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流体力学理论范文1
作者简介：宿程远（1981-），男，河北晋州人，广西师范大学环境与资源学院，讲师；黄智（1972-），男，壮族，广西桂林人，广西师范大学环境与资源学院，教授。（广西 桂林 541004）
基金项目：本文系新世纪广西高等教育教改工程项目（项目编号：2011JGB018）的研究成果。
中图分类号：G642.1?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）34-0088-02
“流体力学”是环境工程专业一门重要的专业基础课程。其主要任务是通过各教学环节运用各种教学手段和方法，使学生掌握流体运动的基本概念、基本原理、基本计算方法；培养学生分析、解决问题的能力和实验技能，为学生学习后继课程、从事工程技术工作和科学研究以及开拓新技术领域打下坚实的基础。该课程具有较强的理论性和工程实际意义，具有理论不易掌握、概念和方程较多、对学生高等数学和物理知识要求较高等特点。在实际教学过程中，如果只借助于书本、教师的语言和板书这些方法难以实现良好的教学效果，学生也会因枯燥的理论及公式推导而产生厌学的现象。因此，本文提出了基于“情·知·感”理论的“流体力学”多媒体课件的制作与开发。
一、设计理念
本课题以“情·知·感”为支撑，以认知学习理论、建构主义学习理论、人本主义学习理论等学习理论为指导，将身边问题、工程实例、教学科研成果等有机的融入到“流体力学”多媒体课件的制作和开发过程中，同时注意“流体力学”多媒体课件和实验教学的有机结合，重视“流体力学”多媒体课件制作的简约美、和谐美与立体美。以“情·知·感”为支撑的多媒体课件的制作为“流体力学”教学提供了先进的手段，为加强学生的自主学习提供了现实可能，可以充分发挥学生学习的主动性，培养学生“乐学”、“会学”的能力；[1，2]同时向学生展示教学情境，使学生“闻其生、见其形、入其境”，更快、更准、更深地把握“流体力学”教学的重点和难点。
二、实施措施
1.“情”——以多种学习理论为指导
在设计制作“流体力学”多媒体课件时，充分运用多种学习理论为指导，制作出既适合学生自主学习，也适合“流体力学”课堂教学使用的多媒体课件。[3]
（1）基于认知学习理论的观点，组织“流体力学”多媒体课件内容与目录导航设计。制作“流体力学”多媒体课件时，将流体力学基本教学内容划分为四个模块：流体的物理性质及分析方法、流体静力学、流体运动学和流体动力学。这种结构以图示的方式在课件中显示，使学生对课件内容形成清晰的概念，养成“流体力学”课程的思维图式。学习流体力学的关键是理解和掌握核心的基本的概念、原理、态度和方法，抓住它们之间的联系，形成一个有联系的整体。如在讲解等压面时，可以将等压面的基本概念、特征及应用紧密联系在一起，形成一个有机的整体，以加深学生的认识。
（2）基于建构主义学习理论的观点，在设计课件时，提供丰富的多媒体情境资源以支持学生的学习。在制作与开发“流体力学”多媒体课件时，将北京奥运会“水立方”水面扰动时产生的阻力情况、中央电视台记录片《水问》以及“神舟七号”飞船的资料等，以优美的文字、活灵活现的画面、动听的声音进行展示，能使教师轻松地授课、学生愉快地学习。而且能够将教学重点和难点化难为易，向学生展示教学情境、提供丰富感知、激发形象思维，使学生闻其声、见其形、入其境，让学生更快、更准、更深地把握教学的重点和难点，能够起到很好的教学效果。
（3）基于人本主义学习理论，设计与表达流体力学知识的价值与文化。人本主义学习理论重视学生学习时的情感需求，主张教育的目的不只限于教授学生知识或谋生技能，更重要的是针对学生的情感需求，从而培养其健全的人格。[3]在“流体力学”多媒体课件制作中，增加其人文色彩、文化意味，以适时地向学生传达人生哲理，开启他们的心智。在绪论部分，可用古代的诗词引出学生对流水的思索，“一道残阳铺水中，半江瑟瑟半江红”，“问君能有几多愁，恰似一江春水向东流”，“抽刀断水水更流，举杯消愁愁更愁”；在讲授虹吸原理时，可向学生讲述宋代苏轼《东坡志林》卷四中，四川盐井中用唧筒把盐水吸到地面的故事等，这样我们的课堂教学就被赋予了灵气。
（4）基于行为主义学习理论的观点，在课件中设计练习模块。在“流体力学”多媒体课件中设计练习模块，以提供覆盖重要知识点的习题及反馈。让学生的学习有了一个循序渐进的过程，给学生留有思考余地。同时也突出了“流体力学”课件的交互性，将更能促进学生的横向思维，延长课件的生命周期；同时设计了部分流体力学的英语题目，实现了双语教学理念的渗透。
2.“知”——以“三引入”与“一结合”为指导
为了结合课程内容有效地实施素质教育，培养学生的兴趣，激发学生的思维与创造力，在“流体力学”多媒体课件制作中强调“三引入”与“一结合”，以突出“流体力学”教学的宽泛性、时代性和应用性。[4]
（1）将身边问题引入多媒体课件。在“流体力学”多媒体课件制作时，结合具体课程内容，设计具有新颖、独特、能够牢牢抓住学生注意力的问题，力争做到在每一章的“流体力学”课件开讲前都提出一个问题，启发学生的思维，避免平铺直叙地讲授。同时在教学中注意收集身边有趣的流体力学问题，比如一滴牛奶的流体力学问题，让学生认识到其实流体力学离我们并不遥远。
（2）将工程实例引入多媒体课件。为了将所学的理论与实际相结合，扩大学生的知识面，增加学生的学习兴趣，增强学生运用流体力学知识解决问题的能力，可将工程实例引入多媒体课件。如在讲授液体作用在平面上的总静压力和恒定总流动量方程时，补充三峡水坝的视频，让学生对恒定总流动量方程有更为深刻和直观的认识。
