流體力學(xué)的總結(jié)范文
時間:2024-01-23 17:58:34
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篇1
《工程流體力學(xué)》是工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)學(xué)科,是力學(xué)的一個重要分支,主要目的是為了將流體力學(xué)知識充分運用到生產(chǎn)生活當(dāng)中。工程流體力學(xué)的研究方法主要包括實驗研究、理論分析以及數(shù)值計算等。其中實驗研究主要是利用各種實驗儀器對流體現(xiàn)象進行觀測分析,總結(jié)出流體運動的規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上進行預(yù)測,通常采用模型進行實驗分析;理論分析主要是根據(jù)質(zhì)量守恒、動量守恒以及能量守恒等定律,加以數(shù)學(xué)分析的手段,對流體運動進行分析研究;數(shù)值計算則是利用數(shù)學(xué)語言將流體運動的普遍規(guī)律表達(dá)出來,從而獲得質(zhì)量守恒、動量守恒以及能量守恒的計算方程,這些方程組合在一起成為流體力學(xué)基本方程組?!豆こ塘黧w力學(xué)》課程設(shè)置的根本目的是為了讓學(xué)生熟練地掌握流體的機械運動規(guī)律,將其運用到實際生活當(dāng)中,以此來解決各種與流體力學(xué)相關(guān)的問題,但是長久以來我們在課堂教學(xué)中所強調(diào)的是知識點的灌輸,學(xué)生進行機械化的記憶,缺乏創(chuàng)新,因此需要對傳統(tǒng)的教學(xué)理念進行徹底改變。
(一)幫助學(xué)生建立流體力學(xué)的思維方式
《工程流體力學(xué)》的教學(xué)大綱要求學(xué)生能夠了解及應(yīng)用流體力學(xué)的基本運動規(guī)律,掌握流體力學(xué)的理論研究方法。在傳統(tǒng)教學(xué)理念中,課堂教學(xué)過分注重基本概念、基本理論和計算方法的學(xué)習(xí),學(xué)生在應(yīng)試教育的環(huán)境中對書本上的知識進行機械化的記憶,很大一部分學(xué)生對于知識點的記憶僅僅是為了完成考核任務(wù),因此無法形成系統(tǒng)的知識體系,也無助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)的思維方式,使其在日后工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中遇到關(guān)于流體力學(xué)相關(guān)的問題時,無從下手。鑒于此,在現(xiàn)代教育理念下需要教師引導(dǎo)學(xué)生建立系統(tǒng)的流體力學(xué)知識體系,并學(xué)會運用科學(xué)的思維方式對流體力學(xué)相關(guān)的問題進行分析研究。
(二)提高學(xué)生綜合分析應(yīng)用能力
《工程流體力學(xué)》課堂教學(xué)不僅要求學(xué)生建立科學(xué)的思維方式,還需要具備對流體力學(xué)知識的綜合分析和應(yīng)用能力。在傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響下,學(xué)生被動地接受知識,嚴(yán)重缺乏學(xué)習(xí)的積極性和熱情,對知識和計算公式的機械化記憶,無助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。因此需要在《工程流體力學(xué)》課堂教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生對知識進行自主總結(jié),通過對知識點的歸納總結(jié),形成鮮明形象的記憶;與此同時在課后練習(xí)中需要增加綜合性,促進學(xué)生對流體力學(xué)知識的綜合應(yīng)用。
(三)培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作能力
實驗是《工程流體力學(xué)》教學(xué)活動的重要組成部分,通過實驗設(shè)計來檢驗一個理論或證實一種假設(shè)而進行的一系列操作或活動,從而更加清晰地理解和認(rèn)識流體力學(xué)規(guī)律。通常實驗要預(yù)設(shè)“實驗?zāi)康?rdquo;、“實驗環(huán)境”,進行“實驗操作”,最終以“實驗報告”的新聞形式發(fā)表“實驗結(jié)果”。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下,學(xué)生只能在有限的范圍內(nèi)進行實驗操作,根本無法鍛煉學(xué)生的實踐操作能力,因此需要學(xué)生自主獨立的進行試驗操作,讓學(xué)生自行設(shè)計實驗內(nèi)容,確定實驗方案,在實踐中不斷提高自己的操作和知識的運用能力。
(四)充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位
傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)理念嚴(yán)重背離之處在于課堂教學(xué)活動中,教師往往處于主導(dǎo)地位,而作為教學(xué)活動關(guān)鍵核心的學(xué)生群體則成為了知識的被動接受者,單方面機械地完成課堂教學(xué)任務(wù),無法真正達(dá)到教學(xué)的目的。這就要求,在課堂教學(xué)過程中,教師必須時刻關(guān)注教學(xué)同步,充分調(diào)動學(xué)生的參與熱情,通過討論、提問等方式,讓學(xué)生真正參與到學(xué)習(xí)活動當(dāng)中,學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題,解決問題的方法。
二、啟發(fā)式教學(xué)的具體應(yīng)用
(一)啟發(fā)式教學(xué)的實質(zhì)
啟發(fā)式教學(xué)源遠(yuǎn)流長,歷久彌新,“啟發(fā)”一詞最早源于古代教育家孔丘的“不憤不啟,不悱不發(fā)”。朱熹解釋說“:憤者,心求通而未得之意;悱者,口欲言而未能之貌。啟,謂開其意;發(fā),謂達(dá)其辭。”憤與悱是內(nèi)在心理狀態(tài)在外部容色言辭上的表現(xiàn)。就是說在教學(xué)前務(wù)必先讓學(xué)生認(rèn)真思考,已經(jīng)思考相當(dāng)長時間但還想不通,然后可以去啟發(fā)他;雖經(jīng)思考并已有所領(lǐng)會,但未能以適當(dāng)?shù)难赞o表達(dá)出來,此時可以去開導(dǎo)他。在現(xiàn)代教育理念當(dāng)中,啟發(fā)式教學(xué)主要是指教學(xué)活動中教師依據(jù)課程學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律,引導(dǎo)學(xué)生積極主動自覺地掌握知識的教學(xué)方法。啟發(fā)式教學(xué)可以很好地詮釋教育學(xué)之間的關(guān)系,通過設(shè)置問題情境,充分調(diào)動學(xué)生參與的積極性和主動性,啟發(fā)學(xué)生獨立思考,發(fā)展學(xué)生的邏輯思維能力,并且通過教師的適當(dāng)引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力和獨立解決問題的能力。
(二)設(shè)置問題情境
啟發(fā)式教學(xué)的關(guān)鍵在于設(shè)置問題情境,同時也是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的一種有效方式。這就要求教師在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)中有目的、有意識地創(chuàng)設(shè)各種情境,鼓勵學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題,讓學(xué)生獨立地進行探索分析。在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)過程中,學(xué)生遇到任何疑問都應(yīng)該及時提出,向同學(xué)和老師進行探討。大量的教學(xué)實踐表明,提問可以充分調(diào)動學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)的積極性,通過提問鍛煉學(xué)生的探索欲和邏輯思維能力。學(xué)生在啟發(fā)式教學(xué)模式下還應(yīng)該增加主動性,尋找自己的興趣點,去鉆研。這樣學(xué)生才會有問題意識,可以提出問題,而不是在別人背后去解答問題。另外,設(shè)置問題情境要與實際生活相融合。可以通過創(chuàng)設(shè)生活或工作式的教學(xué)情境,讓學(xué)生真正感受到《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)的多樣性以及前瞻性,通過不斷探索激發(fā)出學(xué)生潛在的學(xué)習(xí)興趣以及好奇心。
(三)充分調(diào)動學(xué)生的主動性
在啟發(fā)式教學(xué)過程中,需要充分調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性,讓學(xué)生真正意義上成為學(xué)習(xí)活動的主導(dǎo)者?!豆こ塘黧w力學(xué)》課程需要打破傳統(tǒng)應(yīng)試教育的束縛,讓學(xué)生的積極性和主動性得到充分釋放。教師組織學(xué)生進行討論時,要注意學(xué)生的反映,激發(fā)起學(xué)生發(fā)的求知欲望,引導(dǎo)學(xué)生通過收集資料了解流體運動的基本規(guī)律以及這些規(guī)律在工程實際中的應(yīng)用,幫助他們對問題的獨立思考。例如教師可以列舉一些流體力學(xué)在生活和生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的實例,使學(xué)生了解流體處于平衡及運動狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律,加強理論概念與現(xiàn)實生活的相互聯(lián)系??傊挥兄鲃訁⑴c其中,學(xué)生才能對問題有一個深入的了解,并且能夠切身地投入自身全部的精力想方設(shè)法去解決當(dāng)前所面臨的問題,而教師則完全不用花費大量的精力進行講解,只需要進行適當(dāng)?shù)闹敢ぷ鳎箤W(xué)生的自學(xué)能力能夠充分發(fā)揮。實驗是檢驗學(xué)生動手操作以及對知識運用的最佳方式,借助實驗也可以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。在問題情境環(huán)節(jié)中,學(xué)生大膽假設(shè)和創(chuàng)新提問以后,就需要通過實驗對問題進行模擬分析,并得到結(jié)論。在安全的保障下,進入實驗室,在教師的引導(dǎo)下,自己動手去做,積極探索。這樣會對學(xué)習(xí)更有幫助,而這一過程會提高學(xué)生的研究熱情,也可以提高學(xué)生團隊的協(xié)作能力。此外,在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)過程中,學(xué)生還可以自由組合進行某一問題的研究,當(dāng)假設(shè)足夠成立的情況下,通過查詢相關(guān)的文獻(xiàn)資料,并進入實驗室去尋找答案。這樣一來,學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)或者工作中,如果遇到問題,就可以真正獨立地進行思考和研究。
(四)建立輕松愉悅的學(xué)習(xí)氛圍
建立輕松愉悅的學(xué)習(xí)氛圍是啟發(fā)式教學(xué)實現(xiàn)的前提。而長久以的來灌輸式教學(xué),讓教師成為課堂教學(xué)的主體,其高高在上的形象,讓不少學(xué)生產(chǎn)生畏懼感,這也使得學(xué)習(xí)氛圍過于凝重、刻板甚至拘束。因此在教學(xué)方式上需要打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛,改掉以往死氣乏味的課堂教學(xué),教師應(yīng)該是教學(xué)活動的組織者和設(shè)計者,通過營造出民主、和諧、愉悅的課堂氣氛等方式更好地幫助學(xué)生調(diào)動他們的主觀能動性和積極性,鼓勵學(xué)生親自動手,并且給學(xué)生提供更多的進行流體力學(xué)討論研究的空間和機會,讓學(xué)生在獨立思考、互相討論以及動手操作中完成問題的發(fā)現(xiàn)與解決過程。此外,教師還需要引導(dǎo)學(xué)生相互尊重、相互理解,課堂氣氛做到張弛有度。讓學(xué)生在合作交流中真正理解和掌握《工程流體力學(xué)》的理論知識和基本技能,使他們真正成為學(xué)習(xí)的主人。
三、結(jié)語
篇2
關(guān)鍵詞:工程流體力學(xué);課程體系;創(chuàng)新
Construction and improvement of course system on engineering fluid mechanics
Lan Yamei, Wang Shiming, Song Qiuhong, Liu Shuang
Shanghai Ocean University, Shanghai, 201306, China
Abstract: Combined with the working practice on construction process of engineering fluid mechanics, which is rated as Shanghai elite course, construction and improvement of course system is discussed on engineering fluid mechanics on Shanghai Ocean University. The main contents include teaching content, textbook publishing, improvement of experimental condition, training of innovation ability.
