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流体力学的概念范文1
[关键词] 交叉型教学 流体力学 类比
“实施精英教育、培养精英人才”是高等院校建设高水平研究型大学的目标和导向。高等院校秉行“教育以育人为本,以学生为主体;办学以人才为本,以教师为主体”的教育理念,培养了大批满足社会需求的优秀人才。但随着社会进步和时代的发展,对本科教学质量和教学目标提出了更高要求,研究和实施新的教学模式十分必要。
一、“交叉型”教学方法的必要性
目前,我国高等工程教育的传统模式是教师讲授为主体的“知识灌输”式,学生被动接受知识,主动性学习不足,缺乏运用所学知识发现问题的能力,缺乏创新意识,创新能力不足。不能满足社会经济持续发展对高素质创新人才的现实要求。
多学科之间的交叉融合成为目前学科发展的一个主要趋势,大量原创性科研成果的产生、新的学科增长点的培育以及优势学科方向的凝练,都依赖于多学科之间的相互交叉与融合。积极推动学科的交叉融合可以为高等院校的学科发展创造一个良好的机遇,并据此提供一条可行的路径。科学所探讨的规律是客观存在的,自然界的规律本无学科之分,只是人为将之分为不同的门类,因此,所有的科学研究不应当以学科作为界限。学科交叉、学术交流和团结合作是获得创新性成果的必然要求。很多诺贝尔奖的诞生都是得益于团队合作与学科交叉,学科建设是学校事业发展的根本,学科交叉有利于出创造性成果,同时,可以充分利用学校现有教学、科研资源,减少资源浪费。现在,我们通常强调科研方面的多学科交叉,而忽视了教学方面。在教学方面,多学科交叉同样起着举足轻重的作用。
二、“交叉型”教学方法的作用
“交叉型”教学是构建以核心课程和选修课程相融合的教学模式,实现“科学无界限”的完美结合。“交叉型”教学模式融理论基础与专业培养为一体,是研究型大学的基本教学模式,具有以下三个基本特征:突出学生在教学中的主体地位;强调多学科交叉融合在教学中的重要作用;构建知识、能力与素质的三维一体。“交叉型”教学模式是相对于以单一性知识传授为主的教学模式提出的,是指教师以主讲课程内容为基础,融入其他相关学科的知识加以传授,让学生体会多学科之间是有联系的,不是独立的,可以触类旁通,加深理解和便于掌握。专业基础课教学是夯实学生专业基础知识、提高学生综合素质的重要环节,在专业基础课教学中引入其他相关学科的知识,可以拓宽学生视野、提高学生学习积极性、发挥学生能动性,对强化专业课教学效果,培养专业知识扎实、思维活跃的创新型精英人才具有重要意义。
三、“交叉型”教学方法的具体实施
流体力学是工科学校主要专业基础课程之一。学生通过本课程学习流体力学的基本概念和基本原理,掌握一定的分析、解决本专业中涉及流体力学问题的能力,为学习后续专业课程打好基础。本课程要求学生掌握流体的主要力学性质、流体在静止和相对平衡时压强的分布规律、计算和测量方法、理解涡动力学原理并掌握流体运动学和动力学的基本方程,理解并能应用理想流体和粘性流体的运动方程。内容涉及:流体力学研究对象和研究方法;流体的主要物理性质,流体静压强及其特性;流体平衡微分方程;流体静压强的分布规律;作用于平面的液体压力;压力作用点;作用于曲面上的液体压力;液体的相对平衡。描述流体运动的方法;流动分类;连续性方程;流体微团运动分析,无旋运动和速度势,不可压流体的平面运动和流函数。理想流体的动量方程;理想流体的能量方程;不可压缩流体的一维流动,积分形式的动量方程和动量距方程。流体的涡旋运动。应力张量及形变率张量之间的关系;粘性流体力学基本方程和边界条件;粘性流动的基本性质;精确解;相似理论和量纲分析;边界层理论。湍流产生的随机性;湍流基本方程;湍流的半经验理论;湍流边界层。课程的重点是连续性方程,动量守恒方程,能量守恒方程。课程的难点是边界层理论和湍流边界层。但作者发现在课程教学中若采用传统的以全时段讲授为主的模式,学生容易产生疲倦心理,课堂效果并不理想,同时若单一以教学参考书为主线讲授,在教和学两个环节对细节的把握和理解都不尽如人意。申请人前期尝试运用类比的方法授课,也就是在介绍流体力学的概念和定理时,与数学和物理知识相类比,同学可以很快接受,理解也较深刻,讲授课程所涉及的基础知识很多与数学和物理密切相关,引导学生积极思考,主动联系,走向前台,取得良好的课堂效果。
举例一:
流体力学中的很重要的内容势流理论,在势流理论中很重要的概念就是势函数的引进,这里高等数学的格林定理就有着重要的作用,两者密切相关,所以在介绍势流理论时,格林定理要有意识地引入和重点阐述,并且将两者对应起来,使学生在回想起数学重要定理的同时,对流体力学的概念也更加深刻的理解和清楚地掌握。
举例二:
在介绍激波概念时,可以借助如下两个图例,图1是通过计算在不可压缩领域借助浅水波方程给出激波的图形,图2是通过实验在可压缩领域给出激波的图形,在不可压缩和可压缩两个情况下,激波的图形是具有相比拟关系的,是可以类比的。
同样,水动力学的控制浅水波的方程和空气动力学的可压缩气体方程形式上相似,具有比拟关系。两个方程的形式如下:
浅水波方程:
可压缩气体方程:
形式比较复杂的方程,通过联想比拟,就可以通过记住浅水波方程就可以记住可压缩方程的形式。
在流体力学教学中,有意识地引导学生与数学物理的概念和定理相联系,可使学生更深刻地理解有关概念及定理间的关系,有助于培养学生的技能,并使学生养成严格的推理、全面分析问题的能力。在流体力学教学中,和其他学科的知识相交叉,不仅对流体力学的理解有帮助,也可以加强其他学科知识的理解和掌握。多学科之间可以融会贯通,触类旁通。
参考文献:
[1]张兆顺,崔桂香.流体力学.清华大学出版社.