（3）将教学科研成果引入多媒体课件。在多媒体课件制作时，适时地介绍一些教师的研究成果以及正在开展研究的工作，一方面可以调节课堂教学气氛，另一方面也会极大地提高学生学好课程的积极性，让学生对当前相关学科的热点问题有一定的了解，从而引发学生的思考，激起他们对科研的浓厚兴趣。正如张爱玲所说“出名要趁早”，对于学生科研素质的培养，也要趁早。
（4）注意多媒体课件和实验教学的有机结合。实验教学是学习流体力学不可缺少的重要环节，贯穿于课程始终。采用多媒体方式如录像、Flas等增加演示性实验，既丰富了实验内容、扩展了学生视野，又可达到意想不到的教学效果。特别是在讲解流体力学最重要的“伯努利方程”时，除了传统的公式推导之外，可辅以实验、Flash等多种教学手段，从而实现教学重点与难点的突破。
3.“感”——以美学理论为指导
教学是一种艺术，课件也应是教学与艺术的完美结合。要实现“流体力学”多媒体课件中科学性和艺术性的和谐统一，关键在于设计中美学的运用。[5]
（1）“流体力学”课件制作的简约美。“流体力学”多媒体课件开发时，背景画面的设计要做到：简单大方，清新淡雅，不能分散学生的注意力；同时“流体力学”多媒体课件的文字内容应言简意赅，简明扼要。
（2）“流体力学”课件制作的和谐美。首先背景图片应服务于课件内容，不能喧宾夺主，在色调处理上应保持统一性，不出现突跃；其次应根据各种字体的表现力，选择一种与课件内容相和谐的字体；再次应选择与背景色协调的文字颜色；最后应注意文字经投影仪投影后的效果。
（3）“流体力学”课件制作的立体美。图像所表现的内容应围绕课件内容展开，通俗易懂，可将水利工程、航天工程等工程图面以及身边的流体力学图面有机的穿插到多媒体课件中，简洁明快地使学生认识、理解和掌握主题。首先动画设计在构图上要做到布局合理，造型优美，以求达到最佳的视觉效果。其次动画构图要形象且具有鲜明的直观效果，并符合学生的视觉规律，如在雷诺实验、伯努利方程的讲述中，应合理运用动画技巧，以扩大课件的表现力。
三、结语
以“情·知·感”为支撑，以认知学习理论、建构主义学习理论、人本主义学习理论等学习理论为指导，将身边问题、工程实例、教学科研成果等有机的融入到“流体力学”多媒体课件的制作和开发过程中，同时应注意“流体力学”多媒体课件和实验教学的有机结合，重视“流体力学”多媒体课件制作的简约美、和谐美与立体美。以“情·知·感”为支撑的多媒体课件的制作为“流体力学”教学提供了较为先进的手段，为加强学生的自主学习提供了现实可能，将充分发挥学生学习的主动性，培养学生“乐学”、“会学”的能力；同时向学生展示教学情境，提供丰富感知、激发形象思维，以促进“流体力学”教学。
参考文献：
[1]张婷婷.情·知教学理论指导下的网络课程之情感设计[J].现代教育技术，2008，18（10）：47-51.
[2]赵青.多媒体教学软件的研究[J].中国现代教育装备，2008，（2）：153-155.
[3]叶涛，刘传明，章战士.基于多种学习理论的多媒体课件设计实践探讨[J].中国医学教育技术，2009，23（2）：157-159.
流体力学理论范文2
关键词：规范教学管理流程教学管理质量
教学管理体系是一个相互联系的系统，是学校维持正常教学秩序、实施基本教学计划、实现人才培养目标的根本保证。因此高职院校的教学管理在整个学校的综合管理中占有十分重要的地位。那么如何规范教学管理流程从而达到完善、提高教学管理系统成为了提升教学管理质量的根本方式，只有通过规范教学管理流程来提升教学管理质量，才能使高等职业院校的管理体系迈向现代化、信息化、系统化、科技化的良性管理。
高职教育作为高等教育发展中的一个类型，有着培养面向管理、建设、服务和消费等一线需求的高等职业技能人才的艰巨任务，为社会提供高质量的技术人才是我们的责任。因此高等职业院校在我国加快社会主义现代化建设进程中有着不可替代的作用，这样也从客观上提出了对规范教学管理流程的严格要求。
1 提高教学管理人员素质
无论怎样规范教学管理流程，管理人员的个人素质都是排在第一位的，再完善的管理体制没有专业的管理人员教学质量也无法提高，教学管理的工作效率和质量的好坏和教学管理人员的素质息息相关。
成为一名合格的教学管理人才，必须具备相应的专业素养，才能做好本职工作。
①要成为一名合格的教学管理人才必须具备一定的管理素质，协调各部门工作的能力、与人沟通的能力和协调办事的能力。只有具备相应的能力才能符合规范性教学管理流程的要求，才能更好的完善管理体系进程。
②要成为一名合格的教学管理人才必须具有现代化、信息化、科技化、系统化的专业管理素质。
21世纪是一个知识经济的时代，教学管理正不断的向现代化、信息化、科技化、系统化和规范化迈进。现在的教学管理体系，计算机发挥了巨大的作用，与此同时它的优越性也越来越明显，信息化、科技化、系统化的管理体系也应该提上日程，发挥它的作用。另外我们所说的提高综合素质不仅仅是在教学管理工作方面拥有相应的管理知识、计算机操作知识，还应该具备一定的综合专业能力，这样才能为教学管理工作在更广阔的领域提供强力的技术支持，也才有可能把工作做得更好。
2 打破传统的教学管理组织结构，依照管理流程要求实现管理机构再设置
规范教学管理流程首先要了解、剖析原有管理模式的构造、流程、管理方式等才能从根本上解决因管理模式所带来的一系列问题，使之真正做到规范教学管理。
传统的以“劳动分工论”为理论基础所建立起来的管理模式，其组织结构如同宋朝时期所实行政治管理方式，权利责任高度统一，自上而下形成一个金字塔型的结构，组织体系过于臃肿，虽然管理体系相对严格但也因此产生了一系列的管理问题：
①整体结构中明显的出现了“责权统一”的管理制度，过分的注重了人为因素，并且太过依赖相对完善的规章制度来确保用人工方法进行信息采集、整合、加工、分类及传递的有效性。
②因为组织结构臃肿，极易导致在实际的教学管理中分工太过明细，过多分层、多重管理、重复设置、命令不统一等问题，致使教学管理内部信息传递过于缓慢、信息变更不及时、反馈信息严重滞后，管理效率低下以至降低了教学管理质量。
