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流体力学总结范文1
【关键词】实验考核体系;实验能力;流体力学实验
实验教学是高等学校教学工作的重要组成部分。高校实验教学应该注重培养学生的实验能力,满足高等教育应用型、创新型人才培养的要求。学生在实验室通过观察、思考和操作,来提高判断能力和创新能力,做到有思想地做实验,自主完成实验任务。实验能力的培养应该配合实验考核来具体实施,文章就此提出了一套旨在提高学生实验能力的流体力学实验考核体系,对实验前、实验中、实验后的各个环节列出了具体的考核方法,主要包括五个考核部分:实验准备、实验操作、实验报告、实验创新和实验考试。
1.实验准备考核
实验准备要求学生在实验前理解实验原理,明确实验要求,熟悉实验内容及步骤,并按照要求言简意赅地编写实验预习报告。通过实验准备培养学生的自学能力,加深对流体力学理论知识的理解。实验教师根据学生的实验准备情况进行具体考核,对实验预习报告打分,对未完成实验准备的学生,取消其实验资格。实验准备考核占实验总成绩的10%,详细评分标准见表1,取所有实验准备考核分值的平均分作为实验准备考核成绩。通过实验准备考核,可以起到两个作用:一是实验准备考核成绩组成实验总成绩的一部分;二是实验准备考核对学生进实验室起到一个筛选作用。
表1 流体力学实验准备考核评分标准
序号 评分标准 分值
1 实验准备充分,实验预习报告规范认真,有预习思考 10
2 实验准备比较充分,实验预习报告规范认真,有预习思考痕迹 8
3 实验准备基本充分,实验预习报告规范认真,但仅是抄书,无思考痕迹 6
4 实验准备不充分,实验预习报告马虎,不规范,无思考痕迹 4
5 未完成实验准备,未完成实验预习报告 0
在实验准备这一阶段,实验教师需要给学生准备具体的预习资料,包括:学生实验守则,规定学生进实验室需要遵守哪些规则;流体力学实验要求细则,对学生说明参加流体力学实验的具体要求;流体力学分室平面布置图,以便学生了解实验室情况;流体力学实验指导书,主要给学生提供每个实验的具体指导,如:实验目的要求、实验仪器、实验原理、实验方法与步骤、实验成果及要求、实验分析与讨论、实验数据记录表、实验数据计算表;另外,还可以补充说明一下,实验预习报告书写要求、原始实验数据记录要求、实验报告要求书写哪些内容等等。
特别是实验仪器这一块,因为学生事先不熟悉仪器,实验时操作仪器比较困难,所以一定要先让学生熟悉仪器设备,有必要提供实验仪器的说明书。另外,实验教师还可以提供一些经典实验的介绍,如雷诺实验的工作环境,增加学生的学习兴趣。实验教师可以把这些资料编写成流体力学实验指导书,印发给每位学生,还可以把相关资料放到实验室网站上去,让学生自行下载查阅学习。
2.实验操作考核
实验操作考核作为实验教师对学生连续评估的主要形式,在平时实验当中对学生进行观察,并将观察记录作为对学生操作能力的直接评价。实验操作主要考核学生实验操作技能和分析问题、解决问题的能力[1]。实验教师在实验指导过程中,以启发学生思维为主,充分发挥学生的主动性,在学生提问时予以适当指点和提示,主要考察学生的动手能力和排除故障能力。因为这部分考核以实验教师的主观判断为主,所以在实验操作考核过程中要作定性定量处理,以便实验操作考核具体实施。实验操作考核占实验总成绩的20%,具体评分标准见表2。下面简要介绍一下流体力学实验操作考核的过程。
实验开始时,实验教师对每组学生的实验情况进行观察,签字确认。如能量方程(伯努利方程)实验开始时,检查每组学生是否将能量方程实验仪的所有测压管液面调整到齐平状态,签字确认。
实验过程中,实验教师检查学生的实验操作情况。如实验操作时间是否符合要求,实验次数是否达标等等。
