流体力学的认识范例6篇

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流体力学的认识

流体力学的认识范文1

关键词:行业类高校;高等流体力学;电力特色

作者简介:张莉(1973-),女,河南商丘人,上海电力学院能源与机械工程学院,教授;李永光(1957-),男,湖南长沙人,上海电力学院科研处处长,教授。(上海 200090)

基金项目:本文系上海电力学院研究生学位课程建设项目(项目编号:YKJ-2012004)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)04-0086-02

2007年,上海电力学院(以下简称“我校”)热能工程二级学科首次招生,“高等流体力学”首次开课,授课人数20余人,随后几年间授课人数逐年增长。2012年我校动力工程与工程热物理一级学科又增设了工程热物理、动力机械及工程两个二级学科,“高等流体力学”授课范围扩大的同时,授课人数也增加到60余人。但是鉴于我校研究生数量较少、研究生培养历史较短以及师资力量相对薄弱等方面的原因,课程教学的教材只能选用已有的教材。在组织教学内容的过程中发现,大多数教材普遍存在一些问题,如过于强调基本理论、对数学知识的要求偏高、工程应用方面涉猎很少,或者有些工程学科专业的相关研究生教材又往往缺乏理论深度,工程应用背景针对性强,有的强调高速气动、有的强调水动叶栅流动、有的强调涡动力学等等。鉴于此,作为行业类非重点高校,在“高等流体力学”课程的教学中有必要结合我校电力特色进行教学内容和教学模式的研究和探讨。

一、课程教材的调研

为了能更好地做好此次教学研究工作,课程组首先对高校相关研究生专业的“高等流体力学”教材进行了调研,分别对清华大学、西安交通大学、上海交通大学、浙江大学、东南大学、华中科技大学、华北电力大学、东北电力大学等国内若干所大学相关课程的教材及内容做了简单分析。

从调研情况看,所有高校都对流体力学的基本理论很重视,主要教学内容均包括了流动的基本概念和基本方程、流体运动学、势流理论、涡旋流动、理想流体流动、粘性流体流动等,目的是使研究生通过学习流体的运动规律,掌握研究流动的方法进而分析解决实际的工程流动问题。同时,各高校的教材和主要教学参考书还注重与自身学科研究方向的结合,课程的某些重点内容与培养方向相接轨,突出了自身的特色。通过调研发现,“高等流体力学”作为研究生学位课,其教学内容在注重理论基础的同时,还必须要与自身的相关学科研究方向相结合,在注重通用理论的基础上,形成自己的特色。

二、我校授课对象的情况分析

做好此次的教学研究工作,还必须对我校的授课对象有一个清楚的认识。目前,“高等流体力学”已列为本校工程热物理、热能工程、动力机械及工程三个二级学科的研究生学位课程。尽管上述三个二级学科涉及能源、动力、机械等宽广的工程领域,但结合我校的电力特色,这三个二级学科主要是为电力行业培养高级的专业人才,而在电力行业中流动现象多存在于流体机械、动力机械、换热设备、容器、管道等部件,因此,在教学内容上应在透彻讲解流体力学微分方程组的基础上,注重联系工程实际,偏重于讲解流体在上述部件中的流动以及与这些部件间的相互作用。

研究生生源的实际情况也是教学过程中需要考虑的因素。到目前为止,我校共招收6届研究生,通过向历届学生了解发现有以下情况存在:部分同学跨专业(如:数学专业、电力系统及其自动化专业、计算机与信息专业等)考入学校,本科阶段没有学习过“工程流体力学”课程;即使是研究生与本科专业背景相同的同学,他们也普遍认为”工程流体力学”较难,硕士入学考试时,大都不选考“工程流体力学”,这也使得他们可能在大三、甚至大二学完以后,再也没有系统地梳理过流体力学知识。由于各高校专业方向的侧重点不同,大部分同学对电力行业内的流体知识也不是特别了解;考入学校的学生多数为调剂生,入学成绩整体不高。这些情况都表明,我校硕士研究生入学时的流体力学知识基础相对比较薄弱,需要在授课过程中讲授深层次新知识的同时,及时地对基础知识进行回顾和提醒。

三、教学内容的组织

基于以上的调研和分析,课程组首先对教材进行了选取,对教学内容进行了组织。

1.教学目标的明确

“高等流体力学”是为工程热物理、热能工程以及动力机械与工程专业研究生设置的专业学位课程。根据专业人才培养的需要,结合长期本科教学的经验,确定了课程的教学目标:通过对流体力学的基本概念、基本方程、理想不可压缩流体的流动、粘性不可压缩流体的流动、层流边界层与紊流流动、理想可压缩流体等内容的学习,深化学生对流体力学基本内容的理解,提高学生的理论水平,为相关专业课程的学习、课题的研究及论文的撰写打好理论基础。

2.教材的选用

“高等流体力学”是动力工程及工程热物理学科的一门传统课程,有很多课程教材可供选用。通过调研比较,西安交通大学有关电力生产的学科研究方向与我校的研究方向比较吻合,其在“动力工程及工程热物理”一级学科中的学位课 “高等流体力学”选择了西安交通大学出版社出版、张鸣远等编著的《高等流体力学》一书作为教材,课程组通过对该书内容的分析,也一致认为张鸣远等编著的《高等流体力学》比较适合我校侧重于电力人才培养的需求,因此决定选用该书作为本校“高等流体力学”课程的教材。与此同时,将调研中搜寻到的各有特点的教材作为参考书目推荐给学生供他们参考使用。

3.教学内容的组织

在进行“高等流体力学”课程教学内容的组织时,结合我校研究生培养方案和学科建设,既照顾到经典流体力学的通用知识,又重视课程知识的针对性、行业应用的特殊性、学生学习的兴趣以及与学校其他研究生课程的关联性。课程内容的组织主要从以下几个方面考虑:

(1)奠定扎实基础。“高等流体力学”是一门系统性、逻辑性较强的课程,作为硕士研究生的学位课,在加深学生对流动所伴随的物理现象的认识、概念的建立及规律分析的同时,还应努力加深学生学科知识分析和研究问题的基本思想和方法的理解和掌握,提高分析和解决流体力学问题的水平及能力。

(2)突出电力生产特色。针对我校研究生的专业背景和学科研究方向,强调本学科与电力生产流程和设备的结合,强化学生应用流体力学知识,认识并解决相关电力工程问题的能力。教学内容应注重理论与实践相结合,保持基础理论知识与工程应用知识的相对平衡。

(3)注重课程的关联性和完整性。在关联性方面,首先与本科阶段的教学内容要有恰当的分工和衔接,其次要避免与其他相关课程之间缺乏衔接;在自身内容体系的完整性方面,既要注意到对数学知识回顾和补充的必要性,又要对工程中不常见的复杂流动概念的介绍有所兼顾。