③难以达到教学管理工作全局化，各部门之间采用分块管理模式，各自为政，致使部分教学管理出现断层或真空带，教学管理质量难以提升。
如果各高职院校能够规范教学管理流程，各个部门所有的管理方式都以流程为准，与教学管理流程相应的组织结构也满足其要求，部门各司其职对应管理流程的一系列管理工作并确定其岗位职责于管理职能。各部门对自己的流程范围完全负责，并且紧密结合，从而切实达到任务明确、分工合理、组织严密、效率倍增，消除了重叠范围，减少了任务分层，提高了教学管理效率。
3 打破传统的教学信息处理方式，依托信息系统完成教学管理流程的控制
首先传统的教学管理严重依赖人工作业的方式并需要借助纸介质的表格形式才能完成教学管理所涉及到的教学信息采集、传递、统计分析等工作，且受到人为因素的影响，教学信息的采集面受到严重制约，其准确性也因为过长的操作时间而缺乏有效的保证机制；其次教学信息的传递方式太过陈旧，速度缓慢且准确性低，滞后现象明显；再次，信息统计的分析方式有限，得不到充分的利用，导致效率低下，影响了整体教学管理质量的提高。
但是规范后的教学管理流程基于网络环境的综合性教学管理信息系统平台，教学管理工作彻底的摒弃了传统的管理信息处理方式和流程，全方位的实现现代教学管理的信息化、电子化、数据化、网络化、时效化。
以数据库和网络技术的应用为基础扩大信息的采集范围，完善信息的完整性、提高信息的准确性和时效性校验机制，最大程度的降低了因人为因素所产生的误差、错误、遗漏、过时等问题；同时借助网络技术还能够更迅速的传递信息，更及时的反馈信息，最大程度上地实现教学管理信息共享提高教学管理质量。
4 打破传统的经验型管理方式，规范教学管理流程
因为过于依赖人工管理，传统的经验型管理体系缺乏细致的、完整的、系统的流程控制，很多问题都是管理人员依照以往的工作经验来进行管理工作，极其缺乏创新管理手段。
比如课表管理中的排课，如果教学管理人员突然出现岗位调度或离职必然直接或间接干扰到部分工作的处理流程，这样经验型的教学管理方式其系统性、科学性、可行性和规范性以及教学管理质量都会受到质疑。近年来，高职院校逐渐地向多样化专业发展，同时不断地扩招生源也带来了大量问题，经验型教学管理方式又将面临更大的挑战。
在现代教学管理体系中，我们的管理模式充分参考了以往教学管理人员中有价值的管理经验，采用信息化环境的先进管理模式，在结合各高职院校的实际情况，以科学手段完成对整个教学管理流程的拆分、别类、整理、整合、重组，制定出详细的、明确的、严格的、系统的、不重复的教学管理流程控制规范，并且可以以此为基础完成对综合教学管理信息系统的设计和实施。
通过教学管理信息系统的推行和使用从根本上实现对整个教学管理过程的明细化、规范化、条理化，提升教学管理质量，同时为锻炼和提高教学管理人员的管理素质和管理水平提供了必要的条件。
5 总结
从上世纪九十年代开始，我国高职院校就开始尝试学分制改革。虽然由于客观条件的限制，大部分高校都未能实现完全的学分制，而是一种学年制与学分制的混合体制。但是与传统的学年制相比较，高校教学管理的模式发生了很大改变，管理流程的复杂度大大增加。加上招生规模的持续扩大，单一功能的管理系统已经难以满足实际教学管理工作的需要，全面实现高校的教学管理信息化已成为目前急待解决的任务，也是高校教学管理工作的任务与职能的要求所在。通过规范教学管理流程来提高教学管理质量势在必行。
综上所述，素质过硬的教学管理人才加上现代化、信息化、规范化的新型教学管理模式，必然能从根本上提高教学管理质量，使高等职业院校的教学管理水平提升到更高的台阶。
参考文献：
[1]刘德亮.黎加厚博士谈教育信息化[J].中国电化教育，2002，(1).
[2]陈田初.以提高质量为着力点，强化教学建设和管理.中国高等教育，2002（13/14）：26-27.
[3]李克东.数字化学习――信息技术与课程整合的核心[J].电化教育研究，2001，(8～9).
[4]文辅相.信息社会与大学教育改革[J].高等教育研究，1998，(2).
[5]张建伟.当代教育技术学研究领域的基本架构[J].教育研究，2002，(4).
流体力学理论范文3
关键词 工程流体力学 教学效果 教学手段
中图分类号：G424 文献标识码：A
To Investigate the Effect of Improving the
Teaching of Engineering Fluid Mechanics
GUO Liping
（School of Petroleum Engineering， Northeast Petroleum University， Daqing， Heilongjiang 163318）
Abstract The characteristics and teaching practical engineering fluid mechanics courses， combining the current teaching problems arise on how to improve teaching effectiveness programs were studied. Can take advantage of advanced research tools aided teaching to enhance students 'interest in learning， using a combination of multimedia and traditional teaching methods to improve classroom teaching through innovative practices to improve students' ability to apply knowledge and innovation.
