流体力学的基础知识范文

导语：如何才能写好一篇流体力学的基础知识，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

[关键词] 交叉型教学 流体力学 类比

“实施精英教育、培养精英人才”是高等院校建设高水平研究型大学的目标和导向。高等院校秉行“教育以育人为本,以学生为主体;办学以人才为本,以教师为主体”的教育理念,培养了大批满足社会需求的优秀人才。但随着社会进步和时代的发展,对本科教学质量和教学目标提出了更高要求,研究和实施新的教学模式十分必要。

一、“交叉型”教学方法的必要性

目前,我国高等工程教育的传统模式是教师讲授为主体的“知识灌输”式,学生被动接受知识,主动性学习不足,缺乏运用所学知识发现问题的能力,缺乏创新意识,创新能力不足。不能满足社会经济持续发展对高素质创新人才的现实要求。

多学科之间的交叉融合成为目前学科发展的一个主要趋势,大量原创性科研成果的产生、新的学科增长点的培育以及优势学科方向的凝练,都依赖于多学科之间的相互交叉与融合。积极推动学科的交叉融合可以为高等院校的学科发展创造一个良好的机遇,并据此提供一条可行的路径。科学所探讨的规律是客观存在的,自然界的规律本无学科之分,只是人为将之分为不同的门类,因此,所有的科学研究不应当以学科作为界限。学科交叉、学术交流和团结合作是获得创新性成果的必然要求。很多诺贝尔奖的诞生都是得益于团队合作与学科交叉,学科建设是学校事业发展的根本,学科交叉有利于出创造性成果,同时,可以充分利用学校现有教学、科研资源,减少资源浪费。现在,我们通常强调科研方面的多学科交叉,而忽视了教学方面。在教学方面,多学科交叉同样起着举足轻重的作用。

二、“交叉型”教学方法的作用

“交叉型”教学是构建以核心课程和选修课程相融合的教学模式,实现“科学无界限”的完美结合。“交叉型”教学模式融理论基础与专业培养为一体,是研究型大学的基本教学模式,具有以下三个基本特征:突出学生在教学中的主体地位;强调多学科交叉融合在教学中的重要作用;构建知识、能力与素质的三维一体。“交叉型”教学模式是相对于以单一性知识传授为主的教学模式提出的,是指教师以主讲课程内容为基础,融入其他相关学科的知识加以传授,让学生体会多学科之间是有联系的,不是独立的,可以触类旁通,加深理解和便于掌握。专业基础课教学是夯实学生专业基础知识、提高学生综合素质的重要环节,在专业基础课教学中引入其他相关学科的知识,可以拓宽学生视野、提高学生学习积极性、发挥学生能动性,对强化专业课教学效果,培养专业知识扎实、思维活跃的创新型精英人才具有重要意义。

三、“交叉型”教学方法的具体实施

流体力学是工科学校主要专业基础课程之一。学生通过本课程学习流体力学的基本概念和基本原理,掌握一定的分析、解决本专业中涉及流体力学问题的能力,为学习后续专业课程打好基础。本课程要求学生掌握流体的主要力学性质、流体在静止和相对平衡时压强的分布规律、计算和测量方法、理解涡动力学原理并掌握流体运动学和动力学的基本方程,理解并能应用理想流体和粘性流体的运动方程。内容涉及:流体力学研究对象和研究方法;流体的主要物理性质,流体静压强及其特性;流体平衡微分方程;流体静压强的分布规律;作用于平面的液体压力;压力作用点;作用于曲面上的液体压力;液体的相对平衡。描述流体运动的方法;流动分类;连续性方程;流体微团运动分析,无旋运动和速度势,不可压流体的平面运动和流函数。理想流体的动量方程;理想流体的能量方程;不可压缩流体的一维流动,积分形式的动量方程和动量距方程。流体的涡旋运动。应力张量及形变率张量之间的关系;粘性流体力学基本方程和边界条件;粘性流动的基本性质;精确解;相似理论和量纲分析;边界层理论。湍流产生的随机性;湍流基本方程;湍流的半经验理论;湍流边界层。课程的重点是连续性方程,动量守恒方程,能量守恒方程。课程的难点是边界层理论和湍流边界层。但作者发现在课程教学中若采用传统的以全时段讲授为主的模式,学生容易产生疲倦心理,课堂效果并不理想,同时若单一以教学参考书为主线讲授,在教和学两个环节对细节的把握和理解都不尽如人意。申请人前期尝试运用类比的方法授课,也就是在介绍流体力学的概念和定理时,与数学和物理知识相类比,同学可以很快接受,理解也较深刻,讲授课程所涉及的基础知识很多与数学和物理密切相关,引导学生积极思考,主动联系,走向前台,取得良好的课堂效果。

举例一:

流体力学中的很重要的内容势流理论,在势流理论中很重要的概念就是势函数的引进,这里高等数学的格林定理就有着重要的作用,两者密切相关,所以在介绍势流理论时,格林定理要有意识地引入和重点阐述,并且将两者对应起来,使学生在回想起数学重要定理的同时,对流体力学的概念也更加深刻的理解和清楚地掌握。

举例二:

在介绍激波概念时,可以借助如下两个图例,图1是通过计算在不可压缩领域借助浅水波方程给出激波的图形,图2是通过实验在可压缩领域给出激波的图形,在不可压缩和可压缩两个情况下,激波的图形是具有相比拟关系的,是可以类比的。

同样,水动力学的控制浅水波的方程和空气动力学的可压缩气体方程形式上相似,具有比拟关系。两个方程的形式如下:

浅水波方程:

可压缩气体方程:

形式比较复杂的方程,通过联想比拟,就可以通过记住浅水波方程就可以记住可压缩方程的形式。

在流体力学教学中,有意识地引导学生与数学物理的概念和定理相联系,可使学生更深刻地理解有关概念及定理间的关系,有助于培养学生的技能,并使学生养成严格的推理、全面分析问题的能力。在流体力学教学中,和其他学科的知识相交叉,不仅对流体力学的理解有帮助,也可以加强其他学科知识的理解和掌握。多学科之间可以融会贯通,触类旁通。

参考文献:

[1]张兆顺,崔桂香.流体力学.清华大学出版社.

[2]Milton Van Dyke,An album of fluid motion,The parabolic press.

篇2

【关键词】研究型教学模式 流体力学 数值模拟

【中图分类号】G423 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2015）17-0042-04

所谓研究型教学，就是以先进的教学理念为先导，运用与教学内容相关的实际问题作为载体，让学生在教师的组织和指导下有目的地、相对独立地进行探索研究，在整个学习过程中，注重在探索和研究的教学过程中激发学生的求知欲和学习兴趣，从而促进学生思维水平的发展，提高学生运用知识解决实际问题的能力。相较传统的教学模式，研究型教学模式更重视学生思维模式和能力的培养，强调教学与现代科技和社会的发展以及学科发展相关联，以此保持教学内容的新颖性和增强学生的创新性；更突出教学与训练方法的科学研究特色，强调师生之间的互动，培养学生的批判性思维与探索精神。

现代大学的职能，特别是高水平的研究型大学，强调教学和研究的相互渗透，在教学活动中，教师的作用是启发、引导、指导学生，强调引导学生探索研究自己感兴趣的未知领域，培养学生的观察、阅读、分析、讨论和推理判断能力，实践证明，研究型教学模式有助于学生积极参与教学过程，激发学习兴趣。

流体力学是知识体系庞杂、以大量实验为基础且对实验技能和实验条件要求较高的新兴综合性学科，也是一门重要的基础课程，它已经发展成为一门深入各个科学研究领域的重要学科，特别是随着航空、航天、航海以及能源利用等行业的发展，迫切需要解决许多有关流体力学的问题，这也极大地促进了流体力学学科的发展。流体力学在动力工程类各专业的课程设置中，起着从《高等数学》、《理论力学》、《机械设计》等基础课程到相关专业课程，譬如《发动机原理》、《流体机械原理》的桥梁作用，也是深入研究热能与动力机械的专业基础课。笔者在流体力学的教学过程中，就研究型教学模式进行了探索和实践，在课程设置中，针对某一授课主题，准备流体与流体运动科学中一系列生动的案例，让学生对生活中这些看似熟悉却又非常模糊陌生的现象有清晰的了解，在教学进行中，以具体实例为研究对象，引导学生利用所学的基础知识，并结合现代的研究手段，进行逐步深入的探讨与研究，并对研究结果进行合理的分析。在整个教学活动中，将现代科学研究方法与内容引入课堂，努力激发学生的学习兴趣，加深对基础知识的理解，培养学生从事科学研究的思维模式和严谨的科学态度，引导学生在主动探索、主动思考、主动实践中发展探索能力、实践能力和创新能力。

