流体力学的基本原理范文

导语：如何才能写好一篇流体力学的基本原理，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

Measurement in Fluid

Mechanics

2005, 354pp.

HardcoverUSD85.00

ISBN 978-0-521-81518-5

S.塔沃拉里斯 著

本书全面阐述流体力学中的各种测量方法，既有经典的方法，又有最新的技术，内容包括流量、压力、速度、温度和壁的切应力等参数的测量，以及流动可视化。书中涉及大量有关系统响应、测量的不确定性、信号分析、光学、流体力学仪器和实验室实践等基本素材，还有丰富的插图，大量的参考文献和100多个练习，是流体力学研究的有用工具。

全书分为两部分含15章。第一部分一般概念，含第1~7章。第1章流动的性质和基本原理，论述流体力学的基本原理；第2章测量系统，介绍各种测量系统中所用的定义和概念；第3章测量的不确定性，讨论测量的不确定性的定义和估计的方法；第4章信号调节、识别和分析，叙述信号调节、识别和统计处理所需的仪器操作和程序方面的基础知识；第5章光学实验的基础，介绍光学测量所需的概念和基本知识；第6章流体力学的设备，汇集流体力学测量设备的基本元素，供读者在设计时选择参考；第7章走近完美的试验，讨论进行完美的试验所需的一些因素。第二部分测量技术，含第8~15章。第8章流动压力的测量，介绍在流体动力学试验室测量压力所用的相关设备；第9章流量的测量，阐述测量流量所用的一般仪器和技术；第10章流动的可视化技术，简单介绍流动显示技术的通用方法；第11章局部流动速度的测量，讨论流动速度测量的几种方法；第12章温度的测量，阐述一般的温度计和在流体力学研究中使用的其他测量温度方法；第13章成分的测量，叙述混合流体中识别成分和相对比例的方法；第14章壁切应力的测量，简述流体流动时，与流体接触的表面上流体的切向力；第15章展望，指出实验流体力学发展的方向。

本书自成一体，通俗易懂，可作为流体力学测量相关领域的大学生和研究生的教科书，也可供流体力学测量技术的工程师和科学家参考和阅读。

吴永礼，研究员

(中国科学院力学研究所)

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关键词 工程流体力学 成人教育 教育对象 互动教学

中图分类号：TB126-4 文献标识码：A

流体力学的研究对象包括液体和气体两大物质形态，流体力学的基本任务是建立描述流体运动的基本方程，确定流体经各种通道及绕流不同物体时速度、压强的分布规律，探求能量转换及各种损失的计算方法。在实际工程的许多领域里，流体力学一直起着十分重要的作用。就某种意义而言，也正是在流体力学的研究工作不断取得成就的前提下，才促进了这些工程领域的大力发展。工程流体力学是在阐述流体力学的基本理论基础上，重点阐述和研究流体力学在工程上的应用，工程流体力学广泛应用于动力、水利、机械、化工、石油、土建、冶金、航空、航海、气象、环境等众多领域，是这些领域相关专业的主干技术基础课程。

1教材与教学内容选取

“工程流体力学”教材种类繁多，但是目前为止还没有一本针对能源类本科成人教育《工程流体力学》教材，笔者通过对多种教材的研读，以及往年成教上课的经验，根据各教材所涵盖的基本理论，及描述流体特性表达式推导过程的深度和难度、教材内容的广度，最终选用杨建国等人编著的《工程流体力学》（北京大学出版社，2010年1月第1版）作为成教热能专业的临时教材。

“工程流体力学”的内容繁杂、学科综合性强，流体力学内容很抽象，偏微分方程几乎贯穿全部课程。流体力学欧拉方法的思路与物理及其它力学不同，学生理解、掌握起来有困难。鉴于成人教育对象数学基础和力学基础相对薄弱的特点，在授课中应尽量避免大量的数学公式的推导和微元的受力分析，把第七章相似原理与量纲分析作为自学内容，在讲解动量定理、动能定理和质量守恒定理时，把输运定理作为主要的公式推导工具，着重强调基本概念和基本原理的学习和掌握。

2授课目标及教学方法

2.1 明确教育目标的职业性和教育内容的实用性

成人教育是以提高社会从业人员的履职能力和适应职业变化能力为目标的教育，其教育内容与职业需求联系紧密，以补充、改善成人的职业知识和技能为目的，实用性较强。

对于成人教育一定要明确教育目标的特点，做到有的放矢，才能起到事半功倍的效果。成人教育对象（以下称为“成人”学生）的特点可以归结为以下几点：

（1）“成人”学生职业性强；

（2）“成人”学生都有固定的工作岗位，有着丰富的实践经验，在某些方面的认识和能力要强于授课老师；

（3）“成人”学生专业基础课，例如数学和物理等的基础知识比较薄弱，很难理解深度较高、难以理解的原理和公式推导；

（4）“成人”学生渴望获取知识，尤其是能帮助其解释工作中遇到的实际问题的理论知识。

总之，授课内容的实用性是教学的关键问题之一，授课内容实用“成人”学生才爱听，效果才好。

3教学手段和教学方法

3.1加强理论知识的讲授

成人教育的对象多数为参加工作多年和未受过正规高等教育的成年人，即“成人”学生，他们又有着丰富的实践经验。从笔者实际函授授课的经验来看， “成人”学生专业基础课尤以高等数学的基础最为薄弱，然而流体力学的主要工具就是数学。

3.2采用导学+启发式方法授课

实行“导学式”教学模式。即，贯彻“学生为主体、教师为主导”的教学理念，在教学中实行启发式教学，充分发挥现代教育技术在提高教学效率和教学质量方面的重要作用。所谓互动式教学，是在教学中教与学双方交流、沟通、协商、探讨，在彼此倾听、彼此接纳、彼此坦诚的基础上，通过理性说服甚至辩论，不同观点碰撞交融，激发教学双方的主动性，拓展创造性思维，以达到提高教学效果的一种教学方式。这种讲课的方式，不是老师一个人讲，而是启发学生思考。

“工程流体力学”基础理论讲解比较枯燥，为了提高教学效果，经常在课堂上提出问题和例题，鼓励学生积极回答，激发学生的主观能动性，从而加深理解。在教学中要把握“成人”学生的独特特点：那就是有自己固定的工作岗位，有着丰富的工作经验，对设备的结构和运行了如指掌，对设备处于非常规运行时有自己的处理方法，但是为什么这么处理他们并不清楚。

4结语

针对热能与动力工程专业“成人”学生的特点，对“工程流体力学”的教学进行了探讨，使课程更适合“成人”学生的特点，扩大了他们的知识面，增强了其主动思考的能力。在今后的教学过程中要进一步探索新的教学方法和手段，不断提高自身的综合素质和专业理论知识，立足学校特色优势，继续努力进行“工程流体力学”课程的建设和探索，以期积累更多的经验和取得更大的成绩。

参考文献

[1]陈卓如等.工程流体力学[M].北京：高等教学出版社，2006.

[2]杨建国，张兆营等.工程流体力学[M].北京：北京大学出版社，2010.

[3]孙恒朱，鸿梅，舒丹.“启发―联想式”教学方法在流体力学教学中的应用[J]. 中国电力教育.2010，（5）.

[4]黄裕华.成人教育要突出“成教化”特色[J].福建信息技术教育，2005，（7）.

