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工程流体力学笔记范文1
【关键词】三本院校：工程力学；课程教学；现状；教学改革
目前企业对人才观念有了很大的改变，之前企业过于重视技能型人员的需求，而现在很多企业更加注重综合型人才的需求。就目前教育体系而言，职业技能素质并不能完全代表劳动者的素质，因为职业道德、职业精神、安全意识、社会责任感、环保意识、团结协作能力以及矛盾处理能力等都是劳动者素质的范畴。所以培养熟练技能的劳动者并不是职业教育的唯一目标，培养具有社会责任的公民也是职业教育的主要目的。随着时代的发展，在教育观念方面，素质观逐渐取代技能观，培养学生的全面发展、让学生成为综合型人才已经成为现代职业教育的主要发展趋势。企业人才需求的观念是促进工程力学课程改革最主要的因素。
一、工程力学的应用
工程力学应用的范围主要有：材料力学、固体力学、流体力学、结构力学四种类型。具体内容如下：①材料力学。在物品生产过程中，材料选择十分重要，材料自身的刚度、强度以及韧性决定了物品使用的稳定性。在生活中，机械生产、建筑结构都运用到材料力学。就连零食的包装袋、铆钉在设计、生产的过程中也必须涉及到材料力学。②固体力学。固体力学研究内容涉及物体的塑性、弹性以及线性等诸多问题。固体力学主要应用于航空航天、房屋桥梁建设等行业。此外，在地质勘探的过程中也离不开固体力学原理的支持。③流体力学。在地球上水和空气是最常见的流体物质，因此水与空气是流体力学主要的研究领域。像飞行器、潜艇、水面舰艇、航母等军工业的发展都运用到流体力学原理。同时，像石油、天然气、地下水等与人们休戚相关的资源开发也需要流体力学原料的支持。④结构力学。结构力学主要分为：狭义结构力学与广义结构力学这两种范围。狭义结构力学的研究内容有：杠杆组成的体系、平面杠杆系。广义结构力学研究内容有：平板、壳体以及块体等领域。像汽车生产、桥梁与居民住宅建设、配电系统架构都运用到结构力学。同时在地球地质运动的研究、地震监测系统的建设等领域也存在结构力学的身影。可以说，工程力学应用与我们的生产、生活有着密切的联系。
二、三本院校工程力学课程教学中存在的问题
1、课程内容不系统
工程力学是力学的一个分支，它主要涉及机械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等各种工程与力学结合的领域，分为六大研究方向：非线性力学与工程、工程稳定性分析及控制技术、应力与变形测量理论和破坏检测技术、数值分析方法与工程应用、工程材料物理力学性质、工程动力学与工程爆破。尽管工程力学一直是我国各大高校的重点专业，但是对于课程内容的选择不够系统。尤其是三本院校，由于教育投入相对较低，很多三本院校课程内容的设置并没有紧跟社会的需求，并没有以学生自身发展为中心。工程力学的学术含量较高，课程内容不系统导致毕业生缺乏社竞争力。
2、忽视实践
工程力学课程和其它专业课程存在明显不同，它是集理论与实践于一身的课程。但是就目前实际教学情况而言，很多三本院校忽视工程力学实训内容。主要体现在以下两点：第一，实训课程比例较小。在工程力学课程的教学过程中，实训课程和理论课程的比例通常为3：7，不平衡的课程比例，会影响学生的实践能力，不利于学生动手能力的培养。此外，实训课程安排时间过于集中，通常在一段时间内全部为实训课程。第二，实训成绩占总成绩的比例较低。在工程力学考试中，很多高校还是以笔试成绩为主，忽视学生的实训成绩，这会让学生从思想意识是忽视实训课程的学习。
三、工程力学教学方法改革的措施
1、增加实践
实训是学生实践的重要体现，理论和实践之间存在非常紧密的联系。理论指导实践的发展，而实践可以检验出理论的正确性，它们之间相辅相成。长期以来，很多高校忽视工程力学实训课程的发展，阻碍了学生实践能力的提升。为了学生实践能力可以采取以下两种措施：第一，增加实训课程数量。让实训课时与理论课程保持合理的比例。并且，为了增强学习效果，实训课程要与理论课程相匹配。此外，保证实训与理论课程的时间间隔，避免出现实训内容与理论内容相互脱节的情况。第二，增加实训成绩的比例。三本院校将常规的实训课程成绩纳入到学生期中、期末的成绩当中，这样可以让学生重视实训课程的学习。通过实训可以暴露出工程力学课程教学的不足之处，这样中职院校可以对教学方式进行相应的调整。并且，通过实训可以提升学生的实践能力，有利于学生动手能力的培养。
2、改革教学方法
由于教学观念的落后，板书、照本宣科仍然是工程力学课程教学的过程中最普遍的教学方式。这种填鸭式的教学方式虽然可以使短期内让学生记住工程力学的相关概念，但是学生只知定义，缺乏理解，这使得学生在实践的过程中缺乏理论性的指导。为了提高教师的教学效率，教师必须采用多种教学方式。首先，可以采取多媒体教学。很多工程力学内容过于概念化，学生很难理解。多媒体教学具有图文并茂的特点，可以将概念化的理论知识通过图片、动画、视频等形式表现出来，学生对工程力学的理解更加简洁明了、更加直观。第二，将课堂时间留给学生。长期以来，教师一直占据课堂的主要地位，学生只是一味的记笔记，这样不利于学生动手能力的培养。因此在工程课程教学中，必须将课堂还给学生，可以将学生分成若干个小组，让每个学生都能参与到学习之中，教师只是起到指导作用。
3、构建教学评价体系
教学质量是衡量工程力学课程安排是否合理的唯一标准，教学质量的提高不仅需要硬件的投入，更需要科学的教学质量评价体系。教学质量评价体系和平时学生期中、期末考试一样，通过教学质量评价体系，高校可以了解到教学中的不足，教师通过教学评价系统可以调整自己对进行的教学方法进行及时的调整，教学质量评价体系使电子教学学课程变的更加合理、更加科学、更加有效。
工程流体力学笔记范文2
关键词：创新人才；研究性教学；课程建设；教学团队
作者简介：刘辉（1972-），男，山东招远人，哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，副教授，博士生导师；王洪杰（1962-），男，山东掖县人，哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，教授。（黑龙江 哈尔滨 150001）
基金项目：本文系教育部高等学校“专业综合改革试点”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）02-0092-02
高等教育肩负着培养高素质专门人才和拔尖创新人才的重要使命。为适应我国经济社会的快速、健康和可持续发展，全面贯彻落实科学发展观，教育部先后实施了“本科教学工作水平评估”和“高等学校本科教学质量与教学改革工程”等重大举措，以期深化高等学校教学改革，提高人才培养的能力和水平，更好地满足经济社会发展对高素质创新性人才的需要。哈尔滨工业大学以此为契机，全校范围开展教育思想大讨论和相关专题研讨会，进一步理清了学校精英教育的办学指导思想和目标定位，通过构建通识教育与专业教育相结合的人才培养模式，面向国家与社会需求，培养“研究型、个性化、精英式”且具有国际竞争力的高素质人才。
