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与流体力学有关的现象范文1
【关键词】工程流体力学 石油教学 学习 改革
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）12-0231-02
近几年随着后备储量持续增长，我国的石油工业以前所未有的速度向前发展，这就要求石油工程技术人员必须掌握扎实先进的专业知识。石油工程专业有其自身浓郁的行业特点，其目标是培养能在石油工程领域从事油气钻井工程、采油工程、油藏工程、油气储运等方面人才。在油气勘探开发储存运输过程中，存在广泛而复杂的流体流动现象，所以工程流体力学一直以来都是石油工程专业的核心基础课。
一、上好“绪论”课
“绪论”是教材的开篇之言，通常对全书有一个概括性的介绍。包括内容的设置、该学科的发展简史、与相关学科的联系和今后的发展方向及动态。在教学过程中，充分备课，形象生动地上好绪论课，使教师在后继的教学工作中事半而功倍。总结多年的实践经验，讲好“绪论”可从以下几个方面对教学产生积极的作用和影响：1.可激发学生的学习兴趣和求知欲。知之者不如好之者，好之者不如乐知者，三个层次呈递进状态，乐学是最高层次的学习热情，浓厚的兴趣能推动学生独立进行探索性的学习，而且在学习中主动克服困难，排除干扰；2.可促使学生在学习过程中将流体知识运用到专业课中，使知识融会贯通，有利于加深对专业知识的理解；3.可帮助学生了解学科的前沿动态，吸收最新知识，有利于学生对个人求学生涯的整体规划，优化职业生涯。
二、定位教材，扩展内容
很多工科院校都开设了工程流体力学，针对不同的专业，流体力学的学习侧重点肯定不一样，那么对于石油工程专业而言，流体力学知识服务于钻井、采油，偏重于工程运用，所以在讲授过程中不必要求学生熟练掌握每一个公式的推导过程，只需了解就可以，更多讲解与专业相关的实际运用，那么教材的选择就很重要了。广泛阅读流体教材，选择与专业最匹配的教材是首要任务。目前市面上有很多版本内容不同的教材，在定位教材后，难免教材在编排上不是尽善尽美，那么就要对选定教材的内容进行适当的扩展，可以加深加宽知识体系，更有利于激发学生的学习热情。
三、讲究课堂内教学方法和手段
自工作来，对于教学方法和手段进行了不断的摸索完善，工程流体力学侧重于应用流体力学的基本原理、理论与方法研究，解决工程实际问题。研究方法也遵循“实践-理论-实践”的基本规律。在实际教学过程中，发现学生最大的问题在于――不知道怎么学，不是学不会，而是没有找到适合这门课的学习方法。所以需要教师讲究课堂教学方法，采用合适的教学手段，让学生不至于感到知识晦涩难懂，继而失去学习兴趣。例如：每次上课前提问回答上次课的学习重点内容，集中学生的注意力，在此同时给了学生收拾情绪的时间，以利于新课的讲授；在上课过程中对于有散发性的问题，可以采用提问的方式调动学生主动思考，并给予一定的奖励；如果章节内容相对简单易懂，可以促使学生自己上台讲授，一方面激发学生自主学通学透，另一方面建立学生强大的自信心。
四、积极收集反馈信息
一方面在课间与学生主动沟通，了解学生的思想动态，拉近与学生的距离，才能最广化地获得反馈信息，师生关系。另一方面及时布置练习，既要起到巩固的作用，又要充分发现学生的学习难点，然后有的放矢的解决难题。要想获得预期的效果，教师在布置作业前必须精心研究习题内容，布置有代表性的习题，既不重复也不遗漏，然后尽快批改作业，在知识遗忘的截止时间前纠正错误，使学生形成正确的知识结构。
五、善用多媒体工具
随着科技越来越发达，原本的板书形式慢慢远离学生的视线，取而代之的是多媒体教学，在充分享受信息化的同时，要考虑学生的接受能力与接受程度。目前学生普遍反映多媒体教学虽然信息量大，但对于较大的信息量，学生难以全部接受，更容易形成抵触心理。在充分征求学生的意见后，得到的结论是：善用多媒体工具――用于展示图片、动画和教学影像。
将板书与多媒体合理地结合在一起，板书用于基础知识的学习，多媒体展示流体复杂的流动状态与工程实际运用，便于学生的理解接受，最大化地保持学生的学习热情。
六、重视实验课
目前，学生中普遍存在重理论轻实践的心理，做实验敷衍了事，写实验报告只用粘贴复制就可以了，无论数据合理与否，应付交差就完事了，数据不正常也不思考，实属本末倒置。流体力学是一门以实验为基础的力学分支，实验探究不仅是教学的内容，更是培养学生科学素养的手段。加强实验教学有利于激发学生学习兴趣、有利于培养学生动手能力、有利于概念的构建、有利于模型的建立、有利于定律的导出、有利于结论的检验、有利于创新能力的培养。特别是流体力学中很多经验公式，都是大量做实验总结出来的，所以实验是理论的源泉。现在实验课均是实验教师演示给学生看，然后学生参照实验指导书依葫芦画瓢做一遍，遇到问题依赖于教师，不主动思考，完全失去了做实验的意义。
七、结论
工程流体力学是一门专业基础课，对专业知识的学习有着至关重要的意义，对工程流体力学的教学思考是永无止境的，作为一线教师，要在工作中不断摸索实践，积累丰富的教学经验，在教学中实践改革，提高教学质量，使学习工程流体力学的过程充满乐趣与动力。
参考文献：
[1]李会芬.热能动力类《工程流体力学》课程学习的几点建议[J].广西大学学报，2007，（10）.
[2]黄卫星，肖泽仪，伍勇，魏文韫.过程装备专业工程流体力学课程的地位与教学要求[J].化工高等教育，2010，（1）.
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关键词 工程力学 环境科学 综合应用
中图分类号：X-019 文献标识码：A
1 工程力学与环境科学的学科交叉理论
工程力学是20世纪50年代末出现的。首先提出这一名称并对这个学科做了开创性工作的是中国学者钱学森。
在20世纪50年代，出现了一些极端条件下的工程技术问题，所涉及的温度高达几千度到几百万度，压力达几万到几百万大气压，应变率达百万分之一～亿分之一秒等。在这样的条件下，介质和材料的性质很难用实验方法来直接测定。为了减少耗时费钱的实验工作，需要用微观分析的方法阐明介质和材料的性质；在一些力学问题中，出现了特征尺度与微观结构的特征尺度可比拟的情况，因而必须从微观结构分析入手处理宏观问题；出现一些远离平衡态的力学问题，必须从微观分析出发，以求了解耗散过程的高阶项；由于对新材料的需求以及大批新型材料的出现，要求寻找一种从微观理论出发合成具有特殊性能材料的“配方”或预见新型材料力学性能的计算方法。在这样的背景条件下，促使了工程力学的建立。工程力学之所以出现，一方面是迫切要求能有一种有效地手段，预知介质和材料在极端条件下的性质及其随状态参量变化的规律；另一方面是近代科学的发展，特别是原子分子物理和统计力学的建立和发展，物质的微观结构及其运动规律已经比较清楚，为从微观状态推算出宏观特性提供了基础和可能。
总的来说，工程力学具有现代工程与理论相结合的特点，有很大的知识面和灵活性，对国家现代化建设具有重大意义。
2工程力学理论在环境科学中的发展
2.1环境与力学的学科特点
工程力学虽然还处在萌芽阶段，很不成熟，而且继承有关老学科的地方较多，但作为力学的一个新分支，确有一些独具的特点。工程力学着重于分析问题的机理，并借助建立理论模型来解决具体问题。只有在进行机理分析而感到资料不够时，才求助于新的实验。
工程力学注重从微观到宏观，以往的技术科学和绝大多数的基础科学，都是或从宏观到宏观，或从宏观到微观，或从微观到微观，而工程力学则建立在近代物理和近代化学成就之上，运用这些成就，建立起物质宏观性质的微观理论，这也是工程力学建立的主导思想和根本目的。
虽然工程力学引用了近代物理和近代化学的许多结果，但它并不完全是统计物理或者物理化学的一个分支，因为无论是近代物理还是近代化学，都不能完全解决工程技术里所提出的各种具体问题。工程力学所面临的问题往往要比基础学科里所提出的问题复杂得多，它不能单靠简单的推演方法或者只借助于某一单一学科的成就，而必须尽可能结合实验和运用多学科的成果。
2.2研究内容和方向
