流体力学教学思考（精选12篇）
流体力学教学思考 篇1
教育模式在从应试教育向素质教育转换的过程中, 如何去把握课堂上教师的“教”与学生的“学”之间的关系, 己成为教育界同仁们共同关注的问题。教育的最终目的是让学生在掌握前人积累的丰富知识及经验的基础上, 不断发展和创新。前苏联著名教育家苏霍姆林斯基说:“只有能够去激发学生进行自我教育能力的教育才是真正的教育”[1]。现代社会信息瞬息万变, 教育者除教授知识外, 更重要的是教给学生获取知识的方法和激发学生的学习兴趣, 由学生主动去学习适合自己特点的课程。因此, 学校的任务是研究如何向学生提供最好的服务, 提供可以自由探索、自主学习的学习环境, 改变“以教师为主体”的传统教学模式, 在先进的教育科学理念的指引下, 充分发挥现代化教育技术手段的作用, 管理教学, 组织教学, 实施“以学生为主体”的教学模式。
一“以学生为主体”教学方式的内涵
“以学生为主体”的教学理论, 目的是让学生亲身经历知识的获得过程, 体验成功的喜悦, 培养学生的独立性、自主性、创造性。教师应该注重培养学生的参与意识, 为学生探究知识创设物理情境, 激发学生的创造潜能。在传统的教学中, 教师是知识的拥有者、传授者, 是教学过程中的绝对“权威”, 学生则是“容器”, 教师讲课的主要教学手段和方法是如何将知识输送到所谓的“容器”中去[2]。整个课堂上教师是主导者, 是核心人物, 而学生则是服从者;课堂是教师讲, 学生听;教师写, 学生记。教学中, 学生完全处于被动状态, 主要依靠教师在进行消极地学习。该方法严重影响了学生创造力和想象力的发挥, 不利于提高学生学习知识的兴趣和运用所学知识的能力, 这是与培养学生的创造性、自主性、独立性教育目标背道而驰的。教师应是整个教学活动的设计者、组织者, 应该扮演引导者和参与者的角色, 学生才是教学活动的主体。因此, 教师应该在把握住“以学生为主体”的教育模式的内涵的基础上, 努力为学生创造一种探究学习的气氛或情境, 让学生根据探究的目标进行探索、甚至猜测, 由学生通过自己的努力去获得最后的结论, 让学生真正成为整个教学活动中的主体。当然了, “以学生为主体”的教学理论并不意味着教师的指导没有必要, 教师不仅要帮助学生营造一个良好的学习气氛, 更重要的是, 教师在教学中应起引导和导向的作用。让学生独立自主地进行探究和学习当然重要, 但是, 为保证学生的探究和学习活动顺利进行下去, 教师的有效引导也是非常必要的。
二计算流体力学课程的特点
计算流体力学 (Computational Fluid Dynamics, 以下简称为CFD) 是通过计算机数值计算和图像显示的方法, 在时间和空间上通过数值解来定量的描述流场, 从而达到对物理问题研究的目的的一门课程。CFD可以作为一种研究工具去形象的展示流场的内部结构, 从机理的角度解释相应流动的特点;也可以作为一种设计工具对产品的性能进行预测, 从而达到节省研发成本的目的。总之, CFD在现代生活和工业生产中的很多方面已表现出了巨大的作用[3]。
计算流体力学是流体力学的一个分支, 它不仅是一种有效的关于流动和传热问题的研究手段, 而且在几十年的发展中, 又自成体系而成为一门独立的学科。CFD是建立在流体力学的基础之上的, 它的主要目的是求解微分方程, 所以要学好这门课程, 就要很好的掌握计算方法、偏微分方程的数值求解等课程的基本知识, 同时, 还要有很好的物理问题抽像简化能力及对结果的各种处理分析能力, 正是由于CFD课程的这种多学科交叉基础的特点, 所以将其设置为研究生课程, 也正因为如此, 大部分学生在学习该课程时, 常感到该课程的理论性强、概念抽象、公式推导复杂等诸多难点。
三硕士研究生阶段的教学特点
硕士研究生阶段专业课与本科专业课相比有深、广、新、专等特点, 同时还要更高层次地体现素质教育的特点。所谓深, 是指研究生课程应对该课程所涉及到的领域具有更深的论证、探讨与描述, 以使学生对本学科有更深层次的理解。所谓广, 是指研究生课程所涉及的内容应比相应的本科生课程涉及更广泛的领域, 特别是与本学科的交叉领域。所谓新, 是指研究生课程的内容应主要反应该领域科学技术的最新成果、最新的理论、观点与研究方法。所谓专, 是指与本科生相比, 研究生教育具有更强的专业性, 是为科研、教育、企业、政府、社会等各个部门培养实用的高级专业人才。研究生专业课的内容除了应具有上述特点之外还必须在更高层次上体现素质教育的特点, 研究生的专业课教学必须在所有细节上都渗入素质教育的思想, 使学生能够在自我培养、知识创新、思想表述、学术交流、协作精神、竞争意识等方面都有所提高。硕士研究生专业课程的教学内容不应该全部都是完全成熟了的经典的理论与方法, 而是要让学生了解本领域正在发展着的、有争议的、探索性的观点、假说、设计思想、研究思路、实验方法, 等等。这就要求学生具有自主的、批判与选择的能动性;具有能够发现问题, 研究问题和解决问题的能力;具有将所学内容进行能动比较, 融汇贯通和总结提高的能力;具有将所选定的研究方向和现有条件相结合并归纳与提炼出研究课题的能力。
硕士研究生一般都经过了完整的本科四年教育, 大多数为本专业或相关专业的优秀毕业生。他们大都较好地掌握了学习方法, 特别是自学方法, 并已养成了刻苦钻研的习惯。这一群体不但已初步掌握了本专业的最基本的理论基础、基本概念, 还掌握了在这一领域工作的基本方法与基本原则。具有了在本领域进行科学技术研究或工程设计的基本素质。同时, 这一群体的成员都经历过严格的毕业论文或毕业设计的工作与答辩过程, 具有一定的独立分析问题、解决问题的能力。因此, 硕士研究生到了专业课学习阶段, 已具备了“学生主体”模式的教学条件。
四在教学和考试中应体现“以学生为主体”
研究生阶段的教学不同于本科阶段及其之前阶段的教学方式, 前者以“研”为主, 后者则以“学”为主, 所以研究生教学应以研究为导向, 以创新或者说研究成果的数量和质量为评判优劣的标准。
1教学方法的改变
培养研究生检索文献和自主学习的能力是实施“以学生为主体”教学方式的第一步。文献检索是研究生从事科学研究的最重要环节。科学研究是具有连续性和继承性的, 尤其是对刚从事研究性学习的学生, 查找文献资料, 掌握某一研究领域的发展现状及动态是进行研究性学习的第一步, 这一步进行得好坏直接关系到以后一系列的研究活动。因此, 在计算流体力学课程的学习中, 教师可通过布置“文献检索”作业, 让学生根据自己的兴趣爱好或课题方向查阅最新的中文或外文文献, 写出此方向的文献综述;并鼓励学生整理成科技论文向国内外相关科技刊物投稿, 并争取发表。研究生通过这样的学习锻炼, 能提高他们的文献检索和总结提炼的能力, 可为他们将来进行科研和撰写毕业论文奠定一定的基础。
开展课题研讨活动, 培养研究生解决问题的实际能力及口头汇报能力是实施“以学生为主体”教学方式的关键。为达到此目的, 教师在教学中可以将3~4名研究生分为一个讨论小组, 为每个小组布置不同的研究课题, 让学生们在认真研究和理解文献的基础上, 找出具体的切入点深入研究, 并在课堂上分批次的汇报各自小组的研究内容, 包括物理问题的简化, 数学模型的建立, 具体的求解过程及参数设置, 以及结果的详细分析及讨论。在课堂上, 每个研究生还可有选择性地汇报各自文献检索结果的综述, 把自己感兴趣的和有深刻理解的专题进行讲解, 其他的学生也可以现场提问, 这样, 研究生在汇报和回答提问的过程中, 他们的理解能力和表达能力也都同时得到了锻炼.
2考核方式的改变
在选修课的学习中, 如果仍然采取传统的闭卷考试作为课程考评方式的话, 就很难看到创新的教学改革手段体现在研究生身上的效果, 因此, 在课程的考核方法上应大胆改革, 比如考核内容和成绩可如此规定:在100分的总成绩中, 报告占50分。其中, 对理论和方法的理解是否全面、准确和深刻占30分;讲述是否清晰和是否引人入胜占10分;讲解过程是否结合现代化媒体手段 (如POWERPOINT, FLASH) 占10分, 同时对积极提问和踊跃发言者适当加分;文献检索作业占10分, 对检索较多外文文献的学生, 如文献内容新颖, 且紧跟科技发展的, 可给予加分, 而少交或迟交作业者则酌情扣分;FLUENT软件实例计算作业占20分, 要求有详细的前处理网络模型和详细的结果处理分析, 并且对总结成科技论文在优秀刊物上发表者给予加分;期末论文投稿占20分, 要求按标准科技论文格式书写, 内容要详实、全面和观点独到, 并以优秀论文发表篇数和刊物水平作为加分依据[4]。以上课程考核措施的制定, 都是以调动研究生学习计算流体力学课程的积极性为首要前提, 旨在提高他们的科技论文写作能力和解决流动传热实际问题的能力。
总之, “以学生为主体”的教学模式的实施是一个长期的、循序渐进的过程。在此过程中, 势必会出现诸如教学内容更新、教学进度和学时调整等一系列新问题, 这就要求任课教师要具有坚定不移的决心和高度负责的责任心, 要以提高研究生的竞争力和生命力为己任, 要不断创新、开拓和探索更加有效的教学手段和方法。另一方面, 各级领导应该鼓励和支持对研究生课程的改革, 研究生教学管理部门应承认并奖励教师在实施教学改革中增加的学时数量, 在政策和经济上给予支持, 创造有利于实施教学改革的环境和氛围, 从而使之得到不断的深入和完善。
参考文献
[1]杨梅.关于“以学生为主体”教学方法的探讨[J].铜仁师范高等专科学校学报, 2005, 7 (3) :67-68.
[2]陈德平, 倪文.硕士研究生专业课教学中的“学生主体”模式认识与实践[J].中国冶金教育, 200 (5) :65-68.
[3]章大海, 王建军, 王宗明, 等.关于计算流体力学教学的若干思考[J].教书育人 (高教论坛) .2011 (5) :94-95.
[4]郑平.研究生《多相流体力学》课程教学改革的探索与实践[J].海南大学学报自然科学版, 2012, 30 (3) :285-287.
