工程力学与流体力学范文

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关键词： 油气储运工程专业工程流体力学考试改革

课程考试是检验课程教学效果的必要手段，同时又具有教育功能、导向功能和反馈与激励的作用。因此，考试是课程教学过程中的一个重要环节。合理确定考试的内容与方法，正确发挥考试的功能，既关系到课程教学的质量，又关系到专业人才培养目标的实现。培养“应用型”本科人才是我院油气储运工程专业的数学目标，既区别于一般本科院校的“研究型”人才培养，又不同于高职高专的职业教育，它要求在兼顾学生理论基础之上，注重培养学生分析和解决实际问题的工程实践能力。针对油气储运工程专业非常重要的专业基础课《工程流体力学》，我们紧扣人才培养目标，进行了课程考核方式方面的改革探索。

通过《工程流体力学》的学习，学生应熟悉流体运动的基本概念、基本原理、水力计算方法，掌握一定的分析、解决工程实际中流体力学问题的能力，为后续专业课程的学习和工程技术、科学研究工作及开拓新技术领域打下坚实的基础。但由于该课程对学生的高等数学、大学物理、工程力学等方面的知识，以及综合分析和处理问题能力的要求较高，学生普遍反映难学。这不但对学生专业知识的学习乃至日后工作都造成较大影响，而且使期末考试对学生造成极大的心理负担，形成恶性循环。所以，为了提高课程的教学质量，激励学生学习的积极性，不仅需要对教学内容和教学方法改革，而且需要对课程考试进行改革，以减轻学生的考试压力。

一、传统考试存在的问题

1.考试方法单一

该课程以期末笔试考卷作为主要的考核手段和评价尺度，不注重对学生学习过程投入状态和平时学习成绩的考评，最多是将平时上课的考勤记录纳入考核成绩当中。单一的笔试试卷的弊端是机械死板，强调对基本概念与原理记忆的考核，忽视了对应用能力的考核。学生习惯了教师考前划重点，突击复习的备考模式，基本靠死记硬背获得高分，对课程的知识体系根本没有理解，更不可能有综合应用的能力。

2.考试内容单薄

教材是教师命题的主要范围，教材以外的知识往往被排斥在命题范围之外。教师在教学过程中以教材为主，在考试内容上仍依赖教材，不出学生没见过的题目，必然会使学考分离，也扼杀学生分析解决实际问题的能力。

3.考试形式固定

期末的考试形式无非闭卷与开卷两种，但《工程流体力学》是一门理论性和实践性都很强的课程；如果只以一种形式进行考试，必然会缺失对课程某种能力的掌握程度的考核，考查得不全面。

二、改革考试方式的研究

1.增加实践环节考核

考试不应只局限于教师对学生传授的基本知识理论，可根据课程与专业特点，增设课程实践动手环节，加大实践环节的考核比重，充分调动学生主动学习，培养学生对知识的综合分析能力和工程综合应用能力。将部分章节留给学生自学，查阅资料，撰写报告，比如孔口与管嘴的出流问题，教师适当引入研究方法，提出某工程应用要求，由同学自学完成各种管嘴的分析、计算，提出应用策略。

2.丰富期末考试内容

对于期末试题的内容，不再拘泥于教材，更贴近于日常生活。例如问答题中有这样的题目：杜甫在《茅屋为秋风所破歌》中说：“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅。”试用伯努利定律解释其中的道理。再如选择题：当陨星在天空中下坠时，其划过的白线是什么？备选答案有流线、迹线、等势线、等流函数线。以上两道题新颖生动，比单纯地考查伯努利定律和流线与迹线的概念更具有创造性，更能考查学生分析问题的能力。在考试内容上也应适当体现油气储运的专业性，比如可以在拱顶罐模型上考查静力学基本公式的应用，在输油管线上考查水头损失的计算，等等。

3.完善期末成绩评定

考核总成绩中适当比例计入期末试卷成绩、小测试成绩、调查报告（或小论文）、课后作业、课前提问、平时出勤成绩，综合评定学生对学科知识的学习能力及实践能力。其中，期末考试成绩只占50%，其他五部分各占10%。对于在总成绩中所占比例最大的期末考试，可采用闭卷和开卷相结合的考核方式。通过闭卷形式考核学生对基本概念和基本理论的接受和理解能力，题型可以是填空、判断、选择、问答和简单计算。通过开卷形式考核学生灵活运用基本理论分析问题、解决问题的能力，题型可为一些综合性的计算题和分析题，如：简单管网的计算、简单管网系统运行工况的分析等。对学生容易不认真对待的作业和出勤两项，做出详细的规定。在课后作业方面，要求学生独立完成每次作业。如果发现作业雷同，此次成绩记为0分。每缺交1次作业，直接扣3分；缺交3次作业，不允许参加期末考试。在出勤方面，缺席1次，直接扣3分；缺席3次以上，不允许参加期末考试。多元化全方位地评定学习成绩，不但可以在学习过程中增加师生互动，提高学习的积极性和主动性，而且可以保证公平公正性，降低考试的功利性。

三、考试改革的实施与探索

新的考试方式在油气储运09级与10级实行，取得了较好的效果。（1）上课无人缺席，同时杜绝了不交作业及抄袭作业的现象。（2）学习热情高，效果好。在学习过程中，学生更善于思考，与教师的知识探讨增加。学生普遍反映对于流体力学知识的掌握扎实全面，在日后专业课的学习中受益匪浅。（3）整体成绩与08级对比有所提高，及格率升高，优秀率升高。

新的考试方式虽然有一定的成效，但是对教师提出了更高的要求。全面的考核方式必然会增大教师的工作量，这就要求教师有更多的责任心和奉献精神。在考试改革实施过程中，可能还会出现一些难以预料的问题，所以在已尝试的考核方法的基础上，还要进一步充实完善，使《工程流体力学》的考试更能促进学生平时努力学习，激发学生的学习兴趣，公正客观地评价学生学习的优与劣，并且有利于学生能力的培养，实现专业的人才培养目标。

参考文献：

［1］程远鹏，白羽.油气储运工程专业课程考试改革探索［J］.重庆科技学院学报（社会科学版）.2009，（8）：208，210.

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关键词： 《工程流体力学》 能源与动力工程专业 教学改革

一、引言

《工程流体力学》是研究流体的机械运动规律及其实际应用的科学[1]，是能源与动力工程、车辆工程、机械工程、石油工程、化学工程专业等诸多工科专业的一门重要的专业基础课，在各个工程领域都有广泛的应用。其特点是，工程流体力学内容抽象，概念性强，涉及大学物理、材料力学、高等数学等，综合性极强，且教学里包括众多数学公式和偏微分方程的相关推导计算，需要学生有较强的综合能力。而我校是一所二本工科院校，学生在高等数学、大学物理、材料力学等方面的基础良莠不齐，因此存在老师难教、学生觉得枯燥难学的现象[2]，导致《工程流体力学》被公认为是本科中最难学的课程之一。为提高学生学习兴趣和教学质量，有必要对该门课程进行必要的教学改革[3]。

