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流体力学知识点范文1
关键词 工程流体力学教学 学习 教改
中图分类号:G642 文献标识码:A
“工程流体力学”是动力类各专业及相近专业的一门重要技术基础课,它为该类专业主要专业课程的学习打下必要的理论基础。工程流体力学是流体力学的一个重要组成部分,它侧重于解决工程实际中出现的问题,而不去过分追求数学上的严密性。它在一定程度上借助于实验研究, 得出经验或半经验公式。其研究对象为流体,考察流体中大量分子的宏观平均运动规律。所以,“工程流体力学”是能源动力类专业的最主要的专业基础课程之一。
工程流体力学作为一门技术学科,研究方法也遵循“实践- 理论- 实践”的基本规律。但由于它的研究对象的特殊性,使得对它的学习也有一定的难度。在实际教学过程中, 我发现学生最大的问题在于――不会学这门课,不是学不会,而是根本不懂如何去学它,即没有找到适合这门课的学习方法。本文即针对这个问题谈谈自己的看法。
1工程流体力学和工程力学的研究对象的性态是不同的
工程力学的研究对象是静态的,而工程流体力学的研究对象是动态的。就其力学行为来讲, 流体可以承受很大的压力,但往往几乎不能承受拉力。学习过程中,学生不能用工程力学的“静态”思维来研究工程流体力学的“动态”对象,要用“动的”和“相对静止”这些概念去阐述它。
本文在回顾热能与动力工程专业基础建设的基础上,总结了三十多年来的人才培养工作。文章提出,今后要继续以“流体机械”省级重点实验室的建设为依托,结合实验室建设与实验教学改革,特别是以重点学科开放实验室建设为突破口,为热能与动力工程专业人才培养提供有力支撑,达到不断提高本科人才培养质量的目标。
2注意工程流体力学中的基本模型的含义及运用
从微观角度来看,流体和其它物体一样,是由大量分子组成的。这些分子总是不停地、杂乱无章地运动着,分子之间存在着间隙。因此,流体实际上并非是连续充满空间的物质。如果从分子运动入手来研究流体流动的规律,将十分困难,甚至难以进行。而流体力学是研究在外力( 如重力、压力、摩擦力等) 作用下流体平衡和运动的规律,所研究的是大量分子的平均行为,没有必要专注于每个分子。另外, 流体力学所研究的实际工程尺寸要比分子间距大得无法比拟。因此,必须建立适应流体自己的模型。《工程流体力学》中将实际的由分子组成的结构用一种假想的流体模型―“流体微元”来代替。“流体微元”由足够数量的分子组成,连续充满它所占据的空间,彼此间无任何间隙。这就是:连续介质模型。另外, 流体是连续的。因此“工程流体力学”中,连续性方程及其具体表现形式伯努利方程始终贯穿其中。
3抓住“工程流体力学”课程的主要内容去学习
热能动力类《工程流体力学》的教学大纲中规定, 学生学习本课程,必须达到:(1)全面了解流体的主要性质和基本模型;(2)熟练掌握平衡流体的压强分布规律, 善于计算流体与壁面间的作用力;(3)深刻理解流体连续性、能量、动量方程,并能熟练应用于求解工程实际问题;(4)懂得流体运动阻力和水头损失的计算方法等。针对这些要求,学习过程中应重点掌握连续介质假说、流体的物理性质及参数、牛顿内摩擦定律、液体的相对静止、静止流体的压强分布、欧拉平衡方程、静止液体作用在平面壁和曲面壁上的总压力、连续性方程、伯努利方程、流线与迹线方程、动量方程、描述流体运动的两种方法、总流的伯努利方程、圆管中的层流、圆管紊流的沿程损失系数K、局部水头损失、边界层的概念、粘性流体中的应力、量纲分析法、流动相似原理等知识点。学校为了适应国家经济建设的需要,适应水电开发宏伟事业的需要。针对这些知识点,多查阅资料、多做习题以求掌握它们,并将这些知识点延伸至工程实践,力求找到解决工程实际问题的方法或手段,把所学知识举一反三,灵活运用。
4注重实验过程,加深知识理解
热能动力类“工程流体力学”课程安排了自己的实验教学大纲,针对课程知识点的要求,框定了几个常见的实验项目。如伯努利方程验证、流量系数的测量、雷诺实验、沿程阻力系数的测定 。其中伯努利方程验证为必做项目,因为伯努利方程的运用贯穿课程始终,需加深对它的理解。总之,“工程流体力学”不同于其它力学,有其自身的规律性。要想学好它,必须搞清这门课自身的特点和针对它的研究规律, 并辅之以扎实的学习态度和不怕困难的精神。
参考文献
[1]陈卓如, 金朝铭, 王洪杰, 王成敏编. 工程流体力学 [M].北京:高度教育出版社,2004,6.