一 工程流体力学课程研究型教学模式实施方法

1.研究题目的选择与引入

开展研究型教学，对于研究选题有比较高的要求，既要有一定的工程背景，又要符合课程大纲的要求。由于是课堂教学，受时间所限，研究题目要求清晰易懂，又有一定的科学内涵和深入研究的背景。流体运动的连续性方程是工程流体力学课程中最为重要的内容之一，该部分逻辑性较强，对学生的数理推导能力有一定的要求。在教学活动中，拟结合计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）数值模拟，采用循序渐近、逐步推导、深入分析的教学方法。

为激发学生的学习兴趣，培养学生分析问题、解决问题的能力，将通过以下两个现象来认识流体连续性方

北京理工大学第十批教育教学改革研究课题

程的物理本质：

第一，黄河壶口瀑布。壶口瀑布，是黄河上唯一的黄色大瀑布，也是中国的第二大瀑布，号称“黄河奇观”，其奔腾汹涌的气势是中华民族精神的象征。那么黄河壶口瀑布是如何形成的呢？

图1 黄河壶口瀑布

第二，乌鲁木齐开往阿克苏5807次列车失事。列车被风吹翻，看似是个笑话，但却实实在在地发生了。2007年2月28日凌晨2时05分，乌鲁木齐开往阿克苏的5807次旅客列车在行至南疆线珍珠泉至红山渠间42千米处时，遭遇13级飓风，风速达到37～41.4米/秒，造成机车后9至19位的后部车厢全部脱轨，导致南疆线被迫中断行车，那么其中的原因该作何科学解释呢？

图2 5807次列车失事图片

黄河壶口瀑布及列车被风吹翻现象中均蕴含着流体动力学连续性方程的物理本质。问题提出后，首先引导学生根据自己对于问题的理解，通过教学过程中的情境创设，利用流体力学基本原理进行理论分析和解释。根据对上述现象进行物理问题简化，提出一元流动连续性方程的推导过程。

设想有一根管道，流体在由入口断面A1、出口断面A2和管壁（三者构成控制面）围成的流域（控制体）内流动，如图3所示。

图3 一元流动连续性方程推导示意图

假设流体是不可压缩的均质流体，意味着流域内的

质量不变，且密度ρ为常数，则 。又

因沿管壁没有流体的流入与流出，有：

得到不可压缩流体流动总流所必须满足的连续性方程：u1A1=u2A2。

由于假设入流断面和出流断面的速度都为匀速（断面平均速度），故这也是一元流动的连续性方程，表明总流沿任意过流断面的流量是相等的。

在这一部分的教学中，强调教师选择教材内容、案例或课题，学生利用案例资料，独立思考，自主发现新知识，掌握内在规律，从现象中发现物理本质问题，从而获得新的感悟。在整个教学过程中，要特别注意引导学生去理解和分析问题，并采用不断提出问题的方式，吸引学生注意力，并激发学生进行深入探索的兴趣。

2.数值计算模拟仿真在教学中的应用

把现代研究工具与理念融入到日常教学中，是研究型教学模式的重要内容和任务。传统的流体力学教学内容与方法，基本上是基于理论的教学，并辅之以部分简单的实验，教学内容比较抽象和单一，不能反映当前流体力学学科发展的趋势。计算流体力学CFD技术，是解决工程中复杂流动的一种有效手段，也是一门新型的独立学科，它以经典理论和数值计算为基础，通过计算机的数值计算和图像显示，从空间和时间上定量描述各种场变量，从而达到对物理问题研究的目的。将CFD数值计算模拟方法和部分简单应用的实际上机练习引入到教学中，既可以开阔学生视野、生动课堂，增强学生对流体力学知识的理解，培养其解决实际问题的能力，又可以激发学生学习流体力学的兴趣，有助于学生养成善于尝试和探索规律的习惯。

为了使学生加深对流体运动连续性方程的理解和应用，在课程设计上，将设计以下CFD算例“喷管内二维流动”，问题的描述如下：空气在一个大气压的作用下通过平均背压Pexit=0.9atm的缩放型喷管。通过对流域的建模、计算和后处理，对本问题进行了流动过程的数值模拟仿真研究。对这一部分教学内容，应该对流场的边界条件、边界类型、湍流模型和计算方法等进行较详细的介绍和讲解。鉴于大学本科教学内容和流体专业知识的限制，可对流场的边界条件和边界类型多做一些讲解，例如速度边界、压力出流边界等；对湍流模型的来源及其应用做简单介绍，而对诸如SIMPLE、PISO算法等仅仅介绍一下怎样选取和使用即可。通过计算可以得到可视化的流动结果（速度矢量图和压力分布图等）。

（a）速度矢量分布图 （b）压力分布云图

图4 喷管内流动的CFD计算结果

将这些计算结果直观地呈现在学生面前，引导学生基于连续性方程的基本物理内涵去对计算结果进行分析，

由速度矢量图可以清晰地看出：在喷管喉口处，速度较大，这是由于此处流通截面积较小。对于喷管内的一元流动，通过喷管内通流界面的流量是相等的，流体的流速与管内通流截面积成反比，因此，在喉口处的速度最大。另外，在计算中，我们还可以通过检查质量流量的连续性来检查通过区域的质量流量是否满足质量守恒定律。通过在软件中进行相关的设置，我们可以看到进、出口质量流量的差异，在理想状态下，进口处的质量流量应该恒等于出口处的质量流量，考虑到计算误差，这一误差保证在总流量的1%即可。

图5 进、出口质量流量的差异

这一部分的教学，要求学生不仅掌握流体力学的基础知识，还要学会利用所学知识去分析工程实际问题。教学中要特别注重引导学生去不断地提出问题，并利用所学的知识去进行解释。这是进行研究型教学过程的关键。另外，如果有条件，最好采用师生互动，共同进行仿真计算和研究的方法。教学和训练方法要表现较强的科学研究特色，注意培养学生的批判和探索精神。

通过前面的教学，使学生对数值模拟这一现代研究手段及研究过程有了初步的了解，达到了将现代研究方法引入课堂的目的。为了更加有效地掌握教学内容，在介绍完数值模拟平台的使用，并对问题进行了初步研究之后，还必须引导学生进一步思考和研究。具体到本次教学，可进一步引导学生去思考课前所提出的两个问题，解释“黄河壶口瀑布形成原因”，以及“列车被风吹翻的原因”。

二 工程流体力学课程研究型教学中需注意的问题

在工程流体力学课程研究型教学中，既要照顾到流体力学课程的基本原理，又要反映现代计算技术在流体力学中解决实际问题的新发展。在教学实施过程中，根据笔者的实践和体会，需要注意以下几个问题：

1.坚持教学与科研相结合

要培养具有创造能力的人才，必须将教学与科研有机结合起来。教师只有通过本专业及有关学科的科研活动，才能加深对本专业本学科的理解和认识，更新教学

手段，丰富知识结构，激发学生的学习和研究热情。实施研究型教学作为一种趋势，已经得到了全球教育界的认可，这种人才培养模式的收效显著、发展前景可观，是一种值得我们研究与使用的教学模式。

2.教学题目的选取和教学过程的实施必须有针对性

采用研究型教学模式进行教学，应以讲解研究方法和研究过程为宗旨。其中题目的选取至关重要，一般来说，题目应来自于工程实际，有工程背景和深入研究的空间。同时也要注意题目不宜选得过于复杂，且与课程的教学内容结合得比较好。在实施过程中，可针对不同专业、不同需要的学生，建立不同的教学体系。例如与流体接触密切的专业，如流体机械及工程方向的学生，设置的CFD 部分理论和上机实验内容可略多。而对于车辆工程、机械设计及工程等普通工程类专业的学生来讲，可少讲理论，主要参与简单的工程实际流动问题的模拟解决实验。上机实验的内容也可以根据专业特点来选定，结合不同专业进行不同的案例计算和分析。