二、教学改革

（一）教学方法改革

针对学生在高等数学、大学物理、材料力学等方面的基础存在良莠不齐的情况，为了更好地增强学生学习《工程流体力学》的学习效果和教学效果，需要在教学实践过程中对教学方法进行相应的改革。首先，为了避免学生觉得枯燥无趣，在教学过程中注意理论联系实际。比如，在《工程流体力学》的第一堂课上，我通过提出如“汽车在行驶过程中所受到的阻力主要来自前部还是尾部”，以及“高尔夫球表面和飞机表面为什么一个是粗糙一个光滑呢”等众多涉及流体力学知识的实际问题，一下子就把学生的兴趣提起来，整整一堂课学生学习兴趣高涨，没有恹恹欲睡的情况存在。在后续的课程中，由于主要围绕连续性方程，伯努利及动量方程等展开，因此在讲授的课程中，为了避免数学基础不够扎实的学生在上课中觉得无趣，我主要是通过讲例题的研究思路、方法，尽量避免变成单纯的数学推导过程，主要告诉学生如何分析，重点介绍公式的成立条件及如何使用。然后通过具体的例题讲解如何使用该公式来解决问题。比如对雷诺公式的理解应用，通过在课堂上播放雷诺试验的视频，并在课后安排学生到实验室进行雷诺实验，以加深对该公式所涉及相关因素的理解。在课程的后面章节，根据学生的认知发展水平重点讲解工程流体理论在实际中的具体应用实例，并选择适当的课题让学生积极参与，并总结出规律，建立适当的数学模型，这样既使学生保持了浓厚的学习兴趣，又很好地做到理论与实际的结合，大大提高学生解决实际问题的能力。

（二）教学内容改革

《工程流体力学》内容涉及面广，如何根据专业培养目标和课程体系的要求，制定合理的教学大纲，教学内容及教学计划显得尤为重要。首先，针对目前《工程流体力学》教材存在理论性强，数学公式推导众多的特点，在教学过程中有意识地弱化公式的数学推导过程，重点突出公式的适用条件和在实际问题中如何应用，尤其是如何利用这些公式来解决实际问题。比如实际流体恒定总流的伯努利方程，通过弱化过程的复杂推导，重点讲解其应用条件，让学生很快就明白该方程的意义，并掌握如何在实际过程中进行应用。

同时通过案例讲学，与学生所在能源与动力专业系紧密结合。比如在讲到流体运动的连续性方程及伯努利方程时，可以讲讲其在内燃机等设计中所起的作用，通过掌握空气和燃油的流动规律，才能设计好空气和燃料的流量比例、流动速度、温度控制等众多流体力学方面的知识。同时选取适当的跟能源与动力系紧密相关的习题，以帮助学生进一步巩固和消化课堂所学。因为现有教材习题偏水利和建筑的居多，所以需要老师在平时多收集和编撰相关的习题，以更好地促进学生掌握相关知识。

（三）考核方式的改革

由于《工程流体力学》所涉及学科多，综合性强，内容难，以前通常采用期末闭卷的方式加平常课后作业进行考核，存在学生平常作业抄袭、习惯老师划重点、考前死记硬背的问题，且考试内容基本都是学生平常见过、练习过的题型，不能很好地体现出该门课程的知识体系和价值，也无法让学生发挥他们的主观能动性。因此，针对以前的考核形式存在的问题，有必要对其进行改革，以更好更全面地反映学生掌握知识和相应能力的情况。

首先，增加课堂与平时考勤环节。现在的学生基本人手一部手机，尽管上课纪律三令五申，仍然存在部分学生上课偷偷玩手机的情况，再加上有些学生平常对自己要求不严，存在上课迟到、旷课、打瞌睡的情况。因此增加课堂考核环节，对上课不遵守课堂纪律、缺勤等，累积到一定次数后会有相应的惩罚措施。在课堂上表现积极，能主动回答老师问题等会有一定鼓励措施，适当地加分以激发学生更浓的学习兴趣，加强学生在课堂上和老师的互动，营造出更好的学习氛围。

其次，增加考试内容，丰富考试题型。从以往考试题型看，主要有填空题、选择题、判断题和计算题四大类型。因为考试内容比较依赖教材，所以不能很好地反映学生对相关知识的理解掌握。鉴于此，增加一些比较贴近相关专业和实际生活的问答题，比如“汽油在油箱里的存贮涉及流体力学里面的什么知识”、“汽车上的中央空调上平行的风扇叶片起什么作用”等，体现了考试内容的灵活性，又考察了相应的考点，能体现出学生对相关知识的具体分析和应用。

最后，完善最终成绩的评定方法。以前的成绩评定主要是期末考试成绩占60%，平时作业占40%，且存在许多同学课后作业照抄的情况。由于平时作业成绩占比过高，增强了不努力同学的侥幸心理，间接也会挫伤努力学习的学生的积极性。为了更好地反映学生的学习态度和对该门课程相关知识的掌握应用情况，综合评定学生的学习能力和实践能力，最终成绩的评定将计入课堂环节、实验环节等，将成绩比例改为：期末考试成绩70%，课堂环节包括考勤10%，平时作业10%，实验成绩10%，促使学生重视课堂纪律，增加课堂互动环节，减少平时作业的比例，增加动手实验的成绩，更能全方位、多元化地评定学生。

三、结语

本文对能源与动力工程专业所学《工程流体力学》的教学方法、教学内容及考核方式等进行了教学探讨与改革。通过在实践中的应用，取得了很好的教学效果，有利于学生学习能力提高和教学效果的增强。

参考文献：

[1]禹华谦.工程流体力学[M].高等教育出版社，2011.

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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.

篇4

[关键词]本科院校；环境工程；流体力学；教学改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）03-0038-02

流体力学是环境工程专业的专业基础课，主要讲述工程流体力学的基本概念、基本原理和基本方法，主要内容包括流体静力学、流体动力学、流动能量损失及有压管流和明渠流等。由于该课程涉及高等数学、大学物理、工程力学等，基本概念多且抽象，对学生的综合分析和处理问题的能力要求高，因此学生普遍感觉学习较为困难。流体力学课程一般在第4学期开设，开设在高等数学、工程力学等课程之后。

随着教学改革的不断深入，如何针对流体力学抽象概念多、数学分量重、理论性较强的特点，有针对性地对环境工程专业的学生尤其是应用型本科院校的学生进行授课，本文从以下几个方面进行了探讨。

一、针对专业特色和课时量，优选教材

流体力学分为理论流体力学和工程流体力学。前者适用理科专业方向，偏重理论；后者适用工科专业方向，着重于工程应用。对于应用型本科院校来说，应选用偏重于工程应用的工程流体力学作为教学内容。目前，环境工程专业尤其是侧重于水处理的环境工程专业，其流体力学的知识主要用于解决污水处理厂设计中的流体力学问题，课时量被压缩到50个课时左右。因此，要选用适用于较短学时，并且侧重于水力学知识的教材。教材要能够与时俱进，精益求精，注重理论联系实际，注重内容的系统性与完整性，能够涵盖流体静力学、流体动力学、有压管流、明渠流等基本内容。教材要有一定的例题和课后思考、复习题，能够开拓学生的思维，激发学生的学习兴趣，最好能附有实验演示的光盘。

二、丰富教学内容，增加学生学习积极性

学生普遍反映流体力学很难，其中的主要原因在于W生的学习积极性不高，不肯花时间去钻研。确实，流体力学对于初学者来说，是有一定的难度，这就要求教师在讲授绪论课时，要让学生了解流体力学的任务以及在专业及后续课程中的作用，从而启发学生思维，激发学生学习兴趣。同时，教师要对学生学习流体力学提出明确要求，如哪些内容需要掌握，哪些内容需要了解，使学生对课程的学习做到心中有数，树立学好这门课程的自信心。[1]