哈尔滨工业大学能源学院教学工作具有优良的传统，主要沿袭了原苏联的教学模式，培养了一大批各领域的杰出人才，培养的学生基础扎实、动手能力强。但学院原有的培养模式的教学效果同学校确立的“研究型、个性化、精英式”培养目标的要求还有差距。传统教学方式是以知识的传授为中心的，教师传授的知识按形式逻辑演绎法的要求构建成简明的知识体系，[1]没有体现知识发现、理论形成的过程，人类在科学发现、技术发明和工程应用中许多巧妙的思维被淹没在繁杂的理论知识中，不利于学生能力培养。开展“研究性教学”、培养学生科研能力和创新能力是教学改革的方向。[2]技术基础课是基础课与专业课之间承前启后的桥梁与纽带，在学生专业能力培养方面具有重要作用，技术基础课的学生覆盖面广，教学改革能使更多学生受益。
一、确立研究性教学理念，明确基础课教学目标
研究性教学应成为现代教学理念的构成要素，它是对传统的传递式——被动接受式的教育理念的革新。研究性教学和学习的实践要求把“答案”变成“问题”，进而在对“问题”的追问中建构教学和学习的方法。研究性教学和学习越来越受到广大教师和学生的重视。[2]“组织工程流体力学”、“传热学”、“燃烧学”、“工程热力学”等技术基础课程的任课教师成立教学改革团队，针对性地开展教育思想和理念的讨论，以“研究性教学”理念为引导，按照“拓宽基础、注重实践、注重创新”的思路改革课程体系和教学内容、方法、手段，优化培养过程，在普遍提高学生综合素质、培养学生创新能力的基础上，为学有余力的学生的个性化发展提供了“创新研修课”、“科技创新”指导等环节，实现精英式培养，取得较好的效果。
围绕学校“研究型、个性化、精英式”的培养目标，进一步明确热能动力类本科生专业知识、专业能力和综合素质的培养目标。在继承哈尔滨工业大学热能动力类专业教学优良传统的基础上，开展先进教育教学理念学习研究，完成了省级教改项目三项。积极实践“研究性教学”的理念，培养热能动力类高素质创新型人才。
二、加强教学团队建设，注重对青年教师的培养
1.搭建技术基础课任课教师交流平台
过去热能动力类技术基础课程的任课教师分属不同的专业方向，承担各自的技术基础课程教学工作，交流很少。课题组成立后，建立了教学例会制度，课题组成员定期交流，讨论技术基础课的教育教学理念；分析技术基础课程之间的联系，优化教学内容，实现课程间的融会贯通、资源共享，为后续课程体系改革提供了前提条件；通过观摩名师教学录像、总结教学经验、讨论教学的难点、疑点，提高了教学团队整体的教学水平。2009年，热能动力类技术基础课程教学团队被评为国家级教学团队。
2.落实青年教师导师制
建立、完善了青年教师导师制度，为每位青年教师配备一名教学经验丰富的指导教师，通过教学示范和课堂点评等环节，青年教师教学水平迅速提高。教学团队40岁以下青年教师在学院的青年教师教学基本功大赛中都获得一等奖，在学校的青年教师教学基本功大赛中都获得二等奖以上奖励。
三、开展全方位课程建设，改进教学内容、方法和手段
1.改进教学内容
热能动力类技术基础课程原有的教学内容相对陈旧，没有突出对学生的专业能力的培养。按照专业发展需要和学科自身的科学性、系统性、完整性，逐步优化教学内容。借鉴了国际一流大学的相关教学教材，对原有教材进行修订补充，增加了本领域科学和技术的最新发展和热门问题。同时，坚持教学与科研的有机结合，在授课过程中穿插授课教师的科研经历，一方面使授课内容更为生动，另一方面也向学生们展现了专业未来前景，提高了学生学习的动力。
2.改革教学方法
针对技术基础课传统教学模式在学生创新能力和工程能力培养方面的局限性，在教学中进行一系列渐进式改革。逐步摒弃“照本宣科”、“灌输式”教学模式，根据课程和教学内容特点，灵活运用“启发式”、“案例式”、“探索式”等多种教学方法。将教学内容、教学媒体、教师活动、学生活动等课堂教学要素有机组织起来，发挥整体的最大效能。教学以“培养学生分析问题、解决问题能力，为专业课程打基础”为原则，将理论学习与实践训练有机地结合起来，强调学生通过主动探求问题解决的途径和方法，激发学生的学习兴趣，鼓励学生大胆提问、积极发言，促进师生互动，努力实现以教师为主导，学生为主体的新型教学模式。
灵活运用启发式教学方法，通过让学生从事类似于科学家发现真理的学习活动，调动其学习的主动性和积极性，掌握学习理论与发现问题的方法。例如笔者在流体力学教学的流动阻力及能量损失这一章教学中，不但讲解了教科书中要求学生掌握的知识，而且还收集了大量的史实资料，例如把雷诺、普朗特、尼古拉兹等科学家当时研究的思路、考虑问题的方法以及研究方式的特点介绍给学生，并让学生自己模拟或重现当时的发现过程，让学生学习和体会一下科学家创造性工作的过程。
尝试将专利分析引入技术基础课程的教学，从公开的发明专利细节中，分析其理论基础和发明人的创新思想及技术创新的一般规律。发明专利具有实用性，具有在工业上应用的可能性，要解决的是工程实际问题。[3]对发明专利的分析是培养学生创新能力和工程能力的有效方法。
教学过程注重基本理论在专业中的应用，学生参与程度高，积极配合，课堂教学气氛活跃，互动效果好。
3.采用传统教学手段与现代教育技术相结合
在教学过程中，笔者越来越感到传统的教学方法和多媒体技术相结合对于提高教学质量的重要性。研制的技术基础课的CAI课件集文字、图片、动画、录像、声音于一体，充分应用现代教育技术和多媒体教学的优点，使教学方法多样化、现代化，改变了传统的“黑板＋粉笔”的单一模式。流体力学CAI使抽象的流体力学概念与理论形象化、具体化。例如：流线的定义——流线是表示某一瞬时流体各点趋势的曲线，曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向相重合。传统模式无法形象地表现出抽象的概念，用多媒体技术来显示流线，结果一目了然。这些方法弥补了传统教学在时间、空间等方面的不足，特别是在调整教学计划，压缩教学学时的改革中，它是解决教学内容多与教学时数少这一矛盾的有效途径之一。变静为动，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。省时省力，使教学化难为易，增加工程或实践实例，施行理论与实践并重的教学方法，使教学效果明显提高。
授课采用多媒体形式，幻灯片形象、生动、内容丰富但不繁杂，结合CAI课件讲述，思路更加清晰，遇到相对复杂的问题，又以板书体现，板书结构清楚，让学生能够深刻理解所讲述的内容。学生认真听课、认真做好笔记，积极配合教师。将多媒体技术的运用与传统教学手段、教学形式的改革统一起来，取得较好的教学效果。
4.改革课程考核方式，突出能力考察，推行累加式考试