流体力学教学思考 篇2
1.材料力学的基本假设是什么？
2.杆件的基本变形形式有哪几种？
3.低碳钢在拉伸过程中表现为几个阶段？有哪几个特征点？金属材料破坏主要有哪几种形式？
4.轴的转速、所传功率与外力偶矩之间有何关系？经常看到减速箱中的高速轴直径较小，而低速轴的直径较大，是什么原因？
5.用Q235钢制成的扭转轴，发现原设计轴的扭转角超过许用扭转角，欲改用优质钢或加大轴的直径，问哪个方案较为有效？为什么？
6.若将实心轴直径增大一倍，而其他条件不变，问最大剪应力、轴的扭转角将如何变化？
7.直径相同而材料不同的两根等长实心轴，在相同的扭矩作用下，最大切应力τmax、扭转角φ、极惯性矩Ip是否相同？
8.何谓平面弯曲、纯弯曲和横力弯曲？
9.在推导弯曲正应力公式时，作了哪些假设？有什么作用？
10.何谓中性层、中性轴？其位置如何确定？
11.回答如下问题：
⑴ 矩形截面梁，当横截面的高度和宽度分别增大一倍时，该粱的抗弯能力增大几倍？
⑵ 圆截面梁，当横截面直径增大一倍时，该梁的抗弯能力增大几倍?⑶ 两根受力情况、跨度、横截面尺寸均相同的木梁和钢梁，对应横截面上的弯矩是否相同?正应力的大小和分布情况是否相同？
12.弯曲正应力与弯曲切应力强度条件是如何建立的？依据是什么？
13.纯弯曲梁的横截面呈正方形，可由一块整料构成(图(a))，亦可由两块材料拼成(图(b)、(c)、(d))。试问后三种形式中，哪一种承载能力较大?为什么?
(a))(b)(c))
(d)
14.用积分法求梁的变形时，梁的边界条件及连续光滑条件起什么作用？
15.根据梁的变形与弯矩的关系，判断下列说法是否正确，⑴ 正弯矩产生正转角，负弯矩产生负转角。
⑵ 弯矩最大的截面转角最大，弯矩为零的截面上转角为零
⑶ 弯矩突变的地方转角也有突变。
⑷ 弯矩为零处，挠曲线曲率必为零。
⑸ 梁的最大挠度必产生于最大弯矩处。
16.应用叠加原理的条件是什么？
17.钢梁受载后挠度超过了许用值，可否用更换优质钢材的方法来提高梁的刚度?并简述原因。
18.何谓主平面？何谓主应力？
19.何谓单向应力状态、二向应力状态和三向应力状态？
20.杆件的强度、刚度和稳定性有什么区别？
21.何谓失稳？如何区别压杆的稳定平衡和不稳定平衡？
22.何谓临界载荷？说明它的物理意义。
23.欧拉临界力公式是如何建立的？该公式的应用条件是什么？
24.两端约束条件相同的压杆，其截面形状如图示。试问当压杆失稳时，它们的截面将分别各自绕哪一根轴转动？
(a))(b)(c))(d)
25.什么是长度因数、相当长度及柔度？柔度的物理意义是什么？
26.如何区分大、中、小柔度杆？它们的临界应力各如何确定？
27.当压杆的稳定性不够时，采用更换材料的方法是否合理？
28.何谓疲劳破坏？有何特点？疲劳破坏是如何形成的？
29.何谓对称循环和脉动循环？
30.材料的持久极限与构件的持久极限有何区别？影响构件持久极限的主要因素是什么？
流体力学教学思考 篇3
关键词：理论力学 教学 课时 积极性
理论力学是研究物体机械运动一般规律的学科，是工科大学生一门重要的基础课。该课程系统介绍了静力学、运动学与动力学的基本概念、基本原理以及分析问题、解决问题的基本方法，属于古典力学的范畴。其研究方法是从实践出发，经过抽象化、综合、归纳，建立公理，再应用数学演绎和逻辑推理而得到定理和结论，形成理论体系，然后再通过实践来验证理论的正确性。此外，对于土木工程和结构工程专业学生而言，理论力学为材料力学、结构力学等后续课程提供必要的力学理论知识，同时也是培养学生逻辑思维能力和解决工程实际问题能力的一门课程。
然而，笔者在近五年的理论力学教学中遇到的主要问题有两个：一是随着大学本科教学任务的加重，理论力学课时不断减少，学生课后用于该课程的学习时间也大为减少；二是学生学习的积极性不高，教学效果较差。本文针对这两个问题，提出一些初步想法。
一、教学内容优化
近年来，随着教学改革、教学观念以及实际需求的转变，许多课程的学时数都进行了大幅压缩。我校《理论力学》目前统一调整为64学时。为了在有限的学时内达到最好的教学效果，将尽可能多的教学内容清晰地传授给学生并使其理解和消化，必须结合理论力学课程自身与专业的特点，对教学内容进行优化。首先，理论力学是多个专业的专业基础课，应根据专业的不同，内容可以有不同的侧重。例如对土木工程、结构工程专业，理论力学为材料力学、结构力学等后续课程提供必要的力学理论知识，因此宜精讲静力学全部，介绍运动学、动力学的理论体系。例如，在静力学部分，可以侧重讲解如何建立土木工程、结构工程实际中出现工程及其理论力学受力简图，以培养学生建力学模型的能力。此外，应该重点讲解梁、桁架受力分析及荷载计算，为材料力学、结构力学的学习奠定良好基础。在运动学、动力学部分则应重点介绍其基本理论体系，使学生具备基本的理论框架和认识，如果日后需要这些知识，可以随时翻看教材。而对于机械类专业则应将重点放在运动学及动力学的讲授上。其次，理论力学教材比较注重自身的系统性，教材中有不少内容与《普通物理》重复。在教学中，凡是与《普通物理》重复的地方，对公式可不再进行推导，而直接给出结论，以节省课时用于难点和重点的学习。例如，动力学三大基本定理的推导部分与《普通物理》中的力学部分相重复，可以略讲。另外，对运动学、动力学还可以只讲解各章节主干内容，而对一般内容或者比较简单的章节则可稍加指点，请学生自学。最后，每次授课结束，应该布置作业，数量不宜过多，但必须是典型的，可根据专业特点有针对性的调整作业量。对每次作业需要认真评阅、及时讲解。如果学生人数过多，则采取分批次抽阅的方法，既能稍微减轻教师的负担，又能及时了解学生学习情况，以便及时调整教学内容。对于作业工整、正确率高的学生在课堂上可公开表扬，并在平时成绩中给予加分；而对于做作业态度不认真的学生采取不点名的方式予以批评，并在平时成绩中扣分。
二、教学方法改革
目前，大学课程讲授普遍采用多媒体教学。在理论力学授课过程中使用多媒体不仅可以节省大量板书的时间，而且可以引入大量的动画、工程实例等，以提高学生的感性认识，是一种较好的教学方法。但是多媒体教学也存在一定的缺点，如在讲解例题时，黑板板书可以较清楚的展示解决问题的思路及步骤，而且大多数学生反映如果仅通过多媒体讲解例题，速度太快，思路跟不上。因此，笔者认为理论力学教学方法应当是多媒体结合板书进行，在进行基本知识点、概念及理论的讲授时，采用多媒体，通过动画、实例加深学生印象，也能节省课时；而在具体例题讲解时，则应当采用板书，确保学生对整个解题过程的理解。此外，还可以利用互联网加强与学生的交流。如将教学大纲、课件、习题及参考答案、参考资料等内容都上传到学院的网站上，并向学生免费开放，同时教师将自己的电子邮箱、QQ号码等网络联系方式公布给学生，学生可以及时将自己的学习困难反馈给教师等。通过这些网络化的教学方式，使学生在课外也能方便的学习。
三、提高学生学习积极性
首先，应当采用启发式教学，以充分调动学生学习积极性。在理论力学教学中，可采用问题式教学，即在讲课过程中不断提出问题、解决问题。提出问题后可以让学生回答，开展讨论，也可以在学生思考的基础上教师自己解答，总之是要学生在学习过程中跟上教师的思路，积极思考问题。尤其是在例题和习题的讲解过程中，必须要不断提出问题，并留一定的时间让学生自己去思考，通过他们自己的努力把问题解决，充分调动学生学习的主动性。
总之，《理论力学》是理工科专业学生必须学好的专业基础课程，教师应该通过自身的努力，讲授好这门课程。在本文中，笔者提出两点问题，并就这两点问题提出自己初步的想法，目的是能够通过更多的教学实践，搞好课堂教学，提高教学质量。所列观点是初步的，以兹同行借鉴。
参考文献：
[1]崔玉洁，张祖立.谈理论力学课堂教学模式改革[J].沈阳农业大学学报（社会科学版），2006，8（2）.
[2]谢晓梅.理论力学教学实践的几点体会[J].四川教育学院学报，2006，22（sup）：59-60.
[3]王瑾.理论力学课程教学改革与实践[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2006，23（4）.