实验结束时,实验教师对每位学生的实验原始数据记录进行初步分析,判断实验结果是否符合规律,确保实验质量。引导启发学生分析归纳实验结果,撰写好实验报告。对实验有重大错误、失败或不能完成者,安排其在实验室开放时间重做。
实验结束后,要求学生按要求关闭仪器,清理现场,做好环境清洁工作。实验教师检查每组学生仪器设备整理情况,电源是否关闭,水桶(水杯)水是否倒入水箱中,雷诺实验的有色水阀门是否关闭,桌面是否整理,并作相应记录。
表2 流体力学实验操作考核评分标准
序号 评分标准 扣分值
1 测压管齐平缺认可/次 –0.5
2 测压管测点未达到实验要求/次 –0.5
3 排气泡缺核查/次 –0.5
4 操作时间未达到实验要求/次 –0.5
5 操作次数未达到实验要求/次 –1
6 仪器电源未关、阀门未关水未处理、桌面未整理/项 –0.5
7 实验结果不符合规律/组数据 –0.5
8 没参加实验操作/个实验 –5
注:流体力学实验操作考核满分20分,如在实验过程中,发生上述情况,则扣除相应的分值,扣完为止。
3.实验报告考核
实验报告作为考核的依据,自身存在不足的地方,既不能反映学生的操作技能,不能表现学生动手解决实际问题的能力。即使学生不动手或不作为主要参与者,也可以写出一份较好的实验报告。另外,由于实验报告是在实验室外完成的,可能会出现修改数据的现象,实验教师也很难了解学生对某些问题的理解程度和真实的看法。因此,实验报告需要补充一些主观方面的报告成果,比如实验作业、实验总结等等。实验报告考核占实验总成绩的30%,由三部分组成:实验报告成绩、实验作业成绩和实验总结成绩。
实验报告主要考核学生实验后对所做实验进行的分析和评价,以及撰写报告的能力,达到总结和提高的目的。实验报告成绩满分20分,取所有实验报告分值的平均分作为实验报告成绩,详细评分标准见表3,主要根据实验数据计算是否正确,实验现象分析是否客观完整等评定。对于实验报告其固有的缺陷,流体力学实验报告考核采用数据记录复份,来避免学生修改数据。
表3 流体力学实验报告评分标准
序号 评分标准 分值
1 实验报告规范认真,图表清晰,实验数据计算正确,实验现象分析客观完整,能做较深层的探研,优秀 20
2 实验报告规范认真,图表清晰,实验数据计算正确,实验现象分析比较客观,良好 16
3 实验报告规范,图表清晰,实验数据计算基本正确,实验现象分析基本客观,及格 12
4 实验报告格式规范,实验数据计算不正确,实验现象分析不正确,不及格 8
5 未完成实验报告 0
实验作业是根据实验内容和实验要求精心设计的,可以加深学生对实验的认识、补充和扩展。实验准备时,教师对将要进行的实验提出问题,引导学生深入思考。学生通过查找资料,操作实验,编写实验报告,将问题引入深层次的探究,然后回答问题。如能量方程实验,提出问题:“测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题?[2]”学生进行一系列思考后探究答案。实验作业成绩满分5分,每个实验作业以5分制为标准进行评分,最后求平均分作为实验作业成绩。
实验总结在流体力学全部实验结束后完成。此时,学生对实验知识、技能、仪器设备等都有了真切的体会、深刻的认识,每个人都会有不同程度的收获。学生可以在实验总结中写:实验后的收获和感想,对实验教学的意见和建议,对实验室发展的建设性意见。这些信息反馈给实验教师,可使教师进一步了解学生对实验的真实感受,从而总结出宝贵的经验和教训,改进实验教学方法。实验总结是教师提高实验教学水平的基础。实验总结成绩满分5分,以5分制为标准打分。
4.实验创新考核
实验创新主要培养学生的创新能力。流体力学实验创新分两个方向:学习性实验创新和创造性实验创新。实验创新考核占实验总成绩的20%。