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关键词：流体力学；多媒体课件；学习理论

作者简介：宿程远（1981-），男，河北晋州人，广西师范大学环境与资源学院，讲师；黄智（1972-），男，壮族，广西桂林人，广西师范大学环境与资源学院，教授。（广西　桂林　541004）

基金项目：本文系新世纪广西高等教育教改工程项目（项目编号：2011JGB018）的研究成果。

中图分类号：G642.1?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）34-0088-02

“流体力学”是环境工程专业一门重要的专业基础课程。其主要任务是通过各教学环节运用各种教学手段和方法，使学生掌握流体运动的基本概念、基本原理、基本计算方法；培养学生分析、解决问题的能力和实验技能，为学生学习后继课程、从事工程技术工作和科学研究以及开拓新技术领域打下坚实的基础。该课程具有较强的理论性和工程实际意义，具有理论不易掌握、概念和方程较多、对学生高等数学和物理知识要求较高等特点。在实际教学过程中，如果只借助于书本、教师的语言和板书这些方法难以实现良好的教学效果，学生也会因枯燥的理论及公式推导而产生厌学的现象。因此，本文提出了基于“情·知·感”理论的“流体力学”多媒体课件的制作与开发。

一、设计理念

本课题以“情·知·感”为支撑，以认知学习理论、建构主义学习理论、人本主义学习理论等学习理论为指导，将身边问题、工程实例、教学科研成果等有机的融入到“流体力学”多媒体课件的制作和开发过程中，同时注意“流体力学”多媒体课件和实验教学的有机结合，重视“流体力学”多媒体课件制作的简约美、和谐美与立体美。以“情·知·感”为支撑的多媒体课件的制作为“流体力学”教学提供了先进的手段，为加强学生的自主学习提供了现实可能，可以充分发挥学生学习的主动性，培养学生“乐学”、“会学”的能力；[1，2]同时向学生展示教学情境，使学生“闻其生、见其形、入其境”，更快、更准、更深地把握“流体力学”教学的重点和难点。

二、实施措施

1.“情”——以多种学习理论为指导

在设计制作“流体力学”多媒体课件时，充分运用多种学习理论为指导，制作出既适合学生自主学习，也适合“流体力学”课堂教学使用的多媒体课件。[3]

（1）基于认知学习理论的观点，组织“流体力学”多媒体课件内容与目录导航设计。制作“流体力学”多媒体课件时，将流体力学基本教学内容划分为四个模块：流体的物理性质及分析方法、流体静力学、流体运动学和流体动力学。这种结构以图示的方式在课件中显示，使学生对课件内容形成清晰的概念，养成“流体力学”课程的思维图式。学习流体力学的关键是理解和掌握核心的基本的概念、原理、态度和方法，抓住它们之间的联系，形成一个有联系的整体。如在讲解等压面时，可以将等压面的基本概念、特征及应用紧密联系在一起，形成一个有机的整体，以加深学生的认识。

（2）基于建构主义学习理论的观点，在设计课件时，提供丰富的多媒体情境资源以支持学生的学习。在制作与开发“流体力学”多媒体课件时，将北京奥运会“水立方”水面扰动时产生的阻力情况、中央电视台记录片《水问》以及“神舟七号”飞船的资料等，以优美的文字、活灵活现的画面、动听的声音进行展示，能使教师轻松地授课、学生愉快地学习。而且能够将教学重点和难点化难为易，向学生展示教学情境、提供丰富感知、激发形象思维，使学生闻其声、见其形、入其境，让学生更快、更准、更深地把握教学的重点和难点，能够起到很好的教学效果。

（3）基于人本主义学习理论，设计与表达流体力学知识的价值与文化。人本主义学习理论重视学生学习时的情感需求，主张教育的目的不只限于教授学生知识或谋生技能，更重要的是针对学生的情感需求，从而培养其健全的人格。[3]在“流体力学”多媒体课件制作中，增加其人文色彩、文化意味，以适时地向学生传达人生哲理，开启他们的心智。在绪论部分，可用古代的诗词引出学生对流水的思索，“一道残阳铺水中，半江瑟瑟半江红”，“问君能有几多愁，恰似一江春水向东流”，“抽刀断水水更流，举杯消愁愁更愁”；在讲授虹吸原理时，可向学生讲述宋代苏轼《东坡志林》卷四中，四川盐井中用唧筒把盐水吸到地面的故事等，这样我们的课堂教学就被赋予了灵气。

（4）基于行为主义学习理论的观点，在课件中设计练习模块。在“流体力学”多媒体课件中设计练习模块，以提供覆盖重要知识点的习题及反馈。让学生的学习有了一个循序渐进的过程，给学生留有思考余地。同时也突出了“流体力学”课件的交互性，将更能促进学生的横向思维，延长课件的生命周期；同时设计了部分流体力学的英语题目，实现了双语教学理念的渗透。

2.“知”——以“三引入”与“一结合”为指导

为了结合课程内容有效地实施素质教育，培养学生的兴趣，激发学生的思维与创造力，在“流体力学”多媒体课件制作中强调“三引入”与“一结合”，以突出“流体力学”教学的宽泛性、时代性和应用性。[4]

（1）将身边问题引入多媒体课件。在“流体力学”多媒体课件制作时，结合具体课程内容，设计具有新颖、独特、能够牢牢抓住学生注意力的问题，力争做到在每一章的“流体力学”课件开讲前都提出一个问题，启发学生的思维，避免平铺直叙地讲授。同时在教学中注意收集身边有趣的流体力学问题，比如一滴牛奶的流体力学问题，让学生认识到其实流体力学离我们并不遥远。

（2）将工程实例引入多媒体课件。为了将所学的理论与实际相结合，扩大学生的知识面，增加学生的学习兴趣，增强学生运用流体力学知识解决问题的能力，可将工程实例引入多媒体课件。如在讲授液体作用在平面上的总静压力和恒定总流动量方程时，补充三峡水坝的视频，让学生对恒定总流动量方程有更为深刻和直观的认识。

（3）将教学科研成果引入多媒体课件。在多媒体课件制作时，适时地介绍一些教师的研究成果以及正在开展研究的工作，一方面可以调节课堂教学气氛，另一方面也会极大地提高学生学好课程的积极性，让学生对当前相关学科的热点问题有一定的了解，从而引发学生的思考，激起他们对科研的浓厚兴趣。正如张爱玲所说“出名要趁早”，对于学生科研素质的培养，也要趁早。

（4）注意多媒体课件和实验教学的有机结合。实验教学是学习流体力学不可缺少的重要环节，贯穿于课程始终。采用多媒体方式如录像、Flas等增加演示性实验，既丰富了实验内容、扩展了学生视野，又可达到意想不到的教学效果。特别是在讲解流体力学最重要的“伯努利方程”时，除了传统的公式推导之外，可辅以实验、Flash等多种教学手段，从而实现教学重点与难点的突破。

3.“感”——以美学理论为指导

教学是一种艺术，课件也应是教学与艺术的完美结合。要实现“流体力学”多媒体课件中科学性和艺术性的和谐统一，关键在于设计中美学的运用。[5]

（1）“流体力学”课件制作的简约美。“流体力学”多媒体课件开发时，背景画面的设计要做到：简单大方，清新淡雅，不能分散学生的注意力；同时“流体力学”多媒体课件的文字内容应言简意赅，简明扼要。

（2）“流体力学”课件制作的和谐美。首先背景图片应服务于课件内容，不能喧宾夺主，在色调处理上应保持统一性，不出现突跃；其次应根据各种字体的表现力，选择一种与课件内容相和谐的字体；再次应选择与背景色协调的文字颜色；最后应注意文字经投影仪投影后的效果。

（3）“流体力学”课件制作的立体美。图像所表现的内容应围绕课件内容展开，通俗易懂，可将水利工程、航天工程等工程图面以及身边的流体力学图面有机的穿插到多媒体课件中，简洁明快地使学生认识、理解和掌握主题。首先动画设计在构图上要做到布局合理，造型优美，以求达到最佳的视觉效果。其次动画构图要形象且具有鲜明的直观效果，并符合学生的视觉规律，如在雷诺实验、伯努利方程的讲述中，应合理运用动画技巧，以扩大课件的表现力。

三、结语

以“情·知·感”为支撑，以认知学习理论、建构主义学习理论、人本主义学习理论等学习理论为指导，将身边问题、工程实例、教学科研成果等有机的融入到“流体力学”多媒体课件的制作和开发过程中，同时应注意“流体力学”多媒体课件和实验教学的有机结合，重视“流体力学”多媒体课件制作的简约美、和谐美与立体美。以“情·知·感”为支撑的多媒体课件的制作为“流体力学”教学提供了较为先进的手段，为加强学生的自主学习提供了现实可能，将充分发挥学生学习的主动性，培养学生“乐学”、“会学”的能力；同时向学生展示教学情境，提供丰富感知、激发形象思维，以促进“流体力学”教学。

参考文献：

[1]张婷婷.情·知教学理论指导下的网络课程之情感设计[J].现代教育技术，2008，18（10）：47-51.

[2]赵青.多媒体教学软件的研究[J].中国现代教育装备，2008，（2）：153-155.

[3]叶涛，刘传明，章战士.基于多种学习理论的多媒体课件设计实践探讨[J].中国医学教育技术，2009，23（2）：157-159.