Key words: engineering fluid mechanics; course system; innovation
隨著我國海洋戰(zhàn)略布局和海洋經(jīng)濟的發(fā)展,我校在海洋學(xué)科和相關(guān)專業(yè)建設(shè)方面發(fā)展迅速,流體力學(xué)知識的應(yīng)用愈來愈廣泛。流體力學(xué)是工科院校普遍開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,學(xué)科的滲透性很強,與所有基礎(chǔ)和專業(yè)學(xué)科之間都有交叉,在學(xué)生知識能力培養(yǎng)和知識體系結(jié)構(gòu)中起著承上啟下的作用。2013年,我校流體力學(xué)被評為上海市精品課程。在4年多的建設(shè)過程中,流體力學(xué)課題組先后承擔(dān)了校級、上海市級重點課程建設(shè)及重點教材建設(shè)等多項教改項目,堅持以培養(yǎng)海洋工程創(chuàng)新型人才為目標(biāo),在流體力學(xué)教學(xué)體系的建設(shè)方面取得了寶貴的經(jīng)驗。
1 結(jié)合海洋大學(xué)特點,調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,完善課程體系
我校流體力學(xué)類課程覆蓋海洋漁業(yè)科學(xué)與技術(shù)、海洋環(huán)境、海洋技術(shù)、熱能動力工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、機械設(shè)計制造及其自動化等專業(yè),每年選課學(xué)生超過700人。針對各個專業(yè)學(xué)生的不同需求,我們在課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容上都做了相應(yīng)的調(diào)整與完善。本課程在我校的定位是:以海洋學(xué)院的海洋漁業(yè)科學(xué)與技術(shù)、海洋環(huán)境、海洋技術(shù)、環(huán)境工程專業(yè)為重點的海洋類本科生的專業(yè)基礎(chǔ)主干課程;面向食品學(xué)院和生命學(xué)院的熱能動力工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、環(huán)境科學(xué)專業(yè)的工程應(yīng)用類本科生的專業(yè)基礎(chǔ)平臺課程,滿足工程學(xué)院的機制專業(yè)培養(yǎng)要求。以工程流體力學(xué)課程為龍頭,以培養(yǎng)海洋人才的創(chuàng)新能力為目標(biāo),完善優(yōu)化流體力學(xué)類課程群的配置、學(xué)時安排,并完成所有課程新教學(xué)大綱的編寫工作,逐步形成一個完整的課程體系,重點完成了實驗課和仿真課程軟硬件的配套建設(shè),突出強調(diào)流體力學(xué)的應(yīng)用實踐環(huán)節(jié)。根據(jù)工程實際需要,將流體力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容分為三個層次,即流體力學(xué)的基礎(chǔ)理論、流體力學(xué)知識與進展、流體力學(xué)應(yīng)用與實踐。根據(jù)不同專業(yè)對流體力學(xué)知識的需要,設(shè)計了不同的模塊組合。如對海洋相關(guān)專業(yè)的學(xué)生,增加了水波理論,重點強調(diào)實驗實踐環(huán)節(jié);針對食品專業(yè)的需要,增加了氣體及熱力學(xué)類內(nèi)容,并編寫了多套相關(guān)自測題供學(xué)生選用;針對水產(chǎn)及生物類專業(yè)的學(xué)生,為讓學(xué)生能夠更好地研究魚類等的動物習(xí)性,增加了數(shù)值仿真模擬,克服了以往過分重視理論知識的介紹,輕視其應(yīng)用的弊端。此外,還相繼開出了流體力學(xué)獨立實驗課、計算流體力學(xué)等。
2 出版多部教材,完善流體力學(xué)課程教材體系完備
2002年,《工程流體力學(xué)》教材被列為上海市教委普通高等學(xué)校教材重點建設(shè)項目,歷經(jīng)3年多的編寫和有關(guān)專家的評審,我校教師編寫的《工程流體力學(xué)》于2006年2月由上海交通大學(xué)出版社出版。該教材的最大特點是考慮到普通工科院校非力學(xué)專業(yè)學(xué)生的情況,尤其是一般工科專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)和專業(yè)需要,盡可能簡化對公式、定理的數(shù)學(xué)推導(dǎo),注重對物理概念的闡明、理解和應(yīng)用,特別強調(diào)知識的實際應(yīng)用。2007年,《工程流體力學(xué)》教材被上海市教委評為優(yōu)秀教材三等獎,2008年獲上海海洋大學(xué)教學(xué)成果一等獎。2011年,我們對第一版教材部分章節(jié)的內(nèi)容進行了更新、充實和修訂,更加注重拓寬知識面和實際工程應(yīng)用。2012年9月,第二版《工程流體力學(xué)》及配套教材《工程流體力學(xué)習(xí)題解析》由上海交通大學(xué)出版社出版發(fā)行。2011年3月,由同濟大學(xué)出版社出版的《力學(xué)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)―理論力學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)》,其中的流體力學(xué)部分(第三大部分),重點強化課程體系中的實驗環(huán)節(jié),完善了流體力學(xué)課程的教材體系。我們還完成了流體力學(xué)試題庫建設(shè)工作,提高了試題質(zhì)量,真正做到了教考分離,為相關(guān)師生提供了豐富的教學(xué)資源庫,促進了教學(xué)質(zhì)量的提高。
早在2006年,我們就開始了“流體力學(xué)研究型教學(xué)的改革與實踐”上海水產(chǎn)大學(xué)(2008年更名為上海海洋大學(xué))一般課題項目的研究工作;為配合新出版的教材,我們還申請了校級一般課程建設(shè)項目“工程流體力學(xué)(CAI課件)建設(shè)”,制作了與教材配套的、有自主知識產(chǎn)權(quán)的課件光盤,課件共有700余張PPT,圖片色彩鮮明,其中插入的20多個原創(chuàng)動畫形象生動逼真,做到了工程流體力學(xué)電子教案光盤版與教材同步發(fā)行。
3 完善實驗教學(xué)條件,形成完整的實驗教學(xué)體系
隨著我國,特別是上海市海洋戰(zhàn)略布局和海洋經(jīng)濟的發(fā)展,我校海洋學(xué)科發(fā)展迅速。首先,為配合新開設(shè)的獨立實驗課,添置了多種類、多套數(shù)的多功能流體力學(xué)實驗裝置、動量定理實驗儀、空化實驗儀等流體力學(xué)常規(guī)實驗設(shè)備,保證了高質(zhì)量完成流體力學(xué)本科實驗教學(xué)任務(wù)。根據(jù)購置的實驗設(shè)備,自行編寫了實驗指導(dǎo)書,明確了儀器設(shè)備的工作原理、實驗過程的具體步驟、實驗結(jié)果的分析和處理以及實驗中的注意事項等內(nèi)容;為了實現(xiàn)實驗教學(xué)的多樣化,自行編制了工程流體力學(xué)實驗教學(xué)演示軟件,內(nèi)容形象直觀,使學(xué)生一目了然;合作研制了小型循環(huán)水槽及直流式風(fēng)洞,并配備了數(shù)據(jù)測試采集系統(tǒng),可進行圓柱、翼型、浮標(biāo)、波能裝置等模型的流場顯示及水動性能測試,使實驗教學(xué)的質(zhì)量和效率得到了提高。針對個別專業(yè)的特殊需要,開設(shè)了流體力學(xué)獨立實驗課。實際的流體運動非常復(fù)雜,而流體力學(xué)實驗是揭示流體運動規(guī)律的一種重要手段,為此,經(jīng)多方籌建,我校海洋環(huán)境專業(yè)于2009年開設(shè)了流體力學(xué)獨立實驗課,幫助學(xué)生加深對所學(xué)理論的理解,更好地用所學(xué)理論解決生產(chǎn)實際中的問題。實驗課共16學(xué)時,實驗內(nèi)容主要包括:能量方程實驗、雷諾實驗、動量定律實驗、沿程水頭損失實驗、局部水頭損失實驗、畢托管測速實驗、管道測流量實驗、流動顯示實驗、虹吸實驗及勢流疊加實驗等。針對食品專業(yè)的需要,開設(shè)了氣體及熱力學(xué)類實驗。
為了滿足海洋學(xué)科對流體力學(xué)實驗的更高要求,我們陸續(xù)建成了大型室內(nèi)動力深水壓力桶,配備了數(shù)據(jù)測試采集系統(tǒng),可進行圓柱、翼型、浮標(biāo)、波能裝置等模型的流場顯示及水動性能測試。我校地處臨港,旁臨東海,學(xué)生參加各種海試試驗方便。利用這些實驗平臺,相繼開設(shè)了多種設(shè)計性、綜合性實驗,主要包括湍流、流體數(shù)值模擬計算應(yīng)用、波浪能發(fā)電裝置開發(fā)等,對于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了至關(guān)重要的作用。
4 以科研促進教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,構(gòu)建創(chuàng)新型培養(yǎng)體系
近三年,教師發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇,SCI收錄4篇;課題組教師主持省部級及以上科研課題共20余項,其中國家自然科學(xué)基金1項,上海市自然科學(xué)基金2項,農(nóng)業(yè)部專項3項,海洋工程國家重點實驗室開放基金2項,國家海洋局重大專項2項,上海市教委創(chuàng)新項目2項。有20余名碩士研究生、多名本科生參與科研項目,學(xué)生創(chuàng)新意識和能力得到了培養(yǎng)與鍛煉。近年來,學(xué)生在科研創(chuàng)新方面熱情很高。在全國“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中,2011年,我校羊曉晟、侯淑榮、馬利娜、沈小青的“一種新型海洋波浪能發(fā)電裝置”獲得全國競賽三等獎;2012年,曹星、陳功的“風(fēng)浪發(fā)電轉(zhuǎn)換機”獲得全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽上海賽區(qū)二等獎。工程學(xué)院學(xué)生孫奇結(jié)合所學(xué)流體力學(xué)知識,自主創(chuàng)業(yè),創(chuàng)立了上海鑫靚科技服務(wù)有限公司,開辦節(jié)水高效汽車洗車業(yè)務(wù)服務(wù)師生。2011~2012年,學(xué)生成功申報市、校、院級涉及海洋工程方向的大學(xué)生創(chuàng)新性項目16項。在流體力學(xué)教師指導(dǎo)下,學(xué)生還獲得43項國家實用新型專利,另有多項發(fā)明專利進入實審階段。學(xué)生參加教師科研項目19項,均取得了很好的成效。在我校機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計題目中,海洋工程類流體力學(xué)相關(guān)研究比例較高,特別是在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動中心的組織下,我校成為上海市船舶與海洋工程學(xué)會的團體會員單位,并在我校建立了上海市船舶與海洋工程學(xué)會學(xué)生分會,流體力學(xué)的師生參與熱情較高。
5 結(jié)束語
工程流體力學(xué)是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,它具有較強的理論性、抽象性和實踐性。筆者主要介紹了我校工程流體力學(xué)課程體系的建設(shè)與實踐,主要包括:多層次、多專業(yè)的課程體系構(gòu)建;先后出版了《工程流體力學(xué)》《工程流體力學(xué)習(xí)題解析》和《力學(xué)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)―理論力學(xué)、材料學(xué)、流體力學(xué)》教材,流體力學(xué)課程教材充足;完善實驗教學(xué)條件,形成完整的教學(xué)實驗體系;培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,構(gòu)建創(chuàng)新型培養(yǎng)體系;以科研促進教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,構(gòu)建創(chuàng)新型培養(yǎng)體系,不斷培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和工程實踐能力,提高創(chuàng)新能力,使學(xué)生真正掌握該課程的核心知識,提高分析問題和解決問題的能力。