三、改进教学方法和手段，突出重点

流体力学的重点和难点在于公式的推导和理论的理解，以及用理论和公式解决实际问题。例如，在流体静力学这一章中，关于流体平衡微分方程的推导，就涉及高等数学中的连续函数和泰勒展开式等，这是一个难点，对学生的高数基础要求比较高。而求解作用在平面上的静水总压力有两种计算方法，一种是解析法，一种是图解法。解析法要求学生有工程力学的静力矩和惯性矩的知识以及基本的几何知识，此法的压力中心在受压面的形心的下面，与形心不重合；而在图解法中，静水总压力的压力中心与压强分布图的形心重合。虽然课上教师反复强调两种方法的区别，但基础差和理解能力不强的学生仍然一头雾水，不能很好地解决实际问题。针对这一情况，教师在课堂讲解时应尽量利用多媒体课件进行讲解，最好还能结合模型进行讲解。例如可以借助一块平板，将其置于水下，标注其形心和压力中心的位置，再将平板与一棱柱体结合，分析压强分布图的形心位置。这种形象地讲解，有助于学生更好地理解教学内容。

在教学过程中，多媒体可充分利用图形、图像、声音、录像将教学内容充分表现出来，从而激发学生的学习兴趣，加快教学信息的传递速度，提高课堂教学效率，扩大学生知识面。[2]但多媒体也带来了一系列的问题，如学生在听课过程中，多媒体课件一晃而过，当时学生感觉很好， 但真正留在脑海里能掌握的内容却很少，这容易造成学生眼高手低。因此，流体力学的教学要多媒体和板书相结合，在进行公式的推导和例题的讲解时，最好使用板书，这样可以使学生印象深刻，增加记忆的时间；而在讲解流线和迹线等比较抽象的内容时，可以采用动画形式，这样能够加深学生的直观理解， 有助于提高教学效果。

流体力学的学习讲究系统性，各章之间又相对独立。在每次上课之前，教师应对上节课的内容进行回顾复习，并可以采用提问的形式，让学生了解自己对上节课重点内容的掌握情况。在每一章节开始时，教师应首先向学生介绍本章的主要内容、重点和难点以及与前后章节的联系，每学完一章后教师要进行归纳总结，以便让学生将所学知识融会贯通。对于重要的内容，教师在课上讲解的时候要明确指出，回顾的时候要对这部分内容进行提问，在一章讲完归纳总结的时候，要再次强调这部分内容，相信这样可以使学生印象比较深刻。

四、理论和实验相结合，充分利用有限的课时

流体力学往往有0.5个学分的实验课。实验的主要目的是通过实验加深学生对理论知识的理解，提高学生的实践操作能力，更好地运用所学理论解决生产中的实际问题。实验结束后，应让学生整理实验数据，总结物理量之间的相互关系，以便发现其中的规律，这非常重要。[3]很多教师的做法是理论课全部讲完了，再集中上实验课，这种做法有利有弊。优点是学生在上完理论课后，在实验课上教师再讲解一遍实验原理，可以加深其对知识的理解和记忆。弊端是上理论课时，教师不能形象地讲解，学生不能很好地掌握；上实验课时，教师再讲解一遍，费时费力。对于应用型本科院校来说，其培养的是应用型人才，实验教学是人才培养最基本的工作。尤其在总课时量被压缩的情况下，充分利用实验课的时间，将理论和实验相结合，就成为一种行之有效的手段。流体力学中的很多内容，例如雷诺实验，沿程水头损失和局部水头损失的计算都可以在实验室进行讲解，一边讲解，一边实验演示。还可以在流体力学实验室中增加多媒体设备或者其他可视化设备，课前让学生预习，课上讲解完理论，直接就让学生动手做实验，课后处理实验数据。这样既能充分利用有限的课时，又能使学生更好地掌握所学知识，还能锻炼学生的动手能力和归纳总结的能力，一举数得。

五、加作业环节，改革考核方式

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。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。[4]当然，布置作业不等于搞题海战术。例如，关于典型的三大方程，即连续性方程、能量方程、动量方程的应用，有三种类型的典型题目，即弯管内水流对管壁的作用力，水流对建筑物的作用力和射流对平面壁的冲击力，每种类型的题目可以布置1～2道作业题。而关于求解作用在平面上和曲面上静水总压力的计算，题目形式多样，压力体的形状灵活多变，可以适当多布置作业题，让学生尽可能多掌握各种类型的题目。同时教师可以在课堂上专门安排习题课。这样一方面可对学生所做作业进行点评，剖析典型例题，启发学生举一反三；另一方面，这也可给学生提供了课堂讨论的机会，引导学生掌握发现问题、解决问题的思路、方法和技巧，能对学生思维进行锻炼，让学生触类旁通。[5]除了典型的计算题以外，习题课上还可以设置选择题、填空题和判断题等，避免学生重计算，轻概念。

目前，在考核方式上，一般是平时成绩占20%，实验成绩占20%，期末成绩占60%。这种考核方式虽然兼顾了期末考试和平时表现，但也存在弊端。笔者在教学过程中发现，很多学生平时作业做得不错，但期末卷面成绩非常不理想。究其原因，可能是平常作业存在抄袭现象，上课虽然出勤率高，但课上听讲不认真。如何改变这一现状？一方面，可以适当减少平时成绩所占的比重，例如平时成绩占10%，期末成绩占70%，实验成绩占20%；另一方面，实验成绩单独计算，而在理论考试中，平时成绩占20%，期末成绩占80%。当然，更为重要的是教师要练就“火眼金睛”，要具有高度的责任心：一是对作业雷同的现象，一律给予当次作业不及格；二是要加强课堂纪律的管理，对于回答问题的情况、课上表现等都要作为平时成绩的重要方面进行考核。只有这样，才能真正体现出考核的公正性和合理性。

总之，针对应用型本科院校，流体力学的教学应与学校的办学特色、办学定位相结合。应在总课时量不增加的前提下，优选教材；激发学生的学习兴趣，注重学生分析问题、解决问题能力的培养；加强理论与实验相结合，增加综合性、设计性实验项目，鼓励学生自己动手研发、设计小型实验装置，培养学生的动手能力与创造能力，这样才能够提高学生各方面的能力，最终实现培养“厚基础、善实践、能创新、高素质”的应用型人才的目标。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 张羽，张仙娥.环境工程专业《流体力学》的教学探讨[J]. 华北水利水电学院学报（社科版），2010（4）：156-157.

[2] 宿程远，张建昆，陈孟林.师范学院环境工程专业流体力学课程改革初探[J].中国电力教育，2008（12）：117-118.

[3] 王伟.土木专业工程流体力学课程教学研究[J].山西建筑，2008（21）：182-183.