[2]Milton Van Dyke,An album of fluid motion,The parabolic press.
流体力学的概念范文2
关键词：工程流体力学；教学改革；第一次课
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）24-0218-02
工程流体力学课程在我校这一工科院校中，长期以来，本科生在未学习之前，已经从他人那里了解到，这门课很难，不好学，不好过关。学生认为流体力学难学的后果，直接反映在多年来很少有人、甚至无人报考我校工科流体力学方向的硕士和博士，致使我校工程流体力学方向后续人才短缺，学科建设出现重重困难。那么作者希望学生在学习这门课程的过程中，是轻松、主动而有兴趣地去学习。为了帮助学生克服畏难情绪，对工程流体力学课程学习产生兴趣，轻松学好这门课，作者在十几年的教学过程当中，积累了一些经验。开好头，为课程打好良好的第一印象非常关键，所以作者非常重视第一次课的讲授内容，以增强学生学习信心和培养学习兴趣为主要目的，为顺利完成该课程的学习奠定基础。
一、第一次课的教学内容
在第一次课，首先自我介绍，然后点名相互认识，留下联系方式，介绍教材和参考书，授课的章节和学时安排等常规内容外，讲授内容主要分为两大块：（1）上课要求；（2）绪论。
1.上课要求。上课要求主要包括课程学习目的和意义、出席和上课纪律要求、作业和实验报告要求、考核方法等内容。①学习目的和意义。学习目的和意义按照大纲要求，掌握流体力学的基本知识，及其解决问题的基本方法和基本实验技能。强调“基本”的含义，因为是首次接触本课程，系统介绍流体力学知识，对大家的要求是“基本”的，同时也强调仅这些即将学的基本知识也能够解决一些工程应用的问题，并简单举例。②出席和上课纪律要求。出席和上课纪律应该遵守学校规定，但是考虑到学生个体的不同。所以有必要让学生清楚什么样的行为是被接受的、允许的，不要出现行为困难的问题。③作业和实验报告要求。作业和实验报告会出现抄袭现象，回避是没有用的，所以上课时直接指出来，希望将抄袭现象弱化。指出要借鉴，而不是抄袭。这样大大降低了学生不经过理解地抄袭作业现象。④考核方法。将考核方式明确地告诉学生，是平时成绩和课程结束后的闭卷考试成绩各占一定比例，综合评出成绩。并计算出考核通过的最低考试成绩。同时强调不存在不通过比例。这样可以避免两种不良现象发生，一是学生会盲目认为很难学，不能过关而放弃学习，二是成绩差的学生会因为排名总在后面，而放弃学习。
2.绪论。绪论主要包括工程流体力学研究内容、课程特点、研究方法、解题步骤、学习方法和大学生认知阶段，等等方面。重点讲前三点涉及的内容。①流体力学研究内容。讲述工程流体力学研究内容首先展开讲解的是研究对象为流体，此时虽然没有讲流体的定义，但是还是提出请学生举例哪些物质是流体？让学生从最简单的问题开始流体力学知识的学习。学生说对了予以肯定。学生会将多相流和塑性物质列进来，也要说清楚与本课程所学流体的区别和联系，并将学生想不到的流体补充出来，还告诉学生目前最新研究方向在处理流固相互作用时有提出将固体处理为特殊流体，以简化流固交界面的处理；还有已有研究表明固体颗粒的高速运动遵循流体力学规律，以及当车流量和人流量很大时，被称为交通流，犹如流体流动一样，那么在后续课程讲解中可将高密度、大流量的人群流动现象用来形象化的阐述流体的运动规律，帮助学生理解抽象的流体运动规律，使问题直观。还需要指出，最常见的流体是空气和水，人类无时无刻不处于空气和水当中，提醒学生在学习的过程中，可以将所学知识放到自己熟悉的环境中去理解，比如池塘或小河中的水、教室里的空气，等等。