对于那些创新能力比较薄弱的学生,可以从学习别人的已有成果开始,让学生收集现有的实验创新实例,运用学过的流体力学理论知识和实验知识重新剖析,在规定的时间内阐明自己的观点,进行答辩。学习性实验创新成绩满分10分。
对于创新能力较强的学生,鼓励学生在现有仪器设备基础上,进行创新性、设计性研究与探索,组合成为新的实验或量测新的内容,也可以通过电脑进行模拟。实验创新也鼓励改良改进设计实验设备装置。另外,鼓励教师教改项目、科研项目带进实验室,开设综合性、设计性实验,研制开发教学仪器设备,更新和改造旧的实验内容和手段。
开展实验研究可由团体进行,研究的一般步骤包括:确定题目、收集资料、制订研究计划、实验测试、分析与概括、反复论证或实践验证、完成实验报告或论文。学生在教师的指导下,自主选题、自主进行研究性学习、自主进行实验方法设计、开展实验性研究、进行数据统计分析处理,撰写研究性论文和总结报告等工作。实验创新小组向全体参加同学和指导老师介绍实验设计思路、实验过程、创新点等主要内容,并回答同学和教师的提问,由同学和实验教师一起打分考核。创造性实验创新成绩满分20分。
通过实验创新求得学生的发展,教师的发展,实验室的发展。
5.实验考试考核
流体力学实验考核分两种形式:教师与学生的交谈、闭卷考试。实验考试考核占实验总成绩的20%,实验考试成绩满分100分,其中教师与学生交谈成绩50分,闭卷考试成绩50分。
教师与学生的交谈,可以了解学生在实验室获得知识的掌握情况,可以评估学生对知识的理解及口头表达的技巧,以及对实验结果的解释等,具有教高的表面效度。
闭卷考试可以克服实验报告的某些缺陷。流体力学实验考试内容侧重于实验方法与原理的理解,流体流动的某些基本概念和基本原理的认识,静态流动参数测试方法的掌握。
综合流体力学实验五个部分的考核,可以给出完整的流体力学实验考核体系,如表4所示。
表4 流体力学实验操作考核体系
序号 实验考核 比例 分值 备注
结束语:
随着实验课程的独立开设,需要更精确、更契合实际的实验考核方法来适应实验课程的发展建设需要。实验考核要求能够公平合理地评价每个学生的实验成绩,能够对学生实验学习起到较好的引导作用,激发学生的实验兴趣,规范学生的实验过程,提高学生的实验能力[3]。流体力学实验考核体系根据实验教学的过程,对实验前、实验中、实验后各个环节,分别进行具体考核,提出了一套新的实验考核体系。该实验考核体系从实验整体出发,注重培养学生各项实验能力,提高学生综合素质,提倡自主实验来提高学生的学习自主性,通过定性定量的实验操作考核来提高学生的实际动手能力,以实验创新考核来推动学生的创新能力,从而真正提高实验教学效果。
参考文献
[1] 葛年明、周泉.电子电工实验考核方法的改革〔j〕.实验技术与管理,2008(4):146-147,166
流体力学总结范文2
关键词:计算流体力学;软件;流体力学教学
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)11-0248-03
一、引言
英国著名教育学家J.K.Gilbert教授在其组织编著的“Visualization:Theory and Practice in Science Education”一书别强调:可视化技术在现代科学教育教学中的应用是一个亟待深入研究的问题[1]。Gilbert教授从认知模型的角度考虑了可视化在宏观、亚微观和符号层面认知中的作用,讨论了照片、示意图、图表等可视化技术在科学知识描述中的功能。本文在总结“流体力学”、“空气动力学”和“计算流体力学”教学内容以及“飞行器部件空气动力学”教学经验的基础上,结合参考文献[1]中的教学思想,系统探讨计算流体力学(CFD)可视化技术在流体力学课程教学中的应用。