篇5

曾有人提出这个世界的一切事物按照学派划分的话，可以分为两个学派，即数学和哲学，在我们的日常生活中。数学的运用极为广泛，比如天气预报、股票涨跌、收入统计，各行业都要用到数学的描述或者分析方法，作为一门建立科学研究基本理论的学问，数学的发展带动了其他自然科学的发展与进步。现代的一切科学研究都离不开数学理论和方法，应用数学与背景学科的结合更加紧密，而数学则更倾向于理论的学习和研究，这类专业主要是培养具有坚实的数学基础，并借助现代数学思想方法辅以计算机等手段对科技、经济、金融及管理问题进行数学建模、定量分析，为科技、管理及诸多经济金融行业的决策行为提供科学依据的高级人才，数学与应用专业应该是有志于从事数学研究的学子的一个很不错的选择。

专业课程分析学、代数学、几何学、概率论、物理学、数学模型、数学实验、计算机基础、数值法、数学史等。

就业方向教师，从事数学教学工作：数据分析师，从事数据的分析和相关规划工作；数学科研人员，从事数学领域的相关研究工作；软件工程师，从事计算科学方面的工作和研究。

推荐院校

重点大学：北京大学、复旦大学、浙江大学、中国科学技术大学等

二本高校：天津师范大学、重庆工学院等

工程力学

说到工程力学，或许你第一时间想到的便是大型建筑，例如三峡大坝的修筑，公路桥梁的修建，实际上工程力学就是研究有关物质宏观运动规律及解决实际工程当中有关力学的问题，分为流体力学和固体力学两大部分，其中，工程给力学提出问题，力学的研究成果又给工程改进提供设计思想，工程力学主要针对21世纪的船舶与海洋、航空与航天、机械与动力、建筑、车辆、公路、道桥、水利、军械等工程领域培养从事工程分析、科学计算、产品CAD、产品优化、国内外大型工程软件应用和开发的人才，待你学有所成之后便可在相关领域一展雄风。

专业课程理论力学、材料力学、弹性力学、流体力学、振动力学、计算力学、实验力学、结构力学、电工与电子技术等。

就业方向可在各种工程(如机械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等)中从事与力学有关的科研、技术开发、工程设计和教学工作。

推荐院校

篇6

[关键词] 流体力学课程；创新性实验；科研训练；实践教学

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X（2013）01?0072?02

流体力学作为理工科院校的专业基础课，国内的高等院校都十分重视。大部分院校在开出能量方程实验、雷诺实验等基础型实验以外，还开设了研究创新性实验。如浙江大学国家力学实验教学示范中心开设有西湖流场电拟实验、冲排沙旋流器实验设计与试验、流量检测与控制实验、新型渗流实验等，新开发综合型、研究型和设计型教学实验20多项。[1]哈工大依托力学学科的国防与航天特色，利用科研成果研制开发具有较高水准、融合多门基础力学课程的综合性、研究性实验，形成了高起点、实践性与设计性强、突出综合能力与创新能力培养的实验教学体系，为培养学生的综合素质与创新能力提供了良好的平台，建设了具有哈工大特色的力学创新实验教学体系，研制开发研究性实验项目3个[2]。同济大学力学实验中心有13 个全天开放的设计性、创新性开放性实验项目，如：塔桅结构动、静测试创新实验，结构内部缺陷检测开放实验等[3]。河海大学力学实验教学中心在学校支持下，从硬条件和软资源两方面为大学生创新活动提供服务平台。其专门设有大学生力学创新制作室，为大学生课外制作活动提供工作用房，添置必要加工机械设备，如车床、铣床和钳工台等，为学生的模型制作提供条件[4]。

南京理工大学（简称南理工）流体力学实验室结合本校的专业特点和现有资源，在开展研究创新性实践教学方面也做了大量的工作。

一、基本情况

流体力学是南理工工科专业的基础课，开设该课程的专业有工程力学、安全工程、特种能源工程与烟火技术、热能与动力工程、建筑环境与设备工程、武器系统与发射工程、新能源技术、机械工程及自动化、交通工程、车辆工程等。课程大纲要求学生从实验中观察流体力学现象，验证能量方程等，并掌握一些基本的流体力学测试技能，并对武器系统与发射工程等专业的学生提出了开展研究创新性实验的要求。实验室利用现有资源面向全校开出了大部分流体力学基础性实验，如流体静力学实验、伯努利方程实验、动量定律实验、毕托管测速实验、雷诺实验、文丘里流量计实验、沿程水头损失实验、局部阻力系数实验、孔口与管嘴出流实验、流动演示实验、流谱流线显示、水击综合实验、静压传递自动扬水实验、虹吸原理实验、空化机理实验、紊动机理实验和风洞测力实验。这些实验增强了学生对流体力学知识的理解和培养了学生的实践能力，激发学生学习流体力学的兴趣，培养学生的动手能力。同时开出了部分综合性、设计性实验项目，如低速翼型绕流流动特性实验、风洞模型设计实验等。同时，还积极开展本科生科研训练与课外科技活动，开出一定比例的创新性实验项目。如某飞行器外流场的并行数值仿真、某型有翼弹箭气动特性计算、PXI总线在风洞测控系统中的应用研究、空压机电气控制设计等科研训练项目。另外，实验室还承担了部分本科生和研究生的毕业设计实验教学任务。

二、主要项目

南理工流体力学实验室是江苏省力学实验教学示范中心的重要实验室，师资力量雄厚，流体力学设备先进、齐全。设备主要有低速风洞、自由射流超跨音速风洞、亚跨超音速风洞、集群计算机和完整配套的流体力学试验教学设备等。作为江苏省首批力学实验教学示范中心重点建设单位，经过学校本科一期、二期、三期建设后，实验室在开出大量基础型实验、提高性实验的基础上，开出了部分前沿性创新性实验项目。如某弹箭气动布局与设计、翼型绕流流动特性实验、高速风洞流场观测与参数测试、高速风洞压力分布实验、某型弹箭气动力测试实验等。这些实验项目充分利用现有资源优势，并与科研工作紧密结合，对培养学生的创新意识有十分积极的意义。这些实验要求有一定的空气动力学知识，武器类专业的学生对这些实验兴趣浓厚。尽管由于加工经费较多，风洞运行成本较高，实验开展受到一定影响，且由于风洞是大型科研贵重仪器设备，只有专职教师才能进行风洞运行操作，学生的动手能力培养方面受到一定制约，但是，在模型设计、气动布局设计等方面，学生的设计能力和创新意识等能够得到提高。所以，实验室克服困难，充分利用风洞资源优势，坚持积极开展流体力学研究创新性实践教学活动。学校在流体力学研究创新性实验项目建设中充分利用现有资源优势，在现有实验项目基础上，结合科研任务，利用低速风洞和超音速风洞已经开出或计划开出的研究创新性项目有：

① 风机翼型气动特性研究。该实验是为了适应南理工新能源专业教学需要而新开设的研究创新性实验，目的在于研究不同翼型的气动特性，为风机翼型选择提供依据。

② 激光烟流法流动显示实验。该实验主要用于低速绕流流谱分析、绕流流动机理研究，对学生观察复杂流动现象、分析流动机理、理解深奥的流体力学理论知识有较大帮助。

③ 彩色纹影流动显示实验。该实验用彩色纹影技术显示复杂流场，让学生了解超音速流场建立过程、超音速流场建立的条件和流场波系构成，学生运用光学知识进行流场显示，提高其综合实验技能和分析能力。通过该实验对看不见、摸不着的流场有了全新的认识。

④ PIV三维速度场测量与非定常复杂流动研究。该实验目的在于让学生了解先进的流体力学测量仪器，掌握三维速度场测量方法，开展非定常复杂流动研究工作。

⑤ 风洞天平校准技术研究。风洞天平是风洞实验最重要的测量仪器之一，其精度直接影响到测量数据的可靠性、有效性。因此，对其进行高精度的校准十分重要，开展该研究有助于学生更好地了解风洞天平工作原理、掌握先进的校准技术，并提高学生软件设计能力和开发能力。

