流體力學(xué)現(xiàn)象范文

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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行。

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

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；過程裝備與控制；教學(xué)改革

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

0 引言

《流體力學(xué)》課程主要描述自然環(huán)境中的流體運動的一般規(guī)律及特定條件下流動機理。其內(nèi)容涉及基本概念的理解、公式推導(dǎo)、計算方法等。考慮到大二學(xué)生尚未接觸實際工程問題，因此教學(xué)雙方對流體力學(xué)的學(xué)習(xí)過程均存在困惑。本文針對流體力學(xué)課程的特點及教學(xué)過程中遇見的問題，對《流體力學(xué)》教學(xué)改革進行相關(guān)探索，總結(jié)教學(xué)過程中積累的經(jīng)驗，提出相應(yīng)改進方案。

1 合理運用現(xiàn)代化教學(xué)手段與技術(shù)

首先，以《流體力學(xué)》教材中所采用的大量流場圖片為例，對流場理解的正確與否決定其學(xué)習(xí)流體力學(xué)的興趣與積極性，傳統(tǒng)的教學(xué)方法多采用授課教師手繪流線等方法來說明流體的流動過程，在講解的過程中，由于流場僅僅是枯燥的曲線靜態(tài)分布，無法有效吸引學(xué)生注意力，使學(xué)生對流動機理有進一步深刻認識和理解，從而降低教師的教學(xué)效率和教學(xué)效果。

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

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

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

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

2 建立新的教學(xué)手段模型，提高考試成績

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

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

工程實例講解是以學(xué)生常見的工程問題作為引入點，但同時大部分同學(xué)對該類問題理解不深或是出現(xiàn)偏頗。結(jié)合該類問題，解釋其中所蘊含的流體力學(xué)定理，加深學(xué)生對該問題及相關(guān)定理的認識，無疑有利于學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)。

動態(tài)視頻輔助是一些在實際生活中難以見到，但又屬于流體力學(xué)理論范圍的現(xiàn)象再現(xiàn)，通過這些視頻可以加深學(xué)生對流體力學(xué)相關(guān)理論的理解。

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

3 重組教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整知識布局

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

課程體系分為三個部分：第一部分是不動的液體，主要講述流體基本概念與流體靜力學(xué)內(nèi)容；第二部分是運動的液體，使學(xué)生掌握流體運動學(xué)及動力學(xué)規(guī)律，對簡單的管道流動及縫隙流動有定性及定量的認識；第三部分是運動的氣體，可以把這章內(nèi)容采用視頻播放加師生互動方式講解，來培養(yǎng)學(xué)生獨立自學(xué)的能力。

4 加強實踐教學(xué)，提高學(xué)生認知能力

《流體力學(xué)》實驗是學(xué)生職業(yè)技能培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，因為它的實驗課題是以流體運動為背景的，如畢托管測速實驗，雷諾實驗等典型實驗。通過選取典型的實驗現(xiàn)象給學(xué)生展示實驗結(jié)果，加深學(xué)生對流動原理、流場結(jié)構(gòu)特點等信息的了解。同時教師在指導(dǎo)流體力學(xué)實驗過程中可對部分操作手段進行相應(yīng)改進，也可設(shè)計并提出一些新的實驗內(nèi)容。合理利用已有條件培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力，做到學(xué)以致用。

5 結(jié)束語

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

參考文獻：

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

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：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，服務(wù)國家基礎(chǔ)工業(yè)和地方經(jīng)濟建設(shè)，培養(yǎng)崗位適應(yīng)性強、工作作風(fēng)踏實的應(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)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德智體全面發(fā)展，基礎(chǔ)扎實、知識面寬、能力強、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新意識和工程實施能力的建筑環(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、燃氣供應(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、安裝、調(diào)試、運行、管理以及建筑自動化系統(tǒng)的方案制訂，并具有初步的應(yīng)用研究與開發(fā)能力，能夠在設(shè)計研究院、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)的一門主要技術(shù)基礎(chǔ)課，也是我校重點建設(shè)課程之一，是該專業(yè)工程技術(shù)人員必須掌握的知識。同時，該課程也是我校環(huán)境工程、熱能與動力工程、礦物加工工程、采礦工程、機械設(shè)計與自動化等工程專業(yè)必須開設(shè)的課程。通過本課程的學(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算的基本方法。流體力學(xué)實驗是流體力學(xué)課程的重要組成部分，流體力學(xué)實驗是發(fā)展流體力學(xué)理論，驗證流體力學(xué)假說，理解流體力學(xué)現(xiàn)象，解決流體力學(xué)工程問題的一個重要手段，該課程實驗教學(xué)質(zhì)量的好壞影響到學(xué)生對知識的了解和掌握，以及動手實踐能力的培養(yǎng)，甚至影響到他們就業(yè)后對專業(yè)知識的靈活運用。

二、當(dāng)前實驗教學(xué)存在的問題

1.實驗教學(xué)現(xiàn)狀。流體力學(xué)實驗是《流體力學(xué)》課程的重要環(huán)節(jié)。實驗基本目的要求是：使學(xué)生觀測流動現(xiàn)象，驗證所學(xué)理論，掌握實驗的方法和操作技能，訓(xùn)練學(xué)生整理實驗資料、編寫實驗報告的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴格的科學(xué)作風(fēng)。目前我校《流體力學(xué)》課程開設(shè)的主要實驗項目有：雷諾實驗、伯努利方程驗證實驗、圓形管道沿程阻力實驗、圓形管道局部阻力實驗、一元流動量方程驗證實驗、氣體紊流射流實驗等[2]，全部是傳統(tǒng)的驗證型實驗，由于實驗室房間、實驗器材、指導(dǎo)教師人數(shù)等方面的條件有限，綜合型、設(shè)計型實驗不能開出。不同專業(yè)、不同學(xué)時的《流體力學(xué)》課程的學(xué)生進行完全相同的實驗。在實驗課堂上，實驗指導(dǎo)教師從實驗原理、實驗?zāi)康摹嶒瀮x器設(shè)備、實驗操作步驟、實驗注意事項、實驗報告格式要求等方面進行講解，之后學(xué)生分組進行實驗操作，觀察實驗現(xiàn)象，采集實驗數(shù)據(jù)，出現(xiàn)問題在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行處理，教師根據(jù)實驗報告的書寫完成情況和質(zhì)量來評定成績。雖然實驗項目開設(shè)的比較全面，基本覆蓋了課程的主要內(nèi)容，也有利于增進學(xué)生對理論知識的理解，但沒有激發(fā)學(xué)生的積極性，學(xué)生做實驗的主動性和熱情沒有體現(xiàn)出來，只是被動的完成了實驗教學(xué)過程，不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性。

2.實驗教學(xué)效果。近年來伴隨著我國教育體制的改革發(fā)展和招生規(guī)模的擴大，給學(xué)校的發(fā)展帶來了機遇，使學(xué)校的發(fā)展取得了長足的進步，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)知識不很扎實，給后續(xù)教學(xué)工作帶來了困難，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)生是通過調(diào)劑專業(yè)而來的，不是他們所鐘情和喜愛的專業(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)度不很認真，缺乏學(xué)習(xí)的熱情和動力，只求考試及格過關(guān)了事，流體力學(xué)實驗課的學(xué)習(xí)也是如此。

近年來，學(xué)校也做了很大努力，在改善實驗條件方面投入不少，但由于學(xué)生人數(shù)眾多，實驗儀器設(shè)備臺套數(shù)較少，實驗小組人數(shù)偏多，親自動手操作的次數(shù)不是很多，感性認識不夠，盡管實驗指導(dǎo)教師想盡一切辦法，盡可能多的創(chuàng)造機會，但收效甚微，實驗效果不理想，有的甚至連最基本的測試儀器，如畢托管的工作原理、使用及注意事項等都不清楚。另一方面，由于小組人數(shù)多，實驗測試數(shù)據(jù)相同，實驗報告抄襲現(xiàn)象嚴重，沒有進行數(shù)據(jù)的處理、分析、結(jié)果的討論，因此對實驗的感悟不深，對所學(xué)理論知識的理解、體會起不到作用，同時給實驗成績的考核帶來了不便。