CFD是采用计算机模拟流体流动及相关现象的一门科学,主要涉及物理、数值数学和计算机科学等学科。CFD的应用历史可追溯到上个世纪70年代,理论研究的历史则更早一些。随着计算机技术的发展,CFD所能求解问题越来越复杂,最早是求解简化方程控制的跨声速流动,到了80年代初就可以求解二维或三维的Euler方程,随后Navier-Stokes方程的求解也成为可能。经过本世纪近十年来的快速发展,CFD技术基本成熟,相应的软件被广泛的应用于航空、航天、汽车、船舶、生物、材料、气象、海洋以及石油工业等领域。
在应用需求的牵引下,目前大部分CFD软件都已经具有非常友好的人机交互界面,不仅能够以一定精度计算流体运动控制方程、模拟复杂的流体流动,更能够通过一定的可视化技术显示所计算流场的空间结构和时间演化特征。因此,流体力学本科与研究生教学中涉及的诸多基本概念、一般规律和关键问题等,都可以结合CFD软件进行直观而科学的探讨。
二、基本概念的解释
在传统的教科书中,流体力学中的基本概念,如流场、梯度、散度、旋度、流线、迹线、点源和偶极子等,常常采用一定的数学公式或抽象语言来描述,这对学生理解实际的流体流动问题是十分不利的。借助于CFD软件,上述概念可以采用云图、矢量图和等值面等十分直观的显示出来,下面举例来说明。
标量场可采用云图来显示,所谓云图就是采用不同的颜色对应不同的标量数值。图1所示为利用云图显示喷管流场中马赫数的分布情况,其中黑色到白色的渐变表示马赫数从0.1变化到5.0。由喷管内部流场中颜色的分布可以看出,喷管内部马赫数从左到右是一直增加的。这样一种显示方法不仅直观的显示了什么是流场,更从物理上说明了流场中马赫数的变化规律。
由于矢量既有大小又有方向,矢量场不能像标量场那样仅仅以颜色的变化来区分。在CFD中矢量一般用具有一定长度的箭头来表示,箭头的方向对应矢量的方向,箭头的长度代表矢量的大小。图2所示为喷管内部速度矢量场,由图可以看出流场中每个点处的速度相对大小和方向,很直观的表示了喷管内部气体逐渐加速的过程。图3所示为喷管内部流线,每条曲线表示定常流动条件下流体质点在喷管中的运动轨迹,同样直观的表现了喷管的流场结构。
在流体力学教学中经常会从简化的模型出发,讨论理想状态下的流动问题,如点源、偶极子等的流动。这种流场在现实中是不存在的,通过电磁学或其他方式类比来显示相应的结构往往也不够直观。借助于CFD软件则可以很容易地通过求解简化的控制方程,得到理想状态下的流场,然后通过可视化技术实现三维、动态的流动演示。随着CFD技术的越来越成熟,大部分流体力学教学中涉及的基本概念、假设等,均可以通过CFD可视化的方式展现给学生,改变传统教学方法,提高教学质量。
三、流体力学基本物理现象的演示
CFD软件是通过求解不同初、边值条件下的流动控制方程来研究流体运动特征,能够客观地反映流体运动的物理规律。因此,在流体力学教学中,很多关键物理现象,如边界层、激波、射流、混合层、卡门涡街等,也可以通过CFD技术进行分析,并通过可视化的方式展现给学生。
在流体粘性的作用下,绕流物体表面一般都会存在紧贴物面非常薄的一层区域,这层区域被称为边界层。边界层概念的提出是流体力学发展史上里程碑式的事件[3],然而在流体力学教学中往往很难把边界层的重要性讲清楚。借助于CFD软件,可以直观地观察水流、气流中边界层的形成过程及其差别,通过显示边界层速度剖面的形状解释边界层如何影响流场结构,如图4所示。从图中可以很明显地看出壁面附近气流速度的降低,体现了气体的粘性效应在近壁附近的作用。
激波是超声速流动中广泛存在的流场结构[4],采用CFD技术可以模拟各种类型的物体绕流,显示对应的正激波、斜激波和弓形激波等现象,从不同的角度加深学生对激波这一物理现象的理解。射流、混合层和卡门涡街同样可以通过适当的CFD技术模拟,甚至可以显示其中非常精细的流场结构。图5所示为混合层涡结构的CFD数值模拟结果,由图可以看出混合层流动的失稳过程,类似的数值模拟结果对流体力学专业高年级本科生和研究生教学是大有助益的。
