充分體現(xiàn)考核過(guò)程的公平性和指導(dǎo)性。

4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)保障

實(shí)驗(yàn)教學(xué)保障要點(diǎn)在于軟件設(shè)計(jì)、硬件配置和教員隊(duì)伍建設(shè)。軟件設(shè)計(jì)要充分體現(xiàn)信息化特點(diǎn)，包括設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)軍事物流管理綜合教學(xué)軟件、實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息資源庫(kù)、技術(shù)設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)等。軍事物流管理的組織過(guò)程，就是物流信息在各硬件設(shè)施設(shè)備之間流轉(zhuǎn)的過(guò)程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要配置軍事物流實(shí)訓(xùn)基地、實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和與之相配套的教材。教員隊(duì)伍建設(shè)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)保障的中心環(huán)節(jié)，軟件設(shè)計(jì)和硬件配置都要圍繞其展開(kāi)，確保任課教員能合理運(yùn)用各種信息化的教學(xué)手段和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

三、提高任職教育條件下軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的措施

1.立足軍事斗爭(zhēng)準(zhǔn)備需要，完善軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

首先要不斷吸納軍事物流管理新知識(shí)、新理論，特別是信息化程度較高的新技術(shù)，深入研究未來(lái)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)軍事物流保障方式、管理程序和人員素質(zhì)的新要求，充實(shí)軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。其次要有目的的設(shè)置與崗位任職需求相適應(yīng)的軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，可以是獨(dú)立的訓(xùn)練科目，訓(xùn)練內(nèi)容要偏重于實(shí)際操作、管理等；也可以與部隊(duì)的訓(xùn)練、演習(xí)相結(jié)合，既能節(jié)省實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本，更重要的是增強(qiáng)了教學(xué)效果。

2.緊跟任職教育發(fā)展步伐，創(chuàng)新軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段

創(chuàng)新軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，要遵循以學(xué)員為中心，提高其軍事物流管理實(shí)際應(yīng)用能力的原則，充分利用各種現(xiàn)代教育技術(shù)，如計(jì)算機(jī)模擬教學(xué)系統(tǒng)、虛擬教室技術(shù)以及遠(yuǎn)程教育技術(shù)等。教學(xué)管理部門(mén)要改變“重硬輕軟”的思想，在大量配置高性能實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)施的同時(shí)，還要加大投入人力、物力，研究新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。

3.著眼軍事教育訓(xùn)練信息化，加強(qiáng)軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)教員隊(duì)伍建設(shè)

一是建立人才選拔激勵(lì)制度。真正做到“能者上、平者讓、庸者下”，選拔出一批既有學(xué)術(shù)功底，又有創(chuàng)新精神的教學(xué)能手，作為骨干力量，充實(shí)軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍。二是要完善教員隊(duì)伍結(jié)構(gòu)。包括年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和職稱結(jié)構(gòu)，建立一支以資深教授為帶頭人，中青年講師為主體的擁有較高學(xué)歷和能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)教員隊(duì)伍。三是更新教員隊(duì)伍的知識(shí)技能。擔(dān)負(fù)軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的教員，除了要掌握傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)知識(shí)技能，還要不斷挖掘自身潛力，學(xué)習(xí)新的知識(shí)理論和教學(xué)方法，更加適應(yīng)任職教育條件下的軍事物流管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王豐等:軍事物流學(xué)[M].北京:中國(guó)物資出版社,2004

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一、上好緒論課，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

緒論是流體力學(xué)的第一部分內(nèi)容，是學(xué)生了解該課程的窗口，也是教師教學(xué)水平的第一次展示，學(xué)生對(duì)一門(mén)課程的興趣和認(rèn)識(shí)都是從緒論的講解中得到的。多講一些自然界與工程實(shí)際中的流體力學(xué)現(xiàn)象，而一般的流體力學(xué)教材忽視了這一點(diǎn)，或涉及很少。如：大氣與海洋相互作用、相互影響形成龐大的流體系，如龍卷風(fēng)、海嘯等現(xiàn)象都屬于流體力學(xué)的范疇；化工與石油工業(yè)上的應(yīng)用，如石油的運(yùn)輸；流體機(jī)械上的應(yīng)用，如水輪機(jī)、汽輪機(jī)等；航空和航天中飛行器的某些部件能提供升力如機(jī)翼；環(huán)境保護(hù)上的應(yīng)用，如泥石流、沙塵暴、熔巖流；土木與建筑上的應(yīng)用，講解1 940年美國(guó)華盛頓州的塔科馬峽谷吊橋被颶風(fēng)破壞等都涉及流體力學(xué)問(wèn)題，高樓群、冷卻塔群等建筑容易發(fā)生風(fēng)的震動(dòng)渦旋，如與建筑物的結(jié)構(gòu)發(fā)生共振，造成嚴(yán)重破壞；交通運(yùn)輸，如輪船、潛艇、高速列車的設(shè)計(jì)都涉及流體力學(xué)問(wèn)題。流體力學(xué)的應(yīng)用如此廣泛，使學(xué)生了解到學(xué)習(xí)流體力學(xué)的重要性，學(xué)生自然就產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)好流體力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

二、在講解理論知識(shí)時(shí)，做到重點(diǎn)突出，避免降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

數(shù)學(xué)和力學(xué)之間的緊密關(guān)系在流體力學(xué)這一力學(xué)分支中得以充分體現(xiàn)，無(wú)論是連續(xù)性方程還是能量方程的推導(dǎo)，沒(méi)有扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底，流體力學(xué)不可能得到很好的提高。只有掌握扎實(shí)的數(shù)學(xué)知識(shí)，在公式的推導(dǎo)過(guò)程中才不會(huì)感到枯燥；對(duì)于數(shù)學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)差的同學(xué)很容易在老師的推導(dǎo)過(guò)程中產(chǎn)生厭煩心理，而漸漸失去學(xué)習(xí)流體力學(xué)的興趣，所以在學(xué)習(xí)流體力學(xué)時(shí)應(yīng)備一本高等數(shù)學(xué)書(shū)。

有的教師過(guò)分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的嚴(yán)密性和完整性，而忽略了學(xué)生的接受能力，把每個(gè)推導(dǎo)細(xì)節(jié)都逐一介紹，學(xué)生被弄得糊里糊涂、知難而退。有的教師直接給出公式，讓學(xué)生直接照背。筆者每次在講解理論公式之前，首先應(yīng)強(qiáng)調(diào)本次公式推導(dǎo)的一般步驟和重點(diǎn)，用到了哪些數(shù)學(xué)知識(shí)，哪些推導(dǎo)步驟需要掌握的，哪些推導(dǎo)步驟是不太重要的，是只需要記住結(jié)論的。如果步驟不重要為什么還要講呢，因?yàn)橹v的是理論研究的方法――如何用數(shù)學(xué)等方法解決流體力學(xué)問(wèn)題，目的是讓學(xué)生掌握一種處理問(wèn)題的方法，拓寬學(xué)生思路，通過(guò)這些方法的介紹掌握定理的產(chǎn)生和適用條件，加深對(duì)定理的理解和記憶以及應(yīng)用。比如說(shuō)在講相對(duì)平衡的流體的壓強(qiáng)分布規(guī)律時(shí)，我首先告訴學(xué)生這個(gè)推導(dǎo)應(yīng)該會(huì)，因?yàn)檫@個(gè)推導(dǎo)步驟在解決一般平衡流體內(nèi)部的壓強(qiáng)分布規(guī)律和平衡流體對(duì)固體邊壁的作用力問(wèn)題時(shí)非常有用；而在講動(dòng)量方程時(shí)，強(qiáng)調(diào)記住結(jié)論并理解公式中各個(gè)物理量的含義。這樣做到重點(diǎn)突出，學(xué)生就會(huì)有的放矢的選擇性的集中注意力，避免了一個(gè)公式推導(dǎo)不理解而導(dǎo)致對(duì)整堂課的學(xué)習(xí)興趣的喪失。

三、多講一些實(shí)際生活中熟知的例子或重大事件，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

采用直觀有趣的實(shí)例來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在初等教育和中等教育中用得較多，而在高等教育中則較為少見(jiàn)，一方面大學(xué)的課程專業(yè)性較強(qiáng)，對(duì)許多課程來(lái)講，列舉出與我們?nèi)粘Ｉ钣嘘P(guān)的具有一定深度的一些有趣實(shí)例來(lái)，并不是一件十分容易的事；另一方面，各門(mén)課程均存在著學(xué)習(xí)內(nèi)容不斷加大而授課時(shí)數(shù)不斷減少的情況，很多教師不愿將寶貴的課堂時(shí)間用在列舉實(shí)例上來(lái)。

流體力學(xué)雖理論上比較難，卻與生活和生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)，在課程的講解過(guò)程中，多穿插一些實(shí)際生活中的現(xiàn)象，與課本中的理論結(jié)合起來(lái)講，可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如講流體的粘性時(shí)，比較水的粘性和糖漿的粘性，在講有旋運(yùn)動(dòng)時(shí)先講龍卷風(fēng)的例子，通過(guò)分析現(xiàn)象，理解本質(zhì)?？梢灾v一些重大事件，如在講流體靜力學(xué)的知識(shí)前講解1 993年青海溝后水庫(kù)垮壩事件，造成288入死亡和40人失蹤，溝后水庫(kù)突然垮壩失事是由于在設(shè)計(jì)上有缺陷和施工存在質(zhì)量問(wèn)題造成的。還有三峽工程建還是不建所引起的爭(zhēng)論，流體力學(xué)專家的分析和參與討論決定三峽工程還是要建。這樣使學(xué)生感到學(xué)好流體力學(xué)的重要性和作為一個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)人員的應(yīng)有的責(zé)任心。