三、課程實驗教學(xué)改革內(nèi)容

1.實驗課的地位。實驗是《流體力學(xué)》課程非常重要的組成部分，但是在教學(xué)實踐中，往往更多強調(diào)的是理論的重要性，而忽視了實驗對流體力學(xué)理論學(xué)習(xí)的幫助。因此要充分重視流體力學(xué)實驗的地位，實驗在流體力學(xué)教學(xué)中和理論課具有同樣的重要作用，流體力學(xué)實驗是驗證理論、數(shù)值計算結(jié)果的唯一途徑，是學(xué)生獲得流體力學(xué)感性知識的主要方法，有利于學(xué)生對抽象知識的深入理解，促進學(xué)生進一步思考，培養(yǎng)他們的擴散思維，調(diào)動他們學(xué)習(xí)的積極性。另外，要樹立重視實驗教學(xué)、熱情服務(wù)學(xué)生的觀念。首先要重視實驗室建設(shè)，無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；其次要尊重實驗教師的地位和實驗教師的勞動，吸引具有一定操作技能和設(shè)計構(gòu)思能力的教師充實到實驗教師隊伍中。

2.優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容。《流體力學(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，空調(diào)工程中空氣、冷凍水、冷凝水的流動，通風(fēng)除塵中空氣以及粉塵粒子的流動，鍋爐中的煙氣、水、蒸汽、粉塵粒子的流動等，所有這些流動的參數(shù)測試分析類似于流體力學(xué)實驗，因此流體力學(xué)實驗應(yīng)該與工程實踐緊密結(jié)合。而目前《流體力學(xué)》課程開設(shè)的實驗全部是傳統(tǒng)的驗證型實驗，也是非常經(jīng)典基礎(chǔ)的實驗，雖然實驗項目開設(shè)的比較全面，基本覆蓋了課程的主要內(nèi)容，也有利于增進學(xué)生對理論知識的理解，但是，和專業(yè)工程實踐脫節(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)驗證型實驗的之后，指導(dǎo)組織學(xué)生自行完成一次設(shè)計研究型實驗，把原有單一的實驗內(nèi)容組合到新的設(shè)計實驗中，如具有一定規(guī)模的管網(wǎng)設(shè)計實驗，并對設(shè)計管網(wǎng)系統(tǒng)進行運行調(diào)試，分別測定不同工況下的運行參數(shù)，如流量、流速、壓力等，這樣既把流體力學(xué)知識和專業(yè)課的知識結(jié)合在了一起，由于是按照自己的意愿設(shè)計的實驗，因而增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又提高了學(xué)生的操作運行技能，同時，在解決出現(xiàn)問題的過程中，使學(xué)生學(xué)到的知識得到了綜合應(yīng)用。因此筆者以為，傳統(tǒng)經(jīng)典基礎(chǔ)驗證型實驗固然重要，可以使學(xué)生所學(xué)知識得到加深鞏固和理解，綜合型設(shè)計性實驗則是對學(xué)生綜合能力得到鍛煉和提高的有效途徑。在實驗教學(xué)過程中，優(yōu)化現(xiàn)有實驗資源，在完成傳統(tǒng)經(jīng)典驗證型實驗的同時，加強了設(shè)計性實驗的開出。

3.教學(xué)手段與方法。為了達到應(yīng)有的實驗教學(xué)效果，在實驗教學(xué)過程中，要打破傳統(tǒng)的實驗指導(dǎo)教師講解學(xué)生聽的模式，指導(dǎo)教師與實驗學(xué)生采取互動的形式，共同探討實驗的目的、意義、背景、對應(yīng)知識點以及和相關(guān)知識的聯(lián)系、完成實驗測定的技術(shù)路線等，使學(xué)生處于主體地位，積極參與，主動進行。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，對于實驗過程中出現(xiàn)的問題應(yīng)讓學(xué)生互相討論，從中獲得答案，指導(dǎo)教師予以補充。實驗成績的考核不拘泥于實驗報告，應(yīng)根據(jù)學(xué)生對實驗?zāi)康囊饬x的感悟、對知識聯(lián)系的理解、實驗動手操作、問題分析討論、實驗報告質(zhì)量等綜合評價[3，4]。

四、結(jié)語

《流體力學(xué)》是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的一門主要技術(shù)基礎(chǔ)課，也是我校重點建設(shè)課程之一，同時也是環(huán)境工程、熱能與動力工程等專業(yè)必須開設(shè)的課程。流體力學(xué)實驗是該課程非常重要的組成部分，實驗不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以有意識的培養(yǎng)學(xué)生觀察事物的能力、分析解決問題的能力和相互協(xié)調(diào)合作的能力。因此要轉(zhuǎn)變觀念，重視流體力學(xué)實驗教學(xué)，整合流體力學(xué)實驗資源，進一步補充完善實驗教學(xué)內(nèi)容，改革流體力學(xué)實驗教學(xué)方法和手段，不斷研究流體力學(xué)實驗發(fā)展趨勢，不僅要使學(xué)生完成經(jīng)典基礎(chǔ)的實驗項目，更重要的是要放手讓學(xué)生開發(fā)設(shè)計型、研究型實驗，突出學(xué)生的主體性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新性，使每一個完成流體力學(xué)實驗的學(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)人才奠定扎實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[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4

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；制冷與低溫工程；教學(xué)改革

作者簡介：尹雪梅（1979-），女，四川資中人，鄭州輕工業(yè)學(xué)院機電工程學(xué)院，講師；張文慧（1980-），女，河南焦作人，鄭州輕工業(yè)學(xué)院機電工程學(xué)院，講師。（河南鄭州450002）

中圖分類號：G642.0     文獻標(biāo)識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）10-0098-02

目前，鄭州輕工業(yè)學(xué)院（以下簡稱“我院”）的制冷與低溫工程專業(yè)已被評為國家級特色專業(yè)。為了加強制冷與低溫工程專業(yè)學(xué)生能力的培養(yǎng)，造就人才，有必要對制冷與低溫工程專業(yè)的教學(xué)進行全面的改革。

“流體力學(xué)”是制冷與低溫工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要分為流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)，研究流體平衡、運動規(guī)律、流體和周圍物體之間的相互作用力及其實際應(yīng)用的科學(xué)。由于流動現(xiàn)象和流動規(guī)律及其影響因素十分復(fù)雜，故其具有理論性強、概念抽象和公式較多、實際工程應(yīng)用廣、對學(xué)生的綜合分析處理問題的能力要求較高等特點。[1]加上學(xué)生對流體流動機理普遍缺乏感性認識，導(dǎo)致“流體力學(xué)”課程歷來被公認為是教師難教、學(xué)生難學(xué)難懂的課程之一。[2]因此，迫切需要進行“流體力學(xué)”課程教學(xué)改革，使學(xué)生學(xué)好本門課程，提高課程教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生能更深刻地理解和掌握專業(yè)理論知識，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，全面提高專業(yè)素質(zhì)。

分析目前我院制冷與低溫工程專業(yè)“流體力學(xué)”課程教學(xué)的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)存在以下主要問題：首先，“流體力學(xué)”理論性強，概念多而抽象，難以理解，學(xué)生普遍缺乏對流體力學(xué)問題的感性認識，學(xué)習(xí)興趣不高；其次，課程中公式繁多，推導(dǎo)過程復(fù)雜，且大多涉及到“高等數(shù)學(xué)”的偏微分方程，另還涉及到“大學(xué)物理”、“理論力學(xué)”、“材料力學(xué)”等方面的知識，學(xué)生理解困難；另外，學(xué)生對所學(xué)的知識不能靈活應(yīng)用。因此怎樣激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，選擇合適的教學(xué)模式組織教學(xué)，全面實現(xiàn)該課程教學(xué)目標(biāo)，提高教學(xué)質(zhì)量，是該課程教學(xué)亟待解決的問題。

一、改革教學(xué)方法

學(xué)好“流體力學(xué)”這門課對于制冷與低溫工程專業(yè)的學(xué)生來說至關(guān)重要。讓學(xué)生理解流體靜止和運動的規(guī)律及其影響因素，不僅能為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)課程提供必要的理論基礎(chǔ)，也能為學(xué)生以后分析解決實際工程中的實際問題提供理論指導(dǎo)。怎樣才能讓學(xué)生學(xué)好這門課，筆者結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗，認為可以從以下幾方面著手。

1.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，而“流體力學(xué)”又是大家公認難學(xué)的課程，因此學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性高低決定著“流體力學(xué)”這門課教學(xué)的成敗。

