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流体力学基本概念范文1
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.
关键词：流体力学；过程装备与控制；教学改革
Key words： Hydromechanics；process equipment and control；teaching reform
0 引言
《流体力学》课程主要描述自然环境中的流体运动的一般规律及特定条件下流动机理。其内容涉及基本概念的理解、公式推导、计算方法等。考虑到大二学生尚未接触实际工程问题，因此教学双方对流体力学的学习过程均存在困惑。本文针对流体力学课程的特点及教学过程中遇见的问题，对《流体力学》教学改革进行相关探索，总结教学过程中积累的经验，提出相应改进方案。
1 合理运用现代化教学手段与技术
首先，以《流体力学》教材中所采用的大量流场图片为例，对流场理解的正确与否决定其学习流体力学的兴趣与积极性，传统的教学方法多采用授课教师手绘流线等方法来说明流体的流动过程，在讲解的过程中，由于流场仅仅是枯燥的曲线静态分布，无法有效吸引学生注意力，使学生对流动机理有进一步深刻认识和理解，从而降低教师的教学效率和教学效果。
在《流体力学》教学中采用多媒体课件，通过制作一些流体运动的Flash动画演示把流动的特性形象地展示在学生眼前，表现形式相对新颖、活泼、再加上图文并茂的效果，使学生可以直观地观察有趣的物理流体现象，通过这一环节的改进，可以主动改变沉闷的教学过程，创造出生动活泼的教学场景，激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性。
其次，《流体力学》教材中涉及了大量的基本概念、假设、原理及公式推导等，据统计大量公式的推导过程占据板书时间的较大比例，这有可能造成教师无法在有效课时完成教学大纲规定的教学内容，降低教学效率。在《流体力学》教学中的应用PPT多媒体技术，复杂繁琐的公式推导可以较形象地展现在学生面前，对学生理解公式有较大好处。一旦形成这样的教学场景，那么在规定的课堂时间内必将可以细致透彻地完成教学任务，达到事半功倍的教学效果。
灵活采用各种PPT制作技术在一定程度上可以避免“多媒体”变成“单媒体”，在《流体力学》教学中对多媒体的使用多集中于流体运动学与动力学基础、圆管流动、薄厚壁孔口出流、缝隙流动及气体动力学基础等。
此外，考虑到多媒体教学蕴含的信息较大，合理分配PPT播放时间对教师的课堂教学掌控能力是一个挑战。如果“整个教学过程从头到尾充斥着大量复杂的信息、不停转动的画面，而没有充分考虑学生的思维水平和思维速度，像电视或电影画面那样一闪而过，不断向学生灌输，这样的‘填鸭’式教学形式会引起学生的‘消化不良’，扼杀了学生创作的机会”。
2 建立新的教学手段模型，提高考试成绩
本文所建立的教学模型如图1所示，为提高教学效果及学生考试成绩，采用立体式的教学手段。该模型包括以下四项内容：情景式启发，多媒体技术，工程实例讲解，动态视频辅助。
情景式启发属于现代教学论范畴，创造一定的“休闲、放松、特色”的学习环境。通过营造启发式学习的氛围，让学生获得更加美好的学习体验。这种方式能充分调动学生的学习积极性，对激发学生的学习热情和学习需要能够产生有效的激励作用。
工程实例讲解是以学生常见的工程问题作为引入点，但同时大部分同学对该类问题理解不深或是出现偏颇。结合该类问题，解释其中所蕴含的流体力学定理，加深学生对该问题及相关定理的认识，无疑有利于学生学习流体力学。
动态视频辅助是一些在实际生活中难以见到，但又属于流体力学理论范围的现象再现，通过这些视频可以加深学生对流体力学相关理论的理解。
最后可以发现：采用先进教学手段的班级，无论是考试的优良率还是平均分数均比采用传统教学方法讲解的班级高出约15%左右，从而达到提高教学效果的目的。
3 重组教学内容，调整知识布局
根据《流体力学》课程的教学大纲，借鉴国内外对本课程改革的成果，按照当前教学改革发展的要求对教材内容进行调整，以流体的流动为主线，将相关内容有机地融合在一起最终形成能够相互促进的教学模式，如图2所示。
课程体系分为三个部分：第一部分是不动的液体，主要讲述流体基本概念与流体静力学内容；第二部分是运动的液体，使学生掌握流体运动学及动力学规律，对简单的管道流动及缝隙流动有定性及定量的认识；第三部分是运动的气体，可以把这章内容采用视频播放加师生互动方式讲解，来培养学生独立自学的能力。
4 加强实践教学，提高学生认知能力
《流体力学》实验是学生职业技能培养的重要环节，因为它的实验课题是以流体运动为背景的，如毕托管测速实验，雷诺实验等典型实验。通过选取典型的实验现象给学生展示实验结果，加深学生对流动原理、流场结构特点等信息的了解。同时教师在指导流体力学实验过程中可对部分操作手段进行相应改进，也可设计并提出一些新的实验内容。合理利用已有条件培养学生理论与实践相结合的能力，做到学以致用。