四、采用多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)的授課方法相結(jié)合的手段

多媒體教學(xué)越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用，其最大優(yōu)點(diǎn)是形象、生動(dòng)、具體、直觀、易于理解并可加強(qiáng)記憶。在流體力學(xué)課程中引入多媒體教學(xué)，為這門(mén)古老學(xué)科開(kāi)創(chuàng)了新的教學(xué)環(huán)境，注入了新的活力。

篇4

關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；教學(xué)改革；大學(xué)；專業(yè)基礎(chǔ)課

中圖分類號(hào)：642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2013）03-0030-02

“工程流體力學(xué)”課程是以高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程力學(xué)、工程熱力學(xué)為基礎(chǔ)，集概念、公式、實(shí)際應(yīng)用于一體的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程基本概念抽象，公式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用眾多，尤其在石油行業(yè)尤為突出。石油工業(yè)中的許多問(wèn)題都要采用流體力學(xué)理論解決，諸如鉆井液循環(huán)壓力和流速的設(shè)計(jì)，套管強(qiáng)度的校核，采油過(guò)程中油井采出的流體在泵或井筒內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律分析，地面管線的布設(shè)，管徑設(shè)計(jì)，管線強(qiáng)度的校核，壓差與流量之間關(guān)系的確定，輸液泵的選擇和安裝位置的確定，儲(chǔ)油罐強(qiáng)度的校核，油品裝卸時(shí)間的計(jì)算，油品和天然氣的計(jì)量，氣蝕和水擊等現(xiàn)象的預(yù)防等。解決這些問(wèn)題，要求從事石油工程技術(shù)的科學(xué)工作者必須具備“工程流體力學(xué)”知識(shí)，以便在石油工程的建設(shè)和管理中更好地發(fā)揮作用。為了使學(xué)生能夠更好地學(xué)習(xí)掌握該課程的內(nèi)容，教學(xué)環(huán)節(jié)尤為重要。對(duì)如何設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，本文主要從以下四個(gè)方面加以說(shuō)明。

一、教學(xué)由多媒體與板書(shū)共同完成

教學(xué)板書(shū)是教師教學(xué)思路的整體反映，是教師在教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生理解和記憶，以及啟發(fā)學(xué)生思考的重要手段，是教學(xué)過(guò)程中不可缺少的組成部分。教學(xué)板書(shū)以文字、符號(hào)、圖表等手段將教學(xué)內(nèi)容直接訴諸學(xué)生的視覺(jué)，豐富了學(xué)生的感知表象，有助于學(xué)生吸收和掌握知識(shí)信息。在授課過(guò)程中，筆者把學(xué)生對(duì)使用板書(shū)和多媒體的意見(jiàn)進(jìn)行調(diào)查，90%的學(xué)生更傾向于使用板書(shū)教學(xué)。

由于“工程流體力學(xué)”課程，基本概念多、難理解，公式復(fù)雜難懂，采用板書(shū)邊寫(xiě)邊講解，給學(xué)生留有足夠的時(shí)間去理解，去認(rèn)知，接受起來(lái)更容易一些。但是流體本身運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，沒(méi)有固定的形狀，在外力作用下，流體流動(dòng)狀態(tài)、流動(dòng)規(guī)律是什么樣的，在板書(shū)上表達(dá)起來(lái)可能不夠準(zhǔn)確，不夠形象、逼真；而采用多媒體[1]，將其制作成圖片或動(dòng)畫(huà)課件，則直觀明了，生動(dòng)具體，給學(xué)生在視覺(jué)上以新穎的感覺(jué)，在頭腦里的印象會(huì)更深刻一些。比如：講工程流體力學(xué)的發(fā)展史，單純講授枯燥無(wú)味。此時(shí)，制作多媒體課件展示給大家， 比如弧線球也稱香蕉球，找一個(gè)足球明星踢弧線球的視頻放里面，邊放映邊講解，學(xué)生很感興趣，還學(xué)到了知識(shí)，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，起到了很好的引導(dǎo)效果。

二、將計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件融入到理論教學(xué)中

“工程流體力學(xué)”一般采用理論方法、實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)值計(jì)算三種方法研究，其中，數(shù)值計(jì)算就是使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件計(jì)算[2]，是當(dāng)今比較常用也比較流行的方法。計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（簡(jiǎn)稱CFD）是通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示，對(duì)包含有流體流動(dòng)和熱傳導(dǎo)等相關(guān)物理現(xiàn)象的系統(tǒng)所做的分析。CFD可以看作是在流動(dòng)基本方程控制下對(duì)流動(dòng)的數(shù)值模擬。通過(guò)這種數(shù)值模擬，可以得到極其復(fù)雜問(wèn)題的流場(chǎng)內(nèi)各個(gè)位置上基本物理量（如速度、壓力、溫度、濃度等）的分布，以及這些物理量隨時(shí)間的變化情況，確定漩渦分布特性、空化特性及脫流區(qū)等。CFD方法克服了理論方法和實(shí)驗(yàn)方法的局限性，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的計(jì)算，就好像在計(jì)算機(jī)上做一次物理實(shí)驗(yàn)。例如，機(jī)翼的繞流，通過(guò)計(jì)算機(jī)并將其結(jié)果在屏幕上顯示，就可以看到流場(chǎng)的各種細(xì)節(jié)；如激波的運(yùn)動(dòng)、強(qiáng)度、渦的生成與傳播、流動(dòng)的分離、表面的壓力分布、受力大小及其隨時(shí)間的變化等。數(shù)值模擬可以形象地再現(xiàn)流動(dòng)情景，與做實(shí)驗(yàn)沒(méi)有區(qū)別。

目前，CFD軟件中比較著名的就是Fluent軟件。所以可以在教學(xué)中使用Fluent軟件模擬，給學(xué)生展示流動(dòng)規(guī)律和流動(dòng)結(jié)果。例如：馮?卡門(mén)渦街，不同形狀物體繞流使用Fluent進(jìn)行模擬，既直觀又能清楚地展現(xiàn)流動(dòng)規(guī)律，同時(shí)對(duì)流體本身產(chǎn)生無(wú)限的向往，對(duì)“工程流體力學(xué)”課程充滿了期待和興趣，為學(xué)生以后學(xué)習(xí)軟件打下了基礎(chǔ)。

三、實(shí)施雙語(yǔ)教學(xué)

隨著我國(guó)與世界的接軌，隨著世界一體化進(jìn)程，迫切需要大量精通兩種以上語(yǔ)言的人才，作為一種培養(yǎng)國(guó)際化人才的有效手段，雙語(yǔ)教學(xué)勢(shì)在必行。高等教育作為教育的前沿陣地，也要同國(guó)際接軌。雙語(yǔ)教學(xué)本身就是我國(guó)高等教育國(guó)際化趨勢(shì)的客觀要求，對(duì)高校來(lái)講，可以加強(qiáng)國(guó)內(nèi)高校和國(guó)外高校的教學(xué)合作，高校之間的合作項(xiàng)目越來(lái)越多，有助于國(guó)內(nèi)外專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)體系的統(tǒng)一和完善；對(duì)教師來(lái)說(shuō)，可以促進(jìn)國(guó)內(nèi)高校教師同國(guó)外高校教師的學(xué)術(shù)交流，國(guó)內(nèi)高校教師可從中了解到很多世界前沿知識(shí)，并有效地傳遞給學(xué)生；從學(xué)生自身來(lái)看，打破了語(yǔ)言障礙，學(xué)生能夠在專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)較好地將母語(yǔ)和英語(yǔ)這兩種語(yǔ)言之間根據(jù)交際對(duì)象和工作環(huán)境的需要進(jìn)行切換，有效地開(kāi)展交流與合作，并且多掌握一種語(yǔ)言，就多了一份生存的手段，多了一份了解外部先進(jìn)世界的途徑，多一份機(jī)會(huì)。雙語(yǔ)教學(xué)不僅可以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用外語(yǔ)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，而且有利于學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握、精通一門(mén)外語(yǔ)（主要是英語(yǔ)），能夠多一種思維方式，學(xué)會(huì)從多種角度，用不同觀點(diǎn)看問(wèn)題，進(jìn)而提升競(jìng)爭(zhēng)能力，同時(shí)也為培養(yǎng)“復(fù)合型”人才奠定了基礎(chǔ)。

現(xiàn)今實(shí)施“雙語(yǔ)教學(xué)”，既符合與時(shí)俱進(jìn)的要求，又能夠提升教學(xué)水平，這意味著在教學(xué)中實(shí)施“雙語(yǔ)教學(xué)”勢(shì)在必行。在“工程流體力學(xué)”專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中改變使用單純母語(yǔ)（漢語(yǔ)）的教學(xué)方式，將外語(yǔ)（主要是英語(yǔ)）運(yùn)用于其教學(xué)的全過(guò)程之中，使之與母語(yǔ)教學(xué)互相融合、互相促進(jìn)，既體現(xiàn)專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)的特色和針對(duì)性的同時(shí)，又能夠全面提高學(xué)生的外語(yǔ)應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)，使教學(xué)更好地適應(yīng)新世紀(jì)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。在“工程流體力學(xué)”教學(xué)中推行雙語(yǔ)教學(xué)，使學(xué)生在雙語(yǔ)教學(xué)課堂中提高英語(yǔ)水平，學(xué)會(huì)用英語(yǔ)表達(dá)專業(yè)知識(shí)，繼而過(guò)渡到用英語(yǔ)去思維、求知、交流，以便熟練地用外語(yǔ)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。這種教學(xué)模式既符合經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展對(duì)涉外人才基本素質(zhì)的要求，也符合大學(xué)各專業(yè)交叉融合的發(fā)展方向，是教學(xué)改革的重要內(nèi)容。