要提高學(xué)生學(xué)習(xí)“流體力學(xué)”的積極性，首先要上好“緒論”課。“緒論”課是學(xué)生接觸和了解“流體力學(xué)”這門課的窗口，也是教師的教學(xué)水平和教學(xué)方式的第一次展示，“緒論”課上得好不好直接影響到“流體力學(xué)”課程教學(xué)的成功與否。通過“緒論”課讓學(xué)生對“流體力學(xué)”的發(fā)展及其廣泛的工程實際應(yīng)用有一個大致的了解，使他們充分意識到“流體力學(xué)”知識和我們的生活及國家的建設(shè)密切相關(guān)，深刻理解“流體力學(xué)”知識在今后的學(xué)習(xí)和解決實際工程問題中的重要作用。[3]

教師在講授一些理論知識之前，可先舉出很多貼近生活的有趣實例或者先提一些問題來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生積極地思考。例如在講液體的粘性之前，可以先問學(xué)生：在水中游得快還是在油中游得快？為什么？又如在描述流體運動有兩種方式――拉格朗日法和歐拉法時，可以將在座的學(xué)生和教室里的每個座位作為研究對象來進行類比，從而讓學(xué)生很容易的理解兩種方式。通過舉例和提問的方式，讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)，讓學(xué)生親身感受到參與教學(xué)活動是一件樂事、趣事，由愿學(xué)到愛學(xué)再到樂學(xué)。實踐表明：列舉事例或提問的方式可以避免學(xué)生學(xué)習(xí)的枯燥感，活躍課堂氣氛，不僅可以吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，還可以使學(xué)生充分意識到本課程對今后學(xué)習(xí)和工作的重要意義，并且能加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解和記憶，使學(xué)生分析問題和解決問題的能力得以提高。

另外，還應(yīng)充分利用多媒體，通過圖片、動畫讓學(xué)生直觀了解各種流動現(xiàn)象，而不是停留在抽象層面，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)“流體力學(xué)”的興趣。

2.巧妙講解公式

為了定量地描述流動現(xiàn)象和分析流動機理，需要應(yīng)用數(shù)學(xué)工具。學(xué)生要真正理解基本概念、重要公式，首先就要讀懂?dāng)?shù)學(xué)，然而讀懂了數(shù)學(xué)不一定意味著明白了數(shù)學(xué)符號背后所代表的物理意義。“流體力學(xué)”教學(xué)實踐表明，學(xué)生從讀懂?dāng)?shù)學(xué)到理解流動問題的物理本質(zhì)有一個過程。教師的一個重要任務(wù)就是做好各方面的工作，幫助學(xué)生完成從讀懂?dāng)?shù)學(xué)到理解流動的物理本質(zhì)這一過程的轉(zhuǎn)變，進一步建立起科學(xué)的思維方式。

“流體力學(xué)”在分析介紹歐拉平衡微分方程、歐拉運動方程、連續(xù)方程、動量方程、伯努利方程等理論知識時都有大量的公式，這些公式涉及一些高數(shù)、物理、力學(xué)方面的知識，特別是大量的偏微分方程，加上“流體力學(xué)”的公式推導(dǎo)采用歐拉法，與物理及其他力學(xué)不同，學(xué)生的觀念不易改變，而且推導(dǎo)過程復(fù)雜，學(xué)生理解掌握很困難。如果過分強調(diào)“流體力學(xué)”知識的嚴密性和完整性，對每個公式的每個推導(dǎo)細節(jié)都逐一介紹，推導(dǎo)過程將會枯燥無味，學(xué)生只會被弄得糊里糊涂，興趣全無。而如果直接給出公式，讓學(xué)生死記硬背，只能讓學(xué)生不知其所以然，當(dāng)然也就不能真正用所學(xué)知識來解決實際問題了。

根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗，筆者認為：“流體力學(xué)”中公式的講解應(yīng)將重點放在概念引入、理論模型建立的思想、基本原理和主要步驟以及公式的物理意義與應(yīng)用限制上。首先對基本概念力爭講透，概念清楚了，公式的講解推演才有意義。然后重點使學(xué)生明確公式的物理意義及公式中各項參數(shù)的物理意義和幾何意義，只有真正理解了公式的物理意義，才能靈活使用公式解決實際工程問題。最后應(yīng)強調(diào)公式的應(yīng)用范圍及應(yīng)用注意事項。由于流動的多樣性，“流體力學(xué)”中的很多方程都是在一定的條件下得到的，如伯努利方程就有多種形式（理想流體、實際流體、流體是否可壓等），在具體運用時，要根據(jù)具體情況選用正確的形式。

3.充分利用作業(yè)

學(xué)習(xí)的最終目的是讓學(xué)生能夠獨立自主地解決實際工程問題。如果基本原理掌握了，接下來就是如何用這個原理去解決實際問題。課后作業(yè)是檢查學(xué)生對所學(xué)知識理解、掌握程度的一種手段，同時也是培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力的一種方法。

首先應(yīng)由學(xué)生獨立地完成一定量的課后練習(xí)題，這是“流體力學(xué)”學(xué)習(xí)過程的重要組成部分，解題過程實質(zhì)就是利用“流體力學(xué)”的基本原理和基本方程分析和解決實際問題的一個訓(xùn)練過程，課后習(xí)題可以幫助學(xué)生加深對基本概念和基本理論知識的理解。

然后再由教師通過習(xí)題課的方式，利用具有代表性的習(xí)題和一些學(xué)生普遍認為困難、出錯多的習(xí)題，講述流體力學(xué)原理在工程實例中的應(yīng)用。在講解習(xí)題時，重在提供條理清晰的解題思路、詳細具體的解題步驟，使學(xué)生在此過程中掌握解決問題的正確方法和技巧，以便在以后的學(xué)習(xí)工作中舉一反三、觸類旁通、學(xué)以致用。這一過程增強了學(xué)生對流動過程物理本質(zhì)的理解，將物理問題與數(shù)學(xué)工具有機地結(jié)合起來，有助于學(xué)生對與專業(yè)相關(guān)聯(lián)的實際工程問題進行認真思考，有效的增強了學(xué)生分析并解決實際問題的能力。

二、改革教學(xué)手段

多媒體教學(xué)以其形象、直觀、生動、具體、易于理解的教學(xué)特點，豐富的教學(xué)內(nèi)容，被高等院校廣泛采用，并深受廣大師生的歡迎。[4]

多媒體教學(xué)在“流體力學(xué)”教學(xué)過程中發(fā)揮著重要的作用。利用多媒體，可將“流體力學(xué)”中那些難以用語言描述的流動圖像、抽象難懂的知識點，如拉格朗日和歐拉法的描述，流線與跡線、層流、湍流等，通過圖片、動畫和視頻資料直觀形象地展現(xiàn)給學(xué)生，使其從感性認識開始建立清晰的物理概念，較容易地掌握相關(guān)內(nèi)容，并使學(xué)生的邏輯思維、綜合分析能力得以提升。另外一些需占用大量時間寫板書表述的和不易通過板書表述的內(nèi)容也可利用多媒體制作Power Point課件。如莫迪圖、水頭線、各種流場和一些典型的例題習(xí)題等。采用多媒體教學(xué)，授課的信息量增多了，教學(xué)內(nèi)容更豐富了，學(xué)生在有限的時間內(nèi)接收的知識更多了，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高了，學(xué)生的思路拓寬了，教學(xué)質(zhì)量也提高了。

多媒體教學(xué)的發(fā)展并不意味著要摒棄傳統(tǒng)的板書教學(xué)。有很多學(xué)生認為板書能讓他們有更多的時間去思考消化一些抽象的東西，更有利于對基礎(chǔ)知識的理解和掌握。根據(jù)“流體力學(xué)”既有抽象復(fù)雜的流動機理又有大量的基本概念、基本方程的特點，在教學(xué)過程中應(yīng)將多媒體教學(xué)與板書教學(xué)相結(jié)合，揚長避短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，為教學(xué)工作更好地服務(wù)。如對某些特定的流動現(xiàn)象，可以通過多媒體教學(xué)，加深學(xué)生對流動現(xiàn)象和機理的理解。而對于較重要的公式及一些重點難點內(nèi)容還是采用板書教學(xué)，例如流體力學(xué)基本方程的推導(dǎo)過程依然使用傳統(tǒng)教學(xué)中的板書，有利于學(xué)生集中注意力，讓學(xué)生更清楚地看清步驟、方法和解題思路。這樣既可留給學(xué)生足夠的思考時間，又可加深學(xué)生對重要知識的理解，從而獲得良好的教學(xué)效果。

三、 結(jié)束語

總之，高等教育教學(xué)改革，特別是專業(yè)課程的教學(xué)改革，是一個長期而艱巨的實踐過程。“流體力學(xué)”是制冷與低溫工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在教學(xué)中要根據(jù)學(xué)校的具體情況改革教學(xué)方法和教學(xué)手段，借助現(xiàn)代教育技術(shù)與手段，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，結(jié)合生活、生產(chǎn)、科研中的實際問題，進行深入淺出、生動活潑的講解，揭示問題的本質(zhì)，向?qū)W生傳授治學(xué)方法，擴大學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題、分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，以取得更好的教學(xué)效果。

參考文獻：

[1]王偉.土木專業(yè)工程流體力學(xué)課程教學(xué)研究[J].山西建筑,2008,34(21).

