计算流体力学的特点范文

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关键词：高等流体力学；教学内容；教学方法；教学模式

中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）10-0192-03

近几年，计算流体力学与各种工程实际问题的结合越来越密切，已成为解决各种流体流动与传热问题的强有力工具，并已成功应用于建筑、环境、流体机械等技术科学领域。过去只能靠实验手段才能得到的某些结果，现在已可以借助于计算流体力学的手段来完成。在高等建筑院校的土木工程、环境科学与工程等学科中，因涉及大量的流体流动问题，因此，普遍开设了研究生课程――高等流体力学（计算流体力学）。

多年来，计算流体力学的教学内容主要是有限差分法、有限元法、离散化方法等，重点仍然是算法的数学基础、收敛性的证明及离散精度的讨论。在教学过程中发现学生对课程中涉及的大量数学推导感到乏味，课程学完后，如何采用计算流体力学方法对一个具体的流体流动问题进行模拟和分析，学生往往感到无从下手，并且难以正确采用计算流体力学的理论和方法解决工程实际问题，因此学生也不能学以致用。当前的研究生课程教学，不仅在分析问题的深度和广度上显得不足，在教学方法上也存在灵活性不足，互动性不够，缺乏新颖性等问题。因此，结合学科的发展特点对计算流体力学课程现有的教学内容、教学体系及教学方法进行改革，并进一步将计算流体力学理论与解决工程实际问题紧密联系在一起，培养和提高学生的学习能力和创新能力显得尤为必要。

我校研究生课程“高等流体力学”的教学内容紧密围绕计算流体力学的内容，课程组在重庆大学研究生重点课程和重庆市研究生重点课程教改项目“高等流体力学”的资助下，对教学体系、教学内容、教学方法等方面的改革做出了一些尝试，力图使其教学内容反映学科的特色，发挥计算流体力学本身应有的优势。此外，由于研究生课程教学学时有限、学生基础不均，因此，在教学过程中，合理选择教学内容、提高教学效率、拓展课程的专业视野、增强学生学习主动性，使得课程学习更好地服务于课题研究，是该课程必须考虑的几个主要环节。本文围绕高等流体力学课程教学改革进行了一些探讨，并提出了一些建议。

一、优化教学内容

计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）已经超越了其传统的外延和内涵，不再仅仅是一些数学理论和概念，而正成为一门建立在经典流体力学与数值计算方法基础之上的新型独立学科。就CFD本质来讲，流体动力学是建立能准确描述具体流动过程的数学微分方程组，依据模拟几何模型和流动过程特点给予相应的边界条件，最后，联立求解方程组，得出一定精度的模拟结果[1]。CFD兼有理论性和实践性的双重特点。特别是随着计算机软硬件技术的发展和数值计算方法的日趋成熟，出现了基于现有流动理论的商用CFD软件，可以通过计算机数值计算和图像显示的方法，在时间和空间上定量描述流场的数值解，从而达到研究物理问题的目的。商用软件的出现为学生学习掌握计算流体力学提供了有力的辅助手段，但是计算流体力学所依赖的基本流体力学知识和数学基础仍然是非常重要的。因此，为顺应科学的发展和工程问题研究的需要，计算流体力学作为一门重要的研究生学位课程，在教学中既要注重理论知识讲解，还需拓展其实际应用范围。对于普通建筑工程类专业的研究生来讲，最关心的是如何用CFD手段来解决本研究领域的实际问题，所以关键是掌握计算流体力学关于建模、离散、湍流模型的选择、对流差分项的格式及时间积分格式的特点等内容；学会如何编制自己的CFD程序；如何使用现有的商用软件。

课程的教学目标，要求学生完成高等流体力学课程的学习后，必须掌握流体力学的分析推理方法，常见湍流计算模型以及相关软件（CFD）的使用，要具备利用高等流体力学知识分析和解决实际问题的能力。在课程内容方面的设计上，应注意内容的系统连贯和循序渐进，便于学生掌握基本理论和分析流体力学问题的基本方法。

优化的教学内容包括以下几个部分：①矢量场论；②流体力学基本概念及运动描述；③流体力学基本方程组及其求解；④湍流现象及湍流研究的基本方程；⑤粘性流体流动的数值分析方法；⑥离散化方法；⑦对流与扩散以及流场计算；⑧软件――CFX及其应用。其中，为了加深对流体力学的理性认识和理解，掌握流体力学中的思维特点和较综合的分析推理方法，使学生在理论修养和实际处理流体力学问题的能力上都有明显的提高，课程组教师在教学过程中，新增了离散化方法、对流与扩散以及流场计算和软件应用三个部分的内容。增加了CFD软件的实践教学环节，注重学生的对软件的使用操作的理解，使其学以致用。减少了势流计算、粘性流动解析解以及边界层理论这部分内容。加大了CFD应用程序这部分内容。

