工程流体力学论文（共12篇）
工程流体力学论文 篇1
工程流体力学是化工类各专业的专业基础课程之一。在课程教学中，针对工程流体力学的课程特点和矿物加工工程与过程装备与控制工程的专业特色，把握工程流体力学的大视角，以学生为主体,教师为主导，广教学媒体，重教学互动，取得了很好的教学效果。
1 广教学媒体
教学大纲，课程说明、课程实施方案和多媒体课件是教师授课和学生学习的载体。工程流体力学课程除了完善上述刚性载体，还特别重视印刷媒体、网络媒体、音像媒体，新闻媒体、实物媒体的教学辅导作用，多渠道获取教学资源和教学信息。寓枯燥抽象的流体力学公式概念于形象直观的理解和掌握。
1.1 印刷媒体
工程流体力学参考书，过控专业的《工程流体力学》是过程装备与控制专业核心课程统编教材，由于难度大，很多高校已经放弃使用。我校一直坚持使用，但指定学生同时使用难度较低的工程流体力学参考书，教师掌控知识高点但简化应用背景，与低难度教材在静力学基本方程、动量定理、伯努力方程、N-S方程等重要的知识点做好教材与参考书的对接。
1.2 网络媒体
国家精品课程建设已经为工程流体力学的教学创造了非常繁荣的精品网络课件群；相比教材，课件的解析性、沟通性、纠偏性和练习性强，优秀的网络课件是工程流体力学课程的宝贵教学资源。
1.3 音像媒体
都江堰、灵渠、三峡等水利工程都已逐渐成为重要的旅游景点，利用这些景点的专题片了解水利工程的流体力学知识：都江堰的鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶引水口；灵渠的铧嘴与三七分流；三峡蓄水与沿江生态；引导学生们从流体力学的视角去感受人类水利史上充满智慧光彩的宏大工程。旅游景点的音像宣传片也是学生课后学习的有益素材。
1.4 新闻媒体
与流体力学相关的大事件新闻报道是流体力学教学内容的重要点缀。灵芝机场建在雅鲁藏布江的峡谷里，周围都是海拔4600米以上的山，2006年9月1日灵芝机场首航是对27m/s风流和切变的成功挑战；2007年2月顶风行车的新疆列车倾覆，龙卷风新闻报道、因起飞跑道错误而导致的坠机事件、南水北调、西气东输的工程进展等都是流体力学知识相关度极高的新闻素材，启发学生们关注身边的流体力学。
1.5 实物媒体
实物及模型直观、可触，是最好的多媒体。例如对于测压部分，将压力表、皮托管等小体积实物带进课堂，让学生课后动手解剖；组织学生观察手动压水井，并利用所学知识分析其原理、了解其结构；组织学生利用课余时间观察实验室的部分流机实物及模型，加深对流机的原理、结构的认识。
2 重教学互动
课堂是教师授课的舞台，但是全程讲解缺少互动，教学效果不好。教师的精讲和梳理应当辅以学生的互动训练。因此，设计了2～3次教学互动主题活动。一是在课程进行到中期，学生们已经具备流体力学基础知识时，让学生们用“流力眼”过滤身边的流体力学现象，特别是以流程性材料的加工与制造为工业背景的流体力学现象。学生们会惊奇地发现生活中、工程上流体力学现象一直伴随我们左右。因为密切，因为有用，学生自主学习的主体地位得以确立，独立思考，主动求知，使学生从知识的被动接受者变为知识的主动构建者，从“要我学”转化为“我想学”“我要学”。二是选择章节转承有难度的新内容开始，以“为新章节写导语”为互动主题，启发学生挖掘知识结构的联接与发展。灵活学习，动态学习。
尝试设计部分题目，让学生课后以3～4人成组查资料、交流、探讨，并形成文本或P P T；鼓励电脑好的同学以组为单位，设计动画，对部分流体力学的原理以及实物、模型的原理、结构、运转进行模拟、演示。择机当众宣讲和展示，既调动学生课后学习的主动性，又培养观察、思考的好习惯，同时对学生的交流、协作能力的培养很有意义。
3 走近科学家的科学实践
绕流与输运是本科流体动力学的两大部分。流体输运是过控专业学生非常愿意了解和掌握的，因为专业相关度高。过控专业的成套过程装置是组成过程工业的工作母机群，通常是由一系列的过程机械和过程设备，按一定的流程方式用管道、阀门等连接起来的独立的密闭连续系统，流程性材料在其中经历的流动和输运，学生们有自主学习的需求和动力。绕流(包括势流与边界层)内容在矿物加工的很多问题中都是基础，具有重要影响，在本科流体力学中内容篇幅较少，很多规律都是半经验公式，相比流体输运的连续性方程、动量定理和伯努力方程，讲起来枯燥，学生们困惑。为了调动学生学习热情，在绕流与边界层等难度较大的章节，以“普朗特、冯-卡门和钱学森三代师徒与现代航天科技”为题，引导同学们走近科学家的科学实践。当讲到壁面摩擦阻力系数、斯托克斯阻力系数等经验公式时，我们介绍了卡门-钱阻力系数公式，首先建立学生们对经验公式的崇敬，经验不是“大概”更不是“随便”，每一个经验公式都是科学大师心血和智慧的结晶。然后引导学生们理解流体是通过边界层对被绕流物体施力，边界层的形态决定被绕流物体受力的大小和方向，因此也决定了绕流物体的轨迹。
4 教学效果
工程流体力学历来被认为是很难讲授的课程，概念抽象、公式多、枯燥无味是大部分学生对这门课程的反映，我校化工学院矿物加工和过控两个专业在工程流体力学的教学中，改变传统的灌输式教学，充分利用现有的各类教学媒体和手段，以学生为教学主体，采用新颖的教学互动方式，提高了学生对工程流体力学的兴趣，变被动接受为主动吸收，课程结束后学生的反映不再是枯燥无味，而是有趣、有用，取得了良好的教学效果。
摘要：针对中国矿业大学矿物加工和过程控制的专业特点,结合工程流体力学的知识体系,运用多种教学媒体和新颖的教学互动方式,激发学生的学习主动性,取得良好的教学效果。
关键词：流体力学,教学媒体,教学改革
参考文献
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[4]陈晓珊,洪文鹏,张玲,等.工程流体力学课程改革的思考[J].东北电力学院学报,2006,26(3):54～56
工程流体力学论文 篇2
流体力学是工科院校普遍开设的专业基础课程，学科的渗透性很强，与所有基础和专业学科之间都有交叉，在学生知识能力培养和知识体系结构中起着承上启下的作用。
，我校流体力学被评为上海市精品课程。
在4年多的建设过程中，流体力学课题组先后承担了校级、上海市级重点课程建设及重点教材建设等多项教改项目，坚持以培养海洋工程创新型人才为目标，在流体力学教学体系的建设方面取得了宝贵的经验。
1 结合海洋大学特点，调整教学内容，完善课程体系
我校流体力学类课程覆盖海洋渔业科学与技术、海洋环境、海洋技术、热能动力工程、建筑环境与设备工程、环境工程、环境科学、机械设计制造及其自动化等专业，每年选课学生超过700人。
针对各个专业学生的不同需求，我们在课程设置、教学内容上都做了相应的调整与完善。
本课程在我校的定位是：以海洋学院的海洋渔业科学与技术、海洋环境、海洋技术、环境工程专业为重点的海洋类本科生的专业基础主干课程;面向食品学院和生命学院的热能动力工程、建筑环境与设备工程、环境科学专业的工程应用类本科生的专业基础平台课程，满足工程学院的机制专业培养要求。
以工程流体力学课程为龙头，以培养海洋人才的创新能力为目标，完善优化流体力学类课程群的配置、学时安排，并完成所有课程新教学大纲的编写工作，逐步形成一个完整的课程体系，重点完成了实验课和仿真课程软硬件的配套建设，突出强调流体力学的应用实践环节。
根据工程实际需要，将流体力学的教学内容分为三个层次，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。
根据不同专业对流体力学知识的需要，设计了不同的模块组合。
如对海洋相关专业的学生，增加了水波理论，重点强调实验实践环节;针对食品专业的需要，增加了气体及热力学类内容，并编写了多套相关自测题供学生选用;针对水产及生物类专业的学生，为让学生能够更好地研究鱼类等的动物习性，增加了数值仿真模拟，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。
2 出版多部教材，完善流体力学课程教材体系完备
，《工程流体力学》教材被列为上海市教委普通高等学校教材重点建设项目，历经3年多的编写和有关专家的评审，我校教师编写的《工程流体力学》于2月由上海交通大学出版社出版。
该教材的最大特点是考虑到普通工科院校非力学专业学生的情况，尤其是一般工科专业学生的基础和专业需要，尽可能简化对公式、定理的数学推导，注重对物理概念的阐明、理解和应用，特别强调知识的实际应用。
，《工程流体力学》教材被上海市教委评为优秀教材三等奖，获上海海洋大学教学成果一等奖。
，我们对第一版教材部分章节的内容进行了更新、充实和修订，更加注重拓宽知识面和实际工程应用。
9月，第二版《工程流体力学》及配套教材《工程流体力学习题解析》由上海交通大学出版社出版发行。
203月，由同济大学出版社出版的《力学基础实验指导―理论力学、材料力学、流体力学》，其中的流体力学部分(第三大部分)，重点强化课程体系中的实验环节，完善了流体力学课程的教材体系。
我们还完成了流体力学试题库建设工作，提高了试题质量，真正做到了教考分离，为相关师生提供了丰富的教学资源库，促进了教学质量的提高。
早在20，我们就开始了“流体力学研究型教学的改革与实践”上海水产大学(20更名为上海海洋大学)一般课题项目的研究工作;为配合新出版的教材，我们还申请了校级一般课程建设项目“工程流体力学(CAI课件)建设”，制作了与教材配套的`、有自主知识产权的课件光盘，课件共有700余张PPT，图片色彩鲜明，其中插入的20多个原创动画形象生动逼真，做到了工程流体力学电子教案光盘版与教材同步发行。
3 完善实验教学条件，形成完整的实验教学体系 随着我国，特别是上海市海洋战略布局和海洋经济的发展，我校海洋学科发展迅速。
首先，为配合新开设的独立实验课，添置了多种类、多套数的多功能流体力学实验装置、动量定理实验仪、空化实验仪等流体力学常规实验设备，保证了高质量完成流体力学本科实验教学任务。