流体力学教学思考 篇4
一、教学中存在的问题
三本的学生在学习工程流体力学时, 普遍反映该课程不好学, 难度大, 数学公式多, 推导过程复杂, 听不懂, 解题过程抽象复杂, 课后习题不知如何下手, 解题没有思路, 完成作业也只是套用例题, 抄作业现象严重。笔者在从事教学的工作过程中发现, 学生由于基础薄弱一些, 故而在学习本课程时存在学不会、学不懂进而放弃学习的现象。
1. 课程特点
该课程包括理论和实验教学两方面的内容, 要求学生能够很好的掌握经典力学和高等数学的知识。另外, 该课程以流体作为研究对象, 而流体的特点是没有固定的形状, 故而研究理论比较抽象, 并且经验公式繁多, 推导过程复杂。即课程本身知识点具有一定的难度。
2. 学生学习方面的现状
中国高考中本科层次按录取批次划分为三个批次, 一本为第一批次、二本为第二批次、三本为第三批次, 故而三本的大部分学生学习基础较一本、二本的学生弱一些。针对三本学生授课《工程流体力学》, 在教学过程中发现学生在学习方面存在以下一些问题: (1) 学生学习基础薄弱, 大部分学生在高等数学、大学物理等基础课程上知识水平欠缺, 故而对于工程流体力学的学习存在吃力的特点; (2) 学生自制力差, 不能吃苦, 学习态度不端正, 有一部分同学在上课时容易开小差、睡觉、甚至于采取逃课的方式完全放弃学习; (3) 学生在上课前不提前预习, 课后不进行复习。抄作业现象较严重。
二、教学思考及应对措施
针对教学过程中出现的以上教学问题, 笔者进行思考, 认为该课程在学生的整个教学体系中占有很重要的地位, 不能对学生的学习采取听之任之的教学态度, 应该通过一些手段改变此种学习局面, 提高学生的学习兴趣, 让学生通过对本课程的学习, 掌握流体力学的相关知识, 从而完成教学任务, 实现教学目标。
1. 通过合理安排教学内容, 提高学生的学习兴趣。
在课程开始之前, 教师应该充分做好准备工作, 把绪论部分讲成一部生动的流体力学发展史, 与生活中的实际例子结合起来, 让学生带着思考的心态, 带有一种探索事物发展原因的心理去学习本门课程。这样学生从一开始就对本门课程产生浓厚兴趣, 教学就起到了事半功倍的良好效果。
2. 针对学生特点选教材, 把握好授课内容深度。
要根据专业特点和要求、学生的层次, 有针对性地选择教材。选取的教材在内容组织上重点不是放在一些公式的推导上, 而是侧重于基本原理、基本方法与基本公式的运用, 力图做到“概念准确、通俗易懂、内容均衡、学以致用”[1]。《工程流体力学》中理论讲解的内容较多, 公式的推导工作量大, 针对于学生的学习特点, 应该将淡化繁琐的公式推导过程, 这样不仅可以节省大量时间, 还能够避免学生知难而退现象的发生, 让学生不会因为数学的问题而产生对本门课程造成的敬畏心理, 起到良好的学习效果。例如, 对孔口自由出流, 孔口淹没出流和管嘴出流这部分内容, 它们的流量计算公式形式上是相同的, 推导过程均是基于前面所学的能量方程, 所以在讲解这部分内容时, 应将重点集中在流速系数和流量系数的物理意义, 各流量公式的应用注意事项和一般解题思路上。[2]
3. 教学方式
科技的进步, 带动了教学方式的改变, 现在多媒体技术在教学中广泛的应用。但是单纯的多媒体课件教学虽然课堂信息量大, 但讲课速度偏快, 学生接受起来比较困难。在传统教学方式中, 教师只能凭口述和板书进行讲解, 对于抽象的概念学生很难理解。因此, 根据不同教学方式的特点, 进行合理运用, 寻找最佳的结合方式, 可以达到取长补短的效果。[3]
针对三本学生学习基础薄弱的特点, 在讲授工程流体力学课程时, 应采用多媒体教学与板书教学相结合的方式, 改变以前那种填鸭式的教学方式, 不能只做到教师把该讲的讲完了行了, 应该注意学生的反应, 让学生参与到教学中来, 多和学生互动, 在教学过程中加强重点和难点的讲授, 多次强调, 反复提问, 让学生真正的参与到学习中来。另外, 加强教材中例题的讲授, 通过详细分析解答, 让学生能够更好的强化理论知识, 掌握解题技巧。通过习题课来完成学生对知识点的掌握。
三、结论
教师在教学过程中, 只有认真钻研, 积极思考, 真正的去实践教学改革, 才能掌握一种适合学生学习的教学方法。通过合理运用多种教学方式, 激发和调动学生的学习主动性和积极性, 培养学生独立思考、分析和解决问题的能力、理论联系实际的创新意识, 提高学生的综合素质, 是工程流体力学教学改革所要达到的最终目的。
摘要：本文针对我校三本学生学习的特点及工程流体力学课程的特点, 对学生的学习状态进行分析和思考, 提出了适合三本学生学习本课程的方法, 力求能够更好的完成工程流体力学课程的教学目标, 为后续专业课程的学习打下良好的基础。
关键词：工程流体力学,教学方法,三本学生
参考文献
[1]王保国, 蒋洪德, 马晖扬.工程流体力学:上册[M].北京:科学出版社, 2011.
[2]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 (23) :224-225
《工程流体力学》教学大纲 篇5
英文名称：Engineering Fluid Dynamics
学时：64 学时（其中实验8学时）
先修课程：工程热力学、高等数学、普通物理
教学对象：热能动力工程及相关专业本科生
教材：工程流体力学（山东工业大学孔珑主编）（中国电力出版社）工程流体力学（归柯庭等编）（科学出版社）
教学目的：
本课程是热能动力工程专业本科生必修的三大专业基础课之一，是学生学习后继专业课程和从事本专业的科研、生产工作所必备的理论基础。通过本课程的学习，使学生掌握各种热力和其它设备中的流体平衡和流动的基本规律，深入了解流体绕过物体或流过某种通道时的速度分布、压强分布、能量损失及流体同固体间的相互作用，为以后从事相应的科学研究、工程应用和实际操作提高分析问题和解决问题的能力，提供坚实的理论基础。
教学要求：
本课程的教学与学习侧重于掌握流体力学的基本概念、基本规律、基本的计算方法和实验技能，会推导一些基本的公式和方程，明确这些公式的物理意义，同时结合课后的习题练习和实验操作，学会熟练应用这些基本公式，加深对流体平衡和流动的理解，为进一步研究特殊流体的流动和流体在热力设备中的特殊流动规律及相应的工程应用服务。本课程的前三章内容是整个课程的基础，必须重点掌握，第四章是流体力学试验研究的理论基础，第五、六章是热能动力工程中常见的管流计算，必须熟练应用，最后三章是前述内容的更深入化，为分析和进一步研究工程实际中的复杂流动奠定基础。
教学内容：
第一章绪论（4学时）
1、流体的定义和特征
2、流体连续介质的假设
3、作用在流体上的力
4、流体的特性及主要物性参数（粘性、密度等）
5、液体的表面性质
基本要求：
掌握流体连续介质的假设，了解作用在流体上的力和流体的主要物理性质、液体的表面性质。
重点：
流体的定义和特征、连续介质的假设、作用在流体上的力、流体的主要物理性质、液体的表面性质。
难点：
流体的连续介质的假设、流体的粘性和液体的表面张力等都是以前未曾接触过的新概念，必须准确理解。
第二章流体静力学（6学时）
1、流体的静压强及特性
2、流体平衡微分方程式
3、流体静力学基本方程式
4、绝对压强、计示压强、液柱式测压计
5、液体的相对平衡
6、静止液体作用在平面和曲面上的总压力
7、静止液体作用在物体上的浮力
基本要求：
掌握流体的静压强及特性、流体平衡微分方程式和流体静力学基本方程式的主要推导过程。了解工程上常用的压强的计示及测量方法。了解静止液体作用在平面和曲面上的总压力和静止液体作用在物体上的浮力。
重点：
掌握流体处于平衡状态的条件和压强的分布规律、平衡微分方程式、静力学基本方程式。
难点：
流体处于平衡状态的条件和压强的分布规律、平衡微分方程式、静力学基本方程式。
第三章流体运动的基本概念和基本方程（8学时）
1、研究流体流动的方法
2、流动的分类
3、迹线与流线
4、流管、流束、流量
5、系统与控制体
6、连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程
7、伯努利方程及其应用
8、沿流线主法线方向压强和速度的变化
9、粘性流体总流的伯努利方程
基本要求：
掌握流体运动的基本概念和基本方程以及研究流体流动的方法。广泛地深入地理解连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程。熟练掌握伯努利方程及其应用。
重点：
连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程、伯努利方程及其应用。
难点：
准确理解连续方程、动量方程与动量矩方程、能量方程的推导过程。熟练掌握伯努利方程及其应用。
第四章相似原理和量纲分析（4学时）
1、流动的力学相似
2、动力相似准则
3、流动相似条件
4、近似的模型试验
5、量纲分析法
基本要求：
掌握流体流动的力学相似性、动力相似准则、流动相似条件。熟练应用量纲分析法。
重点：
流体流动的力学相似性、动力相似准则、流动相似条件。熟练应用量纲分析法。几个重要的准则数（雷诺数、欧拉数、马赫数、柯西数、韦伯数等）的物理意义及其表达式。
难点：
相似原理和量纲分析法是以前未曾接触过的，但它们是最基本的试验研究的理论处理方法，必须熟练掌握。
第五章管流损失和水力计算（6学时）
1、管内流动的能量损失
2、粘性流体的两种流动状态、层流流动与紊流流动
3、管道入口段中的流动
4、沿程损失与局部损失
5、管道水力计算
6、液体的出流
7、水击、气穴、气蚀简介
基本要求：
熟练掌握工程上常见的和基本的流体流动的能量损失（沿程损失与局部损失）的计算过程，熟练应用莫迪图。准确理解粘性流体的两种流动状态（层流流动与紊流流动）的基本概念、分类。熟练计算管道中流体的水力过程。
重点：
基本的流体流动的能量损失（沿程损失与局部损失）的计算过程，莫迪图的应用。粘性流体的两种流动状态（层流流动与紊流流动）的基本概念、分类。熟练计算管道中流体的水力过程。
难点：
流体流动的能量损失的计算。粘性流体的层流流动与紊流流动的基本概念、分类。管道中流体的水力计算。
第六章气体的一维流动（6学时）
1、微弱扰动的一维传播、声速、马赫数
2、气流的特定状态和参考速度、速度系数
3、正激波
4、变截面管流
5、等截面摩擦管流、换热管流
基本要求：
掌握流体一维流动中的声速和马赫数的基本概念和计算过程。了解气流的特定状态和参考速度、速度系数，以及正激波的概念。掌握变截面管流、等截面摩擦管流、换热管流中相应的一些定义量的概念和计算。
重点：
微弱扰动的一维传播、声速、马赫数是本章的基本点。变截面管流、等截面摩擦管流、换热管流中相应的一些定义量的概念和计算是以后工程上经常碰到的基本工程问题的处理，必须深刻理解和掌握。
难点：
微弱扰动的一维传播过程。变截面管流、等截面摩擦管流、换热管流中相应的一些定义量的概念和计算。
第七章理想流体的有旋流动和无旋流动（10学时）
1、微分形式的连续方程、有旋流动、无旋流动
2、理想流体的运动微分方程、伯努利方程、定解条件
3、涡线、涡管、涡束、涡通量的介绍
4、速度环量、斯托克斯定理等
5、有势流动、速度势和流函数