流体力学知识点范文2
【关键词】流体力学;教学研究;多媒体;启发式教学;教学实验
一、现状及问题
流体力学课程具有非常强的科学性和系统性,有极强的理论性与实践性,作为专业基础课,为后续专业课学习提供理论基础,这决定了这门课的教学目的既要使学生掌握基本理论知识, 又要使学生学会应用这些知识解决实际问题。
目前流体力学课程教学存在两个极端:一是偏重于数学推导,忽视理论的物理意义阐述和工程实例的引入,教学内容枯燥无味,理论与实际脱钩,学生只为学而学,没有学习欲望; 二是偏重强调课程为专业服务,过多泛泛地讲述案例,不深究理论基础,没有达到培养人才的教学目的。在教学课时一再压缩情况下,
如何将流体力学课程内涵贯穿于理论学习、实践训练、创新精神、实际动手能力的培养整个学习过程,本文提出几点看法。
二、教学研究
在教与学的关系上,最终目标是能真正调动学生、老师的积极性,保证教学的有效实施。
大学的流体力学课程进程快、信息量大,一环紧扣一环,有的知识点偏重基础理论,有的偏重生活常识,还有的偏重工程应用。如何将枯燥的理论内容和实验过程转变为生动描述,使学生便于记忆、掌握,作者认为基于教师对教学内容深刻理解和深厚语言技巧,对于不同类型的知识点可采用相应方法进行教学。
1.用形象的教学方法,加深基础理论的理解
流体力学是一门基础课程,是后续许多专业课程的基础,所以教学中要重视奠定扎实基础,重视学生对物理现象的认识、物理概念的建立及规律分析,借助先进的教学手段,对加深基本理论的理解和掌握意义重大。
多媒体教学因其形象、生动、具体、直观,越来越得到广泛的使用,在流体力学课程中引入多媒体教学,可以将很难用语言描述的物理现象,如涡量和紊流等搬上屏幕,帮助学生建立清晰的物理概念,缩短认识过程,激发学生学习欲望,为教学质量提高提供了保障。如湍流这个流体力学中100多年来公认的难题,授课老师可以利用高速摄像仪拍摄的各种流体流动图像和利用热线风速仪采集的湍流脉动信号,向学生展示湍流的基本概念和理论。
2.用启发式教学形式,加深与生活常识密切相关的知识点的理解
高等教育中采用直观有趣的事例参与教学过程,较为少见,因为对于像流体力学这样的基础理论课,要列举出与日常生活密切相关,且有一定深度的有趣事例,并不是一件容易的事。这就要求授课老师有深厚的理论基础和责任心,采用启发教学形式,依据学习过程的客观规律,引导学生主动、积极、自觉地掌握知识,通过具体事例,使学生能充分意识到本课程对今后工作和学习的重要意义,激发其学习欲望。如讲述某一理论时,可由日常生活中的有趣事例或历史上的重大事件慢慢引入到理论机理。
另一方面,为了提高大学生的实践能力和创新能力,授课老师可根据课程进度,开展各种级别的趣味课题。这些课题分为两种类型:一种是修完流体力学课程的学生根据兴趣,通过查阅相关资料后自拟研究课题,写读书笔记,采用头脑风暴式课堂讨论,并不断解答分析问题,最终形成研究结论;另一类课题是授课老师自拟题目,供学生选择,其讨论过程与上面相同。学生通过参加这些趣味课题,巩固了书本知识,实践能力和创新能力得到了较大提高。
3.加强教学过程中的实验环节
实验是理论的摇篮,作为工科学校的大学生,其实验能力的培养为其成为创新人才起着举足轻重的作用。
在实验过程中实现基本理论与工程应用有机结合,丰富了教学内容, 提高了学生学习积极性,增强了学生的感性认识,大大提高学生对本门课程的兴趣。实验课要注重培养学生的动手能力,培养学生独立操作能力。
另一方面,改革实验课考核的方法,考核过程中增加师生间互动,由原来只看实验结果,变成由授课老师和实验教师共同对学生的操作能力、理解能力、创新能力进行全面考核。
流体力学作为一门给排水专业、环境专业、水利水电工程专业、港口及航道工程专业的一门重要的技术基础课,其日常教学工作任重道远,为适应流体力学的学科发展需要,提高教学效果,教师只要多花时间,多动脑筋,因材施教,教学与实验、管理各部门紧密配合,一定能取得好的教育效果,教育的最终目的才能实现。
流体力学知识点范文3
对比分析法教学