參考文獻(xiàn)
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篇3
【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】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089(2016)31-0233-01
一、引言
流體力學(xué)是一門基礎(chǔ)性很強和應(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,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30多年的建設(shè)與發(fā)展,根據(jù)部隊人才崗位需要,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)別于國內(nèi)流體力學(xué)學(xué)科的特色和優(yōu)勢,在國際或國內(nèi)流體力學(xué)領(lǐng)域具有較大影響力。隨著軍隊綜合性大學(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)用性強的專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科,對于培養(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、軍隊轉(zhuǎn)型條件下基礎(chǔ)學(xué)科如何求發(fā)展
在軍隊改革的關(guān)鍵時期,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,對于提高學(xué)科的自身建設(shè)和促進人才培養(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。我們針對流體力學(xué)學(xué)科特點,在人才培養(yǎng)上提出的教學(xué)思路是:強化理論基礎(chǔ),注重專業(yè)應(yīng)用,理論聯(lián)系實際,達(dá)到學(xué)研結(jié)合的目標(biāo)[2]。流體力學(xué)的特點是概念多、邏輯性強、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)實際密切相關(guān)。在講授的過程中要理論聯(lián)系實際,同時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)會思考。我們以流體力學(xué)學(xué)科專業(yè)網(wǎng)站為平臺,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)計劃、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)重點、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)最新研究動向和研究熱點問題,作為知識的拓展和延伸。同時擬進一步完善和學(xué)生討論交流的相關(guān)板塊,給學(xué)生營造一個全方位、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)代信息社會中教學(xué)手段的根本性改革。通過網(wǎng)絡(luò)進行教與學(xué)的互動,不受空間和時間的限制,是一種社會性、全民性的學(xué)習(xí)形式,為加強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了現(xiàn)實可能。
2.教學(xué)方法改革,完善考核評價體系。借鑒國內(nèi)外高水平院校在流體力學(xué)研究生課程教學(xué)上的先進做法和成功經(jīng)驗,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。在授課過程中一方面強化基礎(chǔ)理論的教學(xué),打牢基礎(chǔ);一方面滲透實踐的環(huán)節(jié)、前沿的要求、方法的意識。完善考核評價體系,改變傳統(tǒng)的單一題目解答的課程作業(yè)形式,布置計算模擬和實驗報告等相關(guān)作業(yè),實現(xiàn)學(xué)研結(jié)合。建立課程筆試和日??己讼嘟Y(jié)合的考核機制,注重過程考核,綜合評定成績。筆試成績屬于總結(jié)性評價,又稱事后評價,信息來源是課程結(jié)束后的考試,主要功能是對教學(xué)質(zhì)量作出評價。日??己藢儆谛纬尚栽u價,這是一種發(fā)展性評價,注重對學(xué)習(xí)過程的關(guān)注,以及評價結(jié)果對教學(xué)的反饋,信息來源主要是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)、參與和動手能力的考核。對教學(xué)內(nèi)容、組織形式、考核方法、任務(wù)設(shè)計等課程教學(xué)模式實施整體改革,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,在前期的幾個研究方向的基礎(chǔ)上,我們緊貼部隊的需求和發(fā)展,凝練和優(yōu)化了幾個具有鮮明的軍事特色和優(yōu)勢的學(xué)科方向,形成了艦潛分層流體動力學(xué)與海洋環(huán)境適應(yīng)性研究、湍流機理及數(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)先國內(nèi)先進的現(xiàn)代流體力學(xué)實驗室,具有先進的實驗儀器設(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)新的重要實踐基地。
4.探索教學(xué)、科研和部隊實踐相結(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門和教學(xué)實施計劃;以流體力學(xué)基礎(chǔ)實踐平臺為依托,開展研究生課程的實踐教學(xué),激發(fā)研究生的自主創(chuàng)新意識;大力加強研究生課程和教材建設(shè),完成《高等流體力學(xué)》研究生教材編寫等工作。
在研究生培養(yǎng)計劃中,要求研究生學(xué)員參加導(dǎo)師的科研項目和參加輔導(dǎo)授課等實踐活動。近幾年來,本學(xué)科培養(yǎng)的研究生學(xué)員都參與了導(dǎo)師的科研項目,部分學(xué)員還參與了教材編寫工作。部分研究生還參加了南海海區(qū)海洋調(diào)查任務(wù),緊貼部隊需求,為以后盡快融入部隊適應(yīng)崗位需要打下基礎(chǔ)。我們還積極與國內(nèi)外高水平院校或科研院所聯(lián)合培養(yǎng)研究生,為部隊培養(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)新實踐能力方面取得了突出的成績。畢業(yè)的研究生綜合素質(zhì)高,創(chuàng)新能力突出,適應(yīng)部隊能力強。
三、結(jié)論
研究生的培養(yǎng)是一個學(xué)科點生存和發(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,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,促進了基礎(chǔ)學(xué)科的內(nèi)涵建設(shè),使科研層次上臺階、學(xué)科隊伍創(chuàng)新能力增強、教學(xué)成果有效轉(zhuǎn)化、學(xué)科文化精神得到傳承。在軍隊院校人才戰(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,不僅對于提高學(xué)科的自身建設(shè),而且對于促進學(xué)科在軍事科技創(chuàng)新和培養(yǎng)高質(zhì)量符合當(dāng)前軍事斗爭需要人才方面,都具有十分重要的意義。
參考文獻(xiàn):
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篇4
關(guān)鍵詞:流體力學(xué);多元化;課堂教學(xué)模式
作者簡介:張明輝(1972-),女,河北滄州人,山東科技大學(xué)機械電子工程學(xué)院,副教授;陳慶光(1969-),男,山東臨沂人,山東科技大學(xué)機械電子工程學(xué)院,教授。(山東 青島 266590)
基金項目:本文系山東科技大學(xué)省級機械電子工程品牌專業(yè)建設(shè)項目的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)01-0064-02
“流體力學(xué)”課程是我國高等院校工科各專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程是聯(lián)系前期“高等數(shù)學(xué)”、“理論力學(xué)”等基礎(chǔ)課程和后續(xù)專業(yè)課程的橋梁和紐帶,在學(xué)生能力培養(yǎng)和知識體系構(gòu)建過程中起著“承上啟下”的作用。[1]當(dāng)前的“流體力學(xué)”主要以經(jīng)典理論或?qū)嶒瀮?nèi)容為主,教材中包含大量的計算公式及理論推導(dǎo),這就要求學(xué)生具備一定的高等數(shù)學(xué)知識及較高的綜合分析和處理問題能力。但由于大多工科學(xué)生數(shù)學(xué)知識相對薄弱,再加上學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力較差,導(dǎo)致教師難教、學(xué)生厭學(xué)成為較普遍的現(xiàn)象。如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生正確理解和掌握流體力學(xué)知識,使“流體力學(xué)”課程的教學(xué)水平邁上一個新臺階,是教育工作者的責(zé)任和使命。許多文獻(xiàn)[2][3]為了提高流體力學(xué)的教學(xué)效果,在課堂教學(xué)模式、教學(xué)手段、實驗教學(xué)等方面進行了探討和研究。通過多年來在“流體力學(xué)”教學(xué)中的若干思考和實踐,筆者提出了構(gòu)建多元化教學(xué)模式的教學(xué)理念,即將啟發(fā)式教學(xué)、對比分析法教學(xué)貫穿課堂教學(xué)中,以加深學(xué)生對理論知識的感性認(rèn)識。同時,為了適應(yīng)個性化發(fā)展和高素質(zhì)教育,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,在引導(dǎo)他們熟練掌握基本分析方法的同時,還要教會學(xué)生多視角、多層次的分析問題和解決問題。另外,為了提高教學(xué)效果,課堂教學(xué)中還運用多媒體技術(shù)作為輔助教學(xué)手段,工程圖片、計算機動畫和視頻素材等各種教育信息使得教學(xué)更加生動、直觀和多樣化,開闊了學(xué)生的視野,激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。
一、啟發(fā)式教學(xué)模式