根据购置的实验设备，自行编写了实验指导书，明确了仪器设备的工作原理、实验过程的具体步骤、实验结果的分析和处理以及实验中的注意事项等内容;为了实现实验教学的多样化，自行编制了工程流体力学实验教学演示软件，内容形象直观，使学生一目了然;合作研制了小型循环水槽及直流式风洞，并配备了数据测试采集系统，可进行圆柱、翼型、浮标、波能装置等模型的流场显示及水动性能测试，使实验教学的质量和效率得到了提高。
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，而流体力学实验是揭示流体运动规律的一种重要手段，为此，经多方筹建，我校海洋环境专业于开设了流体力学独立实验课，帮助学生加深对所学理论的理解，更好地用所学理论解决生产实际中的问题。
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。
为了满足海洋学科对流体力学实验的更高要求，我们陆续建成了大型室内动力深水压力桶，配备了数据测试采集系统，可进行圆柱、翼型、浮标、波能装置等模型的流场显示及水动性能测试。
我校地处临港，旁临东海，学生参加各种海试试验方便。
利用这些实验平台，相继开设了多种设计性、综合性实验，主要包括湍流、流体数值模拟计算应用、波浪能发电装置开发等，对于学生创新能力的培养起到了至关重要的作用。
4 以科研促进教学，培养学生的创新能力，构建创新型培养体系
近三年，教师发表学术论文40余篇，SCI收录4篇;课题组教师主持省部级及以上科研课题共20余项，其中国家自然科学基金1项，上海市自然科学基金2项，农业部专项3项，海洋工程国家重点实验室开放基金2项，国家海洋局重大专项2项，上海市教委创新项目2项。
有20余名硕士研究生、多名本科生参与科研项目，学生创新意识和能力得到了培养与锻炼。
近年来，学生在科研创新方面热情很高。
在全国“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中，年，我校羊晓晟、侯淑荣、马利娜、沈小青的“一种新型海洋波浪能发电装置”获得全国竞赛三等奖;20，曹星、陈功的“风浪发电转换机”获得全国三维数字化创新设计大赛上海赛区二等奖。
工程学院学生孙奇结合所学流体力学知识，自主创业，创立了上海鑫靓科技服务有限公司，开办节水高效汽车洗车业务服务师生。
2011～年，学生成功申报市、校、院级涉及海洋工程方向的大学生创新性项目16项。
在流体力学教师指导下，学生还获得43项国家实用新型专利，另有多项发明专利进入实审阶段。
学生参加教师科研项目19项，均取得了很好的成效。
在我校机械设计制造及其自动化专业本科学生的毕业设计题目中，海洋工程类流体力学相关研究比例较高，特别是在大学生科技创新活动中心的组织下，我校成为上海市船舶与海洋工程学会的团体会员单位，并在我校建立了上海市船舶与海洋工程学会学生分会，流体力学的师生参与热情较高。
5 结束语
工程流体力学是一门非常重要的专业基础课程，它具有较强的理论性、抽象性和实践性。
笔者主要介绍了我校工程流体力学课程体系的建设与实践，主要包括：多层次、多专业的课程体系构建;先后出版了《工程流体力学》《工程流体力学习题解析》和《力学基础实验指导―理论力学、材料学、流体力学》教材，流体力学课程教材充足;完善实验教学条件，形成完整的教学实验体系;培养学生创新能力，构建创新型培养体系;以科研促进教学，培养学生创新能力，构建创新型培养体系，不断培养学生的工程意识和工程实践能力，提高创新能力，使学生真正掌握该课程的核心知识，提高分析问题和解决问题的能力。
参考文献
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工程流体力学论文 篇3
关键词：教学模式；项目教学；教学方法；合作学习；考核评价
作者简介：徐砚（1961-），女，黑龙江呼兰人，哈尔滨电力职业技术学院动力工程系，副教授；王洪旗（1964-），男，河北河间人，哈尔滨电力职业技术学院动力工程系，副教授。（黑龙江 哈尔滨 150030）
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）33-0057-01
在电厂热能动力装置专业（简称热动专业）开展的基于工作过程系统化课程开发试点工作中，根据热动专业人才培养方案和培养目标，认真研究和分析了本专业岗位的典型工作任务和职业素质需求特点，将原“工程流体力学”课程进行分析论证整合，调整为学习领域课程“流体流动能量分析”，旨在强调流体作为电力生产的重要工作介质所起的能量输送和转换的重要作用。采用更具有职教特点、更适合岗位工作要求的教学方法和内容，先进的教学设计理念和现代教育手段，小组合作学习的方法，注重学习过程和素质能力的评价方式，全面提升教学质量，全面提高学生的综合职业素质，为学习后续课程、考取本专业相关的“职业资格证书”、完成本专业相关岗位的工作任务打下良好基础。
一、教学模式和教学内容
电厂热能动力装置专业主要面向发电、电力建设等企业，培养能够完成热力设备安装、检修、运行、调试和技术管理工作任务，德、智、体、美全面发展的高等技术应用型专门人才。“流体流动能量分析”课程是本专业进行职业岗位能力培养的一门核心课程，属于专业基础课的范畴，不直接对应典型的工作任务，反映部分典型工作任务的某些共性内容与要求。在本专业主要岗位群中（汽轮机运行值班员、锅炉运行值班员、除尘脱硫值班员、锅炉检修工、汽轮机检修工、泵与风机检修工等）都必备流体力学知识。按照本专业岗位的实际工作任务需求构建课程体系、组织教学内容、设计教学项目，采取了项目教学、任务驱动、行动导向的教学模式，注重学生在校学习与实际工作的一致性，使理论教学与实验教学紧密联系，为岗位需求提供职业能力，为培养高端技能型人才提供保证。
采用将教学内容模块化、层次化的教学方式，面向电力生产技术，根据工作任务和工作过程确定教学内容，再通过归纳、总结、提炼并遵循认识规律将教学内容总结为教学项目，依据电厂热力设备和系统的实际水力分析及计算的工作任务设计教学项目和学习任务。针对每个学习任务按照咨询、决策计划、实施、检查评价等进行教学组织设计。本课程共设计了“流体及其压力的认识”、“静止流体势能转换分析”、“流动流体机械能转换分析”、“流动阻力损失的计算”、“绕流运动分析”、“气体流动特性分析”六个教学项目（含18个教学任务），每个教学项目设有知识目标、专业能力目标、职业素质目标。知识目标侧重于应知，重在基本概念、基本原理的掌握和理解；能力目标侧重于应会，能用所学的流体力学知识分析和解决工程实际问题；素质目标强调团队精神、职业道德、交流和学习能力的培养。紧密围绕本专业岗位需求，学习实际工程所涉及到的流体力学的基本概念、基本原理，并具有一定的流體能量分析能力和管路水力计算能力。在完成相关训练项目的过程中学习有关的技术知识，分别对应理论验证和单项技术运用能力的培养、动手能力与设计计算能力的培养、知识拓展能力和创新能力的培养。
二、教学方法和教学手段
采用工学结合、理实一体的教学模式，根据不同项目内容，在教学中灵活运用项目导向、任务驱动、案例分析、多媒体演示、分组讨论、实验、启发引导、边讲边练等教学方法，引导学生积极思考、乐于实践，提高教与学的效果。授课前一周向学生下达项目任务书，内容包括学习任务描述，学习场地、设备，知识、素质、能力目标，咨询问题和途径等，学生按照任务书的要求，咨询信息形成学习笔记，小组讨论形成项目实施方案。做到课内教学与课外教学相结合，自主学习与指导教学相结合。通过贴近岗位工作的电力生产实际案例导入知识，训练分析和计算能力，使能力培养与工程实践相结合。选题、选材注重共识性、综合性、工程性、创新性，同时体现新颖性、趣味性、互动性。将实践性强、技能训练要求高的内容，通过模拟实验、实验操作、边讲边练的方式，提高学生的动手能力。将传统教学方法与现代教育技术相融合，向学生提供教学资源库（包括教学课件、自学指导书、习题集、实验指导书、模拟实验软件、相关电力生产设备及系统视频和图片、国家精品课网址、其他参考教材等），开阔学生视野，拓宽学习渠道。充分利用多媒体课件、录像片、图、表、网络等现代化的教学手段，通过视觉、听觉，全方位加强学生对知识的理解和记忆，同时结合板书等传统授课手段，扬长避短，获得最佳效果。
三、学习方法和考核评价
以学生为中心，支持学生自主学习、协作学习和探究式学习，每个项目的实施都采用小组合作学习的方法，强化学生的团队协作精神，增强学生主动参与和个性发展。班级40人，分成4个小组，课上先由小组派代表汇报咨询信息情况、存在问题，再由教师适时讲解、分析，最后小组讨论总结，实验和水力计算项目由小组自行设计方案，分工合作完成。事实证明，试点班学生的学习能力、学习积极性和主动性明显提升。
突破传统考核模式，加强过程考核，注重素质和能力培养，全面公正评价学生的学习效果。职业能力评价占总成绩的70%，职业素养评价占总成绩的30%。
1.职业能力评价
（1）基础知识评价。主要侧重于对各个工作任务中所涉及到的基本概念、基本原理的掌握和理解，如连续性方程、能量方程、阻力损失计算等。考核方式为期中测试和期末考试。
（2）专业能力评价。主要侧重于用所学的流体力学知识分析和解决工程实际问题。包括实验项目的操作能力表现，设计计算能力，分析和解决问题的能力。考核方式为完成每个教学项目过程中的咨询问题回答、学习档案检查、实验操作检查、课业报告检查。
2.职业素养评价
（1）平时考勤评价。根据平时上课和实验出勤率进行评价。
（2）学习态度评价。根据每个学习任务完成过程的实际表现，如学习态度、是否遵守纪律、是否团结互助等进行评定。考核方式为个人评价、教师评价、小组评价和小组互评。
四、结束语
工学结合作为职业教育的重要特征已被大家所认识，探索和建立适合国情、符合工学结合要求的新型职业教育课程模式，成为广大职业院校提高教学质量的重要手段。对热动专业的“工程流体力学”课程进行了基于工作过程系统化的改革研究与实践探索，旨在找到更具有职教特点、更适合岗位工作要求的教学方法和教学内容，全面提升教学质量，全面提高学生的综合职业素质、能力。
参考文献：
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[4]路海萍.课程项目化：高职院校课程改革走向的选择[J].大学，2009，
（3）：31-36.