考虑以上几个方面,课程组将教学内容梳理成五部分,第一部分安排了“矢量运算分析”、“场论知识”的回顾以及曲线坐标、张量分析知识的补充;第二部分“流体力学的基本方程”主要介绍流体力学的基本概念,流体力学的控制方程组以及一些相关的重要定理;第三部分“理想不可压缩流体的流动”介绍平面势流,空间轴对称势流和理想流体中的旋涡运动,其中对平面势流里的复位势、叠加法、镜像法和保角变换法做重点讲解;第四部分“粘性不可压缩流体的流动”中介绍纳维―斯托克斯方程的精确解,小雷诺数流动,层流边界层流动和紊流,其中对工程中应用较多的层流边界层流动和紊流做重点讲解;第五部分“理想可压缩流体的流动”分别介绍一维流动和平面流动,其中对一维流动做重点讲解。

四、教学模式的探讨

学生的学习情况在不断地发生变化,这就需要教师不断根据实际情况,进行教学模式的探讨,充分调动学生学习的主动性和积极性,使他们在有限的学习时间中学习好内容繁多的“流体力学”。

1.教学方法

“高等流体力学”是一门基础课,基本概念和基础理论部分内容较多,涉及的公式推导也比较多,传统的“黑板板书”的教学手段对教学信息的处理和呈现都比较单一,造成学生对于传热学内容的理解和掌握有一定的难度。为此,课程组以教材为蓝本编制了电子课件,教学中采用板书与多媒体相结合的教学模式,突出传统板书中能够清晰讲解复杂理论推导的优点,充分利用多媒体教学信息量大、图像清晰生动的特点。经过一段时间的尝试,这种教学方法既达到了避免研究生在课堂上因长时间精力高度集中而产生疲劳的问题,又有利于他们理解并掌握复杂的流体力学基本理论的教学效果。

2.教学手段

尽管本课程以课堂讲授教学方式为主,但要避免“填鸭式”的讲授,要注重以启发式讲授为主的多种教学方法的综合应用,提高课堂教学的趣味性,以提高学生学习兴趣和主动性。课程组结合本科“工程流体力学”多年的教学经验,在教学过程中注意做到几个注重:注重物理概念与数学方法的有机结合,强调物理含义的数学表示以及数学内容的物理解释;既注意严格的理论推导,又注意叙述的深入浅出;注重教学思路,教学方法,在引进概念介绍方法时,突出解决问题的思维方法及推理要点;注重从与教材不同的角度或思路来讲述同一教材内容,以丰富学生思维和联想能力;注重引导学生围绕课程内容,发现问题、提出问题、解决问题,同时再结合课程组教师的科研积累,搜集并提炼出了大量与电力生产紧密关联的工程案例,通过案例的讨论和分析,增强学生学习理论知识的兴趣,提升课堂教学的互动效果,增强学生运用理论知识分析并解决工程实际问题的能力。

3.辅助教学

仅仅通过课堂上对教材的学习是远远不够的,还必须配套地做大量的习题,才能较好地使学生掌握具有理论性强、公式多、数理基础要求高的“高等流体力学”课程。考虑到我校研究生教学的特点,课程组根据教材的主要内容编写了典型习题集。习题集力图做到习题具有典型性,能够对应教学内容的各个知识点,学生通过习题的练习,能有效地掌握教材中的基本知识。此外,习题集中的习题也尽可能地结合电力生产中的流动问题,帮助学生对专业关联工程问题进行认识和思考,培养学生应用知识的能力。

4.课程考核

课程考核成绩应该能够较为客观地反映学生对课程的整体学习情况。为了全面地反映学生的全程学习过程和最终的学习效果,课程组经讨论明确了课程的总评成绩由平时成绩和期末考试成绩综合评定得出,平时成绩与期末考试成绩的分配比例是2∶8。平时成绩包含作业、考勤、课堂表现等几部分。期末考试采用笔试形式,考试试卷从建立的试卷库中随机抽取。

期末考试是课程考核的重头戏,为了提高学生的学习积极性,同时也为了增强教师的工作责任心,实行考、教分离是一个较好的督促办法。为此,2012年课程组根据课程的教学要求组织编写了试卷库。试卷库中的试题符合教学大纲的要求,内容丰富、形式多样、题型一致,试题表述清楚,要求明确,无偏题、怪题,难易得当,考核的知识点覆盖面宽,能考核学生掌握知识以及应用知识进行综合分析能力的情况。此次编写的试卷库共包含试卷6份,至少够三年使用,随着试卷库的使用,课程组还拟将对试卷库进行不断扩充。

五、结束语

“高等流体力学”的日常教学工作一个任重而道远,为了适应高等流体力学服务于日新月异的学科发展的需求,提高该学位课程的教学效果,更好地为本校研究生人才培养服务,课程组将把教学研究工作不断地持续进行下去,搜集最新最前沿的相关信息以补充教学内容,探讨教学模式以提高教学效果,及时对习题库和试卷题库进行更新。相信只要教师多花一点时间,多动一点脑筋,多找一些教育学生的切入点,因材施教,一定能取得好的教育效果。

参考文献:

[1]张鸣远.高等流体力学[M].西安:西安交通大学出版社,2006.

[2]董守平.高等流体力学[M].东营:中国石油大学出版社,2006.

[3]王献孚.高等流体力学[M].武汉:华中科技大学出版社,2006.

[4]王松岭.高等流体力学[M].北京:中国电力出版社,2011.

[5]周云龙.高等流体力学[M].北京:中国电力出版社,2008.

流体力学的认识范文2

关键词: 任务教学法英语口语流利度教学模式

自改革开放以来,我国的英语专业教育取得了很大的成就,为社会输送了大量外语人才。然而随着社会经济的发展和对外交往的加强,国家对于复合型人才的要求越来越高,过去基于准确为主的教育模式已渐渐不能完全适应市场的需求。具体表现在用人单位对于大学毕业生的英语综合能力,尤其是能集中体现语言知识和语言应用的口语能力很不满意。为此,在现行的英语课堂环境下,研究和探讨切实可行的教学方法以有效地培养和提高学生的口语流利度,从而更好地适应社会和经济的发展对英语人才的需求,具有重要的现实意义。

1.流利度的定义及其发展

不同的研究人员对第二语言流利度曾做过不同的描述,笔者所采用的是朗文应用语言学词典中的相关定义:“第二语言或外语教学中,流利是交际能力的一个水平标志,通常涵盖以下几个方面:(1)自如地写出或说出语言的能力;(2)拥有良好但并不一定完美的语调、词汇和语法知识的说话能力;(3)成功地交流思想的能力;(4)说出连贯话语且不会造成理解困难或交际失败的能力。”流利度的测定指标主要有时间指标(包括语速、发音时间比、发音速度和平均语流长度)、内容指标及语言指标等。

