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流体力学重点范文1
以典型病例为主的教学方式指的就是以典型的病例为先导主体,以主要解决的为围绕中心,按照教学大纲的具体要求和学生的学习状况,激发学生的学习积极性,增强学生和教师之间互动的一种教学方式,目前被广泛应用在医学临床教学中。本次研究的主要目的就是探讨应用典型病例教学方法提高肿瘤教学效果的观察,选取2008级、2009级、2010级和2011级的本科肿瘤学专业学生共120名。作为本次的研究对象,具体报告如下:
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取2008级、2009级、2010级和2011级的本科肿瘤学专业学生共120名。作为本次的研究对象,将学生分为两组,每组各60名,两组学生在年龄、性别、病程等一般资料对比上均无显著性差异(P>0.05),具有可比性。
1.2 方法
2008级、2009级60名学生采取传统的教学方法,2010级和2011级学生采取典型病例的教学方法,教师对肿瘤典型病例的临床症状进行分析和讲解,利用现代多媒体信息技术展示肿瘤病例有关的信息和图片、影响等,教师在肿瘤病例的诊断过程中,将涉及到的全部知识点做出详细地分析和讲解,以便学生可以形成对肿瘤病例的立体感认知。在课堂教学之前,教师可以给学生有关的肿瘤病例资料,同时结合有关知识点和资料,给学生设置有关的问题,自行查阅资料,解决问题。教师在选择典型病例时,要注意选择一些常见病和多发病,选取的案例必须和课堂的重点知识结合在一起,选取的病例必须要全面包括肿瘤的诊断、综合治疗方案和手术方法以及过程,以便学生可以更好地掌握不同肿瘤的发病现象和特点,观察两组学生的学习成绩。
1.3评价指标
对选取的学生进行典型病例肿瘤学考试,总分为100分,对比两组学生的成绩总分、平均成绩、总及格率。
1.4 统计学方法
取统计学软件SPSS13.0对数据进行分析和处理,计数资料采取率(%)表示,计量资料采取平均值±标准差(x±s)表示,组间率对比采取用T检验,对比以P
2 结果
两组学生的肿瘤学考试成绩综合比较
2010级和2011级学生的典型病例平均成绩和总分都比2008级和2009级学生明显高,对比两组学生的总及格率,具有明显差异,P
表1 两组学生传统考题和典型病例考题成绩综合比较分析[n(%)]
3 讨论
典型病例教学方法主要包括病例展示和分析,提出解决问题,组织学生独立思考,学生和教师之间互动,教师做出评价和总结几个部分[1],这种教学方法和传统的教师单纯传授知识的方法有很大区别,可以最大限度激发学生自主探索的热情和积极性,提高学生的课堂参与度,将传统的储备式教育转变成为启发式教学,培养学生自主创新的能力[2]。将典型病例方法具体应用在肿瘤学教学的过程时,需要全面结合高校临床肿瘤的教学大纲和教学目标,根据具体的教学内容和教学实际进行[3]。具体的教学方法如下:教师在下一节课堂之前就需要将典型的肿瘤病例资料发放给学生,要尽量选取近期学生熟知的肿瘤疾病类型,以便使学生有足够的时间查找有关资料[4]。然后在学生预读和熟知病例的基础上,分小组进行讨论,这个过程中,教师可以组织扮演医生和患者的角色,进而更加深刻地掌握对这种肿瘤疾病的诊断依据和方法。在教学的全过程中,对肿瘤病例的讨论和分析是重点,教师再结合课前提出的问题,组织学生做出回答,积极将学生引入问题情境之中,鼓励每一个学生都踊跃参与到讨论中去。讨论结束以后,教师对学生的回答和讨论情况进行点评和补充,做出进一步的归纳和总结,不断完善肿瘤病例的诊断方法和治疗过程,还要认真分析和总结典型病例教学过程中的出现的不足和注意的问题。
运用传统教学方法时,教师的讲解和分析是课堂学习的主体,学生只是在被动接受教师传授的知识,很难调动起学生的主动性和积极性,无法完全发挥学生的主观能动性,因而不利于学生对临床肿瘤知识的掌握[5]。在典型案例教学方法的运用过程中,学生是课堂学习的主体,教师是课堂学习的引导者和帮助者,这样就可以调动学生积极参与到课堂教学中,进一步强化学生的自主探究能力和创新精神。同时,运用典型病例教学方法,对教师就有了更高的要求,既要熟知与肿瘤疾病有关的所有基础理论知识,而且还要对诊断和治疗肿瘤疾病的最新方法和技术都要及时关注,只有这样选取的病例才更具有代表性和典型性。
