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工程流体力学论文范文1
论文关键词：流体力学；制冷与低温工程；教学改革
目前，郑州轻工业学院（以下简称“我院”）的制冷与低温工程专业已被评为国家级特色专业。为了加强制冷与低温工程专业学生能力的培养，造就人才，有必要对制冷与低温工程专业的教学进行全面的改革。
“流体力学”是制冷与低温工程专业的一门重要的专业基础课，主要分为流体静力学和流体动力学，研究流体平衡、运动规律、流体和周围物体之间的相互作用力及其实际应用的科学。由于流动现象和流动规律及其影响因素十分复杂，故其具有理论性强、概念抽象和公式较多、实际工程应用广、对学生的综合分析处理问题的能力要求较高等特点。加上学生对流体流动机理普遍缺乏感性认识，导致“流体力学”课程历来被公认为是教师难教、学生难学难懂的课程之一。因此，迫切需要进行“流体力学”课程教学改革，使学生学好本门课程，提高课程教学质量，使学生能更深刻地理解和掌握专业理论知识，培养学生的综合分析应用能力和创新能力，全面提高专业素质。
分析目前我院制冷与低温工程专业“流体力学”课程教学的现状，发现存在以下主要问题：首先，“流体力学”理论性强，概念多而抽象，难以理解，学生普遍缺乏对流体力学问题的感性认识，学习兴趣不高；其次，课程中公式繁多，推导过程复杂，且大多涉及到“高等数学”的偏微分方程，另还涉及到“大学物理”、“理论力学”、“材料力学”等方面的知识，学生理解困难；另外，学生对所学的知识不能灵活应用。因此怎样激发学生的学习兴趣，选择合适的教学模式组织教学，全面实现该课程教学目标，提高教学质量，是该课程教学亟待解决的问题。
一、改革教学方法
学好“流体力学”这门课对于制冷与低温工程专业的学生来说至关重要。让学生理解流体静止和运动的规律及其影响因素，不仅能为学生学习后续的专业课程提供必要的理论基础，也能为学生以后分析解决实际工程中的实际问题提供理论指导。怎样才能让学生学好这门课，笔者结合自己的教学经验，认为可以从以下几方面着手。
1.激发学生学习兴趣
学生是学习的主体，而“流体力学”又是大家公认难学的课程，因此学生的学习积极性高低决定着“流体力学”这门课教学的成败。
要提高学生学习“流体力学”的积极性，首先要上好“绪论”课。“绪论”课是学生接触和了解“流体力学”这门课的窗口，也是教师的教学水平和教学方式的第一次展示，“绪论”课上得好不好直接影响到“流体力学”课程教学的成功与否。通过“绪论”课让学生对“流体力学”的发展及其广泛的工程实际应用有一个大致的了解，使他们充分意识到“流体力学”知识和我们的生活及国家的建设密切相关，深刻理解“流体力学”知识在今后的学习和解决实际工程问题中的重要作用。
教师在讲授一些理论知识之前，可先举出很多贴近生活的有趣实例或者先提一些问题来激发学生的学习兴趣，启发引导学生积极地思考。例如在讲液体的粘性之前，可以先问学生：在水中游得快还是在油中游得快？为什么？又如在描述流体运动有两种方式——拉格朗日法和欧拉法时，可以将在座的学生和教室里的每个座位作为研究对象来进行类比，从而让学生很容易的理解两种方式。通过举例和提问的方式，让学生带着问题去学习，让学生亲身感受到参与教学活动是一件乐事、趣事，由愿学到爱学再到乐学。实践表明：列举事例或提问的方式可以避免学生学习的枯燥感，活跃课堂气氛，不仅可以吸引学生的注意力，激发学生学习的主观能动性，还可以使学生充分意识到本课程对今后学习和工作的重要意义，并且能加深学生对所学知识的理解和记忆，使学生分析问题和解决问题的能力得以提高。
另外，还应充分利用多媒体，通过图片、动画让学生直观了解各种流动现象，而不是停留在抽象层面，从而提高学生学习“流体力学”的兴趣。
2.巧妙讲解公式
为了定量地描述流动现象和分析流动机理，需要应用数学工具。学生要真正理解基本概念、重要公式，首先就要读懂数学，然而读懂了数学不一定意味着明白了数学符号背后所代表的物理意义。“流体力学”教学实践表明，学生从读懂数学到理解流动问题的物理本质有一个过程。教师的一个重要任务就是做好各方面的工作，帮助学生完成从读懂数学到理解流动的物理本质这一过程的转变，进一步建立起科学的思维方式。
“流体力学”在分析介绍欧拉平衡微分方程、欧拉运动方程、连续方程、动量方程、伯努利方程等理论知识时都有大量的公式，这些公式涉及一些高数、物理、力学方面的知识，特别是大量的偏微分方程，加上“流体力学”的公式推导采用欧拉法，与物理及其他力学不同，学生的观念不易改变，而且推导过程复杂，学生理解掌握很困难。如果过分强调“流体力学”知识的严密性和完整性，对每个公式的每个推导细节都逐一介绍，推导过程将会枯燥无味，学生只会被弄得糊里糊涂，兴趣全无。而如果直接给出公式，让学生死记硬背，只能让学生不知其所以然，当然也就不能真正用所学知识来解决实际问题了。
根据多年的教学经验，笔者认为：“流体力学”中公式的讲解应将重点放在概念引入、理论模型建立的思想、基本原理和主要步骤以及公式的物理意义与应用限制上。首先对基本概念力争讲透，概念清楚了，公式的讲解推演才有意义。然后重点使学生明确公式的物理意义及公式中各项参数的物理意义和几何意义，只有真正理解了公式的物理意义，才能灵活使用公式解决实际工程问题。最后应强调公式的应用范围及应用注意事项。由于流动的多样性，“流体力学”中的很多方程都是在一定的条件下得到的，如伯努利方程就有多种形式（理想流体、实际流体、流体是否可压等），在具体运用时，要根据具体情况选用正确的形式。
3.充分利用作业
学习的最终目的是让学生能够独立自主地解决实际工程问题。如果基本原理掌握了，接下来就是如何用这个原理去解决实际问题。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，同时也是培养学生分析、解决问题能力的一种方法。
首先应由学生独立地完成一定量的课后练习题，这是“流体力学”学习过程的重要组成部分，解题过程实质就是利用“流体力学”的基本原理和基本方程分析和解决实际问题的一个训练过程，课后习题可以帮助学生加深对基本概念和基本理论知识的理解。
然后再由教师通过习题课的方式，利用具有代表性的习题和一些学生普遍认为困难、出错多的习题，讲述流体力学原理在工程实例中的应用。在讲解习题时，重在提供条理清晰的解题思路、详细具体的解题步骤，使学生在此过程中掌握解决问题的正确方法和技巧，以便在以后的学习工作中举一反三、触类旁通、学以致用。这一过程增强了学生对流动过程物理本质的理解，将物理问题与数学工具有机地结合起来，有助于学生对与专业相关联的实际工程问题进行认真思考，有效的增强了学生分析并解决实际问题的能力。
二、改革教学手段
多媒体教学以其形象、直观、生动、具体、易于理解的教学特点，丰富的教学内容，被高等院校广泛采用，并深受广大师生的欢迎。