工程流体力学论文 篇4
关键词：工程流体力学,教学改革,教学方法,教学手段
《工程流体力学》是研究流体平衡与运动规律及其在实际工程中应用的一门学科, 它是土木工程专业、水利工程专业、环境工程专业等的一门重要的专业基础课。目前, 《工程流体力学》广泛应用于土木工程的各个领域。例如在建筑工程和桥梁工程中, 要考虑风对高耸建筑物的荷载作用和风振等问题, 这需要以《工程流体力学》为理论基础;再如进行基坑排水、地基的抗渗稳定处理、桥渡的设计等也都依赖于水力分析和计算。可以说, 《工程流体力学》已经成为土木工程各领域共同的专业理论基础。对于土木工程专业的学生来说, 学好《工程流体力学》这门课, 将会让学生受益匪浅。怎样才能让学生学好这门课, 笔者结合自己的教学经验, 认为在讲授《工程流体力学》这门课过程中, 需要注意以下几个方面的问题。
1 上好“绪论”课, 激发学生学习《工程流体力学》的兴趣
“绪论”课是《工程流体力学》的开篇, 老师要高度重视“绪论”课的教学。因为“绪论”课是学生了解《工程流体力学》这门课的窗口, “绪论”课上得好不好对整个课程的教学成功与否至关重要。通过“绪论”课的学习, 要让学生对《工程流体力学》这门课有一个大致的了解, 深刻理解《工程流体力学》的研究任务是什么。使他们深切地感受到流体力学是和我们的生活、和国家的建设息息相关的, 现在不学好有关流体力学方面的知识, 将来在实际工程中万一出现失误, 就有可能给人民生命财产造成重大损失, 通过把思想教育渗透到这门课程之中, 提高学生学习本课程的自觉性、主动性和积极性。
另外, 在讲授“绪论”课的时候, 可以通过一些直观有趣的事例来激发学生的学习兴趣。因为学生是学习的主体, 能否激发学生学习《工程流体力学》这门课的兴趣, 是《工程流体力学》这门课教学成败的关键。教师可以采用图片的形式展示近现代流体力学的新发展及对其他科学领域的贡献, 使学生对该课程有一个比较全面的了解。例如高尔夫球的表面应该是光滑还是粗糙, 汽车的阻力来自前部还是后部, 这种授课形式不仅可以吸引学生的注意力, 激发学生学习热情, 还可以使学生充分意识到本课程对今后工作和学习的重要意义。教学实践表明, 列举事例不仅激发了学生的学习兴趣, 活跃了课堂气氛, 而且加深了学生对所学知识的理解和记忆, 对学习《工程流体力学》这门课大有好处。
2 正确处理经典公式与推导的关系
《工程流体力学》这门课程涉及到高等数学、大学物理、理论力学、材料力学等方面的知识。《工程流体力学》教材在介绍流体平衡微分方程及其积分、流体静力学基本方程、伯努利方程等时有大量的推导过程, 一些老师过分强调《工程流体力学》知识的严密性和完整性, 把每个推导细节都逐一介绍, 而忽略了学生对基础知识的掌握程度, 尤其是高等数学中有关多元函数微积分知识的掌握程度, 学生被弄得糊里糊涂, 知难而退。而有些教师则直接给出公式, 让学生死背照用。针对《工程流体力学》中的公式推导问题, 笔者认为, 应适当略去繁难的公式推导, 突出基础性重点内容。因为如果将所有公式推导都一一进行讲授, 不仅浪费大量时间, 而且还很有可能使学生感到流体力学理论高深莫测, 学生学习起来容易产生畏难心理。教师应该明确推导公式的目的是让学生学会一种处理问题的方法, 通过这些方法的介绍来说明公式的产生及其适用条件, 从而加深对定理的理解和记忆。所以, 在《工程流体力学》教学过程中, 应适当略去繁难的公式推导, 将精力集中在公式建立的基本原理及其适用条件上, 从思路上进行分析整理, 淡化繁琐的数学推导过程。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。再如, 在讲授堰流时, 宽顶堰溢流、薄壁堰溢流和实用堰溢流它们的流量计算公式都是相同的, 只是公式中不同情况下的流量系数不同而已。在讲授粘性流体运动微分方程、紊流速度分布公式等内容时, 只需要从物理概念上作简要说明即可, 这样处理不仅让学生有了独立思考和自学的机会, 教师也有了更多的时间来讲解重要的基本概念、基本理论和基本方法。
3 优选习题, 加强练习课与作业讲评
1) 优选习题, 改革习题的构成。教师应注意选择适量的具有代表性的习题, 比如在课堂上可以给学生出一些判断题和选择题, 让学生自己判断一些说法是否正确, 哪一个答案是正确的, 这样可以增加学生对基本概念的理解。其次, 在讲解之前一定要留给学生一定的时间对题目进行思考, 然后根据学生的实际反映情况有针对性的讲解, 发挥学生思考的主动性。最后, 计算题的评讲应重点引导学生从解题过程中获得解决问题的思路方法和技巧, 达到触类旁通的效果。2) 要重视作业的讲评。作业是老师让学生在课后做的习题。笔者认为, 给学生布置作业, 除了计算题之外, 还应给学生布置适量的概念性的题目, 比如简答题。有些教师在课后一般也只给学生布置计算题作业, 这样学生在学习过程中普遍存在重计算, 轻概念, 重答案, 轻解答方法等现象。
由于现在大多数《工程流体力学》教材中计算题较多, 问答题较少, 选择题, 填空题, 判断题等几乎没有。教师在课下需要查阅大量的流体力学教材和习题集, 整理出加深基础知识的选择题和问答题、判断题以及从实际问题中抽象出来的计算题供学生使用。
老师在批改学生作业时, 应及时把学生作业中出现的问题一一记录下来, 然后在进行作业讲评时, 把学生作业中出现的问题通过幻灯片展示给大家, 让学生自己发现作业中出现的问题, 为什么会出现这种问题, 是基本概念不清楚还是由于粗心造成的。
4 把多媒体与传统教学有机结合
目前, 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。《工程流体力学》教学的难点之一是许多复杂的流动物理图像难于用言语清晰地描述。利用多媒体手段, 可以将流体力学中那些很难用语言描述的流动物理图像, 如欧拉法和拉格朗日法描述, 流动显示等搬上屏幕, 纳入课堂, 形象生动, 视听兼顾, 可以帮助学生建立清晰的物理概念, 缩短认识过程, 采用多媒体手段表达后, 不但可以提高教学效率, 帮助学生很好地理解课程的难点, 还可激发学生学习的积极性, 为教学质量的稳定与提高提供保障。
现代化的教学手段和方法确实是实施流体力学教学的重要保证, 流体力学的内容多, 现象多, 概念多, 经验公式多, 且很多现象和概念又复杂、抽象, 难以理解, 诸如:拉格朗日法、欧拉法、流线、迹线等, 仅靠老师在黑板上讲解, 难度是非常大的, 所以必须运用现代化的教学手段, 优化课堂教学, 改进教学方法, 提高教学效率。具体做法是:通过收集、积累, 取得大量工程实际, 从中选取典型事例, 制成录像片、幻灯片等, 有机结合授课内容, 进行分析, 启发学生思考, 活跃课堂气氛。
并不是任何问题都适合采用多媒体手段, 那些难以用语言描述的动态物理图像, 采用多媒体演示的效果固然最好;但工程流体力学教学实践表明, 在推导一些关键公式时, 采用传统教学方式授课, 师生之间可以面对面地探讨疑难问题, 教师能留给学生足够的时间思考、琢磨和消化, 教师也可以根据学生的具体情况提问, 因人而异, 突出重点与难点, 灵活讲解。
在探讨土木工程专业《工程流体力学》课程教学改革的路上, 仁者见仁, 智者见智, 但最终的目的是一致的, 让教师教的尽兴, 学生学的扎实, 虽然困难依然存在, 但创新总在进行。山重水复疑无路, 柳暗花明又一村。
参考文献
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工程流体力学论文 篇5
第一章基本概念
思考题：1-2，1-5，1-6，1-7，1-8，1-9，1-10
习题：1-1（1）、(3)，1-5，1-8，1-9
第二章气体的热力性质
思考题： 2-2，2-3，2-4，2-5，2-13 2-14
习题：2-5，2-13，2-14，2-17，2-19，2-20
第三章热力学第一定律
思考题：3-1，3-2，3-6，3-8，3-9，3-10
习题：3-4，3-5，3-8，3-9，3-11，3-13，3-17
第四章理想气体的热力过程及气体压缩
思考题：4-1，4-2，4-3，4-4，4-6，4-7
习题：4-1，4-2，4-3，4-6，4-10，4-15，4-18
第五章热力学第二定律
思考题：5-1，5-2，5-4，5-5，5-7，5-9，5-11，5-12，5-13
习题：5-2，5-3，5-4，5-5，5-9，5-12，5-16，5-19，5-22，5-24
第六章热力学微分关系式
思考题：6-2，6-5
习题：6-2，6-3，6-4，6-11，6-12
第七章水蒸气
思考题：7-2，7-3，7-4，7-6，7-8
习题：7-1，7-2，7-7，7-10，7-14
第八章湿空气
思考题：8-2，8-3，8-4，8-5，8-6，8-7，8-8，8-9，8-10，8-12习题：8-1，8-2，8-4，8-7，8-8，8-12，8-13，8-16
第九章气体和蒸气的流动
思考题：9-4，9-5，9-7，9-9，9-14
习题：9-3，9-4，9-13
十一章制冷循环
思考题：11-1，11-2，11-13，11-14
工程流体力学论文 篇6
[关键词]流体力学 板书教学 多媒体教学 教学方法
[中图分类号] TB126 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）012-0052-02
随着计算机技术的发展，越来越多课程的板书教学被多媒体教学取代。流体力学作为机械、土木、能源、采矿等专业的基础课程，主要是研究包括液体和气体在内的流体在静止和运动时的力学规律及其与固体壁面间的相互作用力的一门科学。流体力学的研究方法与理论力学、材料力学、弹性力学等有所不同，其主要反映在用场论的观点处理力学问题上。