[2]吳光林.《流體力學(xué)》課程教學(xué)改革的思考[J].科技信息(科學(xué)教研),2008,(14):172-173.

篇5

關(guān)鍵詞：行業(yè)類高校；高等流體力學(xué)；電力特色

作者簡介：張莉（1973-），女，河南商丘人，上海電力學(xué)院能源與機械工程學(xué)院，教授；李永光（1957-），男，湖南長沙人，上海電力學(xué)院科研處處長，教授。（上海 200090）

基金項目：本文系上海電力學(xué)院研究生學(xué)位課程建設(shè)項目（項目編號：YKJ-2012004）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）04-0086-02

2007年，上海電力學(xué)院（以下簡稱“我校”）熱能工程二級學(xué)科首次招生，“高等流體力學(xué)”首次開課，授課人數(shù)20余人，隨后幾年間授課人數(shù)逐年增長。2012年我校動力工程與工程熱物理一級學(xué)科又增設(shè)了工程熱物理、動力機械及工程兩個二級學(xué)科，“高等流體力學(xué)”授課范圍擴大的同時，授課人數(shù)也增加到60余人。但是鑒于我校研究生數(shù)量較少、研究生培養(yǎng)歷史較短以及師資力量相對薄弱等方面的原因，課程教學(xué)的教材只能選用已有的教材。在組織教學(xué)內(nèi)容的過程中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)教材普遍存在一些問題，如過于強調(diào)基本理論、對數(shù)學(xué)知識的要求偏高、工程應(yīng)用方面涉獵很少，或者有些工程學(xué)科專業(yè)的相關(guān)研究生教材又往往缺乏理論深度，工程應(yīng)用背景針對性強，有的強調(diào)高速氣動、有的強調(diào)水動葉柵流動、有的強調(diào)渦動力學(xué)等等。鑒于此，作為行業(yè)類非重點高校，在“高等流體力學(xué)”課程的教學(xué)中有必要結(jié)合我校電力特色進行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的研究和探討。

一、課程教材的調(diào)研

為了能更好地做好此次教學(xué)研究工作，課程組首先對高校相關(guān)研究生專業(yè)的“高等流體力學(xué)”教材進行了調(diào)研，分別對清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、東南大學(xué)、華中科技大學(xué)、華北電力大學(xué)、東北電力大學(xué)等國內(nèi)若干所大學(xué)相關(guān)課程的教材及內(nèi)容做了簡單分析。

從調(diào)研情況看，所有高校都對流體力學(xué)的基本理論很重視，主要教學(xué)內(nèi)容均包括了流動的基本概念和基本方程、流體運動學(xué)、勢流理論、渦旋流動、理想流體流動、粘性流體流動等，目的是使研究生通過學(xué)習(xí)流體的運動規(guī)律，掌握研究流動的方法進而分析解決實際的工程流動問題。同時，各高校的教材和主要教學(xué)參考書還注重與自身學(xué)科研究方向的結(jié)合，課程的某些重點內(nèi)容與培養(yǎng)方向相接軌，突出了自身的特色。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，“高等流體力學(xué)”作為研究生學(xué)位課，其教學(xué)內(nèi)容在注重理論基礎(chǔ)的同時，還必須要與自身的相關(guān)學(xué)科研究方向相結(jié)合，在注重通用理論的基礎(chǔ)上，形成自己的特色。

二、我校授課對象的情況分析

做好此次的教學(xué)研究工作，還必須對我校的授課對象有一個清楚的認識。目前，“高等流體力學(xué)”已列為本校工程熱物理、熱能工程、動力機械及工程三個二級學(xué)科的研究生學(xué)位課程。盡管上述三個二級學(xué)科涉及能源、動力、機械等寬廣的工程領(lǐng)域，但結(jié)合我校的電力特色，這三個二級學(xué)科主要是為電力行業(yè)培養(yǎng)高級的專業(yè)人才，而在電力行業(yè)中流動現(xiàn)象多存在于流體機械、動力機械、換熱設(shè)備、容器、管道等部件，因此，在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)在透徹講解流體力學(xué)微分方程組的基礎(chǔ)上，注重聯(lián)系工程實際，偏重于講解流體在上述部件中的流動以及與這些部件間的相互作用。

研究生生源的實際情況也是教學(xué)過程中需要考慮的因素。到目前為止，我校共招收6屆研究生，通過向歷屆學(xué)生了解發(fā)現(xiàn)有以下情況存在：部分同學(xué)跨專業(yè)（如：數(shù)學(xué)專業(yè)、電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)、計算機與信息專業(yè)等）考入學(xué)校，本科階段沒有學(xué)習(xí)過“工程流體力學(xué)”課程；即使是研究生與本科專業(yè)背景相同的同學(xué)，他們也普遍認為”工程流體力學(xué)”較難，碩士入學(xué)考試時，大都不選考“工程流體力學(xué)”，這也使得他們可能在大三、甚至大二學(xué)完以后，再也沒有系統(tǒng)地梳理過流體力學(xué)知識。由于各高校專業(yè)方向的側(cè)重點不同，大部分同學(xué)對電力行業(yè)內(nèi)的流體知識也不是特別了解；考入學(xué)校的學(xué)生多數(shù)為調(diào)劑生，入學(xué)成績整體不高。這些情況都表明，我校碩士研究生入學(xué)時的流體力學(xué)知識基礎(chǔ)相對比較薄弱，需要在授課過程中講授深層次新知識的同時，及時地對基礎(chǔ)知識進行回顧和提醒。

三、教學(xué)內(nèi)容的組織

基于以上的調(diào)研和分析，課程組首先對教材進行了選取，對教學(xué)內(nèi)容進行了組織。

1.教學(xué)目標(biāo)的明確

“高等流體力學(xué)”是為工程熱物理、熱能工程以及動力機械與工程專業(yè)研究生設(shè)置的專業(yè)學(xué)位課程。根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)的需要，結(jié)合長期本科教學(xué)的經(jīng)驗，確定了課程的教學(xué)目標(biāo)：通過對流體力學(xué)的基本概念、基本方程、理想不可壓縮流體的流動、粘性不可壓縮流體的流動、層流邊界層與紊流流動、理想可壓縮流體等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，深化學(xué)生對流體力學(xué)基本內(nèi)容的理解，提高學(xué)生的理論水平，為相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、課題的研究及論文的撰寫打好理論基礎(chǔ)。

2.教材的選用

“高等流體力學(xué)”是動力工程及工程熱物理學(xué)科的一門傳統(tǒng)課程，有很多課程教材可供選用。通過調(diào)研比較，西安交通大學(xué)有關(guān)電力生產(chǎn)的學(xué)科研究方向與我校的研究方向比較吻合，其在“動力工程及工程熱物理”一級學(xué)科中的學(xué)位課 “高等流體力學(xué)”選擇了西安交通大學(xué)出版社出版、張鳴遠等編著的《高等流體力學(xué)》一書作為教材，課程組通過對該書內(nèi)容的分析，也一致認為張鳴遠等編著的《高等流體力學(xué)》比較適合我校側(cè)重于電力人才培養(yǎng)的需求，因此決定選用該書作為本校“高等流體力學(xué)”課程的教材。與此同時，將調(diào)研中搜尋到的各有特點的教材作為參考書目推薦給學(xué)生供他們參考使用。