Schmidt[1]在他的心理机制“输入―注意―长期记忆/工作记忆―输出”的模式中解释了流利度的发展情形。这些解释模式可归纳为三类:加速模式、重构模式和范例模式。加速模式主要以Levelt的言语产出模式和Anderson的思维适应性控制模式为代表。Levelt的模式基于信息处理理论,其中与言语产出关系最为密切的是概念机制、形式合成机制及发声机制,用以解释话语快速产生的原因。Anderson则将程序性知识的发展分为两类过程即知识编译过程与协调过程,三个阶段即认知阶段、联想阶段和自动阶段。

重构模式的代表人物Mclaughlin认为言语产出是大脑对语言系统演算重构的结果。使用大脑演算越好,语言组织就越顺利;重构越迅速,语言产出就越流畅。

范例模式则以Robinson为主要代表,认为口语流利度是范例经过语码编制后作为整体使用的结果。已经程序化的范例存储于大脑之中,需要时被整体提取和使用,从而减轻交际系统的负载并节省了大脑的注意,随之产生的则是流利的话语。

以上三种模式从不同角度解释流利度的形成和发展,但都强调通过练习把陈述性知识转化为程序性知识。程序化的知识使大脑的工作记忆在提取信息时减少需付出的努力,大大提高了效率,同时又不影响其他正在进行的认知程序。程序化或自动化程度越高,正确而又得体的交际语言产出就越快,从而获得顺畅的语言表达。

2.任务教学法

任务教学法(Task-based Language Teaching Approach)指以任务为核心单位计划、组织、实施第二语言教学的途径[2]。夏纪梅将其中的任务定义为,“在真实社会和工作领域运用语言以及相应的能力应对的事情”[3][4]。

Nunan较为全面地概括了任务教学法的特征:强调通过用目的语互动学会交际;将真实文本引入学习环境;为学习者提供不仅关注语言,而且关注学习过程本身的机会;增强学习者个人经历作为重要的促进课堂学习的要素的作用;努力使课堂语言学习与课外语言激活联系起来。

任务驱动教学法是把任务作为教学重点,强调指引学生达到目标的方法和途径,把是否能完成预期的学习目标任务作为教学效果评价标准;围绕任务组织教学活动;将任务与学习目的统一起来;在教学过程中,强调学生的主体地位,教师的职责限于提供教学资源和必要的引导,为学生创造学习和实践机会。任务驱动教学过程的三个阶段:(1)任务准备:由教师布置任务、启发学生、提出要求等;(2)任务执行:学生运用目的语进行分组活动,完成任务;(3)任务总结:教师向学生提供反馈信息,就有关任务进行评价。对英语学习而言,任务必须是与语言运

用有关的活动,如情景对话或话题表演等。

3.口语课程的任务驱动教学

任务驱动法和训练口语流利度的口语课堂相结合,这是真正提高英语专业学生口语流利度的有效方式。

3.1任务的设计原则

3.1.1真实性原则。教学任务的设计“应该语用真实、语境真实、语义真实,符合学生真实兴趣、针对学生真实困难”。

3.1.2互动性原则。教学活动的设计应该是双向或多向的,如角色扮演、讨论、辩论等,为学生提供参与、合作与冒险的机会。

3.1.3可操作性原则。教学活动的设计要充分考虑学生的认知水平、主题熟悉程度和语言的难易度,要具有可操作性。

3.2任务的实施步骤

3.2.1前任务。前任务也可以称为准备阶段或预热阶段,目的在于突出任务主题、激活相关背景知识、减轻学习者的认知负荷。

3.2.1.1任务。由教师描述和任务主题,可选择的方式有:课堂提前布置;通过教学辅助平台;通过E-mail或QQ。

3.2.1.2课前准备。学生获取任务后开始收集资料。着手课前准备。可利用的资源包括课本、资源库和网络。这一阶段的重点是熟悉词汇、了解相关背景知识。

3.2.1.3主题导入。主题导人在课堂进行,目的是让学生明白任务的要求、目标和结果。导入的方式有:播放与任务主题相关的视频或录音;利用图片、个人经历等介绍主题;回忆或介绍与完成任务相关的词汇、短语及背景知识;展示其他同学完成相似任务的过程。

3.2.2任务环。任务环为学生提供使用语言、完善语言的机会。

3.2.2.1执行任务。执行任务是学生接触和使用语言的阶段,即“用语言做事”。执行任务的方式包括:角色扮演、讨论、辩论、视听与评论。这一阶段学生关注的重点是如何使用语言完成任务,获得结果。

3.2.2.2计划。计划是为即将开始的扩报做准备。在这一阶段,学生将注意力集中在语言表达的准确性上,更加关注语言的句法加工。学生在教师和同伴的帮助下,或借助词典、语法书。积极参与语言的选择与组织,从而推动自身语言系统的发展。

3.2.2.3报告。报告的目的在于促使学生正确地使用语言。报告的方式可以是口头汇报,也可以是角色扮演。

3.2.3后任务。在这一阶段,教师分析各组执行任务的情况,指导学生练习语言重点和难点。

3.2.3.1语言分析。语言分析的重点放在语言形式和运用上,培养学生对句法、词组搭配、词汇等方面的意识,帮助他们不断完善发展中的语育系统。语占分析的方法包括:找出与文章主题相关的词和短语;归纳特殊的语言现象;提炼地道的语青表达方式。

3.2.3.2语言练习。适量的练习可以帮助学生熟练掌握语言知识。练习的方式包括:朗读;游戏;遣词造句;针对课文中的生词查词典;变换同伴或角色。重复相同或类似的口头任务;回忆学过的语言材料,记录有用的词汇、短语及句型;讨论他们执行任务的感受,以及希望课后做什么。

3.2.3.3课后应用。课后应用为学生提供了更多体验、实践、参与、交流和合作的机会。课后臆用的方式包括:通过QQ和论坛就每个单元的话题进行讨论,并将讨论的结果用英语发表在QQ空问或博客上:创建或参与各种英语论坛或英语聊天室;师生之间和学生之问的交流尽量使用英语;收听收看英语新闻、歌曲、影视片段;举办有主题的英语角活动;组织演讲比赛、英文电影配音比赛、话剧表演比赛、英语辩论赛、演讲比赛等。

4.结语

任务教学法在中南分校英语专业09级学生中开展后,引起了强烈反响,多数学生认为这种方式使他们在课堂上更有参与感和成就感。其效果在学期中的口语能力测试中得到验证,实验组学生的流利度明显好于控制组(见表1后测部分数据)

数据显示与控制组相比,实验组的口语成绩得到了大幅提高,效果约为控制组提高值的两倍。另外实验组成绩的标准差也显著减小,表明互动型任务中学生通过相互协作缩短了相互之间的差距。

总之,发展英语口语流利度是一个复杂的过程,涉及社会、认知、语言及教学等各方面因素,但在另一方面,它又是语言学习的终极目标,是检测教学质量和学习者实际水平的最重要指标,因此,我们需要在正确把握语言习得规律的基础上,不断探索和运用新的、行之有效的教学方法,努力创造良好的学习环境,以帮助学生不断发展和提高口语流利度,最后达到脱口而出的境界。

参考文献:

[1]Schmidt,R.The role of consciousness in second language learning[J].Applied Linguistics,1992,(11):17-46.