教材选用本校课程组编写的《高等流体力学》，帕坦卡编写的《传热与流体流动的数值方法》，和陶文铨编写的《数值传热学》；参考教材选用吴颂平翻译的《计算流体力学基础及其应用》，王福军编写的《计算流体动力学分析》，张兆顺著的《涡流大涡数值模拟的理论和应用》；实践教材选用孙纪宁编著的《ANSYS CFX对流传热数值模拟基础应用教程》；此外，我们还建立了相关的学习网站，网站上有课程大纲、教学内容、学习辅助材料等。

课程学时数共45学时，采用“两段制模式”教学，即将计算流体力学课程分为既有关联、又相互独立的两部分。第一部分以基础知识为主，第二部分以应用为主。两部分独立讲授，第一部分着重讲述流体动力学基本方程、离散化特征、对流差分格式、边界条件的处理、紊流模型等，第二部分讲述流体流动仿真与CFD软件应用。授课对象为学术型硕士、专业型硕士，授课对象是掌握较强流体力学知识的学术型硕士研究生时，强化第一部分内容；授课对象是专业学位研究生时，则侧重第二部分内容。

二、丰富教学方法，注重自主学习能力

1.凝练教学内容，提升教学起点。为了使高等流体力学课程的知识更好地为建筑环境与设备工程、市政工程、环境工程等专业服务，需要对教学内容进行凝练。通过参阅其他理工科院校相关院系的教材和讲义，从中精选出适合专业需要的内容编写教材，并对某些不足进行改进，注重内容的系统性和连贯性，使之既能清晰反映高等流体力学的基本理论，又能结合上述几个专业的实际应用特点，与专业课进行有机衔接和整合。着重收集了与建筑土木工程相关的流体力学内容。

考虑到研究生的知识水平和知识结构与本科生有较大区别，并且多数学生已经掌握了工程流体力学的一些基础知识，选取的教学内容具有较高的起点，使学生在较高的层面上学会应用流体力学这个理论工具。

2.采用精讲多练的教学方法。教学方法由讲授、联想、解疑、归纳、作业这几个部分组成。其中讲授要抓住重点难点，由浅入深的讲解，由于课时较少，内容多，要求学生在上课前充分准备每一讲的内容。在课程教学中改变教师讲、学生听的习惯做法，使学生在课堂上积极思考、踊跃发言。

高等流体力学课程具有理论性强、数学推导能力要求高的特点；但是另一方面，其课时相对较少，为了解决内容深与课时少的矛盾，在授课方法上侧重于精讲多练。对关键的基础理论部分（如流体力学基本守恒方程的推导），安排较多的学时讲深讲透，使学生能够从本质上掌握流体力学这个理论工具。同时，课后安排与基本理论密切相关的习题和工程问题让学生加以训练，使学生加深对理论的理解和消化，同时提高应用理论工具解决实际问题的能力。

3.利用板书、多媒体技术、网络辅助教学相结合的教学手段。高等流体力学课程是一门理论性和应用性都很强的学科，授课手段不应一成不变。在公式推导过程中较多地采用板书的方式更符合学生的思维习惯；对于一些实际工程问题或自然中存在的流体力学现象，采用动画或视频的形式展示更加生动形象，可以帮助学生较快地建立感性认识，从而更好地理解复杂规律。同时，利用网络及时向学生提供教学资源，包括：课程大纲、授课教案、讲义、课后习题、国内外相关教材等资料，旨在给学生提供一个全面、简便、轻松的教学环境。

4.利用试验和CFD模拟加深学生对基本理论的理解。本课程利用学校和学院的实验设备资源，开设演示性实验、验证性试验和设计性试验。安排适量的CFD程序操作课程，并邀请国内外大型设计院人员讲解CFD软件，加深学生对流体力学工程应用的理解。此外，课题组任课教师所从事的科研活动，也给不少学生提供了实践的机会和场所。收集了与建筑土木工程相关的工程案例，通过案例讨论和分析，增强学生学习理论知识的兴趣，提升课程教学的互动效果，增强学生运用理论知识分析并解决工程实践问题的能力。