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论文关键词: 流体输配管网 时间安排 教学内容 学习方法

论文摘要: 《流体输配管网》是建筑环境与设备工程专业的一门主干课程，但目前却存在着授课时间安排不合理、授课内容急需调整等突出问题。因此。合理安排授课时间、对授课内容进行调整、使学生掌握科学的学习方法等是摆在任课教师面前的一项重要任务。

《流体输配管网》是建筑环境与设备工程专业一门主干课程，该课程将《空调工程》《燃气输配》《通风工程》《建筑给排水》《锅炉及锅炉房设备》《建筑消防工程》《工厂动力工程》等课程中的管网系统原理抽出，经提炼后与《流体力学泵与风机》中的“泵与风机”部分进行整合、充实而成。如何讲授好本课程，处理好本课程与其他专业课程之间的衔接问题，进而提高学生的学习兴趣和学习质量，是任课教师急需解决的难题。

一、授课时间安排方面存在的问题

以往，《流体输配管网》课程曾安排在第二学年第二学期，也有安排在第三学年第一学期与第二学期的。有学者与教师认为，这门课程是专业课程 ，应安排在第四学年第一学期 ，这样可以让学生在学习过各专业课程之后集中学习管网理论知识 ，达到使学生融会贯通并激发学生的想象力与创造力的目的。

l将本课程安排在专业课程学习之前存在的问题

《流体输配管网》包括“泵与风机理论基础知识”“管网系统组成”“管网系统设计理论”及“管网系统调节理论基础知识”等主要内容。将本课程安排在《流体力学》课程之后、相关专业课程之前，与专业基础理论课程《传热学》《工程热力学》与《热质交换设备》等放在同一学年授课，优点是提前学习“泵与风机理论基础知识”“泵与风机和管网的匹配”等主要内容，可以为后续的专业课程学习带来方便 ，因为学习专业课程需要学生具备一定的泵与风机理论基础知识。

将本课程安排在专业课程学习之前存在的问题是，在讲授 “流体输配管网系统类型及装置”“流体管网水力特征与水力计算”等内容时学生普遍反映，虽然课程理解起来不难．但要将课程前后内容联系起来达到融会贯通却十分困难，原因主要有两点：一方面，学生对管网系统还十分生疏，没有前期专业课程的铺垫便突然要学习管网类型、装置及管网系统知识，对学生来说显然有困难，因而达不到预期的教学目的；另一方面，目前《流体输配管网》的授课主线不太突出，学习时需要学生具备一定的专业基础知识。

2．将本课程安排在专业课程学习之后存在的问题

针对学生反映的问题．笔者所在的教研组及时修正了教学计划，将该课程安排在第三学年第二学期 ．从教学效果上来看还是很好的．但在其他专业课程授课过程中有部分学生反映 ．由于缺少“泵与风机理论基础知识”．在学习“管网系统水力工况分析”与“系统工况调节”等内容时有一定的难度。根据这些问题，笔者所在的教研组决定将《流体输配管网》课程安排在第三学年第一学期，与专业课程同时讲授，并对其中部分章节的顺序和内容进行调整 实践证明，这种安排的优点比较突出。

3．对本课程授课时间安排的一些想法与建议

《流体输配管网》为专业课程，其目的就是让学生在学习过各专业课程之后集中学习管网理论知识，以使学生融会贯通，激发学生的想象力与创造力，提高学生的创新能力。因此笔者认为，本课程应该安排在专业课程学习之后，也就是应该安排在第四学年第一学期，然后将本课程内容灵活分为两大部分，分别在不同学年讲授，其中一部分是“泵与风机理论基础知识”．可以安排在第二学年第二学期专业课程学习之前或与专业课程同时讲授：另外一部分就是“管网系统及管网设计与管网工况调节理论知识”，可以安排在第四学年第一学期专业课程学习之后。

二、授课内容存在的问题

提高学生的学习兴趣，合理安排教学内容，对学生掌握本课程理论知识、提高解决实际工程问题能力具有至关重要的作用。因此笔者认为，本课程的授课主线与 目的必须突出、明确，与专业课程的衔接必须恰当。

1．对本课程授课章节顺序进行调整

本课程是在专业基础课程学习完之后开始讲授，或与主要专业课程的学习同时进行，或在主要专业课程学习完成之后进行，其主要基础知识是流体力学，流体力学内容已经包括了简单管路、复杂管路及环状管路组成与水力计算基础理论部分，学生对管网知识已有了初步的了解。因此．可以结合其他专业课程的需要，对授课章节顺序进行相应调整 ，以使授课主线与目的更加清晰 、明确 可以将第五章“泵与风机理论基础”、第六章“泵与风机与管网的匹配”、第七章“枝状管网水力工况分析与调节”中第一节“管网系统压力分布”等内容放在前面讲授．一是因为学生已经具备了掌握这些知识的能力，二是因为开设的其他专业课程需要学生首先具备这些专业理论基础知识。这样调整之后 ，有关管网类型、装置，枝状、环状管网水力计算与工况分析调节等内容即可放在专业课程学习之后或与专业课程同时讲授。从笔者这几年的教学实践来看，这种调整具有一定的优势。

另外，有学生反映，第二章“气体管网水力特征与水力计算”中第二节“流体输配管网水力计算的基本原理和方法”应单独列为一章，因为这一节的内容是气体与液体管网水力计算的基础理论知识，而这也是流体力学的主要内容。笔者认为这个意见提得较好，调整后可以使本课程授课主线更加突出与明朗。但笔者建议 ，可以将“流体输配管网水力计算的基本原理和方法”“枝状管网水力共性与水力计算通用方法”和“环状管网水力计算的基本原理与方法”相结合，列为单独的一章，这样设置更合理，也使授课主线更突出。

2．对本课程授课内容进行调整

《流体输配管网》是从各专业课程中将管网系统原理抽出经提炼后形成的课程，因而不可避免地会造成各门课程之间的冲突。笔者认为，本课程中“管网类型及装置”可在专业课程中讲授．“管网的水力工况分析及调节”应在本课程中讲授．这样可以更好地突出管网的水力工况分析与调节共性，使学生掌握不同管网设计、管网水力分析与调节的基本规律。

三、学习方法的问题

《流体输配管网》课程实践性、应用性较强，管网系统千差万别。因此 ，要想提高学生的学习兴趣 ，使学生牢牢掌握管网系统设计、管网系统调节基本原理和方法 。学习方法尤为重要。

有学生反映，这门课程理解起来并不难，但要将课程前后内容联系起来达到融会贯通却十分困难。笔者认为原因有两点：一方面，尽管管网系统千差万别，但管网系统水力特征、水力计算及管网调节理论分析却是流体力学的基本知识，都主要是一元稳定流动能量方程的运用 ，学生对这个基本规律的运用可以说是得心应手，无论是动力确定还是压力分布等都难不倒学生，因此“理解起来并不难”：另一方面 ，授课时间安排不合理 ，学生没有见过这个系统，分不清系统形式与系统装置的区别 ，这就使得学生上课时能够理解，下课后就忘记了。要想解决这个问题。笔者认为应加强两项主要教学工作：第一是加强学生对基本概念 、专业术语的掌握。第二就是加强实践教学，做到理论联系实际、实践与理论结合、课堂与实践结合。传统的实验台实验满足不了教学要求，因此教师在授课时应加强实践教学内容。如安排2~4学时或课后时间让学生参观不同类型的管网系统 ．绘制管网系统图，找出系统设计合理 、不合理之处，校核泵 、风机与管网是否匹配。有条件的话还可以让学生自己动手调节管网流体参数，在管路系统中安装调节阀。通过实践 ，将课本知识上升到理论分析的高度 ，这样就能有效提高学生的学习兴趣和学习效率。

参考文献

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关键词：MATLAB；流体力学实验；雷诺实验

作者简介：郭炜（1975-），女，湖北荆州人，北京石油化工学院机械工程学院，讲师。（北京102617）刘锋（1974-），男，湖北荆州人，中国船级社质量认证公司体系认证部，助理工程师。（北京100006）

中图分类号：G642.423     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）14-0106-01