5 结束语
《流体力学》教学改革是一项艰巨、长期的工作，本文从合理运用现代化教学手段与技术，建立新的教学手段模型，提高考试成绩，重组教学内容调整知识布局、加强实践教学，提高学生认知能力等三个方面论述了相关经验和具体的实施手段。虽然在一些方面探索出若干经验并取得了一定的效果，但还相对薄弱。改进教学手段，引入多种教学方法，因材施教等均可提高学生的学习和接受能力，为以后学习专业课及工作奠定坚实的基础。
参考文献：
流体力学基本概念范文2
注重多媒体与传统板书教学的有机结合
随着计算机技术的普及和网络技术的迅速发展，以多媒体技术为主的教学手段已经普遍应用于高校的课堂教学中[1]。在流体力学教学过程中，采用多媒体教学手段可以将流体力学中抽象的概念和理论具体化、形象化，在有限的时间内将许多复杂的流动物理图像直观的展现给学生，有利于加强学生对流动现象的感性认识，加深对概念的理解，从而激发学生的学习兴趣，提高课堂教学效率，扩大学生知识面。另一方面，使用多媒体教学手段增加了授课容量的同时也提高了讲课速度，教师容易忽略学生对课件内容的消化吸收过程，致使学生的思维跟不上教师讲解的速度，降低了教学效果。因此，就流体力学的课程特点而言，多媒体技术并不能完全取代传统的板书教学，教师应采取多媒体和传统板书有机结合的方式，充分利用二者的优点，达到最佳的教学效果。如在讲解流体流动的两种流态时，放映雷诺实验的Flas，学生可以清楚地理解层流和湍流的现象与特点;辅以PowerPoint幻灯片可以清晰直观地表现尼古拉兹实验曲线和莫迪图的五个分区等。
注重实验教学及课后作业
实验教学是流体力学课程的重要环节，通过实验，各种水流现象一目了然，能够将抽象的理论知识形象化;同时通过实验数据的采集和处理、实验误差分析，基本仪器的原理及使用等，加深学生对基础理论和概念的理解和掌握，有助于开拓学生视野，培养学生的动手能力和思考能力。改变传统实验教学模式，将实验内容分为实验录像、演示实验、验证性实验以及综合设计性实验等不同层次。建议将静压传递实验、流体横向绕流实验、紊流射流实验等以实验录像的形式展示给学生;将流线实验、雷诺实验、水跃实验等作为演示实验;学生自制动手完成流速和流量的测定实验、能量方程实验和动量方程实验的内容[2];鼓励学有余力的学生利用课余时间，多留意身边的流体力学现象，结合课堂所学知识，设计应用性小实验，如三角形堰和梯形堰在流量测量中的应用等。课后作业是对学生所学知识理解、掌握程度的检查，是加强对上课所学内容的强化，同时也是对学生独立分析、解决问题能力的培养。首先由学生独立完成一定数量的课后作业题，可以帮助学生加深对基本概念和理论知识的理解;然后由教师通过习题课的方式，对有代表性的习题和学生普遍出现错误较多的习题进行讲评，引导学生从解题的过程中掌握解决问题的思路、方法和技巧，以便达到举一反三、触类旁通的效果，在以后的学习工作中学以致用，可以有效的增强学生分析并解决实际问题的能力。
考核方式的改变
传统的考核方式是以期末一次性考试为主，这种考核方法会造成学生平时不努力，考前几天突击考试的现象，不利于对学生综合能力的考查。对于流体力学课程来说更是如此，学习的目的是要提高学生运用所学知识对实际工程问题进行分析和解决的能力，而不是对课本理论知识和大量复杂公式的记忆能力。因此，对传统的考核方式进行适当的改变，实行综合成绩评定方法，降低期末考试在成绩中所占比重，增加课堂互动、课后作业和实验能力考查等环节。并且期末试卷中集中给出考题中所涉及的相关的经验公式、图表等，供学生选择使用，可以减少学生无谓记忆经验公式的时间，而又较好地考查了学生利用基本理论和公式分析解决实际问题的能力[3]。
结语
流体力学基本概念范文3
关键词：流体力学；多媒体；交互式学习
作者简介：叶学民（1973-），男，河北邢台人，华北电力大学能源动力与机械工程学院，副教授；李春曦（1973-），女，河北唐山人，华北电力大学能源动力与机械工程学院，副教授。（河北?保定?071003）
基金项目：本文系华北电力大学2010年本科教育教学改革教育教学重点项目的研究成果。
中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）22-0052-02
一、“流体力学”教学现状
“流体力学”作为能源动力类专业的一门专业基础课，以研究流体的运动规律为主要内容，并为后续的传热学课程学习提供必要的基础。由于教学内容涉及面较广，既有工程应用性，又包括大量的理论性内容，且运用高等数学知识较多，因此学生普遍感到该课程概念模糊、内容抽象且理论性较强，这在一定程度上影响了教学效果。[1-3]究其原因，一方面，传统的板书教学模式虽然在公式推导、理清思路、强化记忆、深入思考方面具有不可替代的优势，但同时也存在缺乏生动、活泼、形象的一面；另一方面，由于学生尚未具备对多数基本概念的物理直觉、对于呆板文字描述的理解需要丰富的想象力，难以激发其积极性。