多媒体教学在“流体力学”教学过程中发挥着重要的作用。利用多媒体，可将“流体力学”中那些难以用语言描述的流动图像、抽象难懂的知识点，如拉格朗日和欧拉法的描述，流线与迹线、层流、湍流等，通过图片、动画和视频资料直观形象地展现给学生，使其从感性认识开始建立清晰的物理概念，较容易地掌握相关内容，并使学生的逻辑思维、综合分析能力得以提升。另外一些需占用大量时间写板书表述的和不易通过板书表述的内容也可利用多媒体制作Power Point课件。如莫迪图、水头线、各种流场和一些典型的例题习题等。采用多媒体教学，授课的信息量增多了，教学内容更丰富了，学生在有限的时间内接收的知识更多了，学生的学习兴趣提高了，学生的思路拓宽了，教学质量也提高了。
多媒体教学的发展并不意味着要摒弃传统的板书教学。有很多学生认为板书能让他们有更多的时间去思考消化一些抽象的东西，更有利于对基础知识的理解和掌握。根据“流体力学”既有抽象复杂的流动机理又有大量的基本概念、基本方程的特点，在教学过程中应将多媒体教学与板书教学相结合，扬长避短，发挥各自的优势，为教学工作更好地服务。如对某些特定的流动现象，可以通过多媒体教学，加深学生对流动现象和机理的理解。而对于较重要的公式及一些重点难点内容还是采用板书教学，例如流体力学基本方程的推导过程依然使用传统教学中的板书，有利于学生集中注意力，让学生更清楚地看清步骤、方法和解题思路。这样既可留给学生足够的思考时间，又可加深学生对重要知识的理解，从而获得良好的教学效果。
工程流体力学论文范文2
[关键词]工程流体力学 教学方法 改革 工程实践
一、提炼课程核心思想、调整教学内容
近几年来，随着我国及上海市海洋战略布局和海洋经济的发展，上海海洋大学作为一所以海洋、水产和食品为特色的高校，在学科和专业建设方面取得了较大进步，《工程流体力学》作为一门专业基础理论课，其地位愈来愈显得重要。其中海洋学院、食品学院和工程学院几十年来在本科和研究生教育中，一直将《工程流体力学》和《高等流体力学》作为一门相当重要的专业基础课。特别是，工程学院的机制专业将《工程流体力学》作为该专业学生的一门必修课，随着学校的发展，这门课程必将渗透到生命学院的水产、水生物、设施渔业、水环境等专业和方向中。目前根据已定的教学计划，每学年有近650名学生学习这门课，由于各专业对其内容眼球的不同，需要结合各专业的特点，提炼课程核心思想、调整教学内容，通过不同的模块组合，确实提高学生的学习兴趣，促进教学质量的提高。
上海海洋大学《工程流体力学》任课教师根据多年的教学大纲及要求编写了“工程流体力学”教材，同时完成了配套教材的ppt电子教案，要求学生掌握流体力学的基本知识、原理和计算方法，主要包括：静平衡微分方程、流体对固壁的总压力、流体运动的描述、伯努利方程、动量（矩）方程、量纲分析、相似原理、绕流阻力等。在弄清概念，掌握理论的基础上，能够学会运用基本理论分析解决实际问题，并掌握基本的实验技能，为从事专业工作、科研和其他专业课的学习打下基础。为了便于学生的自主学习，又出版了配套教材的“工程流体力学习题解析”一书。同时根据实际工程需要，将《工程流体力学》的教学内容分为3个层次，即流体力学的基础理论、流体力学知识与进展、流体力学应用与实践， 克服了以往过分重视理论知识的介绍，轻视其应用的弊端。此外，还相继开出了流体力学独立实验课、计算流体力学等。
同时，根据不同专业的具体需求，在课程设置、教学内容上都作了许多相应的调整。例如在全校新开了“工程流体力学的应用”课程，受到了学生们的欢迎，选修这门课的学生相当多，容量达95%以上。并设计了不同的模块组合，对机械专业的学生，在已完成《工程流体力学》教材的二版修订中，在第8章中增加了明渠流动内容，增加了水波理论等内容；针对食品专业的需要，增加了气体及热力学类内容，并补充五套自测题供学生选用，确实提高了学生的学习兴趣，并促进了教学质量的提高。
二、改进教学手段，优化教学过程，加强教学互动
由流体力学团队编写的《工程流体力学》教材，于2006年由上海交通大学出版社出版，同时出版了与之配套的“工程流体力学习题解析”，为了便于教师教学，同时制作了与本教材配套的制作精美、图文并貌的CAI课件，生动地描述了流体力学的一些理论及现象，大大减轻了流体力学理论的学习难度，提高了学生学习的兴趣和效率。这些系列教材的出版，对该课程的建设和质量提升，起到了非常重要的作用。不但受到了本校学生的好评，同时还受到陕西理工大学、中国民航大学、浙江海洋学院及天津城市建设管理职业技术学院等许多学校的欢迎，这些学校对系列教材给予了充分肯定。图书发行突破2万本，出版方已无库存。
充分利用网络资源，将课堂理论教学教案、主讲教师课堂教学的部分录像进行网上共享，使用录像片、流体力学演示实验教学片、电子教材等多媒体教学手段，使学生感到难以接受的流动力学概念变得十分生动具体，加深对教材内容的理解，提高教学质量。使学生能够随时复习、预习相应的课堂教学内容。同时充分利用上海海洋大学的E-Class网络平台，进行网络实时习题、例题解答，以及课后答疑网络资源及软硬件的建设，形成师生交流的互动平台，真正提高网络教学的实用性。强调计算机在流体力学教学中的应用
在充分利用现代教学手段的同时，不能忽视传统教学方法的作用。本课程采用多媒体与板书相结合的教学模式，充分利用多媒体教学信息量大,图像清晰生动的特点, 结合传统板书讲解复杂理论推导的优点，不仅直观清晰，一目了然，而且对重点部分又能反复讲解，以达到学生基本理解并具有一定想象能力。例如在讲解研究流体运动的两种方法：质点法和空间点法时，多媒体上会出现公交车客流量观察方法的动画，使学生既易于分清这两种方法的不同，同时又强调一个相同的目的。又如在讲到流体的漩涡运动时，有龙卷风作强烈旋转运动的画面；讲到伯努利方程时，有踢任意球进球门的画面。理论教学上严谨，但是动画及多媒体生动、形象，使得学生在学习时既不感到枯燥，同时又能加强对基本理论的理解。由于学生数很多，教学上采用大班课的形式（基本上每个教学班有近100名学生），多媒体教学发挥了很大的作用。它使繁冗的公式推导成为一个简单的讲解过程，将复杂的流体运动生动形象地表现出来，同时对重点和难点反复在黑板上演示讲解。这两个方法相辅相承，取得了很好的教学效果。这种授课方式既有利于避免研究生因长时间精力高度集中而产生疲劳,又有利于他们理解并掌握复杂的流体力学基本理论。
2008年“工程流体力学”教材获上海海洋大学教学成果一等奖。作为普通高校重点教材建设项目之一，2009年被上海市教委评为优秀教材三等奖，2011年获得上海市教委重点课程建设项目（沪教委高〔2011〕48号），极大地提高了上海海洋大学来在流体力学行业的影响力。
三、完善实验教学条件，形成完整的教学实验体系