根據(jù)“工程流體力學(xué)”課程的特點(diǎn)，在其教學(xué)中可以使用綜合型教學(xué)模式。即對(duì)一些基本概念、基本理論，比較好理解的，可以采用浸入型；而對(duì)一些公式的推導(dǎo)，專業(yè)性比較強(qiáng)的，難于理解的采用過(guò)渡型。另外，將一些流體發(fā)展的歷史、實(shí)例用多媒體教學(xué)手段進(jìn)行授課，達(dá)到直觀的效果。

四、注重實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

“工程流體力學(xué)”也是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)[3]。很多流體力學(xué)理論都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)建立起來(lái)的，理論分析得出的結(jié)果需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，而實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行又需要用分析得出的理論來(lái)指導(dǎo)。因此，實(shí)驗(yàn)是“工程流體力學(xué)”課程的重要組成部分，是必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。它不僅是為了驗(yàn)證理論，有助于學(xué)生學(xué)好流體力學(xué)，而且是培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究、提高獨(dú)立工作和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。

隨著大學(xué)教育的普及，受教育的人數(shù)迅猛增長(zhǎng)，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備與人數(shù)增長(zhǎng)不成比例，導(dǎo)致教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的間隔周期較長(zhǎng)，使得實(shí)驗(yàn)前，有些學(xué)生并沒(méi)有做好充分的準(zhǔn)備，并且缺乏必要的理論復(fù)習(xí)，對(duì)即將做的實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)沒(méi)概念，致使理論和實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重脫節(jié)，實(shí)驗(yàn)效果不佳。但是對(duì)學(xué)生的考核僅僅是一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，導(dǎo)致有些報(bào)告抄襲嚴(yán)重，甚至有些學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，看別人怎么做就怎么做。這樣，學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力怎么能培養(yǎng)出來(lái)？更不用說(shuō)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和發(fā)散思維。實(shí)驗(yàn)課是教學(xué)的必要環(huán)節(jié)，也是重要環(huán)節(jié)，不容忽視。

1.實(shí)驗(yàn)前，回顧與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)了解本次實(shí)驗(yàn)和相關(guān)理論，這里的相關(guān)理論不是本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)該由學(xué)生通過(guò)做實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)；也可以將本實(shí)驗(yàn)過(guò)程錄制成一段視頻，讓學(xué)生提前看一下，熟悉一下實(shí)驗(yàn)過(guò)程，視覺(jué)在人心中留的印象會(huì)更深刻一些，做到心中有數(shù)，這樣真正自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)就不會(huì)茫然。

2.由于時(shí)間和設(shè)備的限制，實(shí)驗(yàn)只能就某一種情況進(jìn)行操作，對(duì)其他條件變化時(shí)會(huì)有什么樣的規(guī)律不能面面俱到，這時(shí)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件演示也會(huì)收到很好的教學(xué)效果。所以，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件不僅在教學(xué)中，在實(shí)驗(yàn)中的作用也是顯著的。

3.在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)課考核的方法也應(yīng)該相應(yīng)地加以整改。通過(guò)純粹的書(shū)面實(shí)驗(yàn)報(bào)告和出勤率進(jìn)行考核，學(xué)生互相抄襲，敷衍了事，實(shí)驗(yàn)做完后真正的原理還沒(méi)弄明白。為了避免此類情況的發(fā)生，一方面，考核每個(gè)學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，邊做實(shí)驗(yàn)邊講解，不僅能夠鍛煉學(xué)生動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，語(yǔ)言表達(dá)能力相應(yīng)地也有所提高，為此應(yīng)該增加實(shí)驗(yàn)教師的人數(shù)；另一方面，除了增加實(shí)驗(yàn)課在最終成績(jī)的比例（10%）外，還要在期末試卷中增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解能力和掌握情況。

為了使學(xué)生能夠更好地掌握“工程流體力學(xué)”課程的內(nèi)容，教學(xué)需要改革，這就要求當(dāng)代大學(xué)教師不斷地嘗試、不斷地探索新的教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。本文針對(duì)“工程流體力學(xué)”這門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，提出了幾點(diǎn)教學(xué)建議，希望對(duì)工作在一線的流體力學(xué)教師有點(diǎn)幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]于靖博，張文孝，李廣華.工程流體力學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].裝備制造技術(shù)，2011，（11）.

篇5

Fluid Mechanics Course Teaching Design

Based on Virtual Experiment Platform

GAO Junxia

（Department of Mechanical and Electrical Engineering， Tangshan College， Tangshan， Hebei 063000）

Abstract Fluid mechanics courses for abstract concepts， theories and strong， fluid movement and the lack of student perceptions of the characteristics of the fluid dynamics of virtual experiment platform designed to integrate into the classroom session， with pictures， animations and other media means and application of knowledge engineering background to explain the point， explain the physical meaning of the concepts and formulas， and combine classroom teaching with virtual experiment teaching， not only preview to help students hydrodynamic theory and the basic operation of the experiment， but also makes the students' theoretical and experimental phenomena inherent in a more thorough understanding， further enhance the overall quality of students and so the effect is obvious.

Key words fluid mechanics； virtual experiment platform； teaching design； classroom teaching； experimental teaching

1 流體力學(xué)課程改革現(xiàn)狀

由于流體力學(xué)概念抽象、理論性強(qiáng)，學(xué)生對(duì)流體運(yùn)動(dòng)又缺乏感性認(rèn)識(shí)，流體力學(xué)課程歷來(lái)被認(rèn)為是學(xué)生難學(xué)、教師難教的課程之一。為了講清概念、交代眾多公式的來(lái)龍去脈、介紹豐富的工程背景和應(yīng)用知識(shí)，流體力學(xué)授課需要大量課時(shí)，這與目前國(guó)內(nèi)提倡的教學(xué)改革縮減理論授課課時(shí)相矛盾。不加強(qiáng)基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用知識(shí)難以提高教學(xué)質(zhì)量，局促的課時(shí)除了教會(huì)學(xué)生做題、應(yīng)付考試外沒(méi)有多少時(shí)間講解其他內(nèi)容。如何更好地處理少課時(shí)與大教學(xué)量之間的矛盾，國(guó)內(nèi)不少高校進(jìn)行了此方面的改革，比如研制流體力學(xué)多媒體電子教案，加大網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源等等彌補(bǔ)課時(shí)的不足。這些措施對(duì)于課堂教學(xué)幫助很大，但均無(wú)法替代實(shí)驗(yàn)教學(xué)，無(wú)法幫助學(xué)生更加深刻地理解理論、應(yīng)用理論。而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)重點(diǎn)卻是教學(xué)生如何操作儀器，如何記錄處理數(shù)據(jù)，而不會(huì)關(guān)注于讓學(xué)生知道為什么要“那么做”。因此課堂教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容之間缺乏有效的銜接與溝通，導(dǎo)致很多學(xué)生只知如何做實(shí)驗(yàn)，而不知為何做實(shí)驗(yàn)。

目前，關(guān)于虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的案例也很多，但多數(shù)集中于研究如何使其更好地輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而對(duì)于將虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與課堂教學(xué)相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的研究相對(duì)較少，唐山學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)流體傳動(dòng)課程組教師針對(duì)此種情況，開(kāi)發(fā)了基于Flash的流體力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并將之與課堂教學(xué)相結(jié)合，進(jìn)行了基于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的理論教學(xué)與虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)設(shè)計(jì)與探索。

2 基于Flash的流體力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)介

用Flash做動(dòng)畫(huà)比較靈活，如表現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)理、物理過(guò)程、動(dòng)作分解等，也可編程。流體力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基于Flash語(yǔ)言而編制，主要是為建立一種創(chuàng)造和引導(dǎo)模擬實(shí)驗(yàn)的交互環(huán)節(jié)，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師接洽，利用Flash將實(shí)驗(yàn)設(shè)備虛擬化，并用動(dòng)畫(huà)的手段將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象演示出來(lái)，學(xué)生根據(jù)需要選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。以“動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)”為例，在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上運(yùn)行該實(shí)驗(yàn)，界面如圖1所示，既可以通過(guò)“原理”標(biāo)簽學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)還可以觀測(cè)到動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)演示。虛擬實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)流程、處理一些常見(jiàn)的難點(diǎn)問(wèn)題。學(xué)生如果需要，也可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí)，直至熟悉掌握實(shí)驗(yàn)操作技能。

3 教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

教學(xué)的目的在于使學(xué)生真正掌握應(yīng)知應(yīng)會(huì)的內(nèi)容，并且獲得能力上的鍛煉和提高。下面以唐山學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)流體力學(xué)課程教學(xué)為例，簡(jiǎn)介基于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的流體力學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)。

3.1 基于虛擬實(shí)驗(yàn)的研討式教學(xué)