将理论知识与生活结合起来，既能帮助理解所学知识，又能将知识应用起来，提高学习兴趣。②流体力学课程特点。流体力学课程的特点主要讲三点，一是一门技术（专业）基础性课程；二是用场的观点研究问题；三是概念多、公式多。它是一门专业基础课，从实践中抽象出来，再应用到实践中去；所以课程知识可用于解决工程实际问题。用场的观点研究问题。首先提问，说到“场”大家会想到什么？有的同学很高端大气上档次地回答重力场、电场、磁场，那我继续问还有呢？有的学生开玩笑说操场，好像在说操场不够档次、不够科学。而我肯定“操场”，因为是相同的“场”字嘛，而且还有工场、商场、广场等。然后引导学生思考，既然用相同的“场”字，其中必有共同点，它是什么？学生想出来了，是某某占据的空间。以此类推，流体占据的空间就是“流场”，概念很容易就被理解了。同时还让学生意识到科学不是高不可攀的，做科学时不要端起架子，它是很贴近生活的。流场的概念出来了，但是其空间的大小呢？这个问题也必须解释清楚。首先提出两个问题让学生思考：海洋是海水占据的空间，是一个流场吗？大气层是空气占据的空间，是一个流场吗？其实流场的大小与我们要研究的空间范围有关。比如，我们现在想知道教室内空气的温度分布，那么要分析的流场就是教室内空气占据的空间；如果要预报中国天气，那么中国上空的大气层或者更大范围就是要研究的流场；如果想了解南海海洋环流、潮汐流动等，南海海水占据的空间就是要求解的流场。将抽象概念与实际结合，在易于理解的同时，引起学习兴趣。在此基础上，进一步与物理量场联系起来，流场中的物理量，比如速度，是时间和空间函数，被称为速度场，还有压力场，等等。场是具有连续无穷维自由度的系统，那么流场的速度场、压力场，等等具有连续性，与第一章中连续介质假设内容一致，在这里提到，为后面学习埋下伏笔。概念多、公式多的原因是因为在以前的学习过程中鲜有接触与流体力学有关的知识，导致大量的专业术语集中出现。但是这些概念、公式并不是全新的。比如流体质点的概念与以前物理中所学的质点概念是很一致的；多的公式其实是质量守恒定律、牛顿定律、能量守恒定律、动量定理，等等在流体力学中的表达形式，比如连续性方程是质量守恒定律的表达形式，伯努利方程与能量守恒定律相吻合，欧拉方程、Navier-Stokes方程是牛顿运动定律的表现形式，动量方程是动量定理的表达，把要学到的主要方程名称在此叙述一遍，目的是让学生有个初步接触，为后续学习打下铺垫。③流体力学研究方法。流体力学研究方法主要有三种：解析方法、实验方法和数值计算方法。本课程主要介绍解析方法，有一章是专门介绍实验研究方法的，而数值计算方法本课程几乎不涉及，由计算流体力学讲解。并强调，求解的基本方程是连续性方程、欧拉方程或Navier-Stokes方程，那么为什么基本方程一样，可以求解出各种不同的流动？于是提出边界条件和初始条件的概念，使边界条件和初始条件的重要性一目了然；也为后续学习打下基础，并引起学生的兴趣和重视。
二、结论与展望
通过第一次课，使学生对整个课程的要求、特点、内容有一个整体了解，做到心中有数，克服不良情绪，从不同方面让学生做好学习的心理准备。第一次课，如果是一个良好开端，并为后续学习做了大量铺垫，使学生获得了自信，并激发了其学习的兴趣，学生后面的学习将会顺利很多。工程流体力学是大部分工程专业的重要基础课程，作者希望学生灵活掌握流体力学知识，并能够在工作中活学活用。
参考文献：
[1]许维德.流体力学[M].北京：国防工业出版社，1979.
[2]张也影.流体力学[M].北京：高等教育出版社，1999.