在注重理论教学的同时，加强实验教学环节，2011年3月由上海海洋大学主编的《力学基础实验指导-理论力学、材料力学、流体力学》，由同济大学出版社正式出版发行，其中的流体力学部分（第三大部分），从根本上解决了实验指导书与实验仪器不配套的问题，有效提高了流体力学实验教学质量。2009年下半年新添置了多功能流体力学实验装置、动量定理实验仪、流动图形显示仪、毕托管测速实验仪、虹吸管实验仪、势流叠加仪、空化实验仪等流体力学实验设备，新开设了大量的设计型和创新型流体力学实验，使学生、教师互动，用实验数据来验证理论，来观察抽象的流体运动；用理论知识解释一些流体现象，发现新的现象。这种教学手段提高了教学效果。同时在互动中，将有关科研上对于流体力学的一些热点问题以讨论的形式引入教学，充分地调动了学生的学习热情。通过实验验证加强感性认识：在许多重点和难点的地方，基本上有配套的实验，从实验中学习，既能培养学生从实践中发现问题并进行深入分析的思维习惯，激发他们的学习热情，同时也是加强印象、加深理解、克服难点的手段之一。
针对个别专业的特殊需要，开设了流体力学独立实验课。实际的流体运动非常复杂，因此通过流体力学实验是揭示流体运动规律的一种重要手段，为了帮助学生加深对所学理论的理解，更好的用所学理论解决生产实际中的问题，经过多方筹建，2009年我校海洋环境专业开设流体力学独立实验课，共16学时，实验内容主要包括：能量方程实验、雷诺实验、动量定律实验、沿程水头损失实验、局部水头损失实验、毕托管测速实验、管道测流量实验、流动显示实验、虹吸实验及势流叠加实验等；针对食品专业的需要，开设了气体及热力学类实验。
四、实现教学和科研的互动
在任课教师积极参加各类相关的学习与培训的同时，强化任课教师的科研观念，以科研带动教学，以教学促进科研，进行有效的纵、横向科研联合。任课教师积极参与各类教学改革和科研项目，如深水网箱水动力研究、渔船螺旋桨软件系统设计、人工鱼礁流场分析、海洋结构物的流固偶合分析、海洋波浪能的研究开发等。通过这些项目的研究，加深了对流体力学在海洋科学中实际应用和最新进展的了解。在毕业设计环节，每年选作以流体力学基础理论及其工程应用为毕业论文课题的本科学生20余人，研究生10人。取得多项教学改革和教学研究成果，并在生产实践中得到应用，如流体力学团队教师编制的“渔船螺旋桨系统设计软件”获得2007年上海海洋大学科技成果三等奖，该软件目前已被潍坊柴油机厂、玉林柴油机厂等国内主要柴油机生产厂家广泛应用。我校工程学院羊晓晟、侯淑荣、马利娜、沈小青同学的“一种新型海洋波浪能发电装置”项目，参加2011年由、中国科协、教育部、全国学联和地方政府共同主办的、在大连理工大学举行的第十二届“挑战杯”终审决赛，在全国1935所高校选送的16976件作品中突颍而出，获得“全国竞赛三等奖”。该项目由流体力学老师指导，并突破了波浪及流固耦合理论，极大地激发了学生对本课程的学习热情。今后，本课程将在大学生科技创新中发挥更大的作用。
五、教学效果的考核
《工程流体力学》课程具有理论性强、公式多、数理基础要求高的特点,为帮助学生的学习,仅仅通过教材讲解还远远不够,需要配套必要的习题。在现有基础上，更新试题内容，完善试题库建设，考虑到我校研究生教学的特点, 团队根据新编著教材的主要内容, 以章节为单位,精心筛选和编写了典型习题集,力图做到其中的习题一定要具有典型性。习题的数量不能多,更不能类似和重复,学生通过习题练习,能有效地掌握教材中的基本知识。提高试题质量，真正做到教考分离，促进教学质量的提高。该试题库具有以下功能：平台提供自动组卷、手动组卷、互动组卷，条件设定灵活全面；试卷自动转换成WORD文档，方便打印输出；自定义追加试题入库，采用WORD文档格式编辑批量入库。
在考核中，平时成绩、实验课成绩和期末成绩比例为15%、20%和65%。实践证明，该考核方法取得了很好的效果。
六、结语
总之，对于《工程流体力学》课程教学内容改革的初步探索分析，可以促进教学观念的改变，按此目标授课，对教师提出了更高的要求。同时，还可以促进教材建设、实验室建设及其仪器设备的更新，提高学生的动手能力及科研能力，从而实现“学有所用”，“教学相长”。
高等教育教学改革，特别是专业基础课程体系及教学内容的改革，是一个系统和长期艰巨的实践过程，专业教师任重而道远。只要不断努力和探索实践，就可以开拓出一条符合各个专业需求的、更加富有成效的新途径，取得更好的教改成果。
本文受“2011年度上海市教委重点课程建设项目（沪教委高〔2011〕48号）”资助
[参考文献]
[1]袁恩熙.工程流体力学[M].北京:石油工业出版社,2002.
[2]James A.Fay.Introduction to Fluid Mechanics.Cambridge: MIT Press,1994
[3]Bruce R Munson, Donald F.Young and Theodore H.Okiish. Fundamentals of Fluid Mechanics,5th Edition, New Delhi:John Wiley &Sons,2002
[4]Robert W.Fox,Philip J.Pritchard and Alan T McDonald. Fluid Mechanics,7th Edition. Hoboken:John Wiley&Sons,2009
[5]Frank M.White.Fluid Mechanics,6th Edition.New York: McGraw-Hill,2008
[6]毛根海.应用流体力学.北京：高等教育出版社,2006
工程流体力学论文范文3
关键词：流体力学；课程建设；创新能力
作者简介：李伟锋（1976-），男，湖北麻城人，华东理工大学资源与环境工程学院，副教授；刘海峰（1971-），男，山东文登人，华东理工大学资源与环境工程学院，教授。（上海 200237）
基金项目：本文系2011年华东理工大学本科教育教学改革重点项目、华东理工大学《流体力学》精品课程建设项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）13-0103-02
“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？”这就是著名的“钱学森之问”。“钱学森之问”是关于中国教育事业发展的一道艰深命题，需要整个教育界乃至社会各界共同破解。钱老的话一针见血，既对我国高校人才培养中存在的创新性不足问题提出了尖锐批评，又对改革高校人才培养模式提出了殷切希望。[1]
为此，在党的十报告中明确提出实施创新驱动发展战略，指出科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。那么我国大学生的创新能力相对欧美发达国家为何比较薄弱？相比较而言，中国式教育比较注重学生掌握的“知识量”和解题能力，欧美发达国家教育更注重学生的独立思维和发现问题、解决问题的能力；中国教育侧重于知识获取和掌握，欧美发达国家教育侧重于创新能力培养。这种教育的结果导致中国学生的知识量大、解题能力强，弱点在于不善于“质疑”和“提问”，直接导致科技创新能力较差。这个问题的解决除了需要改革高等教育制度之外，也需要每个高校教育工作者共同去面对。