多媒体技术作为一种新的教学手段，通过教材内容与动态文本、图像、动画、音频、计算机模拟技术的有机整合，使得原来抽象的概念形象化、枯燥的方程式清晰化、晦涩的物理过程机理生动化，可从多方面激发学生的积极性和创新思维，并且通过与传统教学模式相结合起到了相得益彰的作用。近年来，随着多媒体技术在计算机辅助教育领域的深入应用，多媒体辅助教学模式在高等教育中发挥了愈来愈重要的作用。[4-5]本文通过介绍自行开发的多媒体流体力学辅助教学系统，分析了该辅助教学系统在教学实践中的应用效果，为进一步提高教学效果起到了积极的示范作用。
二、辅助教学系统简介
以Visual C++作为编程语言，结合Windows Media Player多媒体功能，在遵循软件开发一致性、易用性、容错和联机帮助等设计原则基础上，通过对教学内容的系统性和连贯性梳理，并参考国内外多媒体流体力学的基础上，[6]开发了多媒体流体力学辅助教学系统，其界面如图1所示。该系统包括动力学、边界层、运动学、名人堂、虚拟实验室、演示、模拟、模拟器、图片和表格、流动可视化等模块，涵盖了流体力学的绝大部分内容。
动力学包含了流体的经典研究方法、牛顿第二运动定律、纳维尔-斯托克斯方程和各种边界条件等。边界层包含了边界层概念、平板突然启动产生的边界层、层流边界层、边界层分离、不稳定现象和紊流边界层等，其中的教学短片不乏趣味性、生动性。运动学涵盖了由质点到场和由物质导数到各种流动线等内容，生动细致地描述了迹线、流线、脉线和等时线等抽象概念，通过运用丰富的流动显示技术将运动过程展示出来。虚拟实验室将动力学、运动学和边界层等模块中需要深入讨论的部分细化出来，结合Java虚拟技术，让使用者亲自实现对流体流动等方面的模拟演示。演示将一部分录像短片组织起来，作为特殊的演示呈现给使用者。模拟器基于Java虚拟机，将分子动力学模拟器、流体势流构造器和边界层微分方程数值解等独立出来，从使用者亲自实践。图片和表格将一些纷繁芜杂的图片和教学短片有机地综合起来，通过表格或视频播放的形式，将这些信息归纳整理起来。流动可视化通过可视化手段将不可见的流体流动清晰演示出来。名人堂中阐述了十五位具有杰出贡献的科学家的生平和卓越贡献。
三、教学实践效果分析
在“流体力学”的教学实践中，适时地应用了多媒体流体力学辅助教学系统（以下简称辅助教学系统），取得了良好的教学效果，现分析如下。
1.激发学生的求知欲
激发学生的兴趣和求知欲是开展学习并获得良好学习效果的前提。如果学生对于课程内容的学习缺乏基本的兴趣，很难想象他能投入到课程的有效学习之中，更无从谈起知识的综合运用。因此，提高学习兴趣就成了摆在授课教师面前的首要问题和关键所在。流体力学的内容浩如烟海，涉及日常生活和工业应用的方方面面，辅助教学系统的各模块中提供了大量的鲜活实例，从而可有效地激发学生的求知欲。
在讲解绪论和各章节时，可通过观看录像、图片集、名家事迹等提高学习兴趣和动力。如因人体与外界环境存在温差产生的自然紊流对流及鼻孔处的强迫紊流（图2a），又如自然界中水蜘蛛在水面上运动形成的毛细波（图2b），再如通过数值模拟获得的肺部气管和支气管在呼吸过程中气体的速度分布（图2c）。这样的生动活泼的实例让学生感到大量有趣的流体力学现象就在身边，但对其内部物理机理的理解又需学习流体力学知识，从而可激发学习动力。另外，辅助教学系统中的名人堂模块，不仅可使学生了解诸如达芬奇（图2d）、牛顿、冯卡门等15名著名流体力学家的生平，也使其对流体力学和其他学科的卓越贡献有了较为全面的认识，从而激发学生探索自然科学的积极性和主动性。
2.建立物理直觉
流体力学基本概念范文4
关键词：建构主义；认知灵活性理论；热工理论
作者简介：衣晓青（1956-），女，山东青岛人，长沙理工大学能源与动力工程学院，教授；石尔（1979-），女，湖南长沙人，长沙理工大学能源与动力工程学院，讲师。（湖南 长沙 410004）
基金项目：本文系2011年湖南省普通高等学校教学改革研究立项项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0069-02
“工程流体力学”、“工程热力学”、“传热学”既是热工理论的三大主干课程，又是能源动力类专业（方向）的主要技术基础课。传统的教学宗旨倾向于各门基础课程自成科学体系，分别独立教学，为后续专业课程打下牢固基础。但是这种传统的教学模式死板，致使学生缺乏学习兴致，不易明确学习目的。建构主义的认知灵活性理论发现了新的教学要素——“案例教学”。按照认知灵活性理论，对以上热工理论三大基础主干课程进行优化整合，以热能动力类专业为场景，建构诸多新的知识点教学，组织全新的热工理论基础课程体系，可以使热工理论基础课教学克服以上不足。