流体力学的概念范文3
关键词：流体力学 多媒体 交互式学习
一、“流体力学”教学现状
“流体力学”作为能供油工程本科的的一门专业基础课，以研究流体的运动规律为主要内容。由于教学内容涉及面较广，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。
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。本文通过介绍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
本系统以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，通过对教学内容的梳理，开发了多媒体流体力学辅助教学系统。该系统包括动力学、边界层、运动学、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、牛顿第一二运动定律、纳维尔一斯托克斯矗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。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。图片和表格将一些纷繁复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。
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。
1、激发学生的求知欲
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、提高学习兴趣和动力。
2、建立物理直觉
建立物理直觉是深刻理解物理概念的催化剂，并有助于强化大脑的记忆功能。在教学实践中，如能通过形象直观的图片、动画、录像等手段来进行相关内容的学习，势必强化对概念和规律的直观认识，并在大脑形成深刻的、有效的记忆痕迹。如讲述层流和紊流概念时，既可通过雷诺试验中等直径圆管内流线的变化进行直观认识，也可通过平板上流体的流态变化对比进一步加强认识，该影像清晰地给出了层流与紊流两种流态的显著区别。对于理想和实际流体绕流物体形成的流动特征，流线的变化清楚地显示了二者间的区别与联系，对于理想流体，流线在车尾平滑地汇合，并流向下游；而对于实际流体，在汽车尾部将形成明显的尾涡区，这是由于边界层分离所致。通过诸如此类的动画和影像的有效使用，将使学生形成深刻的物理直觉，进一步加深对流动规律内涵的理解。
3、通过虚拟实验室和模拟器实现交互式学习。交互式学习是一种新型的学习方式，借助多媒体课件或网上资源，由学习者自主进行，是一种双向交流式学习方式。辅助教学系统中的虚拟实验室和模拟器就提供了交互学习这一功能。通过选择不同的粘性和驱动流体，可得到不同的流体特征。模拟系统给出了在流体绕流不同物体（如翼型、椭圆体、球体）时的流线特征，进而比较不同绕流情形下的区别，并给出了理论结果和实验影像；而且可通过改变绕流物体在流场中的方位进一步分析绕流特征的变化。模拟系统中的势流模拟器，用于模拟绕流兰金半体、兰金体、圆柱体和旋转柱体等多个物体的流线和等势线特征，而且可通过改变偶极流强度观察驻点的变化，也可以自行创造新的势流流动，并观察其绕流特性。通过模拟系统的使用，进一步丰富了边界层理论的学习，并加强了对边界层基本特征的认识。
参考文献：
[1]陶汉中，李菊香.关于“工程流体力学”课程多媒体教学的思考[J].中国电力教育，201 0。（18）：58-61
流体力学的概念范文4
关键词：流体力学 教学改革 教学方法
中图分类号：G641 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2013）12-0220-01
一、重视“绪论”课
在正式绪论课之前，先以“引子”的方式引入流体力学的概念，并列举生活中存在的流体力学现象，例如球类运动，运输行业，长距离体育项目激发学生对流体力学的兴趣，并强调流体力学存在于自身身边，并不是高深的学问，打消学生对学习困难的顾虑。
再列举流体力学在专业中的应用，例如水力学中的管道、渠道等，空气动力学中的气象污染扩散、室内通风等，强调流体力学对于专业来说是一门重要的专业基础课，在流体力学课程的基础上架设的多门专业课如《化工原理》、《水污染控制工程》、《大气污染控制工程》均需要流体力学课程相关理论的支撑，使学生知晓学好流体力学课程的重要性与必要性。
之后再少量列举专业外流体力学的应用，如水力发电、火力发电、心脑血管疾病、石油的开采和运输、航空航天、给排水等向学生传达学好流体力学不仅可以在本专业有所发展，还可以向相关专业进行渗透，进一步激发学生学习的兴趣。
二、教学手段的改革
1.利用辅助教学手段，将抽象教学转换为形象教学
1.1针对流体力学课程制作助教型和助学型两套多媒体辅助教学软件。利用目前国际上比较前沿的软件Fluent（在美国的市场占有率为60%。凡跟流体，热传递及化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。其在石油天然气工业上的应用包括：燃烧、井下分析、喷射控制、环境分析、油气消散/聚积、多相流、管道流动等等）、Flash、虚拟现实、录像等手段针对流体力学课程制作助教型和助学型两套多媒体辅助教学软件。