3.进一步确定学生在教学过程中的主体地位

注重在以探索和研究为基础的教学过程中培养学生的研究能力和创新能力。譬如在数值计算中需要正确地设置边界条件和初始条件，合理地选择数学模型，恰当地划分网格和进行迭代计算，最后还需要判断计算结果是否可用，并进行必要的调整和修改。因此，要求学生对问题的发生、发展直至达到平衡的全过程进行认真思考和分析，形成独立思考的习惯和能力。此外，通过改变边界条件或初始条件等因素，低成本、高效率地求得在不同条件下的计算解。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，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。

篇3

关键词：双语教学；SPOC；教学模式；流体力学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）16-0249-02

一、引言

随着全球经济一体化的不断发展，对复合型人才的需求越来越大，高等教育的国际化也逐渐成为发展趋势。国内高校如何实现人才的国际化提高教育的国际竞争力，引起广泛的思考。双语教学被认为是高等教育国际化的重要内容。流体力学课程是能源动力类专业及机械类部分专业的专业基础课，具有较强的工程性、技术性和实践性，课程基础知识与生产生活实际密切相关，除流体力学的基本理论和方法讲解外，还需注重实验测试、工程应用等实践教学。双语教学可以使学生具备一定的专业英语技能，采用原版教材接触国外最新的专业知识，使在人才培养上与国际接轨成为可能。但是流体力学双语教学存在一些问题，实践教学部分如何体现双语授课及其意义与价值，还需进一步思考，流体力学双语教学模式仍处于探索阶段。

二、流体力学课程双语教学现状

1.教学目标不够清晰。流体力学课程本身概念多、专有名词多、流动原理复杂，用中文教学时部分学生尚且不能很好地完成该课程的学习，双语教学时通常引进原版的英语教材，学生英语水平参差不齐，对于英语水平不佳的学生来说，学习难度将进一步提高，流体力学双语教学往往变成了专业外语课，专业词汇及专业术语的解释占据了课堂大部分的时间，忽视专业知识的讲授，与双语教学实施的初衷大相径庭。

2.缺乏专职的双语教学师资。双语教师既要精通专业知识，又要有较高的外语水平，能流利地应用外语讲授课程。目前，担任双语教学的教师主要是外语水平相对好的专业课教师，没有受过系统的语言教学方面的训练，遇到突发事件时，很难用英语准确、充分地表达自己的想法。另外，承担双语课程的教师一般比较年轻，教学经验不足，教学手段、教学方法和教学能力还需进一步完善。

3.学生接受度不佳。双语授课时，通常是教师用英文向学生传授知识，学生始终是被动地听讲、被动地接受英语和专业知识，师生之间几乎没有互动，学生的英语听说能力、英语应用能力依然得不到锻炼。双语教学过程中必然会涉及大量生僻的专业词汇，学生很容易由于一些句子没听懂，产生畏难情绪，影响课程双语教学效果。

三、MOOC模式与SPOC模式

MOOC（Massive Open Online Course，大规模开放式在线课程）模式将多种形式的数字化资源放在网上，学习者反复观看教学视频，理解课程讲授的知识。将MOOC模式应用到流体力学双语教学中，可以有效解决学习者由于英语水平不高而引起的学习困难的问题。然而，MOOC模式下的教学活动主要是以知识为中心的理解类活动，个性化学习和学习体验缺失，虚拟实验无法替代真实实验。流体力学课程除了要求学习者掌握基本知识点外，还要求学习者学会知识点的应用。MOOC模式下单一的线上教学不足以激发学生的热情，课程完成率不高的缺点亦广为诟病。流体力学课程双语教学的目的在于在讲授流体力学知识的同时，培养学生具有较强的英语应用能力，学生若不能有效地完成课程学习，则新教学模式的探索就显得毫无意义。SPOC（Small Private Online Course）是小规模限制式在线课程，其受众可以限制为在校大学生，设计和利用优秀的MOOC资源，克服MOOC单一的线上学习的缺点，实施混合式教学，将MOOC之所长与面对面教学融为一体，增加师生互动，激发学生的学习热情，提高课程完成率和学习成绩。因此，SPOC模式将更加适合流体力学双语教学，帮助教师与学生突破英语水平不高的限制，高效地完成流体力学知识的讲解与学习，同时提高教师与学生的英语听说能力及英语应用能力，实现教学相长的良性循环。

四、流体力学SPOC双语教学资源

1.流体力学SPOC双语课程教学视频。众所周知，看电影学英语是提高英语水平的一个好方法，通过视频看情节，重复听取单词，更加容易了解单词的发音及其用法，当然还能学到更加地道的生活化语言。受这一方法的启发，引进国外优秀的流体力学MOOC资源，根据国内大学生思维方式、知识结构的特点进行优化，编写双语教材，精心制作流体力学SPOC双语课程教学视频，让学生听英语学流体力学知识。

2.流体力学SPOC双语实践教学视频。流体力学SPOC双语教学开展3～4周后，学生对流体力学课程及专有词汇有了一定了解，此时可以开展流体力学SPOC双语实践教学。双语实践教学视频仅提供流体力学专有词汇的中文意思，要求学生逐渐适应全英语教学。在视频页面显示实验名称，提供英文版实验目的、实验原理及实验步骤、实验数据处理方法说明、实验报告撰写要求及思考题回答要求，这部分文本依然提供鼠标取词功能，帮助学生理解实验要求。流体力学SPOC双语实践教学视频可以不局限在本校流体力学实验室能开设的实验，可以是国外的实验装置、先进测量方法等的解说，让学生了解学科的前沿知识。

五、教学过程

1.课堂教学。流体力学双语课开课前，教师将每次课的授课内容、相应的教材章节、相关的双语课程教学视频列表发放给学生，让学生明确SPOC双语教学模式下教与学双方所需要的改变与努力，以期获得良好的教学效果，同时师生共同提高英语应用能力。课堂教学采用翻转课堂的讲学模式，要求学生课前观看SPOC双语课程教学视频，理解视频中的主要内容，思考教师前一次课布置的讨论主题。在课堂上，教师讲评教学视频中的重难点，不再讲解课程的全部内容，课前备课的精力不再集中在背熟讲稿，而是更专注于主题的设置、问题的解答及流体力学知识的应用方法，预估学生可能的回答内容并准备合理有度的评论。组织学生学习小组，一个自然班通常为30名学生，分成6组，每组5人，设小组长1人。每次课教师针对重点与难点准备30个问题，基本从易到难设置，分成五轮问答。每轮小组抽签得到问题，各小组派一名学生回答，若用英语回答正确得25分，用中文回答正确得20分，回答不完全正确，由教师酌情给分。每组各成员得分之和即是该学习小组的得分，多次平均后作为平时成绩。

2.实践教学。基于流体力学SPOC双语实践教学视频，实践教学改变了传统实验教学模式。按照原有的教学方式，学生进入实验室，教师针对实验台讲解后，学生立刻开始做实验采集数据，没有时间深入思考实验相关流体力学知识，很难将理论与实践联系起来。在SPOC双语教学模式下，学生在实验前先观看相关视频，进入实验室后，实验指导教师拿出测试卡要求学生答题，全部正确后，学生才进入实验室采集数据。学生仍以课堂学习时的学习小组为单位进入实验室，采集并整理数据，形成全英文的实验报告。流体力学SPOC双语实践教学视频要求每位学生均观看，测试卡答题可由学习小组派代表完成测试，实验操作、实验数据处理以及实验报告撰写等任务由学习小组自行安排分工，小组成员协同合作，培养学生的团队合作精神。在SPOC双语教学模式下，要求学生观看双语实践教学视频8个，学生学习小组根据各自的兴趣爱好选择2个，完成实验数据采集，整理分析形成英文实验报告。教师根据实验数据及思考题准确程度给分，两项实验平均分为各学习小组的实验成绩。