一、打破僵化教学：认知灵活性理论的应用
建构主义教学理论冲破了传统教学模式，克服了“填鸭式”教学把学生作为小绵羊驯服的弊端。[1]作为建构主义教学理论中的一个分支，斯皮罗提出的“认知灵活性”理论很好地解决了“死记硬背”传统与极端建构主义（忽视抽象养成）之间的矛盾。认知灵活性理论的主要思想就是：通过情景（境）展现基本概念和基础理论工具，学生既可以掌握基础理论知识，又可以按抽象思维方式，放开视野寻找新的分析问题的工具。
为了解决传统与极端的冲突，斯皮罗把知识抽象为两种不同性质的结构：良构的与非良构的两种领域。[2]良构的即是指：按照抽象思维，从概念到原理的演绎解析的知识体系，符合科学意义上的正统规范。非良构的即是指：在具体场景（案例）中，隐透出的各种良性结构的知识叠合；这种叠合的基础知识能够解释或解决具体场景问题；不同的场景有不同的良性结构知识叠合的诠释。由此得出结论，良性结构知识就存在于非良性结构知识之中，“认知灵活性”教学就可以让学生通过非良性知识教学获得更加深刻的良性结构的系统知识，而且是积极主动地、生动有趣地接受之。
热工理论是研究热（能）在释放、转换和传递中的流体流动及传热传质等问题的科学，涉及流体运动规律、热（能）转换与传递规律。按照认知灵活性理论的教学观，热工理论基础课教学也可分类为良构性和非良构性。热工理论的三大主干课程“工程流体力学”、“工程热力学”和“传热学”分别作为单独体系教学的基本概念、基本理论和基本知识的层次组织结构，应属于良构性领域，其传统的教学方式就是从概念到概念、从原理到原理、从公式到公式的演绎解析，逻辑性很强，范式文本较固定，程式较稳定，测验作业较死板。
“认知灵活性”教学理论认为，这种教学方式僵化、被动，既不能启动学生的兴趣，也不能启发学生的创造想象力，学生容易落入死记硬背、教条主义的套路，缺乏广泛的知识联系和举一反三的思维训练，更缺乏给学生以另辟蹊径的想象空间。如果以流体介质为对象将热工理论三大主干课程进行优化整合（杂交），并以热工理论应用为主线，将能源动力类相关专业作为场景，构成非良构性知识结构，其所涉及的具体问题具有复杂背景和综合影响因素，能够从问题入手引出综合知识的有机联系，开阔学生发展思路，引导学生融会贯通，指导学生熟知专业背景。这种按照认知灵活性教学理论建立起来的热工理论基础课程的非良构性知识体系会冲破传统的各自为主的单科系统性的课程教学模式，有利于克服“高分低能”的应试教育倾向，培养面对知识时代和信息社会的创新型人才。
二、创建问题教学：热工理论基础三大主干课程的优化整合
认知灵活性理论认为：学习者在建构知识意义的过程中，只有对知识进行多维表征，才能达到对知识的全面理解和灵活运用。这也是指导热工理论基础三大主干课程进行优化整合的基本思想。热工理论基础三大主干课程“工程热力学”、“传热学”和“工程流体力学”是主要以流体介质为研究对象而紧密联系在一起的动力类技术基础性课程，三门课程相互依存，共同构成了热工理论的主干课程体系。其中，工程流体力学是研究流体介质的位置势能、压力势能和动能之间的相互作用的关系；工程热力学是研究热能与机械能之间的相互转换的规律；传热学是研究热量从高温部分传递到低温部分的机理。由此可见，能（热）量转换与守恒定律是热工理论三大主干课程进行优化整合的内在动力。
基础课理论自身系统的完善性使任何改动需求都带有相当大的难度，只有进行优化整合，才能在不断调整和深化过程中发展新的学习要素。例如，“传热和流体流动的数值方法”课程就是将传热学、流体力学知识进行融合后加入到数值计算科学这一更为广泛的学科领域，为热工理论知识的进一步发展奠定了基础。同时，通过这一知识的优化整合，多维表征得以实现，使学生建构起在热科学和流体科学中可以直接迁移和引用的关于热物理方面的知识，超越了封闭、孤立课程所给的单一信息模式。
如果说热工理论的三大主干课程“工程流体力学”、“工程热力学”和“传热学”分别作为单独体系教学是良性结构知识的传授，那么，把“三课”拆分，再按照具体能量转换的场景问题有机组合，这种教学模式就属于非良性结构教学。乔纳生等人的研究把前者称作低阶学习阶段，把后者称作高级学习阶段。[3]高级学习阶段优于低级学习阶段的实质就是变公式学习为问题学习。问题学习对于热工基础理论教学来说，打破其三大主干课程的各自理论体系是必然的，是要针对具体的场景问题而进行知识交叉组合。值得注意的是：根据认知灵活性教学理论，这种知识体系重组，必须避免极端建构主义干扰，必须遵循“专业问题、溯本求源、知识联系”三原则，才是优化的、高级的教学模式。
三、重复多变教学：能源动力类专业问题逆向渗透于热工理论基础课程