1.2充分利用助学型教学软件，使授课系统化。授课前先将流体力学助学型教学软件下发至每一位学生，要求部分内容自学，部分内容课堂讨论、部分内容自行设计、搭建模型并求解，充分解决传统讲授部分学时占用过大，大部分的学时均被教师用来课堂推导、计算、分析、总结，没有充分调动学生的积极性和主动性的缺点。并将一些涉及到科技前沿应用的知识点、和日常生活非常接近的知识点以及涉及到的相似相近内容体现在助学型教学软件中，增加学生对课程学习的兴趣。
1.3充分利用助学型教学软件，加强学生实践环节训练。流体力学实验不仅涉及到经典的流体力学模型建立、计算、求解、验证还包括可以将各种模型相互组合，组合后验证经典流体力学经典公式、模型在新模型建立及求解过程中的应用。在助学型多媒体课件软件中，设计各种经典流体力学实验环节，规定学生在课余时间自己动手在虚拟的助学型教学软件中进行实验环节，达到使学生锻炼动手动脑能力的目的。另外，还可利用助学型课件软件中的典型模型组合功能，在课余辅导中，让学生自己动手建立模型。
1.4充分利用助教型教学软件，使教学不再枯燥乏味。在流体力学教学过程中，经常会遇到简单口述和简单二维图片无法阐述清楚的内容，在教学过程中辅助老师的讲授进行演示，不仅可以减少教师的无谓劳动也可以增强学生对这些知识点的理解。
2.增加习题课比例，注重实践性习题
之前的教学过程中只是对课后习题中出错率较高的习题进行课堂专门讲解，但经过一段时间的教学探索，发现这样的方式对学生的学习积极性并没有起到大的促进和改善，因此将课堂教学时间的一部分专门开设为习题课，选择有实践性甚至是直接从实践环节总结出的习题，习题给出后，并不由教师直接讲授解题思路与方法，而是选择学生上讲台，一边解题一边向大家介绍自己的解题思路，在解题的过程中有的学生就能够发现自己考虑的不周全的地方，或者下一位学生就能够指出上一位学生的出错点，这样全班学生的思想都被调动起来进行思考，题目也在大家的讨论中得到了正确的解答，学生对于这个知识点的掌握也就更加清楚明了。这样的做法虽然会压缩理论课教学时间，但是学生对于相应概念、公式、理论的理解却更加深入。让学生真正成为课程学习的主体，达到“教”与“学”的同步。
三、考核方式的改革
传统教学模式中，考试卷子可谓“分量最重”，学生对该门课程的掌握程度完全凭借一张试卷中的十几道试题体现，在题目的设置、试卷的审阅、批改过程中难免会遇到平时课堂表现不错但实际考分却并不理想的学生，因此，笔者将《流体力学》课程考核方式设定为40%平时成绩+60%考试成绩组成，平时成绩由课堂随机提问、习题课习题完成情况、作业成绩、课堂出勤率共同组成，强调在随机提问与习题课中，只要积极回答问题就会得到相应的加分，鼓励学生积极参与课堂讨论。考试试卷也由原先的重视计算题和应用题转为多种题型增强多种形式的考核，从多方面考查学生对知识的掌握程度。
也可以通过开卷或大作业形式考核学生灵活运用基本理论分析问题、解决问题的能力，题型可为一些综合性的计算题和分析题，如：简单管网的计算、简单管网系统运行工况的分析等，分值可计算入平时成绩并在平时成绩中占60%～70%的比例。
总之，改革课程考核内容是“流体力学”教学综合改革的又一项重要内容。必须多能力、全方位地考核学生，全面反映学生掌握该课程基本知识的程度和综合运用能力，动手能力。
四、结语
《流体力学》是面向应用型工程技术人才的课程，教师在教学时要注重教学理念的转变，不断进行教学方法的改革，使学生全面学习和掌握知识，进一步提高“工程流体力学”课程的教学水平。
参考文献
[1]朱俊锋，梅群，李一帆. 浅谈土木工程专业工程流体力学课程教学改革[J]. 山西建筑，2010， 36（23）： 224～225
[2]施雯，王琪. 油气储运专业“工程流体力学”课程教学改革[J]. 中国电力教育， 2011， 16：129
流体力学的概念范文5
关键词：海洋科学 课程实践 改革
随着我国海洋事业的不断发展，对海洋类科技人才的要求也越来越高。流体力学是海洋科学类专业的一门专业基础课，在整个海洋科学专业的教学体系中占据重要地位。本课程的任务是通过学习，了解流体运动学和动力学的基本知识，掌握理想流体动力学的基本知识，掌握理想流体动力学的研究方法和理论，掌握不可压缩理想流体的无旋运动、粘性不可压缩流体动力、边界层理论、湍流等的基本理论和研究方法。这门课程具有极强的理论性和实践性，从而决定了这门课的教学目的既要使学生掌握理论知识，又要使学生学会如何运用到实际工程中去。然而，随着教学体制的改革，学分制实施，流体力学的教学学时不断缩短。课程教学多是为了满足培养方案的要求，对系列化专业课程支撑不够，教学效果不甚理想。因此，为了适应新形势下对人才培养的要求，我们对流体力学课程教学过程的各方面进行了改革和实践，以达到以培养出合格的海洋类人才的目的。
1.教学理念改革
流体力学课程的特点是抽象概念多、理论性强、体系复杂、难度较大，许多知识点都包含了大量的数学推导，对学生的数学基础要求比较高。也正是由于这些特点，所以需要改变传统的以教师为中心的知识传授型的教学理念，因为这种方式并不能使学生对所学知识留下深刻的印象，因而教学过程效率低，容易造成学生为了考试而学习的现象，不利于学生的综合能力的培养。新教学理念增强教学过程师生间的互动，突出学生的主体性，改变以往学生在学习过程中被动接收的地位，合理设计教学内容，利用现代化的教学方式，是以培养学生的学习能力、科研素质、创新意识为目的，全面提高学生的综合素质。希望通过流体力学课程的学习，使学生系统掌握流体运动的一般规律及其有关的基本概念、基本理论、基本方法和基本实验技能，同时具备较强的自学能力以及创新意识，为以后专业知识的学习，打下牢固的基础。
2.教学内容的改革