工程力学主要研究平衡现象，如气体、液体、固体的状态方程，各种热力学平衡性质和化学平衡的研究等。对于这类问题，工程力学主要借助统计力学的方法。
工程力学的研究工作，目前主要集中三个方面：高温气体性质，研究气体在高温下的热力学平衡性质（包括状态方程）、输运性质、辐射性质以及与各种动力学过程有关的弛豫现象；稠密流体性质，主要研究高压气体和各种液体的热力学平衡性质（包括状态方程）、输运性质以及相变行为等；固体材料性质，利用微观理论研究材料的弹性、塑性、强度以及本构关系等。
工程力学研究方向主要有：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、工程动力学与爆破。
3工程力学理论在环境科学中的应用
3.1材料力学与环境
材料力学在生活中的应用十分广泛。大到机械中的各种机器，建筑中的各个结构，小到生活中的塑料食品包装，很小的日用品。各种物件都要符合它的强度、刚度、稳定性要求才能够安全、正常工作，所以材料力学就显得尤为重要。
利用材料力学中卸载与在加载规律得出冷作硬化现象，工程中常利用其原理以提高材料的承载能力，例如建筑用的钢筋与起重的链条，但冷作硬化使材料变硬、变脆，是加工发生困难，且易产生裂纹，这时应采用退火处理，部分或全部地材料的冷作硬化效应。
3.2固体力学与环境
自然界中存在着大至天体，小至粒子的固态物体和各种固体力学问题。人所共知的山崩地裂、沧海桑田都与固体力学有关。现代工程中，无论是飞行器、船舶、坦克，还是房屋、桥梁、水坝、原子反应堆以及日用家具，其结构设计都应用了固体力学的原理。
固体力学研究的内容既有弹性问题，又有塑性问题；既有线性问题，又有非线性问题。在固体力学的早期研究中，一般多假设物体是均匀连续介质，但近年来发展起来的复合材料力学和断裂力学扩大了研究范围，它们分别研究非均匀连续体和含有裂纹的非连续体。
固体力学的研究对象按照物体形状可分为杆件、板壳、空间体、薄壁杆件四类。薄壁杆件是指长宽厚尺寸都不是同量级的固体物件。在飞行器、船舶和建筑等工程结构中都广泛采用了薄壁杆件。
3.3流体力学与环境
流体力学中研究得最多的流体是水和空气。它的主要基础是牛顿运动定理和质量守恒定理，常常还要用到热力学知识，有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和高等数学、物理学、化学的基础知识。
与流体力学有关的现象范文3
关键词 工程力学 理论研究 发展现状
中图分类号：TB121 文献标识码：A
1绪论
工程力学是20世纪50年代末出现的。首先提出这一名称并对这个学科做了开创性工作的是中国学者钱学森。
在20世纪50年代，出现了一些极端条件下的工程技术问题，所涉及的温度高达几千度到几百万度，压力达几万到几百万大气压，应变率达百万分之一～亿分之一秒等。在这样的条件下，介质和材料的性质很难用实验方法来直接测定。为了减少耗时费钱的实验工作，需要用微观分析的方法阐明介质和材料的性质；在一些力学问题中，出现了特征尺度与微观结构的特征尺度可比拟的情况，因而必须从微观结构分析入手处理宏观问题；出现一些远离平衡态的力学问题，必须从微观分析出发，以求了解耗散过程的高阶项；由于对新材料的需求以及大批新型材料的出现，要求寻找一种从微观理论出发合成具有特殊性能材料的“配方”或预见新型材料力学性能的计算方法。在这样的背景条件下，促使了工程力学的建立。工程力学之所以出现，一方面是迫切要求能有一种有效地手段，预知介质和材料在极端条件下的性质及其随状态参量变化的规律；另一方面是近代科学的发展，特别是原子分子物理和统计力学的建立和发展，物质的微观结构及其运动规律已经比较清楚，为从微观状态推算出宏观特性提供了基础和可能。
总的来说，工程力学具有现代工程与理论相结合的特点，有很大的知识面和灵活性，对国家现代化建设具有重大意义。
2工程力学的发展
2.1工程力学的特点
工程力学虽然还处在萌芽阶段，很不成熟，而且继承有关老学科的地方较多，但作为力学的一个新分支，确有一些独具的特点。工程力学着重于分析问题的机理，并借助建立理论模型来解决具体问题。只有在进行机理分析而感到资料不够时，才求助于新的实验。
工程力学注重从微观到宏观，以往的技术科学和绝大多数的基础科学，都是或从宏观到宏观，或从宏观到微观，或从微观到微观，而工程力学则建立在近代物理和近代化学成就之上，运用这些成就，建立起物质宏观性质的微观理论，这也是工程力学建立的主导思想和根本目的。
虽然工程力学引用了近代物理和近代化学的许多结果，但它并不完全是统计物理或者物理化学的一个分支，因为无论是近代物理还是近代化学，都不能完全解决工程技术里所提出的各种具体问题。工程力学所面临的问题往往要比基础学科里所提出的问题复杂得多，它不能单靠简单的推演方法或者只借助于某一单一学科的成就，而必须尽可能结合实验和运用多学科的成果。
2.2研究内容和方向
工程力学主要研究平衡现象，如气体、液体、固体的状态方程，各种热力学平衡性质和化学平衡的研究等。对于这类问题，工程力学主要借助统计力学的方法。
工程力学的研究工作，目前主要集中三个方面：高温气体性质，研究气体在高温下的热力学平衡性质（包括状态方程）、输运性质、辐射性质以及与各种动力学过程有关的弛豫现象；稠密流体性质，主要研究高压气体和各种液体的热力学平衡性质（包括状态方程）、输运性质以及相变行为等；固体材料性质，利用微观理论研究材料的弹性、塑性、强度以及本构关系等。
工程力学研究方向主要有：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、工程动力学与爆破。
3工程力学的应用
3.1材料力学
材料力学在生活中的应用十分广泛。大到机械中的各种机器，建筑中的各个结构，小到生活中的塑料食品包装，很小的日用品。各种物件都要符合它的强度、刚度、稳定性要求才能够安全、正常工作，所以材料力学就显得尤为重要。
生活中机械常用的连接件，如铆钉、键、销钉、螺栓等的变形属于剪切变形，在设计时应主要考虑其剪切应力。汽车的传动轴、转向轴、水轮机的主轴等发生的变形属于扭转变形。火车轴、起重机大梁的变形均属于弯曲变形。有些杆件在设计时必须同时考虑几个方面的变形，如车床主轴工作时同时发生扭转、弯曲及压缩三种基本变形；钻床立柱同时发生拉伸与弯曲两种变形。
利用材料力学中卸载与在加载规律得出冷作硬化现象，工程中常利用其原理以提高材料的承载能力，例如建筑用的钢筋与起重的链条，但冷作硬化使材料变硬、变脆，是加工发生困难，且易产生裂纹，这时应采用退火处理，部分或全部地材料的冷作硬化效应。
3.2固体力学
自然界中存在着大至天体，小至粒子的固态物体和各种固体力学问题。人所共知的山崩地裂、沧海桑田都与固体力学有关。现代工程中，无论是飞行器、船舶、坦克，还是房屋、桥梁、水坝、原子反应堆以及日用家具，其结构设计都应用了固体力学的原理。
固体力学研究的内容既有弹性问题，又有塑性问题；既有线性问题，又有非线性问题。在固体力学的早期研究中，一般多假设物体是均匀连续介质，但近年来发展起来的复合材料力学和断裂力学扩大了研究范围，它们分别研究非均匀连续体和含有裂纹的非连续体。
与流体力学有关的现象范文4
(一)研究生对课程的学习兴趣不浓厚
“一天一门课，一周一学期”，体现了当今中国大学研究生期末的一个典型场景。每学期的最后两周各门考试密集展开。一部分平时混沌度日的研究生，不得不突击学习以便应付考试，或者大段摘抄专业书籍和文献以应付课程论文，岩体水力学课程教学也不例外。因此，研究生毕业后被指缺乏专业技能，缺乏竞争力，就不足为怪了。抛开学习态度不端正、学习目标不明确等主观因素，造成此现象的一个关键原因，是教师没能充分调动研究生对岩体水力学的学习兴趣和热情。研究生的学习环境自由宽松，这样安排的初衷，是便于研究生将时间用在自己感兴趣的领域，增长自身知识，激发研究潜能。如果研究生教育阶段仍无法让学生感受到学习兴趣和乐趣，而是选择了用强制力逼迫或者听之任之的极端方式，这样做的效果是很不理想的。
(二)研究生地质学基础知识薄弱