3.教學(xué)內(nèi)容的組織

在進行“高等流體力學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容的組織時，結(jié)合我校研究生培養(yǎng)方案和學(xué)科建設(shè)，既照顧到經(jīng)典流體力學(xué)的通用知識，又重視課程知識的針對性、行業(yè)應(yīng)用的特殊性、學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣以及與學(xué)校其他研究生課程的關(guān)聯(lián)性。課程內(nèi)容的組織主要從以下幾個方面考慮：

（1）奠定扎實基礎(chǔ)。“高等流體力學(xué)”是一門系統(tǒng)性、邏輯性較強的課程，作為碩士研究生的學(xué)位課，在加深學(xué)生對流動所伴隨的物理現(xiàn)象的認識、概念的建立及規(guī)律分析的同時，還應(yīng)努力加深學(xué)生學(xué)科知識分析和研究問題的基本思想和方法的理解和掌握，提高分析和解決流體力學(xué)問題的水平及能力。

（2）突出電力生產(chǎn)特色。針對我校研究生的專業(yè)背景和學(xué)科研究方向，強調(diào)本學(xué)科與電力生產(chǎn)流程和設(shè)備的結(jié)合，強化學(xué)生應(yīng)用流體力學(xué)知識，認識并解決相關(guān)電力工程問題的能力。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注重理論與實踐相結(jié)合，保持基礎(chǔ)理論知識與工程應(yīng)用知識的相對平衡。

（3）注重課程的關(guān)聯(lián)性和完整性。在關(guān)聯(lián)性方面，首先與本科階段的教學(xué)內(nèi)容要有恰當(dāng)?shù)姆止ず豌暯樱浯我苊馀c其他相關(guān)課程之間缺乏銜接；在自身內(nèi)容體系的完整性方面，既要注意到對數(shù)學(xué)知識回顧和補充的必要性，又要對工程中不常見的復(fù)雜流動概念的介紹有所兼顧。

考慮以上幾個方面，課程組將教學(xué)內(nèi)容梳理成五部分，第一部分安排了“矢量運算分析”、“場論知識”的回顧以及曲線坐標(biāo)、張量分析知識的補充；第二部分“流體力學(xué)的基本方程”主要介紹流體力學(xué)的基本概念，流體力學(xué)的控制方程組以及一些相關(guān)的重要定理；第三部分“理想不可壓縮流體的流動”介紹平面勢流，空間軸對稱勢流和理想流體中的旋渦運動，其中對平面勢流里的復(fù)位勢、疊加法、鏡像法和保角變換法做重點講解；第四部分“粘性不可壓縮流體的流動”中介紹納維―斯托克斯方程的精確解，小雷諾數(shù)流動，層流邊界層流動和紊流，其中對工程中應(yīng)用較多的層流邊界層流動和紊流做重點講解；第五部分“理想可壓縮流體的流動”分別介紹一維流動和平面流動，其中對一維流動做重點講解。

四、教學(xué)模式的探討

學(xué)生的學(xué)習(xí)情況在不斷地發(fā)生變化，這就需要教師不斷根據(jù)實際情況，進行教學(xué)模式的探討，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，使他們在有限的學(xué)習(xí)時間中學(xué)習(xí)好內(nèi)容繁多的“流體力學(xué)”。

1.教學(xué)方法

“高等流體力學(xué)”是一門基礎(chǔ)課，基本概念和基礎(chǔ)理論部分內(nèi)容較多，涉及的公式推導(dǎo)也比較多，傳統(tǒng)的“黑板板書”的教學(xué)手段對教學(xué)信息的處理和呈現(xiàn)都比較單一，造成學(xué)生對于傳熱學(xué)內(nèi)容的理解和掌握有一定的難度。為此，課程組以教材為藍本編制了電子課件，教學(xué)中采用板書與多媒體相結(jié)合的教學(xué)模式，突出傳統(tǒng)板書中能夠清晰講解復(fù)雜理論推導(dǎo)的優(yōu)點，充分利用多媒體教學(xué)信息量大、圖像清晰生動的特點。經(jīng)過一段時間的嘗試，這種教學(xué)方法既達到了避免研究生在課堂上因長時間精力高度集中而產(chǎn)生疲勞的問題，又有利于他們理解并掌握復(fù)雜的流體力學(xué)基本理論的教學(xué)效果。

2.教學(xué)手段

盡管本課程以課堂講授教學(xué)方式為主，但要避免“填鴨式”的講授，要注重以啟發(fā)式講授為主的多種教學(xué)方法的綜合應(yīng)用，提高課堂教學(xué)的趣味性，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動性。課程組結(jié)合本科“工程流體力學(xué)”多年的教學(xué)經(jīng)驗，在教學(xué)過程中注意做到幾個注重：注重物理概念與數(shù)學(xué)方法的有機結(jié)合，強調(diào)物理含義的數(shù)學(xué)表示以及數(shù)學(xué)內(nèi)容的物理解釋；既注意嚴格的理論推導(dǎo)，又注意敘述的深入淺出；注重教學(xué)思路，教學(xué)方法，在引進概念介紹方法時，突出解決問題的思維方法及推理要點；注重從與教材不同的角度或思路來講述同一教材內(nèi)容，以豐富學(xué)生思維和聯(lián)想能力；注重引導(dǎo)學(xué)生圍繞課程內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題，同時再結(jié)合課程組教師的科研積累，搜集并提煉出了大量與電力生產(chǎn)緊密關(guān)聯(lián)的工程案例，通過案例的討論和分析，增強學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識的興趣，提升課堂教學(xué)的互動效果，增強學(xué)生運用理論知識分析并解決工程實際問題的能力。

3.輔助教學(xué)

僅僅通過課堂上對教材的學(xué)習(xí)是遠遠不夠的，還必須配套地做大量的習(xí)題，才能較好地使學(xué)生掌握具有理論性強、公式多、數(shù)理基礎(chǔ)要求高的“高等流體力學(xué)”課程。考慮到我校研究生教學(xué)的特點，課程組根據(jù)教材的主要內(nèi)容編寫了典型習(xí)題集。習(xí)題集力圖做到習(xí)題具有典型性，能夠?qū)?yīng)教學(xué)內(nèi)容的各個知識點，學(xué)生通過習(xí)題的練習(xí)，能有效地掌握教材中的基本知識。此外，習(xí)題集中的習(xí)題也盡可能地結(jié)合電力生產(chǎn)中的流動問題，幫助學(xué)生對專業(yè)關(guān)聯(lián)工程問題進行認識和思考，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的能力。

4.課程考核

課程考核成績應(yīng)該能夠較為客觀地反映學(xué)生對課程的整體學(xué)習(xí)情況。為了全面地反映學(xué)生的全程學(xué)習(xí)過程和最終的學(xué)習(xí)效果，課程組經(jīng)討論明確了課程的總評成績由平時成績和期末考試成績綜合評定得出，平時成績與期末考試成績的分配比例是2∶8。平時成績包含作業(yè)、考勤、課堂表現(xiàn)等幾部分。期末考試采用筆試形式，考試試卷從建立的試卷庫中隨機抽取。

期末考試是課程考核的重頭戲，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時也為了增強教師的工作責(zé)任心，實行考、教分離是一個較好的督促辦法。為此，2012年課程組根據(jù)課程的教學(xué)要求組織編寫了試卷庫。試卷庫中的試題符合教學(xué)大綱的要求，內(nèi)容豐富、形式多樣、題型一致，試題表述清楚，要求明確，無偏題、怪題，難易得當(dāng)，考核的知識點覆蓋面寬，能考核學(xué)生掌握知識以及應(yīng)用知識進行綜合分析能力的情況。此次編寫的試卷庫共包含試卷6份，至少夠三年使用，隨著試卷庫的使用，課程組還擬將對試卷庫進行不斷擴充。

五、結(jié)束語

“高等流體力學(xué)”的日常教學(xué)工作一個任重而道遠，為了適應(yīng)高等流體力學(xué)服務(wù)于日新月異的學(xué)科發(fā)展的需求，提高該學(xué)位課程的教學(xué)效果，更好地為本校研究生人才培養(yǎng)服務(wù)，課程組將把教學(xué)研究工作不斷地持續(xù)進行下去，搜集最新最前沿的相關(guān)信息以補充教學(xué)內(nèi)容，探討教學(xué)模式以提高教學(xué)效果，及時對習(xí)題庫和試卷題庫進行更新。相信只要教師多花一點時間，多動一點腦筋，多找一些教育學(xué)生的切入點，因材施教，一定能取得好的教育效果。

參考文獻：

[1]張鳴遠.高等流體力學(xué)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2006.