首先教師帶學(xué)生一起溫習(xí)中學(xué)時(shí)的動(dòng)量定理內(nèi)容，而后提出疑問(wèn)：當(dāng)介質(zhì)不再時(shí)固體，而是液體時(shí)，動(dòng)量定理還適用嗎？如何用？以啟發(fā)式教學(xué)思想為基礎(chǔ)，在教師的引導(dǎo)下啟發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)地思考問(wèn)題，并在同學(xué)之間、師生之間進(jìn)行相互交流和互動(dòng)式思考和學(xué)習(xí)，進(jìn)而公式推導(dǎo)獲得動(dòng)量方程，而后利用流體力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)演示動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)過(guò)程，請(qǐng)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，討論分析該實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證原理。這種將課堂教學(xué)與虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的方式，不僅幫助學(xué)生進(jìn)行了流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)，而且使得學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的理論理解得更加透徹深入，提高了學(xué)生的思維能力和對(duì)一些重要概念的理解力。

3.2 操作訓(xùn)練與思維訓(xùn)練相結(jié)合

沿程阻力損失的計(jì)算是流體力學(xué)課程的教學(xué)重點(diǎn)之一，而其中的沿程阻力系數(shù)的正確選擇尤其關(guān)鍵，同時(shí)這里也涉及到一個(gè)很著名的實(shí)驗(yàn)：尼古拉茲實(shí)驗(yàn)。唐山學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)流體力學(xué)課程的理論授課教師和實(shí)驗(yàn)教師并不是同一人，該課程有6學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)為“沿程阻力系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)”。在最終的實(shí)驗(yàn)操作考核中，理論授課教師通過(guò)觀察學(xué)生 “沿程阻力系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)” 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，發(fā)現(xiàn)學(xué)生操作很熟練，記錄數(shù)據(jù)整齊認(rèn)真，并且很快地利用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中給出的層流狀態(tài)下的計(jì)算公式算出了沿程阻力系數(shù)的數(shù)值，但其中存在一個(gè)問(wèn)題被學(xué)生忽略了，即根據(jù)計(jì)算的結(jié)果核實(shí)是否真正是層流流動(dòng)狀態(tài)。如果閥門(mén)開(kāi)度合理，大部分同學(xué)的結(jié)果應(yīng)該是可信的，但是任何實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，均無(wú)法排除一些其他人為因素。操作技能訓(xùn)練的同時(shí)，學(xué)生并未注意到分析并解決問(wèn)題的嚴(yán)密性，思維訓(xùn)練未達(dá)到與操作訓(xùn)練同步。

將虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)引入課堂教學(xué)后，授課教師在學(xué)生們完成此實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，再次在課堂上演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并將兩組往屆學(xué)生的實(shí)驗(yàn)考核記錄數(shù)據(jù)（一組數(shù)據(jù)正常，一組異常）以及得出的沿程阻力系數(shù)結(jié)果記錄在黑板上，教師提出質(zhì)疑，即該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊穹从砇e與尼古拉茲實(shí)驗(yàn)曲線的內(nèi)在聯(lián)系？因是小班授課（共28名學(xué)生），將全班學(xué)生分成7個(gè)小組，在討論中，學(xué)生反復(fù)研究教材內(nèi)容，推敲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最后幾乎每個(gè)小組都得出了較全面的結(jié)論。此種方式的開(kāi)展，比填鴨式的反復(fù)做題強(qiáng)化訓(xùn)練得到的學(xué)習(xí)效果好很多。

如果授課教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中能夠充分利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，則教學(xué)效果可大大提高，學(xué)生收效顯著。

篇6

關(guān)鍵詞：《流體力學(xué)》課程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革；建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）16-0225-02

一、前言

我校的學(xué)生培養(yǎng)定位是：“立足內(nèi)蒙古，面向全國(guó)，服務(wù)國(guó)家基礎(chǔ)工業(yè)和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)，培養(yǎng)崗位適應(yīng)性強(qiáng)、工作作風(fēng)踏實(shí)的應(yīng)用型人才”[1]。

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是：“適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德智體全面發(fā)展，基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新意識(shí)和工程實(shí)施能力的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才”。畢業(yè)生能夠從事工業(yè)與民用建筑室內(nèi)環(huán)境與暖通空調(diào)、通風(fēng)除塵、采暖供熱、燃?xì)夤?yīng)、建筑給排水等公共設(shè)施系統(tǒng)、建筑熱能供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、管理以及建筑自動(dòng)化系統(tǒng)的方案制訂，并具有初步的應(yīng)用研究與開(kāi)發(fā)能力，能夠在設(shè)計(jì)研究院、建筑工程單位、物業(yè)管理公司及相關(guān)的科研、生產(chǎn)和教學(xué)等單位從事技術(shù)與管理工作。

《流體力學(xué)》是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的一門(mén)主要技術(shù)基礎(chǔ)課，也是我校重點(diǎn)建設(shè)課程之一，是該專業(yè)工程技術(shù)人員必須掌握的知識(shí)。同時(shí)，該課程也是我校環(huán)境工程、熱能與動(dòng)力工程、礦物加工工程、采礦工程、機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化等工程專業(yè)必須開(kāi)設(shè)的課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握流體力學(xué)的基本概念、基本理論以及水力計(jì)算的基本方法。流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)是流體力學(xué)課程的重要組成部分，流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)是發(fā)展流體力學(xué)理論，驗(yàn)證流體力學(xué)假說(shuō)，理解流體力學(xué)現(xiàn)象，解決流體力學(xué)工程問(wèn)題的一個(gè)重要手段，該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的好壞影響到學(xué)生對(duì)知識(shí)的了解和掌握，以及動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，甚至影響到他們就業(yè)后對(duì)專業(yè)知識(shí)的靈活運(yùn)用。

二、當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀。流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)是《流體力學(xué)》課程的重要環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)基本目的要求是：使學(xué)生觀測(cè)流動(dòng)現(xiàn)象，驗(yàn)證所學(xué)理論，掌握實(shí)驗(yàn)的方法和操作技能，訓(xùn)練學(xué)生整理實(shí)驗(yàn)資料、編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)格的科學(xué)作風(fēng)。目前我?！读黧w力學(xué)》課程開(kāi)設(shè)的主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：雷諾實(shí)驗(yàn)、伯努利方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、圓形管道沿程阻力實(shí)驗(yàn)、圓形管道局部阻力實(shí)驗(yàn)、一元流動(dòng)量方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、氣體紊流射流實(shí)驗(yàn)等[2]，全部是傳統(tǒng)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)室房間、實(shí)驗(yàn)器材、指導(dǎo)教師人數(shù)等方面的條件有限，綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)不能開(kāi)出。不同專業(yè)、不同學(xué)時(shí)的《流體力學(xué)》課程的學(xué)生進(jìn)行完全相同的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)課堂上，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式要求等方面進(jìn)行講解，之后學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，出現(xiàn)問(wèn)題在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行處理，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)完成情況和質(zhì)量來(lái)評(píng)定成績(jī)。雖然實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)設(shè)的比較全面，基本覆蓋了課程的主要內(nèi)容，也有利于增進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，但沒(méi)有激發(fā)學(xué)生的積極性，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和熱情沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)，只是被動(dòng)的完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。近年來(lái)伴隨著我國(guó)教育體制的改革發(fā)展和招生規(guī)模的擴(kuò)大，給學(xué)校的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇，使學(xué)校的發(fā)展取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但不可回避的是學(xué)生質(zhì)量在不同程度上有所下降，基礎(chǔ)知識(shí)不很扎實(shí)，給后續(xù)教學(xué)工作帶來(lái)了困難，也是擺在全校師生面前的難題。另外還有相當(dāng)一部分學(xué)生是通過(guò)調(diào)劑專業(yè)而來(lái)的，不是他們所鐘情和喜愛(ài)的專業(yè)，因此，學(xué)習(xí)積極性也不高，疲于應(yīng)付，學(xué)習(xí)目的不明確，態(tài)度不很認(rèn)真，缺乏學(xué)習(xí)的熱情和動(dòng)力，只求考試及格過(guò)關(guān)了事，流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)也是如此。

近年來(lái)，學(xué)校也做了很大努力，在改善實(shí)驗(yàn)條件方面投入不少，但由于學(xué)生人數(shù)眾多，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)較少，實(shí)驗(yàn)小組人數(shù)偏多，親自動(dòng)手操作的次數(shù)不是很多，感性認(rèn)識(shí)不夠，盡管實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師想盡一切辦法，盡可能多的創(chuàng)造機(jī)會(huì)，但收效甚微，實(shí)驗(yàn)效果不理想，有的甚至連最基本的測(cè)試儀器，如畢托管的工作原理、使用及注意事項(xiàng)等都不清楚。另一方面，由于小組人數(shù)多，實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)相同，實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重，沒(méi)有進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、分析、結(jié)果的討論，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)的感悟不深，對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解、體會(huì)起不到作用，同時(shí)給實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核帶來(lái)了不便。

三、課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革內(nèi)容

1.實(shí)驗(yàn)課的地位。實(shí)驗(yàn)是《流體力學(xué)》課程非常重要的組成部分，但是在教學(xué)實(shí)踐中，往往更多強(qiáng)調(diào)的是理論的重要性，而忽視了實(shí)驗(yàn)對(duì)流體力學(xué)理論學(xué)習(xí)的幫助。因此要充分重視流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)的地位，實(shí)驗(yàn)在流體力學(xué)教學(xué)中和理論課具有同樣的重要作用，流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證理論、數(shù)值計(jì)算結(jié)果的唯一途徑，是學(xué)生獲得流體力學(xué)感性知識(shí)的主要方法，有利于學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的深入理解，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步思考，培養(yǎng)他們的擴(kuò)散思維，調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性。另外，要樹(shù)立重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)、熱情服務(wù)學(xué)生的觀念。首先要重視實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，無(wú)論從政策傾斜還是人力、物力以及資金投入等方面都予以高度重視；其次要尊重實(shí)驗(yàn)教師的地位和實(shí)驗(yàn)教師的勞動(dòng)，吸引具有一定操作技能和設(shè)計(jì)構(gòu)思能力的教師充實(shí)到實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍中。