由于海洋科学类专业教学要体现海洋特色，海洋学的研究对象是海洋，而海水是海洋最重要的组成部分，动力海洋学研究宏观海水的运动，所以无论在研究对象、研究目的还是研究方法上面，动力海洋学都是流体力学的具体应用和发展。
针对这一教学内容的要求，我们进行了流体力学教学内容改革，使之适应于当前的海洋科学专业类的教学。考虑到目前国内的流体力学课程内容相当宽泛，并不是特别适合海洋科学专业的教学需要，所以在内容上作了调整，保留经典流体力学的基本原理，同时加入了流体力学基本原理在海洋学中的具体应用。例如，在讲授研究流体运动的两种方法欧拉方法和拉格朗日方法时，介绍了两种方法在海洋调查研究中的应用；在讲授有旋运动动力学中，将环流定理扩展到海洋和气象等方面的具体应用；在讲授粘性流体动力学时，补充了柯氏力场中粘性流体的运动，并深入讲授了风生海流、地球转动对梯度流方向随深度变化的影响等。
这些内容的加入和调整，使学生不但能够深入理解相关的教学内容，还能够了解其具体的海洋学应用，真正做到学以致用，并且可以平滑过渡到一些后续海洋类专业课程，如物理海洋学、海洋气象学、大洋环流等，的学习当中，同时也为将来考研或者研究生阶段的学习打下良好的基础。
3.教学方式的改革
教师教学方式就是教学中为达到教学目标，教师所采用的一系列的教学行为和活动方式、方法的结合。考虑到流体力学的学科特点，其基本方程、原理的推导较多，所以在传统上以教师教授法为主，即以教师为主体进行知识的讲授教学活动。但是单纯的讲授法存在一些问题，就是容易在课堂上与学生缺乏互动交往，从而不能有效的调动学生的学习积极性。为此，在流体力学的教学过程中，转变教学思路，将以教为主的教学设计和以学为主的教学设计结合起来，通过多种方式实现教学的良性互动，提高教学质量。
3.1多媒体教学改革
传统的板书教学方法的特点是推导过程细致、讲解入微，这在一些复杂的定理推导过中可以有效的帮助学生理解整个推导过程，也有助于学生掌握推导方法和技巧。但是，板书教学也有不足之处，一是采用板书教学传授的信息量不够大，由于流体力学的教学内容中存在大量的公式原理的推导，所以往往需要较多的课时才能满足教学要求；二是部分教学内容不够直观，流体力学的一门理论与实际结合的学科，所以很多的理论都有其对应的实际流动现象，所以板书对此无能为力。
多媒体教学可以有效的弥补板书教学上存在的不足，单课时能够提供较多的教学信息量，有效提高教学效率。另外，多媒体教学可以增加课堂教学内容的表现效果，通过一些多媒体素材展示了相关的流动现象，通过视觉、听觉等多种信息传递方式，帮助学生理解教学内容，这对于抽象的流体力学理论教学是一种相当好的授课形式。但是多媒体教学也存在一些不足之处，在公式的推导过程中，翻页式的教学明显加快了教学节奏，使得学生对推导过程了解不够深入，部分细节不明所以，学生的思考时间减少，另外就是多媒体教学的推广，很多学生都没有了记笔记的习惯。
针对以下两种教学方式的特点，在海洋科学专业流体力学的教学过程中，我们采用了两种教学方式相结合的方法。对于一些重要的基本原理，仍然采用传统的板书式教学，力求传授给学生流体力学的研究方法和研究思路。而对于推导结果，则采用多媒体的方式进行展示，在实际的教学中，引用了大量的海洋、大气等流体力学现象，如波浪、海流、台风等，将其以直观的形式与对应的流体力学理论结合，这样既加深了学生的理解，也引发学生进行海洋学研究的兴趣。实际的教学过程显示，课堂教学效果较好。
3.2课堂教学过程改革
为了能够使学生更好的融入课堂教学，在讲授法的基础上，采取了问答法、引导法多种教学方式作为辅助。
问答法是教师通过提出问题引导学生积极进行思考，学生自己得出结论来获取知识，可以有效的使学生主动参与课堂学习。在流体力学的教学过程中，合理的设计课堂问题，避免问题过易或者过难，前者不能达到启发引导学生思考的效果，后者会让学生对流体力学的教学内容产生畏难情绪，不利于知识的深化教学。同时，问题的设计也要有启发性、典型性，问题的数量一般控制在每节课2个左右，根据相关的知识点进行设计。
引导法是教师引导学生通过阅读教材、课件提示等材料，以自己相对独立的形式学习的教学方式，这种方法更能锻炼学生的学习能力。在流体力学的教学过程中，对于引导法的使用一般安排在内容相对简单，或者教学内容有相似重复处。如将雷诺输运定理应用于连续方程、动量方程等的推导，教师讲授连续方程的推导，而其后对于动量定理、能量定理等的推导引导学生独立完成。通过这样的引导过程，使得学生能够举一反三，牢固掌握基本原理，并培养了自学能力和创新能力。
3.3引入现代网络教学方法
为了能够有效的利用现代网络技术进行教学，推进课程的网络化改革，建设了流体力学网络课程。为避免网络课程成为简单的课堂内容的重复再现，在网络课程的设计过程中考虑与实际的课堂教学的互动性与互补性，除了提供课程教学视频录像供学生复习以外，还提供了非常丰富的相关多媒体教学资源、辅导资料，并将网络课程作为学生自学的一个重要的课后辅导工具，提供在线答疑。另外学生还可以网络课程提出对于教学过程的各种建议反馈，促进教学改革。网络课程的开设，使得流体力学的整个教学过程具有了交互性、共享性、开放性、协作性和自主性等特点。
4.结语
通过近几年较为系统的流体力学课程教学改革，包括更新教学理念、调整和补充部分海洋特色的教学内容、运用现代化的教学手段、改革课堂教学过程等途径，大大调动了学生学习的积极性，显著提升了教学效果，提高了课程的教学质量。但仍需进一步完善教学体系，提高教学水平，将教与学有机结合，对海洋科学类专业流体力学课程的教学改革进行不断探索和实践。
参考文献：
[1]孟祥林.不同教学模式下师生角色、教学效率对比及改革思路.湖南师范大学教育科学学报，2004年1月，第3卷第1期.