啟發(fā)式教學(xué)就是讓學(xué)生充分運用他們擁有的知識和能力去正確比較、分析、綜合、判斷、概括、歸納和解決問題,探索結(jié)論。一方面可以使學(xué)生開動腦筋,積極思維,另一方面也能夠開發(fā)學(xué)生的智力,培養(yǎng)學(xué)生的能力。筆者在教學(xué)過程中將啟發(fā)式教學(xué)貫穿始終。例如,流體微團運動分析是流體力學(xué)中的一個難點問題,很多學(xué)生對微團運動過程中發(fā)生的角變形很困惑。為了讓學(xué)生更好地理解角變形的原因,筆者將矩形流體微團四個角點的速度全部寫出,如圖1所示。然后分別用紅筆標(biāo)出C、D點和A、B兩點X方向速度的第三項,讓學(xué)生觀察兩者的差別,學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)D點比C點、A點比B點在X方向的速度大,這勢必產(chǎn)生一個與垂直方向的夾角。接著,筆者又用藍(lán)色筆標(biāo)出,C、B點和D、A兩點Y方向速度的第二項,讓學(xué)生觀察兩者的差別,學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)B點比C點、A點比D點在Y方向的速度大,這勢必產(chǎn)生一個與水平方向的夾角。這樣,學(xué)生很自然就畫出了流體微團的角變形圖,如圖2所示。最后,筆者又把問題引申到三維,讓學(xué)生寫出其他兩個方向上的角變形公式。這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,在理解和接受理論知識的基礎(chǔ)上,學(xué)會了發(fā)現(xiàn)、解決和總結(jié)。除了在分析問題時采用啟發(fā)式教學(xué)外,也可以啟發(fā)學(xué)生對所學(xué)的概念、理論、公式進行對比,在加深理解的同時找出它們的內(nèi)在聯(lián)系和區(qū)別。譬如,在推導(dǎo)伯努利積分方程時先讓學(xué)生回憶流體靜力學(xué)基本方程。這樣學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)兩者之間僅相差動能項。從而明白在流體靜力學(xué)中滿足勢能守恒,而在動力學(xué)中轉(zhuǎn)換為機械能守恒。通過對比分析,學(xué)生不但很容易地理解了伯努利方程的物理意義,也對靜力學(xué)基本方程加深了印象。
二、對比分析法教學(xué)
由于“流體力學(xué)”課程涉及的知識比較廣,如材料力學(xué)、大學(xué)物理、線性代數(shù)、工程熱力學(xué)、高等數(shù)學(xué)等多學(xué)科的知識,再加上“流體力學(xué)”比較抽象,理解起來相當(dāng)困難。在教學(xué)中“流體力學(xué)”這門課教師難教,學(xué)生難學(xué)。為了便于學(xué)生掌握流體力學(xué)的概念和基本原理,在講授流體力學(xué)知識時,筆者經(jīng)常采用對比分析教學(xué)法,讓學(xué)生通過思考與對比增強所學(xué)知識的連貫性,提高學(xué)習(xí)效果。由于流體力學(xué)是力學(xué)的分支,因此力學(xué)的定律也適用流體力學(xué),但流體的特性決定了流體力學(xué)在與固體力學(xué)有千絲萬縷聯(lián)系的同時,又有它獨有的一些特性。所以,筆者在授課時會讓學(xué)生先回憶相關(guān)的固體力學(xué)知識,再將固體力學(xué)定律引申到流體力學(xué)當(dāng)中,讓學(xué)生輕松地理解和掌握流體力學(xué)中的概念和原理。例如在講授流體靜平衡微分方程這一章節(jié)時,筆者就會問學(xué)生:在理論力學(xué)中,如果物體處于平衡狀態(tài)應(yīng)滿足什么樣的條件?學(xué)生很自然地想到要所有的合外力為零。然后筆者又會引導(dǎo)學(xué)生流體力學(xué)的研究對象為流體質(zhì)點,而流體質(zhì)點在空間上是很小的,需要對微元體建立平衡方程。換句話說就是微元體要保持平衡,其所受的合外力也需要為零,由此就可得到流體靜平衡微分方程。這樣靜平衡微分方程的物理意義就很直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前。除了將流體力學(xué)和固體力學(xué)進行對比分析外,筆者還會將流體力學(xué)中的一些概念通過列表的方式進行對比,讓學(xué)生了解這些概念的異同點。比如,筆者在講到流體運動學(xué)這一章節(jié)時講解兩種描述流體運動的方法,就給出了表1。學(xué)生借助表格一目了然地看到了拉格朗日法和歐拉法各自的特點。通過對比分析法不但有助于學(xué)生理解和掌握流體力學(xué)知識,還能讓學(xué)生將所學(xué)知識融會貫通,提高分析問題、解決問題的能力。
三、多層次多視角分析問題
現(xiàn)代教育觀念認(rèn)為,高等教育應(yīng)當(dāng)融知識的傳授和能力的培養(yǎng)于一體。[4]為了適應(yīng)個性化發(fā)展和高素質(zhì)教育,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,在引導(dǎo)他們熟練掌握基本分析方法的同時,還要教會學(xué)生多視角、多層次的分析問題和解決問題。為此,筆者除了講授基本方程、基本定理的推導(dǎo),還會將問題進一步深化、演繹,將枯燥乏味的理論知識點進行歸納整合,建立學(xué)生的哲學(xué)思維觀。例如,在學(xué)習(xí)靜止流體對平面的總壓力這一節(jié)時要求學(xué)生能夠計算總壓力大小、方向和作用位置。講授首先從求解矩形水平面的總壓力入手,再延伸到求解矩形垂直面總壓力,再到求解矩形斜平面總壓力,最后求解任意平面的總壓力,如圖3所示。這種層層剝繭的講授讓學(xué)生不知不覺中掌握了求解總壓力的方法和技巧。逐層分析的方法教會了學(xué)生如何將一個復(fù)雜問題分解,然后再借助已有的知識進行求解,達(dá)到觸類旁通的效果。同時,為了讓學(xué)生更加深入、全面地了解平面所受的靜壓力,講授時又分別采用了解析法和壓力圖法進行求解。通過這一章節(jié)的學(xué)習(xí),學(xué)生明白了解決許多工程問題可以從多個側(cè)面、多個視角分析,盡管采用的方法和理論不盡相同,但都可以獲得正確的結(jié)果,殊途同歸,增強了創(chuàng)新意識。
除了在教學(xué)過程中改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法,構(gòu)建多元化的課堂教學(xué)模式以外,為了提高教學(xué)效果,運用多媒體技術(shù)為基礎(chǔ)的立體化輔助教學(xué)手段也非常重要。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,工程實際圖片、動畫和視頻素材使各種教育信息的表達(dá)更加生動、直觀和多樣化,能很好地刺激學(xué)生的感官,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,開闊學(xué)生的視野,可以收到純板書教學(xué)所無法達(dá)到的效果。因此,“流體力學(xué)”教學(xué)過程中對于難以理解的概念,如勢流與旋流、流線與跡線的概念、流場的演示、流態(tài)的判別和波的傳播、邊界層的形成等內(nèi)容均利用計算機動畫給學(xué)生進行演示,起到了畫龍點睛的作用。
四、結(jié)束語
多元化課堂教學(xué)模式是一個先進的教學(xué)理念。本文提出的啟發(fā)式教學(xué)、對比分析和多視角教學(xué)模式將原本抽象的概念、復(fù)雜的理論推導(dǎo)直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前,讓學(xué)生在分析比較與思考中學(xué)會將固體力學(xué)遵循的原理定律融會貫通到流體力學(xué)中,尋求概念之間、知識點之間和章節(jié)之間內(nèi)在的關(guān)聯(lián)性,舉一反三,把原本雜亂的概念形成清晰的知識體系。這種多元化的教學(xué)模式在很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決工程實際問題的能力,改善了教學(xué)效果。
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篇5
根據(jù)流體力學(xué)課程的性質(zhì)、特點,結(jié)合自身的工程實踐經(jīng)歷和教學(xué)體會,文章從優(yōu)化教材內(nèi)容、提煉講授方法、發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)模式優(yōu)勢、挖掘多媒體教學(xué)潛力、培養(yǎng)學(xué)生科研能力等方面,探討了流體力學(xué)課程教學(xué)改革的具體措施和成效,提出了有益于學(xué)生理解流體力學(xué)重點內(nèi)容的教學(xué)方法。此研究對改善流體力學(xué)課程的教學(xué)效果、探索大專業(yè)背景下的專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)模式有一定的參考意義。
關(guān)鍵詞:流體力學(xué); 教學(xué)改革; 實踐教學(xué); 創(chuàng)新能力
中圖分類號:G420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:
10052909(2013)04004103
流體力學(xué)是關(guān)于流體機械運動規(guī)律及其應(yīng)用的一門學(xué)科,是力學(xué)的一個分支。中國各高校的土木工程、流體機械、農(nóng)林、石油化工等專業(yè)均開設(shè)了流體力學(xué)課程,它屬于專業(yè)基礎(chǔ)課。
該門課所涉及的基本原理和基礎(chǔ)理論對專業(yè)課的學(xué)習(xí)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計以至解決工程實際問題等起著非常重要的理論支撐作用和指導(dǎo)意義。尤其對于工科學(xué)生,他們畢業(yè)后大部分在生產(chǎn)一線從事技術(shù)管理工作,必須具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)、技術(shù)應(yīng)用和現(xiàn)場協(xié)調(diào)能力。這就要求流體力學(xué)課程教學(xué)將理論知識與實踐能力培養(yǎng)相結(jié)合,將課堂教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合,不斷改進教學(xué)方法,積極探索適應(yīng)工科學(xué)生專業(yè)設(shè)置和就業(yè)主導(dǎo)方向的課程教學(xué)新模式。蘭州交通大學(xué)在土木工程、環(huán)境工程、市政工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、熱能動力工程等專業(yè)均開設(shè)了流體力學(xué)課,在長期的教學(xué)實踐中積累了一些該課程的教學(xué)體會。
一、優(yōu)化教材內(nèi)容,課堂講解力求深入淺出
流體力學(xué)課程體系的主要內(nèi)容包括基本理論和實驗兩大部分。由于流體力學(xué)學(xué)科的快速發(fā)展以及社會對各專業(yè)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)要求的不斷變化,有些在用教材已不能滿足教學(xué)要求。因此,教師在備課時要盡可能多地參閱質(zhì)量高、實用性強的教材,力求對同一個問題進行多角度分析。教學(xué)中應(yīng)將不同教材版本的不同提法告訴學(xué)生,讓學(xué)生課后獨立思考并提出自己的見解。在制定教學(xué)計劃時,應(yīng)該從課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性出發(fā),將教材原有章節(jié)順序重新調(diào)整,便于學(xué)生對相關(guān)知識的理解。比如,在講解流體運動學(xué)基礎(chǔ)、動
力學(xué)基礎(chǔ)時,先從粘性流體三維不可壓縮流動的運動微分
方程(即N-S方程)入手,對實際流體的流動特征進行描述,學(xué)生就可獲得流體動力學(xué)的基本輪廓,進而了解只要該方程中粘性力項為零就可得到理想流體運動微分方程。在此基礎(chǔ)上,再令加速度項為零(即流體處于靜止?fàn)顟B(tài)或相對平衡狀態(tài)),就可得到流體平衡微分方程(即歐拉方程)。通過這一調(diào)整,省去了許多推導(dǎo)過程,而且也能讓學(xué)生對流體質(zhì)點運動的力學(xué)機制有更明晰的認(rèn)識。
在課堂講解上,教師要力求做到深入淺出。流體力學(xué)中的一些公式或方程的推導(dǎo)過程很繁雜,教師過多地羅列推導(dǎo)內(nèi)容會導(dǎo)致學(xué)生的厭學(xué)情緒,甚至有些聽不懂的干脆就放棄學(xué)習(xí)。比如,在講解流體微團運動分析時,可以將多數(shù)學(xué)生兒時玩的“泥球沿坡面下滾”游戲作為例子來講解,因為大部分學(xué)生有過這樣的親身體驗,他們很容易理解泥球在滾動的同時將伴隨變形和旋轉(zhuǎn),這樣后面的推導(dǎo)就容易被學(xué)生接受了。在講解管嘴出流時,可以學(xué)生每天接觸的水龍頭用水的例子。比如在12∶00-13∶00期間用水,12∶00時流出水龍頭的水流速度很大,隨著鍋筒內(nèi)水位的逐漸下降,到接近13∶00時用水,在同樣的水龍頭開度下,水龍頭內(nèi)的水流速度明顯要比12∶00時的流速小,學(xué)生由此很容易理解有效作用水頭與排水量的關(guān)系。