流体力学重点范文2
关键词 流体力学; 模拟分析; ABAQUS
中图分类号TP31 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)94-0199-02
0引言
计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)的研究始于上世纪70年代早期。经过几十年的发展,已经成为一门综合运用物理学、应用数学及计算机科学模拟流体流动状态的工程科学。到了上世纪80年代中期,流体力学的研究重点开始转移到对由Navier-Stokes方程描述的粘性流的模拟。与此同时,具有不同数值复杂性和精确度的湍流模型种类也逐渐演变而成。如今最先进的扰流模拟方法由直接数值模拟方法(Direct Numerical Simulation)为代表,可是这种方法并不能很好地用于工程领域。
到了80年代末,利用了数值方法,特别是隐性数值方法的先进性,需要进行真实气体模拟的的流体模拟也渐渐变得可行。目前,CFD方法已经广泛用机、汽车、轮船的设计,以及天气预报、海洋学研究和天体物理学等方面。CFD方法在工程科学及某些物理科学的研究中已变得越来越重要。
ABAQUS/CFD是集成在ABAQUS软件包中用以求解流体力学问题的模块。ABAQUS/CFD采用混合有限体积法和有限元法的求解方法来计算不可压缩的层流和湍流问题,具有较高的求解精度,在集成的FEA-CFD多物理环境中能获得可扩展的CFD解。本文通过一个流体力学的例子,简单介绍在ABAQUS/CFD中进行流体力学分析的基本步骤,并对计算结果进行了初步的分析。
1 流体力学控制方程
从流体力学连续性方程、动量方程和能量方程可以推导出非定常三维可压缩粘性流动的纳维-斯托克斯(Navier-Stokes)方程。
1.1连续性方程(continuity equation)
非守恒形式:
守恒形式:
1.2 动量方程(momentum equation)
2.1建立CFD模型
ABAQUS/CFD在进行流体力学分析时需首先建立流体的模型,本例中流体流经长10m,宽3m,高0.2m的长方形管道,管道中央有直径为0.5m的圆柱体。见图1。
2.2定义流体及网格划分
ABAQUS/CFD只能处理牛顿流体(Newtonian fluid, 指流体中的剪应力与剪应变不成线性关系),在本例中,流体的密度为1000kg/m3,粘度为0.1pa.sec,温度设为室温。
在本例中划分网格类型为具有8个节点的线性流体块(8-node linear fluid brick), 在中央的圆柱壁上网格变为梯台状,见图2。
2.3. 分析结果
通过在ABAQUS/CFD中进行分析, 我们得到了以上例子的运算结果,图3a是容器内流体速度的分布情况,可见圆柱体
两侧流体速度较高。图3b是容器内流体压力分布的情况。
3 结论
本文首先介绍了计算流体力学的一般公式。基于ABAQUS/CFD平台,通过文中例子的分析,向读者介绍了ABAQUS/CFD软件的特点和一般使用方法分析了一个较简单的流体力学问题,并得到了该问题的流体速度和流体应力在分析域内的分布情况。通过运用ABAQUS/CFD软件,我们能得到一般流体力学问题中流体速度和应力较高的位置,并在设计和施工中予以一定的重视,对实际工程的设计和分析具有一定的参考意义。
参考文献
[1]putational Fluid Dynamics: Principles and Applications. ElSEVIER,2001.
[2]John D.Anderson,JR,Computational Fluid Dynamics:The Basics with Applications,2001.
[2]罗赛虎,田斌.基于ABAQUS的重力坝时程动力分析.云南水力发电,2011.