笔者经常采用对比分析教学法,让学生通过思考与对比增强所学知识的连贯性,提高学习效果。由于流体力学是力学的分支,因此力学的定律也适用流体力学,但流体的特性决定了流体力学在与固体力学有千丝万缕联系的同时,又有它独有的一些特性。所以,笔者在授课时会让学生先回忆相关的固体力学知识,再将固体力学定律引申到流体力学当中,让学生轻松地理解和掌握流体力学中的概念和原理。例如在讲授流体静平衡微分方程这一章节时,笔者就会问学生:在理论力学中,如果物体处于平衡状态应满足什么样的条件?学生很自然地想到要所有的合外力为零。然后笔者又会引导学生流体力学的研究对象为流体质点,而流体质点在空间上是很小的,需要对微元体建立平衡方程。换句话说就是微元体要保持平衡,其所受的合外力也需要为零,由此就可得到流体静平衡微分方程。这样静平衡微分方程的物理意义就很直观地展现在学生面前。除了将流体力学和固体力学进行对比分析外,笔者还会将流体力学中的一些概念通过列表的方式进行对比,让学生了解这些概念的异同点。比如,笔者在讲到流体运动学这一章节时讲解两种描述流体运动的方法,就给出了表1。学生借助表格一目了然地看到了拉格朗日法和欧拉法各自的特点。通过对比分析法不但有助于学生理解和掌握流体力学知识,还能让学生将所学知识融会贯通,提高分析问题、解决问题的能力。
多层次多视角分析问题
现代教育观念认为,高等教育应当融知识的传授和能力的培养于一体。[4]为了适应个性化发展和高素质教育,培养学生创新能力,在引导他们熟练掌握基本分析方法的同时,还要教会学生多视角、多层次的分析问题和解决问题。为此,笔者除了讲授基本方程、基本定理的推导,还会将问题进一步深化、演绎,将枯燥乏味的理论知识点进行归纳整合,建立学生的哲学思维观。例如,在学习静止流体对平面的总压力这一节时要求学生能够计算总压力大小、方向和作用位置。讲授首先从求解矩形水平面的总压力入手,再延伸到求解矩形垂直面总压力,再到求解矩形斜平面总压力,最后求解任意平面的总压力,如图3所示。这种层层剥茧的讲授让学生不知不觉中掌握了求解总压力的方法和技巧。逐层分析的方法教会了学生如何将一个复杂问题分解,然后再借助已有的知识进行求解,达到触类旁通的效果。同时,为了让学生更加深入、全面地了解平面所受的静压力,讲授时又分别采用了解析法和压力图法进行求解。通过这一章节的学习,学生明白了解决许多工程问题可以从多个侧面、多个视角分析,尽管采用的方法和理论不尽相同,但都可以获得正确的结果,殊途同归,增强了创新意识。除了在教学过程中改变传统的教学方法,构建多元化的课堂教学模式以外,为了提高教学效果,运用多媒体技术为基础的立体化辅助教学手段也非常重要。随着计算机技术的发展,工程实际图片、动画和视频素材使各种教育信息的表达更加生动、直观和多样化,能很好地刺激学生的感官,激发学生学习的兴趣,开阔学生的视野,可以收到纯板书教学所无法达到的效果。因此,“流体力学”教学过程中对于难以理解的概念,如势流与旋流、流线与迹线的概念、流场的演示、流态的判别和波的传播、边界层的形成等内容均利用计算机动画给学生进行演示,起到了画龙点睛的作用。
结束语
流体力学知识点范文4
关键词:农林高校;热工基础及流体力学;课程教学;实践创新
当前,在“绿色发展理念”深入人心的时代背景下,农林类高校迎来了很好的历史发展机遇;同时社会和企业对农林类专业人才的需求更加重视质量,对人才的知识深度、广度和对专业基础课、专业特色课核心知识的实践运用能力,均提出了更高要求。提高机械设计制造及其自动化专业学生林业装备系统总体及其子系统技术的掌握程度,拓展学生在林业装备系统上运用专业基础课、专业特色课中核心知识的科研能力,是农林类高教工作者面临的共同课题[4]。
1课程教学剖析
1.1课程内容
“热工基础及流体力学”这门课程是机械设计制造及其自动化专业的一门综合性专业基础课,是后续液压与气体传动、泵与风机、林业机械等专业及特色专业课的重要基础。课程目标包括:掌握工质的热力学性质、热力学第一定律、第二定律、热工转换的规律和理想气体的热力学过程,学会基本的理论分析与计算方法;通过对热量传递的三种基本方式、导热基本理论、对流换热基本规律、黑体辐射基本定律等内容的学习,使学生具备对基本的传热学问题进行分析和总结的能力;掌握流体的主要物理性质和流体静力学的基本理论知识,学会流体上的作用力分析,能够推导流体动力学方程的连续性方程和伯努利方程,针对黏性流体,能对管内流动状态进行判断;能够对“传热学”“工程流体力学”的实验结果进行分析和解释,通过实验数据综合分析工程中的现象及问题,并得到合理有效的结论。总体来看,本课程讲授内容包括工程热力学、传热学以及工程流体力学三大板块的内容,是在高等数学、大学物理、理论力学、材料力学的基础上进行深化学习,拓展到实际的工程问题,所以本课程不仅理论性强,而且工程应用性也很强;与机械设计制造及其自动化专业其他课程相比,该课程涵盖了本应三门独立开设的课程内容,知识难点聚集、微积分公式众多、三大知识板块思维跨度大、学生融会贯通掌握难。但是,学生对课程内容的掌握程度直接影响后续专业特色课程的学习情况。