流体力学中介绍了拉格朗日和欧拉法之间的区别，我们原来都是用的拉格朗日法来解决问题，即对物体的某个质点属性进行研究。而由于流体力学中的研究对象流体具有易流动性，因此某个质点的研究就不能代表整个流体，此时我们引入了欧拉法，即将物理参数（速度、压强、动量等）通过空间点的属性来进行研究，这是在学习中容易造成混乱的一个地方。此外，流体力学在研究不同问题时分别都做了各种假设条件。例如，N-S方程，到目前为止还没有一般解的存在，那么在对N-S方程求解时，就必须做一些假设来简化该方程使其求解，这也是不太容易理解的一个地方。
流体力学被认为是高等数学在工程力学中的应用。因此，要想学好流体力学，首先要有扎实的高等数学、工程力学及大学物理的基础。流体力学还有许多抽象的概念，如什么是黏性，在流体中体现在什么方面，黏性随温度、压力变化的关系等都需要教师去认真细致地讲解。所以学习流体力学首先要改变观念，要有比较强的建立物理模型和数学模型的能力，这样才能学好这门课。那么如何教授这门课、将复杂的数学问题转化为容易理解的物理概念，并让学生理解且记住，这就是教学方法的问题了。
一、板书教学方法
我们知道传统的教学方法就是板书加讲解，有的时候会用到一些教具，但这些都是静态的，对于一些抽象的难理解的概念很难表达清楚。流体力学这门课程具有理论性强、概念抽象等特点，传统的板书教学方法只能口述进行概念讲解，学生看不到实物，即使和实验课相结合，有部分概念还是无法表达清楚。而且除了概念以外，该课程还有大量的方程推导，很多的文字说明、画图等需要大量的板书，每次课几乎都是在不停地写、不停地擦，不仅教师感到筋疲力尽，学生也难以理解，因此很多教师和学生都反应流体力学是很枯燥无味的一门课，但是很重要，不得不硬着头皮去学。
二、多媒体教学方法
多媒体教学作为一种全新的教学方式，现在被越来越多地使用。但现在绝大多数的课程都是在幻灯片中放上讲课的内容，在上课的时候放出来进行“照本宣科”，有的干脆只是课本的扫描，上这样的课，绝大多数学生都是昏昏欲睡。
多媒体教学不仅是幻灯片在课堂上的应用，还应该包括二维及三维动画的演示，甚至是视频或者实验录像、现场工程录像等。多媒体教学为理解难懂的概念、定义提供了先进的手段，尤其是丰富的现场工程、实验的图片、录像等不仅丰富了课程的信息量，更能刺激学生的感官、激发学生的兴趣、拓宽学生的思路、开阔学生的视野。
但对于流体力学这样的课程如果仅有幻灯片加板书的内容，那么对公式的推导也不能很全面地讲解。我们知道，公式推导就是边讲解边思考边进行，这样才能更好地掌握。如果省略板书学生对于前因后果都不太容易理解，且信息量大，没有思考时间。
如何将板书和多媒体相结合并能取得最佳的教学效果，一直是很多高校教师在研究的问题。
三、板书和多媒体教学有效结合的教学方法
对于制作的课件（包括幻灯片、动画、影片等）应该与课本结合紧密，包括章节名称、讲解顺序、重难点等都要根据课本内容在PPT中按照板书表达出来。这里值得注意的一点是，不能一次出现整页的文字，这样不仅让人看得眼花缭乱，也没有时间思考，直接就能看到结果，根本不能达到预期的效果，而应该逐字逐句通过人为的控制出现。在这个过程中我们可以边讲解边让学生思考，逐渐地出现我们所需要的答案。当然这样做需要很多的时间，但教学效果会大大提高。下面具体说明怎样将多媒体与板书相结合。
首先，对于第一章绪论部分的讲解，可以结合大量的实例，如都江堰、大禹治水、足球射门、火箭升空、消防等动画或视频对学生讲解本门课程的目的、学习方法和意义，以此可得出该课程与社会各领域之间的紧密联系，让学生对流体力学课程产生兴趣，感到该课程并不难。
其次，对于难理解概念的讲解，可以制作动画来表现。例如，流体质点，我们定义的文字叙述是指体积无限小的流体微团，即宏观尺寸充分小，微观尺寸足够大。那么如何来理解这两句话呢？如何利用动画来表示？我们首先可以在一个流体中取出非常小的一个点，指出该点就是一个流体质点，由于是一个点我们可以说它是没有尺寸的，这个尺寸指的就是宏观尺寸。再利用放大功能将该点无限放大，此时该点的区域内部存在无限多个细小颗粒（点），这无限多个点就代表了足够大的微观尺寸，再将放大镜去掉，那么就又回到了宏观上一个无尺寸的点。通过这个动画很好地表达了我们的第一个概念——流体的研究对象：流体质点的定义，形象直观，并能给学生留下深刻的印象。对于其他的内容，如拉格朗日法、欧拉法的说明，以及流线、迹线等概念的解释都可以用动画来表达清楚。这样，学生对于这个生涩的定义就有了很好的理解。
再次，对于公式推导方面的讲解，可以和板书相结合。例如，在讲解静止流体对平面壁的作用力时，用幻灯片给出已知条件即平面壁面积，与水平面所成的夹角，重心、型心所在的高度等，以及示意图。但是，公式的推导过程必须使用板书，推导时给示意图添加一些当时所需要的力或假设条件，得到结论以后，就可以通过幻灯片对每一个物理量进行更深层次的讲解。例如，平面壁上的总压力P=γhcA，这里说明A是淹没面积，此时根据需要，幻灯片上的淹没面积就可以用另一种颜色表示出来，这样学生对公式的每个数学符号在计算时就不会带错值，对公式也能有很深刻的认识。
另外，对于实验方面，可以将动画和实验视频相结合播放给学生观看并讲解。以雷诺实验为例，可利用flash动画对该实验装置进行描述，再逐一播放动画使学生了解层流和紊流的定义，以及各自存在的条件。等学生有了最初的印象后，再播放整个实验过程的录像。这样学生在做实验之前就能对该实验有一个大概的印象，真正实验时就能更好地记住实验的条件、过程以及结论，并能很好地记住该实验的结果及一些注意事项。
最后，对于例题、作业的讲解，如果是选择题、填空题都可以直接在大屏幕上显示出来。如果是计算题、证明题可以和公式推导类似，大屏幕上显示题目和图，利用黑板进行讲解。
四、结语
多媒体教学并不意味着摒弃一切传统的教学方法和手段，而对于流体力学这门课的多媒体教学方法更需要我们不断地进行探索。多媒体教学不能完全替代传统的板书教学方法，只有将两者有机结合才能发挥出最佳的教学效果。我们最终的目标是让学生感到流体力学这门课上起来是生动有趣的，让教师感到一节课下来是轻松惬意的。
[ 参 考 文 献 ]
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工程流体力学论文 篇7
随着中国工业化进程的不断推进和“再工业化”战略的提出[1], 我国需要一大批有着扎实的专业知识、具备良好工程能力的工程师人才。应用型本科院校承担着培养创新能力和工程能力人才的重任。如何使毕业生具备良好的自主学习能力、团队合作意识、系统分析和动手能力, 已成为我国高等工程教育改革的重点和难点。
CDIO是一种强调创新与工程实践的新型高等教育模式, 其核心是将教学与工程实践紧密结合, 以满足企业对工程人才知识结构和工程能力的需求, 解决传统工科高等院校在人才培养中出现的重理论教学轻实践问题。按CDIO模式培养的学生, 学习迁移能力、理论联系实践能力强, 具备自主学习能力和“终生学习”的习惯, 深受社会与企业欢迎[2,3]。
工程流体力学是力学的一个重要分支, 侧重在生产生活上与气体和液体相关的工程实际应用, 它不追求数学上的严密性, 而是趋向于解决工程中出现的实际问题[4]。要求学生对试验研究、理论分析和数值计算有深入的理解, 才能对实际工程问题进行定性、定量分析。将CDIO教学模式引入工程流体力学的课程教学改革中, 更有利于提高学生的工程实践能力和水平。
1 工程流体力学课程存在的问题
1.1 理论教学困难
随着教学计划改革的进行, 工程流体力学课程的教学计划课时由传统的50课时缩减为目前的32课时。其中, 教学学时为26课时, 实验学时为6课时, 学时少, 内容多, 学生理解困难。
1.2 学生学习主动性差
传统课程理论性较强, 需要熟练掌握的公式复杂, 内容较为抽象, 学生存在理解困难、理论与实践脱节等问题。同时实验环节学生的参与度很低, 看多于做, 更谈不上思考和理解。
1.3 考核方式单一
传统的笔试考核方式造成了学生学习依赖心里严重, 学习迁移能力差等问题。只在乎基本理论的死记硬背和卷面考试, 面对实际问题无从下手, 难以判断学生对课程的掌握情况。
2 CDIO工程教育理念
CDIO工程教育模式是由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究团队于2001年创立的新型的工程教育模型。CDIO即构思 (Conceive) 、设计 (Design) 、实施 (Implement) 和运行 (Operate) , 包括了三个核心文件:1个愿景、1个大纲和12条标准[5]。根据工程师应具备的能力以逐级细化的方式表达出来, 为工程教育改革提供了系统全面的指导, 代表了当代工程教育的发展趋势。
CDIO工程教育模式从2005年引进我国以来, 取得了令人瞩目的成就。燕山大学作为教育部机械类、电气类的CDIO工程教育模式研究与实践课题组试点的第一批高校之一, 积极推进CDIO工程教育改革进程。自2008年春季学期开始实施基于CDIO模式的教学改革以来, 已经培养了七届毕业生, 积累了丰富的教学改革经验, 并不断进行创新, 为CDIO工程教育模式在中国的发展做出了一定的贡献。
3 规划调整基于现代工程环境下的“工程流体力学”课程体系
传统的工程流体力学教学体系已经不能满足当今社会对工程人才素质的需求。基于CDIO思想构建的新的课程体系, 加强了对学生基础知识积累和运用的要求, 强化工程实践环节, 重视对学生动手能力的培养。同时, 重点介绍工程流体力学的最新科学技术领域和工程领域的发展, 以构建新型多层次课程教学体系。在实际改革进程中, 要强调基础素质的培养, 采用课堂理论教学、课下多层次实验和三级项目相结合的方法, 注重与学生之间的交流与反馈, 将基于CDIO的课程教育改革平稳、有序地进行[6]。