流体力学实验涉及的实验数据较多，数据处理工作量较大，兼有作图，有的要多次重复使用一个或几个公式计算。在传统的实验教学方式下，学生把主要时间花在烦琐的数据计算方面，从而不再关注实验中的现象，整个实验没有充分发挥出实验教学应有的效能，学生没有通过实验加深对理论的理解和运用理论思考实验中的现象。其次，实验作为对理论知识掌握程度的一种量度，在传统的实验教学形式下其反馈周期过长，学生只有在实验报告返回之后才能知道实验过程是否操作正确，不能在实验过程中考虑错误实验数据的问题出现在哪里。因此，对传统实验教学进行创新成为提高实践教学质量的有效方法。

MATLAB是美国Math Works公司于1984年推出的科学计算软件，它以矩阵的形式处理数据，将高性能的数值计算和可视化集成在一起，提供了大量的内置函数，从而广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和程序语言设计工作，使繁琐、枯燥的数值计算变成一种简单、直观的可视化操作过程，能较准确地标记样本数据点和绘出拟合曲线，已成为国际公认的最优秀的科技应用软件。其主要特点如下：语言简洁灵活，库函数丰富；运算符丰富，兼有结构化语句和面向对象编程特性；程序限制不严格，自由度大，可移植性好；图形功能强大，数据可视化简单；有功能强大的学科工具箱和功能工具箱，内部函数丰富；开放性强的源程序，用户易于构建自己的工具箱。

基于上述MATLAB的功能及其特点，在流体力学实验中引入MATLAB软件，以上问题不但可以得到解决，而且可以提高学生应用计算机处理数据的能力。根据流体力学实验的教学内容，结合MATLAB软件的特点与功能，我们在流体力学实验教学中进行了实验设计。以流体力学中的雷诺实验为例，简要介绍了MATLAB语言在数据输入、数值计算以及图形可视化方面的功能，展示了MATLAB在流体力学实验数据处理中简洁、快捷与直观等特点。

一、MATLAB在雷诺实验中的应用

在流体力学的教学中，为了使学生理解和掌握流体运动的两种主要状态――层流和紊流的判别，雷诺实验占有很重要的地位。

1.实验原理

实际流体的流动会呈现出两种不同的型态：层流和紊流。它们的区别在于：流动过程中流体层之间是否发生混掺现象。在紊流流动中存在随机变化的脉动量，而在层流流动中则没有。圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数，d是圆管直径，v是断面平均流速，是流体的运动粘性系数。

圆管中定常流动的流态发生转化时对应的雷诺数称为临界雷诺数，又分为上临界雷诺数和下临界雷诺数。上临界雷诺数表示超过此雷诺数的流动必为紊流，它很不确定，跨越一个较大的取值范围。有实际意义的是下临界雷诺数，表示低于此雷诺数的流动必为层流，有确定的取值，圆管定常流动的下临界雷诺数取为Re=2300。

2.实验数据处理

在实验中把颜色水注入实验台管内，为了测量下临界雷诺数，将实验台调节阀打开，使管中呈完全紊流，再逐步关小调节阀使流量减小。当流量调节到使颜色水在全管刚呈现出一稳定直线时，即为下临界状态。整个实验过程，调节阀门，水流速度由大到小，紊流状态测2次水量和时间，下临界状态测1次水量和时间，层流状态测2次水量和时间，每个状态均用体积法测定流量。5次实验数据记录表如表1。

在雷诺的实验中，编写简单的MATLAB的* . m 文件，对实验数据进行处理，求出雷诺数，并做出雷诺数与流量的关系曲线图如图1所示。

二、讨论

从上面的程序可以看出，用MATLAB语言编写应用程序处理实验数据比C及Fortran更加简单易用，编程如同列算式一样，不易出错，且利于调试和修改，数据和处理结果可视化。因此可成为高效的处理流体力学实验数据的帮手。从实践效果看，利用MATLAB软件进行流体力学实验教学对于学生理解和掌握课程的基本原理内容是非常有帮助的，同时随着该软件计算功能的进一步增强和课程实验设计的深入开展，充分利用以MATLAB为代表的计算软件包进行专业课程的辅助实验教学不但提高了学生的学习积极性，加深了学生对实验原理的认识，而且十分有助于对专业课程课堂理论教学内容的理解和掌握，对学生熟悉和应用MATLAB软件也起到一定的积极作用。

参考文献：

[1]张铮,杨文平,石博强,等.MATLAB 程序设计与实例应用[M].北京:中国铁道出版社,2003.

[2]胡敏良.流体力学[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003.

[3]曹桂萍,孙杰,潘亮,闫亭亭.雷诺实验的创新性教学[J].高师理科学刊,2011,31(2):110-112.

[4]乔善平,商树桓,阎虹.用计算机模拟雷诺实验的体会[J].实验室研究与探索,2002,21(2):39-40.

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【关键词】精品课程建设　工程流体力学　教学改革

为了进一步深化教学改革，加强课程建设，浙江工商大学建立了校级预选精品课程及责任教师制，为校级精品课程、省级精品课程以及国家级精品课程奠定良好的基础。而环境科学与工程学院的《工程流体力学》于2006年即被选为校级预选精品课程，目前正以校精品课程的标准进行建设。

一、课程建设的指导思想

精品课程建设是本科教学的一项重要的基础性工作，代表着学校的办学特色和学科专业优势，是学校重点专业建设、培养高层次专门人才、开展科学研究、解决经济建设和社会发展过程中重大问题的重要基础。各学院必须充分认识到校级精品课程建设的重要性和迫切性，切实采取措施。加大课程体系优化和课程整合的力度，加快教学内容、方法和手段的改革，抓紧课程教学队伍建设，造就一支结构合理、教学水平高、教学效果好的课程教学队伍，努力使这些课程进入相关专业领域的全省乃至全国先进行列。

二、精品课程建设的主要任务

1.围绕经济建设和社会发展中的问题，根据社会经济发展及产业结构调整的需要和学校课程发展规划，坚持优化学科专业结构，提高专业人才的培养质量。

2.利用学科专业具备的科研、教学等基础条件，以专业人才培养模式改革为切入点，以专业课程建设为核心，以加强课程教学基本条件建设为保障，提高学校课程的整体教学质量。

三、精品课程建设的实施方法

1.强化教师的学科意识和团队精神

在工程流体力学的教学改革中，采用多名教师协作教学，形成教学梯队，加强团队协作。形成新的教学模式。针对课程的结构，学院成立了课程教学课题组，聘用不同专业背景的教师担任这门课程的讲授任务，从而形成有专业特色的课程教学团队。在团队建设中。形成了老中青三个层次的教学骨干，共有教师7人，其中3位教师主讲，2位小班讨论，2位辅导，具有博士学位教师5人，占教师总数的71％；副高职以上3人，占教师总数的43％；40岁以下教师6人，占到教师总数的85.7％；形成了较为合理的学历结构、年龄结构和学缘结构。课程负责人孙培德教授长期从事工程流体力学教学，具备良好的师德和较高的学术造诣，人才培养成绩显著，教学经验丰富，教学效果良好，同时言传身教培养年轻教师开展工程流体力学课程的教学工作，使得课程教学队伍教学水平大幅度提高，教师之间团结协作精神好。团队成员承担各种教学研究课题并发表多篇教改论文，解决学生的创新能力与工程能力培养问题。对环境工程专业与工程流体力学课程的教学改革起到积极引导和促进作用。

授课教师分工协作，分别负责基础理论知识、能量水力计算以及工程实际应用三部分的内容，突出理论知识的系统性和完整性，同时又增加了部分讨论内容提高学生的学习兴趣，通过教学与科研结合，将任课教师的科研经历及最新学术成果溶入教学中，对教学过程起到深化作用。在教学过程中。根据每位教师的知识体系结构和专业背景的不同，配合不同的课程教学内容进行讲课，发挥团队合作精神，避免授课内容重复以及内容讲授不完全等问题，将课程内容完整化，统一化。

2.改革工程流体力学教学内容

我校是一所以商科为特色，经、管、理、工各学科共同发展的教学研究型大学，以应用型专门技术人才为培养目标，生源来自全国各地，就业面宽。《工程流体力学》作为环境工程专业的一门专业基础课，以研究流体(液体和气体)平衡和机械运动规律为核心，通过各教学环节的学习，使学生掌握流体运动的基本概念和计算方法，并能应用流体力学的基本理论，加上实验数据以及数值模拟或经验公式来解决工程中的实际问题；培养学生分析问题的能力和创新能力，为学习后续课程，从事工程技术工作和进行科学研究打下必要的基础。