[2]董守平.高等流體力學(xué)[M].東營：中國石油大學(xué)出版社，2006.

[3]王獻孚.高等流體力學(xué)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.

[4]王松嶺.高等流體力學(xué)[M].北京：中國電力出版社，2011.

[5]周云龍.高等流體力學(xué)[M].北京：中國電力出版社，2008.

篇6

工程流體力學(xué)教學(xué)手段教學(xué)效果《工程流體力學(xué)》是機械工程專業(yè)、石油工程專業(yè)、化學(xué)工程專業(yè)等諸多工科專業(yè)的一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在各個工程領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。作為力學(xué)的一個分支，工程流體力學(xué)主要研究流體的平衡和運動的基本規(guī)律以及流體與固體的相互作用的力學(xué)特點，用于分析解決工程設(shè)計和使用中的實際問題。其特點是數(shù)學(xué)公式多，大部分內(nèi)容都是圍繞數(shù)學(xué)方程的推導(dǎo)，理論性強。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍感覺吃力并且枯燥。因此，為提高教學(xué)質(zhì)量，教育界同行不斷地進行著各種各樣的教學(xué)改革探索。

一、聯(lián)系實際，理論與實踐相結(jié)合

流體力學(xué)內(nèi)容抽象，概念性強，整門課程從頭到尾充斥著偏微分方程，公式推導(dǎo)繁雜。而且與其他力學(xué)課程不同，流體力學(xué)是采用歐拉方法解決問題，這一點學(xué)生理解起來非常困難，導(dǎo)致流體力學(xué)這門課程被公認為大學(xué)課程里最難學(xué)的課程之一。為了提高教學(xué)效果，在教學(xué)實踐過程中注重理論與實踐相結(jié)合，更有利于學(xué)生對知識的理解與掌握。本課程主要圍繞幾大偏微分方程展開，在講述過程中如果過于強調(diào)數(shù)學(xué)理論的推導(dǎo)過程，學(xué)生肯定會感覺枯燥無趣，而且不知道學(xué)習(xí)的真正目的，從而失去學(xué)習(xí)的動力。針對這種情況，我在講述公式推導(dǎo)部分時著重分析研究思路和方法，重點介紹公式的適用條件及意義，盡量避免長篇大論的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程。比如伯努利方程是本課的重點，在課堂上我只是把推導(dǎo)思路給大家講清楚，后面花了兩節(jié)課的時間來講它的應(yīng)用，包括皮托管測速計、節(jié)流式流量計以及在一般水力計算中的應(yīng)用等。在課程的最后部分，針對授課專業(yè)特點，結(jié)合現(xiàn)場實際工程案例，講述了流體力學(xué)基本理論在實際中的應(yīng)用，同時也對課程內(nèi)容進行了總結(jié)和回顧。通過上述具體應(yīng)用實例，使學(xué)生能夠理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生以后工作時解決實際問題的能力，同時還能使學(xué)生認識到課程的重要性，增加了學(xué)習(xí)興趣。

二、啟發(fā)-聯(lián)想式教學(xué)

引導(dǎo)和注入是啟發(fā)式教學(xué)方法與灌注式教學(xué)方法在本質(zhì)上的差別之一。啟發(fā)式教學(xué)方法強調(diào)的是引導(dǎo)，也就是通過引導(dǎo)，調(diào)動起學(xué)生的主動性、積極性，讓學(xué)生自己去發(fā)展思維而獲取知識。而灌注式教學(xué)方法則是通過注入，使學(xué)生被動地接受傳授給他的知識。因此在引導(dǎo)與注入這兩種手段上，有著明顯的差別。所謂引導(dǎo)，是指當(dāng)學(xué)生要解決某個問題，但又感到難以解決時，恰到火候，教師及時給以啟發(fā)，讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)新知識，這樣才能很好的發(fā)展學(xué)生的智能。

流體力學(xué)的研究方法和內(nèi)容同工程力學(xué)、工程熱力學(xué)等其他力學(xué)課程有很多相通的地方。所以在教學(xué)過程中可以通過啟發(fā)學(xué)生對以前學(xué)過的內(nèi)容進行總結(jié)回顧，從而引出所講內(nèi)容。比如在講解研究流體運動的兩種方法：拉格朗日方法和歐拉法時，啟發(fā)學(xué)生對兩種方法進行比較。由于歐拉法是以空間點為研究對象，這與基于質(zhì)點為研究對象的工程力學(xué)的研究方法不同，學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣于質(zhì)點研究方法，所以接受起來有點困難，這時我以氣象觀測站這樣一個大家都熟知的例子來闡述歐拉法的含義，采用直白易懂的語言講述這樣一個抽象的問題，學(xué)生理解起來容易多了。

學(xué)生在已有的力學(xué)基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)流體理論，并加以比較，不僅可以促使學(xué)生積極思考，而且能利用一門課程中已學(xué)會的知識快速掌握另一課程中的內(nèi)容，增強了教學(xué)效果，提高了教學(xué)質(zhì)量。

三、Fluent軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

流體力學(xué)課程的特點是知識涉及面廣，對學(xué)生來說流體力學(xué)課程里面的概念與原理非常抽象難懂，課程涉及的數(shù)學(xué)知識和力學(xué)知識比較多，且與工程實際現(xiàn)象緊密結(jié)合，這對本科生來說更加大了他們學(xué)習(xí)本門課的難度。同時受教學(xué)實驗條件的限制，任課教師很難形象地將流體流動的現(xiàn)象講授給學(xué)生，這樣就造成理論知識的講解與實際現(xiàn)象脫節(jié)。FLUENT軟件是目前非常流行的一個商業(yè)計算軟件，將其引入本科生流體力學(xué)課堂教學(xué)，對流體力學(xué)課程中的流動機理既能實現(xiàn)直觀演示，又可以進行定量分析。比如在講圓管內(nèi)層流和紊流兩種流態(tài)運動規(guī)律時，如果采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，由于牽扯的數(shù)學(xué)理論知識較多，學(xué)生學(xué)起來很吃力，而且最終推導(dǎo)出的結(jié)論比較抽象，學(xué)生很難提起興趣。如果采用FLUENT軟件模擬兩種流態(tài)，做出不同工況條件下的速度分布曲線、速度分布云圖、速度等值線、切應(yīng)力分布曲線，讓學(xué)生通過對這些曲線進行分析得出不同流態(tài)下的運動規(guī)律，學(xué)生的積極性和主動性就能被充分調(diào)動起來，從而可以提高教學(xué)效果。

在課程教學(xué)中不斷改進教學(xué)方法和手段，用心鉆研，不斷探索，有助于學(xué)生理解掌握課程知識，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生將來從事工程實踐奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]陳小珊，洪文鵬，張玲.工程流體力學(xué)課程改革的思考[J].東北電力大學(xué)學(xué)報，2006，（3）：54.