四、流体力学应用问题分析
在流体力学专业的研究生教学中,常常会涉及生物流体力学、飞机空气动力学、环境流体力学、化工流体力学、汽车空气动力学等一系列应用流体力学课程。CFD软件在工业上的广泛应用为这些课程的教学提供了大量的素材。图6、图7和图8所示为鳗鱼[5]、高超声速飞行器和F1赛车绕流流场的CFD数值模拟结果,从中可以分析绕流物体的流动和受力特征,探索隐藏在背后的物理规律,加深学生对问题的理解。
五、小结
CFD软件在流体力学课程教学中有着非常广泛的应用前景,本文以具体实例展示了CFD软件在流体力学基本概念解释、基本物理现象演示和应用问题分析方面的关键作用。通过在教学中恰当的应CFD软件,可以有效地增强学生的学习兴趣,提高教学质量。
参考文献:
[1]J. K. Gilbert,M. Reiner,M,Nakhleh,Visualization:Theory and Practice in Science Education,Springer Science+Business Media B.V. 2008.
[2]J. H. Spurk,N. Aksel. Fluid Mechanics,Springer-Verlag Berlin Heidelberg,2008.
[3]G. E.A. Meier,K. R. Sreenivasan,IUTAM Symposium on One Hundred Years of Boundary Layer Research,Springer,2006.
流体力学总结范文3
工程流体力学教学手段教学效果《工程流体力学》是机械工程专业、石油工程专业、化学工程专业等诸多工科专业的一门十分重要的专业基础课,在各个工程领域都有着广泛的应用。作为力学的一个分支,工程流体力学主要研究流体的平衡和运动的基本规律以及流体与固体的相互作用的力学特点,用于分析解决工程设计和使用中的实际问题。其特点是数学公式多,大部分内容都是围绕数学方程的推导,理论性强。学生在学习过程中普遍感觉吃力并且枯燥。因此,为提高教学质量,教育界同行不断地进行着各种各样的教学改革探索。
一、联系实际,理论与实践相结合
流体力学内容抽象,概念性强,整门课程从头到尾充斥着偏微分方程,公式推导繁杂。而且与其他力学课程不同,流体力学是采用欧拉方法解决问题,这一点学生理解起来非常困难,导致流体力学这门课程被公认为大学课程里最难学的课程之一。为了提高教学效果,在教学实践过程中注重理论与实践相结合,更有利于学生对知识的理解与掌握。本课程主要围绕几大偏微分方程展开,在讲述过程中如果过于强调数学理论的推导过程,学生肯定会感觉枯燥无趣,而且不知道学习的真正目的,从而失去学习的动力。针对这种情况,我在讲述公式推导部分时着重分析研究思路和方法,重点介绍公式的适用条件及意义,尽量避免长篇大论的数学推导过程。比如伯努利方程是本课的重点,在课堂上我只是把推导思路给大家讲清楚,后面花了两节课的时间来讲它的应用,包括皮托管测速计、节流式流量计以及在一般水力计算中的应用等。在课程的最后部分,针对授课专业特点,结合现场实际工程案例,讲述了流体力学基本理论在实际中的应用,同时也对课程内容进行了总结和回顾。通过上述具体应用实例,使学生能够理论联系实际,培养学生以后工作时解决实际问题的能力,同时还能使学生认识到课程的重要性,增加了学习兴趣。
二、启发-联想式教学
引导和注入是启发式教学方法与灌注式教学方法在本质上的差别之一。启发式教学方法强调的是引导,也就是通过引导,调动起学生的主动性、积极性,让学生自己去发展思维而获取知识。而灌注式教学方法则是通过注入,使学生被动地接受传授给他的知识。因此在引导与注入这两种手段上,有着明显的差别。所谓引导,是指当学生要解决某个问题,但又感到难以解决时,恰到火候,教师及时给以启发,让学生自己发现新知识,这样才能很好的发展学生的智能。