受不同院校、不同行业的影响，研究生在本科阶段的专业水平参差不齐，综合运用已有知识学习新知识以及解决实际问题的能力相差很大。水利、采矿、地质、石油类院校的本科教学环节，对水文地质学、工程地质学和岩石力学等地质类课程普遍比较重视，这也成为了这类高校在岩体工程专业研究生培养上的有利条件。然而，目前国内具备岩土工程专业研究生招生资格的高校，是以土木工程类院校为主。土木类院校以建筑工程为行业背景，以工业和民用建筑为主体研究对象，对水文地质、工程地质和岩体力学等课程重视不够是普遍存在的问题，甚至许多土木类高校本科阶段不开设岩体力学课程或作为选修课，岩土工程专业研究生也没有开设工程地质学课程。这导致大量的岩土工程专业研究生的地质学概念不清，严重影响他们对岩体水力学课程的学习质量，教师的教学效果和品质也受到很大的限制。
(三)学校实验条件有限，课程的实践教学环节严重不足
岩体水力学教学除了对理论讲述环节要求高，对实践性教学环节的要求也很高。室内实验揭示岩石最基本和最普遍的水力学特性，在岩石水力学实践性教学中至关重要。诸如软化系数测定，孔隙率和渗透率测试，三轴应力条件下的渗透率变化测试等都是岩石水力学性质的基础实验。然而，大部分高校的现状是实验设备和实验场地严重不足。如最基本的带水渗或气渗功能的电液伺服岩石三轴试验机，国产的试验机在国内高校装备数量很有限，功能齐全的高精度进口试验机更是凤毛麟角。基本设备都不齐全，大尺寸设备和实验场地就更为缺乏了。这会使研究生对岩石水力学实验的认识停留在字面理解上，很难真正掌握实验原理及数据处理技术。
(四)教师专业素养和学术水平有限
具有较高的专业素养、学术水平、创新意识和能力的实践教师队伍是研究生创新人才培养的关键。由于岩体水力学课程较新，可选教材比传统课程少。除了专门从事岩石水力学研究的专业人士之外，大部分承担岩体水力学课程教学的任课教师都会遇到备课困难，知识点讲解不清等问题，在课程内容广度和深度的把握上也是拙襟见肘，很难达到研究生课程的教学效果和教学品质。
二、教学改革思路与措施
(一)激发研究生的专业兴趣
岩体水力学牵涉的知识点众多且繁杂，在教学过程中，教师因为想把各知识点的概念尽量罗列齐全，不发生遗漏，从而讲授得过于理论化，使学生觉得听课十分乏味。人天生有好奇心，学习新知识、探寻未知世界本是奇妙而富有乐趣的。可以通过国家重点和大型岩石工程实例、国内外著名的工程灾害事件的现场照片、统计数据等资料，最大程度地调动研究生对岩体水力学课程的好奇心和探索欲望，从而提高学习兴趣。结合岩石遭地下水渗流破坏造成的重大工程失事实例，如意大利Vajont水库左岸大滑坡、法国Mal-passet双曲拱坝全坝溃坝、美国Teton土坝岩基段溃决［5］，以及英国Woodhead和Bilbery坝、美国Francis重力拱坝、意大利Gleno连拱坝、阿尔及利亚Gabra坝、西班牙EwgadeTera支墩坝、法国Bouzey坝等失稳破坏事故，借助统计分析资料(如国际大坝委员会)，从实例中强有力地体现岩体水力学性质对岩体强度和变形特性的巨大影响，突出研究的重要性。同时，让研究生充分了解这些事故，改变了工程界对岩体结构稳定性的传统认识，开辟了岩体水力学中众多新兴研究领域和方向，激发研究生的研究欲望，甚至可以培养研究生的科研责任感。
(二)完善研究生地质学基础知识
为了弥补大部分研究生地质学基础知识薄弱的问题，在充分调动学生的求知欲之后，强调岩体水力学是一门以工程地质学、水文地质学为地质学主线，以流体力学、地下水动力学为水力学主线，以材料力学、结构力学、弹塑性力学、岩体力学为力学主线的综合学科。让研究生深刻体会岩体水力学的多学科交叉融合特点。在课程讲述过程中，若遇到与地质学有关的知识，要注重基础，详细讲述，尽可能帮助研究生建立正确的水文地质学、工程地质学和岩体力学概念。如水文地质学中，溶穴、岩溶率、裂隙水和岩溶水、含水层和隔水层、隔水顶底板、贮水系数、渗流、层流和紊流、水流折射定律、溶滤作用;工程地质学中的岩浆岩、沉积岩、变质岩、断层构造、水化作用、侵蚀作用、膨胀系数;岩体力学中的地下硐室、锚固与注浆、节理、充填与胶结、损伤与断裂、水力劈裂等基本专业术语，均需要详细讲解。注意强调岩体的各种地质构造、天然缺陷、高度非线性、各向异性、多尺度特点及不确定性特征，以及裂隙岩体中非达西流现象、岩石结构的宏、细观层次认识等难点问题，并且告知学生岩体水力学理论存在的问题。例如:对岩体中渗流描述，几乎完全照搬土体渗流学，即孔隙介质渗流学的方法及经验来解决，而裂隙岩体渗流还处在发展阶段，对单裂隙渗流的研究和认识较为成熟，但对裂隙网络情况以及非稳定渗流还有待深入探索。
(三)教学模式和方法改革，注重实验和现场调
研等实践内容和本科卓越工程师培养计划的要求不同，研究生教学的核心并不仅仅是让学生去掌握某一专业知识或某一种实验方法，而是要让学生学会发现问题和解决问题的思路、方法，培养研究生获取知识和创新的能力。一方面，围绕岩体水力学的基本概念、岩体渗流规律的地质分析、基础力学理论和力学参数、岩体水力学的工程应用展开，结合岩体水力学的地质分析方法、室内外试验方法、物理和数学模拟方法、系统综合分析方法，以教师的专题介绍和研究生的学习汇报结合形式，加强和学生的互动，增加学术思想的碰撞，启发和引导研究生深入理解科学问题。另一方面，除了为学生选择合适的教材之外，还要给出相关参考书目，如《岩石水力学与工程》(张有天著)，《裂隙岩体水力学基础》(朱珍德、郭海庆著)，《岩体水力学导论》(仵彦卿、张倬元著)，《高等岩石力学》(周维垣著)等，并且鼓励学生广泛阅读学术期刊文章。开展理论和实践的同步性教学改革。在岩体水力学课程的实践环节中，带领学生走进实验室，针对具体的实验仪器，讲解设备构成，让研究生亲自动手全程完成实验。贵重设备可能不宜人人使用，但可以请研究生全程观摩实验，并同专职实验员或博士生深入讨论和交流，鼓励学生撰写实验心得。
采取物理实验与数值实验结合的教学模式，把基于计算机仿真技术的软、硬件平台应用于岩石水力学教学中，拓宽传统实验教学中的实验对象，通过鼓励、指导学生自发设计模型进行数值仿真分析，开拓学生视野，激发学生的思维能力和创造性，有利于学生理解和掌握教学内容，同时也可以促进教学人员科研能力的提高，还能在一定程度上弥补部分实验设备缺乏的不足。此外，还可以采用现场实地调研的实践性教学方式。厦门市地质和地理环境复杂多样，雨季频繁，构成了滑坡灾害易发的基本条件。根据厦门的工程地质条件，选择华侨大学附近的集美区后溪镇(2007年被确定为厦门市14处重要地质灾害地点之一)为调研场所，在由暴雨导致该地区边坡滑坡的灾害现场，讲解水力耦合作用下岩土体的变形和破坏规律，帮助学生更形象地理解岩体水力学的水力耦合基本理论。当然，每一所高校，每一位教师的特点不同，必须根据本单位实际的软硬件条件，确立课程教学改革的具体方式，而不是盲目借鉴其他重点院校的教学模式。岩体水力学课程专业性较强，建议在研究生第一学年的下学期开设。
(四)结合教师科研项目，提升教学品质
近几年，华侨大学积极鼓励教师进行科学研究。岩土工程专业教师组建岩土力学与地下工程科研创新团队，承担了国家自然科学基金“深部裂隙岩体HM耦合作用下的声学特性及参数研究(批准号51109084)”、“卸荷作用下岩石渗透性与损伤协同演化规律及主被动式声学表征(批准号51374112)”，以及多项省部级、地厅级科研项目。教师在科学研究过程中，查阅大量文献资料，紧密跟踪国际和国内的研究前沿，时刻关注岩石水力学发展和最新的学术成果。通过不断努力，比较准确地把握到学术研究的发展方向，掌握了岩体水力学研究的一些新的实验和理论分析技术，对水力耦合作用下岩石的强度、变形、损伤破裂和渗透性演化特性，以及卸荷条件下岩石渗透性与损伤协同演化的宏细观表征等方面有了一定突破性认识，获得了岩体水力学的新知识，教师自身的综合素质也得到了一定提高。将科研体会和成果融入教学中，进一步提高教学的理论起点，深化教学内容，能够让课程教学跟上岩体水力学学科最新进展。例如:结合笔者所在科研创新团队近期开展的渗透压–应力耦合作用下的岩石渗透率与变形关联性三轴试验研究，以物理实验为基础，让研究生借助高性能计算机，利用PFC2D颗粒流分析软件，建立符合室内砂岩渗透压–应力作用三轴试验的数值模型，定义流体域和流固耦合的控制方程，模拟岩石在不同围压和渗透压组合条件下三轴压缩试验。图1为不同时步试样孔隙压力分布情况，图2为微裂纹分布模拟和试验破坏结构照片，图3为不同渗透压下岩石渗透率云图。结合物理实验和数值仿真结果，和研究生一起讨论荷载和孔隙水压力共同作用下，岩石的宏观变形发展、细观裂纹发育、剪切带内外应力状态、孔隙率特征、渗透率演化特性等。