4 基于CDIO的课程具体教改内容
4.1 理论教学环节改革
针对工程流体力学学科基础性强, 理论难度大, 应用范围广的特点, 基于CDIO思想的课程改革采用将授课内容精简, 关键知识点精讲, 综合性知识点布置主题性任务的方法, 让学生主动学习, 拓展知识面, 培养了学生进行独立思考的能力。充分利用互联网资源以及教师的实际工程经验, 对知识点进行剖析, 增强学生对知识点的感性认识。同时制作大量的流体流动动画, 展示最新工程流体力学学科应用资料, 极大地丰富了教学资源, 便于理解重要知识点, 激发学生的学习兴趣和主动性。
4.2 实践教学环节改革
华裔诺贝尔物理学奖获得者李政道先生, 在关于杰出科学人才培养的问题上特别强调实验精神和实验能力。基于CDIO思想课程改革的实践环节, 以三级项目为主, 多层次实验教学为辅, 全面锻炼学生的知识检索能力, 团队协作交流能力, 多学科、大系统的掌控能力, 并能够对学生知识的掌握情况进行深入的了解[7]。
工程流体力学三级项目包括:系统全面的任务要求, 灵活多变的题目选择, 细致的团队任务分工, 明确的节点汇报形式, 以及一套合理的考核机制。
以2014年秋季学期工程流体力学三级项目为例, 要求每个班级的学生自行组队, 3-5人一组, 每组选出一个组长, 分别从表1的六个题目中任选一个为题, 对该题目进行分析、求解, 明确组内成员分工, 按时进行节点汇报, 最后提交三级项目的课程报告和项目感想, 抽签进行PPT汇报。
通过对学生的反馈信息和实际表现进行分析可以看出, 三级项目的方法可以将CDIO教育改革理念与课程知识完美融合。不仅让学生对所学知识有了更加深刻的理解, 锻炼工程实践能力, 而且让教师的参与者和引领者作用得到充分发挥。
4.3 学风建设环节改革
工程流体力学课程的理论难度较大, 采用传统的课堂式教学和单一卷面考核的方式, 使学生只关注考试得高分, 做实验不提前准备、不关注原理, 更让一部分学生产生了课程学了也毫无用处的想法。
基于CDIO工程教育的流体力学课程改革, 严格按照CDIO的12条标准与能力大纲的要求, 设计出一套合理的、循序渐进的三级项目考核机制。在项目的进展过程中, 学生需要付出很多的课余时间, 对项目的相关内容进行广泛的搜索和学习, 通过软件仿真、理论计算以及与工程应用对比等方式, 使学生对所学知识有了更深刻的认识。同时, 学生充分体会到了团队合作过程中, 成员间交流、沟通、共享的重要性, 体会到了集体智慧带来的冲击, 以及团队合力完成项目的成就感。在听取其他小组汇报的过程中, 对整个课程也有了更加深刻的理解。
4.4 教师身份转换环节改革
根据CDIO工程教育改革方案的要求, 教师不仅仅是知识的传播者, 更是知识交流的参与者和引导者[8]。教师在自身知识和工程经验积累的基础上, 严格按照CDIO工程教育改革能力大纲要求, 系统、全面地整理出独具特色的课堂教学教案。表2给出了工程流体力学课程某一个单位学时的部分课堂教学教案, 只有按照详尽的能力大纲的要求, 才能充分保障教学质量。在三级项目考核机制的进程中, 每个小组都要与教师在课下进行深入的沟通和交流。这种轻松、愉悦的沟通方式, 不仅拉近了教师与学生之间的距离, 而且使教师能够更加充分地发挥参与者和引领者的作用, 积极地引领学生走向自主学习和探索的阶段。
4.5 考核机制环节改革
与传统单一卷面考核的方式相比, 基于CDIO工程教育改革的考察机制更加注重对学生学习态度和学习能力的考察。目前采用的考核方法是:课堂出勤0.1, 平时作业0.1, 实验成绩0.1, 三级项目0.1, 考试卷面成绩0.6。其中, 三级项目由二部分组成:
(1) 组内互评等分, 总分5分, 最优分和最差分相差不得小于1分, 组内人均得分为4分;
(2) 导师评分, 总分5分, 最优分和最差分相差不得小于1分。
实践证明, CDIO工程教育改革的考核机制更加公平、合理, 克服了学生对卷面考试的依赖, 提高了学习的积极性, 同时保证了课程、实验和三级项目的正常有序进行。近三年的课程合格率由改革前的低于75%, 稳步增长并保持在90%以上, 获得了学生们的广泛认可。
5 结束语
CDIO工程教育体系是基于欧美发达国家的教育基础而提出发展的, 并不完全符合我国的教育情况和社会背景。如何将CDIO工程教育改革消化吸收, 与中国的社会现状和教育现状相结合, 走出一条具有中国特色的教学改革之路, 是今后CDIO在中国发展的重点和难点。
通过对几年来基于CDIO工程教育理念的工程流体力学课程改革成果进行分析, 可以得出很多宝贵的经验。应用型本科院校必须克服困难, 强调方法, 将改革进行下去, 只有这样才能培养出符合当代社会发展需要的工程型人才。同时, 教育改革是一个漫长的过程, 必须本着“决策—实施—检查—反馈—修正”的闭环管理思路, 才能将改革合理、平稳地进行下去。
摘要：针对工程流体力学课程当前存在的问题, 结合CDIO工程教育模式, 从理论和实践之间的关系、学风建设、教师身份转换以及考核机制方面进行改革, 重点加强对学生主动学习能力, 工程应用能力和团队合作能力的培养。实践表明, 实施CDIO工程教学改革达到了预期的人才培养目标, 也对其他课程的教学改革具有参考意义。
关键词：CDIO工程教育模式,工程流体力学,教学改革,三级项目
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《工程流体力学》教学改革研究 篇8
一、应用多媒体辅助教学
流体的运动与固体的运动相比要复杂得多, 流体在运动过程中存在诸如激波、接触面间断、两相流体之间相互掺混等复杂现象, 这也正是许多学生在学习流体力学时感觉吃力的原因。采用多媒体辅助教学可以通过大量的图片或视频资料向学生直观、清晰地展现复杂的流动现象, 使学生较容易地掌握相关内容, 提高教学质量。工程流体力学研究内容较多, 涉及范围较广, 在有限的课时内传授给学生的信息量较大。传统教学中知识的传播主要靠教师的口授与黑板板书, 在一定程度上限制了课堂信息的含量, 多媒体教学充分地利用了电脑能够存贮大量信息的优势, 授课的信息量明显增多, 教学内容更加丰富, 使学生在有限的时间内接收更多的知识, 开阔了学生视野, 增加课堂知识的容量, 提高了教学的效率。对于较重要的公式, 可以采用传统的板书教学, 留给学生更多的思考时间, 加深学生对公式推导过程理解。
二、运用启发式教学
启发式教学的思想, 即“不愤不启、不悱不发”[2], 通过提问, 激发学生的求知欲望, 通过合理的安排教学内容, 引导学生深入学习和思考, 增强学习兴趣, 变被动学习为主动学习。它对于学生学习能力的培养和智力水平的提高很有帮助[3,4]。
针对《工程流体力学》课程内容抽象的特点, 为充分调动和提高学生的学习兴趣, 一方面而言, 教师在开始讲授本门课程时应通过一些与专业密切相关的具体事例, 使学生能充分意识到本课程对其今后工作和学习的重要意义, 激发其学习的积极性。另一方面应灵活运用启发式教学增强学习兴趣。如在讲牛顿粘滞系数时, 先问同学们奥运会比赛时运动员是穿泳衣游得快还是不穿泳衣游得快, 对于一些问答错误的同学告诉他如果是不穿泳衣游得快的话, 那大家都不穿泳衣了, 答案是穿泳衣的游得快, 因为现代科技生产的泳衣可以将人体表面与水的粘滞力降到很低水平, 引入牛顿粘滞力的概念, 可以再问同学们是在温度高点的水里面游得快些还是在温度低的水里面游的快些, 这个问题虽然同学们过去没有注意过, 不能一时回答上来, 但能激发大家的兴趣, 这时候告诉同学们根据科学家的研究结果, 粘滞系数随温度升高而减小, 在温度高点水里面游泳时, 由于水的粘滞系数降低, 所受的粘滞力要小些, 游得要快些, 或者说游得要轻松些, 这样通过与现实生活的联系, 把一个原本有点晦涩难懂的力学问题很快传授给了学生。
教师在讲授完某一章节内容或某一概念时, 还可向学生讲一些有趣的“悖论”, 如在讲完作用在曲面上的液体压力后, 可介绍著名的儒可夫斯基疑题;在讲完理想流体流动后, 可介绍达朗贝尔佯谬等, 让学生通过对这些问题的思考, 以巩固其所学到的知识[5]。
三、丰富教学方法和手段
根据现代教育理念, 大学学习是基于导师指导下的发现而非信息的传递, 信息的传递即教师指导学生利用网络、书籍, 带着问题去学习, 从而使学生学会对知识进行分类、整理和归纳, 从知识接受者的角色变成了知识探究者[6]。针对《工程流体力学》课程学时数紧 (我校热能与动力工程专业该课程的学时为40) 、内容相对较多的特点, 教师在课堂上单一的满堂灌教学方式已经不能适应目前《工程流体力学》课程的教学实际, 必须采用丰富教学方法和手段。首先, 对于课程内容, 可以采用座谈、分组讨论、课堂提问、学生上台讲解等授课方式, 确立学生在课堂教学中的主体地位。教师要指导和鼓励学生主动探究, 培养积极学习的态度, 并形成师生双方的多元化学习氛围, 提倡在互动中学习。通过师生互动, 充分发挥双方主观能动性, 相互启发, 教学相长;通过生生互动, 学生在讨论中掌握他人发言的要点;在讨论与质疑中, 学会组织、主持小组学习;在交流中不断完善自己的认识, 产生新想法, 在学习中学会理解他人, 尊重他人, 共享他人思维方法和思维结果;在自主、合作的学习过程中, 激励学习动机, 激发创造热情和自主学习的积极性, 增强学习兴趣, 并通过资料的收集、整理及分析, 提高独立思考、解决问题及批判性思考的能力。
四、加强实验教学建设