⑥ 弹箭气动布局设计实验。该实验的目的是提高学生气动设计水平，培养学生弹箭气动设计能力和创新能力。

⑦ 翼型气动特性遥测与分析。该项目要求学生采用遥测技术对翼型气动特性进行研究、设计。

三、教学效果

流体力学研究创新性实验和教师科研任务结合起来，让学生参与到科研工作中，培养了学生的创新意识、协作精神，教学效果显著。如电气专业和建环专业本科生郑建、黄华和陈守信等3名学生组成团队，进行了翼型气动特性测试与分析研究，其共同完成的作品“翼型气动特性遥测与分析” 获全国挑战杯竞赛三等奖，“风洞试验无线测压装置”获实用新型专利。该次跨专业团队科研训练项目共分三个子课题，一个是翼型设计及风洞试验子课题，第二个是气动数值计算，另外一个是无线测试技术子课题。三个子课题之间必须相互协调才能顺利完成，通过这次科研训练，学生对成员之间协调配合的重要性有了深刻认识。

风洞实验是部分学生特别感兴趣的项目之一，学生对其实验原理、实验现象的分析有浓厚的兴趣和研究探索的欲望，对飞行器受力分析、飞行控制和弹道计算也产生了了解、探索的欲望。因此，开设这些流体力学实验，不但提高了学生的操作技能、综合分析能力，还激发了学生学习相关课程的兴趣，培养了学生研究、探索、创新的意识。

参考文献：

[1] 章军军，毛根海.发挥实验室主任作用 创建国家级实验教学示范中心[J].实验室研究与探索，2008，27（1）：13-14.

[2] 安健，张鹏.建设高水平实验室 培养高水平人才[J].中国现代教育装备，2011（5）：171-173.

篇7

力学可粗分为静力学、运动学和动力学三部分，静力学研究力的平衡或物体的静止问题；运动学只考虑物体怎样运动，不讨论它与所受力的关系；动力学讨论物体运动和所受力的关系。

力学也可按所研究对象区分为固体力学、流体力学和一般力学三个分支，流体包括液体和气体；固体力学和流体力学可统称为连续介质力学，它们通常都采用连续介质的模型。固体力学和流体力学从力学分出后，余下的部分组成一般力学。

一般力学通常是指以质点、质点系、刚体、刚体系为研究对象的力学，有时还把抽象的动力学系统也作为研究对象。一般力学除了研究离散系统的基本力学规律外，还研究某些与现代工程技术有关的新兴学科的理论。

一般力学、固体力学和流体力学这三个主要分支在发展过程中，又因对象或模型的不同出现了一些分支学科和研究领域。属于一般力学的有理论力学(狭义的)、分析力学、外弹道学、振动理论、刚体动力学、陀螺力学、运动稳定性等；属于固体力学的有材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学等；流体力学是由早期的水力学和水动力学这两个风格迥异的分支汇合而成，现在则有空气动力学、气体动力学、多相流体力学、渗流力学、非牛顿流体力学等分支。各分支学科间的交*结果又产生粘弹性理论、流变学、气动弹性力学等。

力学也可按研究时所采用的主要手段区分为三个方面：理论分析、实验研究和数值计算。实验力学包括实验应力分析、水动力学实验和空气动力实验等。着重用数值计算手段的计算力学，是广泛使用电子计算机后才出现的，其中有计算结构力学、计算流体力学等。对一个具体的力学课题或研究项目，往往需要理论、实验和计算这三方面的相互配合。

力学在工程技术方面的应用结果形成工程力学或应用力学的各种分支，诸如土力学、岩石力学、爆炸力学复合材料力学、工业空气动力学、环境空气动力学等。

力学和其他基础科学的结合也产生一些交又性的分支，最早的是和天文学结合产生的天体力学。在20世纪特别是60年代以来，出现更多的这类交*分支，其中有物理力学、化学流体动力学、等离子体动力学、电流体动力学、磁流体力学、热弹性力学、理性力学、生物力学、生物流变学、地质力学、地球动力学、地球构造动力学、地球流体力学等。

运动学发展简史

运动学是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和质量等因素的影响。至于物体的运动和力的关系，则是动力学的研究课题。

用几何方法描述物体的运动必须确定一个参照系，因此，单纯从运动学的观点看，对任何运动的描述都是相对的。这里，运动的相对性是指经典力学范畴内的，即在不同的参照系中时间和空间的量度相同，和参照系的运动无关。不过当物体的速度接近光速时，时间和空间的量度就同参照系有关了。这里的“运动”指机械运动，即物置的改变；所谓“从几何的角度”是指不涉及物体本身的物理性质(如质量等)和加在物体上的力。

运动学主要研究点和刚体的运动规律。点是指没有大小和质量、在空间占据一定位置的几何点。刚体是没有质量、不变形、但有一定形状、占据空间一定位置的形体。运动学包括点的运动学和刚体运动学两部分。掌握了这两类运动，才可能进一步研究变形体(弹性体、流体等)的运动。

在变形体研究中，须把物体中微团的刚性位移和应变分开。点的运动学研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征，这些都随所选的参考系不同而异；而刚体运动学还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征。刚体运动按运动的特性又可分为：刚体的平动、刚体定轴转动、刚体平面运动、刚体定点转动和刚体一般运动。

运动学为动力学、机械原理(机械学)提供理论基础，也包含有自然科学和工程技术很多学科所必需的基本知识。

运动学的发展历史

运动学在发展的初期，从属于动力学，随着动力学而发展。古代，人们通过对地面物体和天体运动的观察，逐渐形成了物体在空间中位置的变化和时间的概念。中国战国时期在《墨经》中已有关于运动和时间先后的描述。亚里士多德在《物理学》中讨论了落体运动和圆运动，已有了速度的概念。

伽利略发现了等加速直线运动中，距离与时间二次方成正比的规律，建立了加速度的概念。在对弹射体运动的研究中，他得出抛物线轨迹，并建立了运动(或速度)合成的平行四边形法则，伽利略为点的运动学奠定了基础。在此基础上，惠更斯在对摆的运动和牛顿在对天体运动的研究中，各自独立地提出了离心力的概念，从而发现了向心加速度与速度的二次方成正比、同半径成反比的规律。

18世纪后期，由于天文学、造船业和机械业的发展和需要，欧拉用几何方法系统地研究了刚体的定轴转动和刚体的定点运动问题，提出了后人用他的姓氏命名的欧拉角的概念，建立了欧拉运动学方程和刚体有限转动位移定理，并由此得到刚体瞬时转动轴和瞬时角速度矢量的概念，深刻地揭示了这种复杂运动形式的基本运动特征。所以欧拉可称为刚体运动学的奠基人。

此后，拉格朗日和汉密尔顿分别引入了广义坐标、广义速度和广义动量，为在多维位形空间和相空间中用几何方法描述多自由度质点系统的运动开辟了新的途径，促进了分析动力学的发展。

19世纪末以来，为了适应不同生产需要、完成不同动作的各种机器相继出现并广泛使用，于是，机构学应运而生。机构学的任务是分析机构的运动规律，根据需要实现的运动设计新的机构和进行机构的综合。现代仪器和自动化技术的发展又促进机构学的进一步发展，提出了各种平面和空间机构运动分析和综合的问题，作为机构学的理论基础，运动学已逐渐脱离动力学而成为经典力学中一个独立的分支。

固体力学发展简史

固体力学是力学中形成较早、理论性较强、应用较广的一个分支，它主要研究可变形固体在外界因素(如载荷、温度、湿度等)作用下，其内部各个质点所产生的位移、运动、应力、应变以及破坏等的规律。

固体力学研究的内容既有弹性问题，又有塑性问题；既有线性问题，又有非线性问题。在固体力学的早期研究中，一般多假设物体是均匀连续介质，但近年来发展起来的复合材料力学和断裂力学扩大了研究范围，它们分别研究非均匀连续体和含有裂纹的非连续体.