六、课程考核

流体力学SPOC双语教学采用多样化的考核形式，最终成绩由课堂平时成绩（40%）、实验成绩（20%）、学习小组组长打分（10%），学生自评分（10%）及期末考试成绩（20%）组成。其中课堂平时成绩及实验成绩占60%，大幅降低了期末考试成绩的所占百分比，鼓励学生在平时认真准备双语课程的学习，真正做到学以致用。其次，课堂平时成绩、实验成绩均是以学习小组为单位给出的团体得分，要想获得好分数，各成员必须共同努力。学习小组组长对各成员打分，占最终成绩的10%。学生自评分是学生对自己的评价，在学期结束时总结自己的学习成效，占最终成绩的10%。期末考试试卷设置50%的英语题量，占最终成绩的20%。

七、结语

流体力学SPOC双语教学新模式的关键在于优质的SPOC视频教学资源和师生之间的互动配合，学习世界一流大学的教学视频优化SPOC教学资源，可以快速缩小与世界一流大学教育水平的差距，教师备课的重点由知识传授转变为知识的深入理解与应用，学生从被动地接受知识转变为主动学习知识并尝试应用。并且，教师与学生的英语听说能力、英语应用能力都能得到锻炼。在流体力学SPOC双语教学模式下，教师有更多的时间准备创新性的教学设计与教学内容，学生以团队形式组队学习，在课堂上与教师互动，培养学生灵活应用知识的能力与创新能力。基于流体力学SPOC双语教学模式，可以形成优质的双语教学师资队伍，培养学生具备创新精神、双语沟通能力和团队合作能力，满足教育国际化的需要。

参考文献：

篇4

[论文摘要]结合学习主体所处的时代环境变化和流体力学知识体系的学科跨度大以及对数学基础知识要求很高的特点，分析了流体力学教学中存在的问题和难点，提出大量采用实验模型和实例教学以加强流体流动现象的观察理解对提高流体力学教学效果的必要性和重要性。

前言

流体无固定形状，即使受到的剪切力再小，只要持续存在，其变形便会随时间持续增大，不像固体那样，一定的受力只能产生一定的变形。流体力学的基本理论非常严密，描述流体流动现象的数学方程非常复杂，高度非线性[1]，因此学生对流体力学敬而远之的现象比较严重。此外由于因特网及电子计算机的普及，各种虚拟现象泛滥，在这样的环境下成长的学生接触和感受实际发生的各种流体流动现象的机会大大减少，对自然现象的观察和理解能力很弱。很多学生在接受流体力学教育之前所受的应试教育的影响下[2]，学习只是为了在短时间内对给出的试题做出接近正解的答案获得高分，这种教育具有多大的意义，近年来许多学者从教育学的角度提出了疑问[2]。只有直面实际的流体流动现象，抓住问题的本质，才能诞生真正的学问和研究。笔者基于对本科和研究生的流体学教学中存在的难点和问题，指出了重视流体流动现象的观察和理解对提高流体力学的教学效果的必要性和重要性。

一、流体力学教学面临的问题

（一）新形势下学生所处的社会环境变化

学生从小利用电脑打电子游戏的玩耍时间和机会大大超过了自己亲自动手制作道具及模型的体感玩耍时间，通过体感玩耍接触和观察自然现象的机会大大减少。

因特网的普及使得在短时间内获得大量的信息或实时获得信息成为可能，近年来出现学生过度依赖因特网的倾向，疏远了纸质图书及相关文献这些知识比较系统逻辑性也有保证的传统信息载体。但因特网上除了正确的信息外，还有很多不准确甚至错误的信息，即使是正确的信息，各信息段之间也缺乏系统性，因此学生仅通过因特网难以建立系统的知识体系的。

手机在学生中的普及也使得学生们在实际问题时，不是自己独立分析问题，找出问题发生的原因，而是直接利用手机询问他人求得答案，这样很难培养独立制定计划，对可能事态进行预测，独立进行解决问题的能力。这恰恰是对一个未来走向社会成为一个优秀的技术人员的必经的磨砺之道。

（二）流体力学教学面临的问题

流体流动的力学模型及其运动的物理意义难以理解[3]。流体粘性产生的模型与牛顿粘性定律之间的对应关系就是最好的一个例证。大多数学生虽然能够使用牛顿粘性定律进行计算，但对运动的流体为何会产生粘性却不能正确的理解。的确，对于涉及到流体力学的某些技术或产品设计，只要懂得一定的计算即可，但是对于开发和设计全新的产品，如不能准确把握所涉及到的相关流体流动的物理本质，有时会产生完全错误的设计结果。

流体的运动状态繁多，流体力学融合领域广，要求学生掌握更多的学科预备知识，尤其对数学知识的要求更高，使部分学生觉得流体力学是难以接近的一门课。同一流动现象常常可以从多个角度进行解释，容易使学生产生混乱。比如对翼型的流体力学工作原理，可以从流体流动的动量变化、伯努利方程、压力积分、流线的曲率变化等几个方面进行解释，解释方法之多反而会使学生产生混乱，但每一种解释方法都是正确的，解释的都是一个本质，只有完全理解各种解释方法所依据的理论，才可以解除认识上的混乱，将学到的知识条理化、系统化。

描述流体流动的数学方程高度非线性化，数学上求解比较困难。描述流体流动的纳维斯方程和能量方程是否可以求解以及数学解的唯一性的证明需要微分方程、偏微分方程、多元积分等很深的数学功底，但近年来学生的数学和力学基础存在下降的趋势。

学生在进入大学前所接受的应试教育的影响很大，以考试成绩自评学习效果的认识根深蒂固[4]。实际的流体流动现象往往没有单纯的标准答案，有时甚至存在多个解，重要的是抓住流动现象的物理本质，系统的理解流体力学的基本原理。

二、教学方法对应

解决上述问题的根本方法，笔者认为只有从流体力学教学上，直面涉及流体的各种现象，使学生准确的把握物理本质。为此在流体力学课堂上，广泛采用流体模型教学和实例教学，增加学生观察理解各种流动现象的机会，唤起他们对本门课的兴趣的同时，让他们形成为探究流动现象背后的物理本质进行思考的习惯，这对解决流体力学教学所面临的问题至关重要。

使用电吹风斜向上吹一个让学生事先准备好的气球模型，没经验的学生会意外的发现气球会向斜上方飘起。这一流体流动现象可从风从气球上部通过时，由于气球表面的影响风的流向会产生变化，也就是流线产生弯曲，根据风的动量变化必然产生使得气球浮起的升力得到解释，还可以从物体绕流边界层效应得到解释。从这一简单的模型教学，还可以解释飞机的机翼通过改变空气的流向进而获得升力的流体力学上的工作原理。

在一个装满水的塑料瓶内分别放入密度大于水和小于水的钢球和泡沫小球，然后放在一个可移动桌面上，使桌面等直线加速运动，可发现钢球运动较慢留在瓶底，而泡沫球运动较快停在瓶嘴附近。观察这一个现象引导学生：泡沫球运动得较快是因为等加速运动瓶内流体的静压在运动方向上递减形成压力梯度，小球的前进方向的压力大于等加速运动产生的惯性力，因此小球相对于塑料瓶向前运动；而作用于钢球的前进方向的静压力虽然与泡沫小球相同，但惯性力大于前进方向的静压力，因此钢球相对于塑料瓶向后移动。这一模型教学比一般教科书上关于流体等加速直线运动流体的静压分布的例题更容易使学生抓住问题本质，且能培养学生独立思考之习惯，使学生体会到透过流体流动现象来正确观察和理解把握流体力学基本规律的乐趣。

经常使用立式洗衣机的人都知道，洗完衣服后，衣兜总要被翻过来，假如原来兜里装有硬币等硬物，也会被掏出来[5]。把这个实例在课堂上讲出后，学生们甚有兴趣，追问其中的奥秘，当教师根据伯努利定律做出解释并介绍伯努利这位集物理学家、数学家、力学家及医学家于一身的瑞士的大科学家的基本情况后，学生们顿时对这位科学家充满了崇敬之情，通过大量这种实验模型及实例教学，学生们对学习流体力学这门课更有了兴趣和信心，教学效果的提高自不待言。

三、结语

本文详尽的分析了计算机、因特网、手机等现代化通讯工具普及后对学生产生的影响，由于流体力学课程知识体系的特点，这种影响产生的负面问题很多，尤其是教授成长在应试教育体制下走入大学的学生，更需要转换认识，改变教学观念，在课堂教学中广泛植入实验模型教学和实例教学，让学生直面实际存在的各种流体流动现象，通过实际的流体流动现象的观察和理解，达到生动及形象的把握这些流动现象背后的流体力学的基本定理，有效提升教学效果的同时，通过简单实验模型的制作还可提高学生的动手能力，这对学生走向社会成为一个具有创造性思维能力、独立思考的优秀技术人员也是一个必不可少的雏形磨砺。

[参考文献]

[1]黄卫星.工程流体力学[m].北京:化学工业出版社,2008.