实验教学是《工程流体力学》教学过程中的一个非常重要的环节, 实验教学不仅可以培养学生的动手能力, 分析和解决问题的能力, 而且还能提高学生的学习兴趣、加深对理论知识的理解、在实验过程中还能将流体力学的各部分知识点有机地联系起来, 使之形成完整的知识链。如在雷诺系数实验中, 当流速较慢时, 同学们观察到染色迹线是一条直线且与玻璃管面平行, 这表明流体质点不互相混杂, 流体质点作有条不紊的有序的直线运动, 这时候为层流, 当流速逐渐增大后, 同学们兴奋地观察到染色迹线在玻璃管内扩散不再是一条直线, 即质点开始相互混掺, 出现紊流, 根据此时的平均流速和液体运动粘滞系数即可计算出雷诺系数。实验指导教师提醒同学们要注意压力表的变化, 当层流时, 压力表指针稳定在一个读数, 当出现紊流时压力表指针不断摆动, 这又是什么原因呢?这就要求同学们将伯努利方程等流体力学中的各部分知识点有机地联系起来解释这一现象。
重庆科技学院这几年利用中央与地方共建资金, 增加了包括工程流体在内的实验室设备的投入, 实验设备台套数由过去6～7一组的实验变为2～3人一组进行实验 (有些实验采用分批次进行, 还可以实现人手一台) , 增加了学生的动手机会, 为培养学生的实践动手能力提供了必须的物质基础。流体力学实验过去主要是验证性实验, 这几年在学校迎接教育部对新建本科院校合格评估中, 大力加强综合性、设计性实验的建设, 提高实验的教学效果, 真正发挥实验的育人目标。在实验教学组织方面:要求学生对实验项目提前预习并提交预习报告、实验成绩评分时加大对实验动手操作能力的考核、实验完后当场上交实验报告, 避免或减少了相互抄袭, 取得了很好的效果。
五、引入CFD技术
随着计算机科学的发展, CFD技术 (计算流体动力学技术) 日趋成熟, 软件得到了较广泛的应用, 已成为解决各种流动现象的有力工具, 过去只能靠实验手段才能得到的某些结果, 现在已经完全可以借助于技术的数值模拟来准确获取[7]。笔者在《工程流体力学》的教学中, 引入CFD技术, 借助Ansys 9.0里面的Flotran程序, 将某些流动问题如串连管路的压强分布、流速分布、断面突扩处的速度矢量, 过流断面主流速度分布等些流动问题通过数值模拟, 直观展示流动现象, 从而将抽象的概念、理论变成形象的画面, 便于学生对所学内容的深入理解, 也利于提高学生的学习兴趣。
六、结语
在综合运用这些教学方式方法, 并不断加强实验教学建设的基础, 本校的《工程流体力学》教学效果有较大的提高, 取得了明显进步。
摘要：《工程流体力学》课程计算公式繁多、内容抽象, 再加上流体的运动复杂, 学生学习过程中感觉吃力、兴趣不佳。根据该课程的特点, 通过全面的教学方式方法及内容改革:应用多媒体辅助教学、运用启发式教学、采用丰富的教学方法和手段、加强实验教学建设、引入CFD技术等, 提高了教学的效率, 增加了学生的学习兴趣, 教学效果进步明显。
关键词：流体力学,多媒体,启发式教学,实验教学,CFD技术
参考文献
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工程流体力学论文 篇9
关键词：工程流体力学,教学改革,多媒体,实验,双语
在全面推进素质教育, 加强创新教育的教学改革进程中, 探索新的教学方法和手段, 在有限的时间内高质量地完成教学任务, 是当前各高校教育教学改革的大趋势。
《工程流体力学》作为土木工程、水利工程、机械工程类学生的一门重要的专业技术基础课, 教学目的主要是培养学生既具有流体力学意识的综合分析能力, 又具有工程意识的解决实际问题的应用能力, 对各类技术人才的培养起着重要作用。
该课程体系可分为基本理论、基本应用与专门课题三大模块, 其研究对象----流体的运动现象和规律十分复杂, 而且影响其规律的因素也复杂得多, 从而导致该课程的特点是概念多, 逻辑性强, 许多复杂的流动物理现象难以用言语和固定图表清晰地表述, 特别是流体运动中动态反映实际工程现象的工程实例, 造成学生对该课程的学习有畏惧感, 经过数学期实践教学, 谈几点对该课程的教改体会。
一、多媒体教学改革
随着多媒体教学设备的增多, 多媒体教学以其形象、生动、具体、直观、易于理解的特点, 充分利用图形、图像、声音等教学手段, 在各高校专业课的讲授中得到了广泛应用, 给教学带来了极大的方便。一方面, 采取多媒体教学不仅可以在一定程度上吸引学生的注意力, 减轻教师劳动量, 更重要的是可以将一些工程实际的图像资料以及一些流动现象非常清晰地展现给大家, 动静结合、直观明了、互动性强。但是也存在一些缺陷:由于大学课程进程快, 信息量大, 一环紧扣一环, 那种在中、小学课堂上出现的活泼、互动的启发式场面, 在大学课堂上一般不易出现。《工程流体力学》课程理论性较强, 公式推导复杂, 流体现象不易理解, 且是一门实验科学, 即使所展示的一些工程实际的图像资料或动画, 由于学生不知实验的前提条件, 在学习该课程前没有参加过工程实习, 缺乏对工程的感性认识, 因此对实验现象也仅停留在表面, 不明就里, 理解仍有困难。对于上述问题, 在教学中进行尝试改进。
1. 将多媒体与板书相结合
对于《工程流体力学》这种工科课程, 当涉及到一些复杂的公式推导时, 实践证明:若教师是在黑板上一步一步推导, 而不是在多媒体上打出一系列的数学表达式, 这将有助于教师将学生的注意力集中在你所传授的知识上, 并且对学生理解记忆该知识点是十分有帮助的。因此教学中采取以多媒体教学为主, 板书为辅的教学手段可以达到非常不错的教学效果。
2. 将CFD应用于多媒体教学, 增强教学效果
多媒体教学中用flash制作的动画已经在日常教学中普及, 但实践证明, 这些动画学生看到的仅仅是现象, 对其产生的原因并不清楚, 比如流体在管内的流动情况, 绕物流动边界层的变化等, 这样有些学生仅仅看热闹, 并没有真正理解流体力学知识。
《工程流体力学》研究的对象是流体, 流体的无固定性、易动性导致其运动现象和规律的复杂性, 而且影响其规律的因素也复杂得多。在该课程中引入计算流体力学 (Computer Fluid Dynamics, CFD) 的流体分析软件Fluent进行流场分析, 则为描述流场提供了有力的工具。Fluent是一种用于流体流动分析的专业软件, 可模拟定常、非定常、层流 (包括各种非牛顿流模型) 、紊流 (包括最先进的紊流模型) 、不可压缩和可压缩流动等多种流动过程及传热过程。由于该数值模拟具有独特的优点, 对每一种物理问题的流动特点, 有适合它的数值解法, 可以便捷地尝试改变各种条件, 对问题从各方面进行分析和讨论, 对培养学生的独立思考能力和创新意识很有帮助。
在模拟分析中, 需要正确地设置边界条件、初始条件, 合理地选择模型, 恰当地划分网格, 因此, 要求学生对问题的发生原因必须清楚, 对分析过程直至最终结果能认真思考和分析。此外, 对同一流体力学问题, 通过改变边界条件或初始条件等因素, 在计算机上能低成本、高效率地求得在不同条件下的计算解, 通过对计算结果的分析, 能找到外界因素对物理过程的影响规律或发现与理论分析不同的地方。因此, 数值模拟为多角度、多方位地分析问题提供了进行各种尝试的机会。这对于发现新的问题或规律是很有帮助的, 也有助于学生养成善于尝试和探求规律的习惯, 树立创新意识[1]。
计算流体力学克服了概念的抽象性和求解物理量场的困难, 计算结果以数据、曲线和图像等形式提交, 直观明了, 信息丰富, 有利于学生加深对概念和方程的理解与应用, 在求解问题的深度和广度上也都有明显提高。对于流体力学课程尤其如此[2]。另外流体流动动画演示模块也可用Fluent制作并导入。
二、实验教学改革
《工程流体力学》是一门建立在实验研究基础上的科学, 也是一门实验科学。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。
随着教育的大众化, 受教育的人数剧增, 而教学实验设备与受教育人数增长不成比例, 导致教学和实验间隔周期时间较长, 实验不能保证独立操作。再加上实验前, 有些学生缺乏必要的理论复习, 致使实验时学生对所学知识基本遗忘殆尽, 理论和实验严重脱节, 实验效果不佳。而且最终考核手段仅是一份实验报告, 导致有些报告内容流于形式, 抄袭严重, 学生对做过的实验不明就里, 只是照葫芦画瓢, 起不到培养学生实践动手能力作用, 更不用说培养学生的创新能力。实验课考核隶属于《工程流体力学》, 因此对实验课的改革势在必行。改革措施:
1. 为减小教学和实验间隔周期时间较长, 实验时
学生对所学知识遗忘问题, 实验前可在课堂上预先演示实验录像, 回顾知识点, 使学生在做实验时不是从零起步, 在有限的时间内获得更多的知识。
2. 实验教学中充分利用教学实验软件模拟各种实
验条件, 例如雷诺实验, 让学生了解不同管径、不同流体, 在不同流速的情况下的各种现象, 弥补实验设备不足问题。
3. 让学生自己动手录制实验, 巩固所学。
这个过程迫使学生录制前必须做好充足准备, 例如实验前必须搞清实验原理、实验目的, 熟悉实验设备, 设计好实验过程。从解说词的编制、到实验操作、录制, 整个过程全部由学生亲自做, 不但加深了对实验的认识, 培养了动手能力, 又增加了其对设备的了解, 而且锻炼了协作能力。实践后学生普遍反响良好。
4. 加强实验课教学的同时, 改革实验课考核的方法。
以往只是单纯地对书面的实验报告和出勤率进行考核, 学生难免互相抄袭, 敷衍了事, 为了避免此类情况, 增加了实验教学考核的分量。除了增加实验课在最终成绩的比例外 (增至10%) , 同时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[3]。
三、教学内容安排变革
1. 对各专业所学的《工程流体力学》共有内容,
以流体力学的基本概念和基本原理为主线, 加强流体力学基础, 突出主要内容, 突出工程应用, 加强前后呼应, 实现教学内容的融会贯通, 以便于学生建立起对流体力学学科的整体认识。
2. 在教材的顺序安排进行了调整。