自然界中存在着大至天体，小至粒子的固态物体和各种固体力学问题。人所共知的山崩地裂、沧海桑田都与固体力学有关。现代工程中，无论是飞行器、船舶、坦克，还是房屋、桥梁、水坝、原子反应堆以及日用家具，其结构设计和计算都应用了固体力学的原理和计算方法。

由于工程范围的不断扩大和科学技术的迅速发展，固体力学也在发展，一方面要继承传统的有用的经典理论，另一方面为适应各们现代工程的特点而建立新的理论和方法。

固体力学的研究对象按照物体形状可分为杆件、板壳、空间体、薄壁杆件四类。薄壁杆件是指长宽厚尺寸都不是同量级的固体物件。在飞行器、船舶和建筑等工程结构中都广泛采用了薄壁杆件。

固体力学的发展历史

萌芽时期 远在公元前二千多年前，中国和世界其他文明古国就开始建造有力学思想的建筑物、简单的车船和狩猎工具等。中国在隋开皇中期(公元591～599年)建造的赵州石拱桥，已蕴含了近代杆、板、壳体设计的一些基本思想。

随着实践经验的积累和工艺精度的提高，人类在房屋建筑、桥梁和船舶建造方面都不断取得辉煌的成就，但早期的关于强度计算或经验估算等方面的许多资料并没有流传下来。尽管如此，这些成就还是为较早发展起来的固体力学理论，特别是为后来划归材料力学和结构力学那些理论奠定了基础。

发展时期 实践经验的积累和17世纪物理学的成就，为固体力学理论的发展准备了条件。在18世纪，制造大型机器、建造大型桥梁和大型厂房这些社会需要，成为固体力学发展的推动力。

这期间，固体力学理论的发展也经历了四个阶段：基本概念形成的阶段；解决特殊问题的阶段；建立一般理论、原理、方法、数学方程的阶段；探讨复杂问题的阶段。在这一时期，固体力学基本上是沿着研究弹性规律和研究塑性规律，这样两条平行的道路发展的，而弹性规律的研究开始较早。

弹性固体的力学理论是在实践的基础上于17世纪发展起来的。英国的胡克于1678年提出：物体的变形与所受外载荷成正比，后称为胡克定律；瑞士的雅各布第一·伯努利在17世纪末提出关于弹性杆的挠度曲线的概念；而丹尼尔第一·伯努利于18世纪中期，首先导出棱柱杆侧向振动的微分方程；瑞士的欧拉于1744年建立了受压柱体失稳临界值的公式，又于1757年建立了柱体受压的微分方程，从而成为第一个研究稳定性问题的学者；法国的库仑在1773年提出了材料强度理论，他还在1784年研究了扭转问题并提出剪切的概念。这些研究成果为深入研究弹性固体的力学理论奠定了基础。

法国的纳维于1820年研究了薄板弯曲问题，并于次年发表了弹性力学的基本方程；法国的柯西于1822年给出应力和应变的严格定义，并于次年导出矩形六面体微元的平衡微分方程。柯西提出的应力和应变概念，对后来数学弹性理论，乃至整个固体力学的发展产生了深远的影响。

法国的泊阿松于1829年得出了受横向载荷平板的挠度方程；1855年，法国的圣维南用半逆解法解出了柱体扭转和弯曲问题，并提出了有名的圣维南原理；随后，德国的诺伊曼建立了三维弹性理论，并建立了研究圆轴纵向振动的较完善的方法；德国的基尔霍夫提出粱的平截面假设和板壳的直法线假设，他还建立了板壳的准确边界条件并导出了平板弯曲方程；英国的麦克斯韦在19世纪50年代，发展了光测弹性的应力分析技术后，又于1864年对只有两个力的简单情况提出了功的互等定理，随后，意大利的贝蒂于1872年对该定理加以普遍证明；意大利的卡斯蒂利亚诺于1873年提出了卡氏第一和卡氏第二定理；德国的恩盖塞于1884年提出了余能的概念。

德国的普朗特于1903年提出了解扭转问题的薄膜比拟法；铁木辛柯在20世纪初，用能量原理解决了许多杆板、壳的稳定性问题；匈牙利的卡门首先建立了弹性平板非线性的基本微分方程，为以后研究非线性问题开辟了道路。

苏联的穆斯赫利什维利于1933年发表了弹性力学复变函数方法；美国的唐奈于同一年研究了圆柱形壳在扭力作用下的稳定性问题，并在后来建立了唐奈方程；弗吕格于1932年和1934年发表了圆柱形薄壳的稳定性和弯曲的研究成果；苏联的符拉索夫在1940年前后建立了薄壁杆、折板系、扁壳等二维结构的一般理论。

在飞行器、舰艇、原子反应堆和大型建筑等结构的高精度要求下，有很多学者参加了力学研究工作，并解决了大量复杂问题。此外，弹性固体的力学理论还不断渗透到其他领域，如用于纺织纤维、人体骨骼、心脏、血管等方面的研究。

1773年库仑提出土的屈服条件，这是人类定量研究塑性问题的开端。1864年特雷斯卡在对金属材料研究的基础上，提出了最大剪应力屈服条件，它和后来德国的光泽斯于1913年提出的最大形变比能屈服条件，是塑性理论中两个最重要的屈服条件。19世纪60年代末、70年代初，圣维南提出塑性理论的基本假设，并建立了它的基本方程，他还解决了一些简单的塑性变形问题。

现代固体力学时期 指的是第二次世界大战以后的时期，这个时期固体力学的发展有两个特征：一是有限元法和电子计算机在固体力学中得到广泛应用；二是出现了两个新的分支——断裂力学和复合材料力学。

特纳等人于1956年提出有限元法的概念后，有限元法发展很快，在固体力学中大量应用，解决了很多复杂的问题。

篇8

本届论坛的主题是“力学学科的发展与高校力学课程教学改革”。林安西书记、刘人怀院士、张增顺总编辑在论坛开幕式上致辞，期望通过论坛组织的高水平的学术报告，以及来自不同地区、不同类型和各具特色学校的教师针对力学课程教学展开的交流与研讨，共享经验，探讨问题，推动力学课程教学质量和水平的提高。中国科学院院士、著名力学家、90岁高龄的钱令希教授委托钟万勰教授在开幕式上对论坛的召开表示祝贺。

论坛既有专门聘请的力学领域知名专家关于学科前沿和教学领域最新进展的报告，又有经组委会组织评选的针对当前高校力学课程建设热点问题的研讨报告，采用院士报告、大会报告、分会场报告及分组交流多种形式。大会报告和分会场报告的内容涵盖了一般力学、固体力学、流体力学等多个力学分支学科领域，涉及理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、流体力学、水力学、工程力学和建筑力学等多门力学课程，反映了近年来我国力学课程教学领域在人才培养模式、课程体系、教学内容、教学方法和教学手段等方面取得的主要进展和成果。