三、结语
与流体力学有关的现象范文5
关键词：化学工程技术；化学生产；应用
中图分类号：C35 文献标识码： A
引言
近几年，由于我国科学技术水平的进步，自动化技术的应用在各行各业中逐步扩散起来，比如化学工程技术在化学生产中的应用也逐渐受到人们的关注，化学工程行业关系着人们的日常生活，影响着其他行业的发展，所以对在化学生产过程中的应用进行研究探析，是十分有必要的实时话题。
化学工程是一门将一系列化学有关的知识进行深研究的化学或物理过程的知识学科，它还包括对原有化学设备进行改革，以化学思想为基础将理论和实际工程知识糅合。具体工作可包括研发新产品、设计、模拟、操作实验来强化装备等硬件设施。化学工程领域包括范围广泛，其中有机化学、无机化学、石油化工等领域，因此化学工程是国民经济建设从而推动社会进步重要的工程领域。目前化学工程技术的发展方向是逐渐趋向连续化、集约化、自动化、高效化和自动化、精密化。由于化学工程技术被广泛运用到生活领域所以对其的研究是十分有必要的。
一、化学工程技术的概述
化学工程技术主要研究化学生产过程中产品的研究开发，同时也需要设计和管理反应装置，因此它是一门集合理论和实际操作的综合性技术。在化学生产中运用化学工程生产技术，可以显著提高生产效率，缩短生产时间，同时还可以大幅提高产品的质量，减少成本和原材料的消耗，对于产品的开发以及技术的改进都具有非常重要的作用。
近几年我国的科学水平不断进步，化学工程技术越来越来越广泛地被应用在化学生产中。化学生产关系着全社会对化工产品的需求，也影响着我国其他产业的生产发展。化学工程技术在化学生产中的应用十分必要，对于维持人们的正常生活和社会的稳定都有重要作用，因此，其应用也越来越受到人们的重视[1]。
二、化工生产的分析
第三产业主要包括，一些机械行业，化工行业，煤炭行业等。所谓的化工行业，成为第三产业的重要组成部分。化工行业有效促进中国农业产业化的快速发展，进一步的满足人民群众的生产和生活的需求。化学肥料有效的保障了国内的农业发展，化学肥料是目前中国农业应用中较广生产资料。然而，化学肥料的生产会造成较大污染程度废水的排放，而泥土与化学肥料在接触中也不可避免地产生化学废物，化学肥料已成为在本质上的污染来源之一。从中国目前的化工生产装置的分析，一般都以环境为代价进行化工生产。具体分析如下，化学工业在中国的发展程度并不算高，这一现象主要体现在生产效率上，这就使得化学生产有着显著的缺点。
三、化学工程技术在化学生产中的应用探究
1、绿色化学反应技术
环境问题在当今社会的发展中显得尤为重要，而绿色化学就是指不会污染环境的，甚至在某一方面可以起到保护环境作用的一门化学技术[3]。这种技术主要采用化学方法和技术来减少甚至消除潜在的污染源，比如那些有碍社会安全、损害人类健康、影响生态环境的原材料都可以通过这种技术加以治理或改善，从而减少对环境的污染以致达到保护环境的目的。而且，绿色化学技术可以将污染从源头上就加以消除和治理，因此，对环境治理可以非常彻底。此外，有些绿色化学技术还可以生产出对环境有利的材料，实现资源的回收再利用等，对于保护环境具有重要意义。
2、超临界的化学反应技术
所谓的超临界反应是指反应过程中的温度和压力都处在临界点之上，这样的状态往往是介于液体和气体之间。而超临界流体就是指具有液体和气体双重性质的物质。这种超临界流体的应用十分广泛，在生物化工、化学工业、医药工业以及食品工业等表现出巨大的研究价值，具有十分光明的发展前景。虽然目前我国的超临界化学技术已经取得了巨大的进步，但近年来这一技术的探究和发展阶段仍处于初级阶段，待进一步深入研究。
3、新分离技术
在化工生产中，传统的分离技术是利用沸点的不同，使不同的组分从分离塔中先后被分离出来。随着科学水平的进步，分离技术也在不断地更新和改进，但是仍然存在很多不足的地方。而信息技术的发展，给分离技术带来了一个崭新的局面，人们将信息技术引进到分离技术的开发研究中，取得了非常明显的进步。比如在热力学的传递性质和多相流的研究过程中，就是引入信息技术，并使之发挥功效，进而达到分离的目的，此方法已经成为成熟的分离技术。再如分子模拟可以提高预测平衡性质的水平，进而加速分离分子，可以用于开发新型的高效分离剂。因此，信息技术的引入对于深入和促进分离技术的深入具有重要作用，并且还能显著提高工作效率[4]。
四、传热过程新的研究发展方向
1、传热学中细微尺度的研究进展
细微尺度是指从时间尺度和空间尺度两方面进行更细微的研究的热学范畴，如今它在热学中已经形成了一个独立的分支，并且具有十分广阔的发展前景。当一个物体的尺寸远大于其载体的时候，这样的情况会存在，但是由于尺寸的更加细微，原来的假设影响因素也会发生相应变化。目前纳米技术的成功就是细微尺寸研究领域一个典型的代表。很多领域都是围绕传热学中的细微尺度技术进行研究的，近年来取得了高集成电路、多空介质流等新成果，产生了巨大的经济效益。
2、传热设备的研究
近些年来，利用翘片来强化传热的研究已经越来越被重视。管外的翘片强化传热原理包括有前缘效应和非稳定性扰动以及减薄边界层等几种。将来对此的研究应广泛集中在将分布参数和场地模拟相结合，从而来优化传热装置结构的参数，实现管翘式的传热设计。
3、与计算机技术的相结合
计算机技术的不断进步使得化学中大量的技术问题能够得到有效的解决。同时节约了大量的人力物力财力，也增加了数据和相关机械的精密度。计算机的主要贡献表现在计算流体力学、数值传热力学、采用计算机技术进行统计、计算有利于将数据更直观的表现出来，表现形式更加多样化，能够有效分析大量实验数据[5]。
五、化学工程学科未来的发展动态
科学的进步使得大量新的技术和产品能源不断涌现，并且在先进技术的引导下得到了广泛的应用，这就给化学工程的研究提出了新的问题，那就是如何为新的产业的形成和发展提供良好的服务并不断地形成新的完整的理论。化学工程的发展就此将进入一个新的发展阶段。化学工程学科肩负着解决能源、资源、农业生产、环境、材料等方面重大发展问题的重任，同时受生物技术、纳米技术、空间技术、信息技术等新兴学科飞速发展的影响[6]，化学工程学科范畴、内涵和学科方法论正处在快速更新和发展中，其发展趋势可以简述为在学科研究的方法上更多的注重学科的交叉，更多的研究材料其中包含信息和化学、生物与化学、能源与化学、环境与化学相结合的工程学科，这些都为化学工程的发展提出了新的发展方向和研究课题，更为化学工业的发展做了良好的铺垫。
六、结束语
化学工程技术是一门主要研究化工生产过程中研究和开发以及过程装置的设计、制造和管理的综合性技术。化学工程技术在化学生产中具有非常重要的作用，其应用大大提高了生产效率，节约了能源和原材料，而且还提高了产品的质量。化工技术与其他学科的交叉应用更可以满足当前经济环境下的各种需求，同时更好地适应社会的发展规律，为满足人们的日常需求和社会稳定作出了重大贡献。
参考文献
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与流体力学有关的现象范文6
关键词：科学分类历史沿革分类标准
Abstract：Theimplications,meaningsandhistoryoftheclassificationoftheSciencesminutelyarediscussed.RepresentativeexamplesoftheclassificationoftheSciencesatancientandmodernandinChineseandforeignareenumerated.Onthebasisofsynthesizingadvantagesofvariousclassifications,thenewviewstotheclassificationofthesciencesarebroughtup.