革新传统的考试模式，借鉴欧美大学的考核目标、考试方法与考试思路，结合热能动力类技术基础课程特点，深化考核内容和考试方式改革。全面采用累加式考试方法，以综合评价与过程评价为主，考试手段多样，不仅限于笔试，根据课程情况，采用闭卷考试、开卷考试、课堂讨论、平时作业、阶段测试、课程设计、计算机编程、课程报告、专业外语资料阅读、长摘要撰写、实验等多种形式，全面考察和评价学生对所学知识的综合运用和解决实际问题的能力，充分挖掘课程的教学深度和广度，从而培养学生运用所学知识解决问题的能力，考察学生的创新精神和实践能力。通过考试方法改革，改变过去期末一张考卷定成绩的做法。实践表明，考试方法改革对提高学生出勤率、促进学生听讲和培养专业能力都是有益处的。
四、注重实践环节，提高学生科研实践能力和创新能力
1.整合实践教学资源，建立开放式实验平台
实验教学是书本知识与工程实际相结合的重要纽带，是培养学生独立工作能力、解决工程问题的综合能力、自主创新能力的主要途径，对提高本科教学质量起着十分关键的作用。通过成立学院实验教学中心，整合学院原有的技术基础课程实验教学资源，构建了相互配套、资源共享、类别层次清晰、结构优化、充满活力的实验教学管理新体系。强化实验教学建设，部分知识完全通过实验来认识和学习，实验教学突出对学生实验操作技能和学生动手能力的培养，技术基础课任课教师参与开发引进了多个新实验项目和实验装置，增加设计性试验，开阔学生视野，启迪思维，提高了学生的创新意识和动手能力。与研究所共建科技创新实验室，为本科生科技创新提供实验平台。
2.技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合，实现精英式培养
由于授课学时等因素限制，技术基础课的研究性教学效果受到制约。所以笔者认为应以学生科研能力培养为主线，统筹规划研究性教学的教学环节，将技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合，在教师相对稳定的科研方向上，将科研项目内容引入教学，教师将科研成果与所讲授内容有机结合，理论联系实际，能够激发学生的兴趣，活跃学生的思维，提高学生分析问题、解决问题的能力。学生通过参与科研项目，加深对专业基础课知识和理论的理解，科研能力和创新能力得到显著提高。
五、教学改革效果
以“研究性教学”理念为引导，开展教学团队建设和课程建设，效果显著。热能动力类技术基础课程教学团队被评为国家级教学团队，教学团队的青年教师成为教学骨干，40岁以下青年教师在学院的青年教师教学基本功大赛中都获得一等奖，在学校的青年教师教学基本功大赛中都获得二等奖以上奖励。“工程流体力学”、“传热学”课程被评为国家精品课程、“燃烧学”课程评为黑龙江省精品课程，“工程热力学”课程被评为哈尔滨工业大学优秀课程。完成黑龙江省新世纪教学改革项目三项，以上教学成果实现网上共享。
本课题提出的热能动力类技术基础课程创新教学模式，经过多年实践，在对学生科研能力、创新能力培养方面取得了很好的效果，指导本科生多次在国家级和校级科技竞赛获奖。本科生参与申请发明专利，并在核心以上专业期刊。
六、结语
在“研究性教学”理念引导下，整合技术基础课教学资源，教学团队成员分布于不同专业方向，相互间的研讨和交流促进了教学理念和教学水平的提升，全方位改革课程内容、教学方法、教学手段，将教学和科研、技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合，实现多元化专业教育和精英式培养。
参考文献：
[1]于歆杰，陆文娟，王树民.专业基础课中的研究型教学——清华大学电路原理课案例研究[J].高等工程教育研究，2006，（1）：118-121.
工程流体力学笔记范文3
论文摘要： 近几年，随着独立学院的崛起和发展，使得进入独立学院就读的学生人数急剧增加，各个独立院校面临着规模迅速膨胀，生源素质参差不齐的现象，给教学质量带来严峻挑战。其中工程力学课程的开设也就面临新的挑战。
工程力学是一门理论严谨、推理严密而又广泛联系工程实际的一门学科，是现代工程技术的基础理论。它是我校光电专业、金属材料专业、高分子专业和工业设计专业的必修课程，是一门理论性较强的专业基础课程。该课程培养学生抽象化能力、逻辑思维能力、计算能力以及利用工程力学的基本理论和方法去分析和解决一些简单的工程实际问题的能力，为学习机械原理、弹性力学、流体力学等一系列后续课程打下坚实的理论基础【1-3】。我校作为独立学院为确保本课程的教学质量，在课程建设上对其进行了一些改革，并取得了一定成效。
一、教学方法的改革
工程力学课程的教学相对比较枯燥传统的板书对于复杂图形的讲解很困难，采用多媒体教学可以通过精美的课件，引入生动的动画，不仅吸引学生的注意力，还可以提高课堂教学效果，增大课堂容量。多媒体课件的信息量大，授课内容形象直观，可以节约教学时间，增加对教学内容的讲解，在一定程度上解决了课时少内容多的问题。在使用多媒体教学中，教师要注意以下几点：
（一）学生是教学行为中的主体
教师的目标不是把课讲好，而是让学生学好。为此教师要有意识地引导学生主动地去获取知识，而不仅仅是将知识通过各种渠道灌输给学生。在多媒体教学中，常常会出现教师不停播放课件，边播放边照本宣科地读课件，大部分学生听得则是昏昏欲睡。在工程力学课堂教学中，提倡老师将板书、肢体语言等多种手段与课件播放相结合真正实现“多种媒体”的综合运用。
（二）教师要制作富有个性化的课件
使用多媒体教学时，教师应制作适合自己的课件。虽然有现成的课件可以使用，但再精美的课件不一定适合自己。通过教师自己制作课件，可以充分调动教师的积极性，同时保留每位教师的风格和特色。教师在授课和制作课件的过程中，要充分考虑学生思考和做笔记的时间，要尽量使课件思路敏捷，文字简洁。同时，教师平时要注意素材收集，方便灵活应用。作为教师应是上课之前要备好课件，下课之后还要根据上课的情况不断完善和补充课件精益求精。这样的反复过程，不但提高了课件的质量，而且对教学质量的提高。
（三）要提倡学生做笔记
在近几年的教学中，发现记笔记的学生越来越少，这样做的结果只能是在老师讲解的过程中，学生能听得懂，但在课下无从下手复习。记笔记时应该对讲课的重点内容做记录，对老师强调的难点和不易掌握的内容要记录。至于基本的概念在教材中直接做标记即可。在利用多媒体上课时，老师不应该只局限于三尺讲台，可以走到学生中间，与学生面对面进行交流。在屏幕显示中要经常穿插一些其它的教学方式，如板书、课堂讨论、习题等，使学生能得到适当休息，轻松愉快地获取知识。
二、工程力学课程考试的改革
基于工程力学课程通过教学培养逻辑推理能力、分析问题和解决问题的综合应用能力、自学和创新能力的目的，考试的形式可以使多种多样的，例如论文、开卷考试、阶段测试、试验和实地考察、答辩、专题讨论、口头演示、同学评价、图片演示、设计、制图或模型、个人研究项目、小组研究项目、自评、资料分析、书评、课堂表现、实习和社会实践笔记或日记、口试以及闭卷口试等。
（一）小组研究项目