6、几种简单的不可压缩流体的平面流动、平面无旋流动的叠加
7、平行流绕过圆柱体无环流的平面流动、有环流的平面流动
8、叶栅的库塔—儒可夫斯基公式、库塔条件
基本要求：
掌握流体理想流体的有旋流动和无旋流动、相应运动微分方程和伯努利方程及其定解条件。了解有势流动、速度势和流函数的概念。了解简单的不可压缩流体的平面流动、平面无旋流动的叠加，以及平行流绕过圆柱体无环流的平面流动、有环流的平面流动。
重点：
理想流体的有旋流动和无旋流动、相应的运动微分方程和伯努利方程及其定解条件。有势流动、速度势和流函数的概念。简单的不可压缩流体的平面流动、平面无旋流动的叠加，以及平行流绕过圆柱体无环流的平面流动、有环流的平面流动。
难点：
有旋流动和无旋流动、相应的运动微分方程和伯努利方程及其定解条件。有势流动、速度势和流函数的概念。简单的不可压缩流体的平面流动、平面无旋流动的叠加，以及平行流绕过圆柱体无环流的平面流动、有环流的平面流动。
第八章粘性流体绕过物体的流动（10学时）
1、不可压缩粘性流体的运动微分方程
2、不可压缩粘性流体的层流流动
3、边界层、层流边界层及其微分和积分方程
4、边界层的位移厚度和动量损失厚度
5、平板的层流边界层、紊流边界层、混合边界层的近似计算
6、曲面边界层的分离现象
7、绕过圆柱体的流动、卡门涡街；物体的阻力及阻力系数、边界层的控制
8、小雷诺数时绕过静止圆球的定常平行流
9、自由淹没射流
基本要求：
掌握不可压缩粘性流体的运动微分方程，明确边界层的概念与分类及其微分方程和积分方程，熟悉流过平板的层流边界层、紊流边界层及混合边界层的近似计算。了解边界层的分离现象、绕过圆柱体的流动和卡门涡街的概念、以及流体的阻力和阻力系数的计算。了解边界层的控制方法。
重点：
边界层是粘性流体绕过物体流动时最基本的现象，而不可压缩粘性流体的运动微分方程，建立边界层的微分方程和积分方程是最基本的分析方法。必须熟悉流过平板的层流边界层、紊流边界层及混合边界层的近似计算。了解边界层的分离现象、绕过圆柱体的流动和卡门涡街的概念、以及流体的阻力和阻力系数的计算，了解边界层的控制方法，为进一步分析工程实际和深入的试验研究时出现的边界层问题提供基本的理论基础。
难点：
不可压缩粘性流体的运动微分方程、边界层的微分方程与积分方程和流过平板的层流边界层、紊流边界层及混合边界层的近似计算是本章的难点。
第九章气体的二维流动（2学时）
1、微弱扰动在空间的传播、马赫锥
2、微弱扰动波
3、斜激波
4、激波的反射和相交
5、激波与边界层的相互干扰
基本要求：
本章为超音速流动过程中出现的一些主要现象的描述和计算，只作一般了解。
实验安排（8学时）
1，流线演示2学时
2，沿程阻力的测定2学时
3，绕流圆柱体压力分布的测定2学时
4，伯努里方程的应用2学时
参考教材
1，华大学工程力学系编，流体力学基础，北京，机械工业出版社，上册1980，下册1982。
2，西安交通大学流体力学教研室编，江宏俊主编，流体力学，上下册，北京，高等教育出版社，1985。
流体力学教学思考 篇6
关键词：弹性力学 有限单元法 课程教学 改革
1 概述
弹性力学是高校本科教育中工程科专业的一门较复杂的力学课程，在土木工程专业本科教学体系中，它是继理论力学、材料力学及结构力学之后的又一大力学，也是土木工程专业本科课程和研究生课程的一门衔接课程，所以，对本科生来说是比较难学。近年来，随着各个高校的扩招等原因，我校等类似的一些二类本科院校的生源水平有所下降，导致在这样的本科学校开设这门课难度增大。
2 弹性力学课程的特征及其作用
弹性力学，也称弹性理论，是固体力学的一个分支，主要研究弹性体由于受外力作用、边界约束或温度改变等原因而发生的应力、形变和位移。在土木工程中，弹性力学和材料力学、结构力学一样，都是研究结构在弹性阶段的应力、形变和位移；校核它们是否满足强度、刚度和稳定性的要求，但这三门课在研究对象和研究方法上有区别。其中，材料力学只研究细长杆状构件，结构力学研究由细长杆件组成的杆件结构系统，而弹性力学除研究杆件外，还研究平面体、空间体、平板和壳体，也就是说材料力学和结构力学只能分析结构的梁柱和由梁柱组成的框架结构，而土木工程中常见的构件除了细长杆件及其结构外还有板件、粗短构件、钢管、设备基础实体、大坝、挡土墙等，这些构件的分析只能用弹性理论。另外，材料力学和结构力学分析问题的理论相对简单、几何模型比较理想，其数学求解过程简单，而弹性力学求解问题时采用的模型相对更接近实际工程问题，近似的假定较少，求解时主要采用微分方程，比较麻烦，但求解结果更接近实际问题。所以，我们可以看出，弹性力学较难，但应用范围更宽更广。对于弹性力学问题的求解，简单的问题可以用手工方法计算，对于复杂的可以通过有限单元法借助软件进行求解，常用的结构分析有限元软件主要有ANSYS、SAP2000、MIDAS等，其中ANSYS软件是最常用的大型通用软件，这种用有限元软件分析方法使得弹性力学理论给土木工程的科研与实际工程问题的求解带来了方便，也将弹性力学的实际应用向前发展，并将相关的科研领域向前推了一大步。由此可见，弹性力学在土木工程中的地位比较重要，同时学习弹性力学也可以为后续的塑性力学做好一定的基础。
3 目前弹性力学开设的现状与存在的问题
近几年来高校一直都在扩招，从社会分配工作角度看是高校毕业生就业压力大，比如找工作时好多单位的门槛已经提高到研究生，现在的研究生相当于过去的本科生，所以现在本科生找工作已不像过去，要想找好工作得先考研；同时，随着高校的扩招、各个高校实力的提高、政策性的调整，许多高校由原来的二本院校已经被提升为一本院校，那么，类似于我校这种没有提升为一本院校的二本院校，学生的生源水平在相对下降，本科生学习高等数学的能力在下降，导致大学一年级的高数功底不太扎实，到高年级学习弹性力学就比较困难。因为弹性力学里面应用高等数学的内容多，尤其是微分方程的求解用的较多，这一关卡住了大部分学生，好多学生听着听着就跟不上了，最后能坚持听下去的是少部分高数功底好的并且想考研的同学，但这部分学生占的比例太少，听不懂的学生占多数，到考试的时候该怎么出题考试来完成考试这一环节，这让授课老师很是头疼。我校土木工程专业弹性力学课程开设为任选课程但要求是期末闭卷考试，其主要原因在于这门课程较难，若不要求期末考试那平时听课程的人将会较少而使学生真正学不会，所以一直作为考试课程开设至今，总的来说这些年整体教学效果还不错，但这两年招进来的学生高考成绩明显低了不少，高数学得不扎实，从上课到考试有一种感觉，学生水平下降了，这门课程开设有难度，那到底该继续开还是取消不开了呢？这是我们要思考的问题。
作为任选课程，下一学年我们可以将弹性力学这门课程的学时换为更简单的课程，但问题是这样做土木工程专业的课程教学体系将不完整，如果不开设弹性力学，学生对材料的弹性性能的理解不够透彻，对于胡克定律理解不清楚，区分不了材料的弹性区和塑性区，学习其他课程时将会遇到障碍，如钢结构的稳定分析、应力集中现象、弹性设计及弹塑性设计，钢筋混凝土结构中相关弹塑性设计、土力学与地基基础中弹性设计及弹塑性设计等内容学生理解会遇到困难，有些内容甚至没法看懂，这样其他课程的教材就得换为内容简单些的应用性教材。由此可见，学生高数功底的下降导致学生学不懂弹性力学，若弹性力学不开设，学习其他课程将会遇到困难，相关课程的教材得采用简单的教材，这样培养出来学生的整体专业基础和专业水平在下降，学生考研难度增大，考研的人数会更少。目前，土木工程因就业形势好而使考研的人较少，若课程教材都降低以后考研的人将会更少；而且会使我们二本院校学生理论功底下降，而这样高校的实践性教学环节的配套设施又跟不上职业技术学院，到社会上用人单位使用到我们学生后的感觉将会是还不如高职的学生；我们这样的二本院校学生考研的越少，那些普通一本院校的研究生的招生生源量会降低。所以，对这些看起来不是土木工程专业主课的课程，它的开设与否我们得好好掂量，我们应该根据实际情况综合考虑，给自己学校一个合理的定位，要考虑清楚这类学校到底该归结为哪一层次？到底应该培养什么样的人才？这也是我们必须思考的！
4 对弹性力学课程教学大纲的改革建议
针对以上弹性力学课程的特征、地位及现存的问题，我们需要对弹性力学课程教学体系进行改革、调整，将其达到最佳的状态。
目前，我校开设的弹性力学内容主要包括弹性力学、有限元理论以及有限元软件实验，其中弹性力学和有限元理论54学时、有限元软件ANSYS实验18学时，目前的这个学时是在上一版教学方案基础上调整得来的，原来开设弹性力学课程一共36学时，这个学时讲授不完弹性力学的主要内容，为此将理论课程加到54学时，并增加了有限元的内容，同时增加了有限元ANSYS软件实验，这个方案有以下作用：第一，完成了弹性力学的基本教学内容，为学习其它各类专业课程的学习奠定了一定的基础，不会出现其他课程相关内容看不懂的情况；第二，增加了有限元的相关内容，并对有限元分析软件有所了解，使得弹性力学不会成为上研究生的学生的学习障碍，为进一步学习塑性力学打好基础，并为结构专业研究生应用结构分析软件做好一定基础；第三，开设弹性力学为进一步巩固材料力学、结构力学起到一定的作用，没有学习弹性力学时学生都觉着材料力学和结构力学比较难，但学习弹性力学之后，经比较就感觉材料力学、结构力学还不是很难，可见，弹性力学课程的开设为材料力学和结构力学的学习起到促进作用。所以，经过以上分析可知目前弹性力学开设的学时比较适当。
对于弹性力学这门课程现在遇到的新问题：弹性力学课程是继续开设还是不再开设呢？通过前面的分析可知，停到这门课程损失太大，所以取消这门课程是不合理的做法。我们学校现在土木工程学生比较多，为了提高学生考研率，学院实施将理论力学作为试点，对一部分学生开设理论型理论力学，而另一部分学生开设应用型理论力学，开设理论型理论力学的主要是为考研的同学打基础。对于弹性力学也可以借鉴这种做法，我们可以将弹性力学课程开设为任选课程，作为考查课，不要给学生带来额外压力，但鼓励学习好的想考研的同学学习弹性力学，学习考查合格后给予学分，考查具体的做法建议给学生一些考试题目，让学生在课堂考试完成，任课老师阅卷，通过鼓励吸引功底好的学生来学习；而那些实在是学不动的学生，我们也不能强硬为难，他们可以选择不学弹性力学。这样，既解决了弹性力学课程的好多学生听不懂的问题，也可以让学习好的能听懂、学懂这门课程的同学有机会继续学下去这门课程，毕竟在我们的土木工程专业中有一部分学生真的学的很不错，很优秀，我们不能因为其他不好好学习的学生影响到学习好的学生。这样处理问题才会使我们的学生不失过去的良好状态，才会使其他课程的开设不被受到影响，才会使我校的学生考研率不下降，才会使我校土木工程专业的层次定位合理。
5 小结
综上所述，弹性力学作为本科和研究生课程衔接课程，对于本课程生来说学起来有一定的难度，但弹性力学课程在土木工程中占有重要的地位，它既是土木工程学生学好各门专业课程的基础，也是结构工程专业学生学习的必经之路。所以，尽管目前在开设中遇到一些困难，但我们应该想方设法将其开设下去，为学生的进一步学习和我校土木工程专业的长远发展奠定一定的基础。
参考文献：
[1]徐芝纶编著.弹性力学简明教程（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2013.6.