KeyWord：theclassificationofthesciences,historyoftheclassificationoftheSciences,StandardsoftheclassificationoftheSciences
科学分类就是依据某些带有客观性的根据和主观性的原则，划分科学的各个分支学科，确定这些学科的研究对象、内容和辖域，明确它们在科学中的位置和地位，揭示它们之间错综复杂的联系，从而达到宏观把握科学的总体结构、微观领悟学科的前后关联之目的。科学分类作为科学王国的地图，无论在理论上还是在实践上，都具有不容忽视和不可小视的意义。在理论上，它对于认识科学的总体画面、洞悉科学的构成框架、明晰科学内在关联、把握科学的研究范围、预测科学发展的趋势，估价技术的原创基点，是绝对不可或缺的。在实践上，它对于科学部门的设立、科学规划的编制、科学政策的制订、科学资源的配置、科学研究的管理、科学信息的收集、科学教育的实施、科学传播的开展，均具有举足轻重的作用。科学分类无论对于从事科学研究的科学家，还是对于想要学习和熟悉科学的非科学家，都是大有裨益的。任鸿隽在谈到科学分类时说：科学知识的进化，是把知识来做纵的解剖；科学知识的分类，是把知识来做横的解剖。科学分类“不但使科学的地位愈加明了，并且科学的范围，也可以大概呈露了。”
要恰当地进行科学分类，并不是唾手可得的事情。皮尔逊揭示出一个原因是，任何个别科学家都不可能真正地衡量每一个孤立的科学分支的重要性，也无法洞察它与整个人类知识的关系。可是，只有对彼此的领域具有鉴赏力、对他自己的学问分支具有透彻知识的科学家群体，才能达到恰当的分类。在现时代，这种知识日益分化和个体科学家无力把握整个科学概貌的状况，变得更加严峻了。薛定谔对此洞若观火：
一百多年来，知识的各种分支在广度和深度上的扩展使我们陷入了一种奇异的两难境地。我们清楚地感到，一方面我们现在还只是刚刚开始在获得某些可靠的资料，试图把所有已知的知识综合成为一个统一的整体；可是，另一方面，一个人想要驾御一个狭小的专门领域再多一点的知识，也已经是几乎不可能的了。
另一个原因是，科学分类必须在科学发展得比较发达之时才能方便地进行，这时各个知识领域已经相对成熟，各个知识部门已经开始自然分化，并形成群科林立的态势，于是观察和分析它们之间的区别与联系，就显得比较容易一些。在此之前，在科学的孕育时期和童年时期，知识的数量和类别严重匮乏，要进行恰当的科学分类，的确是一件相当困难的事情。
尽管如此，人类的智力好奇心和实际的需要，还是诱使或催促人们对科学分类乐此不疲，从古代一直延续到今天。在叙述科学分类的历史沿革时，人们大都按照历史纪年的大框架古代、中世纪、近代、现代来划分；也有按分类特征来划分历史阶段的：第一阶段是圆心式的神学之知识分类（亚里士多德、圣维克托隐修院的于格），第二阶段是树枝式的哲学之知识分类（培根、笛卡儿、沃尔夫），第三阶段是阶梯式的科学之知识分类（柯尔律治、边沁、惠威尔、孔德、斯宾塞、皮尔逊、汤姆森、克罗伯），第四阶段是文化学之知识分类（冯特、文德尔班、李凯尔特、克罗齐）。当然，也有以有代表性人物的科学分类思想和图式来铺陈的。在我们下面的铺叙中，各种因素可能兼而有之。
早在古希腊时代，柏拉图的认识论就表明有三种知识，即感官知觉、意见和真正的知识或广义的科学。感官知觉不能揭示事物的真像，只能显露现象。意见有真伪，仅仅是意见，毫无价值。它不是知识，而是建立在信念和感情之上的。它不知道自己是真是假，找不出为自己辩解的理由。真正的知识以理性为基础，这种知识知道自己是知识，即能确证自己为真的知识。我们必须从感官知觉和意见前进，达到真正的知识。柏拉图创造了一个包罗万象的哲学体系。虽然他没有明显地把哲学分成逻辑学、形而上学（物理学）和伦理学（实用哲学，包括政治学），但是在著作中运用了这种划分法。亚里士多德认为，真正的知识不在于仅仅熟悉事实，而且在于认识它们的理由、原因或根据，认识它们必然如此的情况。哲学或广义的科学，包括一切经过理性思考的知识，其中有数学和各专门科学。研究事物根本的或初始的原因的科学或哲学，他称之为第一哲学，我们叫形而上学。形而上学研究本然的存在，各种科学研究存在的某些部分或方面。例如物理学研究存在中的物质和运动。其他部分的科学和哲学取名为第二哲学。他还进而区分理论科学（数学、物理学和形而上学）、应用科学（伦理学和政治学）以及创制的科学或技艺（有关机械生产和艺术创作的知识）。他又把这些科学分成物理学（物理学、天文学和生物学等）、形而上学和应用哲学，如果加上逻辑学，那就是柏拉图的一般分类：逻辑学、形而上学和伦理学。
自亚里士多德之后，特别是在中世纪的千余年间，宗教一统天下，其间科学分类标准基本上没有什么变化。中世纪的经院哲学家把知识分为自然知识和启示知识两种，哲学属于自然知识，神学属于启示知识，与亚里士多德没有什么两样。在1141年，法国圣维克托隐修院的于格（HugoofSt.Victor）的分类才在原有的基础上有诸多细节的增加。例如在应用的一项之下列举了工艺和逻辑：工艺包括纺织、缝纫、建造、航运、农业、渔猎、医药、游艺等，逻辑包括演说、文法、方言、修辞。不过，于格仍然摆脱不了亚里士多德的主张，依旧以神学为归宿。罗吉尔•培根虽然没有系统地发表过科学分类的见解，但是他在《大著作》中列举了五种重要的学问：语言学、数学、透视学或光学、实验科学、道德哲学。这位身处中世纪后期的思想先行者所列举的学问，已经超出当时的学术范围了。
弗兰西斯•培根是名副其实的近代科学思想的先驱，他在《论学术的尊严和进展》、《智力球描述》中，对科学进行了分类。按照培根的观点，人的学术起源于理解力的三种官能——记忆、想像和理性。他以此为基础开始了他对知识的分析和分类。记忆对应历史，而历史包括公民史和自然史，二者之下进而各有细分。想像对应诗，诗分为叙事的或史诗的、戏剧的、比喻的。理性对应哲学或科学，其下一分为二：自然哲学和神性（启示）。在自然哲学名目之下有人、自然和上帝三项。第一项人之下又细分为公民哲学（权利的标准）、人性哲学（人类学）。第二项自然之下又细分为思辨的自然和操作的自然，前者包括物理学（质料和第二因）和形而上学（形式和第一因），后者包括力学和纯化的魔法。第三项上帝包括自然神学、天使和精灵的本性。培根的分类没有在知识的素材和知识本身之间、实在的东西和观念的东西之间、或在现象的世界和非实在的形而上学思维的产物之间划出明确的区分，而且学科用语中有中世纪神学的残迹和经院哲学的弊病，因而从近代科学的立场来看是有缺陷的。但是，培根指出：“知识的划分不像以一个角度相交的几条线，而更像在一个树干上交叉的树枝。”这个观念对培根和斯宾塞来说是共同的，即科学源于一个根，它与孔德的观点针锋相对，孔德是按系列或阶梯排列科学的。
在17世纪的近代科学革命以及18世纪的法国启蒙运动时期，牛顿力学已经牢固确立，并衍生出刚体力学、流体力学、解析力学、天体力学等力学分支，热、电、磁、光等现象的研究也初露端倪，动物学、植物学、生理学的发展方兴未艾。在这种情势下，
一些科学分类的方案陆续出台：神学君临一切学科的格局已被打破，神学色彩逐渐淡出人们的视野；哲学包容全部学科的传统观念也日渐式微乃至悄悄退隐；经验性的和应用性的学科纷纷出现在科学分类表中。
例如，笛卡儿把一切精密的知识都包括在他的哲学体系之中。在他看来，哲学有三大部门：一是无形世界的形而上学，二是有形世界的物理学，三是知识应用的应用学。伽桑狄把科学分为逻辑学、物理学和伦理学。霍布斯试图把主观原理和客观原理结合起来进行分类。他认为数学方法是普遍应用的方法，把几何学摆在演绎科学的首位，把物理学摆在归纳科学的首位。他拟订了科学的配置原理：从抽象到具体，从事物的量的确定性到它的质的确定性，又引向量的确定性。洛克把科学分为物理学、实践和逻辑学。拉美特利做了形而上学的划分，他把自然界分为三界（矿物界、植物界、动物界），并有与之对应的科学。法国百科全书派（狄德罗、达朗伯）接受了弗兰西斯•培根的记忆、想像和理性三分原则，但是在细节上有所丰富。比如，理性部分冠以哲学，哲学之下分为一般形而上学（本体论）、神的知识、人的知识、自然的知识四个门类。其中，自然的知识下辖物体的形而上学、数学和物理学（自然哲学）。数学下辖纯粹数学、应用数学和物理数学：纯粹数学下辖算术学、几何学；应用数学下辖力学、几何天文学；物理数学下辖光学、声学、气体力学。物理学下辖广义物理学和狭义物理学，其下又各有所辖。沃尔夫（C.Wolff）将知识分为历史的（经验科学）、哲学的（理性科学）和数学的（形式的）三种：历史叙述正确的事实，哲学研究事物的原因，数学规定事物的数量关系。其中，哲学又细分为狭义哲学（自然神学、心理学、物理学），规范科学（伦理学、心理应用哲学、物理应用哲学）、本体论（决定各物共同性质的科学）。