[2]李丹,杨斯瑞.应试教育与创造性人才的培养[j].继续教育研究,2009,25(2):180-185

[3]向文英,程光均.流体力学教学与实验创新[j].重庆大学学报(社会科学版),2003,18(4):21-26.

篇5

Key words： the CDIO Engineering Educational Model；engineering fluid dynamics；teaching innovation；third-grade project

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）11-0217-04

0 引言

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

篇6

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，并具有一定的流体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：

[1]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京：清华大学出版社，2009.

[2]徐国庆.职业教育项目课程开发指南[M].上海：华东师范大学出版社，2009.

篇7

力学是一门基础科学，它所阐明的规律带有普遍的性质。力学又是一门技术科学，它是许多工程技术的理论基础。土木工程是力学应用最早的工程领域之一[1]。对于土木工程专业的学生来说，力学课程是一类极为重要的专业基础课，它不但影响学生对今后其他专业课程的理解，还将影响学生以后解决工程实际问题的能力。所以，对力学课程在土木工程专业的重要性进行研究，可以帮助培养出适宜于社会发展的合格的工程技术人员。

2土木工程专业主要设置的力学课程

根据土木工程专业培养计划，四年本科期间，8学期内，共设置7门力学类课程。所以说，除了理论力学、材料力学和结构力学这“三大力学”之外，结合土木工程必须与流体接触的特点，也设置了流体力学这样的学科基础课。另外，考虑到大三之后，土木工程专业学生有“建筑工程方向”、“地下工程方向”、“古建筑修复与保护工程方向（特色方向）”三个不同的发展方向，也设置了土力学、弹性力学与有限元基础和岩石力学基础这样三门专业方向课程。

3各门力学课程的教学内容及特点

3.1理论力学

理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学，是各门力学的基础。它忽略一般物体的微小变形，建立在力作用下物体形状、大小均不改变的刚体模型。主要讲授内容分三个部分：淤静力学部分。主要研究受力物体平衡时作用力所应满足的条件；同时也研究物体受力的分析方法，以及力系简化的方法等。于运动学部分。只从几何的角度来研究物体的运动，而不研究引起物体运动的物理原因。盂动力学部分。研究受力物体的运动与作用力之间的关系。

3.2材料力学

材料力学以单个杆件作为主要研究对象，并且将其看作均匀、连续、各向同性的可变性固体。它研究杆件的拉、压、弯、剪、扭变形特征，并对杆件进行强度、刚度及稳定性分析计算。

3.3流体力学

流体力学是研究流体的平衡和流动的机械运动规律及其在工程实际中应用的一门学科。流体力学研究的对象是流体，包括液体和气体。

3.4结构力学

结构力学以杆件结构（包括梁、拱、桁架、刚架和组合结构等）为主要研究对象；研究在外力和其他外界因素作用下结构的内力和变形，结构的强度、刚度、稳定性和动力反应，以及结构的组成规律。

3.5土力学

土力学研究土的本构关系以及土与结构物相互作用的规律。土的本构关系，即土的应力、应变、强度和时间这四个变量之间的内在关系。

3.6弹性力学与有限元基础

弹性力学研究弹性体由于受到外力作用或温度变化以及支座沉陷等原因而发生的应力、变形和位移。它一方面对杆状物件作进一步的、较精确的分析；另一方面，对板和壳，以及挡土墙、堤坝、地基等实体结构，加以研究。

3.7岩石力学基础

岩石力学基础主要研究岩石和岩体力学性能的一门学科，是探究岩石和岩体在其周围环境（力场、温度场、地下水等）发生变化后，作出响应的一门力学分支。其所研究的岩体，具有不连续性、各向异性和不均匀性的特征。

4力学课程在土木工程专业的重要性

力学是土木工程专业的技术基础课，若缺乏对力学课程基本概念、物理意义和求解方法的深入理解，想真正掌握好相关专业课程，做好有关工程设计、施工、监理乃至进一步的科研工作，是不可想象的。

4.1对本科后续专业课程学习的影响

混凝土结构基本原理、钢结构基本原理、基础工程、土木工程施工技术、房屋砌体与混凝土结构设计、钢结构设计、结构抗震设计、地基处理、深基坑工程、城市轨道交通工程、隧道工程、古建筑设计与保护技术等专业课程，都与力学课程有关，如不打好力学基础，将无法真正掌握及应用好专业知识。例如在学习“混凝土结构基本原理”课程中受弯构件斜截面承载力计算这部分内容时，需首先了解斜裂缝出现的原因，这时就需利用材料力学主应力迹线的分析方法，在构件上取出微元体，来做截面主应力分析等。再如“钢结构基本原理”课程，由于钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性体，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的，所以钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合；在课程的学习过程中，经常会用到材料力学中的各种计算公式和计算理论等。除了这些专业课程，对于土木工程专业毕业设计这个实践教学环节来说，力学知识也是非常重要的。就拿经常会出现的“混凝土框架结构设计”这种毕业设计题目来说，它分为结构布置、计算简图框架内力计算、框架内力组合、框架梁柱截面设计、现浇楼面板设计、基础设计、楼梯结构设计计算和软件计算这样几个部分。所以说，若不能利用力学基础知识先进行结构计算简图的简化和结构内力的计算，后面实际结构设计部分，均无法完成。

4.2对研究生阶段学习的影响

毕业后，若继续就读本专业研究生，除了在研究生入学考试中可能会考核到材料力学、结构力学这样的力学课程；在读研期间，也将涉及更多更深入的力学课程，如应用弹塑性力学、塑性力学、连续介质力学、有限单元法、高等结构动力学等。如在本科阶段没有打下良好的基础，将很难掌握这些课程。

4.3对就业后解决工程实践问题的影响

力学知识在工程设计工作中的作用是不言而喻的。同样，力学知识对于施工或监理等工作，也是不可或缺的。如预制桩在堆放时垫木位置和吊装时吊点位置的确定，施工脚手架的安装计算，施工模板拆除顺序的确定，施工缝留设位置的确定，施工中钢筋放置位置的确定等，都需要通过力学知识来确定。从事建筑施工或监理的工程技术人员，只有掌握了建筑力学的基本知识，才能懂得建筑物中各种构件的作用、受力情况、传力途径以及它们在各种力的作用下在什么条件下会产生什么样的破坏。这样，在施工中就能正确理解设计意图，制定出合理的安全措施和质量保证措施，从而保证建筑施工过程中的绝对安全，确保工程质量，避免事故发生。

5对本科阶段力学课程野教冶与野学冶两方面的建议

力学课程内容繁多，概论抽象，在“教”与“学”两方面都存在很多问题，容易使教师教起来用时多，任务紧；学生学起来难度大，负担重，且容易出现书能看懂而求解问题无从下手的情况。

5.1教学方法建议

依据土木工程专业培养目标，考虑力学课程与相关专业课程的衔接性，整合力学课程教学内容。注重工程实践教育，加强学科工程背景教学。培养学生创新意识，开展竞赛活动，强化学生动手能力。引导学生参与教师科研活动，培养学生的科研意识。教学中运用案例教学，趣味教学，启发式、探究式、研讨式等教学方法。理论教学之余，也可简要介绍结构力学求解器、ANSYS、ABAQUS、PKPM等计算软件，加强学生在力学计算方面的综合能力。