5.启动双语教学。为了便于学生快速准确地理解国际上关于本学科的新知识和先进技术，使学科技术更好的与国际接轨，我们在教学中逐渐开展了双语教学。考虑到学校的实际情况、学生英语水平参差不齐等问题，一开始就全部采用外语教学，势必会影响教学效果，因此在学生学习初期使用母语教学，然后逐渐地部分或全部使用第二语言（英语）进行教学。同时我们加强师资队伍建设，培养年轻的老师出国深造，能够更好地讲解国外原版的专业教材，使学生能够阅读相关技术知识的英文文献资料，在双语教学实践中并且结合工科专业特点，能熟练运用相关的英文编程工具和商业软件，能够应用英文处理和交流相关问题，拓展课程中的专业视野。

三、教学模式：互动式教学

保罗・佛莱雷说过：“没有了对话，就没有了交流；没有了交流，也就没有真正的教育。”[2]互动式教学可以提高学生的学习水平和协作能力，因此成为国际上大力推行的教学策略之一[3]。

相对于本科教育，研究生教学中更注重对学生独立解决实际问题能力的培养，所以在研究生课程教学中更应该采用互动式教学模式，可以更好地激发学生的创作力和培养独立思考能力。教学中改变一味地灌输，注重方法，突出学生的主体地位，发挥其主动性，积极开展讨论式、演讲式、辩论式、案例式等多种形式的教学方法，激发其主动思维、辨析、讨论的热情。我们在课程教学中设计了以小组为单位，针对实际工程问题，进行仿真案例计算。在教学中应当尽量将讲授的新知识转化为学生感兴趣的问题，使抽象的理论内容借助生动具体的案例和多媒体场景形象化；关注学生的个体差异，创造出能够调动学生积极性和学习兴趣的课堂氛围，使学生在宽松的环境中学习和探索。

四、结束语

在计算流体力学的教学实践中，作者把握《高等流体力学》中的重要思想方法，流体力学问题的本质，进行深入浅出、生动活泼的讲解。同时结合作者的科研项目、生活、生产中的实际问题，向学生传授治学方法，培养学生的自主学习能力和创新意识，通过近年的实践收到了良好的效果。

参考文献：

[1]翟建华.计算流体力学（CFD）的通用软件[J].河北科技大学学报，2005，26，（2）.

[2]保罗・佛莱雷.被压迫者教育学[M].上海：华东师范大学出版社，2001.

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关键词：辅助教学软件;流体力学;教学模式

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）40-0273-02

一、引言

多媒体技术，尤其是网络技术在现代教育教学中应用越来越广泛，能创建新型的教学模式，改善传统课堂教学的效果。应用计算机技术开发教学软件，帮助学生自主选择学习内容，弥补课堂教学的不足，及时检验所学知识的掌握程度，这种教学方式称为CAI（Computer Assist Instruction），即计算机辅助教学[1]。《流体力学》是很多工科专业的一门专业基础课，如安全工程、环境工程、土木工程等。该课程是一门理论与实践紧密结合的课程，涉及的高等数学和物理学的知识比较多，基本概念比较多，计算公式比较多。学生普遍反映该课程的学习难度比较大，理解和掌握该课程的内容比较困难，学习的积极性和主动性不高[2]。随着教学模式的变化及研究型教学的要求，如何提高学生学习兴趣、培养学生能力、及时检查学习效果，最大程度地调动学生的学习积极性和主动性，是教学面临的主要问题之一。作者在近几年的教学实践中，根据《流体力学》课程的教学要求及特点，设计并开发了《流体力学》辅助教学软件，在教学实践中取得了良好的教学效果。

二、教学软件的结构设计

本课程开发的《流体力学》辅助教学软件包括四个模块：系统管理、课程要点、工程实例、自我测试。

1.系统管理。系统管理模块包括用户管理、试题管理、学习记录等功能。《流体力学》辅助教学软件需要登录，登录界面包括学号和密码两个部分。学生以用户身份进入软件后，可以修改密码、查看学习记录，但不能使用试题管理功能。教师用户用管理员账号登录，可以增加、删除用户，能增删和修改试题，并能浏览学生学习的详细情况和掌握测试结果等。

2.课程要点。课程要点模块主要包括《流体力学》课程各章节的内容，如：基本概念、流体静力学、流体动力学、流动阻力计算、流体出流及管流等，可根据教学的实际情况增加和删除内容。基本概念部分将课程各章的主要概念集中起来，每章均选取比较重要的、需要学生掌握的内容放在软件中，尤其是对重点的计算公式进行解释，让学生能够有重点地进行学习，提高学习的效率。