流体力学的研究方法和内容同工程力学、工程热力学等其他力学课程有很多相通的地方。所以在教学过程中可以通过启发学生对以前学过的内容进行总结回顾,从而引出所讲内容。比如在讲解研究流体运动的两种方法:拉格朗日方法和欧拉法时,启发学生对两种方法进行比较。由于欧拉法是以空间点为研究对象,这与基于质点为研究对象的工程力学的研究方法不同,学生已经习惯于质点研究方法,所以接受起来有点困难,这时我以气象观测站这样一个大家都熟知的例子来阐述欧拉法的含义,采用直白易懂的语言讲述这样一个抽象的问题,学生理解起来容易多了。
学生在已有的力学基础上学习流体理论,并加以比较,不仅可以促使学生积极思考,而且能利用一门课程中已学会的知识快速掌握另一课程中的内容,增强了教学效果,提高了教学质量。
三、Fluent软件在教学中的应用
流体力学课程的特点是知识涉及面广,对学生来说流体力学课程里面的概念与原理非常抽象难懂,课程涉及的数学知识和力学知识比较多,且与工程实际现象紧密结合,这对本科生来说更加大了他们学习本门课的难度。同时受教学实验条件的限制,任课教师很难形象地将流体流动的现象讲授给学生,这样就造成理论知识的讲解与实际现象脱节。FLUENT软件是目前非常流行的一个商业计算软件,将其引入本科生流体力学课堂教学,对流体力学课程中的流动机理既能实现直观演示,又可以进行定量分析。比如在讲圆管内层流和紊流两种流态运动规律时,如果采用传统的教学方法,由于牵扯的数学理论知识较多,学生学起来很吃力,而且最终推导出的结论比较抽象,学生很难提起兴趣。如果采用FLUENT软件模拟两种流态,做出不同工况条件下的速度分布曲线、速度分布云图、速度等值线、切应力分布曲线,让学生通过对这些曲线进行分析得出不同流态下的运动规律,学生的积极性和主动性就能被充分调动起来,从而可以提高教学效果。
在课程教学中不断改进教学方法和手段,用心钻研,不断探索,有助于学生理解掌握课程知识,增强学生的学习兴趣,为学生将来从事工程实践奠定坚实的基础。
参考文献:
[1]陈小珊,洪文鹏,张玲.工程流体力学课程改革的思考[J].东北电力大学学报,2006,(3):54.
流体力学总结范文4
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。
流体力学总结范文5
关键词:工程流体力学;教学改革;探索与实践
Research and practice of teaching reform mode of engineering fluid mechanics
Li Xiaochuan, Huang Xiangyong
Yangzhou university, Yangzhou, 225127, China
Abstract: Engineering fluid mechanics is the specialized fundamental course of thermal energy and power engineering (TEPE) specialty. According to present situation in engineering fluid mechanics teaching, the new ways of teaching reform about this curriculum are put forward in this paper on the basis of in—depth research and analysis of the main problems existing in the teaching practice.