Key words engineering fluid mechanics； teaching effects； teaching approach
1 工程流体力学教学现状
1.1 课程难于学习
工程流体力学以高等数学、线性代数、大学物理、工程力学、工程热力学等多门课程为基础，通过本课程的学习培养学生具有初步对工程问题的简化能力，具备一定的分析与计算能力，是学习有关后继课程和从事专业技术工作的基础。由于该课程中的理论推导部分应用了较多微积分、微分方程等数学知识，再加上大多数学生没有实际的工程概念，在实际教学过程中，大部分学生反映：该课程的理论知识抽象、难于理解，概念和方程占的比例较多，对高等数学、线性代数知识要求较高，理论知识与工程实践结合难度较大。①总而言之，在传统的注入式教学模式下，对大部分学生来说，“工程流体力学”是一门非常不好学的课程。
1.2 理论知识与实际应用脱节
在大部分工科院校的工程流体力学课程教学中，课题主要教给学生讲授本课程的基本概念、基本理论及公式推导，这些在教学实际过程及考核时基本都可以完成。这种指导思想下完成的教学效果是，学生可能只会对考核中出现的知识点做机械的符号记忆，如果在后续专业课的学习时或工程生产实际中，涉及到工程流体力学的相关知识，学生们会无从下手，找不到合适的解决问题的方法。
1.3 传统教学方式的缺陷
传统的板书教学模式已有悠久历史，教学理论非常成熟，已经积累了大量的教学经验。在传统教学过程中，一般是通过教师的生动、形象的讲述，学生相对易于接受，老师与学生之间也可以面对面地探讨一些疑难问题。而对于工程流体力学这门课程而言，教学内容不可避免地会涉及到一些类似数学公式的推导，传统的板书教学方式能够留给学生更多的思考时间，同时，也能够加深学生对公式推导过程的理解，加强记忆。由于传统的教学模式主要是依靠粉笔与黑板的教学条件，教师是教学模式的主体，教师表达能力的好坏、知识的丰富程度严重影响教学效果，与此同时，教学效率也非常低下，在有限的学时，很难使教学内容丰富，由此也扼杀了学生创意的产生和个性的发挥。②
1.4 多媒体应用的弊端
多媒体是一种把文本、图像、视频、动画和声音等信息的媒体集成在一起，并通过计算机综合处理和控制的一种信息技术。多媒体教学具有教学形象、生动、具体、信息量大、易于理解的优点。在各高等院校专业课的教学过程中得到了广泛应用，给教学工作带来了极大的方便。一方面，借助于多媒体教学不仅可以在一定程度上吸引学生的注意力，减轻教师板书的劳动量，另一方面是可以将一些复杂的、难于形象描述的流体流动现象和工程实际的图像资料清晰地展现给学生，使教学内容直观明了。同时，课堂气氛动静结合、增强互动性。与此同时也存在一些弊端：③由于大学课程教学内容进程快，信息容量大，一环紧扣一环，即使是传统的教学模式下，在中、小学课堂上出现的活泼、互动的启发式教学场面，在大学课堂教学时很难出现。
2 如何提高工程流体力学课程教学效果
2.1 充分利用先进的科研手段辅助教学
工程流体力学这一课程中涉及到的流场描述等知识点理论抽象、方程较多，仅借助于多媒体演示等手段教学，效果并不很好。如果将先进的科研手段辅助教学，例如将先进的激光粒子测速技术（PIV）应用到“工程流体力学”的教学过程中，④比如可应用拉格朗日描述流体流动和欧拉描述流体流动、紊流和层流流动的特点、圆管中流体紊流和层流轴向速度分布特征等相关章节中，借助于先进流体流动测试技术，能够使学生对抽象的理论进行深刻的理解，同时可激发学生对课程内容进行深入探索、从事科学研究的兴趣。
2.2 传统教学方式与多媒体教学手段相结合
多媒体教学技术的发展并不意味着必须摒弃一切传统的教学手段和方法，如果将传统教学方式与多媒体教学手段相结合，扬长避短，发挥各自的优势，提高课堂教学效果。对于工程流体力学这门工科专业基础课程，在进行复杂的理论公式推导教学时，经验证明：如果教师使用板书的教学方式，在黑板上一步一步推导，而不是使用多媒体，打出一系列的数学符号，这样既可以给学生更多的思考时间，又能够使学生理解公式推导过程，使学生的记忆加强。而对于一些基本概念和特定的流体流动现象，可以借助于多媒体教学手段，加深学生对基本概念和流体流动现象的理解与认识。
2.3 构建学生创新实践操作平台
工程流体力学是一门建立在实验研究基础上的学科，也是一门实验科学。很多流体力学理论都是通过实验研究建立起来的，一些理论分析得出的结论也需要实验来证实，而实验又必须在理论分析所得出结论的指导下进行。因此实验是工程流体力学课程的必不可少部分，是非常重要的教学环节。它不但可以验证理论研究结果，同时，在帮助学生学好工程流体力学这门课程的基础上，培养学生进行科学探索、创新能力和独立工作重要环节。虽然目前大多数高校都把实验教学列为工程流体力学课程教学的一部分，贯穿于课程始终。但大多以验证性实验为主，实验教学方法单调，又有师资力量、实验课时和实验设备等多种因素的制约，学生实际可选择的范围很小，在很大程度上限制了学生独立思考、分析问题、解决问题的能力，不能很好实现工程流体力学实验教学的目的。因此，建立学生创新实践操作平台，在完成课程基础理论验证实验的基础上，结合不同专业学生知识体系和将要从事的领域，开设创新实验，以此来激发学生的学习兴趣，培养创新能力。
3 结束语
为提高工程流体力学课程的教学效果，可以通过利用先进的科研手段辅助教学来提高学生学习兴趣，采用传统教学与多媒体教学相结合方式进行“教”，通过学生创新实践来提高学生对知识的应用能力和创新能力。
注释
① 黄芬霞.石油工程专业流体力学课程的教学改革探讨与实践[J].考索・探微，2013.12（1）：231-232.
② 陈晓珊，洪文鹏等.工程流体力学课程改革的思考[J].东北电力大学学报，2003.6（3）：54-56.