篇7

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，學(xué)生對流體運動又缺乏感性認識，流體力學(xué)課程歷來被認為是學(xué)生難學(xué)、教師難教的課程之一。為了講清概念、交代眾多公式的來龍去脈、介紹豐富的工程背景和應(yīng)用知識，流體力學(xué)授課需要大量課時，這與目前國內(nèi)提倡的教學(xué)改革縮減理論授課課時相矛盾。不加強基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用知識難以提高教學(xué)質(zhì)量，局促的課時除了教會學(xué)生做題、應(yīng)付考試外沒有多少時間講解其他內(nèi)容。如何更好地處理少課時與大教學(xué)量之間的矛盾，國內(nèi)不少高校進行了此方面的改革，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)資源等等彌補課時的不足。這些措施對于課堂教學(xué)幫助很大，但均無法替代實驗教學(xué)，無法幫助學(xué)生更加深刻地理解理論、應(yīng)用理論。而在實驗教學(xué)中，實驗教師的教學(xué)重點卻是教學(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)容與實驗教學(xué)內(nèi)容之間缺乏有效的銜接與溝通，導(dǎo)致很多學(xué)生只知如何做實驗，而不知為何做實驗。

目前，關(guān)于虛擬實驗室設(shè)計開發(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驗教學(xué)，而對于將虛擬實驗系統(tǒng)與課堂教學(xué)相結(jié)合進行教學(xué)設(shè)計的研究相對較少，唐山學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)流體傳動課程組教師針對此種情況，開發(fā)了基于Flash的流體力學(xué)虛擬實驗平臺，并將之與課堂教學(xué)相結(jié)合，進行了基于虛擬實驗平臺的理論教學(xué)與虛擬實驗教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)設(shè)計與探索。

2 基于Flash的流體力學(xué)虛擬實驗平臺簡介

用Flash做動畫比較靈活，如表現(xiàn)運動機理、物理過程、動作分解等，也可編程。流體力學(xué)虛擬實驗平臺基于Flash語言而編制，主要是為建立一種創(chuàng)造和引導(dǎo)模擬實驗的交互環(huán)節(jié)，通過與實驗教學(xué)教師接洽，利用Flash將實驗設(shè)備虛擬化，并用動畫的手段將實驗現(xiàn)象演示出來，學(xué)生根據(jù)需要選擇實驗項目。以“動量守恒實驗”為例，在虛擬實驗平臺上運行該實驗，界面如圖1所示，既可以通過“原理”標(biāo)簽學(xué)習(xí)實驗原理，同時還可以觀測到動量守恒實驗現(xiàn)象的動態(tài)演示。虛擬實驗可以讓學(xué)生熟悉實驗流程、處理一些常見的難點問題。學(xué)生如果需要，也可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí)，直至熟悉掌握實驗操作技能。

3 教學(xué)設(shè)計與實踐

教學(xué)的目的在于使學(xué)生真正掌握應(yīng)知應(yīng)會的內(nèi)容，并且獲得能力上的鍛煉和提高。下面以唐山學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)流體力學(xué)課程教學(xué)為例，簡介基于虛擬實驗平臺的流體力學(xué)課程教學(xué)設(shè)計。

3.1 基于虛擬實驗的研討式教學(xué)

首先教師帶學(xué)生一起溫習(xí)中學(xué)時的動量定理內(nèi)容，而后提出疑問：當(dāng)介質(zhì)不再時固體，而是液體時，動量定理還適用嗎？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)生積極主動地思考問題，并在同學(xué)之間、師生之間進行相互交流和互動式思考和學(xué)習(xí)，進而公式推導(dǎo)獲得動量方程，而后利用流體力學(xué)虛擬實驗平臺演示動量守恒實驗過程，請學(xué)生根據(jù)實驗觀察，討論分析該實驗的驗證原理。這種將課堂教學(xué)與虛擬實驗教學(xué)相結(jié)合的方式，不僅幫助學(xué)生進行了流體力學(xué)實驗的預(yù)習(xí)，而且使得學(xué)生對實驗現(xiàn)象和實驗數(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

沿程阻力損失的計算是流體力學(xué)課程的教學(xué)重點之一，而其中的沿程阻力系數(shù)的正確選擇尤其關(guān)鍵，同時這里也涉及到一個很著名的實驗：尼古拉茲實驗。唐山學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)流體力學(xué)課程的理論授課教師和實驗教師并不是同一人，該課程有6學(xué)時實驗，其中一個實驗為“沿程阻力系數(shù)測定實驗”。在最終的實驗操作考核中，理論授課教師通過觀察學(xué)生 “沿程阻力系數(shù)測定實驗” 實驗操作過程，發(fā)現(xiàn)學(xué)生操作很熟練，記錄數(shù)據(jù)整齊認真，并且很快地利用實驗指導(dǎo)書中給出的層流狀態(tài)下的計算公式算出了沿程阻力系數(shù)的數(shù)值，但其中存在一個問題被學(xué)生忽略了，即根據(jù)計算的結(jié)果核實是否真正是層流流動狀態(tài)。如果閥門開度合理，大部分同學(xué)的結(jié)果應(yīng)該是可信的，但是任何實驗過程中，均無法排除一些其他人為因素。操作技能訓(xùn)練的同時，學(xué)生并未注意到分析并解決問題的嚴密性，思維訓(xùn)練未達到與操作訓(xùn)練同步。

將虛擬實驗平臺引入課堂教學(xué)后，授課教師在學(xué)生們完成此實驗項目后，再次在課堂上演示實驗過程，并將兩組往屆學(xué)生的實驗考核記錄數(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，即該實驗?zāi)芊穹从砇e與尼古拉茲實驗曲線的內(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個小組，在討論中，學(xué)生反復(fù)研究教材內(nèi)容，推敲實驗數(shù)據(jù)，最后幾乎每個小組都得出了較全面的結(jié)論。此種方式的開展，比填鴨式的反復(fù)做題強化訓(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)計中能夠充分利用虛擬實驗平臺，則教學(xué)效果可大大提高，學(xué)生收效顯著。

篇8

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

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

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

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

一、引言

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

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

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

（一）幫助學(xué)生建立流體力學(xué)的思維方式

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

（二）提高學(xué)生綜合分析應(yīng)用能力

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

（三）培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作能力

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

（四）充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位

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

三、啟發(fā)式教學(xué)的具體應(yīng)用

（一）啟發(fā)式教學(xué)的實質(zhì)

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

（二）設(shè)置問題情境

啟發(fā)式教學(xué)的關(guān)鍵在于設(shè)置問題情境，同時也是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的一種有效方式。這就要求教師在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)中有目的、有意識地創(chuàng)設(shè)各種情境，鼓勵學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題，讓學(xué)生獨立地進行探索分析。在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)過程中，學(xué)生遇到任何疑問都應(yīng)該及時提出，向同學(xué)和老師進行探討。大量的教學(xué)實踐表明，提問可以充分調(diào)動學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)的積極性，通過提問鍛煉學(xué)生的探索欲和邏輯思維能力。⑥學(xué)生在啟發(fā)式教學(xué)模式下還應(yīng)該增加主動性，尋找自己的興趣點，去鉆研。這樣學(xué)生才會有問題意識，可以提出問題，而不是在別人背后去解答問題。另外，設(shè)置問題情境要與實際生活相融合。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。《工程流體力學(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。總之，只有主動參與其中，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。⑦

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

（四）建立輕松愉悅的學(xué)習(xí)氛圍

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

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

注釋：

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

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

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

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

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

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

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

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

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關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；課程建設(shè)；精品課程

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）15-0155-02

教育部《關(guān)于啟動高等學(xué)校質(zhì)量與教學(xué)改革工程精品課程建設(shè)工作的通知》指出精品課程建設(shè)是高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的重要組成部分，是具有一流教師隊伍、一流教學(xué)內(nèi)容、一流教學(xué)方法、一流教材、一流教學(xué)管理等特點的示范性課程。《工程流體力學(xué)》是機械、熱能動力工程、土建等學(xué)科的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，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。2007年本課程被評為國家精品課程，在4年多的建設(shè)過程中，不僅取得了建設(shè)成果，更以課程建設(shè)為契機，對教學(xué)中存在的諸多問題進行了深入研究，取得了寶貴的經(jīng)驗。

一、課程建設(shè)的指導(dǎo)思想

精品課程建設(shè)是本科教學(xué)的一項重要的基礎(chǔ)性工作，代表著學(xué)校的辦學(xué)特色和學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢，是學(xué)校重點專業(yè)建設(shè)、培養(yǎng)高層次專門人才、開展科學(xué)研究、解決經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展過程中重大問題的重要基礎(chǔ)。從學(xué)院到研究所，大家都充分認識到了精品課程建設(shè)的重要性和迫切性，認定應(yīng)切實采取措施，加大課程體系優(yōu)化和課程整合的力度，加快教學(xué)內(nèi)容、方法和手段的改革，抓緊課程教學(xué)隊伍建設(shè)，造就一支結(jié)構(gòu)合理、教學(xué)水平高、教學(xué)效果好的課程教學(xué)隊伍。