本文以华东理工大学“流体力学”课程建设为例，抛砖引玉，介绍如何通过课程改革，提升学生的创新能力。就“流体力学”课程而言，基本任务和要求是老师完成知识的讲授，学生完成听讲、作业及考试。但是，这些要求对创新能力培养而言还远远不够，为此对华东理工大学“流体力学”课程的授课内容、授课方式以及创新实践进行了改革和探索。
一、确立以人为本的教学改革思路
在我国古书中最早明确提出“以人为本”的是春秋时期齐国名相管仲。到了近现代，“以人为本思想”在国家执政方略和企业管理等方面有了新内涵和新发展。高等教育在教学上是以人为本，还是以知识为本？传统的大学教育模式，忽视引导学生探索新的知识，忽视对学生进行创新教育；以教师为中心，没有充分调动学生的积极性。我国目前仍有相当多的大学采用的是“我在上面讲，你在下面记”的教学方式，这没有把学生作为主体。因此课程改革的基本指导思想是要把以教师为中心转变为以学生为中心，教师是大学生创新能力培养的主导者，而大学生则是创新能力培养的主体。[2]
具体到“流体力学”课程内容的改革，以人为本的思想表现为教师设身处地为学生着想：当今大学生需要什么样的知识和能力？华东理工大学（以下简称“我校”）热能工程专业的本科生，将来一部分成为热能工程领域的工程师，一部分会进一步深造读研或者攻博，成为科研工作者。对于这两种学生，除了强化理论知识的学习和掌握之外，前者渴望了解流体力学在工程实践中是如何应用的，如何让书本上的流体力学知识成为将来工作中的工具和技能；后者渴望获取流体力学的科学研究思路及方法，如何利用现有的流体力学知识开展创新性的科学研究等。为了解决学生的需求，依托我校煤气化及能源化工教育部重点实验室的科研优势，对“流体力学”课程的授课内容进行了改革。授课过程中，除了基本的三大守恒定律（质量、动量和能量）以及纳维斯托克斯方程的讲解外，还着重对流体力学在工程中的应用和科学研究进展进行补充讲解。比如，我们加大了对流体力学的发展历史和最新进展的讲解，让学生了解流体力学学科中哪些已解决，哪些尚未解决，困难在哪里？哪些老问题有了新进展和新思维？在理论性比较强的部分，通过展示本团队在流体力学方面的研究成果，让学生了解流体力学科学研究的基本方法和基本思路，引导学生参与科研和投身科学；在实践性比较强的部分，通过展示本团队在技术开发和技术转让建设的工业装置上各个环节中流体力学知识是如何应用的，让学生获得直观的感受，为他们将来走上工作岗位打下基础。通过这些教学内容的改革，学生普遍反映课程容量大、学有所用。
二、引入探究型授课方式
我国以往的教育体制在一个很长的时间里把人才培养的重点放到知识记忆和应试能力上，学生对知识被动地接受或吸收，因而学生的创新能力没有得到有效的培养和锻炼。因此，我国高等教育的重点应该放在培养学生的创新意识上，大学教师在教授已有知识的同时，必须把创新理念传达给学生，引导学生去创新。[3]在“流体力学”课程授课方式的改革中，重点在以下三个方面对学生的创新能力进行了引导和培养。
1.从教师提问转变为学生提问
课堂提问是教师检验学生对讲课接受程度的一个有效手段，能强迫学生集中精力进行思考，但是对学生来说是被动的。我们在授课中，鼓励学生课堂提问和课间提问，也鼓励学生课后采用电话、短信和邮件进行提问。提问的内容可以是任何和流体力学相关的，对于这些提问，我们都给予详细的解答。特别需要注意的是，对于学生的原创思维，哪怕是很幼稚或者明显是错误的，教师也要予以肯定并进行委婉的引导。
2.引导发散性思维
“流体力学”课程的讲授中，注重引导学生进行学科交叉和发散性思维，鼓励学生运用流体力学的基本知识思考身边的自然现象，比如河流、龙卷风、泥石流、沙尘暴和海啸等，引导学生思考生物体内的生物流体力学现象等。在讲授流体尾流知识时，引导学生思考汽车、火车和飞机运动时的阻力形成的原因以及减小阻力的措施；在讲到流体输送机械和流体阻力时，从微观角度引导学生思考我们身体内血液和细胞液的输送和流动；从宏观角度引导学生思考自来水输水管网的铺设方式和阻力分布特点，进而让大家思考我国正在实施的“西气东输”和“南水北调”等大工程的技术特点和难点。通过诸如此类的引导，学生深刻领会到流体力学知识不光是书本上枯燥的公式和推导，而是和自己的身体、生活、生产实践以及国民经济的发展息息相关的。这些发散思维的引导，拓展了学生的视野，激发了他们学习和投身科研的热情。
3.引导学生质疑
大学生们思维方式中一个最大的问题就是对任何知识都喜欢抱着“非此即彼，非对即错”以及“教科书中的知识就是真理”的观念。殊不知，这些观念是创新能力培养的大敌，科技创新需要一股质疑知识、质疑权威的观念和勇气。因此，在授课过程中，我们告诉学生有些流体力学知识也是不完善的，也在不断发展和完善之中，需要包括在座的各位同学在内的众多科研工作者去继承、去发展、去完善。比如，流体力学中的湍流是公认的世界级难题，在现阶段还没有完善的公式和理论，但是近年来在不断发展和完善，通过这种存疑方式的教学，来引导学生挑战权威和经典的意识和勇气。
三、全面实施创新实践环节
提高大学生的创新能力，创新实践是重要的一环，是创新能力培养从理论走向实践的关键。为了提高大学生的实践能力和创新能力，我校每年开展各种级别（校级、上海市级和国家级）大学生创新实验计划项目，并进行一定的经费资助和跟踪管理。为此，我们每年开展多项流体力学相关的各种级别的大学生创新实验课题。这些课题分成两种类型，一种是修完“流体力学”的学生根据兴趣，通过查阅相关资料后自拟的课题；另一类是教师从承担的各种科研项目中挑选流体力学相关的小课题来供学生进行双向选择。在整个项目的实施过程中，从资料的查阅到课题的立项，从项目组成员的组建到经费的管理，从实验装置的搭建、实施到数据处理，从撰写创新实践论文到项目检查和答辩，都是由学生来实施完成的，教师只起到指导和协助的作用。学校在项目的执行过程中，主要起到监督和管理的作用，比如项目的立项答辩和筛选、中期检查和结题验收答辩以及经费使用的监督等。在项目立项、中期检查和结题验收几个环节都有严格的淘汰制，防止有的学生走过场、片面追求创新学分而不注重实效。通过实施这些创新实验项目，学生巩固了书本知识，更重要的是完成教学和科研的互动以及理论和实践的结合，培养了学生思考问题、发现问题、解决问题的能力，创新能力得到了较大提高。
四、结语
创新人才的培养是摆在教育工作者面前的一项刻不容缓的系统工程，需要努力探索新的思路和举措。在课程建设中，应贯彻学生是主体、教师是主导的教育思想，树立知识、能力和创新三位一体的教育理念，构建注重培养学生科学思维、实践能力和创新能力的新教学模式。教学过程中，应引入探究型学习模式，引导学生质疑和提问，并使学生积极参与创新实践环节。通过这些课程和教学方式的改革来综合提高学生的创新能力，以培养适应新世纪我国现代化建设需要的具有创新精神、实践能力和创业精神的高素质人才。
参考文献：
[1]马德秀.寻找人才培养模式突破 致力培养创新人才[J].中国高等教育，2006，（11）：19-21
工程流体力学论文范文4
【关键词】 水力学；土建类；现状；改革