[2]赵均海，汪梦甫编著.弹性力学及有限元（第二版）[M].武汉：武汉理工大学出版社，2008.1.
[3]郝刚立，王维早，张书建.弹性力学教学改革研究[J].山西建筑，2010（25）.
作者简介：
关于工程力学模块教学的思考 篇7
工程力学是职业高中建筑类学生的一门专业基础课, 也是建筑类学生高考的科目。该科目具有内容多, 理论性强, 计算量大的特点, 它对于学生的数理知识水平有一定的要求, 而学生学习力学课程的积极性较低。探究其原因有两方面:从知识方面看, 进入职校的学生数理基础不强、学习习惯不好、自控能力较差的特点;从学习心理方面看, 中考失利已在学生心中深深地积淀了对数理课程的逆反心理, 这造成了工程力学课程难学难教的现状。面对这样的现状如何因材施教, 如何实现课程教学目标, 是每一位教师应该认真思考和需要解决的问题。
采取适合中职学生学习心理特征和认知特点的教学方式来进行专业技术基础课程的改革, 是应对这一状况最为有效的方法。结合我校课改, 就工程力学进行改革—模块化教学谈一点粗浅的认识和看法。
二、工程力学课程改革的原则及思路
1. 情感性原则
强调情感因素和常规课程整合, 其构成要素为:
(1) 师生共同参与;
(2) 强调情感、认知与行动的整合;
(3) 课程内容与学生的基本需要有密切关系;
(4) 课程的目标是培养完整的人。
2. 互动性原则
注重教学过程中教师与学生、学生与学生之间交流合作。倡导以学生为主体、教师为主导的教学模式。
3. 实战性原则
根据高职教育要以适应社会需要为目标、以培养技术应用能力为主线设计学生的知识、能力、素质结构, 要以应用为主旨构建教学内容体系, 设计实践教学内容培养学生的知识应用能力和职业素质, 强化和巩固教学效果。
4. 工程力学课程建设改革的思路
(1) 精选符合专业培养目标和适合职业能力要求的教学内容;
(2) 设计紧密配合教学内容与结合专业课程需求的实践教学方案;
(3) 采用适合中职学生实际水平与认知特点的教学方法;
(4) 制定结合职业能力培养目标的考核方式和评价办法。
三、工程力学课程改革实践—教学内容的模块化
1. 平衡模块
平衡问题贯穿整个力学的教学中。理论力学中的平面汇交力系, 平面平行力系, 平面力偶系, 平面一般力系等章节中方程式讲的都是:平衡。材料力学部分中四种内力, 即轴力、剪力、扭矩、弯矩的概念理论和计算等也是根据平衡思想而直接求出的。上述内容中的计算, 都可以从三个方面考虑其平衡:水平方向平衡即投影方程ΣX=0;竖直方向平衡即投影方程ΣY=0;绕任一点转动趋势为零即力矩方程ΣM=0。以上三个平衡方程理解透彻了, 能熟练应用了, 那么工程力学中的支座反力计算、内力计算就很容易了。
2. 强度模块
工程力学中的强度条件和稳定条件都可以表述为:工作应力≤许多应力。这里的许用应力一般为已知。工作应力是指根据平衡条计算出来的应力。它包括轴向拉 (压) , 剪切, 扭转, 平面弯曲, 斜弯曲, 偏心拉 (压) 及压杆等变形时截面的工作应力。应用强度条件均可解决工程中三类实际问题:强度 (稳定) 校核, 设计截面, 确定许可荷载。
3.“十”、“一”号模块
在工程力学中, 特别是在材料力学中, 有许多正、负号的问题, 并常有两套规律。一种是内力正负规定的规律, 另一种是列平衡方程的规律。学生容易混淆, 难以记忆。若分开来记, 就容易多了。内力的正、负规定:轴力拉力为正, 压力为负;弯矩左顺右逆为正, 左逆右顺为负;剪力左上右下为正, 左下右上为正 (这里的左或右指内力截面在左或右端) ;扭矩与右手螺旋法则一致为正, 相反则为负。以上规定均是指截面处的内力。在列平衡方程时应遵循平衡方程力的投影规律规定。平衡方程中力的正、负规定:力的投影与坐标轴正方向一致为正, 与坐标轴正方向相反为负;力矩 (包括弯矩) 顺时针转动规定为正, 逆时针转动规定为负。掌握了以上规律, 应可节省许多时间和精力, 学习效果成倍提高, 学生学习感觉更轻松了。
4. 内力图模块
内力图是本教材的重点难点, 它是解决强度问题的基础, 也是今后学习建筑结构课程所必须具备的知识。建筑力学中, 内力图主要有:轴力图, 剪力图及弯矩图。只要记住了每一种内力图的规律, 内力图的绘制并不是难事。
流体力学教学思考 篇8
关键词：全国周培源大学生力学竞赛,基础力学,教学方法
力学作为工程领域的基础学科, 它在推动我国科学技术现代化发展过程中起着重要的作用。而全国周培源大学生力学竞赛的举办恰好检验了全国高校基础力学教学水平和教学成果, 因此, 它不仅受到周培源基金会的支持, 而且还受到国家教育部的支持, 由原来的四年一次改为每两年举行一次, 目前已举行了十届, 赛事规模和参赛人数也不断扩大, 从第一届1988年12所高校62人参赛到如今近百所高校数万名学生参加。可见, 该竞赛符合我国科学技术和教育事业发展, 是一项大学生喜欢的赛事。随着考试题目实用性、趣味性、灵活性、创新性的提高, 其规模和影响力还在不断扩大, 越来越多的高校将周培源大学生力学竞赛作为培养优秀力学人才的目标, 越来越多的用人单位也将力学竞赛的奖项列入了招聘时考察的条件。基于全国周培源大学生力学竞赛理论性与实用性并存的特点, 引发了对基础力学传统教学方法的思考。
一、用新的教学模式加强学生创新思维能力的培养
从历届竞赛试题可以发现题目的创新性不断提高, 比如刚刚举办的第十届竞赛中的第三题, 要求考生自己设计贴片方案来测定构件单位长度质量和切向作用力, 如何能根据题意设计出最佳方案, 这对参赛学生的创新思维能力有了更高的要求。传统的基础力学教学手段以灌输为主, 经常都是教师一人讲, 学生坐下听。为了加强学生创新思维能力的培养[1], 我们会将学生分成几个兴趣小组, 针对本次课堂讲解的重要理论提出几个相关的工程问题, 让大家分组讨论, 分析问题所在, 归纳事故可能原因, 提出可行的解决手段, 本着“讨论出真知”、“三人行必有我师”的原则, 真正做到让学生参与进来, 这样不仅可以使课堂气氛更加活跃, 而且往往会有意想不到的结果, 比如在讨论过程中, 每个同学思考问题的角度不同, 会得出更加全面的分析方法, 许多创新性的想法就是在这个过程中迸发的。
二、用理论与实践相结合的方式提高学生解决问题的能力
从历届竞赛试题可以发现题目的实用性也在不断提高, 比如刚刚举办的第十届竞赛中的第一题涉及到货箱的运输。因此建议课堂教学不要一味讲理论, 必须依据“实践—理论—实践”的原则, 即从同学们感兴趣的工程事故引出本次要讲的知识点, 在理论讲解结束后再去分析事故原因及解决方法。比如我们在理论力学里讲到碰撞这一章时, 可以先向同学介绍卫星的对接、汽车的追尾等实际问题, 激发起学生兴趣后引入碰撞理论, 最后说明这些事例都是可以用该理论去分析的。在材料力学中讲弯曲变形这一章时, 可以将吊车梁引入进来, 吊车梁常见的影响正常工作的现象是使吊车在行驶过程中发生较大的振动, 另一方面使得吊车出现下坡和爬坡现象, 究其原因就是吊车梁发生了弯曲变形, 因此在设计时要提高它的弯曲刚度。还有就是为什么出现越来越多的斜拉桥, 用大量的拉索代替桥墩, 减少桥墩的数量, 这样做的目的就是从构件的稳定性考虑的, 使受压构件变为受拉构件, 不会出现压杆失稳。这些工程实例的分析, 不仅可以让学生们清晰认识到基础力学的重要性[2], 也可以提高他们学习的积极性, 同时再遇到类似的竞赛题目时也可以更得心应手。
三、注重各相关学科知识点的融合, 寻求最佳解题途径
通过对历届竞赛试题的分析发现有些题目的求解方法不是唯一的, 也有一道题目要综合几门学科进行分析的情况。比如第十届竞赛中的第二题求猴子在装置中某一位置时杆件的平衡位置, 该题既可以用刚体静力学求解, 也可以采用分析静力学的方法。而各学科知识的关联性及融合性的掌握恰恰是目前大学生欠缺的, 他们在步入大学校园后, 不断在接触新的课程, 很多时候他们并不清楚这些课程开设的目的以及开设课程的先后顺序有何讲究, 就更不要提知识的综合应用了。这对我们任课教师提出了更高的要求, 在同学们刚刚接触这门新课程时, 教师就必须让他们清楚所学内容的应用范围, 可解决哪类工程实际问题, 并分析与已经学过的课程的关系, 同时在讲解过程中如遇到超出该学科研究范围的内容, 一定要告诉学生在以后的学习中可以用哪门课程所学来进行求解, 务必使学生形成一条完整的知识链, 只有这样才能使他们遇到问题时迸发出不同的解决思路, 或者才会考虑用不同学科的知识点综合求解。
四、采用科学方法论, 激发学生学习的积极性
兴趣是最好的老师, 是学习新知识的关键, 也是接受新事物的基础。所以教师的首要任务就是要让同学们对力学学科产生兴趣, 而近几届周培源大学生力学竞赛题目的趣味性也在增加, 这也吸引了更多的同学参加此项赛事。经过不断的研究和验证, 将常用的逻辑方法“归纳与演绎结合”、“分析与综合结合”引入基础力学的教学不仅可以激发学生学习兴趣, 而且可以达到事半功倍的教学效果。归纳是从个别性的前提推论出一般性结论的推理方法。先摆事实, 后求结论, 这是从个别到一般, 寻求事物普遍特征的认识方法。优点是能体现众多事物的根本规律, 且能体现事物的共性。它有两种功能, 一是概括一般情况, 二是推测将来结果, 缺点是容易犯不完全归纳的毛病。演绎是从一般性的前提推论出个别性结论的推理方法。先假说, 后求证, 这是从一般到个别, 推论和判断个别事例的认识方法。优点是由定义根本规律等出发一步步递推, 逻辑严密, 结论可靠, 且能体现事物的特性, 缺点是缩小了范围, 使根本规律的作用得不到充分的展现。归纳法和演绎法在应用上并不矛盾, 有些问题可采用前者, 有些则采用后者, 而更多情况将两者结合着应用, 则能收到更好的效果。分析是把事物分解为各个部分、侧面、属性, 分别加以研究, 是认识事物整体的必要阶段。综合是把事物各个部分、侧面、属性按内在联系有机地统一为整体, 以掌握事物的本质和规律。分析与综合是互相渗透和转化的, 一切论断都是分析与综合的结果。在基础力学的教学中, 包括在对周培源大学生力学竞赛的参赛选手作辅导时, 采用上述的科学方法论使学生更便于记忆和理解, 在最大程度上激发他们对力学学习的积极性。
五、注重力学基础及综合求解能力的培养
强调力学基础的重要性, 要求学生在理论力学和材料力学的学习中不仅要熟背理论公式, 而且要加强对一些基本概念的理解, 进而思考出具有个人特点的理解方式。万丈高楼平地起, 如果根基不扎实, 不可能取得更高的成就。在扎实的力学基础上也要注重综合求解能力的培养, 在平时的练习中, 我们会给同学布置一些与实验相关的题目, 在具体安排中要注意实验一定要与理论课紧密配合, 使理论成为实验的指导[3], 实验成为理论的验证和开拓, 并锻炼学生对实验中出现的现象用理论知识做出合理的解释, 培养他们理论与实验相结合的求解能力。也就是说在基础力学的教学中, 应该更加注重学生实验方法和动手能力的培养, 不要单一的认为所有问题都要用理论公式分析。
随着全国周培源大学生力学竞赛影响力的不断扩大和社会对高素质力学人才需求的不断增加, 基础力学的教学方法的改革已经成为力学教师必须探索和思考的课题, 希望在广大力学工作者的共同努力下, 能探索出更好、更适合现代大学生的教学方法, 为社会输送更多的优秀人才, 为周培源大学生力学竞赛输送更强的参赛选手。
参考文献
[1]刘安中, 张速.基于全国周培源大学生力学竞赛创新思维培养能力的实践[J].淮北师范大学学报:自然科学版, 2013, 34 (2) :71-73.