用力学知识解决实际问题是每一个老师讲课时都会讲到的内容，当课程讲到一半或快结束时，就可以出个实际问题让学生以小组为单位进行调研、建模、计算编写研究报告等，因为学生的时间有限，这类题目不宜过大，给学生的时间大约是1个月左右，老师定期指导，才能够保证质量。
（二）论文
对于工程力学中比较新的问题，可以采取让学生编写小论文的形式结课，以实际工程为背景选择问题，学生需要使用多种交流手段(如社会调查、上网、去图书馆、走访、实验等)收集大量的信息并进行归纳、分析，还可以自行设计并实施解决问题的方案，记录试验、调查和资料收集筛选的结果，注重学生自我积累考核证据，甚至是可以采用综述性质的论文，让学生通过学习了解某个问题的研究前沿。为保证考核的准确性，要求教师对每次课业和每次课内外活动都要给出明确的等级评判标准。 （三）期末考试采用多种方式结合
在对工科各类专业学生所授《工程力学》课程的教学过程中，我们采取了相对灵活多样的考试方式和评价方法。首先把该课程分为理论教学、实验教学和实际案例分析三个环节来进行，每个环节上都有不同的考试方式和评价办法。理论教学多采用笔试考试方式实验教学多采用实验操作演示及实验报告考试方式；实例分析多采用论文和答辩考试方式等。过程考试与集中考试相结合，增加平时成绩在总成绩中的比重，学生在学习过程中的每次过程化考核成绩累加起来，算作学生的平时成绩。学生最后成绩的得出，按照平时成绩30-50%，期末集中考试成绩50-70%算。随着考试条件和手段的进一步改善，可加大平时成绩在总成绩中的比重。
三、师资队伍的建设
（一）规范教学过程
工程力学课程建设要做到目标明确，教学要求规范，课程内容统一，教学大纲符合标准化、现代化要求。按照我校工程力学课程的任务及其在专业教学计划中的地位，制定出了符合我校特色和适应各专业教学目标要求的完整的、规范的工程力学教学大纲。并结合我校工程力学的教学状况，制定了工程力学课程建设的长远规划、工程力学教学规范，从教学大纲、进程计划、教案、讲授、批改作业、命题、考试等全过程实行全方位把关，保证教学各个环节规范合理，有效保证了教学质量的稳步提高。
（二）采用启发式、讨论式教学方法
工程力学实现由单纯传授知识到重视培养能力的转变，在教学方法上采用启发式、讨论式，使课堂成为学生智能培养的舞台，营造生动活泼、师生互动的课堂氛围，充分发挥教师的主动性，加强互动，调动学生主动思维、积极思考。强化基础，突出重点，注重基本概念、基本理论的理解和掌握，加强习题训练，提高学生分析问题和解决问题的能力。这不仅要求教师在课堂上通过互动、启发和学生沟通交流，还要给学生生留下思考的空间，充分发挥教师的主导作用，才能收到良好的教学效果。
（三）坚持精讲精练，提高学习的主动性和积极性
在教学过程中，应该贯彻“少而精”的原则，精心选择教学内容，改变过去多而不细的方法，将一些最重要和最基本的概念、理论和分析方法教给学生，并通过必要的基本训练帮助学生理解和掌握，为发挥其创造性留足时间和空间。教学的重点内容是关键所在，教师讲解的应当是各章节的主干内容，着重讲“提出问题、分析问题、解决问题的基本思路、主要途径和转化条件”。而对一般内容或者比较简单的章节则可稍加指点。次要的、烦琐的内容少讲或不讲。课程的理论部分精讲，例题仅讲解题思路，同时在课堂上可以举一些生产和生活实践中的定性例子，也可以引入一些工程应用的具体实例等信息，突出工程概念的培养和力学在工程实际中的应用。由于学时减少，不能用大量时间来多练，因此，力争做到少而精。
四、结语
通过一年的课程建设，我们在课程体系、教学方法等方面进行了大量改革，取得了明显效果。下一步还需对工程力学课程建设不断探索、实践和完善，力争使工程力学课程建设上一个新的台阶，尽早建设成为我校精品课程。
参考文献：
[1] 赵芳枝.以大学考试改革促进创新人才培养[J].北京理工大学学报，2007.1.
工程流体力学笔记范文4
关键词：传热学；教学改革；教学方法；考试方式
作者简介：田娟荣（1976-），女，陕西渭南人，北京京北职业技术学院建筑工程系，讲师。（北京 101400）
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）01-0077-02
“传热学”是研究由温差引起的热量传递规律的科学，与工程热力学、流体力学并称能源动力的三大支柱[1]。传热学课程是高职高专院校建筑设备工程技术专业的一门非常重要的职业基础课程，是从事通风空调、供热及锅炉设备工作的高等技术管理和施工安装技术人员必须掌握的基础理论知识，具有很强的应用性。本文针对该课程的特点和在教学中存在的问题，并结合自己的教学实践及教学体会，对传热学课程的教学改革做了探讨和总结。
一、“传热学”课程的特点和教学中存在的问题
1.课程的特点
“传热学”课程虽然属于职业基础课，但其不像流体力学和工程热力学那样系统严谨完备且偏重理论，而是一门发展中的应用性极强的基础课程，同时传递现象的理论分析又涉及到许多数学理论与方法，如导热微分方程是数学物理方法课程中的三大偏微分方程之一[2]。传热学课程为学习后继的专业课程提供必要的理论基础和分析解决工程问题的能力。传热学课程的内容多且散，各部分内容相对独立，连贯性差；同时图表及经验公式、半经验公式较多，且难以理解与记忆，这给学生的学习带来了一定难度。因此，如何提高传热学课程的教学质量，加强能力培养，是目前一个迫切需要解决的问题。
2.课程在教学中存在的问题
（1）课程内容的设计未突出“高职”特色。现有的高职传热学教材，仍然采用传统的教材编写模式，侧重知识的系统性和逻辑性，没有形成清晰、完整的技能培养体系。大部分传热学教材在内容上与本科教材并无太大区别，理论性很强，公式推导很多。同时教师大都采用传统的教学方法，使传热学课程偏向于介绍原理和公式推导，最后套用公式解题。另外，因为在推导过程中要用到很多高等数学的知识，而高职学生高等数学基础较差，所以学生感觉课程推导太多，太难，无从理解，从而丧失了学好这门课的信心。还有些学生认为这些原理和公式推导根本没有用，从而不愿去学习。总之，目前传热学课程内容的设计只重视了高等教育“高”的一般特性，而忽略了“职”的特色，使高职教育以应用能力为主线这一本质要求落不到实处。
（2）教学方法和教学手段不能满足高职教育的要求。传热学课程理论性强、公式多，历届学生都反映课程难度大。以前在本课程的教学当中，主要采用传统的教学方法，教师讲学生听，学生基本不参与教学活动，教学内容主要根据传统教材的章节顺序一一讲授。这种教学方法是以灌输学科知识为宗旨，把学习理解为封闭在书本上知识的获得过程，过多倚重接受学习，忽视发现学习、探究学习和行动学习在人的发展中的价值，忽视社会经验的获得和实践能力的形成。事实证明这种教学方式不能满足如今高职教育的要求，对该课程的教学改革势在必行。