变特殊到一般的内容为一般到特殊的内容体系, 以便于全面、准确地阐述基本概念和基本定理, 使学生牢固地掌握流体力学的基本理论。例如, 变先讲授静力学为先讲授运动学。这种知识体系, 强调的是用全新的知识体系去理解基本概念和基本定理, 使学生对知识的理解从具体而片面提高到一般而全面, 避免学生因对流体力学基本规律的认知的局限性而盲目应用, 在教学的顺序安排及讲述上, 提高了起点[4]。
四、双语教学改革
科技外语能力对一名工科大学生的重要性已毋容质疑。教育部在《在关于高等学校质量的若干意见》加强本科教育中重要一条就是用外语进行教学。实施双语教学, 不仅是我国高校走向国际化、增强人才国际竞争力的重要措施, 而且是学生掌握最新知识的一条重要途径。特别是进入21世纪, 新知识、新技术的更新周期越来越短, 科学技术跟高校的结合越来越密切, 教学工作必须尽快反映最新科技发展成果, 这样培养的人才才能在国际舞台参与竞争。
我校的双语教学不是很普及, 究其原因, 除了入学时学生素质低于重点院校外, 教师外语水平也是一个制约因素, 况且该课程从知识体系及难度来说本身学生学习就有一定困难, 因此纯粹的英语教材加英语教学并不适合我校。因此教改措施:第一步采用外文原版教材, 但教师用汉语进行讲授。学生只要上课认真听讲, 课后抓紧复习, 即使不能全部看懂原文, 也能基本上掌握课程内容。以后可过渡到使用外文原版教材, 教师板书以外文为主, 部分内容用英语讲授。最高层次就是名副其实的用外语进行讲授, 使用外文原版教材, 教师用外文讲, 学生用外文回答问题, 作业和期末考试也全用外文。
五、结束语
通过上述教学改革, 学生的学习热情和积极性以及学习效果有了一定程度提高。但正如德国哲学家黑格尔曾说过:“伟大的刺激和鼓励是一个教师的主要功劳、主要影响方式。”因此要提高教学效果, 需要教师设计各种有效的教学手段、教学方法、教学内容, 同时配合教师的情感教育、素质教育、心理教育等方面, 以浓厚的教学兴趣从事教学工作, 积极主动地钻研业务, 去探索教育教学规律, 最大程度调动学生学习《工程流体力学》课程的兴趣。
参考文献
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工程流体力学论文 篇10
1 结合海洋大学特点, 调整教学内容, 完善课程体系
我校流体力学类课程覆盖海洋渔业科学与技术、海洋环境、海洋技术、热能动力工程、建筑环境与设备工程、环境工程、环境科学、机械设计制造及其自动化等专业, 每年选课学生超过700人。针对各个专业学生的不同需求, 我们在课程设置、教学内容上都做了相应的调整与完善。本课程在我校的定位是:以海洋学院的海洋渔业科学与技术、海洋环境、海洋技术、环境工程专业为重点的海洋类本科生的专业基础主干课程;面向食品学院和生命学院的热能动力工程、建筑环境与设备工程、环境科学专业的工程应用类本科生的专业基础平台课程, 满足工程学院的机制专业培养要求。以工程流体力学课程为龙头, 以培养海洋人才的创新能力为目标, 完善优化流体力学类课程群的配置、学时安排, 并完成所有课程新教学大纲的编写工作, 逐步形成一个完整的课程体系, 重点完成了实验课和仿真课程软硬件的配套建设, 突出强调流体力学的应用实践环节。根据工程实际需要, 将流体力学的教学内容分为三个层次, 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。根据不同专业对流体力学知识的需要, 设计了不同的模块组合。如对海洋相关专业的学生, 增加了水波理论, 重点强调实验实践环节;针对食品专业的需要, 增加了气体及热力学类内容, 并编写了多套相关自测题供学生选用;针对水产及生物类专业的学生, 为让学生能够更好地研究鱼类等的动物习性, 增加了数值仿真模拟, 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。
2 出版多部教材, 完善流体力学课程教材体系完备
2002年, 《工程流体力学》教材被列为上海市教委普通高等学校教材重点建设项目, 历经3年多的编写和有关专家的评审, 我校教师编写的《工程流体力学》于2006年2月由上海交通大学出版社出版。该教材的最大特点是考虑到普通工科院校非力学专业学生的情况, 尤其是一般工科专业学生的基础和专业需要, 尽可能简化对公式、定理的数学推导, 注重对物理概念的阐明、理解和应用, 特别强调知识的实际应用。2007年, 《工程流体力学》教材被上海市教委评为优秀教材三等奖, 2008年获上海海洋大学教学成果一等奖。2011年, 我们对第一版教材部分章节的内容进行了更新、充实和修订, 更加注重拓宽知识面和实际工程应用。2012年9月, 第二版《工程流体力学》及配套教材《工程流体力学习题解析》由上海交通大学出版社出版发行。2011年3月, 由同济大学出版社出版的《力学基础实验指导—理论力学、材料力学、流体力学》, 其中的流体力学部分 (第三大部分) , 重点强化课程体系中的实验环节, 完善了流体力学课程的教材体系。我们还完成了流体力学试题库建设工作, 提高了试题质量, 真正做到了教考分离, 为相关师生提供了丰富的教学资源库, 促进了教学质量的提高。
早在2006年, 我们就开始了“流体力学研究型教学的改革与实践”上海水产大学 (2008年更名为上海海洋大学) 一般课题项目的研究工作;为配合新出版的教材, 我们还申请了校级一般课程建设项目“工程流体力学 (CAI课件) 建设”, 制作了与教材配套的、有自主知识产权的课件光盘, 课件共有700余张PPT, 图片色彩鲜明, 其中插入的20多个原创动画形象生动逼真, 做到了工程流体力学电子教案光盘版与教材同步发行。
3 完善实验教学条件, 形成完整的实验教学体系
随着我国, 特别是上海市海洋战略布局和海洋经济的发展, 我校海洋学科发展迅速。首先, 为配合新开设的独立实验课, 添置了多种类、多套数的多功能流体力学实验装置、动量定理实验仪、空化实验仪等流体力学常规实验设备, 保证了高质量完成流体力学本科实验教学任务。根据购置的实验设备, 自行编写了实验指导书, 明确了仪器设备的工作原理、实验过程的具体步骤、实验结果的分析和处理以及实验中的注意事项等内容;为了实现实验教学的多样化, 自行编制了工程流体力学实验教学演示软件, 内容形象直观, 使学生一目了然;合作研制了小型循环水槽及直流式风洞, 并配备了数据测试采集系统, 可进行圆柱、翼型、浮标、波能装置等模型的流场显示及水动性能测试, 使实验教学的质量和效率得到了提高。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, 而流体力学实验是揭示流体运动规律的一种重要手段, 为此, 经多方筹建, 我校海洋环境专业于2009年开设了流体力学独立实验课, 帮助学生加深对所学理论的理解, 更好地用所学理论解决生产实际中的问题。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。
为了满足海洋学科对流体力学实验的更高要求, 我们陆续建成了大型室内动力深水压力桶, 配备了数据测试采集系统, 可进行圆柱、翼型、浮标、波能装置等模型的流场显示及水动性能测试。我校地处临港, 旁临东海, 学生参加各种海试试验方便。利用这些实验平台, 相继开设了多种设计性、综合性实验, 主要包括湍流、流体数值模拟计算应用、波浪能发电装置开发等, 对于学生创新能力的培养起到了至关重要的作用。
4 以科研促进教学, 培养学生的创新能力, 构建创新型培养体系
近三年, 教师发表学术论文40余篇, SCI收录4篇;课题组教师主持省部级及以上科研课题共20余项, 其中国家自然科学基金1项, 上海市自然科学基金2项, 农业部专项3项, 海洋工程国家重点实验室开放基金2项, 国家海洋局重大专项2项, 上海市教委创新项目2项。有20余名硕士研究生、多名本科生参与科研项目, 学生创新意识和能力得到了培养与锻炼。近年来, 学生在科研创新方面热情很高。在全国“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中, 2011年, 我校羊晓晟、侯淑荣、马利娜、沈小青的“一种新型海洋波浪能发电装置”获得全国竞赛三等奖;2012年, 曹星、陈功的“风浪发电转换机”获得全国三维数字化创新设计大赛上海赛区二等奖。工程学院学生孙奇结合所学流体力学知识, 自主创业, 创立了上海鑫靓科技服务有限公司, 开办节水高效汽车洗车业务服务师生。2011~2012年, 学生成功申报市、校、院级涉及海洋工程方向的大学生创新性项目16项。在流体力学教师指导下, 学生还获得43项国家实用新型专利, 另有多项发明专利进入实审阶段。学生参加教师科研项目19项, 均取得了很好的成效。在我校机械设计制造及其自动化专业本科学生的毕业设计题目中, 海洋工程类流体力学相关研究比例较高, 特别是在大学生科技创新活动中心的组织下, 我校成为上海市船舶与海洋工程学会的团体会员单位, 并在我校建立了上海市船舶与海洋工程学会学生分会, 流体力学的师生参与热情较高。
5 结束语
工程流体力学是一门非常重要的专业基础课程, 它具有较强的理论性、抽象性和实践性。笔者主要介绍了我校工程流体力学课程体系的建设与实践, 主要包括:多层次、多专业的课程体系构建;先后出版了《工程流体力学》《工程流体力学习题解析》和《力学基础实验指导—理论力学、材料学、流体力学》教材, 流体力学课程教材充足;完善实验教学条件, 形成完整的教学实验体系;培养学生创新能力, 构建创新型培养体系;以科研促进教学, 培养学生创新能力, 构建创新型培养体系, 不断培养学生的工程意识和工程实践能力, 提高创新能力, 使学生真正掌握该课程的核心知识, 提高分析问题和解决问题的能力。