1.2教学思路
目前,本课程总学时为48学时,理论授课42学时,实验授课6学时。三大板块的教学内容多,理论授课课时较少,矛盾突出:(1)学生由固体学科切换到流体学科的学习需要较长适应期;(2)课程中较多章节内容抽象,且涉及大量公式推导及专业的概念铺垫,加之为了跟上教学进度教学内容更新较快,学生普遍反映课程难度较大;(3)教学内容和后续专业及特色专业课内容衔接性不够紧密;(4)从内容的充实性和课程的结构上来看,“热工基础及流体力学”这门课程的教学内容已经满足要求,但是对接林业机械领域最新技术,强化学生创新思维方面,当前的课程建构仍无能为力;(5)由于本课程的学习不涉及具体的机械装备系统,使得同学们对本课程在专业中的地位认知不足,学习积极性欠佳,这些现状使得提升教学效果难度较大。针对上述课程特点及教学现状,结合农林类高校“机械设计制造及其自动化”专业的实际情况,制定了如下教学思路:(1)授课时,使学生从机电系统、固体力学等学科的思维中切换出来,将空间观测法跟同学们探讨透彻,基于空间观测法开展“热工基础及流体力学”的课程教学。(2)在教学大纲中删除过于抽象、应用面较窄的教学内容,深入讲解与后续“液压与气体传动”“泵与风机”“林业机械”等课程关联度较深的内容,为专业及特色专业课的学习做好扎实铺垫。(3)结合在林业机械领域与“热工基础及流体力学”紧密关联的科研经历,探索寓教学于科研、科研反哺教学的授课模式,强化同学们对“热工基础及流体力学”在“机械设计制造及其自动化”专业里占有重要地位的基础认知,显著提升同门们自愿学习、自主学习的热情。(4)注重思维方式、终身学习意识的培养。教学过程中注重切入问题角度的讲解,使得同学们在明白问题的同时更养成学习思考问题方法的习惯;从固体学科到流体学科是一个较大的跨越,在跨越的过程中,使同学们树立终身学习意识,为以后培养同学们提出、解决林业机械领域学科前沿性、热点性问题的能力打下坚实基础。
2课程构建探讨
在“碳达峰、碳中和”的硬性发展要求及“绿水青山就是金山银山”的发展理念加速推进的浪潮之下,农林高校“机械设计制造及其自动化”专业的毕业生在高等教育系统中的地位不断提升,所以基础专业课程构建更需获得与之地位匹配的重视。一方面,基础专业课课程构建要体现基础知识的深度和广度;另一方面,内容要很好衔接并服务于核心专业课、特色专业课,为学生后期毕业设计、研究生科研深造做好铺垫。
2.1课程内容深度衔接核心专业课
“林业机械”是南京林业大学“机械设计制造及其自动化”专业的核心专业课,内容涵盖林业动力、整地、清理、苗圃、造林、抚育、保护、防火、采伐、采摘、智能化等机械。其中,和“热工基础及流体力学”专业基础课相关的包括动力、清理、保护、采摘等板块。林业动力机械(包括泵、风机)涉及“工程热力学”中热能和机械能之间的转化问题,同时也涉及“工程流体力学中”可压缩混合气体压强、温度变化和装置的动力匹配问题;林业清理机械涉及“工程流体力学中”不可压液态水在管道内部的流动,在雾化器内的流态分布、出口后雾化粒径分布等复杂多相流问题,如图1所示;林业保护机械中喷雾射程、喷雾穿透涉及“工程流体力学中”可压缩流体空气的外部流动及耦合风场、雾滴的多相流动问题,如图2所示;林业采摘机械中,基于负压的采摘系统涉及可压缩流体空气的管内流动问题。从衔接核心专业课的角度来看,一方面,农林类高校“热工基础及流体力学”这门专业基础课程应该深耕“工程热力学”和“工程流体力学”,而“工程流体力学”应该是重点中的重点;另一方面,也好兼顾课程内容的完整性,“传热学”也要适度调整。
2.2匹配三大板块关系,优化课程结构