流体力学理论范文4
[关键词] 模块化 分层次 力学 课程体系
力学既是一门重要的基础学科,又是一门在绝大多数科学技术和工程领域具有重要作用的技术学科,特别在现代工程技术的发展与进步中起着重要作用。力学课程是工科院校中一类重要的基础课程。我校力学课程包括“理论力学”、“材料力学”、“工程力学”、“结构力学”、“弹性力学”及“工程流体力学”等。为了适应国民经济建设的发展对人才的需要,满足高等教育改革的要求,在“厚基础、宽口径、强能力”的思想指导下,以工程技术为背景,突出工程实践能力和创新精神培养,拓宽知识面,增强适应性。以培养学生的创新精神,培养创造性人才为核心,建立与之相适应的力学课程教学体系。
中国地质大学(北京)关于修订本科培养方案的原则意见中提出,新的培养方案要深化通识基础课和学科基础课的教学改革,实施分级或分层次教学。力学类课程作为学科基础性课程和专业基础课程在培养方案中起着承上启下的作用,但不同专业对力学类课程的要求不同,为此建立模块化结构的多层次力学课程体系,为满足不同专业的需要提供选择,达到提高教学效率的目的。
一、力学类课程单元模块的设置
力学类课程单元模块的设置要围绕为专业服务这个核心,课程体系构建要形成以能力培养为目标的课程功能模块;要以能力为中心构建力学类课程分层次教学体系,加强学生在分析和运用等方面能力培养,提高综合素质。课程单元模块的设置要做到统一性和多样性相结合,形成方向特色课程模块,满足不同专业学生个性发展和适应能力的需要,同时与专业发展、学科建设相互交叉,扩展学生知识面,使学生能形成合理的知识结构,增强学生适应能力和创新能力,提高学生综合素质。
以能力培养为核心,首先要按照“必需够用”的原则来设置课程单元模块,单元模块要突出应用性;其次要将力学知识与专业知识结合起来,增强力学知识的适应性,使知识能转化为能力;最后要加强学生创新能力的培养和拓展,强化能力水平的渗透性,让知识和能力“迁移可用”。根据以上原则,结合我校情况,共设置了22个模块,主要内容如下:
静力学(16学时):最基础的一个模块,要求掌握静力学基本理论、受力分析、力系的合成(简化)、力系的平衡及应用。
运动学(16学时):包括点的运动学和刚体运动学,重点是点的复合运动和刚体的平面运动。
动力学(16学时):重点是刚体和刚体系统的动力问题,包括动力学普遍定理及应用和动静法。
分析力学基础(16学时):属于扩展模块,主要内容为虚位移原理及应用、动力学普遍方程及应用、第二类拉格朗日方程及应用。
振动力学基础(16学时):专题模块,主要内容为单自由度系统的自由振动、衰减振动、无阻尼受迫振动及有阻尼受迫振动。
基本变形(32学时):重点研究杆件在轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、圆轴扭转、梁的平面弯曲时的内力、应力、强度、变形、刚度计算等,本模块含实验4学时,包括材料力学性能测试和电阻应变测量技术的应用。
应力状态强度理论及应用(16学时):包括应力状态理论、常用强度理论及组合变形强度计算,此外将压杆稳定和动载荷与交变应力并入这一模块,含实验2学时。
能量法及静不定系统(16学时):属于扩展模块,包括能量法及应用、简单静不定系统。
静定结构(16学时):结构力学基本模块,含体系的几何组成、静定结构内力和位移计算。
超静定结构(1)(16学时):包括力法解超静定结构、位移法解超静定结构。
超静定结构(2)(16学时):力矩分配法、矩阵位移法、影响线及内力包络线。
结构动力学(16学时):结构力学扩展模块,包括结构动力分析、结构稳定性计算、结构的极限载荷3个专题。
弹性力学基本理论(16学时):弹性力学平面问题和空间问题的基本理论。
弹性力学基本解法(16学时):弹性力学平面问题基本解法(含直角坐标和极坐标),柱体弹性扭转、板的弹性弯曲。
弹塑性基本理论(16学时):应力分析理论、应变分析理论、应力与应变关系理论。
弹塑性基本方法(16学时):厚壁圆筒的弹塑性分析、柱体扭转的弹塑性分析、板的弹塑性弯曲、塑性极限分析理论及应用。
线弹性断裂力学(24学时):线弹性断裂力学理论及应用、复合断裂理论及应用。
弹塑性断裂力学(8学时):弹塑性断裂力学理论及应用。
损伤力学(8学时):损伤力学理论及应用。
工程流体力学基础(16学时):流体静力学、流体运动学、流体动力学基础。
工程流体力学应用(16学时):流体力学在工程的应用,含实验4学时。
有限元法基础(16学时):有限元素法的基本理论。
二、根据单元模块构建分层次课程体系
为构建适应不同专业的分层次力学课程体系,首先要与各专业负责人沟通,了解各专业培养目标中对力学课程的要求,在合理设计学生知识、能力、素质结构的基础上,力求科学地处理各单元模块及教学环节的关系,通过整体优化,改善课程结构,增强教学效果。同时要注意理论教学与实践教学的有机结合,密切注意学科前沿的发展和学生创新思维和创新能力的培养。对不同专业学生,要考虑到因材施教的问题。
课程内容要做到精而实。要对原有课程重新进行内容的融合、叠加、拆分和渗透,删除不必要的交叉和脱离实际的内容、增加与需求相适应的内容。将教学内容有机地组合成一种“有效、实用”的新型单元模块,在确保教学目标的前提下,实施课程内容的整合,将知识与技能组成灵活的教学单元,以提高课程设置的实用性,实现最佳教学效果。
在设置单元模块和与专业结合的基础上,根据21个模块可以方便灵活地组成不同层次、适应不同专业的力学课程,如工程力学课程:
工程力学A(48学时)=静力学(16学时)+基本变形(32学时)
工程力学B(64学时)=静力学(16学时)+基本变形(32学时)+应力状态强度理论及应用(16学时)
工程力学C(64学时)=静力学(16学时)+基本变形(32学时)+工程流体力学基础(16学时)