[2]万三敏，沈振剑.多媒体教学方式与传统教学方式的耦合机制研究.首都师范大学学报（自然科学版），2010年10月，第31卷第5期.
流体力学的概念范文6
赵立娟
马亚生
顾 磊
[摘 要] （工程流体力学）是能源与动力工程专业学生的专业基础课，合理的评价体系能充分调动学生的学习积极性，提高学习效果。结合（工程流体力学）课程教学特点及现状，对该课程的多元评价模式进行设计，并在教学中进行探索，结果表明教学效果多元评价方案能调动学生学习兴趣，激发学生的创造力。
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关键词 ]工程流体力学；多元评价；教学改革
中图分类号：G642.3 文献标识码：A文章编号：1671-0568(2014)35-0051-03
一、 （工程流体力学）教学现状
《工程流体力学》是能源与动力工程专业学生的专业基础课，有着承上启下的作用，对后续专业课程的学习有着重要的影响。科学、全面、合理的评价体系能提高学习评价质量、提高学生学习的积极性。但目前的评价模式存在一定的局限性，没能起到评价的导向作用，需要进一步改进。
1．教学中存在的问题。 《工程流体力学》课程要求学生要具备高等数学、大学物理、理论力学、材料力学工程热力学等基础课程的知识，尤其对高等数学和力学知识要求较高。同时也是泵与风机、汽轮机、锅炉、制冷、空调、换热器、液压传动、水力输送等课程的基础。 《工程流体力学》的授课内容是学生将来从事相关专业技术工作和科学研究工作重要的必备知识。流体力学是力学的一个分支，研究对象是不具有固定形状的流体，研究理论比较抽象、一些流体现象不能凭直观感觉或经验去解释，且经验公式繁多、推导过程复杂。目前该课程的教学效果不是很理想，教师难“教”、学生难“学”已经成为师生的共识。河海大学（以下简称“我校”）热能与动力工程专业开设了4学分，64学时（含8学时实验）的工程流体力学课程，由于是90人以上的大班，教师无法深入了解学生。学生中存在着平时不学，考前突击，考完全忘的现象。教学没有循序渐进，易造成后续课程学习上的困难。 《工程流体力学》是面向工程技术中的流体力学，学生对大量无规律的经验公式死记硬背是没有意义的，能够综合运用所学知识分析解决问题才是教学的目的和核心。传统的教学与评价方式对学生没有导向性，学习的积极性不高，主观能动性没有得到很好地发挥，对身边的流体力学问题无从下手，很难做到学以致用。
2．评价方式存在的问题。根据课程教学、学生反馈、后续课程等多方面的调查分析，目前《工程流体力学》课程学习评价的局限性表现在以下方面：
(1)评价的主体单一。现有的《工程流体力学》评价模式主体的是教师。所有环节都由教师进行评价，过于强调教师在教学中的主导作用，忽视了学生作为学习主体的地位。学生被动接受评价信息，存在客观性缺失的现象。
(2)评价的内容片面。传统的《工程流体力学》学习评价内容包括平时成绩（书面作业、出勤、实验）和期末考试。期末成绩占70%，平时成绩占30%。考试成绩作为主要内容来评价学生学习成效，其最大缺点是侧重于结果，忽视了过程。不能充分反映学生的学习态度和实际能力。工程流体力学课程学习目的是学以致用，所以既要重视学习过程，也要对学生实践动手能力、创新能力、科研攻关力进行全面培养。
(3)评价的方式单调。 《工程流体力学》课程的评价方式是考试分数。虽然在一定程度上能反映学生对知识的掌握程度，却不能客观地反映学生积极的学习态度、学习效果及学以致用的能力。考核的仅是学生对知识“复制”的能力，即评价的是学生的记忆和保持水平，没发挥出学生的主观能动性。在近几年的教学中有出现不少高分低能学生，他们在课程考试中可能会取得较好的成绩，但对于课本之外知识的获取能力较差。部分学习成绩好的学生还表现出死钻牛角尖的特征，缺乏从宏观上把握问题的主旨及方向。高能低分的情况屡见不鲜。因此，评价的方式应有侧重，引导学生学习基本理论，重视解决问题能力和创新意识的提升。
二、 （工程流体力学）课程的多元评价模式的分析
学生各自有不同的特征，在学习过程中能表现出多方面的能力，各种能力的水平是有差异的。学生的学习效果应采多元的评价模式来进行，多方面考察学生的学习状况和效果。 四针对《工程流体力学》课程的特点，多元评价模式包括以下几方面：