在19世纪这个科学世纪，超越经典力学的热学、电磁学、光学等经典物理学分支已经成熟，并且出现了数学化和形式化的热力学、统计物理学和电动力学，化学、生物学、地质学、心理学等学科也取得了长足的发展，弗兰西斯•培根等人的分类越来越不适应科学的现状，于是新的真正的科学分类纷纷登台亮相。英国诗人和思想家柯尔律治（S.T.Coleridge）把科学分为纯粹科学、混合科学、应用科学、复杂科学四大部门：纯粹科学属于形式的有文法学、逻辑学、修辞学、数学，属于实在的有形而上学、伦理学、神学；混合科学包括机械学、水力学、气压学、天文学；应用科学包括实验哲学、热学、电磁学、光学、化学、音乐学、气象学、测量学、美术学；复杂科学包括历史、地理、辞典学等。这个分类虽然忽视了科学的客观标准，显得有些杂乱无章，但是它却给后来的分类开辟了一条门径。英国哲学家边沁和法国科学家安培把科学分为物质科学和精神科学两大类。在他们的物质科学里，列入了天文学、地质学、物理学、化学、生物学等；在精神科学里，列入了历史学、语言学、法律学、经济学等。这种分类法，有两个值得注意之点：一是把科学研究的对象作为分类的标准，二是把科学的范围推广到历史、语言等学问上去了。惠威尔汲取了培根的心理官能标准和笛卡儿的数学乃科学之基础的思想营养，将科学分为七种，从前一种进至后一种，必须在前者再加上物质的或心理的能力，才能成为新的科学。例如，数学是研究时间和空间数量的，数学加上势力、运动则有机械学，机械学加上化合力则有化学，化学加上生命则有生物学，生物学加上感情、意志则有心理学，心理学加上历史的原因则有历史学，历史学加上时间、空间则有神学。这种分类的特点是，注意到各学科之间的相互关系，富有独创性，尽管条理还不甚明晰。
也许从孔德开始，科学分类已经开始具有某种现代气息。孔德认为，一切科学的基础是经验，所有的神学和形而上学假设对科学毫无贡献，必须予以抛弃，而通向真理的惟一道路是科学。在他看来，有六种基础科学，即数学、天文学、物理学、化学、生物学、社会学，在第七种或最后的道德科学中达到顶点。在这个科学“等级制度”或阶梯中，后一门科学依次从属于前一门。这些科学实际存在相互依赖性，以致要清楚地理解一门科学，就必然需要先前的其他几门科学的研究。孔德的等级制度分类明显地和他的实证主义的政治体系相符，仅有纯粹空洞的图式。
斯宾塞拒绝实证论的等级制度的阶梯排列，而重返培根从共同的根展开的树枝状的科学概念。他把知识分为两个主枝：处理现象在其下为我们所知的形式的科学和处理现象的题材的科学，即抽象科学和具体科学。抽象科学囊括逻辑和数学，或处理我们知觉事物的模式的科学。具体科学处理我们在这些模式下知觉的感觉印象群和存储的感官印记。他进而把处理现象本身的具体科学又细分为抽象具体科学和具体科学：前者“在其要素上”处理现象，后者“在其全体上”处理现象。这导致他把天文学与生物学和社会学结合起来，而不是与它的亲族力学和物理学相关联。这样的分类可能适合形式逻辑的词语区分，但是并不适合于指导读者阅读或使专家受到启发。他的第三群具体科学再次按照所谓的“力的重新分配”原理加以细分。可是，这个原理在物理学中没有真实的基础，因此不能形成分类具体科学的起点。对于斯宾塞的分类，皮尔逊的总评价是：
该结果充其量将是有启发性的，但是作为一个完备的和一致的体系，它必定或多或少是一个失败。但是，从斯宾塞的分类中可以学到许多东西，因为他把培根的“树”系统与孔德从知识领域排除神学和形而上学的做法结合起来。尤其是在抽象科学和具体科学的原始划分中，它给我们提供了出色的起点。
德国生理学家和心理学家冯特把科学分为形式科学和实在科学，数学属于前者，其他科学属于后者。根据研究对象的不同，实在科学又被分为自然科学和精神科学。自然科学是把经验现象的内容从认识主体中分离出来，作为间接性现象来研究的科学；精神科学则把认识主体的经验作为直接的研究对象。这两大类科学又根据各自学问的性质分为现象性、发生性、系统性：所谓现象性是研究并说明自然以及精神现象的作用，所谓系统性是将全部显现的自然现象和人为诸现象加以系统性记载整理，所谓发生性介于现象和系统之间，是研究自然以及精神性成果的发展。自然科学的现象性中包括物理学、化学、生物学，发生性中包括地质学、生物发生学，系统性中包括记录天文学、地理学、矿物学、系统动物学。精神科学的现象性中包括心理学、社会学，发生性中包括历史学，系统性中包括法律学、经济学。李凯尔特不同意精神科学的提法，而用文化科学取而代之：“根据文化对象的特殊意义把科学划分为自然科学和文化科学，这可以使专门研究者由此分为两个集团的那种兴趣的对立得以最明显地标示出来。因此，在我看来，自然科学和文化科学的区分适合于代替通常的自然科学和精神科学的划分。”
皮尔逊对科学分类素有思考和研究，并在其经典科学哲学名著《科学的规范》最后一章“科学的分类”中专门做了论述。他考察了历史上三位著名哲学家弗兰西斯•培根、孔德和斯宾塞的分类并附带加以评论，同时阐述了自己的分类图式。皮尔逊汲取了培根的树枝状图式、孔德的科学相互依存的长处，采纳了斯宾塞的抽象科学和具体科学的区分，在前人的基础上提出了自己的科学分类体系。在皮尔逊看来，科学不仅仅是事实的范畴，而且是用来简洁概述我们对于那些事实的经验的概念模式。因此，要求进入实际分类的科学分支，实际上仅仅是处于形成中的科学，他们与其说符合完备的概念模型，还不如说符合分类范畴。于是，它们的终极范畴不能是绝对固定的。在或多或少还原为完备的概念模型的那些物理科学和依然处在分类范畴状态的那些物理科学之间的区分，可用所谓的精密科学（前者）和描述科学（后者）来表达。由此可见，无论何时我们开始细分科学的主要分支，边界仅仅是实际的而非逻辑的。在细分中被分类的细目与这些边界交叉和再交叉；虽然在下面的分类中大多数科学仅进入一个位置，但是它们往往同时属于两个或更多的部门。所有分类图式都具有经验的和尝试的特征，因为科学是连续成长的。
皮尔逊这位以感觉印象为基石的感觉论者，按照知觉（感觉印象）在科学中区分了两个群。前一个群处理知觉官能在其下辨别客体的模式的概念等价物，这是抽象科学。后一个群处理我们用来描述知觉内容的概念，这是具体科学。具体科学依据处理无机现象还是有机现象，又分为物理科学和生物科学。于是，他把整个科学划分为三大块：研究知觉模式的抽象科学，研究无机现象的知觉内容的物理科学，研究有机现象的知觉内容的生物科学。
在抽象科学中，皮尔逊又按照分辨的一般关系与空间和时间独有的关系一分为二。分辨的一般关系有定性的和定量的关系之分：定性的关系包括逻辑学、拼字学（orthology即发明术语），定量的关系包括分立的量即算术、代数、测量、误差、概率、统计理论等和量的变化即函数理论、微分学、积分学等。空间和时间独有的关系又分为空间用定域分辨和时间用序列分辨：前者又包括定性的（位置）即描述几何学，定量的（大小）即度量几何学、三角学、测量法等；后者亦包括定性的即观察和描述理论（与逻辑无关），定量的即胁变理论（大小和形状的变化）和运动学（位置的变化）。不难看出，
抽象科学囊括了通常归类为逻辑和纯粹数学的一切。在这些分支中，我们处理分辨的概念模式；由于所形成的概念一般而言是严格定义的，并且摆脱了知觉内容的无限复杂性，因此我们能够以极大的精确性推理，以致这些科学的结果对于所有落在它们的定义和公理之下的东西都是绝对有效的。为此缘故，抽象科学的分支往往被说成是精密科学。
物理科学二分为已还原为理想运动的精密的物理科学和还未还原为理想运动的概要的物理科学。精密的物理科学下列四大部门：团块物理学包括力学、行星理论、月球理论等；分子物理学包括弹性、塑性、内聚性、声音、晶体学、地球外形、流体力学、空气动力学、潮汐理论、气体运动论等；原子物理学包括理论化学、光谱分析、太阳物理学和恒星物理学等；以太物理学包括与分子无关的辐射理论（光、热、电磁波）和与分子有关的光、热、电磁（与分子结构有关）——例如弥散、吸收、传输、传导等。概要的物理科学有星云理论、行星体系演化、地球的无机演化、地质学、地理学（有时称物理地理学）、气象学、矿物学、化学等。