Key words: engineering fluid mechanics; teaching reform mode ; research and practice
工程流体力学是热能与动力工程专业重要的专业基础课,主要研究流体静止和运动的力学规律及其在工程技术中应用的学科。作为一门重要的专业基础课,本课程不仅为学生学习后续专业课提供必备的基础理论知识,也为从事热能利用的有关专业技术人员从事专业技术工作和科学研究工作提供重要的理论基础。工程流体力学课程在理工科教学体系中具有重要地位,由于多方面的原因导致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。因此,当前新形势下积极思考和探索工程流体力学教学改革方法对改善课程的教学效果、提高学生的培养质量具有重要意义。根据本学院学生的教学现状,从工程流体力学课程教学中“教”与“学”方面的改革进行一些思考和探索。
1 教学中存在的主要问题分析
为了有针对性地提出工程流体力学课程的改革思路,笔者对本学院热能与动力工程专业和建筑环境与设备工程专业本科二年级的学生进行了调研,主要从课程本身的特点、教师“教”和学生“学”方面对教学质量的影响进行了调查、分析和总结。
1.1 工程流体力学课程本身特点
工程流体力学课程包括理论教学和实验教学两方面的内容,课程涉及的知识面比较广泛,高等数学、大学物理、工程热力学等,尤其对学生掌握经典力学和高等数学的要求较高。此外,工程流体力学课程本身研究对象是流体,研究对象不具有固定的形状、研究理论比较抽象、经验公式繁多且推导过程复杂不易理解。以上特点导致了本课程教师难教、学生难学,教学效果不理想[1]。
1.2 教师“教”的方面
从教师“教”的方法和手段来看,不能根据当今大学生的特点进行教学、调动学生的学习热情、激发学生的学习兴趣是造成教学效果不理想的主要原因,主要表现在以下几个方面:(1)教学方法单一、教学手段落后,教师上课自己沉浸于“讲”课的过程,单方面向学生“传授”知识,而不顾及学生“听”课的感受,忽视了教学过程中“教”与“学”之间的互动性。这种教学方式造成的危害是逐渐使学生丧失了学习的主动性和与教师交流的动力,在这种情况下,教师无法得到学生的反馈信息,从而影响教学水平的提高。(2)教学内容老旧,讲课内容局限于教材本身,没有或很少对课本知识进行扩展、结合现实生活中的实际现象进行举例说明,理论与实际脱节,导致学生不知道学习本门课程能够解决什么问题、如何解决问题的疑问。(3)过于依赖多媒体课件授课,板书很少或者摒弃板书。学生反映这种授课方式速度偏快,不利于对基础知识、公式等内容的理解和消化。此外,某些教师的课件仅仅是对板书的复制,课件的制作质量不高,无法体现多媒体教学的特点[2]。(4)学生课业繁重以及新校区位置偏远带来的交通不便,导致教师在课后几乎没有时间对学生进行指导。
1.3 学生“学”的方面
通过调查发现,在学生“学”的方面存在以下问题:(1)学生普遍存在学习上怕吃苦、自制力较差、学习态度浮躁的现象。(2)在上课前不提前预习本次课程所讲述的内容。(3)课堂上不能集中思想认真听课,课下提不起兴趣认真复习、做作业。
2 教学改革模式的探索与实践
流体力学总结范文6
【关键词】启发式教学思想 教学方法 流体力学 实践
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)10-0021-02
一 启发式教学的含义
“学而不思则罔,思而不学则殆”,针对这一现象,孔子认为“不愤不启,不悱不发,举一隅不以三隅及,则不复也”。这句话的意思是:“不到他努力想弄明白而不得的程度不要去开导他;不到他心里明白却不能完善表达出来的程度不要去启发他。如果他不能举一反三,就不要再反复地给他举例了。”从孔子对启发式教学的认识,可以看出启发式教学首先要学生处于“愤”或“悱”的状态,之后才是教师的“启”和“发”。也就是说,学生要先经过努力思考,却仍不能解除心中疑惑,这时教师才应该对学生进行点拨,教给学生解题思路与技巧。所以说,启发式教学的第一步是学生应对所学的内容进行自学,而且经过了深思熟虑而不得。启发式教学的第二步才是教师的指导或引导,无论是对语言的精准表达,还是解题的思路或技巧指导。启发式教学的第三步,是对学生刚刚解除的疑惑进行考查,以验证学生是否真正理解,是否熟练掌握,以期学生能在学会的基础上,能够举一反三,融会贯通。