流体力学重点范文3
一、上好绪论课,提高学生的学习热情
绪论是流体力学的第一部分内容,是学生了解该课程的窗口,也是教师教学水平的第一次展示,学生对一门课程的兴趣和认识都是从绪论的讲解中得到的。多讲一些自然界与工程实际中的流体力学现象,而一般的流体力学教材忽视了这一点,或涉及很少。如:大气与海洋相互作用、相互影响形成庞大的流体系,如龙卷风、海啸等现象都属于流体力学的范畴;化工与石油工业上的应用,如石油的运输;流体机械上的应用,如水轮机、汽轮机等;航空和航天中飞行器的某些部件能提供升力如机翼;环境保护上的应用,如泥石流、沙尘暴、熔岩流;土木与建筑上的应用,讲解1 940年美国华盛顿州的塔科马峡谷吊桥被飓风破坏等都涉及流体力学问题,高楼群、冷却塔群等建筑容易发生风的震动涡旋,如与建筑物的结构发生共振,造成严重破坏;交通运输,如轮船、潜艇、高速列车的设计都涉及流体力学问题。流体力学的应用如此广泛,使学生了解到学习流体力学的重要性,学生自然就产生了浓厚的学习兴趣,为学好流体力学奠定了基础。
二、在讲解理论知识时,做到重点突出,避免降低学生的学习兴趣
数学和力学之间的紧密关系在流体力学这一力学分支中得以充分体现,无论是连续性方程还是能量方程的推导,没有扎实的数学功底,流体力学不可能得到很好的提高。只有掌握扎实的数学知识,在公式的推导过程中才不会感到枯燥;对于数学知识基础差的同学很容易在老师的推导过程中产生厌烦心理,而渐渐失去学习流体力学的兴趣,所以在学习流体力学时应备一本高等数学书。
有的教师过分强调知识的严密性和完整性,而忽略了学生的接受能力,把每个推导细节都逐一介绍,学生被弄得糊里糊涂、知难而退。有的教师直接给出公式,让学生直接照背。笔者每次在讲解理论公式之前,首先应强调本次公式推导的一般步骤和重点,用到了哪些数学知识,哪些推导步骤需要掌握的,哪些推导步骤是不太重要的,是只需要记住结论的。如果步骤不重要为什么还要讲呢,因为讲的是理论研究的方法――如何用数学等方法解决流体力学问题,目的是让学生掌握一种处理问题的方法,拓宽学生思路,通过这些方法的介绍掌握定理的产生和适用条件,加深对定理的理解和记忆以及应用。比如说在讲相对平衡的流体的压强分布规律时,我首先告诉学生这个推导应该会,因为这个推导步骤在解决一般平衡流体内部的压强分布规律和平衡流体对固体边壁的作用力问题时非常有用;而在讲动量方程时,强调记住结论并理解公式中各个物理量的含义。这样做到重点突出,学生就会有的放矢的选择性的集中注意力,避免了一个公式推导不理解而导致对整堂课的学习兴趣的丧失。
三、多讲一些实际生活中熟知的例子或重大事件,提高学生的学习兴趣
采用直观有趣的实例来激发学生的学习积极性,在初等教育和中等教育中用得较多,而在高等教育中则较为少见,一方面大学的课程专业性较强,对许多课程来讲,列举出与我们日常生活有关的具有一定深度的一些有趣实例来,并不是一件十分容易的事;另一方面,各门课程均存在着学习内容不断加大而授课时数不断减少的情况,很多教师不愿将宝贵的课堂时间用在列举实例上来。
流体力学虽理论上比较难,却与生活和生产实际密切相关,在课程的讲解过程中,多穿插一些实际生活中的现象,与课本中的理论结合起来讲,可大大提高学生的学习兴趣。比如讲流体的粘性时,比较水的粘性和糖浆的粘性,在讲有旋运动时先讲龙卷风的例子,通过分析现象,理解本质。可以讲一些重大事件,如在讲流体静力学的知识前讲解1 993年青海沟后水库垮坝事件,造成288入死亡和40人失踪,沟后水库突然垮坝失事是由于在设计上有缺陷和施工存在质量问题造成的。还有三峡工程建还是不建所引起的争论,流体力学专家的分析和参与讨论决定三峡工程还是要建。这样使学生感到学好流体力学的重要性和作为一个专业设计人员的应有的责任心。
四、采用多媒体技术与传统的授课方法相结合的手段