非良构的知识体系与良构性知识体系的区别就在于：一是前者比后者建立的概念庞大、复杂，它往往是多个不同学科孤立概念的交集；二是前者比后者建立的概念有很大的多变性，这是由问题教学场景多变性所决定的。热工理论基础知识在航天、航空、热能动力、化工、核热工、低温工程、冶金热工、微电子技术、材料和建筑等各个领域都有具体的应用，从知识体系的角度来看，其展现的知识点都是非良性的。实际上，在能源动力类相关专业的不同场景下，其呈现的非良性知识结构也存在着很大的差异性。例如，工程热力学中的热经济性指标在热机循环中的应用是热效率，而在制冷循环中的应用是制冷系数。这说明热经济性概念在实际应用过程中具有复杂性。又如，流体力学在电厂中的应用以管内流动、物体绕流为主，而在建筑环境与设备工程专业中的应用以室内外环境通风、换气的流动为主。传热学中对于散热器来说需要强化传热效果，对于建筑物屏蔽掩体则要抵制传热。
在针对能源动力类专业的热工理论基础课程进行新的建构中，按照认知灵活性教学理论，必须将原有良性结构体系的知识与专业场景结合起来。这种有专业针对性的知识渗透，有学者称其为专家知识学习阶段，属于更高层次。[2]比如，把能源动力类专业（方向）的“流体力学”、“泵与风机”两门课程整合为热工理论基础课“泵与风机的流体流动”一章，以流体力学知识为基础，反映了流体力学基本原理在流体机械中的具体应用场景，通过多媒体教学课件可以使学生建构泵与风机工作原理和结构的多维图式，达到对流体力学基础理论知识全面理解和灵活运用的目的。
按照斯皮罗的认知灵活性理论规范，对应专家知识学习阶段的教学模式即“随机通达教学法”，它的主要特点就是针对专业的众多场景链，反复从不同问题视角，以不同的基本知识、基本公式、基本理论的多样组合，不断给予学习者良性知识的刺激，这会使学习者通过反复的从各种变式到抽象的过程，不断加深对良性结构知识的各种理解，而且有助于学习者历练分析问题和解决问题的能力，发挥创造性思维，为今后在专业上有所建树打下坚实的学习基础。贯穿于这一思想的新的“热工理论基础”课程体系，组织“锅炉工质流动与热交换”、“汽轮机流体流动与功能转换效率”、“热力发电厂工质循环与热效率”等章节，探讨基于专家知识学习理念的非良构知识领域的显性建构，加入热能动力类专业知识对热工理论基础课的反向渗透，有效增加课程教学的深度和广度这一结果就自然生成了。
除了书本专业知识的反向渗透以外，通过与科研、生产单位合作的科研课题的有机结合，也是专家知识学习阶段的案例来源。例如，教师通过某钢铁公司锅炉尾部烟道声学振动问题的科研活动，向学生们提出卡门涡街产生机理、影响因素以及卡门涡街产生后对设备及系统的危害和消除卡门涡街的措施等诸多学科问题，从而认知基本理论。
参考文献：
[1]朱新卓.中国高等教育管理学：从拔苗助长到建构主义[J].高等工程教育研究，2005，（2）.
流体力学基本概念范文5
关键词：工程流体力学；环境工程；教学方法；教学效果
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）43-0095-03
环境工程专业中关于污染物的迁移和扩散问题、流体在管路中的输运问题均离不开流体力学的基本知识，因此，《工程流体力学》是该专业的专业基础课程，其教学效果的好坏也直接影响了后续专业课程的学习。笔者对近十年的教学进行思考和总结，并就如何提高环境工程专业《工程流体力学》的教学效果做一些探讨。
一、认真备课，形成自己的教学风格
流体力学课程的特点是系统性强、公式多，并对物理和高等数学的基础要求高，这就要求教师对这门课的内容要熟练掌握，所以笔者在课下花了很多时间把讲课的内容熟记于心，找到课程讲解中的关键点，经过自己消化和提炼，建立起自己的教学体系和风格。通常，课堂内容被分成四个部分：（1）复习上堂课的知识点；（2）提出新的工程和应用问题；（3）在黑板上给出新问题所涉及的公式的推导过程；（4）应用和总结。工程和应用问题的引入可结合专业背景，多讲实际的案例。如学生宿舍或教学楼的给水压力应该如何计算，以此引出水头损失的概念；高尔夫球表面的蜂窝状设计会使其运动的阻力如何变化，由此引出曲面边界层分离的概念。还可以在教学中适当介绍流体力学在实际生活中的应用，学生会被这些问题吸引，觉得流体力学不仅仅是速度和压力的偏导公式，而是鲜活、有用而又有趣的，因而重视并逐渐喜欢这门课程的学习。在公式讲解时要注重融会贯通，比如在讲Navier-Stokes方程时，笔者会引导学生三步走：第一步，这个方程并不深奥难懂，就是牛顿力学中的F=ma；第二步，F在流体问题上的具体体现有哪些力？无非是质量力和表面力，而表面力又分压应力和切应力，而加速度则是一个多元函数的求导问题，包括时变和位变加速度，这样方程的形式就有了；第三步，如果流体处于静止或相对静止，方程变成欧拉平衡微分方程，如果流体无黏性，方程又变成欧拉运动微分方程。通过这样一个由低到高再到低，由简到繁再化简的过程，学生就能深入理解前后学习的公式，消除学生的畏惧感。在课堂教学中，要不断地对学生提问，引导学生积极思考。只要提问恰到好处，切中要害，发人深思，学生的思维就会活跃起来。在讲解均匀流动断面的压强分布问题时，笔者会问学生，这是巧合吗？为什么会有这样的巧合？然后引导学生从过流断面的受力入手分析压强分布，学生豁然开朗。笔者也会引导学生发表自己的看法，这也无形中培养了学生的自信心，学生听课的积极性更高，而这也有助于激发教师的教学热情。