2.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容?！读黧w力學(xué)》是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，其內(nèi)容貫穿了建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的所有領(lǐng)域，如采暖供熱中的熱媒介質(zhì)（水）的流動(dòng)，空調(diào)工程中空氣、冷凍水、冷凝水的流動(dòng)，通風(fēng)除塵中空氣以及粉塵粒子的流動(dòng)，鍋爐中的煙氣、水、蒸汽、粉塵粒子的流動(dòng)等，所有這些流動(dòng)的參數(shù)測(cè)試分析類似于流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)，因此流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該與工程實(shí)踐緊密結(jié)合。而目前《流體力學(xué)》課程開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)全部是傳統(tǒng)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，也是非常經(jīng)典基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)，雖然實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)設(shè)的比較全面，基本覆蓋了課程的主要內(nèi)容，也有利于增進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，但是，和專業(yè)工程實(shí)踐脫節(jié)，聯(lián)系不密切，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性不高[3，4]。

在完成傳統(tǒng)經(jīng)典基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的之后，指導(dǎo)組織學(xué)生自行完成一次設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn)，把原有單一的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容組合到新的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，如具有一定規(guī)模的管網(wǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)設(shè)計(jì)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，分別測(cè)定不同工況下的運(yùn)行參數(shù)，如流量、流速、壓力等，這樣既把流體力學(xué)知識(shí)和專業(yè)課的知識(shí)結(jié)合在了一起，由于是按照自己的意愿設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，因而增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又提高了學(xué)生的操作運(yùn)行技能，同時(shí)，在解決出現(xiàn)問(wèn)題的過(guò)程中，使學(xué)生學(xué)到的知識(shí)得到了綜合應(yīng)用。因此筆者以為，傳統(tǒng)經(jīng)典基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)固然重要，可以使學(xué)生所學(xué)知識(shí)得到加深鞏固和理解，綜合型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則是對(duì)學(xué)生綜合能力得到鍛煉和提高的有效途徑。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，優(yōu)化現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)資源，在完成傳統(tǒng)經(jīng)典驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，加強(qiáng)了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出。

3.教學(xué)手段與方法。為了達(dá)到應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，要打破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師講解學(xué)生聽(tīng)的模式，指導(dǎo)教師與實(shí)驗(yàn)學(xué)生采取互動(dòng)的形式，共同探討實(shí)驗(yàn)的目的、意義、背景、對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)以及和相關(guān)知識(shí)的聯(lián)系、完成實(shí)驗(yàn)測(cè)定的技術(shù)路線等，使學(xué)生處于主體地位，積極參與，主動(dòng)進(jìn)行。方法可以靈活多樣，教學(xué)手段可輔助以教學(xué)錄像、多媒體等，對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題應(yīng)讓學(xué)生互相討論，從中獲得答案，指導(dǎo)教師予以補(bǔ)充。實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核不拘泥于實(shí)驗(yàn)報(bào)告，應(yīng)根據(jù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊饬x的感悟、對(duì)知識(shí)聯(lián)系的理解、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作、問(wèn)題分析討論、實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量等綜合評(píng)價(jià)[3，4]。

四、結(jié)語(yǔ)

《流體力學(xué)》是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的一門(mén)主要技術(shù)基礎(chǔ)課，也是我校重點(diǎn)建設(shè)課程之一，同時(shí)也是環(huán)境工程、熱能與動(dòng)力工程等專業(yè)必須開(kāi)設(shè)的課程。流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)是該課程非常重要的組成部分，實(shí)驗(yàn)不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以有意識(shí)的培養(yǎng)學(xué)生觀察事物的能力、分析解決問(wèn)題的能力和相互協(xié)調(diào)合作的能力。因此要轉(zhuǎn)變觀念，重視流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，整合流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)資源，進(jìn)一步補(bǔ)充完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，改革流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段，不斷研究流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展趨勢(shì)，不僅要使學(xué)生完成經(jīng)典基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，更重要的是要放手讓學(xué)生開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)型、研究型實(shí)驗(yàn)，突出學(xué)生的主體性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新性，使每一個(gè)完成流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生從中得到鍛煉和提高，為培養(yǎng)綜合型建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)人才奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]內(nèi)蒙古科技大學(xué)教務(wù)處組.內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科專業(yè)培養(yǎng)方案（2014版）[Z].

[2]陳俊俊，李義科，牛永紅，龐S佶，劉素霞.新版《流體力學(xué)》課程教學(xué)大綱修訂及思考[J].科學(xué)管理研究，2011，（2）.

篇7

關(guān)鍵詞 流體力學(xué) 工程實(shí)例 教學(xué)模式改革

0引言

“流體力學(xué)”課程是工科專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，綜合了張量、場(chǎng)論、復(fù)變函數(shù)、數(shù)值方法等數(shù)學(xué)知識(shí)，在水利、土木、建筑和熱能等工程技術(shù)領(lǐng)域中都涉及許多流體力學(xué)問(wèn)題。目前許多高校教師在講授該門(mén)課程時(shí)還是采用傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)的單向傳授方式，課堂中注重基本概念的講解和公式的推導(dǎo)，課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)聯(lián)系較弱，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)理解不夠深刻，逐漸失去了學(xué)習(xí)興趣。因此此次教學(xué)模式改革提出以工程實(shí)例為導(dǎo)向，在授課中采用工程案例分析、增加實(shí)踐環(huán)節(jié)和第二課堂等綜合形式教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

1教學(xué)改革思路

第一，由于在流體力學(xué)教學(xué)過(guò)程中，知識(shí)點(diǎn)比較抽象，學(xué)生難理解。因此，打破以往“滿堂灌”式授課方式，針對(duì)某些重要知識(shí)點(diǎn)，首先教師課前布置任務(wù)，學(xué)生初步了解課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和主觀學(xué)習(xí)能力。在授課過(guò)程中，教師針對(duì)課堂講授的內(nèi)容，運(yùn)用多媒體教學(xué)方式，向?qū)W生展示圖片、視頻、動(dòng)畫(huà)等信息，比傳統(tǒng)方式更直觀、更容易被學(xué)生接受，與傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)方式相結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，尤其對(duì)于推導(dǎo)繁瑣公式，教師運(yùn)用多媒體方式可以強(qiáng)化學(xué)生的理解。并且，教師應(yīng)注重理論聯(lián)系實(shí)際，通過(guò)工程案例分析和討論等方法，講授某些特定知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的工程問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)課程的興趣，激發(fā)了學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，加深學(xué)生對(duì)該課程內(nèi)容的理解和認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生分析流體力學(xué)問(wèn)題和建立相應(yīng)模型和分析計(jì)算的能力。學(xué)生通過(guò)工程案例分析，可以理解不同流態(tài)流體所對(duì)應(yīng)的工程背景及其理論基礎(chǔ)，利用課堂所學(xué)理論知識(shí)總結(jié)其流動(dòng)規(guī)律。課中針對(duì)某重要知識(shí)點(diǎn)，教師布置相關(guān)綜合訓(xùn)練內(nèi)容，學(xué)生自主完成綜合報(bào)告，在此過(guò)程中學(xué)生能夠充分理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，建立知識(shí)體系，掌握該知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際工程中應(yīng)用，并能夠在實(shí)際生產(chǎn)生活中合理運(yùn)用該知識(shí)點(diǎn)。另外，對(duì)于某些特殊的知識(shí)點(diǎn)，教師還可以從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，列舉生活中的流體力學(xué)問(wèn)題，聯(lián)系生活進(jìn)行講授，具體內(nèi)容為：

第二，通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，在保證課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，采用多種形式的實(shí)踐活動(dòng)，增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論與實(shí)踐相結(jié)合，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，鞏固所學(xué)基礎(chǔ)理論，能夠幫助學(xué)生更好地理解理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。在學(xué)校工科專業(yè)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)顯得尤為重要。在實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，為使學(xué)生更好地掌握重點(diǎn)和難點(diǎn)，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作技能的掌握，采用“教”、“學(xué)”、“做”相結(jié)合的教學(xué)方法，以精講多練為主。在實(shí)驗(yàn)操作之前，讓學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)流程中的每一步驟，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，對(duì)知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)有進(jìn)一步的理解。此外，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，重視培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新，為學(xué)生提供創(chuàng)新空間。學(xué)生通過(guò)工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)，直觀明了地觀察不同流態(tài)的流動(dòng)現(xiàn)象，量測(cè)不同流態(tài)的流動(dòng)參數(shù)，分析其流動(dòng)特點(diǎn)，再與理論相結(jié)合總結(jié)流動(dòng)規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性與創(chuàng)新性，為學(xué)生將來(lái)更好地投入工程實(shí)際奠定基A。

第三，采用工程性質(zhì)形式的試題幫助學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)及其應(yīng)用。同時(shí)，授課時(shí)增加課堂對(duì)話、采用互動(dòng)式教學(xué)方法，及時(shí)了解學(xué)生掌握情況并對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。另外，開(kāi)設(shè)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作的第二課堂，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并加大課外作業(yè)量，使學(xué)生通過(guò)作業(yè)消化課堂教學(xué)內(nèi)容，每次作業(yè)批改結(jié)束后，通過(guò)習(xí)題課幫助學(xué)生辨析原理理解的誤區(qū)、概念混淆之處等習(xí)題中出現(xiàn)的問(wèn)題。任課教師定期進(jìn)行教學(xué)研討，對(duì)教學(xué)中的難點(diǎn)、重點(diǎn)進(jìn)行討論，群策群力，尋求好的解決方法。平時(shí)注意收集教學(xué)中的難點(diǎn)、重點(diǎn)問(wèn)題，組織老師進(jìn)行研究，在教學(xué)研討時(shí)集中交流。