从2001年环境工程00级学生首开“流体力学“课程，采用北京大学出版社出版的《流体力学教程》，随后，为了更适应工商管理类大学工科学生的授课需求。从2002年环境工程01级学生开始，课程名称改为“工程流体力学”，教材采用西南交通大学出版社出版的《水力学教程》，随后几年至今。课程教材从第一版更新为第三版，增加了边界层理论简介、有压管路中的水击现象等内容。具体的知识模块课时分配计划为：

第一章　绪论

4学时

第二章　流体静力学

6学时

第三章　流体动力学基础

6学时

第四章　水头损失

6学时

第五章　有压管道的恒定流动

8学时

水力计算可视化教学与讨论

2学时

3.完善教学条件和网络教学

(1)可视化教学

组织力量编制《工程流体力学》ppt课件、课堂全程实施多媒体课件教学，利用水力计算可视化教学软件以动画形式演示本课程部分内容。例如，第三章水动力学基础部分流线和迹线、元流和总流、恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流、渐变流与急变流等概念非常抽象、易混淆，在教学过程中，我们通过可视化仿真软件，以动画形式将各种的流动形态形象展现在学生面前，原本抽象的概念变得清晰易懂，深受学生欢迎。

(2)扩充性资料

为激发学生的学习兴趣，促进学生自主学习，向学生推荐了一些与本课程相关的参考书目、国内外期刊等扩充性资料，以便学生获取与本课程相关的知识信息。包括一些参考书目：①清华大学水力学教研室编，水力学，北京：人民教育出版社，1980 ；②年，水力学，北京：中国建筑工业出版社。1998。修订版，2002；③陈文义，张伟主编，流体力学，天津：天津大学出版社，2004；④禹华谦主编，水力学学习指导，成都：西南交通大学出版社，1999。以及一些与环境工程专业相关的外文专业期刊：EnvironmentalScience & Technology, Water Research, International Journal for Numerical antiAnalytical Methods in Geomechanics,Intemational Journal of Environmental Pol-lution, Chemosphere,Journal of Hazardous Materials. Applied Catalysis B: Envi-ronmeatal, Chemical Engineering Science. Chemical Engineering Journal.省略/，观看该课程完整的教学文件和多媒体课件，进行预习和复习，并可通过在线答疑解决问题，较好地满足了课程所需。

4.提高课程教学方法及手段

本课程的重点和难点主要在于流体连续介质的理论模型、公式推导应用以及实际环境工程实践中的应用，如实际液体恒定流能量方程式的应用、管路沿程阻力系数变化规律的确定、管网计算等。因此，要解决学生难掌握理解的办法主要是在实际教学中，采用多种教学方式和手段，突出重点，化解难点，使学生全面理解与掌握流体力学的理论与方法。

(1)以课堂讲授为主，突出理论知识的系统性和完整性，同时根据本课程特色及在教学过程中发现的问题，本课程组老师正组织力量自编教材，将水力计算可视化教学及国内外最新的研究动态整合到新教材体系中，满足环境类专业流体力学课程的教学需要。

f2)对课程的核心概念体系进行提炼，理清概念间的逻辑关联，由简单到复杂，由具体到抽象。让学生建立起清晰的理论概念，并通过大量的例题来加深学生对基本原理的理解和计算公式的运用。并在课程网站上进行试题自测，考试题目从试题库中随机抽取，并与人为修正相结合，实现教考分离。

(3)开展实验教学。目前，我们通过购买流体力学仿真软件，首先在网上实现各种流体力学实验的模拟操作，包括伯努力方程实验、雷诺实验、流体流动阻力测定实验、毕托管测速实验、局部阻力实验、孔口与管嘴实验、离心泵性能曲线测定等等，使学生了解这些实验的基本流程、操作步骤、数据处理，为今后实际实验操作提供良好的基础。

(4)教学结合科研。将任课教师的科研经历及最新学术成果溶入教学中，对教学过程到了很好的深化作用。该教学方法与手段使学生在毕业设计时。能应用本课知识进行设计，培养了学生的创新精神和实践能力。

(5)开展“大班教学，小班讨论”教学模式。不定期举办课外讲座(如流体力学与日常生活、流体力学在环境工程中的应用等)，进行小班讨论，也可进行网络教学及对话，使教学手段等丰富，教学过程更深化。

四、精品课程建设的近期规划

1.建设新教材体系，编写与本课程配套的精品教学及实验教材，自主开发仿真教学软件，建设工程流体力学教学实验室。

2.进一步完善丰富网络教学。提供该课程国内外相关知识内容、专业资料，通过现有网站，促进国内外同类课程间交流，扩大我校《工程流体力学》课程的社会影响力。

3.力争成为校级精品课程。达到省级精品课程的水平，并完善成为环境工程专业领域的全省乃至全国精品课程。

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关键词：过程装备与控制工程；力学课程；内容优化；教学方法

作者简介：孙铜生（1981-），男，安徽天长人，安徽工程大学机械与汽车工程学院，副教授。（安徽 芜湖 241000）

基金项目：本文系安徽工程大学教学研究项目“过程装备与控制工程专业力学基础课程教学研究与探索”（项目编号：2011xjy32）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2014）14-0110-02

我国的过程装备与控制工程专业始建于20世纪50年代，前身为化工设备与机械专业，由于其应用于加工制造流程性材料产品即过程工业中，且随着自动控制技术在化工机械中得到越来越广泛的应用，1998年经过教育部批准更名为过程装备与控制工程。该专业目标是培养从事过程装备与控制工程领域的工程设计、安装、检修与科研的应用型高级专门人才，专业基础课及专业主干课主要有：理论力学、材料力学、机械设计、机械原理、电工技术、电子技术、工程流体力学、工程热力学、化工原理、流体机械、化工设备设计、化工容器设计、过程装备控制技术、过程装备制造与检测、控制工程基础等，可见力学类课程在专业学习中起着重要的作用。

一、力学课程在过程装备与控制工程专业中的地位

过程装备根据制造方法不同可分为两类：一类以焊接为主要的制造手段，如塔器、换热器、锅炉等，称为过程设备；另一类以机械加工为主要的制造手段，如压缩机、离心机、泵等，称为过程机器。[1]过程设备一般都承受高温、高压，承压部件的设计与制造是过程设备的关键问题，故过程设备又是压力容器，压力容器又分为低压容器（0.1MPa≤p＜1.6MPa）、中压容器（1.6MPa≤p＜10MPa）、高压容器（10MPa≤p＜100MPa）、超高压容器（p≥100MPa）。为了过程装备能够正常工作，需要其具有一定强度、刚度及稳定性，如果装备的结构设计不合理或选材不当，就不能保证装备的正常及安全运行，同时还要满足经济性要求，这就对理论力学及材料力学提出了更高的要求。过程装备中既有以流体能量为原动力的动力机械如蒸汽轮机、内燃机等，又有以流体作为工作介质的工作机械比如泵、各种塔器、换热器、压缩机等，这些过程装备都是以流体静力学、运动学及动力学为基础的，故工程流体力学对过程装备的设计尤为重要。过程装备的主要目的是为了获得产品，从原材料到产品要经历一系列物理的或化学的反应，这些反应伴随着能量的转换，特别是热能与机械能的转换，而工程热力学的研究内容就是能量的转换规律、提高能量转化效率的途径及能源利用的经济性，故工程热力学是过程装备与控制工程专业的一门基础性课程。可见，力学类课程可为学生学习专业知识和从事本专业的科研、生产工作奠定必备的理论基础。

二、力学课程教学问题及内容优化

1.课程存在的问题

通过对开设过程装备与控制工程专业的部分院校走访及对各力学教材的分析，发现目前专业力学课程存在的主要问题有：

（1）基础课程和专业课程的衔接不好。比如在工程流体力学里讲述了流体动力学方程式及管中流动等，而在流体机械中这些基础知识重复出现；工程热力学中的压气机热力过程及制冷循环在流体机械中也有重复；理论力学中的摩擦在机械设计中也有相关内容，材料力学中的平板弯曲分析理论与过程设备设计中有关内容重复等；工程流体力学中的流体静力学基本方程式、流体在管中流体的连续方程式和能量方程式、流体粘性和牛顿定律、层流及湍流、流体流动的沿程阻力及局部阻力等内容均在化工原理中出现。