（3）考试方式太单一。目前，传热学课程的考试方式大都采用闭卷考试的形式。这种考试方式也存在着很大的问题。因为该课程中有大量的经验公式，特别是对流换热这部分内容，大部分公式都是经验公式，而且往往对同一个问题又有好几个公式可供选择，加之这些公式较为复杂，若让学生将这些公式熟记，这根本不可能，而且也没有必要。因此，闭卷考试时这部分内容的命题将面临很大难度，最后将不得不将这些内容删除，这样使考试命题范围必然受到很大的限制。如果采用开卷考试的形式，又可能使学生过于依赖课本，考前不做复习，考试中遇到问题不独立思考，而是急于翻书找答案，使考试达不到应有的目的。因此，单一的考试方式已不适合高职教育的人才培养宗旨。
综上所述，认真分析目前传热学教学中存在的问题，对现行传热学课程的教学内容、教学方法、教学手段和考试方式等内容进行改革势在必行。
二、教学内容的改革
教学内容的改革是教学改革的核心。为了突出“高职”特色，本课程采用了项目化教学方式，以职业岗位所需的基本技能为依据来设计课程内容，向着学时缩短、注重应用、内容更新等方向发展。讲授的内容系统、注重经典知识的讲解和现代科学技术应用与发展的结合。根据实际工程的施工需要，将课程分为五个学习项目，供学生学习。五个学习项目分别为管道保温层设计计算、换热器设计计算、换热器校核计算、空调房间的负荷计算和冷库围护结构隔热计算。每个学习项目又分为若干个学习情境。由于高职学生毕业后大部分从事施工工作，所以在力求讲清基本概念及数学模型建立的基础上，简化或省略一些与今后工作联系不大的数学推导过程，而将重点放在这些知识点的应用上。教学中结合补充传热学的最新研究成果、研究方法和日常生活和工业生产中的各种传热学问题，增加学生的感性认识、扩大知识面和提高解决实际问题的能力，突出高职教育以应用能力为主线的培养目标。
为了使学生对传热学课程的教学内容、教学进度有一个全面的了解，根据实际教学情况，自编了传热学教学补充材料。补充材料包括课程标准、教学计划、习题与思考题、复纲、实验及实训指导书与任务书等。
三、教学方法和教学手段的改革
1.教学方法改革
在教学过程中，结合课程特点，根据不同的教学内容实施特色的教学模式，分别采用了项目教学法、课堂讲授法、分组讨论法、自学指导法等多种形式。
（1）项目教学法。全部学习内容根据传热学的五个学习项目展开，通过师生共同实施一个完整的项目工作而进行教学活动。在项目教学中，教师处于主导地位，学生处于主体地位，人人参与创造性实践活动，注重完成项目的过程性；学习过程成为学生在项目中实践的过程，理解和把握课程要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的思想和方法。
（2）案例教学法。根据本课程的教学内容，选用提高学生对实际工程问题的处理能力。在教学过程中，紧密联系课程的教学内容和学生的专业方向，选用实际工程案例及学生在生活中熟悉的传热现象作为范例进行教学，创造逼真的教学情境，使学生感受到传热学领域跟自己的实际生活息息相关，努力地激发学生学习传热学的兴趣。例如有人将一碗热稀饭置于一盆凉水中进行冷却，为使稀饭凉得更快一些，你认为他应该搅拌碗中的稀饭还是盆中的凉水，为什么？冬天，新建的居民楼刚住进去时比住了很久的旧楼感觉更冷，为什么？同样的室内温度，为什么夏天在室内穿短袖就可以了，而冬天却要穿毛衣呢？通过这些问题的提出，学生开始对传热学知识感兴趣，而且感觉传热学知识的应用无时不在，无处不在。学生通过对这些问题的思考和讨论，会提出很多问题，老师通过回答问题会自然地引入传热学的基本内容。
（3）分组讨论法。分组讨论法是双向交流的教学方法，它可以激发学生就所要讨论的问题进行积极地思考，提高学生的思维能力和认识水平。组织学生分组，小组成员之间交流对工作任务的认识，分组按照讨论方案进行工作任务的学习，最后小组派代表进行汇报答辩，进行自评与互评。
通过学生与学生之间的交流培养团体合作精神，通过学生与教师的交流促进了师生关系，通过学生的大胆发言提高学生的口头表达能力和增强心理素质，通过引导树立对立面，鼓励学生勇于质疑，提出自己的新观点，促进学生的创造性思维的发展，从而进一步深化素质教育[2]。
（4）自学指导法。对于传热学的发展现状、传热学在各个领域中的应用概况及当前存在的问题等内容，可以安排学生进行自学。一般提前将题目布置给学生，学生通过上网搜索或在图书馆找资料学习，来完成学习任务。最后再讲自己总结的内容与小组成员进行交流讨论，小组进行总结，派代表进行汇报。通过自学指导法，引导学生学会科学的学习方法，培养学生自主学习的能力。
2.教学手段改革
在教学过程中注意现代教学技术手段的应用，给学生营造一种立体的、全面的、动态的学习情景，借助多媒体技术，使抽象的概念具体化，复杂问题简单化，让学生易学易懂，激发学生学习的积极性、主动性和创造性。但是，纯理论推导的部分采用多媒体课件的效果并不理想，虽然信息量很大，但接受下来的不多，课后又无笔记可查。因此，在讲解一些理论推导等理论性很强的内容时，仍然采用传统的板书教学。板书教学条理性强，还可以以提问的方式刺激并调动学生积极参与课堂教学活动。这种多媒体教学与板书结合的方式深受学生的欢迎。
四、考试方式的改革
全面、合理、客观、严格的考试内容和考试方法，也是提高教学质量的一种手段。合适的考题、恰当的考试方式，可以较准确地检测学生掌握所学知识和应用能力提高的情况，也可以促使学生在考前更好地按教学要求进行复习，而且还可以较客观地检验教师的教学效果，对整个教学状况有一个客观、科学的评价[3]。为此，我们设计了“全方位多层次”的考核办法。课程成绩以100分计，其中平时成绩占20%，设计性实验、讨论汇报等占30%，期末成绩占50%。平时成绩中，作业、小测验占10%，课堂提问、互动占5%，学习态度、纪律占5%。
对于期末考试，如果采用传统的闭卷考试形式，则会使教师的出题范围受到很大的限制。因为传热学课程中有大量的经验公式，这些公式不可能也没必要让学生死记硬背，但若闭卷考试，这部分内容就不太好出题。如果采用开卷考试，则很多学生就会认为考试很简单，没有从思想上重视考试，对于一些基本概念、基本原理也不去详细复习，考试时过于依赖教材，反而导致及格率偏低。这样学生对于基本概念、基本原理的掌握也非常不利。针对以上分析及传热学课程的特点，笔者认为采用“一页纸开卷”的考试形式最佳。也就是教师在考试之前给每个学生发一张盖有公章及教师签名的A4纸，学生在复习过程中可以在这张纸上写上公式等任何自己认为对考试有帮助的内容，在考试时可将这张纸带入考场参加考试。采用“一页纸开卷”的考试方式，教师出题范围不受限制，又为学生节省了大量死记硬背公式的时间，同时还有助于学生对课程重点知识的总结、归纳和筛选。
五、结语
通过几届学生的试验表明，传热学课程按照上述方法改革之后取得了良好的教学效果。学生通过学习，可以熟练掌握传热学课程的基本理论知识，为后续专业课程奠定了坚实的理论基础，同时，学生的实践知识、计算机应用能力、团队协作能力及自主学习能力等都得到了综合锻炼，满足高等职业教育的人才培养目标。
参考文献：
[1]李敏,李湛.工程热力学与传热学多媒体应用分析[J].理工高教研究,2004,(1):101-102.