2教學(xué)組織過(guò)程

2.1課堂講授

以學(xué)生為中心，以教師為導(dǎo)學(xué)、助學(xué)為主，利用工程案例分析、生活實(shí)例和小組討論等形式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)參與熱情與積極性。課前布置工程案例分析，學(xué)生自行查閱資料，課堂上分組討論，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取已有知識(shí)和創(chuàng)造新知識(shí)的能力。以工程問(wèn)題為主線，提出與之相互對(duì)應(yīng)的課程內(nèi)容，進(jìn)而解釋課程內(nèi)容的性質(zhì)、原理以及適用條件，總結(jié)解決此類工程問(wèn)題的方法和規(guī)律，使得學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容的理解更加生動(dòng)具體。

2.2增加實(shí)踐環(huán)節(jié)

本專業(yè)流體力學(xué)課程共64學(xué)時(shí)，此次教學(xué)模式改革準(zhǔn)備通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，融入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)體系中實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)為輔助教學(xué)部分，各實(shí)驗(yàn)互相獨(dú)立，綜合性不強(qiáng)，造成學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性較差。目前學(xué)校擁有兩個(gè)流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，不僅可以開(kāi)展流體力學(xué)基礎(chǔ)演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生還可以動(dòng)手參與伯努利方程實(shí)驗(yàn)、畢托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，結(jié)合工程中流體流動(dòng)問(wèn)題，學(xué)生能夠更加直觀明了地觀察到流體處于不同工程問(wèn)題中所對(duì)應(yīng)的流動(dòng)現(xiàn)象和規(guī)律，量測(cè)不同流態(tài)的流動(dòng)參數(shù)，進(jìn)而結(jié)合課堂講授的內(nèi)容驗(yàn)證實(shí)踐結(jié)果。同時(shí)，教師應(yīng)為學(xué)生留有一定空間，學(xué)生可以在充分理解所需知識(shí)內(nèi)容的基礎(chǔ)之上，開(kāi)展創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)，這一過(guò)程充分調(diào)動(dòng)學(xué)生科學(xué)研究熱情，突出培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題并解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S及創(chuàng)新能力。

2.3第二課堂

流體力學(xué)課程包括流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)三大部分，課程講述內(nèi)容較多。針對(duì)這種知識(shí)內(nèi)容多而學(xué)時(shí)短的情況，此次課程建設(shè)增加理論第二課堂和實(shí)踐第二課堂。對(duì)于理論學(xué)習(xí)第二課堂，學(xué)生可通過(guò)微信或QQ等網(wǎng)絡(luò)通訊工具，隨時(shí)給授課教師留言或在線溝通，說(shuō)明不懂的知識(shí)點(diǎn)，教師可以在網(wǎng)上給予學(xué)生詳細(xì)的解答，既利用了課余時(shí)間答疑，又為同學(xué)提供了方便，同時(shí)又解決了課程學(xué)時(shí)的限制，極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。實(shí)踐第二課堂主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室全天開(kāi)放制度，在保證學(xué)生一定數(shù)量的前提下，學(xué)生可提前預(yù)約做實(shí)驗(yàn)。這樣學(xué)生就有充足的時(shí)間來(lái)完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程，既豐富了學(xué)生的課余生活，又充分地培養(yǎng)了學(xué)生自己動(dòng)手的能力。

2.4增加綜合訓(xùn)練

針對(duì)重點(diǎn)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，如伯努利方程、N-S方程等，結(jié)合工程案例，教師布置綜合訓(xùn)練任務(wù)。學(xué)生通過(guò)上網(wǎng)、借閱相關(guān)書(shū)籍，獲取相關(guān)資料并獨(dú)立深入學(xué)習(xí)分析，再與小組成員討論，集思廣益，進(jìn)而理解工程案例中方程應(yīng)用原理，并與所學(xué)理論知識(shí)相聯(lián)系，掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)及模型建立方法，集中答辯匯報(bào)所學(xué)知識(shí)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過(guò)綜合訓(xùn)練，學(xué)生可以構(gòu)建相關(guān)知識(shí)體系，并聯(lián)系工程實(shí)際，將其融會(huì)貫通，真正實(shí)現(xiàn)“理論聯(lián)系實(shí)際”。在此過(guò)程中，也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、人際交往、自主探究、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及應(yīng)用實(shí)踐的能力。

2.5考核方式改革

對(duì)于流體力學(xué)課程考核方式，應(yīng)注重教學(xué)過(guò)程中的質(zhì)量控制，主要采取課堂考核、實(shí)驗(yàn)考核和期末考核相結(jié)合的形式，加大平時(shí)成績(jī)所占比重，課堂考核主要包括工程案例分析大作業(yè)、課堂考試、出勤和課堂提問(wèn)等形式；實(shí)驗(yàn)考核以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力為主，重點(diǎn)考核學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力，如能設(shè)計(jì)出工程方面的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)裝置可以加分；期末考試就是學(xué)生的卷面成績(jī)。

3結(jié)語(yǔ)

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關(guān)鍵詞：氣液，兩相流，流型，流型圖

 

0.引言

氣液兩相流的宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及它與其他運(yùn)動(dòng)形態(tài)之間的相互作用是兩相流體力學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容之一。 兩相流流型是兩相流的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)于流型形成機(jī)制及其特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，是兩相流的機(jī)理及其規(guī)律研究的重要組成方面，同時(shí)也直接關(guān)系到對(duì)兩相流學(xué)科中其他問(wèn)題的分析研究。

1.氣液兩相流流型的分類

目前，研究和應(yīng)用中涉及的氣液兩相流大多數(shù)是管內(nèi)流動(dòng)，因此下面的討論主要針對(duì)氣液兩相管流進(jìn)行。在氣液兩相流流動(dòng)過(guò)程中，由于氣、液兩相均可變形，兩相界面不斷變化，從而兩相介質(zhì)的分布狀態(tài)也不斷改變，流型極為復(fù)雜。同時(shí)，流型還與管道尺寸、管截面形狀、管道角度、管道加熱狀態(tài)、所處的重力場(chǎng)、介質(zhì)的表面張力、壁面及相界面間的剪切應(yīng)力等因素有密切關(guān)系。不同的研究者，從不同角度對(duì)流型進(jìn)行研究時(shí)，會(huì)給出流型的不同定義和劃分。

從實(shí)際應(yīng)用的簡(jiǎn)明性考慮，目前常采用的流型劃分，如表1所示。

表1幾種常見(jiàn)管道條件下的流型劃分

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CFD是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬和數(shù)值計(jì)算方法對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行仿真模擬，解決物理問(wèn)題的精確數(shù)值算法。它是流體力學(xué)、數(shù)值計(jì)算方法以及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)三者相互結(jié)合的產(chǎn)物。CFD是繼實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)和理論流體力學(xué)之后出現(xiàn)的第三種流體力學(xué)的研究方法，是十分重要的研究方法。在航空航天、土木工程、水利工程等研究領(lǐng)域都扮演著重要角色。尤其是在暖通空調(diào)和室內(nèi)外通風(fēng)等研究方法，CFD成為了最為行之有效的分析方法。

二、CFD在暖通工程的應(yīng)用

CFD在暖通空調(diào)中的主要應(yīng)用領(lǐng)域CFD主要可用于解決以下幾類暖通空調(diào)工程的問(wèn)題：

1.提高室內(nèi)空調(diào)效率

采用CFD分析方法可以預(yù)測(cè)氣流在房間中的流動(dòng)情況，在充分考慮室內(nèi)環(huán)境、各類邊界條件與擾動(dòng)的影響后，可全面地反映室內(nèi)的氣流分布情況，通過(guò)進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以得道一個(gè)合理的氣流分布方法，使空調(diào)的使用效率最優(yōu)。

2.建筑周邊環(huán)境分析

建筑周邊環(huán)境對(duì)居民日常生活起著舉足輕重的作用。對(duì)居民小區(qū)的風(fēng)環(huán)境和熱環(huán)境進(jìn)行預(yù)測(cè)，是CFD分析的又一重要應(yīng)用領(lǐng)域。采用CFD方法，在建筑設(shè)計(jì)階段即可對(duì)建筑周邊環(huán)境進(jìn)行分析和優(yōu)化，對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)的效果進(jìn)行驗(yàn)證，使建筑通風(fēng)和自然采光達(dá)到最佳效果，是小區(qū)居民生活品質(zhì)的重要保障。

3.室內(nèi)環(huán)境狀況分析

采用試驗(yàn)方法分析室內(nèi)環(huán)境狀況，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間與經(jīng)費(fèi)，而采用CFD方法進(jìn)行分析不僅可以節(jié)省時(shí)間，同時(shí)也能精確預(yù)測(cè)利房間內(nèi)的風(fēng)速、溫濕度、污染物分布等指標(biāo)，計(jì)算出通風(fēng)效率、毒害物擴(kuò)散效率和熱舒適等，進(jìn)而對(duì)室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)做出一個(gè)合理的評(píng)估。