《水力学》（或《工程流体力学》）课程是土建类专业培养方案和大纲中规定必须开设的一门专业基础课程，相比该专业的其他力学基础课程而言，该门课程学时数少，对结构课程的支撑性较弱，课程教学多是为了满足培养方案的要求，教学效果不甚理想。作为一名长期从事土建类专业水力学学课程教学的老师，有必要对水力学教学的现状进行反思，提出合理的解决办法。
1 土建类专业水力学教学现状
1.1 课程地位不高。本校的土建类专业以工业民用建筑为主要方向，在课程设置中固体力学占据着非常重要的基础地位，流体力学与水力学课程基本上处于可学可不学，学好学坏一个样的地位。在专业培养中也较少重视流体力学或水力学的应用，学生学习以应付考试为主。授课和学习的积极性都不高，课程整体上来说不受重视，据了解很多学校建筑类专业的水力学课程基本上都面临着这样的窘迫地位。
1.2 教师队伍建设不足。大多学校土建类专业不一定同时具有水利类专业，水力学教学主要是为了满足专业培养目标中单独一门课程的需要，一般该课程的师资力量一般不强，数量较少，教学科研和实验教学环境较差，大多数流体力学或水力学专业的硕士研究生或者博士研究生基本不原意来校做教师，因此该类专业的流体力学老师一般专业出身的少，很多学校的流体力学老师是建筑专业或其他专业通过培训后任教该门课程的。在土建专业中，流体力学课程的老师队伍建设严重不足且整体素质和同专业的其他教师相比不同步。
1.3 学生学习积极性不高。土建类专业学生毕业主要从事工业与民用建筑的设计和施工等方面的工作，老是认为水力学课程与这些工作联系不大，应用不广，认为一般应用没有必要单独学习水力学，只需要按照规范来做就可以了，相比其他几门力学课程而言，学生学习积极性不高，水力学学习基本上是在临近考试的时候才进行。学生的积极性不高，教学效果肯定大打折扣。
1.4 课时较少，内容较多。土建类专业开设的水力学课程在一般院校中课时不高，一般在40-60 之间，由于教学改革的要求，课程门数增加，重点课程的学时比例增大，水力学课程的学时数有降低的趋势。在比较少的课时中，水力学教授内容包括水静力学，动力学，流动阻力和能量损失，孔口管嘴出流和管路流动，明渠流动，堰流和渗流等内容，有些专业还需要学习气体射流等内容。分理论和工程应用两大部分，内容较多，涉及的基础知识较广，有些数学知识还需要在课程中进行补充，学时显得紧迫。
1.5 教材建设没有特点。如上所述目前水力学教学内容主要包括理论部分与工程应用部分，目前各个学校所使用的教材内容基本上按照上面列举的内容来布局，采用的教学顺序也是先理论（静力学，动力学，能量损失）后应用（孔口管嘴出流和管路流动，明渠流动，堰流和渗流等）的顺序。这个顺序和内容的布置是所有的非流体力学专业的水力学课程采用的一般方式。没有针对土建专业课程进行专门的布局，在理论部分的习题中基本上仍旧以水力工程的例子为主，在应用部分，没有结合土建类专业，比如给排水，通风，防渗，供暖改革课程内容。采用的基本上的水利类专业的课程体系和教材体系。
1.6 课程理论抽象，实验教学困难，教学方式比较单一。 水力学基本理论建立在复杂的物理分析和数学推导的基础之上，讲解起来比较抽象，数学基础比较差的同学较难接受，加上通过理论推导的结论和规律与现实的实际例子有一定的差异，对于同学们接受起来非常抽象，因此水力学课程往往成为土建类专业同学不以为然而又敬畏的课程之一。多数结论需要通过实验过程来进行验证，而水的运动过程受实际的条件约束较多，不同的工程条件会形成不同的结果，常规水力学实验主要用来验证流体力学基本理论以及一些典型的工程例子（如基本方程，能量损失，堰流等），验证一个规律需要较大的实验投入和准备工作，加上土建类专业实验中水力学的地位问题，实验教师的配置问题，水力学实验课程一般很难开全。实验过程中由于学生人数众多，实验分组一般都是5人-10 人一组，实验过程中动手能力以及实验效果均较差。
水力学教学过程一般采用理论教学和实验教学相结合的方式进行，理论教学一般采用介绍概念，提出问题，分析推导得出结论的步骤进行，这个步骤过程中采用传统的板书推导的方式是常用的教学方法，近年来许多学校的课堂教学过程也在尝试使用多媒体教学过程，但从效果来看不甚理想。
2 教学改革与探索
上述水力学教学过程中存在的问题说明，土建类专业的水力学教学目前已经处于一个比较困难和尴尬的地步。在教学过程中必须采用多方面的手段，改变教学思路，改进教学手段，更新教学内容，改善教学条件，提高教学质量。
2.1 课程内容改革和教材建设探讨。目前的水力学( 工程流体力学)课程基本以水利类专业为背景,介绍和研究的主要对象为水这种液体,对于土建类专业而言,笔者以为,水只是其专业背景下的一种流动工质,和建筑相关的流体种类还有很多,比如空气,燃气等,这些流体的流动过程本身与水运动的基本规律差别不大,应该能够在水力学课程中加以辅助介绍,在实际的教学过程中，我们在介绍水动力学基础中加入了气体运动规律（如可压缩流动的连续性方程，气体流动的能量方程以及压强线的概念等）；在介绍流动阻力和能量损失的时候补充了通风管道的阻力和能量损失的计算方法，在介绍孔口的时候联系到窗户等通风口的淹没出流问题，介绍管道流动计算的时候与建筑给水排水系统联系，在介绍渗流的时候结合建筑井和基坑的排水问题。并且在例题和作业中有意识的和建筑物中的流动问题相结合，通过这种调整使学生在学习的时候，不再觉得水力学是一门与建筑行业无关的课程，同时了解了建筑中的流动过程，而这些内容是他们可能在其他课程中无法了解的，认识了流体力学与建筑以及人类的生产生活过程息息相关之后，逐渐培养出学习流体力学（水力学）课程的积极性。
关于教材建设的问题，笔者长期以来使用两种教材，一种是以建筑设备工程专业使用的流体力学与流体机械类（多种流体，以空气主）；另一种是以水力工程，土木工程为代表专业使用的水力学或工程流体力学教材，这类教材一般以不可压缩水流为研究对象，水力工程应用比较丰富。通过长期的使用来看，应该以水力学（工程流体力学）为基本教材内容，适当的加入前者中关于气流运动，建筑工程中流动问题，并在二者结合的基础之上增加适当的工程问题作为例题和习题。建设土建类专业普遍实用的一本教材。目前的教学中内容已经进行了改变，但教材的编写和建设比较滞后。
2.2 教学手段的改革。关于多媒体教学在逻辑性强的含有较多的数学公式的推导内容的课程教学中的应用与效果问题，历来在高校中颇有争议，但不管怎样，为了适应学生的厌倦传统教学方式的要求，为了适应课堂教学时间缩短而内容增加的形势，传统的黑板教学方式必将被新型的教学手段所代替，这好象不值得讨论了，事实上并不是幻灯片方式不适用于公式推导的教学过程，问题在于我们的多媒体手段是不是能够解决和克服这样的问题。也就是说就是如何利用多媒体技术，以及应用怎样的多媒体技术。
水力学和流体力学研究的对象是流动的物质，研究的是流体的流动规律和状态，动画和录象是在教学中必不可少的元素，使用动画软件可以形象的描述出流体在压力变化的时候的体积变化，流动的迹线和流线，层流和紊流的特征和现象。使用PPT自带的动画功能也可以将每一步推导过程按照顺序播放和演示出来，这种变化的动态效果和流动的特征在本性上是相容的，从这个意义上讲流体力学是最适合使用多媒体技术讲授的。