工程流体力学笔记范文5
[关键词] 岩土工程 教学方法 改革 采矿工程
岩土工程是中国矿业大学（北京）采矿工程专业一门重要的本科专业基础课程。通过岩土工程课程的学习，使采矿工程专业的学生能够掌握岩土工程的基本知识和基础理论，分析岩土体的应力、应变、渗流变形和强度破坏的规律与特征，并能够运用岩土力学知识解决采矿工程中的一般岩土工程问题，为后续进一步学习矿山压力及其控制、井巷工程、露天边坡稳定等专业课程奠定基础。然而，在我校构建能源工业精英教育教学体系过程中，岩土工程课程传统的教学模式、授课内容和教学方法已不能适应新的形势要求。笔者结合该课程的特点和多年的教学实践，探讨了目前岩土工程课程教学过程中存在的问题，分析了岩土工程课程教学方法改革的思路。
一、岩土工程课程的特点
岩土工程是以岩（土）体为研究和工作对象，涉及岩体和土体的利用、整治和改造的一门综合性技术科学，广泛应用于市政、能源、水利、交通、航运、矿山、国防等领域。我校采矿工程专业开设的岩土工程课程横跨两大专业体系，内容涉及岩石力学、土力学及其相关学科领域，具有鲜明的专业特色，是采矿工程专业一门重要的本科专业基础课程。
1.岩石力学学科特点
岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩石（体）的力学行为以及与力学有关现象的一门科学，亦即研究岩石或岩体在各种力场作用下变形和破坏规律的理论及其实际应用的科学。作为一种经历漫长地壳运动和地层演化进程而形成的地质体，岩体是一种被大量节理、裂隙切割包围而形成的极端不连续、高度各向异性的材料，具有非常复杂的力学性态。岩体中还存在地应力，岩体工程的开挖将引起地应力以变形能的形式释放，而这种“释放荷载”正是造成岩石工程变形和破坏的作用力。因此，岩体无论是自身结构，还是其赋存状况、赋存条件均存在大量的不确定性，在一定程度上不应被视为一种结构材料或荷载，而应将其看作一种能够承担荷载的结构，从“系统”的角度采用不确定性方法进行研究。
由于岩石力学研究的对象是工程环境下的复杂系统，目前还很难像其他学科那样，为学生提供一个完整的理论框架和思想来解决今后遇到的岩石工程问题。因此，在教学过程中，不仅要讲授岩石力学的基本原理，更重要的是要让学生利用这些基本原理去解决实际工程中的各种岩石力学问题，为培养具有创新意识和创新能力的高技能人才奠定良好基础。
2.土力学学科特点
土力学的研究对象是土体，是应用材料力学、流体力学、弹性力学等基础理论知识研究土的工程性质和解决相关工程问题的技术学科。学习土力学的基本理论，宜从研究土的物理力学特性着手。
土是漫长地质历史的产物，是多孔、多相的不连续介质，碎散性、多相性和地质历史形成的自然变异性是土体区别于其他一切介质的三个特性。土的三大特性决定了土力学的理论体系特征及其研究内容，即强度问题、变形问题和渗流问题。这些问题相互独立又相互影响，使得土力学的研究内容零散，各研究问题之间联系不紧密。为解决上述三大工程问题，形成了土力学的三大重要理论――强度理论、固结理论和渗流理论。这三大基础理论构成了土力学的学科骨架，是目前解决土工问题的理论基础，也是土力学的教学重点。
3.岩土工程课程特点
岩土工程课程涉及岩石力学、土力学及其相关学科领域，其研究对象和研究方法较其它课程相比，具有课程内容广泛、理论性和综合性较强、知识点多而杂、与工程实践联系紧密等特点，许多重要理论和定理公式多来源于实验和实践经验，缺乏严格的理论推导。大多数学生认为岩土工程课程比较抽象、难以理解，是一门比较难以掌握的课程。因此，为了提高岩土工程教学质量和教学效率，应研究这门课程的特点，采取科学有效的教学方法，引导学生尽快适应教学特点并更好地掌握课程要求的知识技能。
二、岩土工程课程教学存在的问题
1.课堂教学方法陈旧落后
岩土工程的知识体系相对比较零散，理论教学过程中容易感觉枯燥无味。由于受到各种条件限制，岩土工程课程教学大都以课堂讲授为主，忽视了学生创新能力的培养，致使教学效果大打折扣。
2.课程教学手段单一
一些教师在课堂教学中仍采用单一传统的黑板加粉笔的教学方式。虽然部分教师采用先进的多媒体教学手段，但没有合理地选择和利用，一味地追求用多媒体教学替代传统黑板式的教学方法，造成一些需具体讲解的基本原理和公式的推导过程被忽略，影响学生理解和掌握，教学效果也很不理想。
3.与专业的实践性脱节
岩土工程是一门必须密切结合工程实践的学科。然而，受资金、场地和工程条件等因素制约，岩土工程教学体系与生产实践缺乏必要的结合，将大部分时间放在岩土力学的理论教学上，忽视了与实际工程的联系，造成教学与专业的实践性脱节。
三、岩土工程课程教学方法改革思路
1.精心准备教案，充实课堂内容
教材是体现教学内容和教学方法的知识载体，而教案则是教师的教学设计和设想，教案编排和组织质量的好坏直接影响学生对教材内容的理解和把握程度。为了满足课程教学的需要，在充分掌握教材内容之后，要精心组织教学内容，编写教案，组织教学。教案应对每个教学环节进行精心设计，一份优秀教案应包括教学目标、教学重点、教学难点、教学过程、教学方法、板书设计、教具准备等内容，在每个教学环节设立创新点，让学生积极主动地学习。
兴趣是创造性思维发展的永恒动力，当代大学生对未知事物都怀有强烈的求知欲望，当面对一门新课程，他们会怀着好奇心聆听第一次课。教师在上绪论课时应巧妙设计教案，吸引学生注意力，进而激发他们的学习兴趣。在岩土工程绪论课的教学过程中，首先应阐明课程的任务和内容，在讲述课程内容的同时，列举一些近代或现代岩土工程中一些失败的和成功的案例，或是学生身边熟悉的工程实例，激发学生学习兴趣，甚至引发热烈讨论，让学生感觉到不是一些枯燥的理论介绍，而是与实际生产和生活紧密的联系。例如，通过介绍著名的法国马尔帕塞（Malpasset）拱坝垮坝和意大利瓦依昂（Vajont）工程大滑坡事故，阐述若对岩土力学缺乏足够的研究和认识，将会造成巨大的工程事故。
教学是一门艺术，如何在课堂上把精心准备的教案展示出来，这不仅取决于教案设计的好坏，还取决于教师的语言表达能力。岩土工程课程中有些内容比较枯燥、有些内容则难以理解，如何将这些内容讲的具有艺术性和趣味性是一个难题。教师在授课过程中要脱稿讲授，自信演绎；做到胸有成竹，思维敏捷；得心应手，运用自如；要充满激情，富有感染力；语速语调适当，抑扬顿挫；语言精练，通俗易懂。总而言之，课堂上采用生动的比喻和幽默风趣的教学语言，可以增加讲课的趣味性，活跃课堂气氛，并能调动学生的积极性，加深对知识的理解和记忆。
2.改进教学方法，培养创新思维
创新是知识经济的灵魂，在教学改革中应探索如何将创造性教育与创新能力培养充分纳入日常教学活动之中，通过教学体系和教学方法的改革与完善，实施启发式教学，培养学生创新思维和创造能力。
岩土工程是一门专业性较强的课程，作为采矿工程专业的专业基础课，又需要有一定的深度和广度。在以往的岩土工程教学模式中，课堂教学主要以教师讲授为主，学生被动接受知识，遏制了学生学习的主动性。为了改变这种状态，真正形成学生主动学习的气氛，就应改革原先的教学方法，根据课程的特点和教学内容的难易程度，采用启发式、讨论式、研究式等多种教学方法，培养学生进行创造性思维。例如，对课程的重点、难点部分，采取详细讲解的方式，通过一个或若干个设计实例或工程案例进行引入，引导学生对问题的思考和分析，有利于调动学生的主动性；在授课过程中适当引入讨论课的教学形式，通过让学生课前查阅资料、课上各抒己见、课后归纳总结，在争鸣中解决问题，调动学生学习的兴趣和热情，培养学生自主学习的能力。
3.采用先进技术，丰富教学手段
考虑到岩土工程课程的特点，使用传统的课堂教学方式，由于板书速度慢，许多重要的内容、复杂的公式推导、例题的讲解都很不方便，建议课堂教学采用以多媒体电子课件为主、黑板板书为辅的教学方式。精心制作的多媒体课件，图文并茂，表现力丰富，能调动学生课堂情绪，增加授课信息量。但由于多媒体课件授课内容多、信息量大、重点不突出，学生可能疲于抄笔记，影响了听课效果。将传统的“黑板+粉笔”教学方式作为多媒体课件教学的有效补充，可以及时解决课堂教学中出现的新问题，增强了教学的交互式，有效地抓住了学生的思路。
为了改善教学环境、丰富课程教学资源，还可以充分利用网络优势，提高学生的自主学习能力。例如，开发岩土工程课程的BB网络平台，在平台上放置各种教学资源，包括多媒体课件、授课录像、教学大纲、教学日历，自学指导等，还有课后自测题、师生讨论区、答疑区、通知等，形成网络“教”与“学”的集成环境。学生可以通过网络平台进行自学和自测，了解自己对课程的掌握程度，并能实现教学资源的最大程度共享；教师则可以通过网上答疑系统，及时回答学生提问，帮助学生巩固所学知识。
4.理论联系实际，加强实验教学
注重教学内容与科研成果的有机结合，以提高学生的专业素质和科研思维。教师在课堂上除按教学大纲要求讲授有关内容外，还可将自己的科研成果有机结合到具体的教学内容中，理论联系实际，让同学了解相关学科的研究动态和最新进展，以及国家、社会、生产各部门的需要，激发学生的学习热情。例如，将教师所承担的“张矿集团牛西矿立风井回风道破裂分析与防治”项目的研究方法、技术路线、机理分析、治理措施等作为岩土工程课程教学内容的补充，开阔了学生思路。
岩土工程是一门实验性非常强的课程。然而，岩土工程教学普遍存在实验设备短缺、实验场地不足的窘境，这就要求授课教师能统筹安排，做好实验教学工作。实践教学改革的思路是：把培养学生实验技能放在首要位置，虚拟与现实相结合，动手与动脑相结合。一方面，通过鼓励学生参加大学生创新性实验项目或参与教师的科研项目，将岩土工程的知识点融入到项目中，增强学生运用科学知识和方法解决实际问题的能力；另一方面，充分利用计算机仿真技术，采用数值试验的手段来弥补实验场地、仪器设备的不足。例如，利用ANSYS有限元软件或FLAC有限差分软件，在计算机上给学生演示标准岩样在单轴和三轴受压状态下岩石破坏的全应力-应变过程。
四、结语
岩土工程学科的特点，对岩土工程课程建设和教学改革产生深刻影响，不能采用一般力学学科思路和方法进行岩土工程课程教学。应采用多种教学方法和教学手段相结合的方式，激发学生学习的浓厚兴趣，解决岩土工程课程知识点多、概念抽象、内容枯燥的教学难点。注重将工程实际中遇到的问题引入课堂教学中，理论联系实际，丰富教学内容，培养学生分析问题、解决问题、独立思考的能力。
参考文献：
[1]刘开云，乔春生，刘保国.研究生岩石力学课程教学改革探讨[J].高等建筑教育.