（2）力学课程之间也存在内容交叉。比如工程流体力学和工程热力学中都有关于气体和蒸汽的流动、定熵和绝热气流的基本方程式的章节，工程流体力学中的流体状态参数和工程热力学的工质状态参数内容重复；理论力学中的动量矩定理在工程流体力学中重复出现。

综上可见，目前力学基础课停留于教学计划中的自身建设，课程规划缺乏有机协调，课程结构需要进一步优化，避免重复建设和教学资源的浪费。

2.课程内容优化

由于理论力学是学习材料力学的基础，可将将理论力学和材料力学合并为工程力学，工程流体力学及工程热力学单独开设，将专业课中所需要的理论知识全部归并到力学课程中进行讲解，力学课程中的交叉内容按照先上课程先安排的规则进行调整，优化后的主要教学内容有：

（1）工程力学。[2]平面汇交力系；平面力偶系；平面一般力系；空间力系；点的运动及合成运动；钢体的基本运动和平面运动；质点的运动微分方程；刚体转动的微分方程；质点及质点系的动能定理；刚体的惯性力系；动量定理与动量矩定理；虚位移法；轴向拉伸与压缩；剪切的计算；圆轴的扭转；梁的弯曲内力、弯曲应力及弯曲变形的计算；第一、二、三、四强度理论；组合变形及强度计算；压杆稳定性计算。

（2）工程流体力学。[3]流体的基本参数及粘性；流体平衡的微分方程式；重力场中的流体平衡及流体的相对平衡；流体静压强的计算与测量；流体运动的连续方程式；流体运动的微分方程式；伯努利方程式；层流及湍流；管路的沿程阻力及局部阻力计算；薄壁孔出口流；厚壁孔出口流；平面缝隙流体；环形缝隙流动。

（3）工程热力学。[4]热力系统与热力学状态；功和热的概念；热力学第一定律；开口和闭口系统能量方程式；气体和蒸汽的比热容、热力学能、焓和熵；气体和蒸汽的基本热力过程；热力学第二定律；卡诺循环与卡诺定理；孤立系统熵增原理；压气机的热力过程；制冷循环；气体动力循环；蒸汽动力装置循环；实际气体性质及热力学表达式。

三、力学课程教学方法探索

1.理解记忆教学法

教学中发现学生学习过程中存在以下两个问题：

（1）部分同学觉得力学课程太难，书上随便哪一页都可以看到公式，一本书学下来接触的公式基本上都在几百个，便放弃了课程学习。

（2）部分同学认为既然力学就是公式的组合，那么平时上课不需要听讲，考试前把公式背一遍就可以了。其实这两种态度都是不可取的，力学课的公式虽多，但大多数公式都是基于一些基本的定理推导来的，只要理解这些定理的实质就能灵活应用，大多数的公式都可以通过简单的推理得来，所以在教学中要特别注意基本定理的讲解。比如工程热力学课程内容基本是建立在热力学第一定律和第二定律的基础上，在进行热力学第一定律讲解时，首先应从能量守恒原理讲起，能量不生不灭，热力系统存储能量的增量等于进入系统能量与离开系统能量的差值，而热力系统又分为开口系统和闭口系统，因此第一定律表达式有两种形式，难点在于开口系统表达式的推导，只要逐次分析进入系统的能量的组成、离开系统的能量组成及系统储存能量组成并用表达式表示，那么开口系统能量表达式就不难理解了。再如，工程力学中讲解如何提高梁抗弯能力的措施时，结合梁弯曲时的正应力强度条件。因此，不难理解如下措施：第一，选用合理的截面：由正应力强度条件可知，梁的抗弯能力还取决于抗弯截面系数。而材料的重量又取决于梁的截面积，因此可把抗弯截面系数除梁截面积作为一个衡量指标，以达到既提高强度，又节省材料的目的。第二，采用变截面梁：从正应力强度条件可以看出，横力弯曲时，梁的弯矩是随截面位置而变化的，位置不同弯矩的大小不同，在某个截面处弯矩最大，若设计成等截面的梁，只有最大弯矩所在截面处正应力达到许用应力值，材料强度得不到充分发挥。为了减少材料消耗、减轻重量，可把梁制成截面随截面位置变化的变截面梁。第三，适当布置载荷和支座位置：从正应力强度条件可以看出，在抗弯截面模量不变的情况下，最大弯矩越小，梁的承载能力越高，应合理地安排梁的支承及加载方式以降低最大弯矩值。

2.工程实践教学法

力学课程主要任务在于：通过对课程的学习，可提高学生力学基础理论水平，培养学生分析和处理问题的抽象能力和逻辑思维能力，为学生从事过程装备本专业的设计工作奠定必备的理论基础，同时可训练学生在实际工程中的理论联系实际的能力。因此在力学课程讲解过程中，要注重将力学知识和工程实例结合起来进行讲解。[5，6]一方面可以加深同学们对课程的认识，训练并提高从事设备设计工作的实践能力；另一方面可激发同学们的学习兴趣，从枯燥的公式推理中解脱出来，提高学习效率。例如，在进行逆向卡诺循环讲解时，逆向卡诺循环又分为制冷循环和热泵循环，通过理解记忆教学法推出制冷系数和供暖系数分别为：

（1）

（2）

这里，q1为工质向高温热源的放热量，q2为工质从低温热源的吸热量，T1为高温热源温度，T2为低温热源温度。这四个参数在理解时往往会混淆，为什么会从低温热源吸热向高温热源放热？为什么在同一个循环下会有制冷和供暖两种效应？为什么制冷系数用从低温热源的吸热量除循环净功而供暖系数却用向高温热源的放热量除循环净功呢？这里就可以引入空调的实例，夏天时把模式调到制冷上，空调就会吹出凉风，冬天时把模式调到供暖时，空调就会吹出暖风。夏天，室外比室内温度高，室外就是高温热源，室内是低温热源，制冷的原因就在于把室内（低温热源）的热量排向室外（高温热源），这就实现了从低温热源吸热向高温热源放热，同时室内制冷效果就在于从室内吸收的热量的多少，因此制冷系数把q2作为分子。冬天，室内比室外的温度高，室外就是低温热源，室内是高温热源，供暖的原因在于把室外（低温热源）的热量排向了室内（低温热源），同样实现了从低温热源吸热向高温热源放热，室内供暖的效果在于从室外吸收的热量的多少，所以供暖系数把q1作为分子。

3.知识串联教学法

过程装备的设计过程中往往需要把所学力学课程的知识进行综合，在一门力学授课课程中不能与其他力学课程独立，要注意将力学课程知识进行衔接，使同学们对力学课程形成一个整体思维，以便在今后能灵活应用并有机结合力学基本原理来解决工程实际问题。

例如，在工程流体力学中讲解流体静压强的方向性时，可将其与工程力学中的空间汇交力系知识进行串联，先分别把作用在微元四面体上的力向三个坐标方向进行投影，写出表面力方程为：

（3）

而微元体上的质量力为：

（4）

再根据空间汇交力系的平衡方程，表面力和质量力的合力在三个坐标方向的投影都为零，从而可得出在三个坐标方向的压强相等，也即流体静压强无方向性的结论。

四、结束语

力学课程在过程装备与控制工程专业建设中要引起足够重视，教学内容优化可避免重复教学，使学生在有限的课堂中能学习更多的专业知识，在教学过程中要不断探索教学方法，提高教学效果，营造良好的教学气氛，全面提高学生的综合素质。

参考文献：

[1]邹广华,刘强.过程装备制造与检测[M].北京:化学工业出版社,

2012.

[2]北京科技大学,东北大学.工程力学[M].北京:高等教育出版社,2010.

[3]张也影.流体力学[M].北京:高等教育出版社,2005.

[4]沈维道,童钧耕.工程热力学[M].北京:高等教育出版社,2010.