建议协调、平衡三大板块的课时占比,同时明晰课程内容的内在逻辑关系,在此基础上进一步优化课程结构。在“工程热力学”(热能的间接应用)板块中,我们将实现热力学能向机械能转化的媒介称之为“工质”,媒介一般是“单一气体”或者“混合气体”,热力学第一定律、热力学第二定律、工质热力学性质及理想气体的热力过程等课程内容和专业核心课程林业机械吻合度较好。“工程流体力学”中,对流体的终结性定义是“抓不起来的物体”,一般性的定义是“气体和液体”的总称,但课程内容中流体基本概念的铺垫、流体静力学、流体运动学、流体动力学及黏性流体等课程内容都是基于不可压的液体,同为流体,但气体和液体的性质及研究重点相差甚远,“气体”这种流体相关课程内容的缺失为后续专业核心课程的学习带来很大知识结构缺陷。“传热学”(热能的直接应用)中,对导热、对流传热(混合传热,主要是流体和固体之间)、辐射传热的基本原理、工程应用等课程内容做了比较详细的讲解,但是后续专业核心课程对传热学中的知识需求很少,仅仅在脉动燃烧技术这一研究领域有所涉及。总体来看,不管是“工程热力学”中的“工质”,还是“工程流体力学”中的“气体”,再或者“对流换热”中的“流体”,其中“气体”是课程的“最大公约数”,也是和林业机械这一专业核心课程相关的“最大公约数”。鉴于此,“工程热力学”教学内容总体上可以维持不变,部分章节可以简化,不重要的知识点减少不必要的推导,侧重理论、公式概念的理解和应用,这样可省出一部分课时。总课时不变的情况下可以合理缩减“传热学”的课时,对辐射传热只做一般性介绍;考虑到相似原理在流体力学的试验研究中也有重要应用,可以在这里对相似准则进行深入讲解,省出较多课时。将“工程流体力学”放在最突出的位置,省出来的课时分配给这一部分;增加可压缩流体“漩涡势流理论”“相似理论中的量纲分析法”、包括气体动力学中“扰动在外空间流场中的传播”及“管内气体的流动”等内容,以匹配林业机械核心专业课。
2.3树立自主学习、终身学习意识
目前,流体力学板块中关于可压缩流体的课程内容匮乏,教学中会鼓励同学们在MOOC上寻找优秀资源进行线上学习,使同学们树立自主学习意识。通过工程流体力学板块,我们在体力学的范畴内将研究运动的方法由拉格朗日法提升到欧拉法,这是一个显著的改变,也是重要的进步,通过这一步,有助于培养同学们的终身学习意识。
结语
流体力学知识点范文5
关键词:工程流体力学;教学改革;大学;专业基础课
中图分类号:642.0 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2013)03-0030-02
“工程流体力学”课程是以高等数学、大学物理、工程力学、工程热力学为基础,集概念、公式、实际应用于一体的一门专业基础课。该课程基本概念抽象,公式结构复杂,实际应用众多,尤其在石油行业尤为突出。石油工业中的许多问题都要采用流体力学理论解决,诸如钻井液循环压力和流速的设计,套管强度的校核,采油过程中油井采出的流体在泵或井筒内的流动规律分析,地面管线的布设,管径设计,管线强度的校核,压差与流量之间关系的确定,输液泵的选择和安装位置的确定,储油罐强度的校核,油品装卸时间的计算,油品和天然气的计量,气蚀和水击等现象的预防等。解决这些问题,要求从事石油工程技术的科学工作者必须具备“工程流体力学”知识,以便在石油工程的建设和管理中更好地发挥作用。为了使学生能够更好地学习掌握该课程的内容,教学环节尤为重要。对如何设计教学环节,本文主要从以下四个方面加以说明。
一、教学由多媒体与板书共同完成
教学板书是教师教学思路的整体反映,是教师在教学过程中引导学生学习,帮助学生理解和记忆,以及启发学生思考的重要手段,是教学过程中不可缺少的组成部分。教学板书以文字、符号、图表等手段将教学内容直接诉诸学生的视觉,丰富了学生的感知表象,有助于学生吸收和掌握知识信息。在授课过程中,笔者把学生对使用板书和多媒体的意见进行调查,90%的学生更倾向于使用板书教学。
由于“工程流体力学”课程,基本概念多、难理解,公式复杂难懂,采用板书边写边讲解,给学生留有足够的时间去理解,去认知,接受起来更容易一些。但是流体本身运动复杂,没有固定的形状,在外力作用下,流体流动状态、流动规律是什么样的,在板书上表达起来可能不够准确,不够形象、逼真;而采用多媒体[1],将其制作成图片或动画课件,则直观明了,生动具体,给学生在视觉上以新颖的感觉,在头脑里的印象会更深刻一些。比如:讲工程流体力学的发展史,单纯讲授枯燥无味。此时,制作多媒体课件展示给大家, 比如弧线球也称香蕉球,找一个足球明星踢弧线球的视频放里面,边放映边讲解,学生很感兴趣,还学到了知识,同时也激发了学生的学习热情,起到了很好的引导效果。