多媒体教学越来越得到广泛的应用,其最大优点是形象、生动、具体、直观、易于理解并可加强记忆。在流体力学课程中引入多媒体教学,为这门古老学科开创了新的教学环境,注入了新的活力。
流体力学重点范文4
关键词:流体力学;制冷与低温工程;教学改革
作者简介:尹雪梅(1979-),女,四川资中人,郑州轻工业学院机电工程学院,讲师;张文慧(1980-),女,河南焦作人,郑州轻工业学院机电工程学院,讲师。(河南郑州450002)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)10-0098-02
目前,郑州轻工业学院(以下简称“我院”)的制冷与低温工程专业已被评为国家级特色专业。为了加强制冷与低温工程专业学生能力的培养,造就人才,有必要对制冷与低温工程专业的教学进行全面的改革。
“流体力学”是制冷与低温工程专业的一门重要的专业基础课,主要分为流体静力学和流体动力学,研究流体平衡、运动规律、流体和周围物体之间的相互作用力及其实际应用的科学。由于流动现象和流动规律及其影响因素十分复杂,故其具有理论性强、概念抽象和公式较多、实际工程应用广、对学生的综合分析处理问题的能力要求较高等特点。[1]加上学生对流体流动机理普遍缺乏感性认识,导致“流体力学”课程历来被公认为是教师难教、学生难学难懂的课程之一。[2]因此,迫切需要进行“流体力学”课程教学改革,使学生学好本门课程,提高课程教学质量,使学生能更深刻地理解和掌握专业理论知识,培养学生的综合分析应用能力和创新能力,全面提高专业素质。
分析目前我院制冷与低温工程专业“流体力学”课程教学的现状,发现存在以下主要问题:首先,“流体力学”理论性强,概念多而抽象,难以理解,学生普遍缺乏对流体力学问题的感性认识,学习兴趣不高;其次,课程中公式繁多,推导过程复杂,且大多涉及到“高等数学”的偏微分方程,另还涉及到“大学物理”、“理论力学”、“材料力学”等方面的知识,学生理解困难;另外,学生对所学的知识不能灵活应用。因此怎样激发学生的学习兴趣,选择合适的教学模式组织教学,全面实现该课程教学目标,提高教学质量,是该课程教学亟待解决的问题。
一、改革教学方法
学好“流体力学”这门课对于制冷与低温工程专业的学生来说至关重要。让学生理解流体静止和运动的规律及其影响因素,不仅能为学生学习后续的专业课程提供必要的理论基础,也能为学生以后分析解决实际工程中的实际问题提供理论指导。怎样才能让学生学好这门课,笔者结合自己的教学经验,认为可以从以下几方面着手。
1.激发学生学习兴趣
学生是学习的主体,而“流体力学”又是大家公认难学的课程,因此学生的学习积极性高低决定着“流体力学”这门课教学的成败。
要提高学生学习“流体力学”的积极性,首先要上好“绪论”课。“绪论”课是学生接触和了解“流体力学”这门课的窗口,也是教师的教学水平和教学方式的第一次展示,“绪论”课上得好不好直接影响到“流体力学”课程教学的成功与否。通过“绪论”课让学生对“流体力学”的发展及其广泛的工程实际应用有一个大致的了解,使他们充分意识到“流体力学”知识和我们的生活及国家的建设密切相关,深刻理解“流体力学”知识在今后的学习和解决实际工程问题中的重要作用。[3]
教师在讲授一些理论知识之前,可先举出很多贴近生活的有趣实例或者先提一些问题来激发学生的学习兴趣,启发引导学生积极地思考。例如在讲液体的粘性之前,可以先问学生:在水中游得快还是在油中游得快?为什么?又如在描述流体运动有两种方式――拉格朗日法和欧拉法时,可以将在座的学生和教室里的每个座位作为研究对象来进行类比,从而让学生很容易的理解两种方式。通过举例和提问的方式,让学生带着问题去学习,让学生亲身感受到参与教学活动是一件乐事、趣事,由愿学到爱学再到乐学。实践表明:列举事例或提问的方式可以避免学生学习的枯燥感,活跃课堂气氛,不仅可以吸引学生的注意力,激发学生学习的主观能动性,还可以使学生充分意识到本课程对今后学习和工作的重要意义,并且能加深学生对所学知识的理解和记忆,使学生分析问题和解决问题的能力得以提高。