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[关键词]专业认证；液压与气压传动；教学大纲；评价体系

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）04-0090-02

概述

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，是检查专业设置是否适应国家和地区经济建设的需要，是否适应社会发展的标准。[1][2]专业认证工作是职业工程师认证工作的基础，通过专业认证工作的开展，可以更新教育思想，促进真正意义的以学生为中心的教育观念的形成，保证受教育者的权益。[3][4]

2006年，我国教育部正式组织开展了工程教育专业认证工作，成立了全国工程教育专业认证专门机构，目前已有机械制造及其自动化等10个专业开始了专业认证的试点工作。[5]河南工业大学2015年开始进行机械制造及其自动化专业的认证申请，根据专业认证对该专业的要求进行系统改革，包括培养目标、毕业要求、课程体系、师资条件，其中课程体系是改革的重中之重。以专业认证为契机，机电学院液压与气压传动课程组对该课程进行了较全面的改革。

一、液压与气压传动课程在机械制造及其自动化专业中的地位

液压与气压传动课程在机械制造及其自动化专业的课程体系中属于专业基础课，是主干课程，其在机械类R悼纬烫逑抵衅鹱懦猩掀粝碌闹匾作用。课程主要通过授课、实验等教学环节，使学生熟悉流体传动的基础知识，让学生掌握各种液压与气动元件的结构特点、工作原理及其应用，掌握基本回路的组成和分析方法，进而掌握液压与气动系统的分析及设计方法。学生通过对本课程的学习，能为后续专业课程的学习打下基础。

本课程在专业认证的毕业要求部分共支撑5个指标点，2个课堂讲授目标，3个实验目标。课堂讲授目标包括：1.理解数学、自然科学基本原理，能够将其与实际工程应用相结合；2.理解工程基础知识原理，能将其应用于复杂工程问题的表述、建模和求解过程中。实验目标总结起来为能够利用课堂讲授知识制订合理的实验方案，并利用正确的方法搭建实验平台，实施实验过程，得到实验数据；同时能够对所得实验数据进行分析，得出正确结论。

针对以上所提的毕业要求，我们对原课程进行了较大程度的改革，提出了最新课程目标，具体包括以下几个方面。1.要求学生掌握流体传动的流体力学基础（包括流体静力学、运动学、动力学），并能与实际相结合推导实际应用问题的静、动力学数学模型。2.掌握各种流体传动元件（动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件）的工作原理、结构及设计方法；理解、分析基本液压回路（方向回路、压力回路、流量回路）；能够运用工程知识，通过类比、改进或创新等方式，提出满足特定需求的典型流体传动系统的合理设计方案，并体现创新意识。3.能够针对流体传动与控制装置的性能等有效制定研究或验证实验方案，并根据实验方案建立简单实验系统进行实验；解决实验过程中出现的问题，得到实验数据后能正确分析，解释实验数据，并通过信息综合得到合理有效的结论。

二、课程改革

（一）调整课程大纲

1.内容调整。针对新的课程目标，课程大纲的调整首先从学时入手，将原来的46学时调整为54学时，扩充了原课程第二章流体力学基础部分的内容。这一部分在原大纲里的讲授内容包括：（1）液压油的主要物理性质及选用；（2）液体静、动力学基础；（3）液体流动能量损失与流量计算。由于学时的限制，教师在讲解这一部分内容的时候大多采取简单带过的做法，学生则无法真正理解流体力学与以往学过的固体力学之间的关系，这就导致部分学生只能机械地记住一些教师强调过的公式以应付考试。

新大纲在（1）部分增加了流体的概念及连续性介质假设部分。这部分内容的增加对于学生理解流体与固体的区别，理解流体力学与固体力学的联系至关重要。此外，新大纲在内容（2）中增加了流体运动学基础部分内容。这部分内容的增加主要是为了让学生更好地了解流体动力学部分公式推导的基础，更好地理解掌握连续性方程、伯努利方程及流量方程的来龙去脉，为学生在后续液压传动内容中应用这些公式打下坚实的理论基础。

2.调整实验大纲。根据毕业要求调整实验项目，增加设计型实验项目，减少验证型实验项目。通过设计型实验的方案搭建、论证，实验的过程记录，数据分析等过程，主要培养学生将课堂所学知识应用于实际的能力。与此相适应，实验报告中增加实验方案设计、论证部分，并有相应的评分标准。

3.增加“成绩考核评定”部分。新大纲中增加了考核成绩评定办法的表格，表格中规定了成绩组成、考核评价环节、分值、评价细则与对应毕业的要求项，这为课程的后续评价提供了定量标准。通过这张表格，任课教师可以很清楚课堂教学中的每个环节对于学生相应能力培养的作用，从而使得各环节的实施更具有目的性和方向性。此外，表格中项目的具体内容由任课教师自主设置，教师可以根据课程特点设定平时成绩、考试成绩等的比例，并制订行之有效的评价细则，这样更有助于提高课程评价的科学性与合理性。

（二）建立课程评价体系

课程结束后，如何评价课程达到的效果是教学中至关重要的一环，这一环节涉及后续的改进。合理、科学的评价体系是持续提高课堂效果，达到课程教学目标的基础。以往的教学大部分以课程结课考试作为教学终点，并不会对结束后得到的教学资料进行客观的分析，仅仅以简单的试卷分析报告作为最终资料归档。

通过对专业认证要求的分析，我们建立了液压与气压传动课程的评价体系，具体环节如图1所示。课堂教学环节结束后，课程负责人需要填写课程自评表，自评教学过程是否支撑对应的毕业要求。如满足要求，则进入考核环节。教师根据教学过程，对应毕业要求给出考核学生的题目――试卷，并根据试题的具体情况填写课程试卷命题检查表。表中总结了对应于每个课程目标的试题分值，通过这张表出}教师可以一目了然地看出所出试题是否与教学环节相适应，即是否可以对学生在教学环节的表现做出客观评价。如果满足要求，则试题可以用来作为课程是否达成课程目标，学生通过课程的学习是否达到相应毕业要求的评价基础。

考试结束并得到学生的考试成绩后，教师需要对成绩进行汇总，根据汇总结果填写分析报告。同时，学生需要填写课程问卷调查，包括课堂教学过程以及试卷等方面，问卷调查的结果要在分析报告中体现。至此，本课程告一段落，分析报告作为重要的存档材料将对课程的总体教学效果起到持续指导的作用。

（三）课程达成度评价

任课教师对自己任课的班级进行自我评价后，由课程负责人对课程的总体情况进行课程目标达成度评价，给出达成度的数值，填写课程达成度评价表，对课程的总体效果给出客观评价。

三、结论

改革优化了课程内容，增加了流体力学部分在本课程中所占的比重，使学生在课程初期对力学，包括固体力学与流体力学有了全面的认识，能够做到融会贯通，为后续液压与气压内容打下坚实的理论基础。改革建立了学生―任课教师―课程负责人为主的课程评价体系，通过各个环节的监控与评估，使学生达到课程所服务的毕业要求。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 余天佐，刘少雪.从外部评估转向自我改进――美国工程教育专业认证标准EC2000的变革及启示[J].高等工程教育研究，2014（6）.

[2] 陈平，专业认证理念推进工科专业建设内涵式发展[J].中国大学教学，2014（1）.

[3] 韩楚.以专业认证为契机促进学风建设之探究[J].新校园（上旬），2016（2）.