摘要：结合工程流体力学上海市精品课程建设过程中的工作实践, 从不同角度对上海海洋大学工程流体力学课程体系建设成果进行了总结, 涵盖课程教学内容、教材编写出版、实验条件完善、创新能力培养四个方面。
关键词：工程流体力学,课程体系,创新
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浅谈高职工程力学教学 篇11
[关键词] 工程力学；高职
【中图分类号】 TB12-4 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244（2013）12-145-1
工程力学是在高职很多工科专业中开设的一门专业基础课，工程力学研究工程构件最普遍、最基本的受力、变形、破坏以及运动规律，为工科专业的后续课程，如机械原理、机械零件等一些专业课的学习，打下必要的基础。
工程力学是以理论力学和材料力学基本概念和基本理论为基本内容的学科，传统的工程力学教学是一门理论教学课，而高职学生的培养是以市场需求为出发点，以职业能力培养为核心、以工作过程为导向，以工作任务为载体，遵循教学基本原则，汲取先进的职教理念和方法，开发适合专业特色和岗位需求的人才培养。工程力学的教学应围绕掌握概念为基础，以强化应用为重心，以计算分析为中心的内容展开。工程力学内容多且繁，力学知识本身枯燥无味，这就增加了学生接受和消化知识的难度。而工程力学有着大量的工程背景，在教学中，应注重引进工程案例进行讲授，使学生有一种身临其境的感觉。枯燥的知识蕴于案例设计之中，学生可以获得形象、逼真的表象，从而更容易理解、接受所学知识。在轻松的教学气氛中获得知识，把感性知识变为理性知识，这比传统的注入式教学法的效果要好得多。
“经久耐用、造价低廉”的要求和愿望发展了力学的基本概念和基本理论。工程力学又指导人们对此种要求和愿望实现了最大限度的满足，这种有愿望到现实永无休止的循环，发展完善了力学的理论体系和研究方法。好的开始是成功的一般，在第一次课中就要抓住学生的心，以“经久耐用、造价低廉”的要求为基础，多举一些身边的实例，问一些学生感兴趣的问题，让学生们带着这些问题去学习，这样可以大大增加学生学习的积极性。
工程力学分为理论力学和材料力学，生活中、工程中有大量的实例贯穿于其中，同样的实例随着学习的升华，开始通过理论力学知识去解答，慢慢的通过材料力学知识去解答，最终发展为通过理论力学和材料力学综合考虑去解决，这样既可以激发学生的学习热情，又可以锻炼学生应用知识解决工程、生活实例的能力。
例如，如图某绳索悬挂在墙壁两端，绳索悬挂一重物，如果重物过重，悬挂在何处绳索最容易从墙壁脱落，当学生学习理论力学时，学生们可以从受力分析方向解答，当学生学了材料力学时可以从刚度、强度、疲劳方面解答。随着学生学习的深入，学生需要综合考虑理论力学和材料力学的知识去解答，由于这道题已知条件较少，随着学生对知识应用能力的提高，可以分别限定不同的条件去考虑，通过学生对外界条件的限制，可以得出很多种答案，通过学生们的作答可以发现学生对掌握知识应用情况，发散思维情况都可以得以考查。教师也可以引导学生，当生活、工程中遇到问题，如何全面的思考、发现并解决问题的能力。
传统的工程力学教学多采取粉笔板书的教学模式，大量的公式推导、计算枯燥无味，部分力学知识在高中就讲授过，高职的学生有相当一部分主动学习性较差，采用传统的教学方法，学习效果较差，这也与高职应用型人才培养背道相驰。加强实验环节，提高学生的动手能力，通过实验去验证公式得出结论，要远远比在黑板上公式推导、大量的计算效果好的多，学生既掌握了必须掌握的知识点，也提高了自己的动手能力。例如材料的力学性能，这个知识点不光在工程力学课中会讲到，在其它的课程中也会讲到，例如金属材料等课程。经过对多届学生的调查，虽然同一个知识点在不同的课程中讲授过，问到学生塑性材料与脆性材料的拉伸性能时，能回答清楚的却渺渺无几。该内容比较抽象，单纯的板书教学效果很差，这就需要加强实验环节，高职教育强调的是对学生动手能力、技能的培养，而实验教学是对这种能力培养的重要手段之一。该实验需要反复多次、且实验过程较漫长，教师一定要有耐心，同时也要培养学生严谨、耐心的学习习惯。部分院校由于客观条件的制约，实验条件较薄弱，大多实验无法实现，多媒体课件、互联网等都是非常先进的教学手段，即可以弥补实验条件的制约又可以激发学生的学习兴趣。目前课件种类灵活多样，可模拟实验、虚拟现实开展情景教学。如此既节省了板书时间，又增加了课堂信息，在有限的理论教学时间里，让学生掌握更多的知识。学生轻松愉悦掌握知识的同时也降低了老师的教学难度。
现在高职教育是“以工作过程为导向”的专业基础学习领域教学设计思路，充分考虑职业岗位能力要求，紧紧围绕培养目标，促进学生知识、能力、素质、个性的协调发展，充分听取企业的意见和建议，把各个单项和综合职业能力培养需要的统一的、反复出现的知识，构建成基础学习领域的课程体系。精通或涉猎专业知识，并将其融会贯通于工程力学的教学中才是优秀的高職教师。把一些涉及到今后专业中的力学问题，有针对性的安排在该专业的力学授课中，使学生未进入到专业课的正式学习之前，就已经开始接触了相关专业的知识内容。此时他们学习就会更投入，更有兴趣。
在工程力学的教学中，教师要多探索、多创新一些高效、科学的教学方法，营造良好的学习氛围，要本着引导、激励的原则，尽可能的提高学生的学习兴趣和动力，提升他们应用知识解决实际问题的能力。不断提升工程力学的教学质量和效果。
流体力学的工程化教学改革探索 篇12
而在实际教学过程中存在重理论、轻实践的现象。教学内容理论性强, 但相关技术发展日新月异, 使课堂所学与实际应用存在较大的脱节现象, 忽视了知识的工程实用背景, 不利于后续课程的学习。所以在现有教材中进一步挖掘更具工程背景的内容并加以利用就显得尤为重要。工程化教学就是在以工程实际为背景的情况下, 让学生用已有的理论知识去分析解决实际问题。
一、管道水击现象教学实例分析
管道水击现象是管路水力计算的后续章节, 在该节中在简单描述管道水击现象的基础上, 对其过程进行详细分析并提出预防措施。内容在生活中较十分常见, 易于学生理解。同时在热力生产中也是时有发生的工程现象, 实用价值突出, 故选取该章节作为实例进行工程化教学尝试。
(一) 课前准备。
1.教学范围。现象描述;过程分析 (重点) ;预防措施 (实际应用) 。
2.教学素材。教材;多媒体课件;其他 (网络素材) 。
3.教学安排。分组安排:分为板书教学与多媒体教学两组, 每组3人, 统筹安排, 分工协作。课前辅导:提前1周组织人员, 分配任务。开展课前准备会, 组织学生互相听课, 相互促进, 取长补短。教师给予必要的指导, 保证知识的正确性, 并形成会议记录;课中安排 (如表1所示) 。
4.预计成果。通过教材、多媒体课件以及网络等一切手段获取素材, 在掌握教材知识的同时对其工程背景有更深刻的认识;最大程度发挥学生的主动学习性, 培养分工合作的集体意识和团队精神;形成讲义、课件、会议记录等相关文字及电子材料, 为后续总结提供依据。
(二) 课中授课。
1.板书教学。经典的板书式教学, 授课者根据教学需要在黑板上以书面语言或符号的形式, 给予学生视觉上信息或符号。通过板书, 可以把教学内容形象精炼地呈现在黑板上, 对学生理解教学内容、启发学生思维、发展智力起着重要的作用[2]。通过板书教学的传统方式, 描述管道水击现象, 画图对各个时间段管道的变化进行了深入解析, 使听课人员有明确认识, 具体板书设计如图1所示。
2.多媒体教学。现今多媒体教学被普遍应用于大学课堂教学中, 以其易于制作、操作简单、信息最大化的特点被广大师生所熟知。但其也存在着一些弊端, 如教学进程快, 前后脱节、跳跃性过大, 课件制作粗糙等造成教学效果不理想。这就给我们合理使用多媒体教学手段提出了很高要求。在多媒体教学中, 学生创新性播放了动画片《大力水手》片段, 生动展示了生活中由管道水击而产生的种种现象, 更大程度激发教学对象的学习兴趣, 利于后续知识的展开。如图2所示, 以多媒体课件对现象形成过程进行动态演示, 更加形象直观。使教学对象在板书学习的基础上, 对知识有更整体系统的把握[3]。
3.教师总结。在两组对比教学的基础上, 教师进行总结和补充, 对表达模糊的环节加以明确, 并对重点内容即管道水击形成过程以表格的形式进行总结, 如表2所示[4]。要让学生对知识有全面正确的认识并对学生相对陌生的工程问题进行引申。如2008年, 在陕西某单位锅炉停运后进行排污, 当司炉工打开送汽阀门后离开分汽缸, 分汽缸主汽阀手轮及法兰部分从阀门上断裂, 司炉工被喷出的蒸汽烫伤。事故发生时锅炉处于停炉排污状态, 但分汽缸以及进气管内仍有一定压力的蒸汽, 经分析认为应当是司炉工操作时阀门开启过快, 供汽管内有积水, 造成管道及分汽缸内产生水击现象, 从而引起阀门爆裂事故, 事故现场图如图3所示。理论与实际相结合, 在工程化背景下对教材知识有深入的理解, 同时让工科学生对生产中的安全性足够重视[5]。
(三) 课后分析。通过将工程化思想引入课堂教学中, 学生同时扮演教学与被教学的角色, 思维的活跃性大幅度提高, 有很多教师都感到惊叹的闪光点, 基本达到了预期教学效果, 但也不可避免存在一些问题。
1.板书组教学。板书书写较慢, 字迹不清, 语言描述欠规范。
2.多媒体组教学。课件设计跳跃性大, 动画设计出现脱节, 字体、字号选择不合理, 颜色选择不清楚。
二、结语
在开展培养复合应用人才的大背景下, 将工程化教学的思路引入专业基础课的学习中, 改变了以往教师一味灌输, 学生被动接受的授课模式。采用板书与多媒体对比教学的手段, 给学生更多的自主空间, 发挥自身的创造性, 教师更多以指引的角色出现, 使学生成为课堂的主体, 为工程化教学在学科体系中的开展提供了实际参考依据。
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