其中,工程力学A适应我校对力学要求不高的理工科专业,如材料科学与工程、地质学、海洋科学等。工程力学B和C适应要求稍高的安全工程、资源勘查与工程、地球物理、地下水科学与工程、石油工程等专业。对于要求更高的勘查技术与工程、土木工程、机械设计制造及其自动化、地质学基地班,可选择理论力学和材料力学,或者固体力学基础。
理论力学A(48学时)=静力学(16学时)运动学(16学时)+动力学(16学时)
理论力学B(64)=静力学(16学时)运动学(16学时)+动力学(16学时)+分析力学基础(16学时)或振动力学基础(16学时)
材料力学A(48)=基本变形(32学时)+应力状态强度理论及应用(16学时)
材料力学B(64)=基本变形(32学时)+应力状态强度理论及应用(16学时)+能量法及静不定系统(16学时)
固体力学基础A(48)=基本变形(32学时)+弹塑性基本理论(16学时)
固体力学基础B(64)=基本变形(32学时)+应力状态强度理论及应用(16学时)+弹塑性基本理论(16学时)
对土木工程、勘查技术与工程、机械设计制造及其自动化、安全工程专业,后续课程可选择结构力学、弹性力学、工程流体力学等课程。
结构力学A(32学时)=静定结构(16学时)+超静定结构(1)(16学时)
结构力学B(48学时)=静定结构(16学时)+超静定结构(1)(16学时)+超静定结构(2)(16学时)
结构力学C(64学时)=静定结构(16学时)+超静定结构(1)(16学时)+超静定结构(2)(16学时)+结构动力学(16学时)
弹性力学(32学时)=弹性力学基本理论(16学时)+弹性力学基本解法(16学时)
弹性力学及有限元(48学时)=弹性力学基本理论(16学时)+弹性力学基本解法(16学时)+有限元法基础(16学时)
工程流体力学(32学时)=工程流体力学基础(16学时)+工程流体力学应用(16学时)
对于要求更高的高年级学生或研究生可选择弹塑性力学、断裂力学等课程。
弹塑性力学(48学时)=弹塑性基本理论(16学时)+弹性力学基本解法(16学时)+弹塑性基本方法(16学时)
弹塑性力学及有限元(64学时)=弹塑性基本理论(16学时)+弹性力学基本解法(16学时)+弹塑性基本方法(16学时)+有限元法基础(16学时)
断裂力学(32学时)=线弹性断裂力学(24学时)+弹塑性断裂力学(8学时)
断裂及损伤力学(32学时)=线弹性断裂力学(24学时)+损伤力学(8学时)
以上列举了部分课程,根据单元模块还可组合成其它课程,供不同专业在设置培养方案时选择。由于可选择范围宽、层次多,该方案受到我校各专业修订培养方案负责人的好评。
三、分层次力学课程体系构建应注意的问题
1.力学课程体系要以“必需、够用、有效、实用”为度
由于我校未设置力学类专业,所以力学类课程要注重为专业基础和专业课服务。力学课程体系构建要紧密结合理工科专业的发展,重点放在如何利用力学知识分析、解决工程问题的能力上。在课程设置中坚持以能力为本,探索培养学生工程意识与相应的实践能力、综合运用能力相结合的分层次力学课程教学体系。达到为专业培养目标服务。
2.制定切实可行的教学大纲是保证教学质量的前提
教学大纲是根据课程在培养方案中的地位、作用以及课程性质、目的和任务制定的课程内容、体系、范围和教学要求的基本纲要。它是实施教育思想和教学计划的基本保证,是进行教学质量评估的重要依据,也是学生学习的指导性文件。结合新课程体系的构建,制定符合各专业要求、切实可行的教学大纲是保证教学质量的前提,也是进行教学研究与改革的基础。
3. 师资队伍建设是课程体系改革得以顺利开展的重要保证
流体力学理论范文5
本人担任多年的农村初中班主任，一直在探究如何教育好留守学生，本文试从留守学生存在的问题及采取的对策等方面，谈谈自己的一些不成熟的做法，愿与同行探讨。通过本人多年的观察，我发现心理健康问题是留守学生最容易出现的问题，且表现为隐性，不容易发现但影响深远。留守学生的心理健康问题已经成为一个不容忽视的社会问题。留守学生自幼离开父母，缺乏亲情的关爱，往往易产生焦虑、烦躁、悲观、疑虑等一系列的消极情绪，在性格方面的表现较为突出的是性格柔弱内向、自卑孤僻。
有的留守学生因为父母不在身边他们就好像失去了坚强的依靠和保护，因此和有父母在身边的孩子相比容易产生自卑的心理障碍，有的甚至自暴自弃、丧失信心、学习上不求上进；有的留守学生因为缺乏保护而总觉得别人会欺负他，一点小事就会计较当真，与人交流时充满警惕甚至是敌意，对老师或者临时监护人的管教有比较强的逆反心理。在监护人不敢管也管不了的情况下，大多数留守学生在学习上自觉性差、纪律不强、缺乏良好的学习习惯，主动性不高，成绩不理想，因此极易产生厌学、逃学、学习劲头不足等不良心理。有的甚至沉迷于游戏厅、网吧等娱乐场所，引起行为上的偏差，严重者走上犯罪的道路，误入歧途。
因此，如何帮助留守学生塑造良好的心理，使他们健康快乐的成长，已成为每一位教育工作者共同关注的问题。针对以上特点，我认为可以从以下三个方面途径去探讨：
一、加强师生间、同学之间的情感交流，营造一个和谐的班级氛围
农村父母外出打工时，大部分是一个家庭出去一个。当父亲或母亲出去时间较长时，则孩子在很大程度上就相当于生活在一个准单亲的家庭中。父母双双外出时，则通常把尚在念书的孩子托付给他们的爷爷奶奶或者外公外婆照看，家里没有老人的就把孩子托付给亲朋好友，如叔婶、姑舅或要好的朋友等，这些监护人通常是把孩子的安全放在第一位，其次是学业成绩和物质上的满足，以便好向孩子的父母交待；而对孩子行为习惯的养成，对于孩子的心理和精神上的需要却少有关注。因为爷爷奶奶、外公外婆年纪大了，大都受教育程度不高，绝大多数在文化知识层次上属于文盲，无论是从体力还是智力上都勉为其难地承担起孙辈的监护和养育的重任，特别是当有几个孙辈一起交由他们监护时，就更显力不从心了；而亲戚朋友担心的是，如果管得多管得严，万一孩子半路跑了或出了什么意外，事情就不好收场；如果不跑不出事，但孩子在父母回家把自己所受“待遇”告诉爹妈，则会把亲戚朋友关系弄僵了。所以只要孩子平安，物质上不亏待孩子基本上就行了。