对流体力学的抽象认识甚至可能因为多媒体的应用而改变，在没有多媒体技术之前，抽象的理论要被消化，往往是需要在实验过程中才有可能变的具体一些，而有了图象动画之后，在课堂上也可以一目了然，提高了教学效率，同时也吸引了大部分同学的积极性。在有了尽可能多的感性认识之后，对于数学推导以及原理的应用也比较容易接受了。
网络和信息技术的发展，为流体力学的教学提供了一个新的平台，笔者通过使多年的水力学教学过程中同时发现了不是课程本身的问题，许多同学不会主动的和老师沟通关于学习的问题，近年来我主动公布了自己的电子邮箱地址，QQ号码，个人博客和网站。意外的发现和同学的联系不断的增加，课程教学的问题也更多的通过网络来解决和消化了，当然更好的利用网络是建立网络课程，但笔者现在仍旧坚持采用这些一对一的网络方式。
多媒体技术与网络教学是流体力学教学手段进步的一种标志，除此之外借助于流体力学自身发展的技术来促进课程教学也不可忽略，计算流体力学的飞速发展和应用，使得在计算机上模拟流动的过程和结果变的非常容易，尽管在本科教学中，不必讲解计算流体力学，但使用它可以直接显示出一个具体流动的特征和规律。在多媒体的制作过程中这也是一个不可忽略的途径。
2.3 实验实践环节改革。水力学实验，所需场地面积大，设备投资高，单个实验时间长，土建类专业水力学课程实验环节一般比较少，实验个数少，实验参与度低，一般一台实验设备进行实验时往往有5、6人之多。很多同学实验过程中基本上是看其他同学做，实验效果较差，在实验条件受限的条件下，笔者认为可以采取以下的一些手段改善实验效果。
增加实验组数，我校的实验室有10台综合实验台，如果50个人一起做实验，5人一组，分成两组，就2-3人一个小组了，有了实验条件参与度自然提高，有些实验仪器只有2台套，这就要合理的组合了，将几种实验放在同一个时间段里进行，不同的小组进行不同的实验，然后依次进行轮换，这样的过程既防止了多人做一个实验，又避免了实验过程变成演示实验，提高了设备的利用率 。当然这样的结果带来的后果就是增加了实验老师的工作量，同时要求学生在课前的准备要足够的充分。
采用多媒体实验教学，有些实验仪器实验室中没有，我们就借鉴其他学校的实验录象或者自己使用动画制作了一些实验过程，在课堂上演示并讲解。达到实验目的明了，原理清楚，熟悉过程，知道结论的目的。
采用计算流体力学计算，根据工程的流动现象，自己设计流动过程的边界，条件，流体种类。通过计算机计算和数图显示，掌握流动规律，获得流动结论，由于计算机模拟是实质上的计算机实验，这一过程可以很好的代替实际的实验，可以模拟任意复杂的实验环境。同时也便于同学们自己设计实验，达到开拓视野，提高创新能力的目的。
2.4 考核方式和效果评价。传统的水力学教学方式基本上都是采用闭卷考试来评定学生成绩以及衡量学生是否结业，现行的水力学教材上基本上只有问答和计算两种形式，考试中一般多采用这两种题型。笔者在教学中结合本课程在专业中的地位问题，做如下的尝试：
考核不仅仅由考试来决定，在每章甚至在有些比较重要的小节或一个知识点介绍完之后，不定时的给学生布置小论文任务。要求学生就该内容去找日常生活或工程中有关的例子并进行说明，作为平时最重要的成绩。
考试的题型不限于计算和问答，采用更多的方式要求学生掌握基本规律，计算题在结业考试中的比重低于30%。但一定要是需要综合能力才可做的。前面的一些诸如选择，判断，作图，分析的体型考察基本规律和概念，既考查基本知识又考察应用能力。
考试的内容不全由教师决定，在每章作业之后布置一个特殊的任务，自己出一些本章内容有关的考题并上交，考试的时候一部分内容就是学生自己出的考题。这个过程由于学生比较重视，也很认真，同时也刺激了进一步学习的兴趣。
总评成绩的评定根据学校的规定，考试、实验和平时成绩各居一定比例。综合平定效果，这个问题我想大多数教师都是采用相同的方法来进行的。其实撇开教育的规范性来看，笔者认为，学习成绩的评定中应淡化考试成绩，而注重平时的学习和应用能力。
3 结语
水力学（流体力学）课程作为土建类专业的一门基础课程，在结构专业中的地位较弱，同时课程在教师队伍，教材建设，教学内容，教学方法，以及同工程实际相联系的过程中，也还存在诸多问题。作为该门课程的一名普通教师，笔者认为，当前应该改革课程内容，土建工程实践紧密结合，加快教材建设改革；改进教学方法，提高多媒体教学效果，使用网络教学平台；利用计算流体力学的成果促进课堂教学和实验教学；改变成绩评定和考核方式，使考核过程更加科学与合理。
参考文献
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工程流体力学论文范文5
[关键词] 专业基础课；创新型人才；教学方法；实验教学；考试改革
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634(2011)06-0074-03
根据“厚基础、重实践、强能力”的人才培养战略，华北电力大学制订了热能动力工程专业2008版本科专业人才培养方案，确定了“培养基础扎实、知识面宽、能力强、素质高，具有一定创新能力、较强实践能力和良好发展潜力的高级专门人才”的培养目标。教学计划中突出了创新型人才的培养，要求明确各课程及其教学环节在人才培养中的地位，进一步发挥其培养创新型人才的作用。
专业基础课程作为提高人才培养质量和培养创新型人才的基础环节，起着举足轻重的地位[1]。其教学目的是要求学生掌握课程的基本理论、基本方法和基本实验技能，培养学生分析和解决实际问题的能力，通过知识的不断积累和融合，为后续课程的学习打下扎实的基础。教学过程涉及教学目的、教学内容、教学方法、实验教学和考试方法等多个环节。目前，各教学环节均存在可深层次挖掘的潜力，尚未充分发挥在人才培养、尤其是创新型人才培养中的作用。这表现在教学方法上仍为“师授生录”的传统模式、学生主体作用不突出；教学内容上为重理论、轻实践的“一手硬、一手软”现象；实验内容多为验证性实验，深层次和边缘性的实验现象未被重视和挖掘；考试方法多为理论内容，忽视实验教学内容等诸多方面。教学实践中，如能对上述各环节进行深入研究和探讨，充分挖掘其深层次内涵，并在实践中加以实施，必能有效提高人才培养质量。
本文以华北电力大学热能动力工程专业的专业基础课工程热力学、流体力学和传热学为研究对象，旨在通过深入研究各教学环节在人才培养，尤其是创新型人才培养中的地位和作用，达到全面提高教学效果的目的，将培养目标真正落到实处。
1 明确教学目的
教学目的是培养创新型人才的指南和方向。热能动力工程专业设置有电厂热能动力工程、电厂集控运行、制冷与空调工程等三个专业方向。三个方向虽有不同，但其专业基础课均为工程热力学、流体力学和传热学，是学习各后续专业课的前提和基础。这三门课程既相互独立，又相互衔接，如流体力学的学习需要工程热力学的知识，传热学的学习又以工程热力学和流体力学的内容为基础，因此开课顺序依次为工程热力学、流体力学和传热学。