刘人怀院士、钟万勰院士、程耿东院士从新世纪人类面临的新问题和力学与多门学科相互关联等方面切入，就创新力学专业人才培养、应用力学体系改革和加强力学专业的跨学科课程设置作了相关的学术报告。与会教师普遍反映“报告都非常精彩，深入浅出，高屋建瓴，钟院士的报告将人文科学与自然科学生动地结合在一起，这样的报告难得一见，使大家领略了大师的风采”。

论坛邀请了武际可教授、范钦珊教授、洪嘉振教授、袁驷教授、叶志明教授和张土乔教授6位在力学教学和研究方面的知名专家作了大会报告。报告内容涉及了力学基础课程教学改革的各个方面，以及要当好一名力学基础课程的教师，应该具备哪些方面的基本素质，展示了教学名师的讲课风采和国家精品课程负责人在课程建设和改革方面所进行的探索。

在本次论坛活动中，除院士报告和大会报告外，还有36位一线教师就力学课程体系、教学模式改革、教学资源建设、力学实验的改革、力学教学与工程实践等方面的教学成果和经验进行了广泛交流与深入探讨。几位老教师提高学生综合素质和能力及创新型人才培养模式探索的报告融入了报告者积累多年的、丰富的教学经验，吸引了在场的许多教师。几位中青年教师、学科负责人在信息技术平台上开发的教学资源和关于学校实验示范中心建设的报告引起了与会代表的极大关注。谈到分会场报告，有的代表说：“我们学校只来了我一人，可每个报告都那么精彩，我都感兴趣，但分身乏术，下次一定要多来几个人。”

篇9

2实习目的：

让我们从实践中对这门自己即将从事的专业获得一个感性认识，为今后专业课的学习打下坚实的基础,为今后书本与实践的结合打下基础。实习中，将所学知识和实习内容互相验证，并对一些实际问题加以分析和讨论，使学生对建筑工程专业的基本知识有一个良好的感性认识，了解专业概况，为后续专业理论知识的学习奠定一个良好的基础，同时，使学生对本行业的工作性质有一个初步的了解，培养学生对本专业的热爱，强化学生的事业心和责任感，巩固专业思想。通过实习让我们对建筑物的规模,作用及特点有了初步的了解。

3实习过程

(一)

实习时间：XX年06月22日

实习地点：**大学建筑技术示范基地

在实践基地有各种建筑模型，散水，排水管，屋面桁架，植被屋面，保温墙的三种做法等等。

种植屋面：在屋面防水层上付土覆土或铺设锯末、蛭石等松散材料，并种植植物，起到隔热作用的屋面。钢筋直螺纹接头优点：接头抗拉强度高，质量可靠，不烧伤钢筋不减少有效截面面积，工序简单，成本较低，施工安全，不污染环境。受气候影响。能做到连续工作。施工工艺：购入成螺纹连接套筒并验收合格，钢筋断料，断头切平。钢筋螺纹滚压成型钢筋现场螺纹直接。空心砌块砖：煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣或天然砂、海涂泥等(以上原料的一种或数种)作为主要原料，不经高温煅烧而制造的一种新型墙体材料称之为免烧砖。由于该种材料强度高、耐久性好、尺寸标准、外形完整、色泽均一，具有古朴自然的外观，可做清水墙也可以做任何外装饰。因此，是一种取代粘土砖的极有发展前景的更新换代产品。

(二)

实习时间：XX年06月23日

实习地点：****再建商业区

建筑总面积为6300平方米。工程期三年零六个月，施工以基本完成，正在进行装修阶段。建筑采用框架结构，受力方式为梁板承重结构。花岗岩钢架固定式贴墙，外观美观，坚固耐用。外墙是玻璃幕墙具有良好的隔声﹑隔热及保温的功能。

点支式玻璃幕墙施工工艺流程：

(1)测量放线

(2)钢结构制作安装

(3)焊接处理

(4)接件安装

(5)玻璃清洗及安装

(6)调整打胶清洗

(7)检查验收

由于再建建筑间加了刚结构天桥，建筑局部将承受更多荷载，必须做加固处理。采用了粘贴钢板和碳纤维方法加固。确保了天桥放置处梁及柱的安全。

(三)

实习时间：XX年06月24日

实习地点：****路生活区旧城改造工程

建筑物采用框架结构，承受结构由混凝土现浇而成，围护构建是混凝土砌块，地下二层，地上十八层。建筑面积11432平方米。墙体上预留洞一部分是支模板浇灌水泥时用来固定模板的，还有其它的洞眼是留做线路通道。楼梯口处楼板混凝土只留配筋，目的是以便工程验收只用。由于砌块浇注问题，出现了墙体局部不垂直，砂轮机将突出部分打磨掉，保证墙体的平整。

(四)

实习时间：XX年06月25日

实习地点：**大桥

**最大的城市桥梁工程，也时省内技术较为先进规模较大的城市桥梁，时也是配合**公园中再建景观桥。全长220米，单跨100米，总宽55米。由市城建局项目部及施工方组织承建。

大桥采用拱型结构。主跨为刚管拱，主跨由四根预应力钢绞固定，主跨两侧的拱为半拱，混凝土浇铸而成。两个半跨下面的柱子连接处加了抗震橡胶垫。从而减少地震力对桥身造成的破坏。桥面由左右两个主跨用悬索支撑。圆弧钢管用混凝土填充，该结构能抵抗更大的压力和拉力，提高了整体的稳定性和强度。在大桥的主跨之间用大量的‘k’型钢架固定。预防桥面左右晃动，增强了大桥的整体性.

(五)

实习时间：XX年06月26日

实习地点：**市**生态工业园区在建汽车装配车间

厂房为南北两跨结构，房顶钢架由主次梁构成，主梁横向，次梁纵向，次梁搭在主梁上。主次梁成矩形，结构简单，受力合理。增强建筑的整体稳定性。

整个厂房由三排牛腿柱两排屋架组装而成，搭建单层双跨厂房。坚固耐用，经济合理。牛腿柱的安装方法是浇铸杯型基础，再将预制的牛腿柱吊装到基础之中，

调整柱的位置，然后放置柳丁，用水泥砂浆灌缝填充固定。现场工人师傅正在预制钢筋混凝土桁架屋顶。屋顶为三角形，每一个模型可做四个屋顶。不仅省时省力，而且减少了预制屋顶制作时的误差。

(六)

实习时间：XX年06月29日

篇10

【关键词】机械；本科大类招生；分类培养；途径与方法

一、机械本科专业实行大类招生、分类培养的意义

机械工业是国家经济建设、社会发展的支柱和基础产业， 与机械工业紧密相关的机械工程学科是高等教育的支柱和基础学科之一，从国民经济可持续发展的战略高度出发，机械类人才的培养在整个教育中占有极其重要的地位。

近年来，不少高校致力于探索机械类专业理论和实践教学内容体系的改革， 取得了一些成绩。我校机械本科大类招生、分类培养，是指确定机械设计制造及其自动化专业、过程装备与控制工程专业、材料成型、农业机械化及其自动化四个本科专业按机械大类招生，分专业方向毕业，本科，学制四年，前两年按机械工程学科中各专业培养规格的共同要求，开设公共基础课、数学基础课、机械大类基础课等20多门“核心课”；后两年为专业培养阶段，按照“立足市场需要，考虑个人志愿，组织综合平衡”的原则，分专业进行专业基础课和专业课的学习，并完成所选专业的毕业设计（论文）。