留守学生在心理上正处于“心理断乳期”，但由于父母长期与之分离，他们在寄养家庭中缺乏情感交流，他们的欢乐无人分享，他们的忧愁无人分担。祖父母的溺爱和亲戚的不负责任，使这些孩子缺乏严格的管教和引导，甚至成了夜不归宿的流浪汉；有的孩子父母不在身边，常常感情脆弱，受不了一点批评和挫折，喜欢自暴自弃，或者性格孤僻、偏激等。指导留守学生多与家长交流，做他们沟通的桥梁，知他所知，想他所想。父母出门在外，作为孩子对父母的那种牵挂和思念是什么也不能代替的，建立与他父母的联系，成为他和父母感情的传递者，是改正孩子各种毛病的一剂“良方”。
我班现有留守学生25人，每周有五天在校,周末回家，父母远在外地打工，家里也只有老人或帮带人与他相伴。由此产生出一些问题，如不安心住校、学习成绩不良、生活自由散漫……因此，我觉得有必要通过电话、书信等方式加强学生与家长的亲情交流，以利于学生安心学习，父母能安心在外工作。在学习和生活中，我经常与学生的父母通电话，介绍孩子的情况给他们父母，很多同学有了很大的进步，对班级事务更加热心、积极了。
二、培养留守学生的良好生活习惯，及时进行心理疏导
为培养留守学生的良好生活习惯，促进留守学生心理环境的改变，让这些留守学生能在一个和谐、轻松、舒适的氛围中学习和生活。依据我班的实际情况，我组织老师对留守学生的生活习惯进行辅导：如每天的洗刷习惯、按时作息习惯和就餐方面的指导，让学生明白：虽然父母不在身边，但老师也会像他们的父母一样关爱他们，有什么困难找老师帮忙，有什么问题找老师解决，有什么心里话也可以找老师倾吐，一句话，在学校，你可以把老师当作父母来信任。同时教育他们有什么事不要憋在心里，要想办法让它发泄出来。比如有什么烦心事不想告诉别人的，但憋在心里又觉得不舒服的，那你可以通过写日记的方法，把心事写出来，心里就会感到轻松一些。也可以学会向人倾诉，把自己的心事向你的好朋友、好伙伴或者自己的心理辅导老师倾诉。当感觉到他们压力过大时，我也会鼓励他们课余时间去做一些他们喜欢的运动，例如打篮球、兵乓球和羽毛球等，让他们出一身大汗来放松自己的心情。
总之，留守学生属于特殊的社会群体，其生活条件和学习条件明显的比其他同龄学生差，学习方面显得困难重重，加之性格孤僻自闭、沉默寡言，人际关系十分敏感，极易产生一定程度的心理问题，作为老师应给予他们更多的关爱，学习上为他们营造良好的氛围；生活上尽力帮他们排忧解难；心理上，积极正确引导，促使他们同其他学生一样，都成为祖国美丽而又灿烂的花朵！让他们的生活更精彩！
【参考文献】
[1]李秀英．《农村“留守学生”调查与思考》[J].中国妇运．2004，（10）．
流体力学理论范文6
关键词：工程流体力学；计算流体力学；CFD软件及源程序；教学研究
中图分类号：G6420；TU 文献标志码：A 文章编号：10052909（2015）05015404
一、工程流体力学与CFD软件、源程序
计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）软件通过计算机数值计算和图像显示后处理，对包含流体流动和有热传导等相关物理现象作出系统的分析。目前，CFD 技术已经广泛应用到航空、航天、气象、船舶、水利、化工、建筑、机械、汽车、海洋、体育、环境等领域，取得了令人瞩目的成就。在现代科学技术高度发展的今天，计算技术已被引入到流体力学领域，使以前因计算过于复杂而影响进一步探讨的流体力学问题逐步得以解决，计算流体力学已经成为研究流体力学的重要方法[1-3]。常用的CFD计算软件有FLUENT 、CFX、Phoenix等。FLUENT 软件是目前常用的一套高性能的数值软件，是专门针对流体工程数值计算与仿真需求而开发的一种流体数值仿真软件。
工程流体力学课程教学内容主要分为流体静力学、流体动力学、相似和量纲分析、管中流动、孔口出流和缝隙流动等[4]。其中，管中流动主要研究圆管中的层流及紊流、管路中的沿程阻力、管路中的局部阻力及管路计算等，涉及到一系列的概念和理论公式，学生理解起来有点枯燥、困难[4-5]。通过利用FLUENT软件和源程序进行数值模拟这一环节，变枯燥的理论公式计算为生动的计算机数值求解，既提高了学生的学习兴趣，同时也使学生有了更多的感性认识和理性认识，增强学生解决实际问题的能力。在流体力学课程教学中， 有意识地穿插计算数学、Fortran语言编程、CFD知识，有助于学生理解流体力学公式及方程，
也可以加强学生对其他学科知识的理解和掌握，达到多学科之间的融会贯通， 触类旁通。为此，笔者对科研成果中相关源源程序、部分开源程序和CFD 软件在工程流体力学课程教学中的应用做了一些探索与实践。
二、 教学案例
（一） 圆管中的层流及紊流教学实例
在工程流体力学教学中，管中流动是主要章节的内容，涉及的理论和公式多，不易理解。圆管流动有层流和紊流两种流动状况。雷诺数是判别流体流动状态的准则数。为加深学生对流速分布和压强分布规律的理解，在教学中可安排课外作业，设置用FLUENT软件来模拟研究三维圆管的层流和紊流流动状况，作出验证分析。
图1为圆管流动入口和出口边界截面的流速分布图（l=2m， d=0.1m）。取流动充分发展部分，离入流边界x/D=1.6的截面其流速分布如图2所示。可以看出流速沿半径Y方向成抛物线分布，与书中理论公式相符，如式（1）所示。通过数值模拟，学生对圆管内流动速度分布有了更深刻的认识。
由图3可以看出圆管内部压强分布从管口处向延伸方向逐渐减小，可知流速相应增大，符合流速大、压强小的流动定律，也符合圆管流动压降的原理。另外从入口处的压强分布可以看出，在圆管任何截面上，其压强分布也不是均匀的，也有分层现象。＼
图 3 圆管内部压强分布
图4为圆管轴线上的速度分布。由图可以看出，在圆管的轴上，进口段流速分布变化较大，从进口流速v1=0.005m/s急剧上升到最大流速umax=0.00 848m/s。层流入口段长度有经验公式可以算的，即
L≈0.058 dRe （2）