5.2学习方法建议

“教”与“学”相辅相成，无法分离。所以除了教师需运用不同的教学方法来提高学生的学习兴趣之外，学生也需掌握合理的学习方法，以加强对教师教授知识的理解与渗透。第一，课前做好预习，课后加强复习。有效的预习，可以使学生在上课之前，了解自己即将要学的知识，这样在课堂学习时，就可以对自己所学的东西做到心中有数；及时的复习，可以使学生及时消化课堂所学，以便深入了解所学知识，深入掌握。第二，善于积累，善于提问。本科教学不比高中教学，它讲授新知识的时间往往多余复习旧知识的时间，所以，在学习的过程中，不能存在“猴子掰玉米”的现象，学了新的忘了旧的，而是要不停积累，不停学习；对于不懂的知识点，要善于提出疑问，问同学，问教师，问网络，及时解答疑问，及时解决问题。第三，要加强练习。学习力学知识的过程中，不做一定数量的习题，将很难对基本概念和计算方法有深入的理解，也很难培养出好的计算能力，所以，要学以致用，加强练习。第四，善于创新，积极参与不同的实践活动。教师教授的知识是有限的，在学习教师教授的方法之后，举一反三，要自己善于发现问题，创新思维；积极参与各项社会实践活动，如省大学生力学竞赛、省大学生结构设计大赛等，将学到的力学知识应用到实际的大赛活动中，并且从实践的过程中又学习新的力学知识，循环往复，提高自身的学习积极性；积极参与教师的科研项目，提高自身的研究思路和水平，也是加强自身力学思维的较好方法。

6结语

篇8

【关键词】高职院校；液压与气压传动；教学质量

《液压与气压传动》是我国高职院校机械类专业的一门基础课，它在整个机械类专业的教学中举足轻重。这门课程主要包括三方面内容：一是流体力学的基础知识；二是液压传动技术；三是气压传动技术，主要由液压元件、液压系统、流体力学、气动元件及气动系统等内容组成。学好这门课程对于学生掌握理论和指导实践具有重要的意义。但在当前，这门课程教学质量却并不理想，主要是由于液压和气压的传动过程是在高度密封的环境中进行，所以对于各种液压及气压传动元件的结构，传动系统及其传动过程只能靠讲解，让学生无法清晰看到，没有直观的影响，学习会因为太抽象而感觉学习难度大。本文针对目前教学中的问题及不足，就怎样提高液压与气压传动教学质量发表自己浅显的意见，供教学参考。

1.目前液压与气压传动教学中存在的问题与不足

1.1学生的重视程度不够

学生对一门课程的的学习态度和兴趣，很大程度取决于其对该课程的重视程度。有相当一部分学生认为基础课既简单又无多大用处，不必下功夫，只要学习好专业课，将来工作需要用的知识就早已足够。于是在课上，不认真听讲；在课后，不管不故。《液压与气压传动》正是这类富有专业色彩的基础课，只要几节课不听，并且课外也不及时复习后，老师再讲的知识就根本听不懂了，然后失去信心，继而对该课程不感兴趣，甚至放弃这门过程。

1.2教材选用不恰当与教学方法不灵活

机械类专业几乎都有安排《液压与气压传动》这门课程，并且大多数专业都会选用相同的一本教材。这样便导致了教材的专业性不强，使学生对学习该课程的方向和目的不明确，从而丧失学习兴趣。此外，也有一部分教材的编制相对简洁，内容很精简，至说明结果不阐述原因，结果使整本教材难以理解。

《液压与气压传动》抽象性与实践性相结合，传统的“灌输式”教学方法效果差强人意，教师讲得累，学生学得更累。即便现在已经大普及了多媒体教学，但还未最大程度发挥其优势，更多地只是电子再现黑板板书。伴随着我院大力实行的教学改革，本课程的教学条件、教学方法、教学内容以及教学手段也相应发生较大的改变，怎么达到本课程教学的培养目标，需要教师深刻去反思。

1.3实验设备落后缺乏、考核形式单一

实验既能对所学的理论知识进行验证及理解，又能锻炼学生实际动手能力。但因为实验设备落后，许多实验无法正常完成，再加上设备数量严重缺乏，几个学生一个实验台，一至两名学生动手实验，其余学生当观众，实验效果不尽人意。

《液压与气压传动》课程通常最后的考核仅凭一张理论试卷，这样便会导致无法客观评价学生的理论知识掌握程度和实际动手能力，因为这门课程是由理论课及实验课构成的，如此考核，不会达到该有的教学效果。

2.提高液压与气压传动的教学措施

2.1提升学生学习兴趣

向学生强调本课程的专业地位，从而引起学生对本课程的重视。

（1）详细介绍本课程在专业中的地位，提高学生的认识，既要详解前系课程，又要对后系专业课程的基础性作解释，让学生对液压与气压传动的理解有整体的印象。

（2）仔细详解液压与气压传动技术的重要性及其在各个专业技术领域的运用，并与学生以后的就业及学习深造等的关系联系起来， 提高学生思想上的重视性及学习的主动性。

2.2运用多媒体教学改进教学方法

通过近年来的教育改革与教材建设， 《液压与气压传动》课程确实有一批适合教学的精品教材。但在教材选用的时候要注重针对性，例如本科与高职的目标不同， 机电专业和模具专业的要求不一样，所以要有的放矢，根据定位及对象正确选用教材。

随着科学技术的发展，高等院校教学方式日益呈新，多媒体课件的运用，让教学变得生动、直观，易于理解。它能把元件构造、状态、动作及过程直观全面向学生暂时，利有学生理解接受。例如流体传动教学的重点，回路和系统的内部动作、流体的流动、阀的操作与位置变换等就通过多媒体课件的应用，以动画形式清晰地展现出来，让学生对系统处在不同工作状态时的情形有直观的视觉印象，这样就让教师讲解简单明了，学生理解容易深刻，且有着不错的学习效果。

虽然多媒体教学有其得天独厚的教学有事，但是传统教学仍具备着其所不拥有的诸多优点，例如有利于教师对教学过程的直接控制和指导，有利于加强学生的人格教育等。所以在教学过程中，要根据不同情况下的教学对象、内容，正确地将二者有机结合，改善提高教学效果。比如，在对液压与气动原件的结构和工作原理的教学时，可以采用多媒体课件加实物模型进行讲解，增加直观印象；而在流体力学基础部分与液压缸设计等内容的教学中，仍然采用传统的教学方法，打好理论知识基础。

2.3完善考核方式，重视考后分析

考试应该是教师检验学生学习效果的一种手段，而不应该成为一种目的。《液压与气压传动》课程的考核需要改变一张试卷的模式，适度降低期末考中理论知识的成绩比重，增加液压实验操作成绩比重，这样可实际检验出学生的学习效果。实验操作可以以“操作+答辩”的形式，学生在规定的时间内完成教师出题或学生人选的实验，教师对其实验的过程及结果进行检查，并针对该实验提出2至3个问题让学生回答，最后可按一定比例，根据平时成绩、理论考核、实验操作等综合评定出成绩。

考后教师还应对试卷进行认真分析，并对试卷命题和效果进行全面总结，对教学方法、教材内容、教学理念进行深刻反思，从而积累宝贵的经验，有助于下一阶段教学水平的提升。

3.结语

要提高液压与气压传动教学质量，还需要更多的教育工作者在日常教学实践中总结提炼方法，挖掘每一个可能会提高教学的有效手段，并且要注重在具体的实践中锻炼学生的设计能力和动手实践能力。

【参考文献】

[1]王雪红，王桂良.《液压传动与气动》课程的多媒体教学探讨.湖南工业职业技术学院学报，2008（2）：128-129.

[2]杨雪荣.“液压传动”课程教学探讨.广东工业大学学报（社会科学版），2008（7）：134-135.

[3]杜群贵.液压传动课的知识结构与专业教育.华南理工大学学报（自然科学版），1996（11）：79-81.