（一）我校机械本科专业发展方向分析

当前世界科技急速发展带来了科技高度分化而又高度交叉融合， 机械专业不但已同信息技术密不可分， 而且也已经同生物技术发生联系， 许多崭新的交叉领域不断出现。为适应可持续发展与知识经济的要求，我校机械专业的发展方向是要求学生除了在机械工程及微电子技术两方面具有坚实的理论基础和基本知识外， 还应在计算机、机械设计、控制的自动化、机电液气综合应用的生产系统、英语、企业管理等方面具有相应的知识和能力， 并对先进制造技术如CIMS、CAD/ CAM 一体化等有概括的了解。

（二）国内外同类专业人才培养计划分析

国外大学中与机械专业相近的专业主要有机械工程专业(Mechanical Engineering)， 一般为三年制。如英国的Cranfield 大学， 一年级的课程主要有数学、制图及设计与制造、计算机应用、材料、力学、热力学及热传递、流体力学、应变分析及结构、电子学、电路基本理论、电子技术、工程管理等。二年级的课程除进一步开设数学、流体力学、热力学及热传递和工程管理外，其它主要课程有计算机在工程中的应用、工程力学、应变分析及材料、结构学和设计等。三年级在继续开设设计课的同时只开一门流体热力学， 然后开始毕业设计。在学习的过程中，学生还可以根据需要或兴趣选修应用流体力学、数学模型、可靠性原理、实验学、材料工程以及根据学校自己的特点开设的各类型机械课程如气轮机等。国外其他大学的机械工程专业的课程设置尽管各有特点，但总的来说都是十分注重宽阔的基础课和专业基础课的学习，注重实验、实习等方面的动手能力的培养，开设管理方面的课程。

二、我校机械本科专业大类招生、分类培养的发展趋势

我校机械学科本科专业实行大类招生，分类培养的人才培养目标，其发展趋势主要体现在以下三个方面。

（一）加强基础， 拓宽专业面向

只为机械设计、制造、维护培养专门人才的传统目标显然已被打破。我校机械设计制造及其自动化本科专业首先应在课程设置上加强基础并拓宽专业的服务面向。这意味着学生在四年的学习中，其专业面向不仅要适应与机械学科密切相关的行业，也要适应机械学科的边缘或交叉行业，甚至跨行业的工作岗位。精、钻或特殊的专业知识应依靠继续教育。加强基础的内涵不仅包括机械学科的相关基础理论和专门知识，还应包括系统工程学科、人文社会学科和现代工具类知识。

（二）提高素质， 注重能力培养

提高素质、注重能力培养是当前高校对本科教育的普遍要求，我校机械学科本科专业人才培养目标应全面贯彻这一思想。其一，要充分重视机械学科以外的人文社会学科知识的传授和培养，重视学生的课外科技活动和社会实践活动。其二，在传授专业基础理论和基本技能的同时，必须努力在教学中挖掘提高业务素质的成份，挖掘知识创新的成分，对学生来说， 某一知识和具体技能，不用则忘，唯有素质的提高和创新意识的增强能享用终身。其三， 要创造一切有利条件，加强学生的工程综合实践，通过实验、实习、设计、制作、研究和各种调研活动，提高学生分析解决问题的能力和创新能力。

（三）以人为本， 强调个性发挥

人的个性特征、先天素质和从业意向是有很大差异的，以人为本，强调个性发挥，允许学生根据自己的实际情况选择发展方向是学校教学改革的重要内容。事实上， 对机械设计制造及其自动化专业毕业生而言，社会需求也是多种多样的。为此，要允许学生有实施多种选择的可能性。我校近几年所实施的机械学科本科专业人才培养计划，无论是自然科学基础、人文社会科学基础，还是专业技术基础和专业课，都留有相当的选择余地。此外，有部分学生毕业时还拿到了其他专业的辅修证书或第二学士学位证书。

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三、我校机械本科专业大类招生、分类培养的途径与方法

机械类人才培养应遵循下列原则：（1）德育渗透、全程育人，增强学科的德育渗透性；（2）加强基础、拓宽专业，增强学科的社会适应性；（3）压缩课时、强调自学，增强学科的教育载体性；（4）注重实践、突出工程、加强学科的工程系统性。根据这个原则，我校对机械本科专业大类招生、分类培养方案进行了有益的探索。

（一）设计知识模块的整体框架

根据“加强基础、拓宽专业、培养能力、提高素质”和培养“高素质专门人才”的办学理念，我校确定了4年总学时不超过2500、实践性教学环节不低于40 周的基本框架，规定总学时中：公共基础课组占40%；专业技术基础课组占30%；专业方向课组占10%；其余20% 为任选课组合，由学生根据自己的兴趣、特长、爱好和就业意向在全校跨专业、跨院系选课。在保证基础知识厚度的同时，还使专业课组按削减深度、拓展广度的原则进行整体改造。

（二）优化自然科学基础模块

在不超过总学时和模块控制比例的基础上，第一，强调数学和化学基础，新增“复变函数”、“积分变换”、“计算数学”、“大学化学”和“化学实验”；第二，加强力学基础，新增“热工学”、“流体力学”、“结构力学”和“有限元法基础及应用”等课程；第三，确立计算机及电子信息类课程的必选地位，增设了“机械电子学”、“微机原理及接口技术”、“CAD”、“CAM”、“数字化技术原理及方法”、“计算机软件工程”、“数控技术”等课程；第四，进一步强化了自动控制类课程，如“机械电气控制及自动化”、“机电液控制系统”、“气液传动与控制”、“机械控制工程基础”、“自动化制造系统”等；第五，在各门课程中，强调计算机应用如计算机辅助绘图和计算机辅助工艺设计等。

（三）改革专业课程体系

在新的专业课结构体系中设计7个专业方向课组合，我校学生学完公共及专业基础课程后，进入第七学期即可在7个方向课组中任选一组学习，每个方向课组约10 个学分(180 学时左右)。其中有：（1）现代机械设计理论及方法；（2）现代机械制造技术；（3）机电一体化；（4）制造信息化；（5）工业机器人；（6）石油机械技术；（7）农业机械化技术。这7个方向课组的背后都有较强的教学科研队伍和科研实习基地作为依托。

（四）整合实践教学环节

为了加强实践环节并增强其实际可操作性，我校对专业实践教学环节进行如下四个方面的调整：（1）将原机械原理、机械设计和机械制图课程中的实验取消，重新构建相对独立的“机械基础实验”课程。（2）将原机械原理、机械设计中的课程设计进行整合，构建综合性的“机械基础课程设计”。(3)新开出三个实践环节，即机械制造技术课程设计(CA PP)、微机原理及接口技术课程设计和数控加工综合实践。在数控加工环节，要求学生3～5人为1组，用1周时间针对一个零件在计算机上编制加工程序，然后通过网络将程序传送到数控加工中心加工成零件。（4）金工实习由6 周减至4 周。（5）开设工程综合实践环节。 参考文献

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[2]李伟.提高机械类本科应用型人才创新能力的思考与分析 [J].中国冶金教育，2004，（2）.

[3]柯俊，孙祖庆，翁海珊.面向21世纪高等工程教育改革的探索[J].机械职业教育，2002，（2）.