二、将计算流体动力学软件融入到理论教学中
“工程流体力学”一般采用理论方法、实验方法和数值计算三种方法研究,其中,数值计算就是使用计算流体动力学软件计算[2],是当今比较常用也比较流行的方法。计算流体动力学(简称CFD)是通过计算机数值计算和图像显示,对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。CFD可以看作是在流动基本方程控制下对流动的数值模拟。通过这种数值模拟,可以得到极其复杂问题的流场内各个位置上基本物理量(如速度、压力、温度、浓度等)的分布,以及这些物理量随时间的变化情况,确定漩涡分布特性、空化特性及脱流区等。CFD方法克服了理论方法和实验方法的局限性,在计算机上实现一个特定的计算,就好像在计算机上做一次物理实验。例如,机翼的绕流,通过计算机并将其结果在屏幕上显示,就可以看到流场的各种细节;如激波的运动、强度、涡的生成与传播、流动的分离、表面的压力分布、受力大小及其随时间的变化等。数值模拟可以形象地再现流动情景,与做实验没有区别。
目前,CFD软件中比较著名的就是Fluent软件。所以可以在教学中使用Fluent软件模拟,给学生展示流动规律和流动结果。例如:冯・卡门涡街,不同形状物体绕流使用Fluent进行模拟,既直观又能清楚地展现流动规律,同时对流体本身产生无限的向往,对“工程流体力学”课程充满了期待和兴趣,为学生以后学习软件打下了基础。
三、实施双语教学
随着我国与世界的接轨,随着世界一体化进程,迫切需要大量精通两种以上语言的人才,作为一种培养国际化人才的有效手段,双语教学势在必行。高等教育作为教育的前沿阵地,也要同国际接轨。双语教学本身就是我国高等教育国际化趋势的客观要求,对高校来讲,可以加强国内高校和国外高校的教学合作,高校之间的合作项目越来越多,有助于国内外专业领域知识体系的统一和完善;对教师来说,可以促进国内高校教师同国外高校教师的学术交流,国内高校教师可从中了解到很多世界前沿知识,并有效地传递给学生;从学生自身来看,打破了语言障碍,学生能够在专业技术领域内较好地将母语和英语这两种语言之间根据交际对象和工作环境的需要进行切换,有效地开展交流与合作,并且多掌握一种语言,就多了一份生存的手段,多了一份了解外部先进世界的途径,多一份机会。双语教学不仅可以培养学生运用外语解决实际问题的能力,而且有利于学生学习、掌握、精通一门外语(主要是英语),能够多一种思维方式,学会从多种角度,用不同观点看问题,进而提升竞争能力,同时也为培养“复合型”人才奠定了基础。
现今实施“双语教学”,既符合与时俱进的要求,又能够提升教学水平,这意味着在教学中实施“双语教学”势在必行。在“工程流体力学”专业基础课教学中改变使用单纯母语(汉语)的教学方式,将外语(主要是英语)运用于其教学的全过程之中,使之与母语教学互相融合、互相促进,既体现专业基础课教学的特色和针对性的同时,又能够全面提高学生的外语应用能力和综合素质,使教学更好地适应新世纪人才培养目标的要求。在“工程流体力学”教学中推行双语教学,使学生在双语教学课堂中提高英语水平,学会用英语表达专业知识,继而过渡到用英语去思维、求知、交流,以便熟练地用外语来解决实际问题。这种教学模式既符合经济迅速发展对涉外人才基本素质的要求,也符合大学各专业交叉融合的发展方向,是教学改革的重要内容。
根据“工程流体力学”课程的特点,在其教学中可以使用综合型教学模式。即对一些基本概念、基本理论,比较好理解的,可以采用浸入型;而对一些公式的推导,专业性比较强的,难于理解的采用过渡型。另外,将一些流体发展的历史、实例用多媒体教学手段进行授课,达到直观的效果。
四、注重实验环节
“工程流体力学”也是一门实验科学[3]。很多流体力学理论都是以实验为基础建立起来的,理论分析得出的结果需要通过实验来验证,而实验的进行又需要用分析得出的理论来指导。因此,实验是“工程流体力学”课程的重要组成部分,是必不可少的教学环节。它不仅是为了验证理论,有助于学生学好流体力学,而且是培养学生进行科学研究、提高独立工作和创新能力的重要环节。