4.暖通設(shè)備性能評(píng)估

暖通空調(diào)工程使用的大部分設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、水槽、空調(diào)等，其運(yùn)行狀態(tài)都受流質(zhì)運(yùn)動(dòng)的影響，空氣或水的流動(dòng)情況是評(píng)價(jià)設(shè)備性能的重要指標(biāo)。通過(guò)CFD分析設(shè)備工作時(shí)的流場(chǎng)分布情況和流質(zhì)流動(dòng)情況，可有效地預(yù)測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)。進(jìn)而選擇設(shè)備最佳工作狀態(tài)，降低設(shè)備能耗，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。

三、暖通空調(diào)領(lǐng)域中CFD的求解過(guò)程

暖通空調(diào)領(lǐng)域用CFD進(jìn)行模擬仿真，其主要環(huán)節(jié)無(wú)外乎包括以下幾個(gè)方面:建立數(shù)學(xué)物理模型、進(jìn)行氣流數(shù)值求解、將數(shù)值解結(jié)果可視化等。

（1）確定邊界條件與初始條件初始條件和邊界條件是控制方程有確定解的前提。初始條件是所研究對(duì)象在過(guò)程開(kāi)始時(shí)刻各個(gè)求解變量的空間分布情況。對(duì)于瞬態(tài)問(wèn)題必須給定初始條件，對(duì)于穩(wěn)態(tài)問(wèn)題不需要初始條件。

（2）劃分計(jì)算網(wǎng)格。網(wǎng)格分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。簡(jiǎn)單說(shuō)，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格在空間上比較規(guī)范，如對(duì)一個(gè)四邊形區(qū)域，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格多是成行成列分布的，而非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格在空間分布上沒(méi)有明顯的行線和列線。

（3）建立離散方程并求解。離散方程常用的方法有：有限容積法、有限差分法和有限元法等。選擇合適的方法，對(duì)求解區(qū)域進(jìn)行離散。

四、CFD在暖通空調(diào)節(jié)能應(yīng)用情況

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和人民生活水平大幅提升，城市生活對(duì)化石能源的需求量越來(lái)越大。但今年來(lái)一系列能源危機(jī)提醒我們應(yīng)當(dāng)注重能源安全問(wèn)題。在建筑工程領(lǐng)域，采用CFD分析模擬，可有效減少建筑能耗，并能提高暖通設(shè)備的運(yùn)行工作效率，我國(guó)暖通工作者已認(rèn)識(shí)到CFD計(jì)算在研究和設(shè)計(jì)中的重要地位。

1.我國(guó)CFD在暖通空調(diào)節(jié)能應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，我們已開(kāi)始采用CFD對(duì)暖通空調(diào)節(jié)能的相關(guān)因素進(jìn)行整體的系統(tǒng)模擬分析。通過(guò)在CFD模擬中改變?cè)O(shè)備參數(shù)，就有可能優(yōu)化設(shè)備組合，改進(jìn)系統(tǒng)性能。國(guó)外已把CFD用于室內(nèi)空氣流動(dòng)與建筑能耗禍合模擬，我國(guó)清華大學(xué)也用CFD對(duì)空間氣流組織設(shè)計(jì)與空調(diào)負(fù)荷的關(guān)系進(jìn)行研究，這對(duì)建筑節(jié)能有重大意義。目前，我國(guó)在采用CFD解決建筑節(jié)能方面的研究還不是很深人，因而應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)研究和推廣的力度。

2.我國(guó)CFD應(yīng)用存在的問(wèn)題

我國(guó)研究機(jī)構(gòu)很早就開(kāi)始CFD模擬技術(shù)的應(yīng)用研究，研究的范圍從以室內(nèi)空氣分布以及建筑物內(nèi)煙氣流動(dòng)規(guī)律的模擬為主，逐漸擴(kuò)展到室外及建筑小區(qū)繞流乃至大氣擴(kuò)散問(wèn)題，并已形成一些可以解決實(shí)際問(wèn)題的軟件。所以，從總體上看，我國(guó)暖通行業(yè)中開(kāi)展CFD方面研究尚有大量工作要做，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）還要建立在考慮輻射條件下計(jì)算室內(nèi)空氣的溫度分布、壁面和空氣的換熱、壁面的溫度分布的多種模型。

（2）將已有的CFD模擬技術(shù)方法進(jìn)行簡(jiǎn)化，能夠在微機(jī)上較準(zhǔn)確地計(jì)算包括高大空間氣流組織在內(nèi)的各種通風(fēng)空調(diào)熱環(huán)境問(wèn)題。

（3）考慮實(shí)際空調(diào)管道連接帶來(lái)的風(fēng)口出流特性變化，從而使室內(nèi)空氣流動(dòng)模擬更加準(zhǔn)確等。

（4）CFD技術(shù)在CAE工程中已表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)，如果將與CAD及CAM乃至AI技術(shù)有效地結(jié)合在一起，將顯示其強(qiáng)大的生命力。

五、結(jié)語(yǔ)

篇10

關(guān)鍵詞： 五步教學(xué)法 大學(xué)物理教學(xué) 創(chuàng)新能力

近年來(lái)在高校教學(xué)中，學(xué)生的理論學(xué)習(xí)，尤其是基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)嚴(yán)重脫離生產(chǎn)實(shí)際，學(xué)生走上工作崗位，感覺(jué)所學(xué)不能為己所用，認(rèn)為物理學(xué)枯燥、深?yuàn)W、難懂、難學(xué)。為了改革傳統(tǒng)的課堂教學(xué)與新時(shí)期教育目標(biāo)不相適應(yīng)的教學(xué)觀念、教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)方法等，適應(yīng)新時(shí)期對(duì)人才培養(yǎng)的新要求，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，引發(fā)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象背后本質(zhì)的思考，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，使學(xué)生通過(guò)嘗試創(chuàng)新增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，養(yǎng)成創(chuàng)新思維習(xí)慣，從而提高創(chuàng)新能力，筆者提出了五步教學(xué)法。

1.教學(xué)方法創(chuàng)新

五步教學(xué)法主要包括啟發(fā)、探尋、反思、設(shè)計(jì)、實(shí)踐五個(gè)環(huán)節(jié)。

1.1啟發(fā)

即創(chuàng)設(shè)情境、啟發(fā)思考，激發(fā)探究欲望。一改傳統(tǒng)教學(xué)由理論到理論的枯燥的直接講授，避免學(xué)生產(chǎn)生厭煩情緒，通過(guò)展現(xiàn)鮮活的豐富多彩的生活現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象產(chǎn)生好奇，激發(fā)學(xué)生的研究興趣和創(chuàng)造熱情，使學(xué)生的各種生理和心理機(jī)制調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)，為創(chuàng)造性思維做好心理準(zhǔn)備。

1.2探究

即歸納現(xiàn)象，得出規(guī)律，實(shí)現(xiàn)由感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)知的飛躍。在啟發(fā)已經(jīng)完成的情況下，教師應(yīng)趁熱打鐵，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生歸納這些現(xiàn)象的共同特征，引發(fā)學(xué)生對(duì)共同特征背后本質(zhì)規(guī)律的思考。在這一過(guò)程中，會(huì)涉及物理學(xué)解決問(wèn)題的思想方法（如：簡(jiǎn)化模型、等效思想等），必然會(huì)引起學(xué)生的疑問(wèn)，產(chǎn)生新設(shè)想和對(duì)已有認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)的沖撞。引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)記錄這些思想火花，這是創(chuàng)新思維的開(kāi)始（或產(chǎn)生）。

1.3反思

即鞏固規(guī)律，反思物理意義，實(shí)現(xiàn)由理論到實(shí)踐的初步跨越。在第二步中得出用數(shù)學(xué)公式或文字所表達(dá)的物理規(guī)律之后，要及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生反思其物理意義，透過(guò)理論公式和文字符號(hào)看蘊(yùn)含的實(shí)際意義，對(duì)公式進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，再看其相應(yīng)的物理意義和實(shí)際意義，以解例題的形式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)用理論指導(dǎo)實(shí)踐，解決實(shí)際問(wèn)題，并挖掘規(guī)律的其他一切可能價(jià)值。在此過(guò)程中，注意啟發(fā)學(xué)生試圖用所學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，并提示學(xué)生及時(shí)記錄創(chuàng)新設(shè)想。在這一階段中，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生大量的新設(shè)想或新問(wèn)題，這是創(chuàng)新活動(dòng)的開(kāi)始。

1.4設(shè)計(jì)

即查閱資料，明確問(wèn)題，并設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的初步方案，實(shí)現(xiàn)由理論到實(shí)踐的大膽嘗試。在“反思”過(guò)后，學(xué)生頭腦中將會(huì)產(chǎn)生許多問(wèn)題，迫切需要解決，甚至希望親自做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。這時(shí)，教師應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)研究，學(xué)會(huì)查資料，學(xué)會(huì)正確表征自己所提出的問(wèn)題，進(jìn)一步完善理論構(gòu)想，初步設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的方案。

1.5實(shí)踐

即進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或理論推演，創(chuàng)造成果，最終實(shí)現(xiàn)由理論到實(shí)踐的飛躍。

“五步教學(xué)法”堅(jiān)持以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的原則，能克服以教師或教學(xué)內(nèi)容為中心、學(xué)生習(xí)慣于以教師為權(quán)威、全盤(pán)接受教師傳授知識(shí)的缺點(diǎn)，為學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新行為提供可能。另外，筆者精心構(gòu)建的整個(gè)教學(xué)新體系，都是圍繞培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的總目標(biāo)進(jìn)行的。為了達(dá)到最后的教學(xué)目標(biāo)，筆者十分注意教學(xué)手段的運(yùn)用，對(duì)多媒體和板書(shū)取長(zhǎng)補(bǔ)短，進(jìn)行適當(dāng)整合。筆者認(rèn)為，多媒體在演示動(dòng)畫(huà)、展示情景、創(chuàng)設(shè)情境、畫(huà)圖及布置思考題等方面更有優(yōu)勢(shì)，而板書(shū)在理論推演、控制節(jié)奏、及時(shí)答疑等方面具有多媒體不可替代的作用。