二、課程建設(shè)的實施方法

1.改革教學(xué)內(nèi)容。《工程流體力學(xué)》作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，以研究流體（液體和氣體）平衡和機械運動規(guī)律為核心，通過各教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握流體運動的基本概念、基本計算，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，并能運用流體力學(xué)的基本理論解決工程中的實際問題，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。舊的教學(xué)模式過于追求“自身”的完整和獨立，這種體系的特點是強調(diào)系統(tǒng)性、整體性，重視數(shù)學(xué)推導(dǎo)；部分內(nèi)容起點低，簡單重復(fù)；忽視課程的基礎(chǔ)作用，片面強調(diào)工程流體力學(xué)的課程教學(xué)為專業(yè)服務(wù)，不適應(yīng)加強基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)面的人才培養(yǎng)模式。鑒于以上問題，刪除一些和熱力學(xué)、普通物理學(xué)等課程簡單重復(fù)的內(nèi)容，引進一些反映當(dāng)代最新研究水平的內(nèi)容，如紊流理論、非定常理論和新的測量技術(shù)、計算流體力學(xué)等，使學(xué)生在掌握基礎(chǔ)理論的同時，了解課程的最新研究成果和動向。

2.加強教材建設(shè)。精品課程必須配備一流的教材，建材建設(shè)一直是我校在國內(nèi)同行中影響較大的一個重要方面。目前由我校編寫的流體力學(xué)方面的教材5部，分別獲得國家“九五”“十五”“十一五”規(guī)劃教材立項，現(xiàn)正在申報國家“十二五”規(guī)劃教材立項。其中由電力出版社出版的《工程流體力學(xué)》曾獲得過高等學(xué)校水利電力類優(yōu)秀教材一等獎、全國優(yōu)秀教材一等獎。在教材建設(shè)上，一直根據(jù)工程實際需要，貫徹“少而精”的原則，并從工科本科生學(xué)習(xí)課程的實際出發(fā)，“填平補齊”，循序漸進，逐步提高。并適當(dāng)加強理論基礎(chǔ)。例如，用系統(tǒng)與控制體的輸運公式導(dǎo)出流體力學(xué)積分形式的基本方程，進而導(dǎo)出其微分形式的基本方程；又如，對實驗的理論基礎(chǔ)——相似原理和量綱分析，也給予必要的重視等。這樣，便適當(dāng)提高了理論起點，加強了系統(tǒng)性，避免了重復(fù)，而且物理概念清楚，學(xué)生易于接受。

3.豐富教學(xué)手段教學(xué)手段和方法的改革是精品課程先進性的重要體現(xiàn)。精品課程應(yīng)該充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，采用有效的教學(xué)方法，與傳統(tǒng)教學(xué)實現(xiàn)有機的結(jié)合。為了有效提高教學(xué)質(zhì)量，采用了多種方式：（1）翻譯了美國某出版社的流體教學(xué)影片，該片內(nèi)容豐富生動，被國內(nèi)許多高校采用，在流體力學(xué)課程的教學(xué)中起到了較好的輔助作用。（2）建設(shè)了精品課教學(xué)網(wǎng)站，將教學(xué)基本要求、課程進度、教學(xué)內(nèi)容、典型例題、實驗教學(xué)、流體力學(xué)發(fā)展簡史、授課錄像等上網(wǎng)開放，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享。學(xué)生除了在課堂上聽老師講解以外，在業(yè)余時間還可以通過網(wǎng)絡(luò)進行復(fù)習(xí)，加深對課堂內(nèi)容的理解。該網(wǎng)站設(shè)有在線答疑功能，學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)提出問題，教師可以在網(wǎng)上答疑。實踐表明，教學(xué)網(wǎng)站的建設(shè)對提高教學(xué)質(zhì)量有顯著效果。（3）購置、自行制作了工程流體力學(xué)多媒體教學(xué)課件，用于流體力學(xué)課程的課堂教學(xué)。工程流體力學(xué)的特點之一是概念抽象，而且由于流體沒有固定的形狀，在講解時常需要借助一些圖形表示流場的存在，教學(xué)中適當(dāng)利用多媒體，可減少教師在黑板上的畫圖時間，同時動畫、視頻、圖片等可使內(nèi)容變得生動、直觀，有效提高講課效率和教學(xué)效果。因此教學(xué)中采取以多媒體教學(xué)為主，板書為輔的教學(xué)手段，收到了很好的教學(xué)效果。

4.加強實驗教學(xué)建設(shè)。實驗教學(xué)是工程流體力學(xué)教學(xué)過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)，實驗教學(xué)不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，分析和解決問題的能力，而且還能提高學(xué)生的學(xué)校興趣、加深對理論知識的理解，在實驗過程中還能將流體力學(xué)的各部分知識點有機地聯(lián)系起來，使之形成完整的知識鏈。

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，形象直觀，使學(xué)生一目了然；自行研制了多功能空氣動力學(xué)實驗臺，可進行平板邊界層、圓柱體繞流、彎管壓力分布、紊流射流等多項實驗；合作研制了小型煙風(fēng)洞，可演示飛機模型（包括機翼）、汽車模型（轎車、卡車）、圓柱體等流場，使實驗教學(xué)的質(zhì)量和效率得到了提高。

5.改革考試形式。工程流體力學(xué)中公式特別多，而死記硬背這些公式及其推導(dǎo)意義不大。對以往的閉卷考試形式進行了深入探討，發(fā)現(xiàn)閉卷考試主要存在以下問題：（1）考試中客觀題占的比重較大。客觀題就有標(biāo)準(zhǔn)答案，這使得課程教學(xué)成為趨同性教學(xué)，即希望學(xué)生的認識都統(tǒng)一到這一標(biāo)準(zhǔn)之下；（2）考試內(nèi)容中記憶性成分所占比重較大。而記憶性的知識可以通過短期突擊學(xué)習(xí)獲得迅速提高，這使得許多同學(xué)平時不學(xué)，臨近考試“加班加點”以應(yīng)付考試。另外記憶性學(xué)習(xí)較適應(yīng)女生，因此出現(xiàn)了所謂的“女生優(yōu)勢”現(xiàn)象；（3）一次考試定成績。教師往往根據(jù)期末考試的成績來決定學(xué)生的總評成績，很少考慮學(xué)生的平時成績。這就導(dǎo)致了學(xué)生平時上課不認真，期末搞突擊的現(xiàn)象；（4）由于采用閉卷考試，計算題往往比較簡單，無須建立數(shù)學(xué)模型即可求解，不能反映出學(xué)生的思維能力與數(shù)學(xué)建模能力。為了提高本科教學(xué)質(zhì)量，適應(yīng)素質(zhì)教育的要求，采用半開卷（即考試時學(xué)生只帶一張A4紙，上面可以隨意記錄內(nèi)容）的考試形式，在考試內(nèi)容上，減少了客觀題，加大主觀題，注重內(nèi)容的應(yīng)用性、靈活性和綜合性，注重考查學(xué)生的基本知識的掌握程度及靈活應(yīng)用知識的能力。這樣既能兼顧一般學(xué)生的合格水平，又能突出優(yōu)秀學(xué)生的創(chuàng)造性思維和激發(fā)他們能力的發(fā)揮。

三、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。本文深入分析精品課程的建設(shè)，以期交流經(jīng)驗，提高工程流體力學(xué)教學(xué)水平，從而幫助學(xué)生更好的掌握和理解工程流體力學(xué)的具體內(nèi)容，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

參考文獻：

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

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

1.引言

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

2.教學(xué)中存在的一些問題

2.1學(xué)生基礎(chǔ)差

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

2.2 教學(xué)手段單一

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

2.3 教學(xué)設(shè)計過于簡單

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

2.4 考核方式單一[2]

《流體力學(xué)》由于其理論性強的特點，傳統(tǒng)教學(xué)中大多數(shù)教師采用單一的期末考試形式評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。考試從一定程度上確實能反應(yīng)學(xué)生對知識的掌握程度，但不能全面反應(yīng)平時的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)效果，不能反應(yīng)學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用能力。

3.教學(xué)改革

3.1 教學(xué)手段多樣化

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

（1）PPT課件

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

（2）板書

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

（3）視頻

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

（4）flas

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

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

3.2 理實一體化

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

3.3 教學(xué)設(shè)計過程化

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

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

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

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

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

3.4課程考核方式多元化

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

4.角色轉(zhuǎn)換

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

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

5.結(jié)語

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

參考文獻：

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

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

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

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

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

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

作者簡介：

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