另外,还应充分利用多媒体,通过图片、动画让学生直观了解各种流动现象,而不是停留在抽象层面,从而提高学生学习“流体力学”的兴趣。
2.巧妙讲解公式
为了定量地描述流动现象和分析流动机理,需要应用数学工具。学生要真正理解基本概念、重要公式,首先就要读懂数学,然而读懂了数学不一定意味着明白了数学符号背后所代表的物理意义。“流体力学”教学实践表明,学生从读懂数学到理解流动问题的物理本质有一个过程。教师的一个重要任务就是做好各方面的工作,帮助学生完成从读懂数学到理解流动的物理本质这一过程的转变,进一步建立起科学的思维方式。
“流体力学”在分析介绍欧拉平衡微分方程、欧拉运动方程、连续方程、动量方程、伯努利方程等理论知识时都有大量的公式,这些公式涉及一些高数、物理、力学方面的知识,特别是大量的偏微分方程,加上“流体力学”的公式推导采用欧拉法,与物理及其他力学不同,学生的观念不易改变,而且推导过程复杂,学生理解掌握很困难。如果过分强调“流体力学”知识的严密性和完整性,对每个公式的每个推导细节都逐一介绍,推导过程将会枯燥无味,学生只会被弄得糊里糊涂,兴趣全无。而如果直接给出公式,让学生死记硬背,只能让学生不知其所以然,当然也就不能真正用所学知识来解决实际问题了。
根据多年的教学经验,笔者认为:“流体力学”中公式的讲解应将重点放在概念引入、理论模型建立的思想、基本原理和主要步骤以及公式的物理意义与应用限制上。首先对基本概念力争讲透,概念清楚了,公式的讲解推演才有意义。然后重点使学生明确公式的物理意义及公式中各项参数的物理意义和几何意义,只有真正理解了公式的物理意义,才能灵活使用公式解决实际工程问题。最后应强调公式的应用范围及应用注意事项。由于流动的多样性,“流体力学”中的很多方程都是在一定的条件下得到的,如伯努利方程就有多种形式(理想流体、实际流体、流体是否可压等),在具体运用时,要根据具体情况选用正确的形式。
3.充分利用作业
学习的最终目的是让学生能够独立自主地解决实际工程问题。如果基本原理掌握了,接下来就是如何用这个原理去解决实际问题。课后作业是检查学生对所学知识理解、掌握程度的一种手段,同时也是培养学生分析、解决问题能力的一种方法。
首先应由学生独立地完成一定量的课后练习题,这是“流体力学”学习过程的重要组成部分,解题过程实质就是利用“流体力学”的基本原理和基本方程分析和解决实际问题的一个训练过程,课后习题可以帮助学生加深对基本概念和基本理论知识的理解。
然后再由教师通过习题课的方式,利用具有代表性的习题和一些学生普遍认为困难、出错多的习题,讲述流体力学原理在工程实例中的应用。在讲解习题时,重在提供条理清晰的解题思路、详细具体的解题步骤,使学生在此过程中掌握解决问题的正确方法和技巧,以便在以后的学习工作中举一反三、触类旁通、学以致用。这一过程增强了学生对流动过程物理本质的理解,将物理问题与数学工具有机地结合起来,有助于学生对与专业相关联的实际工程问题进行认真思考,有效的增强了学生分析并解决实际问题的能力。
二、改革教学手段
多媒体教学以其形象、直观、生动、具体、易于理解的教学特点,丰富的教学内容,被高等院校广泛采用,并深受广大师生的欢迎。[4]
多媒体教学在“流体力学”教学过程中发挥着重要的作用。利用多媒体,可将“流体力学”中那些难以用语言描述的流动图像、抽象难懂的知识点,如拉格朗日和欧拉法的描述,流线与迹线、层流、湍流等,通过图片、动画和视频资料直观形象地展现给学生,使其从感性认识开始建立清晰的物理概念,较容易地掌握相关内容,并使学生的逻辑思维、综合分析能力得以提升。另外一些需占用大量时间写板书表述的和不易通过板书表述的内容也可利用多媒体制作Power Point课件。如莫迪图、水头线、各种流场和一些典型的例题习题等。采用多媒体教学,授课的信息量增多了,教学内容更丰富了,学生在有限的时间内接收的知识更多了,学生的学习兴趣提高了,学生的思路拓宽了,教学质量也提高了。