2.教學(xué)組織實(shí)施

2011年暑假，根據(jù)創(chuàng)新教學(xué)策略和研究方案，以及剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)、流體力學(xué)、液體表面現(xiàn)象、穩(wěn)恒磁場(chǎng)和波動(dòng)、幾何光學(xué)等內(nèi)容，實(shí)施創(chuàng)新教學(xué)，在多媒體演示中插入更多形象生動(dòng)的圖片。整節(jié)課對(duì)多媒體播放順序做了調(diào)整，更適應(yīng)“五步教學(xué)法”的節(jié)奏。

2.1設(shè)計(jì)小課題

根據(jù)每章內(nèi)容，初步擬定研究小課題，供學(xué)生參考，在實(shí)際研究中，學(xué)生可自行選題。下面列舉部分小課題：（1）人體骨骼的結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性；（2）肌肉牽引骨骼的力學(xué)原理；（3）人體的運(yùn)動(dòng)機(jī)制；（4）人體血液循環(huán)的力學(xué)原理；（5）對(duì)血壓的影響在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用；（6）血液中各種細(xì)胞遷移現(xiàn)象分析；（7）B型超聲波的原理；（8）超聲波的生物效應(yīng)；（9）孕婦做B超對(duì)胎兒有害嗎；（10）醫(yī)學(xué)上常見(jiàn)氣體栓塞現(xiàn)象及其防護(hù)。

2.2教學(xué)案例

2.2.1教學(xué)內(nèi)容的組織實(shí)施

2.2.1.1“五步教學(xué)法”和創(chuàng)新思維訓(xùn)練相結(jié)合。過(guò)去應(yīng)試的物理教學(xué)方式比較強(qiáng)調(diào)歸納總結(jié)、數(shù)學(xué)推導(dǎo)，大量時(shí)間用于訓(xùn)練學(xué)生的解題技巧，教學(xué)過(guò)程基本是單向的，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)枯燥乏味，由此萌發(fā)出怕學(xué)物理的心理。在創(chuàng)新教學(xué)新體系中，筆者以教學(xué)模式的改革為切入口，以引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新思維為重點(diǎn)，重視學(xué)生的個(gè)性發(fā)展和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在課堂教學(xué)中注重物理圖像，注重物理學(xué)知識(shí)與自然現(xiàn)象、生活實(shí)踐、科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，采用教師與學(xué)生雙向交流和溝通的方式實(shí)施教學(xué)。為了增強(qiáng)課堂教學(xué)效果，筆者依據(jù)學(xué)生的思維發(fā)展特點(diǎn)，遵循創(chuàng)新思維活動(dòng)心理過(guò)程，以創(chuàng)新教學(xué)新體系為支架，遵循“五步教學(xué)法”原則，大膽開(kāi)展創(chuàng)造性課堂教學(xué)，大大活躍課堂教學(xué)氣氛。如對(duì)流體力學(xué)的教學(xué)，筆者采用“五步教學(xué)”，首先呈現(xiàn)本章的知識(shí)構(gòu)架，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容有一個(gè)粗略的框架，然后播放與流體有關(guān)的圖像和動(dòng)畫(huà)，主要有臺(tái)風(fēng)、山澗小溪、水上沖浪、自來(lái)水管、輸液管、人體血液系統(tǒng)等，接著引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)現(xiàn)象產(chǎn)生原因的追問(wèn)，引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在學(xué)生的思維狀態(tài)處于“最佳發(fā)展?fàn)顟B(tài)”，對(duì)現(xiàn)象本質(zhì)無(wú)限好奇之時(shí)，提示學(xué)生運(yùn)用物理學(xué)解決問(wèn)題的一般方法，根據(jù)實(shí)際流體的特征、性質(zhì)和要解決的問(wèn)題，抓住主要矛盾，進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，建立理想流體和穩(wěn)定流動(dòng)物理模型，并用物理語(yǔ)言和基本數(shù)學(xué)方法進(jìn)行描述，讓學(xué)生興奮地體驗(yàn)物理方法和物理思想的妙用，同時(shí)也完成了“五步教學(xué)法”中的“啟發(fā)”環(huán)節(jié)。這時(shí)，在學(xué)生會(huì)產(chǎn)生掌握方法的滿足感，迫切了解現(xiàn)象本質(zhì)的熱情有所下降，激烈的腦細(xì)胞活動(dòng)也得到片刻休息時(shí)，筆者不失時(shí)機(jī)地提示學(xué)生：“一切物理現(xiàn)象都遵循物理學(xué)的三大基本守恒定律?！币龑?dǎo)學(xué)生思考：“理想流體做穩(wěn)定流動(dòng)會(huì)遵循怎樣的規(guī)律呢？”由此順利轉(zhuǎn)入“探尋”環(huán)節(jié)。此時(shí)學(xué)生思維活動(dòng)狀態(tài)再次被激活，師生共同探尋規(guī)律，由質(zhì)量守恒定律，進(jìn)行邏輯和數(shù)學(xué)推演，得到連續(xù)性方程，認(rèn)識(shí)到：流體的連續(xù)性方程其實(shí)就是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的應(yīng)用特例。再由機(jī)械能守恒定律，結(jié)合連續(xù)性方程，進(jìn)行邏輯和數(shù)學(xué)推演，得到伯努利方程，學(xué)生會(huì)深刻地體會(huì)到：將物理普遍規(guī)律，運(yùn)用于具體現(xiàn)象中，就會(huì)產(chǎn)生新的定律和定理，從而產(chǎn)生理智感，在接受知識(shí)的同時(shí)激發(fā)創(chuàng)造熱情，至此也完成“探究”環(huán)節(jié)。在得出連續(xù)性方程和伯努利方程之后，學(xué)生會(huì)以為掌握了規(guī)律，就已經(jīng)完成了學(xué)習(xí)任務(wù)，可能不會(huì)再思考定律的深刻意義和價(jià)值，學(xué)生的心理活動(dòng)暫時(shí)處于冷卻狀態(tài)。筆者抓緊時(shí)機(jī)，要求學(xué)生運(yùn)用規(guī)律，解釋剛才所呈現(xiàn)的物理現(xiàn)象。學(xué)生的思維活動(dòng)再次激活，轉(zhuǎn)入對(duì)定律的“反思”環(huán)節(jié)。本單元的“反思”環(huán)節(jié)，主要解決定律中每一項(xiàng)的物理意義，定律本身的物理意義，定律在特殊情況下的表現(xiàn)形式，討論定律的各種用途等。在這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生不僅會(huì)對(duì)定律有更深刻的領(lǐng)會(huì)，能較好地接受發(fā)散思維訓(xùn)練，體會(huì)運(yùn)用規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程，而且在理論與實(shí)踐的聯(lián)系中，學(xué)生會(huì)萌生許多問(wèn)題或設(shè)想。筆者會(huì)提醒他們及時(shí)記錄問(wèn)題，并鼓勵(lì)大家課后進(jìn)行更深入的研究。至此，完成了“反思”環(huán)節(jié)，并啟動(dòng)了“設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)。整個(gè)課堂教學(xué)由張有弛，環(huán)環(huán)相扣，既重視基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)，又重視創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的培養(yǎng)目標(biāo)。

2.2.1.2課內(nèi)與課外相結(jié)合。課堂教學(xué)只能完成“五步教學(xué)法”中的前三步，對(duì)在“反思”中產(chǎn)生的問(wèn)題，需要在課后進(jìn)行“設(shè)計(jì)”和“實(shí)踐”。而“設(shè)計(jì)”和“實(shí)踐”是進(jìn)行創(chuàng)造活動(dòng)、形成創(chuàng)造成果的重要途徑，也是培養(yǎng)創(chuàng)造能力和創(chuàng)新精神的重要途徑。

在教學(xué)中，改變問(wèn)題盡量解決于課堂的傳授式教學(xué)方法，課堂教學(xué)重點(diǎn)是啟發(fā)思考現(xiàn)象、引導(dǎo)探尋規(guī)律、激發(fā)反思問(wèn)題，側(cè)重講思路、講方法、引問(wèn)題、重討論，而將許多通過(guò)思考可以自己掌握的內(nèi)容留給學(xué)生自己去做。課外作業(yè)形式多樣，除了常規(guī)作業(yè)以外，筆者布置一些思考題、討論題、設(shè)計(jì)題及小課題等。對(duì)學(xué)生，要求每一章學(xué)過(guò)以后，完成一定的常規(guī)作業(yè)的基礎(chǔ)上，組織小組討論，學(xué)期結(jié)束，每人寫(xiě)一份小論文，并實(shí)施新的學(xué)生考核方式。小組討論的目的，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維訓(xùn)練，同時(shí)也為學(xué)生提供機(jī)會(huì)，讓他們提出在“反思”環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的問(wèn)題，完成對(duì)問(wèn)題的表征，并“設(shè)計(jì)”解決方案。布置小論文，目的是讓學(xué)生對(duì)問(wèn)題有一個(gè)醞釀期，體驗(yàn)“頓悟”和“靈感”的作用，同時(shí)完成論文的過(guò)程，也貫穿著思維的“實(shí)踐”過(guò)程。小論文自由選題，自由發(fā)揮，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和自覺(jué)性，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。

參考文獻(xiàn)：