[2]魏永红.任务型外语教学研究[M].上海:华东师范大学出版社,2004.

[3]夏纪梅.“任务教学法”给大学英语教学带来的效益[J].中国大学教学,2001,(6):32-34.

[4]Skehan,P.A Cognitive Approach to Language Learning.Oxford University Press,1989.

[5]徐坤银,吴海平.基于任务的CALL口语教学模式探讨[J].科技信息,2009,(13):19-20.

流体力学的认识范文3

关键词:流体力学;教学模式;改革

作者简介:杨卫波(1975-),男,湖北安陆人,扬州大学能源与动力工程学院,副教授;毛红亚(1976-),女,湖北天门人,扬州大学财务处,会计师。(江苏 扬州 225127)

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)23-0083-02

“流体力学”作为土木、机械、能源、动力、环境、化工等学科的一门主干技术基础课程,由于其理论性强、概念抽象、方程繁琐、难以理解与记忆,导致学生学习的难度较大,从而影响教学进程和专业人才培养的质量。因此,如何针对“流体力学”课程自身特点,结合专业建设目标,探索出一套新的适合各专业培养目标的流体力学教学模式具有非常重要的意义。本文结合工科院校学生的实际情况及笔者教学实践与体会,从教学内容、教学方法及考核方式三方面对流体力学教学模式改革进行了深入的探析。

一、教学内容

1.教学内容的选择

教学内容的选择对于提高教学质量、改善教学效果具有重要的意义。根据教育心理学理论,[1]在教学中应把课程中具有广泛迁移价值的科学成果作为教材的主要内容,从而可实现利用已有知识来同化现有知识的作用,提高学生的接受能力。“流体力学”作为大学工科专业的一门课程,虽然其内容相对比较陌生,但其所包含的基本知识却贯穿于中学相关课程之中。如流体力学中的速度、压力、压强、质量守恒方程、能量守恒方程及动量守恒方程等,学生均在中学物理中均学过,因此在讲述相关内容时可以将其与中学内容相联系,从而提高学生的理解能力。又如在讲述管路的串联与并联特性时,其流量、阻力及阻抗特性正好与中学物理中电学的串联与并联电路的电流、电阻特性一致,如果在讲述之前引出中学的电路串并联原理,则可大大加强学生对管路串并联水力特性的理解能力。因此,根据学习迁移理论,将相关内容与学生已有知识进行对接,并阐述其相互之间的关系,不仅可以有效发挥学生利用所学知识来同化现有知识的作用,而且对于改善教学效果具有积极作用。

2.教学内容的编排

要合理编排教学内容就必须使教材结构化、一体化,以使构成教材内容的各要素具有科学、合理的逻辑关系。目前,国内“流体力学”课程的教学体系一般包括流体静力学、流体动力学(理想流体流动与实际流体流动)、流动阻力损失、孔口管嘴管路流动及特殊流动现象等。每部分内容既独立,同时各部分之间又有相互的联系。为了使学生容易学习,可以按照流体力学实际应用路线由简单到复杂的方式来编排教学内容。如可以从最简单的流体静力学部分开始,因为静力学部分中学物理中已讲授,生活中很常见,学生容易接受。由于静止是相对的,运动才是绝对的,自然界流体应用中更多的是运动着的流体,让学生明白这个道理后很自然将教学内容过渡到流体动力学部分,从而可提高学生继续往下学习的兴趣。在讲述流体动力学部分时,先从简单的一元理想流体运动部分着手,然后逐步过渡到多元理想流体流动及实际流体运动。在讲到实际流体运动时,由于能量方程中出现了阻力损失项,这样就很自然将内容过渡到流动阻力损失计算这一部分内容。由于生活中的复杂管路往往是由简单管路串联与并联而构成,因此,复杂管路的水力特性(流量、阻力等)需要确定,这样就可以根据流体力学实际应用需要将内容由阻力损失部分转移到孔口管嘴管路流动部分。最后,根据各专业培养需要,选择适合的特殊流动现象内容进行讲解,以加强流体力学的实际工程应用。这种以流体力学实际应用路线由简单到复杂作为主线的教学内容选择模式,内容组织层次感较强,讲起来更加引人入胜和重点突出,教学过程相对简化。

3.教学内容的弹性化

教学内容弹性化有两个方面的含义:一方面要根据每届学生不同的知识背景和不同的定位要求,采用不同的表达方式,以满足学生多样化的学习需要。另一方面是要根据时代的发展,不断更新教学内容,以适应最新科技发展的需要。[2]例如在“流体力学”教学过程中,为了让学生更容易接受,可以删去大量的数学公式推导,如流体连续性方程、动量方程、能量方程的推导等,这些内容对于学生是否掌握流体力学基本知识并无影响。又如,对于不同的学生群体,应根据学生今后的定位不同选择适当的教学内容,对于高职高专的学生,由于其毕业后大多数要走出校门从事实际工作,因此,在讲述时应侧重于流体力学实际应用方面的知识。而对于普通本科院校的学生而言,毕业后有相当一部分的学生要继续从事相关的研究工作(如考研等)。因此,应加强学生流体力学理论方面的教学与培养,以提高学生将来的研究能力。随着时代的发展和计算机的普及,将计算机用于求解流体力学问题的计算流体力学已越来越显示出其重要的作用。所以,流体力学教学中,适当介绍当今常用的计算流体力学商业软件,如Fluent、Star-CD、CFX及Ansys等,以扩充学生的知识视野,为今后有意继续深造的学生提供铺垫。

4.教学内容与工程实际相结合

兴趣是最好的教师。教育心理学[1]的研究表明:当学习内容与学生已有的知识和生活实际相联系时,才能激发学生学习和解决问题的兴趣。因此,在流体力学教学过程中,应结合专业目标尽可能多地介绍流体力学广泛的工程应用背景,引导学生提高自主学习流体力学的兴趣和积极性。如在讲述流体静力学中液体作用在曲面的总压力计算时,可以介绍1998年特大洪水灾害长江决堤事件等;在讲到流体静力学中平面总压力计算时,可以适当引入长江三峡水坝闸门的设计与计算;在讲到沿程与局部阻力损失[3]时,可以讲述如何选择水泵,并以每天生活用水管道供水为例来分析等;在讲到动量方程应用时,引入如何确定弯管及分叉管路中水流对管道的冲击力,从而可计算出管道支墩所受的推力;在讲述毕托管时,可讲述如何测量风管的风量与风压,在讲述倾斜式微压计时,可与毕托管一起讲述如何利用两者来测量正压与负压风管段的动压、静压及全压等。任课教师在平时授课过程中,结合专业培养目标适当穿插讲述一些发生在我们身边的与流体力学有关的实例,使学生认识到流体力学在生活及工程中的重要性,激发其学习兴趣,以提高教学效果。