多媒体教学的发展并不意味着要摒弃传统的板书教学。有很多学生认为板书能让他们有更多的时间去思考消化一些抽象的东西,更有利于对基础知识的理解和掌握。根据“流体力学”既有抽象复杂的流动机理又有大量的基本概念、基本方程的特点,在教学过程中应将多媒体教学与板书教学相结合,扬长避短,发挥各自的优势,为教学工作更好地服务。如对某些特定的流动现象,可以通过多媒体教学,加深学生对流动现象和机理的理解。而对于较重要的公式及一些重点难点内容还是采用板书教学,例如流体力学基本方程的推导过程依然使用传统教学中的板书,有利于学生集中注意力,让学生更清楚地看清步骤、方法和解题思路。这样既可留给学生足够的思考时间,又可加深学生对重要知识的理解,从而获得良好的教学效果。
三、 结束语
总之,高等教育教学改革,特别是专业课程的教学改革,是一个长期而艰巨的实践过程。“流体力学”是制冷与低温工程专业的一门重要的专业基础课,在教学中要根据学校的具体情况改革教学方法和教学手段,借助现代教育技术与手段,充分调动学生的学习兴趣,结合生活、生产、科研中的实际问题,进行深入浅出、生动活泼的讲解,揭示问题的本质,向学生传授治学方法,扩大学生的知识面,培养学生独立思考问题、分析问题、解决问题的能力,培养学生的创新精神,以取得更好的教学效果。
参考文献:
[1]王伟.土木专业工程流体力学课程教学研究[J].山西建筑,2008,34(21).
[2]吴光林.《流体力学》课程教学改革的思考[J].科技信息(科学教研),2008,(14):172-173.
流体力学重点范文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.
流体力学重点范文6
【关键词】人才培养模式 高层次人才 教学改革 转型
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)31-0233-01
一、引言
流体力学是一门基础性很强和应用性很广的学科,它涵盖自然科学的诸多领域。我校于1980年获得流体力学学科硕士授予权,是全军最早的流体力学硕士点,具有深厚的历史积淀和成果积累,承担了我校气象学、海洋学和环境工程等专业流体力学基础教学培训任务,和流体力学硕士生的培养任务。经过30多年的建设与发展,根据部队人才岗位需要,在人才培养中融合了大气、海洋、军事等多学科理论体系,具备了明显区别于国内流体力学学科的特色和优势,在国际或国内流体力学领域具有较大影响力。随着军队综合性大学训练任务和人才培养模式的根本转型,流体力学作为基础性突出、作用面广、应用性强的专业基础学科,对于培养相关专业高素质新型军事人才的重要性也日益突出。
二、军队转型条件下基础学科如何求发展
在军队改革的关键时期,我校传统的人才培养模式也面临着适应新的转变,教学方法也不断创新[1],探索有特色的流体力学人才培养新模式,对于提高学科的自身建设和促进人才培养,都具有十分重要的意义。
1.创新教学理念,注重信息化手段的应用。我们针对流体力学学科特点,在人才培养上提出的教学思路是:强化理论基础,注重专业应用,理论联系实际,达到学研结合的目标[2]。流体力学的特点是概念多、逻辑性强、理论上较难理解,但流体力学的很多现象却与生活和生产实际密切相关。在讲授的过程中要理论联系实际,同时将生活中的例子和他们熟悉的概念引入流体力学课堂,利用生活中的流体力学引导学生学会思考。我们以流体力学学科专业网站为平台,建立并正在完善网络教学应用系统,包括教学公告、课程标准、教学计划、学习方法、学习重点、参考资料和一系列微课等信息资源,学生可以在该网站上了解流体力学最新研究动向和研究热点问题,作为知识的拓展和延伸。同时拟进一步完善和学生讨论交流的相关板块,给学生营造一个全方位、直观的信息空间。教学与网络技术的完美结合是现代信息社会中教学手段的根本性改革。通过网络进行教与学的互动,不受空间和时间的限制,是一种社会性、全民性的学习形式,为加强学生的自主学习提供了现实可能。