二、选择合适的教学手段
随着现代化多媒体教学手段的出现，现在课堂大多以教学课件为中心展开教学，由于节约了大量板书时间，课件中又可插入图形、图像、动画和录像等多种媒介，从而使得多媒体教学具有信息量大、教学内容形象直观等优点，这些都有助于引发学生对课程的学习兴趣。然而，笔者在教学过程中也发现，如果对流体力学中公式推导和习题讲解也采用多媒体方式，其教学效果却不如板书理想。因此，对于流体力学课程的主体教学内容应以传统的教学手段为基础，而在复习上堂课的知识点、提出新的工程和应用问题以及公式的应用和总结上，多媒体的教学手段更为合适。在绪论课上有关流体力学在专业中的应用、流体力学学科发展历史，以及后续课程中压力体画法、雷诺试验、曲面边界层分离等内容则可充分发挥多媒体的优势，通过动画、图片以及录像等内容向学生进行介绍。总之，在流体力学的教学过程中，教师应以提高教学效果为目的，对各种教学手段扬长避短，综合利用，根据教学内容的特点灵活选择合适的教学方式。
三、及时与学生沟通，调整教学内容与进度
学生反馈是评价教学效果的重要一环，因此笔者经常利用课后时间与学生进行沟通，及时了解学生的学习情况，并根据学生的反馈信息，实时动态调整教学内容和教学进度。笔者在平时与学生的沟通中发现，学生认为流体力学难学，其难点主要是相关的高等数学、大学物理和理论力学的知识点较多，并且已有所遗忘造成。因此，如果在上课中直接引入，学生必然会有陌生感，也就影响了相关的流体力学知识点的学习效果。针对上述情况，笔者在静力学的流体平衡微分方程推导前，先给学生复习泰勒级数的相关内容，在液体作用在平面上的总压力的教学前，先复习静面矩、惯性矩等相关内容，在流体运动学内容的教学前，先给学生复习梯度、旋度和散度的概念。通过上述措施，教学效果有明显改善。在学习不可压流体动力学基础时，由于相关概念较抽象，涉及较多高等数学的知识点，因此学生感到吃力，上课的互动效果也变差，这时，教师应适当放慢教学进度，同时也可根据学生掌握的实际情况，适当降低教学要求和难度，将教学重点放在对概念的理解上。毕竟，在目前各专业及其基础课程学时数减少的背景下，适当地对某些知识点的教学要求进行调整是有必要的。
四、注重作业批改，上好习题课
作业是流体力学教学中的重要环节，学生通过独立完成作业，可深化对课堂所学知识的理解，提高对实际工程问题的分析能力和解决能力，并进一步检验课堂教学的实际效果。学生的作业布置应该做到“少而精”，并力求习题具有典型性，能涵盖主要的教学内容，教师应紧扣基本概念和基本方法精选题目，同一类型的题目一般控制在2道以内[1]。在作业的批改过程中，教师不应只是给出对或错的评判，而是应该根据学生的解题过程，给出求解出错的关键点，并在作业本上明确标示出，笔者还会在学生的作业本上写上批语，对于完成情况较好的学生，针对其解题思路和书写情况等给出肯定的评价，而对于完成情况较差的学生，也会指出其应注意的地方，并提出改正的要求，最后再根据学生的完成情况给出成绩等级。通过上述方法，使学生自觉意识到作业的重要性，同时也感受到教师对其学习行为的尊重，上述措施也能促使学生认真完成作业，减少抄袭现象。为了能深刻理解流体力学的理论知识并能加以灵活运用，需要求解各类典型题目来获得经验并不断消化各知识点并达到触类旁通的效果[2]，习题课正是实现上述目的的有效手段。习题讲解不能只给解答过程，而是要站在学生的角度，以学生为主体和他们一起讨论问题、研究问题、解决问题，体现互动式教学；对于某些问题的求解，也力求能从不同的方法入手，开阔学生思路，例如对于平面和曲面在液体中的受压大小问题，教材分别给出了这两个问题的求解公式，教师可引导学生：既然平面是曲面的一种特殊情况，那么能不能用曲面的压力体概念去求解平面在铅垂方向的受力大小呢？结果证明是可以的。习题的讲解还应反映学生对课程的掌握情况，因此不仅要讲正确的分析过程，还要讲作业中出现的错误的分析过程，并通过对比分析，找到出错的原因，进一步厘清和深化概念。教学工作是一项繁重而又细致的任务，需要教师有扎实的专业基础，“学而不厌，诲人不倦”，因此教师也要在教学过程中不断地学习，从掌握学科知识的深度和广度上不断要求自己，在教学内容、教学方法和教学手段等方面做有心人，只有这样，才能不断改善教学效果，为环境工程专业的人才培养打下坚实的基础。
参考文献：
[1]张羽，张仙娥.环境工程专业《流体力学》的教学探讨[J].华北水利水电学院学报（社科版），2010，26（4）：156-157.