二、教学方法

目前课堂授课中常用的教学方法主要有传统教学模式与以多媒体技术为代表的现代教学模式。传统教学模式是指教师通过口授、板书完成特定教学内容的一种课堂教学形式,该模式学生容易接受,可以达到预期教学目标。但缺乏创新与探索知识的功能,尤其是在当今知识快速更新的年代,更是面临严峻的挑战。现代教学模式是指在课堂教学中引入多媒体技术,通过形象逼真的动画的运用,生动形象地展示教学内容,从而可以充分发挥学生学习的积极性,使教学方式形象生动,有利于培养学生的思维能力、想象能力和创造能力。

考虑到传统与现代教学模式各自的优缺点,在流体力学教学过程中应将两种教学方法有机结合起来。如在讲述相关理论公式时,就以传统的板书教学为主,对公式的推导和例题的讲解,用板书的方式条理化,通过板书一边写、一边对学生提问,一边推导相关公式,让学生参与到教学中,从而可以加强学生与教师间的互动,激发与调动学生的学习积极性。而在流体力学理论的工程应用部分则较多地采用多媒体课件,例如在讲授层流与紊流[3]这部分内容时,单纯地板书讲解其概念很抽象,用多媒体课件展示雷洛实验讲解则直观生动,容易理解。在讲解孔口管嘴管路流动及虹吸现象时,用生动动画显示其流动全过程,可说明其流动过程中截面收缩及可能出现的真空现象,从而给学生留下深刻的印象。

三、考核方式

考核的作用主要是了解教师教与学生学的情况,及时发现问题以便改进。考核方式的合理性不仅能激发学生学习的兴趣,同时还可以提高教学效果。“流体力学”作为一门理论性极强的基础课程,传统的考核通常采用平时考核与期末闭卷考试相结合的方式,两者所占比例通常为30%与70%。平时考核主要是学生的出勤率与作业完成情况,而期末考试主要是卷面所取得的成绩。这种考核方式存在一定的问题,不仅不能激发学生的学习热情,在某种程度上还会使学生产生抵触心理。由于流体力学中有大量的经验公式和图表,如阻力系数计算公式与莫迪图、纳维-斯托克斯方程等,若采取闭卷考试,则势必要求学生背熟这么多的公式,容易陷入死记硬背的怪圈。

事实上,这部分内容的教学要求是让学生能熟练应用这些公式和图表解决工程实际问题,而不需要死记硬背。因此,在考核方式中可以尝试平时开卷考核与期末闭卷考核相结合的考核方式。即将不适合闭卷考试的一些无法记忆而又要求学生掌握与应用的内容,放在平时教学中进行开卷考核,而将一些基本原理、基本概念、基本计算方法的考核放在期末闭卷考试中。这样,一方面,通过平时不定期的考核能提高平时学生的出勤率,另一方面,通过平时考核也可以激发学生平时的学习兴趣,提高学习效率;此外还可以通过考核及时发现问题,改善教学方法。通过这样的考核方式,既能激发学生平时的学习兴趣,同时还可以提高教学效果,考试结果能较真实地反映学生对本课程知识的掌握和应用能力。

四、结语

教学不仅是一门科学,也是一门艺术。每一种教学模式都有其特定的适用范围和条件。流体力学作为工科院校相关专业的一门主干技术基础课,由于其理论性强、概念抽象、经验公式多,给其教与学带来难度。如何根据专业特点将其与各专业培养目标进行有机结合,通过教学模式的探索使其教学融入到各专业人才培养中,将是“流体力学”教学模式改革的进一步目标。

参考文献:

[1]谭顶良.高等教育心理学[M].南京:河海大学出版社,2006.

[2]刘立平,师少鹏.传热学课程教学的改革探索[J].高等农业教育,

流体力学的认识范文4

关键词:工程流体力学;动量方程;科研能力培养

作者简介:韦鲁滨(1962-),男,江苏扬州人,中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,教授;曾鸣(1957-),男,重庆人,中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,教授。(北京 100083)

基金项目:本文系中国矿业大学(北京)课程建设与教学改革项目(项目编号:K120304)的研究成果。

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)10-0085-01

“工程流体力学”涉及数学、力学、物理学内容和必要的工程背景。作为矿物加工、化工等学科的专业基础课,“工程流体力学”课程理论性强、概念多、公式烦杂、工程应用广,对学生综合运用知识和联系实际的能力要求较高,是后续专业课程学习、科学研究和工程应用的重要基础。因此,教师在传授课程知识点的同时,更要注重学生学习、综合运用以及科研实践能力的培养。

一、注重课程导论,激发求知兴趣

“工程流体力学”学时少、任务重,教师讲授课程导论时要确保学生在对课程有整体认识的基础上,激发他们对课程的求知欲望和学习兴趣,丰富学生的想象力。流体力学是研究流体运动及其作用的学科,从数学的角度看,流体力学是对有解方程在不同定解条件下的求解;从美学的角度看,流体力学将变化万千的流体世界,按照相对简单的数学规律给予描述,体现了客观世界的内在美与和谐;从物理和工程的角度看,流体力学是一个由一般到特殊,再由特殊到一般的过程,即对现实问题进行简化,提出方程并构造定解条件,应用实验法、解析法和数值模拟法等手段去寻求问题的答案,再回到所设定问题,根据所解的特定问题寻找带有普遍性的规律,从而指导进一步研究和实践的过程。这样的讲授能使学生从不同角度理解流体力学的美与价值。

引入学生感兴趣和当今工程领域的热点问题,分析流体力学知识在其中的应用。如运载火箭整流罩形状变化对火箭飞行过程的作用;鲨鱼皮泳衣对运动员游泳速度的影响等。通过相关问题的讨论,学生了解学习这门课以后,能够运用所学的相关知识解决实际生活和工程实践中的问题,从而增强学生发现问题与解决问题的能力,调动起学生学习的主动性与积极性。

二、注重深入浅出,促进消化吸收

“工程流体力学”的讲授过程要求内容深入浅出、浅显易懂,由静力学到动力学,由理想流体到粘性流体。学生在对简单知识充分了解和掌握的基础上能够更容易接受相关的扩展和推广的知识点。以恒定不可压缩流体的动量方程为例,具体说明深入浅出的授课过程:将问题简化,给出限定条件,即在恒定渐变流的过水断面上列方程;由动力守恒的角度给出质点系的动量方程;假设将流体看成系统,利用拉格朗日观点解释;结合不可压缩流体连续性方程得出:

(1)

其欧拉观点的物理解释为,作用于控制体上的合力等于单位时间流出控制体的动量减去流入控制体的动量;由物理解释可知其在渐变流过水断面,速度分布不均匀的情况下仍然成立;由恒定不可压缩流体总流动量方程对任意封闭管面的控制体均成立,可进一步推广为雷诺输运方程:

(2)

其中,P为任何物理量。

上述循序渐进的过程表明,先对问题进行适当简化,后逐渐由浅入深、层层推进,有助于学生对较难知识点的接收、理解和掌握。

三、注重物理解释,加强理解记忆

“工程流体力学”涉及的数学公式较多,授课过程中若过分强调数学推导会使得学生提不起兴趣且难于理解和记忆,注重相关公式的物理解释可以加强学生对公式的理解程度,便于记忆和应用。如,理想流体恒定元流的伯努利方程一般给出的是欧拉描述法解释,还可给出更为直观的拉格朗日描述法解释:重力作用下的恒定不可压缩理想流体,给定质点的机械能在流动过程中保持不变。

例如,“工程流体力学”中经常涉及的随体导数运算符号,除了解释位移加速度和当地加速度之外,还应将随体导数的应用范围自然延伸,拓展后的物理意义为:追踪观察场中的某一流体质点,单位时间内该质点的物理量在流动过程中的变化。随体导数物理意义可用于不可压缩流体连续性方程的导出,纠正了不可压缩流体密度为常数的错误认识。综上所述,物理解释无论是对学生理解概念和公式,还是对知识的进一步应用都具有较大促进作用。

四、注重详略得当,掌握重点知识

“工程流体力学”涉及范围广,知识点多,若面面俱到地将教材内容一并灌输给学生,会增加他们的学习负担,很难达到很好的教学效果。因此,要在整个教学过程中贯穿“少而精”的原则,对于那些学生已经学过或能够自学理解的内容安排课下自学,对于专业不相关的内容进行适当删减;要重点突出、究其实质,详略对比,使学生能够由此及彼,触类旁通。例如,《工程

流体力学》教材中密度、浮力、压力等知识点在普通物理的课程中已经有所涉及,完全可以安排学生自学;而流体运动的连续性方程、伯努利方程和动量方程作为研究流体运动的核心内容则需要多花精力,详细讲解。在学生已掌握核心内容基础上,知识点的进一步扩展和延伸可以通过对比方式给出,省去复杂的推导过程,使学生遇到相关问题时直接应用即可。例如,动量矩方程可以确定运动流体与边界之间的作用力位置,在介绍动量矩方程时可以简单地与动量方程对比得出,而无需进行过程推演,进而可知恒定不可压缩流体的动量矩方程,其物理意义为:

(3)

合力矩等于单位时间从控制体输出的流体动量矩减去向控制体内输入的流体动量矩。以上过程表明,对于重点知识的掌握有助于相关知识的拓展,因此要详略得当,使学生学习过程更轻松。

五、注重工程背景,培养科研能力

教师在授课过程中一方面要考虑学生对各个知识点掌握,另一方面还要培养学生综合运用知识以及科研和工程实践能力,以便学生在将来的学习和工作中能够学以致用。一个简单的水流经过喷管的过程就涉及伯努利方程、连续性方程和动量方程。因此,要想很好地掌握理论知识,解决实际问题,对工程流体力学知识的综合运用能力必不可少。“工程流体力学”作为矿物加工工程专业的专业课,在矿物分离过程中应用极其广泛,教师在授课过程中应结合选矿应用实例进行讲解,使学生在掌握理论知识的同时体会到在具体问题解决过程中如何分析和建模。例如,跳汰机可看作一个不等断面的连通管,其水流运动是周期性的非定常流,各点运动速度随位置和时间而变,且推动水流运动的源动力也不是恒定的,而是时间的函数;水力旋流器内流体速度切向速度可由强制涡和准自由涡描述,颗粒在水力旋流器离心力场的分离可从颗粒重力场中分离类比推演。通过理论结合实际的方式,培养学生实践中认识问题和解决问题的能力。

六、结束语

“工程流体力学”作为一门专业基础课,既有较强的理论性,又和工程实践紧密结合。因此学好这门课程对学生综合运用、科学研究、工程实践能力的培养都具有重要意义。教师在教学过程中,应充分做到内容、方法和手段相结合,培养学生学习和综合运用的能力,为将来从事科学研究和工程实践打下坚实基础。

参考文献:

[1]禹华谦.工程流体力学(水力学)[M].成都:西南交通大学出版社,2009.

流体力学的认识范文5

[论文摘要]论文结合教学实践,提出了以传统教学模式为主、以现代化教学手段为辅的教学方法。结合实例讲清楚基本概念,够用为度重点突出理论公式的应用是常规教学应遵循的模式,并与多媒体辅助教学手段有机地结合起来,力求课堂教学的形式和方法多样化,既能保证课堂信息量大,又能避免单纯多媒体授课的不足,达到提高教学效果、提升教学质量的目的。 

 

一、前言 

《流体力学》是研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间的相互作用规律的科学,它建立在现场观测、实验室模拟、经典理论分析、数值计算基础上,具有严谨的理论性、原理的抽象性、概念多、方程推导繁杂等特点,对学生具备高等数学知识及综合分析与处理问题能力的要求较高,因而大部分学生觉得该课程抽象、枯燥、难懂,普遍缺乏对流体力学理论的感性认识,都有某种程度的畏惧感,导致教师难教、学生难懂成为较普遍的现象。 

我校机械设计制造及自动化、过程装备与控制工程、土木工程、安全工程、采矿工程、环境工程、矿物加工工程、建筑环境与设备工程、工程力学等专业的学生都须具备不同程度的流体力学知识和技能,它是各专业后续课程如:液压传动、水力学、流体机械、空气调节、传热学等课程的基础。 

为此,作者通过教学实践,就多样化的教学方法、更新的教学内容、引入高科技的教学手段等方面进行探讨,以期提高《流体力学》的教学质量。 

 

二、以传统课堂教学为主 

 

《流体力学》的课程体系分为基本理论、基本应用和专门课题三大知识模块,它要求学生具备扎实的微积分知识、力学知识等。学生在接触流体力学课程伊始,对抽象的理论理解速度慢,对枯燥的公式及其推导过程容易厌烦,因而《流体力学》的教学应该以传统教学方法为主。因为在传统的课堂教学中,学生获取知识主要是听教师讲课,通过板书教师细致耐心地阐述概念、推导公式、突出重点、强调难点,以学生容易接受的讲课速度,留给学生更多的思考和消化的时间,再配合上教师的表情、手势、师生之间的互动,会达到很好的教学效果。 

(一)结合实例,讲清楚基本概念 

流体力学的概念多、现象多,且很多概念和现象比较抽象,难以理解,诸如:拉格朗日法、欧拉法、流线、迹线、边界层等。因而利用身边的实例对这些抽象的概念进行讲解,例如在讲授描述流体运动的两种方法——拉格朗日法和欧拉法时,学生们很难理解。为了将概念通俗化,上课时笔者以城市公共交通部门统计客运量所采用两种方法为例:①在每一辆公交车上安排记录员,记录每辆车在不同时刻(站点)上下车人数,此法类似于拉格朗日法的质点跟踪,它与迹线的定义对应;②在每一公交站点安排记录员,记录不同时刻经过该站点车辆的上下车人数,此法等同于欧拉法,与流线的定义对应。 