1．评价主体的多元化。授课教师、学生个人、小组都作为评价主体，在条件允许的情况下后续课程的教师也可以作为评价的主体。教师由“一家之言”变为评价活动的参与者和组织者。学生由被动的被评价者变成评价主体的参与者。学生的能力是多方面的，有各自的优点与不足。学生能参与自己学习效果的评价，能使学生的主动性、自尊心、心理个性得到张扬，发挥学生的自主性、探索性和创造性。将3-5名学生组成小组既可训练学生的组织协调能力也有助于学生整体素质的提高。多元化的评价主体，有利于教师与学生之间的沟通，以及学生之间的相互学习与合作，提高了评价结果的客观性。
2．评价内容的多元化。按照工程流体力学教学内容的可分为概念学习、原理学习以及解决问题等几个阶段。不同阶段评价的内容应有不同的侧重点。概念及原理阶段的学习评价应以引导学生掌握基本理论、能独立思考，培养学生的思维模式为目的，侧重于启迪学生的创造性思维。解决问题阶段是以引导学生科学观察、将流体力学知识与日常生活、水利、水电、能源、环境、化工等相关行业的实际工程有机结合。侧重于学生流体力学知识的运用能力、理论联系实际的创新意识、动手情况、团队合作精神等。
3．评价方法的多元化。依据评价内容不同，可采用量化评价和质量评价两种方法。这两种评价方式的各项评价指标都要有明确的含义。量化评价各项指标要做到规范，易于操作，利于学生按照指标要求不断修正自己的努力方向，以达到良好学习效果。质量评价是需确定学生是否积极、方向是否正确而对某些细节和小的利弊得失采取模糊评价的方法，包括到课率、课堂表现等。
三、 （工程流体力学）课程多元评价设计与实践
1．《工程流体力学》课程的多元评价过程。①根据教学目标，合理设定评价内容的各项具体指标及权重系数，并在开始教学时公布评价的各项具体细则：②教学过程评价主体根据评价指标对各项评价内容进行评价，引导学生在评价过程中学习：③教学活动后统计分析各项评价数据，得出学生学习《工程流体力学》评价结果；④根据需要及时将评价的结果反馈给学生本人、授课教师、辅导员、家长及后续课程的教师。通过以上环节，学生对自己的学习状况有了客观的认识，授课教师可以在评价的结果中了解学生的普遍不足，在今后的教学中有所侧重，后续课程的教师可以根据学生的掌握情况来调整授课安排，能对《工程流体力学》教学效果起到很大帮助。
2．《工程流体力学》课程多元评价体系。 《工程流体力学》的评价内容包括课堂表现、作业、实验操作、实验数据，实验报告、小测验、小组学习、课程大作业和期末考试。 《工程流体力学》课程多元评价体系见图1。
评价内容的不同评价主体也略有不同。例如，由于整个授课的周期较长（通常为16周）会在期中安排小测验，目的是帮助学生巩固以前学过的知识，这部分内容的评价由教师来完成比较恰当，也方便教师根据学生的掌握情况来调整课程的安排。
表1给出了《工程流体力学》评价内容的各项指标与权重。评价主体根据各项指标给出每项评价内容相应的等级或分数，成绩加权平均得到各项评价内容的成绩，最后总成绩是由各项评价内容的分数乘上权重系数计算得出。
工程流体力学多元评价侧重于学习独立分析、解决实际问题的能力的提升，因而对学生在过程中的能力的体现评价内容权重系数较高，如大作业中分工任务的完成情况占到总成绩的10%。质量评价的部分内容是按等级制来计分的，级别包括A+、A、A-、n+、B、B-等。这些等级在录入成绩管理系统时需换算成百分制，对应关系如表2所示。
笔者在教学中用多元评价方式对学生《工程流体力学》的学习效果进行探讨。以课内大作业为例，之前的学生从未做过该项内容，在近两年的教学中尝试要求学生根据所学的工程流体力学的内容，联系实际工程，以小组的形式完成流体力学的理论在实际应用情况调查的大作业。如学习了流体静力学后，学生以小组为去调查研究流体静力学在实际工程中应用，可以是千斤顶中“帕斯卡原理”，电梯的失重与超重，或者过山车为什么不允许高血压患者乘坐等，最终用PPT展示给大家。在PPT制作的过程中，有前期资料的准备，又有中期的编辑，还有后期的展示。学生能根据自己的特长在小组承担一定的任务，在完成的过程中，发现他人的优势和自己的不足，取长补短。同时，每次学生的展示活动都进行现场评价，让学生对自己的表现有直接的了解。此外，还对大作业中创新的内容在评价时给予鼓励和加分。两年的实践表明，学生对流体力学的学习兴趣增加，各项评价内容能积极主动完成，对实际生活通到的一些流体现象有理性的认识。例如，曾有一组学生结合所学的流体绕流知识，实践验证了“打水漂”的技术要点。这些说明合理的评价方式对提高学生的学习效果、激发学生的创造力是有导向作用的。