三门专业基础课程教学目的又各具特色。工程热力学的教学目的是通过学习工程热力学的基本理论和基本知识，重点掌握热力学基本概念，热力学第一、第二定律，水和水蒸气性质，动力装置循环和制冷循环等。流体力学要求学生掌握流体力学基本概念和基本理论，重点掌握流体的平衡和运动规律、势流理论、边界层理论、相似原理和气体动力学基础等。传热学的目的是使学生掌握有关热量传递的基本理论知识（热传导、对流换热、辐射换热和换热器），具备分析和计算传热学问题的能力。同时，各专业基础课均要求掌握一定的实验技术和实验操作技能。
热能动力工程专业中的诸多实际现象或科学问题，可能需要其中一门或多门课程的知识，或者可以从不同方向进行分析，进而达到全面认识的目的。因此，上述三门课程的学习不可偏废，而且只有明确了各专业基础的教学目的和要求，才能达到人才培养的基本要求。
2 优化教学内容
教学内容是培养创新型人才的核心。教师应根据课程教学大纲的要求，明确教学内容中的基本要求和核心要求。在此基础上，适当拓宽、拓展教学内容，同时密切关注、跟踪本专业不断涌现的新的发展方向，不断将与课程相关的新问题、新现象和新理论补充进来，通过丰富和优化教学内容，从而激发学生的学习兴趣和动力。
如工程热力学中，对于复杂动力装置的分析以往多从热I律（焓）角度进行研究，而目前文献多从热II律（焓和熵）角度出发，以找到节能降耗的薄弱环节和实现能量的梯级利用；又如流体力学和传热学近年来涌现了大量新问题，如微纳尺度内流体的流动与传热，活性剂溶液铺展过程的指进现象，负压状态下液滴的雾化过程等，以及新技术的应用，如高速摄像技术、PIV测速技术等等。在这些方面，教师可结合相关领域的研究和应用现状，或自身的科研进展和兴趣，将新的科学现象、科研成果融入本科教学，在拓宽知识面和提高学生科研兴趣时，逐渐培养和发现创新型人才，并使部分有想法的同学提前进入预研状态。
3 改进教学方法
教学方法是培养创新人才的关键环节，教学方法不同其教学效果也会有所不同。对于专业基础课，教学内容多为经典的理论内容或方程推导，并由此展开实际应用的讨论，目前这类课程多采用以教师为主的讲授式方法。授课中，以教师为主体，学生基本处于被动位置，学生在课堂上很少主动提问或敢于就不同见解与教师商榷[2,3]。实践表明，这种传统的教学模式不仅不能发挥学生的主动性，也不利于创新型人才的培养。因此，转变教学观念、改进教学方法，逐步形成研究型教学的现代教育理念就成为培养创新型人才的迫切需要。当然，不同的教学内容应选择恰当的教学模式，切不可盲目“一刀切”。对于基础性和原理性的内容，仍以教师讲授为主；在此前提下，针对课程有关内容（如持不同观点），通过合理运用启发式教学、讨论式教学、准研讨式教学[4]等形式，鼓励学生广开思路，敢于“于不疑处有疑”，在积极主动的教学活动中促进学生创新意识的培养。
发挥学生主体作用是培养创新人才的催化剂。为此，教师应逐步树立教师主导、学生主体的教学理念[5]。教学中，积极创造良好的课堂氛围，充分调动学生的主观能动性，激发其学习动机和兴趣，使其逐步成为教学活动的主角，从而将知识转化为能力、将兴趣转化为动力、将质疑和问题转化为研究课题。例如流体力学中，机翼理论中关于机翼升力的形成过程，又如关于边界层分离现象中的分离位置，这些内容在不同教材有着不同的观点，同学可自行查阅书籍和文献，进而展开讨论；传热学中，如何正确理解外掠圆管换热局部换热系数在不同雷诺数下的回升现象与边界层发展和分离的关系，以及各种新型高效换热器的型式和机理，而且同学均充分发挥想象力，从理论上提出新型换热器。另外，有些拓展性内容也可让学生讲解，如流体力学讲到超声速流动及其现象时，对于音障现象及其对飞机的影响，可由1名同学来讲，既拓展了知识面，又激发了学习兴趣。
教学之外，针对学生对知识的求知欲、对新问题和未知现象的探索精神，充分发挥其主观能动性和独立思考的能力，鼓励学生敢于想象，大胆提出自己的设想和观点，逐步达到学以致用、能力和水平逐步提高的目的。目前，部分学生在专业教师指导下，利用动力系实验基地，积极参与全国和学校大学生创新计划、数学建模比赛、大学生挑战杯和大学生节能大赛等科技活动，以及教师的一些纵、横向科研项目中。通过主持或参与具体的科研项目，不断发现和解决新问题，逐步提高了自身的创新能力，同时也锻炼了组织能力，培养了团队精神，综合能力得到明显提升。通过上述实践活动，目前已涌现出一些具有一定创新意识和创新能力的学生，或发表了学术论文，或授权了实用新型专利。而且也作为保送研究生的优选条件之一，也进一步促进了学生的参与热情和科研积极性。
4 挖掘实验教学内容
实验教学是培养创新人才的有力手段。实验教学不仅是对理论内容的实际验证，更重要的是培养学生实验技能和分析能力的重要措施[6]，也是发挥学生主体作用的最有效的实践环节之一。专业基础课实验分为验证性和综合性实验，验证性实验侧重对基本原理的验证和再现，综合性实验则侧重于较复杂现象的分析，二者侧重点各有不同。实验中，若能充分发挥学生的主体作用和探究精神，通过深挖实验教学内容的内涵，鼓励对有关边缘性现象的观察和深层次问题的探索，势必能在很大程度上提高培养学生的创新意识和能力。因此，实验中，强调学生亲自动手操作实验、主动分析实验现象、独立思考问题和解释问题。
验证性实验也能在很大程度上提高学习效果。如流动演示实验中，在突然扩大的流动通道内，可清晰地观察到突扩前的截面上其流线为接近于平行直线，这也是为何在理论分析中可以把该截面近似作为缓变流截面的原因所在，若不通过实验现象，仅靠想象既不直观又缺乏说服力，而且可通过改变流速，进一步验证这一假设是否始终成立。又如流体力学中的伯努利方程实验，该实验再现了各测点处的总水头和静水头在不同流量下沿流动方向的变化规律，若脱离实验过程，也可以从能量守恒和能量转换的角度得出上述规律，这当然需要扎实的理论基础和分析能力，但理论和实验教学的有机结合，可起到事半功倍的效果。
综合实验更能全面考察学生的学习效果和运用知识的能力。如换热器综合实验中，为何对于相同的换热器结构，逆流情形下的传热系数要小于顺流情形；并联管路特性及流量分配实验中，为何具有相同结构的各并联管道其流量不同，压力损失也不同；离心泵并联及工况调节实验中，在不同负荷下，采用共用阀和非共用阀进行调节其经济性为何不同；边缘性现象，如泵性能实验中的汽蚀特征及噪声特性也值得进一步研究。
另外，对于实验数据的处理，坐标系选用线性坐标还是对数坐标，参数是以有量纲还是无量纲形式进行整理，实验数据坏点的正确剔除和有效数据的保留等，都有充分发挥的余地，也是培养学生科学思考问题和获得正确结果的关键之处。
5 改革考试方法和内容
考试作为教学活动的最后一环，是教学成效和学习效果的综合反映，教学过程的各个环节，尤其是薄弱环节都可以从成绩分布上反映出来。因此，考试方法和内容是否能够有效地反映了教和学的全过程，将在一定程度上影响创新型人才的培养。为此，笔者一改过去单纯采用闭卷考试的方法，从内容到形式上进行了多方面尝试，探讨了多种教学环节有机结合的考试方法，力求实现对教学效果的全过程评价。