二、發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)模式的優(yōu)勢
傳統(tǒng)教學(xué)模式即教師以講解、板書的形式將知識傳授給學(xué)生的一種教學(xué)方法。該方法在不同層次的教學(xué)活動中發(fā)揮了積極的作用。教師生動、形象的描述以及肢體語言能使學(xué)生有身臨其境之感,這種教學(xué)模式有利于教師主導(dǎo)作用的發(fā)揮,教師可以根據(jù)課堂上學(xué)生的反應(yīng)來適時調(diào)整講解速度和思路,并以板書的形式突出重點和難點。流體力課程中有相當(dāng)一部分內(nèi)容是力學(xué)知識和數(shù)學(xué)知識的綜合,只有通過嚴(yán)密推導(dǎo)或作圖才能比較透徹地講清其基本原理。比如連續(xù)性方程、能量方程、動量方程、(N-S)方程等是流體力學(xué)中的經(jīng)典理論,也是難點所在。只有通過板書推導(dǎo),學(xué)生才能理解其物理事實,明確其解決工程問題的一般思路和步驟。流體微團運動分析一節(jié)是運動學(xué)中的核心內(nèi)容,許多學(xué)生很難理解流體微團能同時具有“平動、變形(線變形和角變形)、旋轉(zhuǎn)”三種運動趨勢。這就要求教師從介紹速度分解定理入手,通過理論推導(dǎo)和對流體微團運動變形的圖示兩種方法來講解。水擊現(xiàn)象中伴隨管道中壓力和流速交替變化從而引起壓力波的“順向”及“逆向”傳播過程,如果不通過在黑板上逐步圖示的方法,學(xué)生很難明白水擊發(fā)生的物理實質(zhì)。另外,傳統(tǒng)教學(xué)方法也能展示教師的板書和繪圖功底。如果教師的書法很漂亮,徒手繪圖效果好,能增加學(xué)生對教師的敬重感,從而激發(fā)他們對流體力學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣。
三、深挖多媒體教學(xué)潛力
隨著科技的飛速發(fā)展和國家對教學(xué)投資力度的加大,現(xiàn)代化的教學(xué)手段在提高課程教學(xué)質(zhì)量上發(fā)揮了重要作用。在流體力學(xué)課程教學(xué)中,通過播放課件、視頻、教學(xué)片等,能讓學(xué)生很直觀地理解流體流動的具體特征。比如,漩渦的形成、管嘴出流時真空區(qū)的形成、兩個相鄰局部阻礙之間的干擾等現(xiàn)象,這些內(nèi)容用枯燥的文字描述是很難理解的,但利用多媒體演示,學(xué)生從動態(tài)的、形象逼真的圖像中就很容易理解流體力學(xué)現(xiàn)象。紊流是一種高度復(fù)雜的三維非穩(wěn)態(tài)、有旋流動。對其流動規(guī)律的研究一直是流體力學(xué)學(xué)科領(lǐng)域的熱點和難點。紊流中,存在高流速層的流體質(zhì)點進入低流速層,并與低流速層質(zhì)點發(fā)生動量交換,以及低流速層流體質(zhì)點進入高流速層與高流速層質(zhì)點發(fā)生動量交換的過程。過去教師通過板書圖示講解之后,仍有近70%的學(xué)生不理解雷諾應(yīng)力與紊流脈動的因果關(guān)系。但是,通過動漫形式顯示具有不同初速度的流體質(zhì)點進入另一流層后對兩個流體質(zhì)點速度在不同方向的影響過程,使這一復(fù)雜問題簡單化,學(xué)生也容易接受。另外,利用教學(xué)錄像,學(xué)生對流體力學(xué)現(xiàn)象尤其是大海的潮起潮落、龍卷風(fēng)運動、橋墩后尾流變化,以及1940年美國塔科馬海峽大橋由于風(fēng)振而坍塌的整個過程印象深刻。多年的經(jīng)驗表明:多媒體在教學(xué)中的運用對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)的興趣、增強求知欲、開闊視野起到了積極的作用。但是,多媒體教學(xué)潛力的開發(fā)取決于教師的前期投入,也就是說,授課前教師必須投入大量的精力制作多媒體課件,使其包含豐富的教學(xué)內(nèi)容,同時還能調(diào)動學(xué)生積極的參與意識[1]。只有這樣,作為傳統(tǒng)教學(xué)方法輔助手段的多媒體教學(xué),才能在幫助學(xué)生理解難點、掌握重點、提高學(xué)習(xí)效率上發(fā)揮越來越重要的作用。
四、加強科研實訓(xùn),開闊學(xué)生視野
引導(dǎo)學(xué)生參與科研活動,在科學(xué)研究中增長學(xué)生的專業(yè)知識,開闊學(xué)生的學(xué)術(shù)視野。教師在完成課堂教學(xué)任務(wù)之后,就課內(nèi)某一知識點引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn),開展科學(xué)研究,培養(yǎng)學(xué)生的科研意識,提高其認(rèn)知水平。學(xué)生以書面形式定期反映自己在查閱文獻(xiàn)和學(xué)習(xí)研究中的收獲。教師根據(jù)學(xué)生書面總結(jié)的完成情況給予評價。此外,教師也鼓勵學(xué)生主動參與校內(nèi)外的科研活動,并定期寫出自己的體會交指導(dǎo)教師評定[2-3]。學(xué)生參與的科研內(nèi)容即使與其所學(xué)專業(yè)的學(xué)科領(lǐng)域有一定距離,也將得到支持,因為參與科研活動對學(xué)生能起到開闊視野、激發(fā)科研熱情、訓(xùn)練科研思維的作用[4]。同時還將進一步密切科學(xué)研究與專業(yè)學(xué)習(xí)之間的關(guān)系,為學(xué)生進入更高層次的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ)[3]。
流體力學(xué)是一門系統(tǒng)性和理論性都較強的課程,它既體現(xiàn)了經(jīng)典力學(xué)的基本思想,也反映了數(shù)學(xué)、物理、機械等多學(xué)科在現(xiàn)代工程中的交叉應(yīng)用。在學(xué)分制教學(xué)管理體制和大專業(yè)背景下的人才培養(yǎng)模式,根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)來尋求合適的教學(xué)方法,構(gòu)建有創(chuàng)新特色的流體力學(xué)課程教學(xué)改革體系,是一個艱難而漫長的過程,還需要在今后的教學(xué)工作中作出更多的努力。
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Investigation and practice on multiangle teaching method of fluid mechanics
WANG Yea, LI Yaningb
(a. School of Environmental and Municipal Engineering; b. School of Automation and Electrical Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Gansu 730070, P. R. China)
Abstract:
篇6
(1.新疆工程學(xué)院機械工程系,新疆 烏魯木齊 830091;
2.安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,安徽 淮南 232001)
【摘要】流體力學(xué)作為工科院校的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,其理論性強,內(nèi)容豐富,知識點多,難度系數(shù)大,學(xué)生不易理解和接受。結(jié)合教學(xué)實踐與學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)要求,從師資隊伍建設(shè)、教學(xué)大綱改革、緒論課講解和完善實驗教學(xué)環(huán)節(jié)等方面對??平虒W(xué)中的流體力學(xué)課程改革進行了探討。
關(guān)鍵詞 流體力學(xué);??平虒W(xué);課程改革
The Exploration on the Specialised Teaching of the Course of Hydromechanics
FANG Fei1.2LI You-bing2JI Min-min2
(1.Xinjiang Institute of Engineering,Department of Mechanical Engineering Urumqi, Urumqi Xinjiang 830092, China;
2.Anhui University of science and Technology, School of Materials Science and Engineering, Huainan Anhui 232001, China)
【Abstract】As a professional basic course in engineering colleges,hydromechanics is difficult for students because of its strong theory , rich content, more knowledge points and a large degree of difficulty coefficient.According to teaching practice and professionalism training requirements for students ,this paper explores the construction of the faculty, curriculum reform, teaching to introduction and improvement of the experiment teaching of the course of hydromechanics.
【Key words】Hydromechanics; Specialized teaching; Reform of teaching;
流體力學(xué)是一門綜合性的專業(yè)方向必修課,屬于專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程使學(xué)生掌握流體平衡與運動的基本理論、基本知識和基本技能,為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程和掌握專業(yè)知識以及為今后解決工程實際問題奠定初步的流體力學(xué)理論基礎(chǔ)。本科壓縮型的??粕诶碚撝R掌握成熟度上不如本科生, 而實踐動手操作能力和到基層的吃苦敬業(yè)精神不如中專生。為了適應(yīng)社會形式的發(fā)展和面臨教學(xué)對象的不同,??平虒W(xué)中的流體力學(xué)課程改革勢在必行。為此,我們結(jié)合教學(xué)實踐與學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)要求,認(rèn)為可以從以下幾個方面進行課程教學(xué)改革。
1加強師資隊伍建設(shè)
流體力學(xué)課程目前的任課教師隊伍基本分為兩類,一類是專門研究流體的科研人員,另一類則是相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課教師。而實踐反應(yīng)出的問題是,這兩類教師在教學(xué)過程中都存在著各自的缺陷。前者本身確實有很堅實的理論基礎(chǔ),但是缺乏對所授學(xué)生相應(yīng)專業(yè)的了解,以至于在課堂上無法列舉出與學(xué)生所學(xué)專業(yè)相關(guān)的工程實踐實例,這必然導(dǎo)致學(xué)生無法學(xué)以致用,與后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)脫節(jié),在某種程度上可能造成學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)該門課程是否必要。后者可以很好的彌補前者專業(yè)知識的匱乏,但是一般專業(yè)老師在自身學(xué)習(xí)流體力學(xué)的時候也是作為專業(yè)基礎(chǔ)課程來對待,因此對于基礎(chǔ)知識的掌握同樣存在著明顯的不足。對于任課教師的選擇,我們提出的建議是加強學(xué)科交叉。在學(xué)校邀請資深專家做學(xué)術(shù)報告和專題講座時,可以組織該專業(yè)所有任課老師都參加,加深他們對所授學(xué)生專業(yè)的了解,以便在課堂上講解時能結(jié)合專業(yè)實際,從而打造出一支理論基礎(chǔ)知識扎實,專業(yè)性強的師資隊伍。