流体力学基本概念范文6
【关键词】实验考核体系；实验能力；流体力学实验
实验教学是高等学校教学工作的重要组成部分。高校实验教学应该注重培养学生的实验能力，满足高等教育应用型、创新型人才培养的要求。学生在实验室通过观察、思考和操作，来提高判断能力和创新能力，做到有思想地做实验，自主完成实验任务。实验能力的培养应该配合实验考核来具体实施，文章就此提出了一套旨在提高学生实验能力的流体力学实验考核体系，对实验前、实验中、实验后的各个环节列出了具体的考核方法，主要包括五个考核部分：实验准备、实验操作、实验报告、实验创新和实验考试。
1．实验准备考核
实验准备要求学生在实验前理解实验原理，明确实验要求，熟悉实验内容及步骤，并按照要求言简意赅地编写实验预习报告。通过实验准备培养学生的自学能力，加深对流体力学理论知识的理解。实验教师根据学生的实验准备情况进行具体考核，对实验预习报告打分，对未完成实验准备的学生，取消其实验资格。实验准备考核占实验总成绩的10%，详细评分标准见表1，取所有实验准备考核分值的平均分作为实验准备考核成绩。通过实验准备考核，可以起到两个作用：一是实验准备考核成绩组成实验总成绩的一部分；二是实验准备考核对学生进实验室起到一个筛选作用。
表1 流体力学实验准备考核评分标准
序号 评分标准 分值
1 实验准备充分，实验预习报告规范认真，有预习思考 10
2 实验准备比较充分，实验预习报告规范认真，有预习思考痕迹 8
3 实验准备基本充分，实验预习报告规范认真，但仅是抄书，无思考痕迹 6
4 实验准备不充分，实验预习报告马虎，不规范，无思考痕迹 4
5 未完成实验准备，未完成实验预习报告 0
在实验准备这一阶段，实验教师需要给学生准备具体的预习资料，包括：学生实验守则，规定学生进实验室需要遵守哪些规则；流体力学实验要求细则，对学生说明参加流体力学实验的具体要求；流体力学分室平面布置图，以便学生了解实验室情况；流体力学实验指导书，主要给学生提供每个实验的具体指导，如：实验目的要求、实验仪器、实验原理、实验方法与步骤、实验成果及要求、实验分析与讨论、实验数据记录表、实验数据计算表；另外，还可以补充说明一下，实验预习报告书写要求、原始实验数据记录要求、实验报告要求书写哪些内容等等。
特别是实验仪器这一块，因为学生事先不熟悉仪器，实验时操作仪器比较困难，所以一定要先让学生熟悉仪器设备，有必要提供实验仪器的说明书。另外，实验教师还可以提供一些经典实验的介绍，如雷诺实验的工作环境，增加学生的学习兴趣。实验教师可以把这些资料编写成流体力学实验指导书，印发给每位学生，还可以把相关资料放到实验室网站上去，让学生自行下载查阅学习。
2．实验操作考核
实验操作考核作为实验教师对学生连续评估的主要形式，在平时实验当中对学生进行观察，并将观察记录作为对学生操作能力的直接评价。实验操作主要考核学生实验操作技能和分析问题、解决问题的能力[1]。实验教师在实验指导过程中，以启发学生思维为主，充分发挥学生的主动性，在学生提问时予以适当指点和提示，主要考察学生的动手能力和排除故障能力。因为这部分考核以实验教师的主观判断为主，所以在实验操作考核过程中要作定性定量处理，以便实验操作考核具体实施。实验操作考核占实验总成绩的20%，具体评分标准见表2。下面简要介绍一下流体力学实验操作考核的过程。
实验开始时，实验教师对每组学生的实验情况进行观察，签字确认。如能量方程（伯努利方程）实验开始时，检查每组学生是否将能量方程实验仪的所有测压管液面调整到齐平状态，签字确认。
实验过程中，实验教师检查学生的实验操作情况。如实验操作时间是否符合要求，实验次数是否达标等等。
实验结束时，实验教师对每位学生的实验原始数据记录进行初步分析，判断实验结果是否符合规律，确保实验质量。引导启发学生分析归纳实验结果，撰写好实验报告。对实验有重大错误、失败或不能完成者，安排其在实验室开放时间重做。
实验结束后，要求学生按要求关闭仪器，清理现场，做好环境清洁工作。实验教师检查每组学生仪器设备整理情况，电源是否关闭，水桶（水杯）水是否倒入水箱中，雷诺实验的有色水阀门是否关闭，桌面是否整理，并作相应记录。
表2 流体力学实验操作考核评分标准
序号 评分标准 扣分值
1 测压管齐平缺认可/次 –0.5
2 测压管测点未达到实验要求/次 –0.5
3 排气泡缺核查/次 –0.5
4 操作时间未达到实验要求/次 –0.5
5 操作次数未达到实验要求/次 –1
6 仪器电源未关、阀门未关水未处理、桌面未整理/项 –0.5
7 实验结果不符合规律/组数据 –0.5
8 没参加实验操作/个实验 –5
注：流体力学实验操作考核满分20分，如在实验过程中，发生上述情况，则扣除相应的分值，扣完为止。
3．实验报告考核
实验报告作为考核的依据，自身存在不足的地方，既不能反映学生的操作技能，不能表现学生动手解决实际问题的能力。即使学生不动手或不作为主要参与者，也可以写出一份较好的实验报告。另外，由于实验报告是在实验室外完成的，可能会出现修改数据的现象，实验教师也很难了解学生对某些问题的理解程度和真实的看法。因此，实验报告需要补充一些主观方面的报告成果，比如实验作业、实验总结等等。实验报告考核占实验总成绩的30%，由三部分组成：实验报告成绩、实验作业成绩和实验总结成绩。