[2]李道奎, 李东, 黄海兵, 等.以力学竞赛促进基础力学教改的创新与实践[J].力学与实践, 2011, 33 (3) :80-81.
材料力学弯曲内力的教学思考 篇9
一、内力的概念
内力与外力的区别比较好明白, 外力是外部物体对研究对象 (构件) 的机械作用, 内力是构件的其中一部分对另外一部分的作用。但在实际的教学中, 发现有许多学生并没有掌握内力这个概念, 尤其是在新课的学习或遇到组合变形时, 他们不知道截面上有什么样的内力, 内力该如何确定。所以说, 内力如果分散到各种基本变形中介绍时学生反而难以理解, 不能从整体上掌握内力的概念。
笔者通过反复多次的教学实践发现, 当学生接触内力时, 结合理论力学知识, 对所有内力作一个简要的介绍, 可以加强学生对于内力的理解。如图1所示, 构件在外力的作用下处于平衡状态, 用一个假设的截面将构件分为两部分, 当取左边部分为研究对象时, 研究对象上作用着两个力系, 一个是外力系, 一个是右边部分对它作用着的一个连续分布的空间任意力系———内力系, 外力系和内力系构成了一个整体的平衡力系, 使研究对象处于平衡状态。根据理论力学的知识, 截面上的空间任意力系往截面上的某一点O进行简化后, 得到一个主矢和一个主矩, 以截面的外法线方向为x轴建立一个三维坐标系, 主矢和主矩在三个坐标轴上的投影 (分量) 产生的变形明显不同, 代表了不同的内力。主矢在三个坐标轴上投影 (分量) 中, FRx形成的是拉压变形, 称为轴力, 用FN表示, FRy和FRz沿着两个正交方向产生了剪切变形, 称为剪力, 用Q表示。主矩在三个坐标轴上的投影中, Mx产生了绕着x轴的扭转变形, 称为扭矩, 用T表示, My和Mz分别形成了绕着y轴和z轴的弯曲变形, 称为弯矩, 用M表示。这些内力中哪些是存在的, 哪些是不存在的, 主要看作用在研究对象上的外力系。内力的数值有多大, 可以利用理论力学中的六个平衡方程来求解。教学中至少应交待以下两种关系:内力系与内力的关系;内力与外力系的关系。让学生明白截面上存在什么样的内力, 内力的大小是多少, 都应该根据所受到的外力来确定, 而内力系与内力之间实际上是“分力”与“合力”的关系。
二、弯曲内力的符号规定
梁发生弯曲变形时, 横截面上一般存在着剪力和弯矩两种内力。弯曲内力的符号规定对于学生来说, 也是一个比较难以掌握的内容。通过调研, 我们发现学生感到困惑的有以下几点:为什么要有符号规定, 不作规定不行吗?怎样理解符号规定?如何应用符号规定?为了回答第一个问题, 教学中可以设计一个简单的例子, 对于同一个截面上的内力, 当甲乙两人假设内力的方向刚好相反时, 最后计算的结果一个是正号一个是负号, 这在工程中会造成混乱、不统一, 不利于交流, 因此, 在各行业中都有约定成俗的符号规定。土建行业中, 如图2所示, 通常规定, 使微段产生左端向上而右端向下的相对错动时, 剪力为正;使微段的弯曲向下凸时, 弯矩为正。因为在土建行业中, 大部分的梁所受的荷载都是朝下, 梁向下弯, 规定朝下弯为正可以保证计算书中绝大多数的弯矩都是正的。而在机械行业中, 梁朝上弯和朝下弯的几率几乎一样, 因此, 其坐标系沿用了数学中的常规形式, 朝上为正。在材料力学教学中, 许多教师为了让学生记住符号规定, 给学生编了一些顺口溜, 比如:“左上右下剪为正, 左顺右逆弯为正”等等, 确实也起到了加强记忆的效果。但对于加深学生的理解、提高学生的应用能力来说, 没有任何作用, 有时甚至让部分学生思维僵化, 漏洞百出。
综合后续章节关于刚架、曲杆内力的求解方法, 我们知道, 对于弯矩而言, 只要最后将弯矩绘于受拉一侧, 符号规定并不影响最后的结果。因此, 在教学中建议不要过分地强调弯矩的符号规定, 最好能将梁、刚架和曲杆的弯矩求解合并, 减少学生的理解难度和记忆压力。对于剪力, 为了与结构力学中的符号规定保持一致, 可以直接借用结构力学中的提法, 使杆件或微段产生顺时针方向旋转时剪力为正。但在教学中我们又发现了一个新的问题, 许多学生无法理解或判断顺时针转的含义, 尤其是遇到固定端约束或没有转轴时, 总是分不清。笔者提出了一种“大头针”判别方法, 效果比较好。“大头针”判别法是这样描述的:首先去除所有的其他外力和内力, 只保留需判别的剪力, 在该自由体上不过剪力作用线的任意位置插上一颗大头针作为转轴, 剪力拉着杆件或微段朝顺时针方向转时即为正, 逆时针方向转时为负。
三、弯曲内力的求解方法
材料力学中内力的求解方法都是使用截面法, 一般遵循“截开”“代替”“平衡”三个步骤。所谓的“截开”, 是指用一个虚拟的截面将构件截为两部分, 取其中的一部分作为研究对象。“代替”是指用正的内力代替去除部分对保留部分的作用。“平衡”是指通过静力平衡方程求解得出横截面上内力的大小。教学中必须交待以下两点:其一, “代替”时都是代入正的内力, 这里的正号是内力的符号规定。其二, 平衡方程是在坐标系下建立的, 列的是投影式, 此时的正或负是随坐标方向的。有必要时可以回顾一下理论力学静力学的知识, 以加深学生对于“代替”和“平衡”两个步骤中符号的理解。
四、弯曲内力图的作法
弯曲内力图的作法是梁弯曲变形中的重点和难点之一。课本上介绍了两种方法, 一种是“常规法”, 另一种是“简易法”。常规法的基本步骤包括:计算外力 (即支反力) , 分段, 建立坐标系, 截面法求内力方程, 根据内力方程绘内力图。常规法是简易法的基础, 常规法教学中重点要交待清楚以下几点:其一, 分段的原则是遇荷载突变就要分段;其二, 同一杆件中可以建立一个统一的坐标系, 也可以建立多个不同的坐标系;其三, 列内力方程时注意变量的定义域;其四, 剪力图正的画在上面而弯矩图正的画在下面, 因为正向弯曲时微段的下侧受拉。内力图绘制中还应注意几个常见错识:用剖面线代替竖线;不标注数值;不标注单位;不标注正负号。同时, 在常规法举例中要总结出集中力和集中力偶作用下剪力图和弯矩图的变化规律, 为简易法的讲解作准备。
弯曲内力的简易作图法教学中, 首先推导的是弯矩、剪力和分布荷载集度间的微分关系, 在梁上取微段时, 微段上刚好有分布荷载作用, 有学生不理解为什么一定要取分布荷载作用段。所以得向学生解释清楚, 分布荷载作用是一般情况, 当分布荷载集度为零时就变成了无荷载作用段。分布荷载是外力, 外力是没有符号规定的, 外力的符号是随坐标的, 由于建立的坐标系Y轴的正向是朝上的, 因此, 分布荷载集度以向上为正。
归纳总结几种荷载作用下剪力图与弯矩图的特征时, 梁段上受到向上的均布荷载、向下的均布荷载以及无荷载作用的三种情况, 可以利用弯矩、剪力、分布荷载集度之间的微分关系, 结合数学理论确定出内力图的特征。例如, 当q<0时, 由d Q/dx=q, Q是关于x的线性函数, 而且其斜率为负斜率;由d2M/dx2=q<0, M存在一个极大值, 故M是一条朝下凸的抛物线, 且M的极值点必定位于驻点, 即剪力等于零的截面。再加上集中力和集中力偶作用下剪力图和弯矩图的特征, 便形成了简易作图法的基本依据, 即表1。
简易作图法的步骤包括:求外力 (即支反力) , 分段求控制截面的内力, 根据表1的规则绘制梁的内力图。当简易作图法运用比较娴熟时, 可以使用快速作图法。笔者综合前人的成果也总结了一组口诀, 剪力快速作图口诀为:集中朝前一箭, 均布顺坡一滚, 变化全看荷载, 力偶不问不闻;弯矩快速作图口诀为:差值就看面积, 剪力恒值是斜率, 力偶突变顺为正, 变化大小看数值, 均布荷载抛物线, 剪力零点有极值。