2改革教學(xué)大綱內(nèi)容
2.1模塊化教學(xué)內(nèi)容
所謂模塊化,即將流體力學(xué)劃分為流體物理學(xué)性質(zhì)、流體靜力學(xué)、流體動力學(xué)、理想流體動力學(xué)、 粘性流體動力學(xué)、 流動阻力相關(guān)計算、 壓縮氣體管路、 管路系統(tǒng)水力計算等幾個模塊。根據(jù)不同的專業(yè)要求, 進行不同的取舍和組合[3]。比如給排水專業(yè)可以將明渠流部分作為學(xué)習(xí)重點,而熱能動力專業(yè)則需要將氣體部分作為重點學(xué)習(xí)內(nèi)容。由于教師在專業(yè)基礎(chǔ)課上有針對性的教學(xué),學(xué)生在后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)中就能輕松做到理論聯(lián)系實際,達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。
2.2多樣化教學(xué)手段
積極推行多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)的板書授課方法相結(jié)合的手段。隨著計算機科技的發(fā)展和普及,多媒體教學(xué)方法已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各種課堂教學(xué)中。同樣,通過多媒體演示功能,能夠生動、具體、形象、直觀的解決流體力學(xué)教學(xué)進程中的一些抽象的難點部分。但傳統(tǒng)教學(xué)方法的教學(xué)效果不能因此被忽視,尤其在理論分析、公式推導(dǎo)上,仍然是教師利用板書進行教學(xué)的方法占明顯優(yōu)勢。教師通過傳統(tǒng)的教學(xué)方法,一方面能夠很好的把握課程節(jié)奏,與學(xué)生互動;另一方面也便于學(xué)生做好筆記,易于知識點的消化吸收。
2.3變更考核方式
目前我校的??瓶己朔绞脚c本科一致,統(tǒng)一采用的都是閉卷考試成績占70%,考勤、作業(yè)、實驗占30%,而實際實驗部分只占了10%。但從??茖W(xué)生的專業(yè)培養(yǎng)素養(yǎng)要求來看,既要重理論,又要重實踐。因此,對于流體力學(xué)這類專業(yè)基礎(chǔ)課的考核方式要做到兩手都要抓。我們建議的考核方式是閉卷考試成績占60%,實驗占30%,考勤、作業(yè)占10%。
3把握緒課講解
經(jīng)過多年的教學(xué)總結(jié),學(xué)生反饋回來的信息是流體力學(xué)難度太大,部分專業(yè)術(shù)語太抽象。甚至部分學(xué)生在還沒有開始學(xué)習(xí)的時候,就已經(jīng)產(chǎn)生了退怯心里,這對接下來的學(xué)習(xí)極為不利,以至?xí)缯n的現(xiàn)象普遍。流體力學(xué)雖然理論性較強, 但卻是一門及其貼近生活的學(xué)科。然而緒論作為一本教材的概述,是學(xué)生最先接觸到的部分,是對教材整體內(nèi)容的高度濃縮和概括,貫穿整個教學(xué)過程,更對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到引領(lǐng)、提示和導(dǎo)向等作用,所以講好一堂緒論課至關(guān)重要。物質(zhì)包括固液氣三項,而流體就占液體和氣體兩項,可見流體占據(jù)了我們生活中的大部分空間。教師在講課時,應(yīng)側(cè)重于多列舉一些生活中的實例來說明流體力學(xué)基本理論知識及其應(yīng)用。比如,我們每天呼吸的空氣,喝的水,都是流體;而我們能呼吸到新鮮的空氣,喝到水,這體現(xiàn)流體具有流動性的特點。另外教師在講授緒論課時,務(wù)必要介紹整本書的內(nèi)容綱要,以實用為目的,以必須、夠用為度,以掌握概念、強化應(yīng)用為原則,并列舉工程實際中可能遇到的需要用教材理論知識解決的問題。在此基礎(chǔ)上學(xué)生能對要學(xué)什么知識、能解決什么樣的問題做到心中有數(shù),能積極調(diào)動學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)的興趣。這樣的方式也可以用在后續(xù)課程講解上,教師在每堂課結(jié)束前留下懸疑,并隨著課程的進展逐步解開疑問,層層遞進,一邊解決問題一邊學(xué)習(xí)新的知識點,一舉兩得。
4完善實驗教學(xué)環(huán)節(jié)
??茖W(xué)生畢業(yè)后一般都工作在相關(guān)專業(yè)的一線崗位,這就注重學(xué)生的實操能力。要做到理論與實際融會貫通,實驗課的教學(xué)環(huán)節(jié)不容忽視。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式基本都是驗證實驗,以班級為單位,分組進行,部分實驗甚至只由老師進行演示,負(fù)面的抑制了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。當(dāng)然,驗證實驗的開設(shè)非常必要,而且要與課程內(nèi)容形成很好的銜接。但是除此之外,還應(yīng)開展一些拓展學(xué)生發(fā)散能力和創(chuàng)新思維的實驗,讓很多有想法的學(xué)生自主實驗,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。另外,教師要嚴(yán)格要求學(xué)生端正實驗態(tài)度,尊重實驗結(jié)果,讓其養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灹?xí)慣,才能對以后專業(yè)中的流體力學(xué)現(xiàn)象做出科學(xué)的定性分析及精確的定量計算,才能正確地解決工程中所遇到的流體力學(xué)方面的設(shè)計和計算問題。
5結(jié)束語
目前,隨著各本科院校逐年擴招,每年大批應(yīng)屆畢業(yè)生流向社會,我國當(dāng)前就業(yè)形勢普遍嚴(yán)峻。從技術(shù)可信度來講,用人單位會優(yōu)先錄用本科生;從崗位穩(wěn)定性的角度出發(fā),用人單位則會優(yōu)先錄用中專生,這一直是??飘厴I(yè)生面臨的挑戰(zhàn)。本文從強化師資隊伍,改正教學(xué)方法,多種教學(xué)手段的有機結(jié)合以及實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的完善等方面進行教學(xué)改革,以提高專科學(xué)生專業(yè)能力競爭力,適應(yīng)人才市場的需求。
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篇7
1、流體力學(xué)公式:(10+H)G1=10 F1+HF2+HG2。
2、流體力學(xué)是力學(xué)的一個分支,主要研究在各種力的作用下,流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)和運動狀態(tài)以及流體和固體界壁間有相對運動時的相互作用和流動規(guī)律。
3、對自然界固有的流動現(xiàn)象或已有工程的全尺寸流動現(xiàn)象,利用各種儀器進行系統(tǒng)觀測,從而總結(jié)出流體運動的規(guī)律并借以預(yù)測流動現(xiàn)象的演變。過去對天氣的觀測和預(yù)報,基本上就是這樣進行的。但現(xiàn)場流動現(xiàn)象的發(fā)生不能控制,發(fā)生條件幾乎不可能完全重復(fù)出現(xiàn),影響到對流動現(xiàn)象和規(guī)律的研究;現(xiàn)場觀測還要花費大量物力、財力和人力。因此,人們建立實驗室,使這些現(xiàn)象能在可以控制的條件下出現(xiàn),以便于觀察和研究。
(來源:文章屋網(wǎng) )
篇8
一、教學(xué)方法和教學(xué)手段
采用工學(xué)結(jié)合、理實一體的教學(xué)模式,根據(jù)不同項目內(nèi)容,在教學(xué)中靈活運用項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動、案例分析、多媒體演示、分組討論、實驗、啟發(fā)引導(dǎo)、邊講邊練等教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生積極思考、樂于實踐,提高教與學(xué)的效果。授課前一周向?qū)W生下達(dá)項目任務(wù)書,內(nèi)容包括學(xué)習(xí)任務(wù)描述,學(xué)習(xí)場地、設(shè)備,知識、素質(zhì)、能力目標(biāo),咨詢問題和途徑等,學(xué)生按照任務(wù)書的要求,咨詢信息形成學(xué)習(xí)筆記,小組討論形成項目實施方案。做到課內(nèi)教學(xué)與課外教學(xué)相結(jié)合,自主學(xué)習(xí)與指導(dǎo)教學(xué)相結(jié)合。通過貼近崗位工作的電力生產(chǎn)實際案例導(dǎo)入知識,訓(xùn)練分析和計算能力,使能力培養(yǎng)與工程實踐相結(jié)合。選題、選材注重共識性、綜合性、工程性、創(chuàng)新性,同時體現(xiàn)新穎性、趣味性、互動性。將實踐性強、技能訓(xùn)練要求高的內(nèi)容,通過模擬實驗、實驗操作、邊講邊練的方式,提高學(xué)生的動手能力。將傳統(tǒng)教學(xué)方法與現(xiàn)代教育技術(shù)相融合,向?qū)W生提供教學(xué)資源庫(包括教學(xué)課件、自學(xué)指導(dǎo)書、習(xí)題集、實驗指導(dǎo)書、模擬實驗軟件、相關(guān)電力生產(chǎn)設(shè)備及系統(tǒng)視頻和圖片、國家精品課網(wǎng)址、其他參考教材等),開闊學(xué)生視野,拓寬學(xué)習(xí)渠道。充分利用多媒體課件、錄像片、圖、表、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代化的教學(xué)手段,通過視覺、聽覺,全方位加強學(xué)生對知識的理解和記憶,同時結(jié)合板書等傳統(tǒng)授課手段,揚長避短,獲得最佳效果。
二、學(xué)習(xí)方法和考核評價
以學(xué)生為中心,支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和探究式學(xué)習(xí),每個項目的實施都采用小組合作學(xué)習(xí)的方法,強化學(xué)生的團隊協(xié)作精神,增強學(xué)生主動參與和個性發(fā)展。班級40人,分成4個小組,課上先由小組派代表匯報咨詢信息情況、存在問題,再由教師適時講解、分析,最后小組討論總結(jié),實驗和水力計算項目由小組自行設(shè)計方案,分工合作完成。事實證明,試點班學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)積極性和主動性明顯提升。突破傳統(tǒng)考核模式,加強過程考核,注重素質(zhì)和能力培養(yǎng),全面公正評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。職業(yè)能力評價占總成績的70%,職業(yè)素養(yǎng)評價占總成績的30%。
1.職業(yè)能力評價
(1)基礎(chǔ)知識評價。主要側(cè)重于對各個工作任務(wù)中所涉及到的基本概念、基本原理的掌握和理解,如連續(xù)性方程、能量方程、阻力損失計算等??己朔绞綖槠谥袦y試和期末考試。
(2)專業(yè)能力評價。主要側(cè)重于用所學(xué)的流體力學(xué)知識分析和解決工程實際問題。包括實驗項目的操作能力表現(xiàn),設(shè)計計算能力,分析和解決問題的能力??己朔绞綖橥瓿擅總€教學(xué)項目過程中的咨詢問題回答、學(xué)習(xí)檔案檢查、實驗操作檢查、課業(yè)報告檢查。
2.職業(yè)素養(yǎng)評價
(1)平時考勤評價。根據(jù)平時上課和實驗出勤率進行評價。
(2)學(xué)習(xí)態(tài)度評價。根據(jù)每個學(xué)習(xí)任務(wù)完成過程的實際表現(xiàn),如學(xué)習(xí)態(tài)度、是否遵守紀(jì)律、是否團結(jié)互助等進行評定??己朔绞綖閭€人評價、教師評價、小組評價和小組互評。
三、結(jié)束語
篇9
1 實驗實踐教學(xué)中的相關(guān)問題