生物科学是概要的而非精密的，它按照空间（定域）和时间（成长或变化）一分为二。在空间方面，有生命形式的地理分布（生物分布学）、习性与地点和气候的关系（生态学）、自然史（在古老的意义上）。在时间方面，亦一分为二：非再发生状态的历史学、发生状态的生物学有植物的生物学即植物学和动物的生物学即动物学。在历史学中，再分为一般的物种进化和特殊的物种进化；前者包括生命起源（种系发生、古生物学等），物种起源，自然选择和性选择理论等；后者包括体格（头盖学、人类学等），心理官能（语言史、语言学、哲学史、科学史、文学史、艺术史等），社会建制（考古学、民俗学、习惯史、婚姻史、所有权史、宗教史、国家史、法律史等）。在生物学中，一有描述各类生命的形式和结构的形态学、组织构造学、解剖学等；二有专门处理成长和繁殖的胚胎学、性理论、遗传理论等；三有涉及生命的功能和行为的学科：从物理学的角度处理功能和行为的生理学，从心理的角度处理功能和行为的心理学。在心理学中，广义心理学包括本能理论、意识的起源等，狭义的人的心理学包括属于个体的心灵研究、思维心理学等，属于群体的社会学即道德、政治、政治经济学、法理学等。
颇有新意的是，皮尔逊还指出，他的科学三大块分类并非彼此互不沟通。正如应用数学把抽象科学与具体科学联系起来一样，生物物理学——处理无机现象的定律或物理学对于有机形式发展的应用——也把物理科学和生物科学联系起来。谈到自己的分类图式，皮尔逊“自称没有逻辑的精密性，而仅仅是尝试表明各种科学分支如何与基本的科学概念关联起来的粗略轮廓”，并表明他“在培根、孔德和斯宾塞失败的地方必然不可能成功”。然而，由于皮尔逊是位学识渊博的百科全书式的的哲人科学家，最有能力从事科学分类工作，因此他的工作在当时科学发展的状况下还是有现实意义的，至今仍有恒久的学术价值和一定的启发意义。
皮尔逊的科学分类是于1891年在伦敦格雷欣学院所做的讲演中和盘托出的，次年在《科学的规范》一书中发表。这是19世纪末的事。进入20世纪不久，汤姆森（J.A.Thomson）和奥斯特瓦尔德也就科学分类提出了自己的方案。汤姆森的科学分类大体沿用了皮尔逊的分类思想，但是却凸显了各学科的地位和关系。他的抽象科学包括形而上学、逻辑学、统计学、数学。他的具体科学则包括普通科学、特殊科学、联合科学和应用科学。在普通科学中，又细分为社会学、心理学、生物学、物理学和化学。在特殊科学中，对应于社会学的有人类学、各种社会组织之研究等；对应于心理学的有美学、语言学、心理-物理学等；对应于生物学的有动物学、植物学、原生学等；对应于物理学的有天文学、测地学、气象学等；对应于化学的有光谱学、立体化学、矿物学等。在联合科学中，有人类的历史、人种学、生物通史、地球通史、地质学、地理学、海洋学、太阳系通史等。在应用科学中，对应于社会学的有政治学、公民学、经济学等；对应于心理学的有逻辑学、教育学等；对应于生物学的有优生学、医学、林学等；对应于物理学的有航海学、工程学、建筑学等；对应于化学的有农学、冶金学、采矿学等。奥斯特瓦尔德汲取了孔德的等级制度的分类思想，以最普遍的概念创建科学的分类体系——形式科学、物理科学、生物科学。形式科学论及属于所有经验的特征，它的主要概念是序，它包括逻辑或流形的科学、数学或量的科学、几何学或空间的科学、运动学或运动的科学。物理科学的主要概念是能（energy），它包括力学、物理学、化学。生物科学的主要概念是生命，它包括生理学、心理学、社会学。这里的生理学应该理解为处理非心理现象的整个科学，涵盖植物学、动物学以及植物、动物和人的生理学；心理学是心理现象的科学，它不限于人，尽管有许多理由要求它的占优势的部分针对人。奥斯特瓦尔德表明，在他的分类中是就纯粹科学而言的，没有把应用科学计算在内。
稍后的逻辑经验论在关注科学统一的同时，也涉及到科学分类问题。该学派的代表人物之一的卡尔纳普在最广泛的意义上使用“科学”一词，包括所有的理论知识，不管它在自然科学领域，还是在社会科学或所谓的人文学科领域，不管它是借助特殊的科学程序发现的知识，还是基于日常生活中的常识的知识。我们首先必须在形式科学和经验科学之间做出区分。
形式科学由逻辑和数学确立的分析陈述构成，经验科学是由在事实知识的不同领域确立的综合陈述构成。
这种分类的特色在于，首次明确地从科学语言和语言哲学的角度出发区分科学。
在其后的整个20世纪，科学分类一直受到各国学者的关注和研究。苏联的凯德洛夫等人依据自然界的客体层次无机界-有机界-人，认为其对应的科学学科是物理学、化学及其他，生物学，心理学；人的社会和思维对应的是社会科学和哲学科学。数学是单列的。数学和自然科学的各个学科都各有自己对应的技术应用科学或技术科学。中国的于光远把现代科学分为两大类，即分别研究自然界和社会的运动规律的自然科学和社会科学，二者之间还有边缘学科领域。数学是研究整个世界的量的关系的科学，哲学则是自然科学和社会科学的概括和总结。钱学森认为，客观世界除了自然、社会之外，还有第三个领域即思维领域，因此他把现代科学分为自然科学、社会科学和思维科学。同时，从这三个领域向上，通过自然辩证法、历史唯物论和辩证认识论的桥梁，和哲学相联系；向下则与技术科学、工程科学相联系；数学则贯穿各个学科部门。日本的纲岛定治提出，自然科学可以按照研究对象分为物质科学、生物科学、心理科学。这三者又可以细分为三个范畴：个性记述为主的阶段、一般性的升级阶段、适用第二阶段的发生理论；比如，实验物理学（力学、声学、热力学、光学、电磁学），理论物理学，分子、原子、电子理论这三者分别与之对应；其他学科也是如此划分的。美国的科恩按照一般约定，指出自然科学包括物理科学和生物科学、化学、地球科学、气象学，有时还有数学。社会科学一般地被理解为包括人类学、考古学、经济学、历史、政治科学、心理学和社会学。传统上存在第三群人文学科，它包括像哲学、文学研究、语言研究，有时还有历史这样的学科。科学或自然科学的范畴常常被推广到包括一些常规认为是社会科学或人文学科一部分的某些学科，除（体质）人类学和（实验）心理学以外，还可以包括像语言学、考古学和经济学这样可以变化的领域。有时，地理学被认为是社会科学，有时被认为是自然科学。最近，一些（并非一切）传统的社会科学被放在“行为”科学的大伞之下。
在现时代，科学的指数式发展引起知识的极度膨胀，造成学科的极度分化，同时也催生了一大批交叉学科或边缘学科的诞生。据说，在德国大学的科研目录中列有四千多个研究领域。中国教育部学科分类（国标-92）也列举了文、理、工、农、医、军事六大部类的57个一级学科和三千多个专业的分类目录。1989年出版的一本《英汉学科词典》，收集的社会科学、自然科学和技术科学的学科名称更多达三万有余。学科的这种通过分化和交叉而增生的趋势方兴未艾。在这种情势下，学者竞相推出自己的分类方案，从二元分类到五元分类一应俱全——当然也有超过五元的。
邦格持二元分类的观点。他说，在各种科学之间，第一个最显著的差异是形式科学和事实科学之间的差异，即处理观念的科学和事实的科学。逻辑和数学是形式科学：它们不涉及实在的事物，因此不能用来使我们处理实在（即经验），为的是使我们的公式确凿有效。物理学和心理学处于事实科学之中：它们涉及设想在世界中发生的事实，因此必须诉诸经验，以便检验它们的公式。自然科学包括物理学、化学、生物学、个人心理学等。此外，还有文化科学，其中有社会心理学、社会学、经济学、政治科学、物质史、思想史等。
三元分类也许是比较多的一种分类法。例如凯伯格坚持，从学术上可以区分出形式学科、经验学科和诠释学科。数学是形式学科，生物学和心理学是经验学科，文学是诠释学科。显而易见，每一个实际的学科都体现出所有三个类型的方面：数学中的许多东西最终与关于世界的事实有联系；生物学偶尔涉及形式结构，心理学包含诠释；文学批评处理诗的形式结构和有关产生它的社会事实。在这个框架中，哲学本质上是像数学一样的形式学科，诠释的进路更多地属于历史。我们原来涉及的科学像生物学和物理学一样，主要是经验学科。我们的形式关注与科学知识和科学理论的结构有关。我们也能够注意到科学和哲学的诠释方面，科学理论是在某些环境中并针对某种哲学思想背景出现的。理解科学史中的一个惟一事件，与分析在新近出现的理论和被说成用以支持它的实验资料之间得到的形式关系，是截然不同的事情。