实验报告主要考核学生实验后对所做实验进行的分析和评价，以及撰写报告的能力，达到总结和提高的目的。实验报告成绩满分20分，取所有实验报告分值的平均分作为实验报告成绩，详细评分标准见表3，主要根据实验数据计算是否正确，实验现象分析是否客观完整等评定。对于实验报告其固有的缺陷，流体力学实验报告考核采用数据记录复份，来避免学生修改数据。
表3 流体力学实验报告评分标准
序号 评分标准 分值
1 实验报告规范认真，图表清晰，实验数据计算正确，实验现象分析客观完整，能做较深层的探研，优秀 20
2 实验报告规范认真，图表清晰，实验数据计算正确，实验现象分析比较客观，良好 16
3 实验报告规范，图表清晰，实验数据计算基本正确，实验现象分析基本客观，及格 12
4 实验报告格式规范，实验数据计算不正确，实验现象分析不正确，不及格 8
5 未完成实验报告 0
实验作业是根据实验内容和实验要求精心设计的，可以加深学生对实验的认识、补充和扩展。实验准备时，教师对将要进行的实验提出问题，引导学生深入思考。学生通过查找资料，操作实验，编写实验报告，将问题引入深层次的探究，然后回答问题。如能量方程实验，提出问题：“测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？[2]”学生进行一系列思考后探究答案。实验作业成绩满分5分，每个实验作业以5分制为标准进行评分，最后求平均分作为实验作业成绩。
实验总结在流体力学全部实验结束后完成。此时，学生对实验知识、技能、仪器设备等都有了真切的体会、深刻的认识，每个人都会有不同程度的收获。学生可以在实验总结中写：实验后的收获和感想，对实验教学的意见和建议，对实验室发展的建设性意见。这些信息反馈给实验教师，可使教师进一步了解学生对实验的真实感受，从而总结出宝贵的经验和教训，改进实验教学方法。实验总结是教师提高实验教学水平的基础。实验总结成绩满分5分，以5分制为标准打分。
4．实验创新考核
实验创新主要培养学生的创新能力。流体力学实验创新分两个方向：学习性实验创新和创造性实验创新。实验创新考核占实验总成绩的20%。
对于那些创新能力比较薄弱的学生，可以从学习别人的已有成果开始，让学生收集现有的实验创新实例，运用学过的流体力学理论知识和实验知识重新剖析，在规定的时间内阐明自己的观点，进行答辩。学习性实验创新成绩满分10分。
对于创新能力较强的学生，鼓励学生在现有仪器设备基础上，进行创新性、设计性研究与探索，组合成为新的实验或量测新的内容，也可以通过电脑进行模拟。实验创新也鼓励改良改进设计实验设备装置。另外，鼓励教师教改项目、科研项目带进实验室，开设综合性、设计性实验，研制开发教学仪器设备，更新和改造旧的实验内容和手段。
开展实验研究可由团体进行，研究的一般步骤包括：确定题目、收集资料、制订研究计划、实验测试、分析与概括、反复论证或实践验证、完成实验报告或论文。学生在教师的指导下，自主选题、自主进行研究性学习、自主进行实验方法设计、开展实验性研究、进行数据统计分析处理，撰写研究性论文和总结报告等工作。实验创新小组向全体参加同学和指导老师介绍实验设计思路、实验过程、创新点等主要内容，并回答同学和教师的提问，由同学和实验教师一起打分考核。创造性实验创新成绩满分20分。
通过实验创新求得学生的发展，教师的发展，实验室的发展。
5．实验考试考核
流体力学实验考核分两种形式：教师与学生的交谈、闭卷考试。实验考试考核占实验总成绩的20%，实验考试成绩满分100分，其中教师与学生交谈成绩50分，闭卷考试成绩50分。
教师与学生的交谈，可以了解学生在实验室获得知识的掌握情况，可以评估学生对知识的理解及口头表达的技巧，以及对实验结果的解释等，具有教高的表面效度。
闭卷考试可以克服实验报告的某些缺陷。流体力学实验考试内容侧重于实验方法与原理的理解，流体流动的某些基本概念和基本原理的认识，静态流动参数测试方法的掌握。
综合流体力学实验五个部分的考核，可以给出完整的流体力学实验考核体系，如表4所示。
表4 流体力学实验操作考核体系
序号 实验考核 比例 分值 备注
结束语：
随着实验课程的独立开设，需要更精确、更契合实际的实验考核方法来适应实验课程的发展建设需要。实验考核要求能够公平合理地评价每个学生的实验成绩，能够对学生实验学习起到较好的引导作用，激发学生的实验兴趣，规范学生的实验过程，提高学生的实验能力[3]。流体力学实验考核体系根据实验教学的过程，对实验前、实验中、实验后各个环节，分别进行具体考核，提出了一套新的实验考核体系。该实验考核体系从实验整体出发，注重培养学生各项实验能力，提高学生综合素质，提倡自主实验来提高学生的学习自主性，通过定性定量的实验操作考核来提高学生的实际动手能力，以实验创新考核来推动学生的创新能力，从而真正提高实验教学效果。
参考文献
[1] 葛年明、周泉.电子电工实验考核方法的改革〔j〕.实验技术与管理，2008(4):146-147，166