從國內(nèi)相關(guān)院校以及上海海洋大學(xué)工程學(xué)院工程基礎(chǔ)實驗、實踐教材建設(shè)情況看,目前理論與實際相聯(lián)系的內(nèi)容詳實、規(guī)范實用的實驗、實踐教學(xué)系列教材十分缺乏[5]。上海海洋大學(xué)經(jīng)過幾年的實踐教學(xué)探索,雖然取得一些成績,但也存在需要改進與完善的問題:首先,在實驗、實踐教材建設(shè)上沒有系列化,正式出版的實踐教材很少;其次,實驗實踐教學(xué)內(nèi)容缺少深度和層次性,缺乏相關(guān)課程群組的關(guān)聯(lián)與集成,較常采用傳習(xí)性、因襲性的教育方法,缺乏對學(xué)生探究問題的鼓勵;再次,實驗實踐教學(xué)考核模式單一,缺乏考核的層次性和多樣性,采用所有學(xué)生按部就班地做一樣的案例的方式較多,不利于學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)[6]。
為了解決上述問題,實現(xiàn)上述目標(biāo),就要更好地發(fā)揮高校本科實驗實踐教學(xué)的作用。工程力學(xué)基礎(chǔ)尤其是工程流體力學(xué)是海洋類大學(xué)的重要基礎(chǔ)課程,本文以工程力學(xué)基礎(chǔ)課程(工程流體力學(xué))為主要研究對象,通過對本課程大綱、環(huán)節(jié)模塊以及相關(guān)課程群的梳理,調(diào)研分析現(xiàn)行課程實驗實踐內(nèi)容、條件以及不足之處,利用模塊化層次化的架構(gòu),探索實驗實踐中的管理與運行機制。鑒于上海市教委對大學(xué)生創(chuàng)新的鼓勵與項目的加大投入,本文提出對基于大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗實踐教學(xué)優(yōu)化管理方案的研究,通過本科生創(chuàng)新思路、想法以及項目的綜合分析利用,推動實驗實踐教學(xué)體系的優(yōu)化進程。針對實驗實踐環(huán)節(jié)條件與教材完善,學(xué)生創(chuàng)新思想引導(dǎo)理論教學(xué)與實驗實踐內(nèi)容深化,以及實驗實踐教學(xué)多方式靈活考核方法等方面展開探索,對現(xiàn)行工程力學(xué)基礎(chǔ)課程實驗實踐教學(xué)的優(yōu)化管理進行研究。
2 基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)優(yōu)化管理方法
針對上述問題,基于大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng),推進工程力學(xué)基礎(chǔ)課程實驗實踐教學(xué)的優(yōu)化管理模式,優(yōu)化工程綜合類本科實驗實踐教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵領(lǐng)域和薄弱環(huán)節(jié),優(yōu)化本科實驗實踐教學(xué)的管理模塊與層次,更好地為學(xué)校教學(xué)綜合管理提升以及本科學(xué)生能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高提供服務(wù)和參考。
方法實施的主要流程包括:
1)以工程流體力學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程為對象,分析現(xiàn)有教學(xué)大綱,理清各個環(huán)節(jié)模塊關(guān)系,研究構(gòu)建學(xué)校、學(xué)院其他與之相關(guān)的課程群模型,完成與工程流體力學(xué)課程內(nèi)容匹配與互補的體系架構(gòu);
2)總結(jié)現(xiàn)有實驗實踐課程開設(shè)情況與條件,分析與現(xiàn)有課程群組的關(guān)聯(lián)關(guān)系,總結(jié)尚缺的環(huán)節(jié)條件;
3)調(diào)研分析現(xiàn)有大學(xué)生創(chuàng)新項目,結(jié)合工程流體力學(xué)理論課程與實驗實踐課程,完善更新實驗實踐教學(xué)系列教材;
4)以現(xiàn)有大學(xué)生創(chuàng)新思想需求及項目為基礎(chǔ),深化擴充現(xiàn)有實驗實踐教學(xué)案例、內(nèi)容、環(huán)節(jié)及模塊;
5)按照模塊化訓(xùn)練模式,主要包括基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊、專業(yè)訓(xùn)練模塊以及綜合訓(xùn)練模塊來進行。
3 實施效果及分析
以上海海洋大學(xué)大三下學(xué)期本科學(xué)生為對象,針對開設(shè)的工程流體力學(xué)理論課程與實驗課程、物流系統(tǒng)建模與仿真實踐課程,采用上述方法,具體步驟如下。
1)整理大學(xué)生創(chuàng)新思想及項目,融入實驗實踐課程內(nèi)容中,推進完善教學(xué)內(nèi)容。
2)基于層次化、模塊化的遞階式研究方法,分析并構(gòu)建工程力學(xué)基礎(chǔ)課程本科實驗實踐教學(xué)的優(yōu)化管理機制與體系。
3)結(jié)合理論教學(xué)條件內(nèi)容,在基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊中,所涉及的實驗實踐內(nèi)容主要是操作性實驗,此類實驗著重培養(yǎng)學(xué)生對應(yīng)用及專業(yè)基本知識的理解和掌握,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)知識。
4)在專業(yè)訓(xùn)練模塊所涉及的實驗實踐內(nèi)容主要是分析設(shè)計性實驗,此類實驗著重訓(xùn)練學(xué)生運用所學(xué)知識和獲得的基本的實驗技能,綜合多課程群組的綜合知識,在教師指導(dǎo)下對專業(yè)知識的全面理解和掌握,培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力以及創(chuàng)新思維設(shè)想。
5)在綜合訓(xùn)練模塊中所涉及的實驗實踐內(nèi)容主要是綜合性實驗,結(jié)合現(xiàn)有和預(yù)想的創(chuàng)新思路項目,此類實驗著重把理論知識和實際運用結(jié)合起來,接近實際工作,并深化學(xué)生在前兩個模塊中掌握的實驗方法和操作技能,培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力和創(chuàng)新能力。
6)利用實驗與問卷調(diào)查結(jié)合的方法,驗證所獲得的研究成果的有效性和實用性。
方法通過兩屆學(xué)生課堂實施進行驗證,實施過程中的課堂效果與學(xué)生表現(xiàn)良好,課堂質(zhì)量以及互動明顯提升。分別對兩屆4個班的48名學(xué)生進行抽樣問卷調(diào)查,通過結(jié)果分析顯示:42名學(xué)生喜歡基于大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗實踐課程改革模式,3名學(xué)生選擇一般,3名學(xué)生選擇不喜歡而更習(xí)慣于傳統(tǒng)教學(xué)方式;43名學(xué)生認(rèn)為該方法值得推廣到其他相應(yīng)課程,4名選擇一般,1名選擇不值得推薦;對于存在的問題,學(xué)生反映較多的是除了大學(xué)生創(chuàng)新思想引導(dǎo),還應(yīng)加入更多的工程案例,因此融入合適的工程案例是繼續(xù)改進的內(nèi)容;同時學(xué)生通過課程引導(dǎo),思路源于課程實驗與實踐,新增獲5項大學(xué)生創(chuàng)新項目。
4 結(jié)束語
本科實驗實踐教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力以及解決分析處理實際問題能力過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié),而大學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與實驗實踐教學(xué)的管理機制是相輔相成、密不可分的。以工程流體力學(xué)實驗實踐課程為例,本文提出的基于大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法在于改革優(yōu)化現(xiàn)有的工程力學(xué)基礎(chǔ)實驗實踐教學(xué)管理體制和運行模式,突破實驗實踐教學(xué)傳統(tǒng)的不適應(yīng)新形勢的管理理念,創(chuàng)造新的人才培養(yǎng)模式,多角度全方位為學(xué)生實驗實踐教學(xué)管理與質(zhì)量的提升提供參考?;诖髮W(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng),促進本科實驗實踐教學(xué)質(zhì)量及管理機制的有效運轉(zhuǎn)與提升,在全方位培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新項目與能力的基礎(chǔ)上,更好地推動工程力學(xué)基礎(chǔ)課程本科實驗實踐教學(xué)的完善運轉(zhuǎn),更好地為學(xué)校其他專業(yè)課程的實驗實踐教學(xué)管理給予借鑒與參考。
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篇10
關(guān)鍵詞:基礎(chǔ)力學(xué)實驗,土木工程,實驗教學(xué),結(jié)構(gòu)創(chuàng)新
大賽對土木工程專業(yè)來說,基礎(chǔ)力學(xué)實驗是相關(guān)課程中的重要一環(huán)。實驗課程可以演示及論證力學(xué)理論,建立直觀的理論與實際結(jié)合的范例,有助于學(xué)生對力學(xué)知識點的深入理解,這對學(xué)習(xí)基于力學(xué)知識體系的后續(xù)課程非常重要。國家在2010年推出的2010年—2020年中長期教育改革發(fā)展規(guī)劃與人才發(fā)展規(guī)劃兩大綱要的基礎(chǔ)上,提出了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”,意在為建設(shè)創(chuàng)新型國家及工業(yè)現(xiàn)代化積累專業(yè)基礎(chǔ)人才。2015年國家提出第一個制造強國十年(2015年—2025年)戰(zhàn)略“中國制造2025”。2016年我國加入“華盛頓協(xié)議”,本科工程學(xué)位實現(xiàn)國際互認(rèn);同一年“新工科”正式被提出,并迅速產(chǎn)生“復(fù)旦共識”“天大行動”“北京指南”,拉開了新工科建設(shè)的帷幕[1]。2017年,教育部提出開展示范性虛擬仿真實驗教學(xué)(2017年—2020年)。面對這些隨時代不斷重疊變化的指導(dǎo)意見,基礎(chǔ)力學(xué)實驗教學(xué)在教學(xué)科研型高校土木工程專業(yè)中應(yīng)該如何實施,如何緊跟時代步伐通過實驗教學(xué)將理論聯(lián)系實際,都是需要思考的問題。
1基礎(chǔ)力學(xué)實驗教學(xué)中的現(xiàn)狀