篇9

关键词：卓越计划；《石油化工过程及装备》；过程装备与控制工程；课程建设

“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目。东北石油大学在2011年被批准为教育部“卓越计划”第二批试点高校，其中过程装备与控制工程专业是首批入选专业。经过5年多的改革与实践，专业建立了以培养“石油石化行业卓越工程师”为目标的人才培养模式，并开展了与之相适应的专业改革和建设，取得了较好的效果。其中，《石油化工过程及装备》是过程装备与控制工程系根据“卓越工程师”培养要求，对该专业课程进行调整和整合出的一门专业主干课程。该课程既具有较强的理论性又紧贴工程实际，对学生毕业后从事设备专业及相关工作具有举足轻重的作用。本文从《石油化工过程及装备》的课程定位出发，对案例分析的运用、师资力量建设、突出实践教学地位以及开发仿真课件和网络平台、改革考核机制等措施进行探讨，以适应过程装备与控制工程“卓越人才”培养目标需要、适应市场需求。取得的经验和成果可为同类院校相近专业开展卓越工程师教育培养计划提供借鉴。

一、课程描述

《石油化工过程及装备》是研究石化设备工艺设计和结构设计的专业课。该课程整合过程装备流体力学、过程流体机械中流体力学基础部分和机器工作原理部分、化工原理，并加入化工过程反应动力学，融入石油石化特色，形成了一门集流体力学、反应动力学、质量传递动力学、传热动力学和各类型石油石化装备结构设计的综合性课程，分上下两册，计划学时为128学时。在装备专业卓越工程师教育体系中，该课程不仅是学习后续课程及在各个学科领域中进行理论研究和实践工作的必要基础，是卓越工程师教育实训环节之一――石油石化设备设计实训的先导课程，而且对学生综合能力的培养，提高学生专业素养以及整体的素质，为在未来的学习工作中提高科研能力和创新能力都起着重要的作用。因此，建设好《石油化工过程及装备》课程对于进一步提升本学科培养水平及影响力具有重要的意义。

二、课程目前存在的不足

《石油化工过程及装备》有坚实的资源基础和建设经验，但是要符合卓越工程师培养的要求，将单元设计捏合成有机的整体，并将各个资源合理搭配使用，仍然需要做大量的工作。

课程参考书目的建设。迫切需要在现有条件下，对《石油化工过程及装备》课程参考书目进行整合和革新，以满足卓越工程师培养计划要求，符合课程发展和专业发展的需要。

石油化工过程及装备实验课程体系的建设，对流体流动和化工单元操作的实验需要进行开发与整合，形成系列化的实验教学体系，辅助学生对课程教学内容的消化与吸收。

课程多媒体资源建设。需要在化工原理，过程流体机械，和过程装备流体力学基础上，整合多媒体资源，革新教学CAI课件。

建设适合本课程的实践教学条件和教学环境。在对课程内容进行整合和细化的基础上，对课程设计进行调整，以实现对学生整体观和大局观的培养。

三、课程改革与实施

根据“卓越工程师”培养计划要求，针对上述存在的不足，经过多次系内和课程改革团队会议讨论，研究和修改，已经完成了对课程的整合以及新课程教学大纲的建设工作。目前主要着力于课程教学内容细节的优化，并在石油化工过程与相应装备应用间确立明确的逻辑关系，以其实现课程内的良好过渡，为学生更好的吸收、消化石油化工过程中所涉及到的单元操作基础知识、计算分析过程和工程应用案例打下坚实基础。在以上思路下，围绕《石油化工过程及装备》课程改革有如下实施路径。

（一）提高案例分析在课程内容中的比重

《石油化工过程及装备》工艺计算部分公式繁多，为了方便学生学习并掌握此门课程，通过导入案例、案例实际应用和完成大作业等方式，在教学实施过程中引入典型案例的方法。一方面以案例为切入点，引出相关的原理、技术等；另一方面根据实际案例分析来讲解例题，使学生深入理解基本原理，更重要是让学生掌握如何利用所学理论知识去解决工程实际问题。例如“导热速率方程式”一讲当中可选择锅炉导热的案例，锅炉炉墙属于多层平壁导热，里面炉管属于圆筒壁的导热，再比如选择管道以黄夹克作保温，若已知管道内外侧的工业温度，可让同学们计算所需要多厚的黄夹克作保温等实例。

（二）加强实践环节，提高学生实践能力

《石油化工过程及装备》课程的实践教学主要体现在课程匹配实验、石油石化设备设计实训和本科毕业设计这3个环节。安排必修实验教学8学时。石油石化设备设计实训当中包含一周的典型设备工艺设计，学生运用给定的工艺参数进行工艺计算，确定设备的特性尺寸。这一周课程设计和毕业设计中某些题目涵盖了换热器工业计算、塔设备工艺计算以及搅拌釜工艺计算等。同时聘请大庆石化、大庆油田设计院工程师作为学生校外指导老师，举办多次科技讲座，为学生讲授设备工艺设计过程等专题，并到油田、石化等单位现场各科室全面参观学习。另外，吸收部分学生参与专业教师创新团队的科研项目，对学生进行产学研结合教育，使其具有相应理论知识和较强实践能力，使其成为为经济社会发展服务的专门人才。

（三）研制课程仿真实验课件、开发课程资源共享平台

在“卓越计划”实施的过程中，随着高校视频资源建设的逐步推进，如何使建设的资源得到充分利用成为探索的主题，而资源平台的建设发挥着至关重要的作用。因此，在课程建设中，制作与实验教学相匹配的仿真实验课件，构建课程资源库、开发课程资源共享平台，实现资源的网络化服务。学生可以在《石油化工过程及装备》实验课实际操作之前，在网络平台的CAI课件上进行学习操作方法、操作步骤，避免实际操作中出现问题。营造一种符合现场实际的仿真教学环境，辅助学生对课程教学内容的消化与吸收。平台运行后，不断革新技术、后期管理和维护具备可持续性，保证学习效果的积极性和长效性。

（四）建设一支适应“卓越工程师”培养要求的教师队伍

“卓越计划”必须以建设一支具有丰富实践经历、满足人才培养要求的高水平教师队伍才能保证“卓越计划”的顺利实施并取得预期成果。因此，师资队伍方面，课程负责人在本专业具备丰富的教学经验和现场实践经验，青年教师具备博士学位，课程团队积极从事教学改革与教学研究，并针对本课程制定教学改革规划，制定青年教师培养规划，具体措施如下。

1.青年教师的培训。鼓励课程组教师参与国内外专业课程教学研讨和访问交流，并定期把青年教师送到外院校、设计院等单位进修培训，积累现场工作经验，为学生讲授课程时以现场实际为导向，掌握本学科发展前景。

2.提高青年教师教学水平。教研室定期开展教学研究活动，省规划办、省高教学会立项时，鼓励青年教师积极参与立项，要求青年教师撰写教研论文。教研内容主要涉及本学科人才培养模式、课程体系设置等方面。通过学习和研讨，让相关教师具备坚实的过程设备设计、化工原理等专业知识，掌握所承担的课程在教学环节中的作用，以及与其他课程的衔接关系。

3.青年教师讲课比赛。积极推举教师参加各级教学新秀评选和各类赛课活动，以此促进教师的成熟和教学进步。通过以上措施加强师资队伍建设，从而更好地推动课程建设。

（五）考核机制的改革

本门课程采用多样的考核方式，考查学生分析问题和解决问题的能力，不再采用单一的闭卷考试模式。课程组成员将《石油化工过程及装备》考核分为闭卷考试占60%、平时成绩占40%，平时成绩由三部分组成：实践部分20%、大作业10%、研究性学习10%。闭卷考试类型包括选择填空题、分析题、计算题等。实践部分主要用于考查学生的实际操作能力、合作学习能力等，这部分内容由实验操作过程和实验报告质量确定。大作业是案例教学的一个重要环节，学生通过完成大作业，提高其独立思考能力与理论联系实际的能力。研究性学习主要是学生加入装备大学生创新团队、参与教师所研究的科研项目，培养学生创新能力。

篇10

关键词： 五步教学法 大学物理教学 创新能力

近年来在高校教学中，学生的理论学习，尤其是基础课的学习严重脱离生产实际，学生走上工作岗位，感觉所学不能为己所用，认为物理学枯燥、深奥、难懂、难学。为了改革传统的课堂教学与新时期教育目标不相适应的教学观念、教学环节、教学方法等，适应新时期对人才培养的新要求，提高学生学习物理的兴趣，引发学生对物理现象背后本质的思考，培养学生学习物理的兴趣，使学生通过尝试创新增强创新意识，养成创新思维习惯，从而提高创新能力，笔者提出了五步教学法。