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1.1课堂内容过分侧重造船方面的知识，理论性过强

该校“船舶静力学”课程教材选用《船舶原理》（上册），教材侧重讲授船舶性能的基本理论，追求理论的完整性和严密性；公式的推导繁杂，涉及到的数学、工程力学和流体力学等基础理论知识很多，对船舶设计中的航海性能的分析较少，这些都很不适合航海类专业的培养目标。这点问题无论在初修班还是重修班均存在。

1.2课堂到课率、学习积极性和课堂参与度较低

重修班的学生均为第二次参加“船舶静力学”的课堂学习，对于课程内容和重难点已有一定的了解，再次学习课程内容感觉到很乏味，缺少新鲜感，造成学习积极性和课堂参与度不高，甚至出现很严重的缺课现象。

1.3作业自主思考较少，抄袭现象严重

对于重修班同学来说，由于缺课造成对知识点掌握不到位，无法做到真正的理解，在完成课后作业时就感觉到吃力，进而只能通过抄袭来完成课后作业。怎样使船舶与海洋工程专业的学生更好地掌握“船舶静力学”的课程内容，更好地与培养目标相适应，作者通过这几年的授课，提出一些对于重修班教学方法的几点想法。

2“船舶静力学”重修班教学方法的几点建议

为适应船舶工业发展对人才多元化的需求，激发学生学习的热情，该校“船舶静力学”的教学方法可分别采用讲授、案例、复习以及模块专题相结合，配套的教学手段采用多媒体教案，交互性、启发性的教学案例，体现教学相长的教学原则。

2.1复习型和模块专题型教学方法

鉴于重修班学生对课程内容已有一定的了解，采用复习型和模块专题型教学方法，目的是帮助学生对各性能模块进行归纳总结，进而提炼问题，得出解决问题的思路和方法。如采用讨论加归纳的方式对课程内容进行复习。

2.2问题实例教学法

采用问题实例教学实践环节，采用参与性的教学，目的是做到理论与实践结合，帮助学生巩固，加深理解和掌握教学重点，难点的基本概念，基本方法，基本计算及其技能。案例教学的运作阶段主要包括4个环节:给出实例描述、提出问题；分析问题，形成初步解决方案；课堂讨论予以解决；点评总结解决方法。如“装卸液体载荷”的问题，通过问题实例教学的各个环节，要求学生能总结出解决这一类问题的一般思路，并能从中牢记计算公式，使学生对问题的解决有深层次的理解。

2.3分组讨论式教学

考虑到学生解决实际问题能力的缺乏，可结合上述提到的实例教学法，将学生进行分组，对上述实例举一反三，衍生出多个问题，在各个小组内执行讨论式教学，将讨论结果形成解决问题的思路进行交流。通过这种方法激励学生的团队协助和合作能力，鼓励刺激更多学生参与讨论参与学习。

3结语

篇10

关键词：课外教学；过程化考核；强化；教学质量

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）01-0148-02

《水力学》课程是高等院校水利类专业的一门骨干专业基础课。该课程主要是研究液体（主要是水）的平衡和机械运动规律及实际应用。《水力学》课程由两大部分组成：水力学基本原理和工程水力学。《水力学》课程由于具有“三多两强”（概念多，推导多，公式多；综合性强，工程实践性强）的特点，许多学生反映《水力学》是一门难学的课程。鉴于《水力学》课程在专业培养中的重要地位，一直以来，各高校都非常重视该课程的教学，并且不断进行教学内容、方法与手段的改革，并取得许多值得借鉴的宝贵成果。笔者主要根据多年的教学实践经验对目前《水力学》教学仍存在的问题及改革的方法进行探索与实践。

一、水力学课程教学现状及存在问题

1.随着高等教育的改革与发展，高等教育的体制、课程设置和学时分配都发生了重大变化，水力学教学课时正不断被压缩，而具有承上启下作用的水力学课程内容并不能减少，这就要求教师在较少的学时数下讲授较多的内容，课堂信息量过大，学生在在短时间内很难消化及吸收，更谈不上应用。

2.勤学好问的学生不断减少，学生的学习态度从总体上看一届不如一届，学习积极性不高。主要表现在有相当一部分学生不上课、不完成作业或抄作业、上课玩手机等。为此，笔者通过走访、问卷调查等途径调查分析学生学习积极性不够高的原因。有20%左右的学生学习目标明确，学习努力；有60%左右的学生对专业的认识不够，不能意识到《水力学》对后续专业课及今后专业工作的基础作用，再加上课程抽象、概念多、公式多、课时少，课堂信息量较大，课后没有及时复习、做作业巩固，导致一环差环环差；有10%左右的学生因为沉迷于玩游戏、自主创业等，无心学习；还有10%左右的学生由于基础较差，学习困难。

3.高校的扩招使一般高校学生平均素质降低，使教学资源日益紧张。目前各高校在校本专科生人数剧增，而大部分学校的教室、实验室乃至操场等教学及学生活动场地面积并没有大量增加，都面临硬件设施不足、基础教学和专业课教学教师短缺的情况。为了解决教学资源不足的问题，各学校都努力挖掘现有教学资源的潜力，如充分利用教室，80%的教室从早上8：00至晚上10：00都被用于上课，学生没有固定教室可以用于课后的学习，大部分时间只能在宿舍完成作业和复习、预习。此外，学生上课的时间分配不够合理，部分学生可能一天有10多学时的课，但又可能接连2～3天都没有课，这严重影响了学生良好学习习惯的培养。

4.目前的教学改革存在“重课堂教学，轻课外教学”的现象。《水力学》课堂教学手段改革已从板书教学发展为板书、多媒体、实物和模型有机结合的形式，已从“满堂灌”到参与式、案例式、问题式等有利于激发学生学习兴趣、提高课堂教学质量的教学方式。但由于教师教学、科研、生产任务重，学生学习态度不够端正，各级教学检查大都限于课堂教学，课外教学情况无人问津等原因，目前普遍存在课外教学中教师课后指导及批改作业不及时，大都1～2星期才收1次作业，学生大都是在交作业前1～2天才做作业或抄作业，课堂教学内容不能及时消化、吸收，严重影响了教学质量的提高。

5.《水力学》目前考核成绩评分实施情况见表1，形式上仍以期末终结性、传统的闭卷笔试为主，学生成绩期末一次性考试成绩比例高，导致一些存在侥幸心理的学生不重视平时的学习过程，到考试前，把希望寄托在一些不知从哪里弄来的模拟卷上，幻想通过“临阵磨枪”靠“运气”过关。

二、强化课外教学，提高教学质量

针对目前《水力学》课程课堂教学学时少、内容多、学生学习困难、完成作业滞后、抄作业现象严重、学习积极性不高等问题，笔者在强化课外教学，努力提高教学质量方面做了一些实践，具体做法如下：

1.每周根据《水力学》课程课堂教学时间安排2次课外作业辅导，每次时间2～3小时，一般安排在课堂理论教学当天晚上7：30～10：30，学生必须在该时间段独立完成老师布置的作业并经批改、改错、登记后方可离开。此外，每2～3星期在课外教学时间中安排1～2小时的小组讨论，学生分组对前面学习过的重点、难点进行讨论学习。

2.为保证课外教学的有序进行，笔者每次课外辅导都安排3～4名大四正在进行毕业设计的本科学生参与辅导、批改作业，这些大四的学生需先完成并吃透要批改的作业及作业涉及到的相关知识，并交给笔者提前看。

通过实施上述课外教学方式，一方面，学习《水力学》课程的学生能在老师的监督下及时完成作业，巩固课堂上所学的知识，解决课堂上没听懂或没吃透的问题，由于学生能及时吸收、消化所学知识，学生课堂内外的学习积极性都明显提高，上课时绝大部分学生都能跟着老师的思路走，积极思考并回答问题，几乎没有学生睡觉、玩手机；另一方面，通过每星期与大四学生2个晚上的学习交流，可增强学生对《水力学》课程在后续专业课学习中重要性的认识，进一步激发学生的学习兴趣；另外，对于大四的学生来说，可以利用这一机会，进一步加深理解水力学的知识，为今后进行专业技术工作奠定良好基础，同时可以提高口头表达能力、社交能力及解决问题的能力等。

通过实施上述课外教学方式，学生的学习积极性有了明显提高，整体学习成绩有了明显提升，相比没有实施的班级，考试成绩全班平均分要高出10～20分。

三、强化过程考核，提高教学质量

考试不是目的，而是手段，考试方式的改革要做到以考促学，以考督教。《水力学》课程由水力学基本原理和工程水力学两大部分组成。基本原理部分理论性强，基本概念多；工程水力学部分实践性强，经验公式图表多。基本原理是工程水力学部分的基础，若基本原理学不好，就直接影响到工程水力学部分的学习，这就要求学生要一步一个脚印地学好每个知识点。鉴于《水力学》课程特点及现有考核方式的弊端，采取开卷与闭卷结合、开始到结束、课内到课外的过程化考核是《水力学》课程较好的考核形式。《水力学》过程考核成绩评分情况见表2。

采取过程化考核后，学生不再把考核过关希望寄托在期末的“临阵磨枪”上，学习积极性有了明显提高，促进了教学质量的提高。

参考文献：

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[2]王烨，孙三祥.凸显实践环节的流体力学教学新模式研究[J].兰州交通大学学报，2014，（33）：162-165.

[3]段小月，杨春维，汤茜.水力学教学方法的探讨[J].赤峰学院学报，2013，29（2）：22-23.