对于图3所示的例题, 先根据理论力学知识计算约束力, 得出FB=qa, FC=2qa, 方向向上。作剪力图:从左往右, 剪力从零开始, A截面作用着一个集中力偶, “力偶不问不闻”, 故AB段看作无荷载作用段, 剪力为零;B截面作用着一个集中力FB, “集中朝前一箭”, 故剪力朝着集中力作用方向发生突变, “变化全看荷载”表示突变的大小就等于集中力的大小qa;“均布顺坡一滚”, 故BC段是一条向右下倾斜的直线, “变化全看荷载”表示斜直线的斜率为均布荷载q的大小, 根据BC的距离可以确定C截面左端的剪力为-qa;C截面又作用着一个集中力FC, 大小为2qa, 故剪力图朝上突变2qa到达qa;CD段为无荷载段, 剪力图为一条水平直线;D截面作用着集中力F, 大小为qa, 故剪力图朝下突变qa回到零。作弯矩图:从左往右, 变矩从零开始, A截面作用着一个逆时针方向的集中力偶, “力偶突变顺为正, 变化大小看数值”, 弯矩负向突变一个qa2的大小;“差值就看Q面积, 剪力恒值是斜率”, AB段两端弯矩之差等于剪力图AB段的面积, 剪力图AB段的面积为零, 故AB段两端的弯矩相等, 都等于qa2, 剪力恒为零, 所以弯矩图的斜率等于零, 即为水平直线;“差值就看Q面积”, BC段剪力图的面积亦为零, 故C端的弯矩也是qa2, “均布荷载抛物线, 剪力零点有极值”, BC段作用着均布荷载, 弯矩图为一条抛物线, 凸向与均布荷载的作用方向一致, 剪力图上存在零点, 故弯矩图有一个极大值, 大小为q (2a) 2/8=qa2/2;“剪力恒值是斜率”, CD段剪力为恒值qa, 弯矩从qa2斜直线变化至零。
五、结语
弯曲内力是材料力学教学中的重点和难点, 本文针对教学实践中学生经常遇到的疑虑和困惑, 从内力的概念、弯曲内力的符号规定、弯曲内力的计算以及弯曲内力图的作法四个方面进行了研究和探讨。 (1) 在讲解基本变形的内力之前, 笔者首先对所有内力作了一个简要介绍, 重点把握了两点:内力的类型及大小取决于外力;内力系与内力之间是“分力”与“合力”的关系。 (2) 针对弯曲内力的符号规定, 笔者认为剪力的符号规定应兼顾材料力学和结构力学的统一性, 并提出了“大头针”判别法确定剪力的正负。而对于弯矩, 考虑到梁、刚架和曲杆差异化教学可能引起的混淆, 建议尽量淡化弯矩的符号规定。 (3) 截面法是内力计算的最基本方法, 教学中讲解“截开”“代替”“平衡”三步骤时要重点区分后两步中符号的本质差别。 (4) 常规法是绘制弯曲内力图的基础, 笔者给出了教学中应把握的要点以及学生绘制内力图时常犯的一些错误。 (5) 简易作图法是教学的难点, 推导弯矩、剪力和荷载集度之间的关系时应注意讲清楚微段的截取原则及均布荷载的符号, 笔者总结了几种荷载下剪力图和弯矩图的特征, 给出了简易作图法的步骤以及快速作图口诀。
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关于理论力学教学中的一些思考 篇10
理论力学是一门技术基础课程, 工程专业中许多课程均以理论力学课程为基础, 是连接公共基础课与专业课程的关键。如何不断提高理论力学的教学效果这一课题, 一直是我们关注的重点。本文结合教改实践, 主要围绕课程教学中出现的两个方面的问题, 提出了我们的思考。
一、概念引导学科思维方式的建立
没有物理概念的数学没有任何意义, 在理论力学的教学中应该更加侧重力学概念的建立、理解与贯通, 而不是强调数学解析的重要。力学 (这里主要指经典力学) 是自然科学中精确化最早的科学, 它最早与数学紧密结合, 也对数学提出了诸如运动稳定性以及各种复杂问题的描述及其求解方法等。但力学毕竟不是数学, 而是通常所说的七大基础学科 (数、力、理、化、天、地、生) 之一, 它有自己独特的研究领域和研究视角。
理论力学研究物体机械运动的一般规律。在多种多样的运动形式中, 机械运动是人们日常经验中最普遍、最简单的一种运动, 其他任何较为复杂、高级的物质运动形式都必然与最基本的机械运动存在联系。所以, 理论力学的基本概念及研究方法也是其他自然科学领域的基础, 理论力学的研究方法概括地说, 可分为三个步骤:1.观察事物并进行科学实验和实践, 通过综合分析、归纳抽象, 建立力学模型, 总结出最基本的概念和规律;2.从概念和规律出发, 利用数学推理演绎, 在结果中寻求具有实际物理意义的结论和定理, 构成理论;3.回到实践中验证理论的正确性, 并在更高水平上指导实践, 获得新概念与规律。很明显, 概念是理论力学建立的基础, 只有理解了基本概念才能初步建立起这门学科的思维方式。
相对强调基本概念将更有助于理解。对于理论力学中的概念要能够全面理解, 对于课程中比较难懂的定理和定律, 要能够首先从其中包涵的概念含义去理解。如分析质点系相对于质心的动量矩时, 可先从刚体运动的分解谈起, 将刚体运动分解为随质心的平动与绕质心的转动, 平动部分对质心无动量矩, 就剩下了转动部分。这样讲既直观, 容易理解, 又便于进一步深入。又如分析质心运动定理与动量定理, 从数学表达式上看没有差别, 只是在理论力学范畴中同一定理的不同表现形式, 但要着重在物理概念上强调出其应用上的特色及局限性。质心运动定理最适合质心易定系统, 如刚体系统;动量定理更适用于质心不易定系统, 如流体、变质量体等。
二、差别中寻求紧密联系
课堂所讲内容差别越大, 而寻找的联系越紧密, 或者说如果越能用一个统一的道理将尽可能多的问题讲清楚, 那么课堂的信息量就会越大。在学习中, 如果越能在看似差别很大的问题中找到内在的关联与统一, 学生就会越激动, 学习的主动性就会越强。
这种内容在理论力学中广泛存在。比如, 质点系对定点O的动量矩这里就可以与静力学中力系对不同简化中心的主矩关系式联系对比, 让学生体会两种不同现象在概念上的相似性。又如, 在刚体平动与转动中各物理量的对比也有助于建立联系, 如下表:
在讲课中贯穿主线, 会更有利于加强联系。在运动学中描述点的运动学有矢量法、直角坐标法、自然法、极坐标法等, 可拉一条主线均从定位, 运动方程, 速度、加速度, 轨迹这四个方面来描述, 差别中自有连贯性。再如, 讲到点的合成运动时, 一般书中都会有绝对轨迹、相对轨迹, 进而提出相对应的速度与加速度, 其实完全可以再强调一下“牵连轨迹”, 不同瞬时有不同的牵连点, 每个牵连点有各自的轨迹, 这样在引入牵连速度与牵连加速度进行分析时, 就会使学生产生一种“在什么树上结什么果”的很自然的感觉。又如, 在动力学部分的教学中通篇贯穿其基本线索:物体机械运动状态该变量与力对物体机械作用量之间的关系, 将非常有助于学生在更高的水平上融会贯通。
在课堂上就事论事、同义反复就相当于是在说废话, 其实没有信息量可言, 内容庞杂、差别很大但缺少必要紧密联系, 同样缺乏有效信息量, 学生就会不耐烦。在课堂教学中抓住差别与联系具有非常现实的重要意义。
三、结论与展望
新课改下理论力学教学方法的研究必要而艰巨, 本文强调了教学中物理概念、差别与联系方面的重要性, 当然还必然有很多其他需要注意的方面, 比如对一题多解的运用, 课堂多媒体的有效运用等, 都是我们的探索方向。
参考文献
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[3]朱如曾.力学的两种定义及其与物理学的关系[J].力学与实践, 1996, 18 (4) .