1.教学方法创新

五步教学法主要包括启发、探寻、反思、设计、实践五个环节。

1.1启发

即创设情境、启发思考，激发探究欲望。一改传统教学由理论到理论的枯燥的直接讲授，避免学生产生厌烦情绪，通过展现鲜活的丰富多彩的生活现象，引导学生对现象产生好奇，激发学生的研究兴趣和创造热情，使学生的各种生理和心理机制调节到最佳状态，为创造性思维做好心理准备。

1.2探究

即归纳现象，得出规律，实现由感性认识到理性认知的飞跃。在启发已经完成的情况下，教师应趁热打铁，及时引导学生归纳这些现象的共同特征，引发学生对共同特征背后本质规律的思考。在这一过程中，会涉及物理学解决问题的思想方法（如：简化模型、等效思想等），必然会引起学生的疑问，产生新设想和对已有认识结构的冲撞。引导学生及时记录这些思想火花，这是创新思维的开始（或产生）。

1.3反思

即巩固规律，反思物理意义，实现由理论到实践的初步跨越。在第二步中得出用数学公式或文字所表达的物理规律之后，要及时引导学生反思其物理意义，透过理论公式和文字符号看蕴含的实际意义，对公式进行数学变换，再看其相应的物理意义和实际意义，以解例题的形式引导学生学会用理论指导实践，解决实际问题，并挖掘规律的其他一切可能价值。在此过程中，注意启发学生试图用所学知识解决现实问题，并提示学生及时记录创新设想。在这一阶段中，学生会产生大量的新设想或新问题，这是创新活动的开始。

1.4设计

即查阅资料，明确问题，并设计解决问题的初步方案，实现由理论到实践的大胆尝试。在“反思”过后，学生头脑中将会产生许多问题，迫切需要解决，甚至希望亲自做实验进行验证。这时，教师应及时引导学生学会研究，学会查资料，学会正确表征自己所提出的问题，进一步完善理论构想，初步设计解决问题的方案。

1.5实践

即进行实验或理论推演，创造成果，最终实现由理论到实践的飞跃。

“五步教学法”坚持以学生为主体、教师为主导的原则，能克服以教师或教学内容为中心、学生习惯于以教师为权威、全盘接受教师传授知识的缺点，为学生的创造性思维和创新行为提供可能。另外，笔者精心构建的整个教学新体系，都是围绕培养学生综合素质和创新能力的总目标进行的。为了达到最后的教学目标，笔者十分注意教学手段的运用，对多媒体和板书取长补短，进行适当整合。笔者认为，多媒体在演示动画、展示情景、创设情境、画图及布置思考题等方面更有优势，而板书在理论推演、控制节奏、及时答疑等方面具有多媒体不可替代的作用。

2.教学组织实施

2011年暑假，根据创新教学策略和研究方案，以及刚体的定轴转动、流体力学、液体表面现象、稳恒磁场和波动、几何光学等内容，实施创新教学，在多媒体演示中插入更多形象生动的图片。整节课对多媒体播放顺序做了调整，更适应“五步教学法”的节奏。

2.1设计小课题

根据每章内容，初步拟定研究小课题，供学生参考，在实际研究中，学生可自行选题。下面列举部分小课题：（1）人体骨骼的结构和力学特性；（2）肌肉牵引骨骼的力学原理；（3）人体的运动机制；（4）人体血液循环的力学原理；（5）对血压的影响在医学上的应用；（6）血液中各种细胞迁移现象分析；（7）B型超声波的原理；（8）超声波的生物效应；（9）孕妇做B超对胎儿有害吗；（10）医学上常见气体栓塞现象及其防护。

2.2教学案例

2.2.1教学内容的组织实施

2.2.1.1“五步教学法”和创新思维训练相结合。过去应试的物理教学方式比较强调归纳总结、数学推导，大量时间用于训练学生的解题技巧，教学过程基本是单向的，学生学习起来枯燥乏味，由此萌发出怕学物理的心理。在创新教学新体系中，笔者以教学模式的改革为切入口，以引导学生创新思维为重点，重视学生的个性发展和创新能力培养。在课堂教学中注重物理图像，注重物理学知识与自然现象、生活实践、科学技术相结合，采用教师与学生双向交流和沟通的方式实施教学。为了增强课堂教学效果，笔者依据学生的思维发展特点，遵循创新思维活动心理过程，以创新教学新体系为支架，遵循“五步教学法”原则，大胆开展创造性课堂教学，大大活跃课堂教学气氛。如对流体力学的教学，笔者采用“五步教学”，首先呈现本章的知识构架，让学生对所学的内容有一个粗略的框架，然后播放与流体有关的图像和动画，主要有台风、山涧小溪、水上冲浪、自来水管、输液管、人体血液系统等，接着引导学生观察现象，通过对现象产生原因的追问，引发学生思考，激发学习兴趣。在学生的思维状态处于“最佳发展状态”，对现象本质无限好奇之时，提示学生运用物理学解决问题的一般方法，根据实际流体的特征、性质和要解决的问题，抓住主要矛盾，进行合理简化，建立理想流体和稳定流动物理模型，并用物理语言和基本数学方法进行描述，让学生兴奋地体验物理方法和物理思想的妙用，同时也完成了“五步教学法”中的“启发”环节。这时，在学生会产生掌握方法的满足感，迫切了解现象本质的热情有所下降，激烈的脑细胞活动也得到片刻休息时，笔者不失时机地提示学生：“一切物理现象都遵循物理学的三大基本守恒定律。”引导学生思考：“理想流体做稳定流动会遵循怎样的规律呢？”由此顺利转入“探寻”环节。此时学生思维活动状态再次被激活，师生共同探寻规律，由质量守恒定律，进行逻辑和数学推演，得到连续性方程，认识到：流体的连续性方程其实就是质量守恒定律在流体力学中的应用特例。再由机械能守恒定律，结合连续性方程，进行逻辑和数学推演，得到伯努利方程，学生会深刻地体会到：将物理普遍规律，运用于具体现象中，就会产生新的定律和定理，从而产生理智感，在接受知识的同时激发创造热情，至此也完成“探究”环节。在得出连续性方程和伯努利方程之后，学生会以为掌握了规律，就已经完成了学习任务，可能不会再思考定律的深刻意义和价值，学生的心理活动暂时处于冷却状态。笔者抓紧时机，要求学生运用规律，解释刚才所呈现的物理现象。学生的思维活动再次激活，转入对定律的“反思”环节。本单元的“反思”环节，主要解决定律中每一项的物理意义，定律本身的物理意义，定律在特殊情况下的表现形式，讨论定律的各种用途等。在这一环节中，学生不仅会对定律有更深刻的领会，能较好地接受发散思维训练，体会运用规律解决实际问题的过程，而且在理论与实践的联系中，学生会萌生许多问题或设想。笔者会提醒他们及时记录问题，并鼓励大家课后进行更深入的研究。至此，完成了“反思”环节，并启动了“设计”环节。整个课堂教学由张有弛，环环相扣，既重视基础知识的教学，又重视创新能力和创新精神的培养，实现知识、能力和素质协调发展的培养目标。

2.2.1.2课内与课外相结合。课堂教学只能完成“五步教学法”中的前三步，对在“反思”中产生的问题，需要在课后进行“设计”和“实践”。而“设计”和“实践”是进行创造活动、形成创造成果的重要途径，也是培养创造能力和创新精神的重要途径。

在教学中，改变问题尽量解决于课堂的传授式教学方法，课堂教学重点是启发思考现象、引导探寻规律、激发反思问题，侧重讲思路、讲方法、引问题、重讨论，而将许多通过思考可以自己掌握的内容留给学生自己去做。课外作业形式多样，除了常规作业以外，笔者布置一些思考题、讨论题、设计题及小课题等。对学生，要求每一章学过以后，完成一定的常规作业的基础上，组织小组讨论，学期结束，每人写一份小论文，并实施新的学生考核方式。小组讨论的目的，是对学生进行发散思维训练，同时也为学生提供机会，让他们提出在“反思”环节中产生的问题，完成对问题的表征，并“设计”解决方案。布置小论文，目的是让学生对问题有一个酝酿期，体验“顿悟”和“灵感”的作用，同时完成论文的过程，也贯穿着思维的“实践”过程。小论文自由选题，自由发挥，培养学生的自学能力和自觉性，从而培养学生的创新能力和创新精神。

参考文献：