四元分类除了前面介绍过的柯尔律治等人的区分以外，也有把科学分为形式的-运算的科学、自然科学、人类科学-文化科学。
N.麦克斯韦的五元分类（或六元分类）是这样的：数学、统计学和逻辑关注改善形式的、先验的或分析的知识。物理科学关注关于物理宇宙各个方面的知识。生物科学关注改善关于生命的知识。社会科学和人文学科关注改善关于人的生活的各种社会方面和文化方面的的知识。技术科学关注改善关于为实现各种有价值的、实际的社会目标所需要的知识。按照知识哲学的普遍一致的意见，经验科学能够被安排为粗糙的等级制类型。在底部，在一切的最基本的层次上，我们有理论物理学，与之密切相关的是宇宙学。向上，我们有理论上不很基本的物理学部分，例如固体物理学和物理化学；再高一点，我们有无机化学的整体，并排化学天文学、天体物理学和地球科学（物理学和化学的特殊化的应用）。再向上，我们有生物科学以及有机化学、分子生物学、生物物理学和生物化学做基底，中途有诸如动物学、植物学、解剖学、神经病学、遗传学这样的科学，顶端是生态学和动物行为研究。更高一些，我们有社会科学、人类学、社会学、心理学、语言学、经济学、政治科学和历史学。按照一种观点即还原论，我们应该把所有这些科学还原——至少在原则上——为理论物理学。按照竞争的观点即反还原论，这或者是不可能实现的目标，或者是不需要的目标。但是，二者都同意，经验科学能够依照等级制组织。更一般地，某种类似的等级制能够在逻辑和数学的学科中察觉到。在基础是逻辑，稍向上有集合论。其余的几乎整个数学分支都能够被诠释为或多或少特殊的集合论的应用。
在这里，有必要专门介绍一下技术科学。这不仅由于我们先前很少涉及，更因为技术科学在当今社会所起的作用实在太大了——它可以迅速地变成生产力，在改造世界中发挥着举足轻重的作用。伊利英和卡林金指明，技术科学是改变实在取向的研究和活动，任务之间的差别产生不同的技术和技术知识。前科学时代的技术知识是实践活动的经验知识，技术知识的科学形式的进化与向机器生产的转化有关。物质生产和技能的发展要求生产任务基于科学的工程来解决，要求技术设备的数学计算，技术不再能够仅仅在常识、才智敏锐、经验的基础上发展了。这就是为什么技术科学的诞生和形成是由两个相反指向的过程决定的：一方面使用自然科学的定律、理论和发生在它们之中的技术对象和过程的研究的独立资料决定，也由科学认知方法的积极应用决定；另一方面由独立的观察和技术与生产的事实的概括决定。自然科学应用于生产的技术问题，产生了不能还原为基础理论知识和技术常识的知识。军事科学的开端近似地落入15世纪中期和1870年代之间的时期，这个时期的特点是用科学知识解决工业生产任务，而不是一般的实际问题。在这个时期的第一阶段（15世纪后半叶到18世纪初期），技术知识还没有获得理论水平，因为在自然科学中充分形成的理论还不存在。这个阶段以在实验方法的基础上应用科学的形成为标志。在18世纪初和19世纪末的时期，对于与物理学、化学和力学相关的技术科学的形成来说，是决定性的时期。基本的自然科学理论的出现和充分发展的技术实践，为把技术知识提高到理论水平创造了必要的条件。但是，新技术科学的进化的机制和形式在技术知识发展的“经典”时期（19世纪末至20世纪中期）已经开始有意义的变化。在这个阶段，技术科学还是通过从基础自然科学导出而出现的模式继续存在。导出是工程技术实践和自然科学理论的综合，电气工程和无线电工程就是从电动力学导出的。在这个时期，技术科学的开端的新形式已经出现——通过从已经现存的作为基本科学起作用的技术科学导出，比如无线电定位就是从无线电工程导出的。应该注意，此时的技术科学已经在它自己的题材、理论原理和特殊的理想对象方面是科学知识的充分形成的领域。在1920年代至1940年代，技术知识的数学化稳定地得以发展。在1960年代，技术知识变成认识论认真分析的对象。因此，20世纪中期能够被视为技术科学发展的非经典阶段的开端。经典的技术知识与非经典的技术知识之间的差异除了理论的结构、出现和形成的机制不同外，还在于后者是交叉学科的。技术科学的理论具有建设性的功能，却不包含新的逻辑关联，这样的理论不说明和预言，只是产生工程对象。
从以上的形形的科学分类不难看出，学者进行分类的依据或基准各有千秋。有人认为，科学分类所依据的原则有客观原则（物质运动形式的客观区别）、发展原则（物质运动形式从简单到复杂、从低级到高级的发展序列）、层次原则（从一般到特殊的科学知识层次结构序列）、实践原则（新方法和新工具的出现会造成新学科的诞生）。有人指出，科学分类研究进入到结构分析和动态分析的阶段。学者设计了各种模式模拟科学体系的结构，如塔模式、树模式、网模式等。同时，科学分类的动力学研究也方兴未艾，学者用液体沉淀模型、气体流动模型、球体膨胀模型来模拟科学体系的运动和变化。其实，马赫早就强调，在科学研究中，不同的透视都是可能的。从这些不同的观点得到的结果能够产生不同的学科，它们具有相对的自主性。不过，一般而言，科学分类的基准不外乎三种：客观的基准、主观的基准、综合的基准。客观的基准包括研究的对象、种类和范围，事物的本质，物质的层次，自然的秩序，探索的方法等；主观的基准包括心智官能、精神能力、哲学理念、描述语言、抽象的形式等；综合的基准在奥斯特瓦尔德的以序、能、生命的概念作为分类的依据中最具有代表性。
不用说，这三种基准的划分是仅就主要倾向而言的，只具有相对的意义。诚如奥斯特瓦尔德所言：这些分类不是依照所谓的事物的“本质”，而仅仅从属于为了比较容易和比较成功地把握科学问题而做出的纯粹实际的安排。这是因为，“缺乏完备的和精确的边界是所有自然事物的普遍特征，而科学是自然事物。例如，如果我们力图在物理学和化学之间进行鲜明的区分，那么我们便会遇到相同的困难。在生物学中情况也是这样，倘若我们超出怀疑的阴影力图在动物王国和植物王国之间建立分界线的话。”在本文结束时，我们不怕贻笑大方，愿意综合各家之长，主要依据科学研究的对象和方法，托出自己的简略的分类方案：
广义的科学可以分为形式科学、自然科学、技术科学、社会科学、人文学科。形式科学以符号概念为主要研究对象，多用分析、推理、论证的方法，其目的在于构造形式的、先验的思想体系或理论结构。自然科学以自然界为主要研究对象，多用实证、理性、臻美的方法，其目的在于揭示自然的奥秘，获取自然的真知。技术科学以人工实在为主要研究对象，多用设计、试错等方法，其目的在于创制出新的流程、工艺或制品，它在很大程度上是自然科学在技术上的实际应用或应用科学的技术化而形成的系统的知识。社会科学以社会领域为主要研究对象，多用调查、统计、归纳等方法，其目的在于把握社会规律，解决社会问题，促进社会进步。人文学科以人作为研究对象，多用实地考察、诠释、内省、移情、启示等方法，其目的在于认识人、人的本性和人生的意义，提升人的精神素质和思想境界。
参考文献
©李醒民（1945~），男，陕西西安人。现任中国科学院研究生院教授，中国科学院研究生院《自然辩证法通讯》杂志社主编，博士生导师。研究方向为科学哲学、科学思想史、科学文化。
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这57个一级学科的名称是数学，信息科学与系统科学，力学，物理学，化学，天文学，地球科学，生物学，农学，林学，畜牧、兽医科学，水产学，基础医学，临床医学，预防医学与卫生学，军事医学与特种医学，药学，中医学与中药学，工程与技术科学基础学科，测绘科学技术，材料科学，矿山工程技术，冶金工程技术，机械工程，动力与电气工程，能源科学技术，核科学技术，电子，通信与自动控制技术，计算机科学技术，化学工程，纺织科学技术，食品科学技术，土木建筑工程，水利工程，交通运输工程，航空、航天科学技术，环境科学技术，安全科学技术，管理学，，哲学，宗教学，语言学，文学，艺术学，历史学，考古学，经济学，政治学，法学，军事学，社会学，民族学，新闻学与传播学，图书馆、情报与文献学，教育学，统计学。
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