“启发式”教学的思想与“填鸭式”、“满堂灌”的做法相对立。教师在任何情况下都不可以自己的灌输代替学生思考。启发式教学的根本思想是以学生为教学活动的主体,教师只起指导、引导作用。启发式教学不仅是一种教学方法,更重要的是一种教学思想。
二 启发式教学在流体力学教学中的实践
从启发式教学的思想看,教师要想启发学生,其前提是学生必须要有疑惑,并且是在思考后不能解答的前提下,才进行启发。因此,老师的职责是如何使学生去积极思考,在学生迷茫而无所得的情况下对学生进行正确的引导。
1.以启发式教学思想为指导,精心营造启发的教学情境
教师在所有的教学环节,都应以启发式思想为指导。重视后用启发式教学。每一位教师应从教学规律出发,精心设计教学活动,精心营造启发式教学情境。
2.启发式教学方法在流体力学课堂中的运用
第一,总结式启发和回顾式启发。流体力学是以流体为研究对象,探讨其受力及静止、运动规律。前后知识逻辑性强。每部分知识结束时,应及时总结,进而抛出新问题,引发学生课后思考。甚至可布置思考题,让学生自己找出解决问题的思路。下一节课开始时,教师先回顾上节课的主要内容,从没解决的问题入手,和学生探讨解决问题的方法。如讲完“流体静压强的两点特性”后,可及时让学生思考,如果流体是运动的,那么其动压强是否还具有这两点特性,从而引发学生的疑问,这样不但使学生主动去探究静压强大小与作用面方位无关的原因,还会使其带着兴趣去学习流体动力学的内容。
第二,现象启发式。流体力学课程概念多,前后内容逻辑性很强。教学内容的安排应符合人类从感性到理性、从现象到本质、从浅显到深入的认识过程。因此,教学时应经常与日常生活及工业生产中的现象相联系。例如,讲“流体黏滞性概念”的时候,让大家思考手接触不同流体,如空气、水和油时的感觉,从感觉上区分不同的流体具有不同的黏滞性,并认识到它们与手的黏附力不同。接着让学生分析原因,从而水到渠成地得出黏滞性的本质是内摩擦力的结论。
用现象或实例可以引发学生的思考,进而吸引学生的兴趣,而且会让学生明白,流体力学中的概念是从现象中抽象出来,与现象紧密联系的。对这些本质的理解及知识的获得反过来可以解决、解释很多实际问题。这样,学生会饶有兴趣地学习知识,并能从本课程中得到更大的收获。
第三,对比式启发。在流体力学教学中,可以采用以下三种对比方式:一是将相近或相反的概念、规律进行对比。例如,在讲气体能量方程时,与前面的液体能量方程对比,说明气体能量方程形式上的不同。再如,气体静压强的分布规律与液体相对比,甚至把流体的压强分布与粉体或固体的压力进行对比。这样,可以使知识的区别清楚地呈现出来,使学生印象深刻,便于记忆。二是将新旧知识进行对比,使学生在原有知识的基础上学习新知识,从而加速对新知识的掌握,做到“温故而知新”。例如,将理想元流伯努利方程、理想总流伯努利方程和实际流体的伯努利方程的成立条件及方程形式进行分析对比,可贯通旧知识和新知识,使学生加速对后者的掌握。学生的学习是一个在原有知识结构的基础上不断更新、不断加深的过程。无论从知识的深度还是广度上,都是不断提升和深入的过程。这就要求教师善于从学生原有的知识基础出发,引出新的问题,引发学生的思考,并分析得出新知识,解决新问题。三是将课堂理论知识与生产实践、日常生活中的实例相对比,使抽象的内容具体化,加深学生的感性认识。教师应重视教学实践活动,并充分利用实践教学,把理论知识与实践联系起来,培养学生用书本知识解释、解决生产、生活中所遇到的问题的能力。
第四,练习式、作业式启发。流体力学课程理论性较强、概念抽象、方程较多,因此,进行习题训练成为学生理解和巩固知识的重要手段。在课堂上应重视对基本概念、基本原理思考题的练习与讨论。在课下作业题目的布置上,教师应选择一些具有较强典型性、综合性和实践性的习题供学生练习。对于一些难点,教师在启发和提示的基础上,让学生互相讨论,逐步深入,在争论中得出答案。