土质学与土力学课程教学改革思考 篇11
[摘 要]增加土质学与土力学课程的学时数是更好的完成教学的前提条件；改变传统的教学模式为多种教学方法相结合的教学手段，授课效果会有较大的提高；加强实验室的建设，充分利用实习基地的有利条件，将实验教学与实习环节较好的结合，学生就能够更好的将理论应用于实践；无论是理论教学还是实践教学都需要教师具有较高的专业素养，教师通过进一步的探索并汲取其他同类院校的先进经验，使土质学与土力学教学质量得到不断的提高。针对土质学与土力学课程教学中存在的问题，通过课程设置的改革、多种方法相结合的教学手段、加强实践环节、教师专业素养的提高等四个方面的措施来提高教学质量。
[关键词]土质学与土力学 教学手段 实践环节 教学质量
[中图分类号] G710 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）05-0157-02
通过近几年的改革，勘查技术与工程专业教育教学质量取得了一定的成效，学生的教学平台有了较大的提升，尤其是实验室和实习基地的建设，在多位援疆教师的帮助指导下，土力学实验室已经能够满足学生的基本物理力学实验，学生的实践能力得到了提高，师资队伍在不断壮大，教学质量在不断增强。土质学与土力学课程有其自身的特点，教学改革还需进一步探索与加强，本文针对教学中存在的问题，拟探讨教学质量提高的几种措施。
一、现阶段教学中存在的问题
通过课堂教学及实验教学发现，学生学习本门课程存在如下问题：
首先，土质学与土力学课程的内容多，理论多，公式多，计算多，实践性强。学生在学习过程中往往对理论的学习兴趣不够浓厚，对土力学的特点认识不够，不能很好的将理论应用于实际问题中，如库伦-摩尔强度理论在挡土墙上土压力的计算、土坡稳定分析等的应用；该课程中基本公式相对较多，土的物理性质及工程分类这部分物理性质指标较多，学生往往较厌烦，如何将这些基本指标应用到解决具体工程问题中，或者如何通过已知几个指标来换算求解其他指标时较混乱，甚至有个别同学不知如何入手；涉及具体问题计算多，尤其是土中应力计算、土的沉降计算部分，计算时相关参数需要查大量的表，同时计算步骤较多，学生往往觉得较繁琐，提不起兴趣。
其次，在实验教学环节中，还存在学生扎堆，但有个别同学不动手的现象，实验室面积小、组数少，不能使得每位同学在实验过程中得到锻炼。
除此，还有本课程教学手段单一，仅仅为传统的板书教学，课程内容较多，存在课时紧张的问题，对于有关土力学案例，图片不能更好地给学生展示讲解。
最后，学生系统复习的时间少，平均成绩往往较其他课程偏低。
二、教学质量提高的措施
（一）课程设置的改革
学生具备材料力学、弹性力学等有关的内容，具有一定理论基础，但是学习本门课程之前不具备专业基础知识。我校老的培养方案中土质学与土力学设置在大二第一学期，而工程地质学基础设置在大二的第二学期，这给学生学习本门课程带来了一定的困难，提及相关概念不甚理解。当然，工程地质学基础课程的学习也需要岩土力学知识支撑，因此建议两门课程均设置在大二的上学期较好。另外，该课程作为专业核心基础课程，课时相对少，授课教师不能将有关土力学的案例在有限的课堂时间内给大家讲解完整，同时课堂内也没有时间让学生与老师及学生与学生之间进行更多的互动和交流，因此想通过课堂教学让学生完全掌握基本理论，并能够较好地将其应用到实践中，增加学时势在必行。
（二）多种方法相结合的教学手段
土质学与土力学有其自身的特点，不同于固体力学，它往往依靠试验和工程经验，但也不同于一般的专业课程，还需重概念，重理论，因此在教学中多种方法相结合才能达到较好的授课效果。
在土力学教学过程中，用系统性教学法注重土力学各章节内容之间的联系，使其形成一个有机的整体。实际上教材内容顺序上安排得很恰当，土的物理性质始终都贯穿到后面的各章节中，土的物理性质决定了土的三大特性，并且通过研究土的物理性质和三大特性可以解决土工建筑物与地基出现的三大工程问题。所以，在讲授这门课的时候，要将土的物理性质作为基础和主线，土中应力计算作为先导，土的三大特性作为核心，重点讲解这几部分，把土压力计算、土坡稳定分析、地基承载力等这几章作为基础理论的应用来讲解。如学习了土中应力计算之后，讲解土的沉降计算，首先引入建筑物基础与地基相互作用可能出现的工程问题，这样来启发学生思考土的沉降计算这部分属于土的变形问题；其次让学生思考为什么地基土会产生沉降，这样可以使得土中应力与土的沉降计算两部分更好的联系到一起。
案例教学法对学习该课程具有重要的作用。采用工程案例导入教学主题—学生参与案例讨论—教师引入土力学理论—再转入理论应用的课堂模式，可以将抽象的概念、原理具体化，可以调动学生参与教学的积极性，活跃课堂的气氛，从而达到教与学的互动，检验了学生掌握基本知识和基本理论的牢固性和灵活性。
采取多种教学形式激发学生的学习兴趣。部分内容采取传统的板书教学形式，如公式推导部分；部分内容采用多媒体形式，给学生放映工程实例的相关图片、视频等方式让学生了解实际工作中需要解决的工程问题；部分偏向工程应用的章节课可以采取多教师讲授，尤其是经验丰富的教师参与讲授或以讲座的形式，提出现阶段工程常用的解决问题的方法和手段。如土坡稳定分析、土压力计算、地基承载力计算这三章，通过这几种教学方式能够较好的增强教学效果。
（三）加强实践环节
土质学与土力学十分重视实践经验，因此学习本课程应尽可能地与工程实践结合起来，从而能更好地解决与土有关的工程问题。
本课程设置了实验教学内容，实验教学主要为室内试验。室内试验将几个实验项目穿插到理论教学过程中，实验课程设置课时较少，在安排的课时内完整地完成实验全过程是不可能实现的。基本上，实验的准备工作均为实验指导老师提前来完成的。如土的直剪实验，完整的操作过程应为从野外取原状样，到室内环刀切取与环刀同体积的土样4个，然后将土样压入直剪仪盒内→施加垂直压力→施加剪力→试样破坏→记录测微表读→试验结果整理。一级荷载需要完成以上的步骤，总共四级荷载共需重复完成四次工作。因整个实验耗时较长，实验安排的时候往往是每组分别做各级不同的荷载协作来完成，最终汇总数据，完成实验结果整理绘图，但因每组的操作均存在不同的误差，导致实验结果不太理想，学生不能完整地了解实验的全过程。因此，建议本课程要加强实验室的建设，逐步增添实验仪器，更换陈旧的实验仪器，加强实验室环境的改造，以上几项已经列入了我校“中西部高校提升综合实力项目”中。
此外，原位试验也具有举足轻重的作用。勘查技术专业在培养方案中设置了岩土工程勘察教学实习部分，其作为一种综合性的实习过程，要重视原位试验对教学的辅助作用。注意引导学生试验中对土力学知识的运用，掌握试验的目的、试验数据的整理、得出成果的应用，可使学生充分认识到土质学与土力学课程的重要性。今后实习中尝试将土力学的室内基本实验穿插进来，让学生把握野外取样、保存、制样等前期的准备工作，通过完成原位试验对理论学习具有较好的促进作用。加强实习基地的建设，选择适宜的实习场地，增设新的实习内容会对土质学与土力学的教学有较好的促进作用，并且对教学效果会有较好的提升作用。
（四）教师专业素养的提高
课程教学的效果与教师的专业素养是分不开的，对于实践性较强的工科专业，教师实践经验缺乏与注重实用性的课程特点间的矛盾凸显，尤其作为青年教师，应加强本专业的野外实践，可考虑到生产实践单位锻炼，例如参与到本专业学生的毕业实习环节中去，不断积累工程经验，及时发现问题，通过实践指导理论。同时要增强科研能力的培养，多参加相关学术研讨会，与全国乃至世界上的专家学者交流探讨，学习一些新理论新方法在专业上的应用，增加本专业的前沿知识，促进本专业方向的发展。
三、结语
增加土质学与土力学课程的学时数是更好的完成教学的前提条件；改变传统的教学模式为多种教学方法相结合的教学手段，授课效果会有较大的提高；加强实验室的建设，充分利用实习基地的有利条件，将实验教学与实习环节较好的结合，学生就能够更好的将理论应用于实践；无论是理论教学还是实践教学都需要教师具有较高的专业素养，教师通过进一步的探索并汲取其他同类院校的先进经验，使土质学与土力学教学质量得到不断的提高。
[ 参 考 文 献 ]
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流体力学教学思考 篇12
一、切实提高初中物理教学水平
1.在课前的备课活动中改进备课方法
初中物理课程的改革提倡教师在教学活动中摒弃传统的照本宣科, 向学生传授实用的、前沿的新科技和新知识。在我国的教学一线中, 许多基层教师教学所使用的教案几十年如一日, 变化较小, 未将新潮的思想和观点加入课堂教学的计划中, 使得教学活动一成不变, 学生接受的知识过于陈旧。教师在前期备课的过程中应在把握知识主体的基础上加入新的知识和观念, 以帮助学生更好地与现代社会进行连接。同时, 教师应注重使用各种教学方法, 加强与学生的交流, 鼓励学生间进行讨论和团队式学习方式。
比如, 应向学生讲授两个非常必要的做功因素:分别是作用在物体上面的力以及在力的作用之下物体沿着力的方向进行移动的距离。在备课的过程中, 为了让学生对它们进行更好的理解, 应该从反面来进行归纳: (1) 有距离没有力, 例如, 运动员使用10 N大小的力来进行踢足球, 足球滚出的距离是8 m。足球在滚动时, 运动员对足球没有进行做功, 主要是因为惯性, 足球才滚动了一段距离。所以这个例子根本不满足做功的必要因素中的第一个, 因此, 运动员根本没有对足球进行做功。 (2) 有力但不存在距离。比如, 举重人员举着杠铃在空中不动, 对物体进行推动但没推动, 这些情况都对物体做了功, 但并没发生移动, 根本不满足第二个必要因素, 因此根本就没有做功。 (3) 力与距离的方向相互垂直。例如, 一个人提着水在平坦的地上进行走动, 水移动的距离是水平的而人对水桶的力属于竖直方向, 根本不能满足第二个必要因素, 因此没有做功。
2.在授课过程中对讲课的方法进行改进
较其他学科而言, 物理学科具有与生活联系紧密这一突出特点, 在对物理知识的讲授中不能单纯地依照课本和大纲进行知识点的讲解, 要注意旁征博引, 努力地抓住学生的注意力, 激发学生的兴趣。在一堂新课的引入中, 教师要注重合理的教学方法的运用。
例如, 在学习力学三要素时, 单纯地提出知识和概念过于抽象, 没有接触过物理的初中学生很难准确理解各个知识点。教师应采用课堂实验的方式来直观地向学生展示有关力的特性, 使学生产生一个直观的认识, 从而有助于教学更好地开展。在进行课堂实验时, 教师要注意实验物品的选择, 最好选择学生日常生活中经常用到的物品, 甚至是学生身边伸手可取的物品, 并且在教师的指导下学生亲自完成实验, 自己体会物理的奇妙。试验完成后, 由教师进行实验总结并提出具体的物理概念, 学生再针对其中不明白之处进行发问, 最终达到完全掌握这一终极目标。
比如, 在教学力学的过程中, 应该让学生生动形象地理解力学中的公式。例如, 在浮力公式F=Vρg与液体压强的公式P=ρgh, 我们能够将h形象地理解成一把椅子的脚压在地面之上, V可以理解成浮在水面上的一只碗, 让学生可以比较生动形象地理解并牢记这两个公式存在的区别。
二、切实注重良好师生关系的建立
1.教师在授业过程中要做到耐心解答学生的疑问
由于初次接触物理学科, 而物理学科又具有抽象的特点, 因此, 学生在学习过程中存在问题和障碍。教师在授课中不可避免地会忽略部分对学生造成困扰的知识。教师要尽可能地将学生难以掌握的知识进行反复讲解, 例如, 力学中的力学示意图, 初学时, 很多学生无法快速掌握作图的方法和原则, 教师应逐条进行细致讲解, 必要时举例说明, 力求使学生完全理解。同时, 在出现疑问时, 要引导和帮助学生克服心理障碍, 主动向教师寻求帮助, 说明疑问点, 并认真听讲, 与教师进行沟通。
2.在授课的同时注意关心学生的生活和心理健康
初中生在学习的过程中, 经常会出现认同一位教师等于认同一门课程, 即所谓“亲其师而信其道”。针对这一特点, 教师注重自身魅力、讲课水平是极为重要的。教师要积极培养与学生之间的师生感情, 不仅是师生, 还是朋友, 是战友, 与学生平等相处, 既要关心学生的学习情况, 也要关心的生活、心理状态。在下课后要与学生及时交流, 聆听反馈意见, 以便及时对上课内容和教学方法进行调整和完善, 并对提出意见的学生予以肯定和表扬, 鼓励学生大胆说出自己的想法与老师一同讨论, 师生携手将课堂打造得更为轻松和高效。
物理课程是初中二年级开始的一门基础学科, 属于自然学科的范畴, 对于初接触的初中生来说, 具有一定的困难的阻力。而在物理课程中, 力学是最为基础的一个部分, 学生对于力学知识的掌握程度和运用能力直接影响到后续其余物理知识的学习和提高。教师在课堂中的讲授应充分考虑到学生学习时的难点, 对重点难点进行深入讲解, 使用不同教学方法, 力求为学生打下一个良好的学科基础。
参考文献
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