以作者工作所在南通大學(xué)(通大)為例,開設(shè)基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)的專業(yè)除了土木、機械、環(huán)工、交通等,隨著辦學(xué)的多樣化還包括附屬三本院校及聯(lián)合辦學(xué)等部門的相關(guān)專業(yè)。各專業(yè)有自己的學(xué)科特點和教學(xué)要求,因此在教學(xué)環(huán)節(jié)分別構(gòu)建了不同的基礎(chǔ)力學(xué)課程體系;力學(xué)實驗室建設(shè)涵蓋了理論力學(xué)、材料力學(xué)和流體力學(xué)的相關(guān)內(nèi)容,包含了動手實驗和觀摩實驗。每學(xué)年在力學(xué)實驗室的上課人次有數(shù)千人,配備的力學(xué)實驗室管理教師僅1名,大部分力學(xué)任課教師在實驗環(huán)節(jié)需要兼實驗指導(dǎo)老師。講授加實驗這樣的實驗教學(xué)模式效率不高,需要分析和調(diào)整。1)實驗進行時理論基礎(chǔ)普遍不扎實。近幾年大學(xué)加強了人文學(xué)科培養(yǎng)及思想政治課程,另外根據(jù)前述文件大學(xué)課程中的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),實驗、測量、認(rèn)知實習(xí)及工程訓(xùn)練等課時數(shù)基本保持,理論課程學(xué)時大都被壓縮。比如原先58學(xué)時理論課+6學(xué)時實驗課的材料力學(xué)課程現(xiàn)在降到42學(xué)時理論課+6學(xué)時實驗課。本應(yīng)該每次實驗之前先對學(xué)生講授實驗理論知識,像材料力學(xué)實驗相關(guān)的應(yīng)變片橋路、平面應(yīng)力分析、三種基本變形的應(yīng)力、設(shè)備構(gòu)造等都需要時間介紹。但因為實驗設(shè)備日程安排緊湊,常存在理論知識的滯后,若學(xué)生未提前預(yù)習(xí)加之實驗后不及時深入鞏固,更是達(dá)不到實驗課的教學(xué)目的。2)實驗少降低了力學(xué)學(xué)習(xí)及思考的積極性。黃再興等[2]通過對比國內(nèi)外工科專業(yè)的力學(xué)課程設(shè)置,發(fā)現(xiàn)15年前國內(nèi)力學(xué)課程學(xué)分占比約為6.4%,國外土木專業(yè)力學(xué)學(xué)分占比基本在12%左右。而且從力學(xué)課程開設(shè)上,國外高校機械和土木專業(yè)除了理論力學(xué)、材料力學(xué)和流體力學(xué)的必修課外,還突出了彈性力學(xué)。國內(nèi)現(xiàn)在大部分工科專業(yè)僅開設(shè)理論力學(xué)和材料力學(xué),有些干脆合為一門工程力學(xué)課程。學(xué)分比例上力學(xué)的學(xué)分比例偏低,理論力學(xué)和材料力學(xué)總比例低于5%,不到國外的一半;算上結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)也不超過9%[3]。南通大學(xué)土木專業(yè)還要學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)兩門基礎(chǔ)力學(xué)課,彈性力學(xué)在幾年前的課程調(diào)整中已經(jīng)刪減了。涉及到實驗教學(xué)需要動手的主要是材料力學(xué)和流體力學(xué),分別占大約6學(xué)時~8學(xué)時;理論力學(xué)有部分觀摩實驗,通常機動進行;土力學(xué)是土木工程專業(yè)教師指導(dǎo)實驗,其實驗課現(xiàn)狀跟其他力學(xué)實驗課類似,故合并討論。力學(xué)本身為公認(rèn)的難學(xué)課程,動手機會的削減更會降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。整體來說,南通大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗室硬件建設(shè)上已取得較大成績,如何充分利用是當(dāng)前要思考的問題。3)實驗內(nèi)容主要是傳統(tǒng)實驗,需要融入創(chuàng)新點。已開設(shè)的力學(xué)實驗大都是驗證實驗,像材料力學(xué)的彎曲正應(yīng)力、彎扭組合、彈性模量的測定、低碳鋼的拉壓等實驗,流體力學(xué)的孔板流速測定、沿程水頭損失、雷諾實驗等。學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書的步驟進行操作就可以得到預(yù)定的結(jié)果,對培養(yǎng)學(xué)生的自主思考和創(chuàng)新能力不利。這些實驗是必要的,但是全中國幾乎所有開設(shè)了材料力學(xué)課程和流體力學(xué)課程的學(xué)校都可以進行相關(guān)的實驗。反而隨著人工智能、3D打印、納米科技、新材料等的進步,似乎在實驗內(nèi)容和形式上也需要跟緊技術(shù)前進的步伐,讓土木專業(yè)畢業(yè)生能盡快適應(yīng)社會需求。大連理工大學(xué)通過開設(shè)一些研究創(chuàng)新型實驗,取得了較好的教學(xué)效果。其中包括了焊接缺陷損傷、殘余應(yīng)力和結(jié)構(gòu)損傷等的檢測[4],另外還面向?qū)W生創(chuàng)新實踐開放實驗室,值得借鑒。通大歷年為參加實驗力學(xué)競賽和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽而購置的實驗裝置大多閑置,也造成了資源浪費。
2基礎(chǔ)力學(xué)實驗教學(xué)改革探討
以就業(yè)率為導(dǎo)向的培養(yǎng)目標(biāo)指引下,高校引入專業(yè)淘汰機制后,提升畢業(yè)生專業(yè)素養(yǎng)需要讓學(xué)生能思考實際問題、提出解決方案并動手實施?;A(chǔ)力學(xué)實驗活學(xué)活用,結(jié)合理論基礎(chǔ),能夠幫助解決生產(chǎn)過程中的很多問題,這也是2010年后全國基礎(chǔ)力學(xué)實驗競賽開展的初衷?;A(chǔ)力學(xué)實驗在高校教學(xué)過程中還是要堅持開展、保證學(xué)時、強調(diào)效果、努力創(chuàng)新。擬采取的改革方案見圖1。完成新工科背景下的基礎(chǔ)力學(xué)實驗教學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)試驗教學(xué)現(xiàn)狀改革方案錯開章節(jié),保證動手前已熟悉理論時間緊,理論不扎實結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)加微視頻實驗項目少融入力學(xué)實驗競賽,教師科研中的力學(xué)測試,結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽等傳統(tǒng)驗證試驗多,創(chuàng)新點少++圖1基礎(chǔ)力學(xué)實驗教學(xué)改革方案1)實驗室日程安排緊湊的情況下,可在教學(xué)內(nèi)容的次序上稍作調(diào)整。比如說材料力學(xué)課本通常會按拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲內(nèi)力、彎曲應(yīng)力、彎曲變形、應(yīng)力狀態(tài)和強度理論、組合變形等順序來安排章節(jié)。若所有班級都按部就班地照順序講,就會存在所有班級短期內(nèi)均需要使用實驗室而造成時間沖突。而拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲三種狀態(tài)本身理論體系較獨立,在講完截面法后,講授順序是可以調(diào)整的。教研室內(nèi)部實施時,可按教師人數(shù)1/3來分,錯峰教學(xué)。彎扭組合實驗涉及到的知識點較多,課本組合變形章節(jié)又存在拉彎扭、偏心受壓等涉及拉壓的內(nèi)容,就需要在小章節(jié)順序上再適當(dāng)調(diào)整了。在課堂上先普及實驗理論知識再讓學(xué)生動手操作,普遍反響良好。流體力學(xué)本身開班數(shù)較少,教學(xué)過程中不需要大調(diào)整。一些觀摩實驗通常是在實驗室結(jié)合模型即時講授,再結(jié)合實例加深理解。2)當(dāng)下微課、互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)等層出不窮,力學(xué)實驗課也可以結(jié)合這些手段積累微視頻來實施課下學(xué)習(xí)。21世紀(jì)不光是信息技術(shù)的時代,當(dāng)下更是要進一步發(fā)展人工智能。學(xué)生們?nèi)粘I钪幸央x不開智能手機或平板電腦,獲取信息的渠道遠(yuǎn)非20年前可比。微課立足于微視頻,近幾年如火如荼地開展起來了?;A(chǔ)力學(xué)實驗主要內(nèi)容重復(fù)率較高,完全可以考慮采用10min以內(nèi)的微視頻來實踐課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。錄制專任老師講解各實驗操作的視頻,通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)時只配送任課老師自己的視頻給學(xué)生即可,保證該課程的連續(xù)性和完整性。微視頻輔助教學(xué)因為涉及的內(nèi)容對學(xué)生來說較有趣,學(xué)起來輕松。這可以解決課程課時減少的問題,同時也不會給學(xué)生太多負(fù)擔(dān)。嘉興學(xué)院嘗試進行的力學(xué)實驗微視頻教學(xué)實踐取得了較好效果,說明其具有可行性[5]。3)授課中可補充力學(xué)實驗競賽和老師的科研課題中涉及的力學(xué)內(nèi)容。全國基礎(chǔ)力學(xué)實驗競賽從2010年至今已舉辦過幾屆了。作者也擔(dān)任過兩次江蘇省基礎(chǔ)力學(xué)實驗競賽指導(dǎo)老師。競賽內(nèi)容分為筆試部分和動手實驗部分。普通高校教學(xué)中,常略過彎曲中心、形心主軸、對形心主軸的慣性矩這些概念,而這些內(nèi)容又會出現(xiàn)在實驗力學(xué)競賽中。所以參加實驗力學(xué)競賽的學(xué)生需要先補充這些知識點。另外,競賽的題目常涉及異形截面、非常規(guī)加載、多樣的材料,對學(xué)生來說是很好的鍛煉與提高的機會,能借此深入體會理論和實踐如何聯(lián)系。力學(xué)實驗教學(xué)中也可以適當(dāng)將這部分內(nèi)容分段做成微視頻,起到啟發(fā)學(xué)生思考的作用,讓他們明白怎么樣學(xué)以致用;同時能豐富力學(xué)實驗的內(nèi)容,提升學(xué)習(xí)興趣。任課教師還可以結(jié)合自己的科研課題,講授中普及新材料力學(xué)性能、多樣的加/承載方式、構(gòu)件設(shè)計、流固耦合、結(jié)構(gòu)振動、結(jié)構(gòu)選材等,引導(dǎo)學(xué)生進入老師所進行的實驗相關(guān)力學(xué)環(huán)節(jié),既活躍課堂又鞏固力學(xué)知識。有些能力強的學(xué)生還可以提前融入老師的科研團隊,盡早開發(fā)科研潛力。另外大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練每年都會開展,適當(dāng)開放實驗室為學(xué)生提供實驗條件也能一舉多得。4)合理利用結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽的裝置開展結(jié)構(gòu)力學(xué)拓展實驗。南通大學(xué)先后參加過多屆江蘇省結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽,積攢下不少賽題、配套裝置及耗材。配套裝置體型不小、設(shè)計靈活,有較大的發(fā)揮空間,若僅是當(dāng)屆學(xué)生校內(nèi)選拔或練習(xí)使用后就閑置,實屬浪費。隨著專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)時的減少,結(jié)構(gòu)力學(xué)上機課已取消,學(xué)生對該課程的普遍反映是印象不深。大部分同學(xué)在進入鋼結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)抗震、橋梁設(shè)計等課程學(xué)習(xí)時,需要回顧結(jié)構(gòu)力學(xué)。課堂上可以利用這些競賽裝置和模型,展現(xiàn)荷載的合理分配、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計等,寓教于樂,一舉多得。
3總結(jié)與討論
力學(xué)課程相對枯燥,但是力學(xué)實驗課是一味很好的調(diào)劑方子,學(xué)生普遍對基礎(chǔ)力學(xué)實驗課程充滿好奇和興趣。通過力學(xué)實驗課程積極引導(dǎo)土木專業(yè)學(xué)生思考并利用力學(xué)知識解決實際問題,讓他們畢業(yè)后能盡快適應(yīng)工作需求,是值得實踐并改革的課題。這需要教學(xué)中不拘泥于課本知識、保證動手之前已有理論基礎(chǔ)、提供充分的課后力學(xué)實驗相關(guān)資料。學(xué)生也應(yīng)該積極動手、主動學(xué)習(xí)。教與學(xué)兩方面加強互動,才能提高基礎(chǔ)力學(xué)實驗課程的效率。在重視實踐教學(xué)的大環(huán)境下,更應(yīng)牢牢把握基礎(chǔ)力學(xué)實驗課程,在形式和內(nèi)容上不斷改革創(chuàng)新,培養(yǎng)高素質(zhì)人才來服務(wù)社會。當(dāng)下疫情橫行,南通大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)試驗教學(xué)是通過微視頻加理論的方式來完成。這也算是做到了改革方案中的一條,今后教學(xué)中應(yīng)增加競賽或老師科研試驗相關(guān)微視頻,為疫情期間的基礎(chǔ)力學(xué)試驗教學(xué)加點味。
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