可算得入口段长度约为1.18m，由图4显示效果可以看出，流速在离入口1.1m到1.2m之间，即入口段长度约为1.1～1.2m，符合书中理论计算结果。
图 4 圆管轴线上速度分布
图5为圆管内部x轴方向不同截面的流速分布，可看出流速在截面上从入口到出口的变化。水流在圆管内部的流速分层很明显，靠近壁面处流速接近于零。
图 5 主流方向截面流速分布图
图6为圆管紊流充分发展段某一截面的流速分布图。从图中可以看出在紊流充分发展段，截面流速散点图最高处几乎为一条直线，说明圆管内大多数流体流速趋于稳定，而是更加平滑。紊流过流断面的流速对数分布比层流的抛物面分布均匀得多，这在理论上符合紊流流速的对数分布律，即：
uu=1Klny+C（3）
图6 Y方向中心轴线的流速分布
（二）管路中的沿程阻力教学实例
在流体力学教学内容管中流动一章的教学实践中，笔者利用前期研发的程序[6]设置了以半扩散角为4o、扩散度为3.92的锥形渐扩管路内的不可压缩流动数值模拟算例，旨在将对接科研成果的教学模式用于辅助工程流体力学课程教学实践。已知条件：锥形渐扩管路前接管直径为30 mm，后续管直径为50 mm，总长度为70 mm。管内流动介质为空气，进口速度为1m/s。 网格模型如图7所示。
图7 锥形渐扩管路系统内流场网格模型
数值计算结果如图8所示。从图中可清晰看出，在突然扩大段，压力逐渐增大，表现扩压效果，但中心线上的速度呈下降趋，若扩散角增大时，在渐扩段会出现局部回流区，这是造成局部能量损失的重要原因。
图8 锥形渐扩管路内压力场
局部阻力误差分析：对于锥形渐扩管的局部阻力，可以用包达定理的形式表示：
hζ=ku1-u222g（4）
其中，k为经验系数。由式可知，锥形渐扩管局部阻力损失理论计算公式为：
hz = ku1 - u2 22g = k1 - A1 A2 2×u21 2g = k1 - A2 A1 2×u22 2g（5）
其中A1为渐扩管上游横截面积，A2为渐扩管下游横截面积（m2），u1为渐扩管上游平均流速（理论值），u2为渐扩管下游平均流速（理论值）。A1 = πd21 4 = π×124，A2 = πd22 4 = π×224，u1=1 m/s，g=9.8m/s2 。代入（5）式得：
hζ理=0.004 305 m
实际流体的伯努利方程为[7]：
Z1 + P1 ρg + u21 2g = Z2 + P2 ρg + u22 2g + hf + hζ （6）
将仿真结果代入上式，其中Z1=Z2=0 P1=-0.03pa，P2=0.4pa，u1=1.06m/s， u2=0.58 m/s， hf=0， 得 hζ模拟=0.00 435m。误差率为：
η=hζ模-hζ理hζ模×100%
=0.00 435-0.004 3050.00 435×100%=1.03%
（三） 后台阶流动教学实例
为让学生对雷诺数有更进一步的感性认识，利用开源CFD程序[8]可设置后台阶流动教学实例，比较不同入流Re数时台阶后涡的大小和长度，现选择四种Re数工况的计算结果进行后处理，得到如图9所示的流线图。从图中可以看出，随Re数的增加，台阶后方主涡的大小呈增大趋势，在Re=1 000时在上方有次生涡的出现。
图9 不同雷诺数下的流线图
三、 教学实践中的几点体会
（一） 理论教学与数值实验教学的合理利用
在工程流体力学理论教学时可结合数值实验教学加以辅助，例如在管中流动一章教学时，可以用上述相关教学实例。由于在进行课堂演示教学时，依计算机性能及不同问题的规模难易程度，数值模拟求解的时间将有不同，要掌握合理数值模拟时间。可采取让学生安装CFD程序及软件，并要求学生事先自学使用方法，尝试数值预测，预习理论知识。然后教师理论教学时对学生预测结果进行抽样调查分析，将理论结果与计算结果比较分析。条件许可的话，也可以通过高性能集群提交计算作业，在较短的时间内获得计算结果。这样学生对复杂的理论就能有深入的认识，同时也锻炼了学生的科研能力。
（二）适当安排精选案例教学
课堂教学演示案例的选取应做到简单且具有代表性。 案例简单能够减少计算机的运行时间，使教学更加紧凑；而有代表性的案例贴近生活或工程实际，则有利于提高教学趣味，开阔学生的视野。由于课堂教学时间有限，因此应在简单演示教学案例的基础上，精心布置较为复杂的课外任务。
（三） 源程序和软件互补
在数值模拟教学中结合利用软件和程序。软件不是万能的，商用软件所能解决的问题是已在学术界得到充分研究的问题，对于科学研究来说，自己编程是必不可少的。一方面，自编程能更好地理解CFD具体实施过程，对商用软件的理解和使用也是有帮助的。另一方面，自编程序还可以更好地对接科研成果，用于工程流体力学课程辅助教学。
四、结 语
通过上述几个数值模拟实例可以看出，数值模拟过程并不太难，但结果更形象直观。借助计算机辅助手段，在工程流体力学课堂教学中，利用CFD软件及源程序进行数值模拟辅助理论教学， 将理论性较强的内容形象化，可以开阔学生的视野， 激发学生的学习兴趣和创新意识， 加深学生对基础理论的理解。此外，通过对接科研成果，用源程序进行数值实验教学还可以培养学生的动手能力和科研能力，丰富数值实验教学内容。参考文献：
[1]J.H. Ferziger， M.Peric.， Computational Method for Fluid Dynamics[M]. Springer，2002.
[2]张涵信，沈孟育.计算流体力学―差分方法的原理和应用 [M]. 北京： 国防工业出版社，2003.
[3]傅德薰，马延文.计算流体力学[M]. 北京： 高等教育出版社，2000.
[4]张也影.流体力学[M].2版.高等教育出版社，2009.
[5]郑捷庆，邹锋，张军，等. CFD软件在工程流体力学教学中的应用[J]. 中国现代教育装备， 2007（10）：119-121.
[6]何永森，舒适，蒋光彪，等.管路内流体数值计算与仿真[M]. 湖南 湘潭： 湘潭大学出版社，2011.