在讲解伯努利方程原理的时候,例举1912年“豪克”号铁甲巡洋舰与同行疾驶“奥林匹克”号远洋轮相撞的船吸现象,让学生清楚掌握流体的压强与它的流速有关,流速越大,压强越小;反之亦然。 

概念是公式推演的基石,没有准确的概念,后续的公式推演几乎难以为继,清晰的概念会使公式的讲解和推演变得更加简易。利用浅显易懂的生活实例来阐述抽象的概念及其之间的内部联系和区别,教师易教、学生易懂,将会达到事半功倍的效果。 

(二)以用为度,重点突出理论公式的应用 

伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的具体应用,是流体静力学和流体动力学的基础,始终贯穿着整篇教材。在讲解该理论公式的时候,先从容易理解的静力学平衡微分方程推导开始,强调公式所依据的原理是牛顿第二定律,假设条件是平衡、理想、静止的流体,重点引导学生如何理解公式各项的几何意义和物理含义,掌握公式的实际应用。这样学习到后面的动力学伯努利方程时,先易后难、循序渐进,学生就觉得不会那么深奥。在讲解相对平衡的流体压强分布规律时,就要求学生必须掌握推导过程,因为它在解决一般平衡流体内部的压强分布规律及其对固体壁面的作用力问题时非常重要。而对于连续性方程和动量方程的学习,只强调记住结论和理解公式中各个物理量的含义。这样做,有效地避免了大量公式繁琐的推导给学生带来的畏难情绪,也能够做到以用为度、重点突出。 

不可否认,依靠粉笔与黑板的教学条件、以教师为主体的传统教学模式,教学形式单一,教学手段不先进,教学效率不高,适应不了课程教学学时少、受教育学生数增加的情况。 

三、以现代化的教学手段为辅 

 

当前以计算机多媒体技术为主的现代化教学手段已经普遍地应用于高校的教学中。制作教学用的视频、多媒体软件、电子课件等素材,作为课堂教学有力的辅助教学手段,可以在有限的时间内,利用图文并茂的信息传播方式,将课程内容及有关背景资料以影像、图片等形式,直观地传播给学习者,将流体力学中抽象的概念和理论具体化、形象化,激发学生学习兴趣,使得学生能够从感性认识开始,逐步上升到理性认识,进而能够达到运用知识解决问题的能力。 

结合流体力学精品课程的建设,教学团队制作了流体力学多媒体电子教案,并在教学过程中不断完善,逐步取得了良好的教学效果。在设计与制作多媒体课件时,遵循课堂教学的基本规律,既发挥传统板书教学中容易带动学生思路、逐条在黑板上书写的特点,在课件制作中根据讲解的进度逐条展现公式条目等内容,同时又将难以理解、难以用语言描述的拉格朗日法和欧拉法、流线、边界层和紊流等抽象概念和流动现象,以多媒体的方式在课堂上直观地呈现出来,帮助学生建立清晰的印象。教学团队收集、制作了大量的多媒体素材,例如在讲解雷诺判据的时候,制作了雷诺实验的fliash素材,以动画的形式向学生展示了流体流动的两种不同状态,以及流态判据—雷诺数与流动速度、管径、流体种类有关系。运用多媒体辅助手段表达后,能够帮助学生很好地理解课程的重、难点,提高教学效率。利用多媒体技术,还可以制作需占用大量时间板书和不易通过板书表述的内容,提高了教学效率。 

多媒体教学的内容一定要做到提纲挈领、重点突出,有所为有所不为。多媒体技术没有好坏之分,只有合理使用与不当使用之别。但是实践应用中,发现有的教师完全抛弃以往的黑板式教学模式,离开多媒体手段就上不了课;有的教师将教材内容全部照搬到了课件中,自己就成了的幻灯片放映员,“照机宣科”;有的教师制作的多媒体课件过分追求课件的美观性,界面过于华丽,淡化了教学重点;也有的教师忽略学生对课件内容理解消化的时间,致使学生的思维跟不上教师讲解的速度,降低了教学效果。上述现象将会造成一种新形式的“满堂灌”,只不过是由“人灌”变成“机灌”而已。 

 

四、总结 

流体力学作为一门专业基础课程,其重要性不言而喻。传统教学模式能够将前后知识贯通,突出重点,化烦就简、引入实例形象阐述概念原理,促进知识的系统化进程;多媒体教学能将难于理解的知识通过图文、音像生动地显现出来,帮助学生理解性记忆。借助于先进的教学手段,将多媒体辅助教学手段与传统教学方法有机地结合起来,力求课堂教学的形式和方法多样化,既能保证课堂信息量大,又能避免单纯多媒体授课的不足,才能提高教学效果、提升教学质量。以上是笔者在流体力学教学实践中的体会,愿与同行共同切磋。 

基金项目:2009年安徽省教育厅《流体力学》精品课程 

 

[参考文献] 

[1]许贤良,王传礼,张军等.流体力学[m].北京:国防工业出版社,2006. 

流体力学的认识范文6

【关键词】精品课程建设 工程流体力学 教学改革

为了进一步深化教学改革,加强课程建设,浙江工商大学建立了校级预选精品课程及责任教师制,为校级精品课程、省级精品课程以及国家级精品课程奠定良好的基础。而环境科学与工程学院的《工程流体力学》于2006年即被选为校级预选精品课程,目前正以校精品课程的标准进行建设。

一、课程建设的指导思想

精品课程建设是本科教学的一项重要的基础性工作,代表着学校的办学特色和学科专业优势,是学校重点专业建设、培养高层次专门人才、开展科学研究、解决经济建设和社会发展过程中重大问题的重要基础。各学院必须充分认识到校级精品课程建设的重要性和迫切性,切实采取措施。加大课程体系优化和课程整合的力度,加快教学内容、方法和手段的改革,抓紧课程教学队伍建设,造就一支结构合理、教学水平高、教学效果好的课程教学队伍,努力使这些课程进入相关专业领域的全省乃至全国先进行列。