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[3]孙彩敏.土木专业建筑工程测量课程教学改革探讨[J].矿山测量，2009，(2)：90-92.
[4]刘开云，乔春生，刘保国.研究生岩石力学课程教学改革探讨[J].高等建筑教育.
工程流体力学笔记范文6
在分析比较国内外理工类教材优秀封面设计的基础上，运用美学理论及设计原理对建筑环境与能源应用工程系列教材封面进行重新设计，从而对理工类教材封面设计逻辑性与艺术性的有机结合进行了有效实践，并从中探讨了相关的设计规则、设计理念。
关键词
封面设计；科技；理工；建筑；教材
进入信息交流丰富而迅速的时代，图书封面信息传达的功能正在被更大限度地发挥，封面设计逐渐成为读者浏览图书的重要因素之一。好的封面设计可更为准确地传递内容信息，并获得读者更多的认同感。理工类教材是科技图书的一类，作为科技性、专业性内容的载体，在书籍装帧设计表现上具有一定局限性。专业性、严谨性和时代感是科技图书封面设计中应传达的审美特征。因此，理工类教材封面设计语言的选择与表达需有其自身的规律。本文参阅、比较国内外同类教材的成功封面设计，并以建筑环境与能源应用工程系列教材封面设计为实例，对理工类教材封面设计规律进行一些分析、探讨。
1国内外同类封面设计分析
1.1国外理工类教材流行封面设计国外科技出版和大学教科书出版较有影响力的几家出版社的畅销理工类教材，其封面设计总体特点呈现出鲜明的设计风格，整体结构理性、视觉元素活跃、平面构成简洁，稳重而不沉闷。这类封面设计趋于时代感、多样化和视觉张力的同时，始终保持着严谨的逻辑性。版面的分割多采用水平线和垂直线分割体现理性与秩序性，或用不对称分割达到均衡效果；封面色彩的选用更加个性化，明黄、翠绿、荧光蓝等张扬的色彩可被大面积使用，在构成设计的配合下，得到大胆而稳健的整体效果；随着图片技术的发展，插图有了更多的选择性并着重创意，具有内容针对性的高清照片、显微照片或抽象出主题的设计图案等，集信息传达、装饰效果于一体。例如，斯普林格出版社的“教学笔记”系列封面（图1）采用的是该社科技图书多年来的经典封面设计，运用具有对比效果的色彩以黄金分割比例矩形填充作为主体色彩，通过垂直分割与水平分割交叉的构图得到稳固的视觉效果，书名处于黄金分割线位置附近并与底色形成明度对比或补色对比，系列书主体色彩一致，分册根据内容主题抽象出单色插图，封面整体效果明确而具说服力。斯普林格出版社的《纳米科技教材》封面（图2）采用了工程技术类教材封面常用的水平分割构图，书名和主插图位于封面中部，限制在贯穿封面左右的水平矩形中，占封面面积1/3，整个封面通过明确的水平分割实现平稳的视觉节奏，背景图案上下贯穿版面从而带来构图变化。普兰蒂斯•霍尔出版公司的《基础有机化学》封面（图3）用拼图块样式的插图将版面进行了不对称分割，纯白背景上底部的图块填充为明黄色，平衡了整个封面的白色，封面顶部以一窄条柔和的绿色进行呼应，形成完整而通透的封面边界，具有精致而和谐的视觉效果。圣智学习出版公司的《制冷与空调技术》封面（图4）采用比例均衡的垂直分割构图，通过色相与明度的节奏变化实现色彩的和谐；插图采用散热器高清照片，经数字化处理后呈现出金属质感的粉蓝色，其内容与色彩心理直达“制冷、空调”主题[1]，插图的巧妙设计使得其图案效果和图片色彩都富于艺术性。
1.2国内畅销工程类教材的封面设计国内科技期刊、图书的封面设计已从较为单一的书名、作者等信息的传达到配以图案或照片增加变化，再而转向通过设计符号对风格差异、专业内涵、内容思想等的传达。相对滞后的理工类教材封面设计理念也在迎头赶上。建筑工业出版社的《热质交换原理与设备》属建筑环境与设备工程系列教材，其封面设计在十多年前是较为独特而成功的，一直沿袭下来仍不为过时。封面主体色彩即底色采用中等明度的灰蓝色，城市建筑的鸟瞰照片以“正片叠底”的形式作为整版的背景图案，版面下部有黄、橙、红暖色条纹形成有效的冷暖对比和线面对比；各分册以顶部的红、黄、绿等条形色块进行区分，其颜色的选择上还可更加考究（图5）。建筑工业出版社的《建筑设备》属土建学科专业系列教材。其封面水平分割为面积对称的上下两部分，上部填充主体色彩并放置主要信息，下部配以具有设计感的插图；该系列丛书主体色彩统一为成熟、可靠的红棕色，各分册以插图区分，插图的选择灵活有度且与色彩和构成都能有机融合（图6）。机械工业出版社的《空调工程》属建筑环境与能源应用工程系列教材，该系列共有30多个品种。封面底色即主体色彩，第一版分别用了绿、蓝、紫红、红、黄等底色，各分册不尽相同却又相近；第二版整体改进，选取冷调的蓝绿色作为统一的底色，具有了更好的整体印象（图7）。电子工业出版社的《电机学》为引进版教材。封面构成采用对比关系的水平分割，下部2/3面积的白色为底色，上部填充稳重的深红色作为主体色彩；其封面设计既符合国内理工类教材的设计规律，并较之原版封面具有不错的传承性。
1.3特点与规律通过以上具有代表性的案例的分析，可发现同类书封面设计构图方式、色彩搭配、插图选用、信息编排等方面的一些特点与规律。①版面构图富于逻辑性，常用到水平分割，其次是水平与垂直分割交叉，有时也会仅选用垂直分割，表达方式清晰、明确。水平分割的构图视觉节奏平稳，极具说服力。垂直分割与水平分割交叉的构图视觉效果稳固且更有变化，通过分割比例的控制可传达出较强的逻辑性。②色彩的运用趋于个性化和感染力，或用色彩的对比提高辨识度，或用色彩的和谐营造整体性。色彩表达具有专业感，更为准确、有说服力。③插图的选用具备专业性与针对性，图片经过数字处理后集信息传达、装饰效果于一体。④文字信息的编排侧重秩序性，重要信息横向排列，位于版面中上部最佳视域，黑体、宋体及二者少量变体是中文字体的最佳选择。⑤系列教材封面的整体设计更为周密，各分册封面变化谨慎，代表性的设计元素会贯穿全套封面，整体效果高度统一。总之，理工类教材的读者群体多为中青年，具有良好的教育背景，具备较强的逻辑思维能力与抽象概念理解力，对视觉形式也有其强烈的喜好。成功的国内外理工类教材封面设计与读者群都有着良好的适配性。因此，较为明显的封面风格与学术性、专业性的稳重并存将是较好选择。
2建筑环境与能源应用工程系列教材封面设计案例