目前，在考试内容方面，一是在符合教学大纲要求的前提下，将实验教学内容纳入考核范围，分值为150%，内容包括实验现象和参数变化的分析、仪器的测量原理和用途等。实践表明，此项措施的实施在很大程度促进了对实验教学全过程的重视，取得了预期的效果。二是增加了理论联系实际较强的题目，或综合性题目或拓展性题目，分值为10%，进一步提高提炼科学问题或全面综合运用知识的能力，也有助于发现创新型的学生。在考试方法方面，采取了包括开卷考试、期中+期末考试、实验成绩+期末考试、平时测评+期末考试等在内的多种方式。无论是开卷还是闭卷，均将复杂必要的公式附在试卷上或给出相关提示，将考核重点放在知识的应用能力和分析能力上面。期中+期末和平时+期末这两种方式通过强调平时的知识积累和复习，做到及时发现问题、及时解决问题。
总之，以专业基础课为载体，通过深挖和细化教学活动各环节的深层次潜力，将创新型人才的培养贯穿于教学的全过程，可促进教学效果和人才质量的全面提高。
参考文献
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工程流体力学论文范文6
关键词:裂隙岩体;注浆;扩散理论;注浆参数
中图分类号:TD743文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)10-0188-02
一、概述
由于裂隙岩体内部构造的复杂性和多变性,给注浆理论研究带来了很大的困难。浆液在裂隙岩体中的流动规律、扩散范围、浆液扩散压力以及注浆加固体强度和变形特征等与裂隙岩体几何形状、空间分布特征和空隙度特性等有密切的关系。
目前,人们研究浆液在构造面中流动和在孔隙中渗透扩散时均把浆液简化为与时间无关的牛顿流体,而绝大部分浆液属非牛顿流体的时变性宾汉姆流体,这就导致了注浆过程中的理论计算与实际相差太大。
在裂隙岩体中注浆,是长期以来尚未解决的技术难题。研究宾汉姆流体在裂隙岩体中渗透扩散过程 (运移规律)及渗流机理对注浆加固工程的设计和注浆效果预测等有重大的理论指导意义。
二、研究现状及存在的问题
(一)研究现状
随着注浆实践发展,目前已发展的注浆理论有渗透注浆理论、劈裂注浆、压密注浆、电动化学注浆、低渗透介质注浆理论。但由于浆体运动是隐蔽于地下复杂性的地基构造中,且缝隙分布又难于模拟,因而理论方面的研究相对滞后于实践。
注浆理论是借助于流体力学和固体力学的理论发展而来的,对浆液的单一流动形式进行分析,建立压力、流量、扩散半径、注浆时间之间的关系。传统的注浆工艺是以“渗入性理论”为基础,注浆时只采用相对较低的注浆压力,使浆液在孔隙或缝隙中扩散时不致破坏岩土的原有结构。
渗透注浆是指在压力作用下使浆液充填土的孔隙和岩石的裂隙,排挤出孔隙中存在的自由水和气体,而基本上不改变原状土的结构和体积 (砂性土注浆的结构原理),所用注浆压力相对较小。代表性的注浆理论有球形扩散理论、柱形扩散理论和袖套管法理论。
球形扩散理论虽然考虑了浆液性质随时间变化对渗透规律的影响,但仍然把浆液简化为了牛顿流体,这也正是他们的不足之处。
柱形扩散理论和袖套管法理论研究中,仍然把浆液简化为了牛顿流体,没有考虑浆液性质随时间变化对渗透规律的影响。
查阅国内外大量文献资料发现,在目前的渗透注浆理论研究中,人们多是把浆液简化为牛顿流体,而且没考虑浆液的时变性,没有任何一个公式能真正准确地反映出浆液在多孔介质中的渗流规律,这些公式各自存在着某些缺陷,甚至与实际之间相差很大,公式的结论多为指导性的,因此,大多数注浆工程报导或论文中,只介绍注浆工艺过程和注浆效果,很少进行注浆理论的分析研究。因缺乏完善的理论指导,影响了注浆效果和技术经济指标的提高,造成人力物力的许多浪费。
(二)存在的问题
1.大多浆液为非牛顿流体,而目前的理论研究中均简化为牛顿流体。
2.在注浆过程中,浆液的性质随时间而变化,而目前的理论研究中视浆液的性质与时间无关。
目前,人们研究浆液在构造面中流动和在孔隙中渗透扩散时均把浆液简化为牛顿流体且与时间无关,而绝大部分浆液属非牛顿流体的宾汉姆流体,且具有时变性,这就导致了注浆过程中的理论计算与实际相差太大,甚至是荒谬的。理论研究落后于工程实际需求,尚需进行研究的方面有:浆液流体力学及其本构方程、浆液在多孔松散介质中的渗透扩散规律、多孔松散介质的渗透力学模型、多孔松散介质的空隙度特征、浆液的充填机理、注浆加固的力学作用、注浆基本理论与观念、注浆工艺等。
3.注浆设计随意性太大,注浆效果难以估计。注浆方法主要是压入法,浆液在压力差的作用下从注浆孔向岩体裂隙内扩散,其扩散距离 (常称为扩散半径)决定着注浆孔的布置和浆液消耗量,也是选择工艺参数、评价注浆效果的重要依据。但浆液在裂隙岩体内的扩散过程是隐藏的,目前还不可能在施工中对这一过程进行监测,这样,浆液的扩散距离只能靠理论或经验公式计算。而现有的计算浆液扩散距离的理论公式还远未成熟,实用价值有限,经验公式又往往是针对某些特定浆液 (主要是化学浆液)总结的,不具有普遍意义。因此,目前在裂隙岩体中注浆还没有可靠的预先确定浆液扩散距离的方法。
由于这一理论缺陷,给裂隙岩体注浆带来了如下问题:(1)注浆工程的投资和效果难以预计。当工程目的明确、场地条件清楚时,由于浆液的扩散距离不能预先准确确定,钻孔数量和材料消耗量的预算便没有依据。如果凭经验或工程类比法确定了钻孔数量和材料消耗量,则在这些工程量完成之后所能取得的效果又难以准确预计 (如注浆帷幕是否已形成要求的封闭条件),这样,在方案论证阶段,难以将注浆法与别的方法作对比。由于这一原因,注浆法的应用受到了一定程度的负面影响。国内矿山帷幕截流技术的推广中便遇到了这一问题,国外有些水利工程的业主也是因为这一原因而不愿进行坝基注浆。(2)确定孔距、浆液配比和注浆压力时的随意性太大。许多工程都需要通过多孔注浆,且要求注入的浆液能形成连续、稳定的胶结体。这时注浆孔的距离必须依浆液的扩散距离而定。当地质条件一定时,浆液的扩散距离又主要取决于浆液的性质和注浆的工艺参数。因此,孔距应该根据所选用的浆液在允许压力和时间内可能达到的扩散距离来确定。但在目前的注浆设计和施工中,注浆孔距和注浆材料都主要是凭经验确定的,这样便很可能因孔距太大或太小而出现工程质量问题或投资上的浪费。
三、结论
1.部分学者已验证了裂隙岩体结构面的分布具有统计意义上的自相似性,因此,裂隙岩体结构面分布应具有分形特征,并可计算出其分维数。
2.岩体的分维数可以反映出岩体的破碎程度、节理发育程度、可灌性。而裂隙岩体的这些特征又严重影响着注浆扩散规律及注浆效果,因此可以尝试将分形理论应用于注浆工程,用裂隙岩体结构面的分维数来定性的确定注浆参数。
3.工程岩体往往被节理和结构面所切割形成明显的节理岩体,具有明显的不连续性,用离散单元法可以得到较好的处理,因此,可以将分形理论与离散元方法相结合,模拟出浆液在裂隙中扩散的真实情况。
参考文献
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