随着大学教育的普及,受教育的人数迅猛增长,而实验教学设备与人数增长不成比例,导致教学和实验的间隔周期较长,使得实验前,有些学生并没有做好充分的准备,并且缺乏必要的理论复习,对即将做的实验相关知识没概念,致使理论和实验严重脱节,实验效果不佳。但是对学生的考核仅仅是一份实验报告,导致有些报告抄袭严重,甚至有些学生做实验,看别人怎么做就怎么做。这样,学生的动手能力、实践能力怎么能培养出来?更不用说培养学生的创新能力和发散思维。实验课是教学的必要环节,也是重要环节,不容忽视。
1.实验前,回顾与实验相关的知识点,让学生在短时间内了解本次实验和相关理论,这里的相关理论不是本实验的结论,实验结论应该由学生通过做实验总结出来;也可以将本实验过程录制成一段视频,让学生提前看一下,熟悉一下实验过程,视觉在人心中留的印象会更深刻一些,做到心中有数,这样真正自己动手做实验就不会茫然。
2.由于时间和设备的限制,实验只能就某一种情况进行操作,对其他条件变化时会有什么样的规律不能面面俱到,这时在实验教学中应用计算流体动力学软件演示也会收到很好的教学效果。所以,计算流体动力学软件不仅在教学中,在实验中的作用也是显著的。
3.在实验课教学改革的同时,实验课考核的方法也应该相应地加以整改。通过纯粹的书面实验报告和出勤率进行考核,学生互相抄袭,敷衍了事,实验做完后真正的原理还没弄明白。为了避免此类情况的发生,一方面,考核每个学生亲自动手做实验,边做实验边讲解,不仅能够锻炼学生动手的实验能力,语言表达能力相应地也有所提高,为此应该增加实验教师的人数;另一方面,除了增加实验课在最终成绩的比例(10%)外,还要在期末试卷中增加实验内容,以检验学生对实验的理解能力和掌握情况。
为了使学生能够更好地掌握“工程流体力学”课程的内容,教学需要改革,这就要求当代大学教师不断地尝试、不断地探索新的教学模式,充分调动学生的学习热情。本文针对“工程流体力学”这门专业基础课程的特点,提出了几点教学建议,希望对工作在一线的流体力学教师有点帮助。
参考文献:
[1]于靖博,张文孝,李广华.工程流体力学课程教学改革与实践[J].装备制造技术,2011,(11).
流体力学知识点范文6
【摘要】《流体力学》课程理论性强,概念多、公式繁杂。本文针对流体力学课程的内容特,课程地位重。根据该课程的特点,结合教学实践及教学现状,从提高教学质量、教书育人、教学思想改革、教学内容改革、教学方法改革五个方面进行了探讨。在教学过程采取讲授——自学——联想——解疑——归纳——习题的运行结构。激发学生的学习兴趣,使学生获得系统知识,取得较好的教学效果。
【关键词】流体力学 材料成型与控制工程专业 教学改革
《流体力学》是材料成型与控制工程专业的一门重要的专业基础课。主要研究流体平衡和运动规律及其实际应用的技术科学;具有理论性强、工程实际应用广、概念和方程较多且易混淆、对学生高等数学知识及综合分析和处理问题能力要求较高等特点[1]。公式多而乏味,教师难教,学生难懂[2]。因此,进行流体力学课教学改革,提高流体力学课教学质量,使学生学好本门课程,培养学生分析能力和创新能力,为后续课程的学习、工作和科学研究打下必要的基础。
1 提高教学质量
要搞好教学、提高教学水平和教学质量,首先必须备好课、讲好课、提高讲授水平。教师不仅仅讲授教学知识,而且在传授教学知识的同时,要传授科学思想、科学方法和科学精神,并将它们尽可能完美地结合起来,融为一体。认真备课,大量的收集资料、反复推敲、修改讲稿;同时在讲授时要理论联系实际[3],这样会取得更加理想的效果。例如,讲授压强是标量时,可以举例说:潜水员在水下一定深度时,他的脸部朝任何方向所受的压强都相等,不会因为方向的不同而改变,而矢量却与方向有关,说明压强是标量。这样理论联系生活实际的讲法就使学生感到理论教学学习并非是一堆僵化的、神秘莫测抽象难懂的定义、定理和公式,而是解决实际问题所需要的生动活泼、威力无穷的工具。学生学完本门课程不是只学会了一些公式、定义、定理,而是学会了解决实际问题的科学的理论方法。
2 教书育人
教学中还要注意教书育人,为人师表。教会学生学习方法才是尤其重要的,使他们懂得什么才是对学习内容的真正理解;懂得理解的深度是有多种层次的,看懂书上的方法和推理只是肤浅的第一步,必须反复琢磨这些方法的实质,领会为什么采用这种方法能够成功,体会这种方法是怎样想出来的;只有这样才能创造性地应用和发展这些方法,否则只能模仿地应用。另外,学习科学必须老老实实,来不得半点虚假,必须谦虚谨慎,不能有半点自满和夸耀。学习如此,做人亦如此!