2.1该系列教材曾用封面特点分析重庆大学出版社建筑环境与能源应用（设备）工程系列教材第一版于2002年出版，作为该专业的本科教材以专业课内容见长，为教学提供了有力支持。教材第一、二版先后采用过3种封面设计（图9—图11）：图9底色由白至灰渐变；主体色彩选用明度渐变的青、褐、红等，色彩的选用没有整体规划；各分册均以不同高层建筑的单色图片为插图，所指缺乏针对性。设计元素较为离散，不够体现该系列教材的专业特点。图10以浅灰色为底色，这在国内专业图书中是较为常用与保守的选择。书名和装饰线条运用了色彩元素，全系列设计了3种主体色彩（低明度，高纯度的蓝、绿、紫），但各分册的色彩安排是随机的，主体色彩面积小且较为零散。以内容相关的彩色图片（照片）作为插图，用圆环图案设定其边界，各分册以插图区分。内容相关的彩色照片作为插图十分直观，但对图片要求更高，纷杂的色彩和场景容易弱化主体信息并对封面整体效果产生负面影响。图11所属的系列封面以低明度的灰蓝色为底色，严谨、稳重底色传达出系列教材的专业性。书名用高纯度色彩，同类色竖条纹图案明度渐变作为主体色彩，各分册以主体色彩区分。大面积高纯度的主体色彩与底色的对比关系可突出理工类教材的应用性，如《燃气安全技术》分册以黄色作为主体色彩，与底色的对比强化了工业安全的警示之意[2]。该系列封面主体色彩的选用仍没有整体规划，有些分册的色彩搭配牵强，甚至影响整套教材的陈列效果。
2.2该系列教材封面的重新设计以该套系列教材最新版的推出为契机，对其进行了全新、整体的封面设计。根据对国内外同类教材封面设计的分析，学习借鉴其的常用设计规则，设计重点包括信息整合、色彩规划、版面构成、插图设计等方面。
2.2.1信息的整合建筑环境与能源应用工程专业是解决民用、工业以及医疗、交通等专业领域的室内环境问题的综合性学科，涵盖了能源、环境、设备等内容。其专业课程体系可分为专业基础课和专业课两部分。专业基础课包括工程热力学、工程流体力学、热质交换原理与设备、建筑环境学等理论知识课程，专业课包括冷热源工程、供暖通风与空气调节（或供热工程）、城市燃气工程、建筑环境测试技术、建筑电气等工程技术知识课程[3]，总共涉及30多个品种，数量较多，各分册需按照一定规则通过设计元素进行关联与区分。此类教材因内容体量、图表运用等特点，开本类型多采用16开（或相近开本），使得封面有充足的空间进行所需的设计。
2.2.2色彩规划首先将专业基础课和专业课分列两大板块，用主体色彩进行板块的区分。选用较低纯度、明度的蓝色作为专业课板块主体色彩（图12），以诠释工程技术知识的科学、时效、客观、综合等性质。选用中等纯度、明度的中性紫色作为专业课板块主体色彩（图13），诠释其逻辑性、原理性、基础性等稳定、可靠的性质。选用中等明度、纯度的绿色用于专业课板块中涉及环境、电力的分册，如建筑电气、建筑环境测试技术等（图14），以传达安全、“绿色”之意。系列教材的主体色彩呈现出理性的整体感觉，色相中性偏冷，陈列效果和谐，符合理工类教材的色彩语言。将插图、填充图案设计为灰色调，二者共同与主体色彩相平衡。书名选用单纯的白色，与3种主体色彩在明度上对比鲜明，并与插图中的留白相呼应。
2.2.3版面构成封面版面构成以水平、垂直分割相结合，以水平分割体现对称、垂直分割侧重于对比，位于右上方视觉重心的大面积矩形及左下方的小矩形用主体色彩填充，实现稳固、均衡的视觉效果，体现出理性与秩序性。书名与作者信息分居水平对称轴线上、下方，均为视觉中心所在。系列书名采用“远离”处理方式，紧凑排列于版面顶部，不凸显也不易被忽视[4]。插图放置于版面左上位置，所处优先阅读顺序仅次于书名信息。
2.2.4插图设计将该系列教材的插图内容设计为3种形式。①与主题密切相关的实景照片局部：如《供暖通风与空气调节》封面（图12）选用机场建筑室内空调系统照片的局部，展现了建筑内部空间环境并突出了一处风口的设计。插图选取照片精彩的局部，使其效果不凌乱且有设计感。②能够表达理论或设备原理的效果图、原理图：如《热质交换原理与设备》封面（图13）选用了热交换器工作原理的三维效果图局部，剖面结构与示意箭头明晰地展示了设备中的热交换过程。插图的灰度层次与简繁得当的细部图形都有较好的装饰效果。③从主题中抽象出来的装饰图案：如《建筑电气》封面（图14）的插图意在抽象出建筑供配电系统、照明系统、安全控制网络等概念，读者通过书名的提示能够领会到其所指[1]。每幅插图都在图片素材的基础上经过了细致的数字处理，达到信息传递准确、装饰效果和谐的要求。
2.2.5文字编排文字信息的编排遵循从上至下的视线移动轨迹。书名、作者作为重要信息采用横向排列，位于黄金分割线下方及对称轴线附近，即版面上的最佳视域。字体设定较为谨慎，选用黑体和等线体两种，书名用醒目的粗黑体，作者信息、系列书名用式样相近的等线体，纤细的笔画与粗重的笔画对应，统一而有变化。
2.2.6调整考虑到色彩作为第一视觉语言对读者具有的影响力，尝试设计了分别以主体色彩的互补色或邻近色填充的3种条形色块，与3种主体色彩搭配（深蓝—橙红，酱紫—浅金，深绿—宝石绿）[5]。该色块也将作者信息集合起来与书名形成呼应。最终，封面整体效果在稳重的基调上更加富于热情。经过重新设计，该系列教材封面有了全新的呈现：其主体色彩和平面构成的效果整体、稳重而不沉闷；插图色调与主体色彩和谐，图片内容成为封面设计的有机组成；书名设计简洁、醒目、信息编排具有层次感和可读性。考虑到系列教材出版的整体性、连续性的特点，系列封面整体呈现时也有着完整的设计形式与较好的辨识度，有利于品牌的树立。
3结语
当下国内理工类教材封面在设计理念、视觉观感等方面都有很大程度的提高。在内容一定的条件下，成功的系列封面设计更有助于树立出版物的品牌。本文通过对近期同类封面分析比较，对适合理工类教材特点的设计规律进行探索，尝试运用于建筑环境与能源应用工程系列教材的封面设计，取得了一定积极的效果。希望在伴随时展的不断探索中形成更多成熟的设计理念与有效的设计规律以指导理工类图书、教材封面设计，以满足读者的审美需求并为读者提供更佳的审美体验。
参考文献
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