2.教学方法改革,完善考核评价体系。借鉴国内外高水平院校在流体力学研究生课程教学上的先进做法和成功经验,以“学为主体”的教学理念指导教学方法改革,采用“小班化”教学模式,贯穿启发式、研讨式、研究式的教学方法,因材施教。在授课过程中一方面强化基础理论的教学,打牢基础;一方面渗透实践的环节、前沿的要求、方法的意识。完善考核评价体系,改变传统的单一题目解答的课程作业形式,布置计算模拟和实验报告等相关作业,实现学研结合。建立课程笔试和日常考核相结合的考核机制,注重过程考核,综合评定成绩。笔试成绩属于总结性评价,又称事后评价,信息来源是课程结束后的考试,主要功能是对教学质量作出评价。日常考核属于形成性评价,这是一种发展性评价,注重对学习过程的关注,以及评价结果对教学的反馈,信息来源主要是学生学习过程中的表现、参与和动手能力的考核。对教学内容、组织形式、考核方法、任务设计等课程教学模式实施整体改革,提高学员的科学素质和学习能力。
3.优化研究方向,紧贴部队需求。学科建设与研究生教育是研究型大学建设的重要任务,二者相辅相成[3]。依托流体力学学科,在前期的几个研究方向的基础上,我们紧贴部队的需求和发展,凝练和优化了几个具有鲜明的军事特色和优势的学科方向,形成了舰潜分层流体动力学与海洋环境适应性研究、湍流机理及数值模拟研究等稳定的特色研究方向。建成了军内领先国内先进的现代流体力学实验室,具有先进的实验仪器设备和关键技术,成为我军新型军事人才培养和高水平科技创新的重要实践基地。
4.探索教学、科研和部队实践相结合的培养模式。近几年,我们一直在思考基础学科如何在军校改革的中求机遇、促发展,如何发挥大作用。近两年我们制定了体现流体力学学科特色的最新研究生人才培养方案、包含专业课程标准12门和教学实施计划;以流体力学基础实践平台为依托,开展研究生课程的实践教学,激发研究生的自主创新意识;大力加强研究生课程和教材建设,完成《高等流体力学》研究生教材编写等工作。
在研究生培养计划中,要求研究生学员参加导师的科研项目和参加辅导授课等实践活动。近几年来,本学科培养的研究生学员都参与了导师的科研项目,部分学员还参与了教材编写工作。部分研究生还参加了南海海区海洋调查任务,紧贴部队需求,为以后尽快融入部队适应岗位需要打下基础。我们还积极与国内外高水平院校或科研院所联合培养研究生,为部队培养了许多适应一线岗位任职需求的高质量人才,在研究生创新实践能力方面取得了突出的成绩。毕业的研究生综合素质高,创新能力突出,适应部队能力强。
三、结论
研究生的培养是一个学科点生存和发展的基石,我校流体力学学科在研究生教育方面有着多年的经验,前几辈的老教授和专家为研究生的人才培养付出了毕生的心血,促进了基础学科的内涵建设,使科研层次上台阶、学科队伍创新能力增强、教学成果有效转化、学科文化精神得到传承。在军队院校人才战略工程转型的新形式下,我校传统的流体力学人才培养模式必须面临着适应新转变的改革,探索具有理工大学特色的流体力学人才培养新模式,不仅对于提高学科的自身建设,而且对于促进学科在军事科技创新和培养高质量符合当前军事斗争需要人才方面,都具有十分重要的意义。
参考文献:
[1]刘全忠,王洪杰,宫汝志:关于工程流体力学课程教学改革的探讨,《教育教学论坛》,2014年第1期:41-42.
[2]关晖,魏岗,曾文华:军队院校流体力学“小班化”教学模式改革的探索与总结,《南京航空航天大学学报》(社会科学版)2015年6月,Vol.17(1):116-119.
[3]齐昌政,郝书会,赵弘,汪志明:论学科建设与研究生教育的协调发展,《研究生教育研究》, 2014年第3期:66-70.