3 教学思想改革
根据时代的要求积极探讨《流体力学》课程建设与教学改革的新理念。《流体力学》课程在高等学校的人才培养中,不仅是一种工具、一种知识、一种语言,而且也是一种素质、一种思维模式、一种文化。在教学中不仅要向学生传授知识,而且要在传授知识的同时,传授《流体力学》的科学思想、科学方法和科学精神,培养学生的学习、分析和解决问题的能力以及创新精神与创新能力。这是本门课程教学改革和建设的出发点和落脚点。
4 教学内容改革
根据《流体力学》学科的特点和当代科学技术发展的趋势,要吐故纳新。积极查阅资料,进行知识更新。在讲解经典内容的同时,要注意渗透现代的思想、观念和方法,采用现代术语和符号,为现代《流体力学》课程适当地提供内容展示的“窗口”和延伸发展的“接口”。
5 教学方法改革
在发挥教师主导作用的同时,充分发挥学生的主体作用的思想,努力推行让学生从知识的被动接受者转变为主动参与者和积极探索者的教学方法。进行将教师课堂讲授、学生自学、联想课堂讨论、答疑和课后习题课相结合的教学方法。以课堂讲授为主,结合学生自学,同时教师以多种形式提出各种问题,激起学生学习兴趣[4],启发学生联想,适时组织学生对其中能反映知识内容本质的一些问题进行探索研究,最后梳理概括使学生获得系统知识,通过做课后作业来进一步加强理论知识的理解。整个教学过程形成讲授—自学—联想—解疑—归纳—习题的运行结构。
5.1 讲授
要抓住重点难点,由浅入深的讲解,同时要联系生活生产实际。
5.2 自学
我国古代就有“学贵自得”“学贵自化”的说法。联合国教科文组织出版的《学会生存》一书也指出“未来的文盲,不再是不识字的人,而是没有学会怎样学习的人”。现代教育更重视培养学生的自我发展能力,这就要求教师不仅要教学生“学会”,而且还要教学生“会学”。自学阶段应要求学生:①初步理解教材的基本内容和思维过程;②复习回忆有关旧知识,并与新知识相联系;③找出教材中的重点内容和自己不理解的问题;④做自学笔记,可适当做些批注,勾划出关键词语;⑤尝试练习,推导过程等。最后让学生闭上课本,围绕教材内容思考以下问题:下节课教师要讲什么,自已懂不懂;与新知识有关的旧知识是什么,是否已经掌握;通过新旧知识对照有什么猜想,还有什么问题未解决等。
5.3 联想
所谓联想思维,即是由一事物想到另一事物的思维过程。世界上的事物都是相互联系、相互影响的。诸多事物反映到人们头脑中,会形成各种不同的联想。根据这一规律,教师可结合教材内容的具体特点,精心设计展望式问题,以启动学生的联想思维。教师要善于以问题为载体,以联想思维训练为主线来组织教学。
5.4 解疑
解疑的过程,是一个讨论、研究、探索的过程,它彻底改变教师讲,学生听的习惯做法,课堂上是学生积极思考、踊跃发言。这种讨论,有时是个人发言,有时是小组讨论、代表发言。讨论的过程也是深入理解的过程,有些学生没有想到或没有理解这个问题,通过听别人讨论、辩解,而获得知识。这种获得知识的方法使得他们记忆的更牢、理解得更深。另外解疑的过程又是个调控过程。教师必须对联想提出的问题进行合理的控制,根据教材要求,把问题分类处理:涉及本节课重点教授的内容,要重点突破。
5.5 归纳
这里的归纳既包括对学习内容的梳理与概括,又包括对教学效果的调节与整合。在归纳环节,教师要指导学生把一般性结论进一步强化、引伸,把学得的法则梳理概括。教师归纳的首要任务,是帮助学生弄清知识的来龙去脉,以及各知识点之间的相互联系。使所学知识融为一体,便于记忆和灵活地利用所学知识解决问题。
5.6 作业
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,学生必需认真仔细做作业。
6 结论
在教学中积极把握《流体力学》中的重要思想方法,揭示问题的本质,进行深入浅出、生动活泼的讲解。同时结合科研、生活、生产中的实际问题,向学生传授治学方法,培养学生的学习能力和创新精神,收到了很好的效果。
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.Vol.34.No.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. No.14. 172-173.