二、精品课程建设的主要任务

1.围绕经济建设和社会发展中的问题,根据社会经济发展及产业结构调整的需要和学校课程发展规划,坚持优化学科专业结构,提高专业人才的培养质量。

2.利用学科专业具备的科研、教学等基础条件,以专业人才培养模式改革为切入点,以专业课程建设为核心,以加强课程教学基本条件建设为保障,提高学校课程的整体教学质量。

三、精品课程建设的实施方法

1.强化教师的学科意识和团队精神

在工程流体力学的教学改革中,采用多名教师协作教学,形成教学梯队,加强团队协作。形成新的教学模式。针对课程的结构,学院成立了课程教学课题组,聘用不同专业背景的教师担任这门课程的讲授任务,从而形成有专业特色的课程教学团队。在团队建设中。形成了老中青三个层次的教学骨干,共有教师7人,其中3位教师主讲,2位小班讨论,2位辅导,具有博士学位教师5人,占教师总数的71%;副高职以上3人,占教师总数的43%;40岁以下教师6人,占到教师总数的85.7%;形成了较为合理的学历结构、年龄结构和学缘结构。课程负责人孙培德教授长期从事工程流体力学教学,具备良好的师德和较高的学术造诣,人才培养成绩显著,教学经验丰富,教学效果良好,同时言传身教培养年轻教师开展工程流体力学课程的教学工作,使得课程教学队伍教学水平大幅度提高,教师之间团结协作精神好。团队成员承担各种教学研究课题并发表多篇教改论文,解决学生的创新能力与工程能力培养问题。对环境工程专业与工程流体力学课程的教学改革起到积极引导和促进作用。

授课教师分工协作,分别负责基础理论知识、能量水力计算以及工程实际应用三部分的内容,突出理论知识的系统性和完整性,同时又增加了部分讨论内容提高学生的学习兴趣,通过教学与科研结合,将任课教师的科研经历及最新学术成果溶入教学中,对教学过程起到深化作用。在教学过程中。根据每位教师的知识体系结构和专业背景的不同,配合不同的课程教学内容进行讲课,发挥团队合作精神,避免授课内容重复以及内容讲授不完全等问题,将课程内容完整化,统一化。

2.改革工程流体力学教学内容

我校是一所以商科为特色,经、管、理、工各学科共同发展的教学研究型大学,以应用型专门技术人才为培养目标,生源来自全国各地,就业面宽。《工程流体力学》作为环境工程专业的一门专业基础课,以研究流体(液体和气体)平衡和机械运动规律为核心,通过各教学环节的学习,使学生掌握流体运动的基本概念和计算方法,并能应用流体力学的基本理论,加上实验数据以及数值模拟或经验公式来解决工程中的实际问题;培养学生分析问题的能力和创新能力,为学习后续课程,从事工程技术工作和进行科学研究打下必要的基础。

从2001年环境工程00级学生首开“流体力学“课程,采用北京大学出版社出版的《流体力学教程》,随后,为了更适应工商管理类大学工科学生的授课需求。从2002年环境工程01级学生开始,课程名称改为“工程流体力学”,教材采用西南交通大学出版社出版的《水力学教程》,随后几年至今。课程教材从第一版更新为第三版,增加了边界层理论简介、有压管路中的水击现象等内容。具体的知识模块课时分配计划为:

第一章 绪论

4学时

第二章 流体静力学

6学时

第三章 流体动力学基础

6学时

第四章 水头损失

6学时

第五章 有压管道的恒定流动

8学时

水力计算可视化教学与讨论

2学时

3.完善教学条件和网络教学

(1)可视化教学

组织力量编制《工程流体力学》ppt课件、课堂全程实施多媒体课件教学,利用水力计算可视化教学软件以动画形式演示本课程部分内容。例如,第三章水动力学基础部分流线和迹线、元流和总流、恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流、渐变流与急变流等概念非常抽象、易混淆,在教学过程中,我们通过可视化仿真软件,以动画形式将各种的流动形态形象展现在学生面前,原本抽象的概念变得清晰易懂,深受学生欢迎。

(2)扩充性资料

为激发学生的学习兴趣,促进学生自主学习,向学生推荐了一些与本课程相关的参考书目、国内外期刊等扩充性资料,以便学生获取与本课程相关的知识信息。包括一些参考书目:①清华大学水力学教研室编,水力学,北京:人民教育出版社,1980 ;②年,水力学,北京:中国建筑工业出版社。1998。修订版,2002;③陈文义,张伟主编,流体力学,天津:天津大学出版社,2004;④禹华谦主编,水力学学习指导,成都:西南交通大学出版社,1999。以及一些与环境工程专业相关的外文专业期刊:EnvironmentalScience & Technology, Water Research, International Journal for Numerical antiAnalytical Methods in Geomechanics,Intemational Journal of Environmental Pol-lution, Chemosphere,Journal of Hazardous Materials. Applied Catalysis B: Envi-ronmeatal, Chemical Engineering Science. Chemical Engineering Journal.省略/,观看该课程完整的教学文件和多媒体课件,进行预习和复习,并可通过在线答疑解决问题,较好地满足了课程所需。

4.提高课程教学方法及手段

本课程的重点和难点主要在于流体连续介质的理论模型、公式推导应用以及实际环境工程实践中的应用,如实际液体恒定流能量方程式的应用、管路沿程阻力系数变化规律的确定、管网计算等。因此,要解决学生难掌握理解的办法主要是在实际教学中,采用多种教学方式和手段,突出重点,化解难点,使学生全面理解与掌握流体力学的理论与方法。

(1)以课堂讲授为主,突出理论知识的系统性和完整性,同时根据本课程特色及在教学过程中发现的问题,本课程组老师正组织力量自编教材,将水力计算可视化教学及国内外最新的研究动态整合到新教材体系中,满足环境类专业流体力学课程的教学需要。

f2)对课程的核心概念体系进行提炼,理清概念间的逻辑关联,由简单到复杂,由具体到抽象。让学生建立起清晰的理论概念,并通过大量的例题来加深学生对基本原理的理解和计算公式的运用。并在课程网站上进行试题自测,考试题目从试题库中随机抽取,并与人为修正相结合,实现教考分离。

(3)开展实验教学。目前,我们通过购买流体力学仿真软件,首先在网上实现各种流体力学实验的模拟操作,包括伯努力方程实验、雷诺实验、流体流动阻力测定实验、毕托管测速实验、局部阻力实验、孔口与管嘴实验、离心泵性能曲线测定等等,使学生了解这些实验的基本流程、操作步骤、数据处理,为今后实际实验操作提供良好的基础。

(4)教学结合科研。将任课教师的科研经历及最新学术成果溶入教学中,对教学过程到了很好的深化作用。该教学方法与手段使学生在毕业设计时。能应用本课知识进行设计,培养了学生的创新精神和实践能力。

(5)开展“大班教学,小班讨论”教学模式。不定期举办课外讲座(如流体力学与日常生活、流体力学在环境工程中的应用等),进行小班讨论,也可进行网络教学及对话,使教学手段等丰富,教学过程更深化。

四、精品课程建设的近期规划

1.建设新教材体系,编写与本课程配套的精品教学及实验教材,自主开发仿真教学软件,建设工程流体力学教学实验室。

2.进一步完善丰富网络教学。提供该课程国内外相关知识内容、专业资料,通过现有网站,促进国内外同类课程间交流,扩大我校《工程流体力学》课程的社会影响力。

3.力争成为校级精品课程。达到省级精品课程的水平,并完善成为环境工程专业领域的全省乃至全国精品课程。