3.工程实例。该部分收集了与流体力学知识相关的工程实例，尤其是重大工程实例以及近年来的一些热点问题实例，这样能引起学生的积极性和兴趣。工程实例对应各章内容，包括文字描述、图片、视频等，并提出相关流体力学问题。比如：南水北调工程、长江三峡大坝工程、飞机导弹的研制、溃坝事故、台风登陆等，使学生能理论联系实际、拓宽知识面、提高学习兴趣，培养学生分析问题、解决问题的能力。

4.自我测试。自我测试模块根据不同的知识点设计有不同的题型，主要包括填空题、判断题、选择题、简单计算题和应用题。学生可以自主选择不同题目进行测试，及时了解知识掌握程度和学习效果，查看试题答案可以及时发现自己的薄弱环节。教师查看测试成绩可以了解学生掌握相关知识的情况，发现教学中存在的问题，有针对性地进行改进。教师事先建立测试试题库，并能不断完善。学习完成选择的测试题后可以随时查看成绩和正确答案，教师对主观题可以给出详细的评阅，指出出错的关键点。

三、教学软件功能的实现

1.开发工具的选择。《流体力学》辅助教学软件的开发选取B/S的开发模式，学生能方便使用该软件。选用Visual Basic 6.0作为软件开发语言，VB6.0提供了可视化的Windows界面设计功能，具有强大和快速的数据处理能力。本软件的数据库选取Access数据库，能方便和快速管理各类数据。Access的优点在于它有丰富的开发界面及使用环境，有着强大的报表创建功能[3]。

2.各模块功能的实现。《流体力学》辅助教学软件按照各模块的功能，采用友好的界面实现各部分功能。在菜单中点击各按钮可以进行各模块界面，再点击进入各子功能模块;也可以在下拉菜单中选择子菜单直接进入各子功能模块。自我测试模块先选择题型，再进行各种题型的答题操作。答题时可随时返回重新选择试题，查看试题答案时可以通过链接查看相关知识要点，有针对性地复习课程的基础知识，以便牢固掌握易混淆、难理解的知识点。学生利用互联网的优势，可以不受课堂的限制，随时主动、灵活地选择学习内容，及时查缺补漏，充分调动学习的主动性、积极性。图1为应用题测试界面。

四、辅助教学的效果评价

该辅助教学软件在《流体力学》的教学中连续运用了几年，并不断进行了完善。为了评价该辅助教学软件的效果，设计了调查问卷，以便了解该软件的应用效果。调查问卷如表1所示。

经过几年的教学实践，对回收的有效问卷进行了统计分析。从统计结果看，该《流体力学》辅助教学软件有效弥补了课堂教学的不足，教学内容选择恰当，重点突出，充分体现了计算机辅助教学的优点，软件简便、实用。95%以上的学生愿意使用该辅助教学软件，认为能充分利用课余时间，积极、主动地选择自己感兴趣的内容，拓宽了自己的知识面，激发了学习兴趣，对自己的学习有较大帮助，希望不断丰富和完善该教学软件。

五、结语

素质教育的一个显著特点就是要使学生能主动地学习，采取个体化教学方式，理论联系实际。采用计算机辅助教学软件，学生可以量身定制自己的学习计划，不受时间和空间限制自主选择学习内容，实时检验学习效果，提高学习的兴趣和积极性，取得最佳的学习效果。辅助教学软件的应用是传统课堂教学方式的有益补充，对提高学生的综合素质和能力有重要的促进作用。

参考文献：

[1]胡乡峰，沈慧娟.多媒体CAI课件的制作与评价[J].通化师范学院学报，2012，（6）：44-47.

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关键词 工程流体力学教学 学习 教改

中图分类号：G642 文献标识码：A

“工程流体力学”是动力类各专业及相近专业的一门重要技术基础课，它为该类专业主要专业课程的学习打下必要的理论基础。工程流体力学是流体力学的一个重要组成部分，它侧重于解决工程实际中出现的问题，而不去过分追求数学上的严密性。它在一定程度上借助于实验研究， 得出经验或半经验公式。其研究对象为流体，考察流体中大量分子的宏观平均运动规律。所以，“工程流体力学”是能源动力类专业的最主要的专业基础课程之一。

工程流体力学作为一门技术学科，研究方法也遵循“实践- 理论- 实践”的基本规律。但由于它的研究对象的特殊性，使得对它的学习也有一定的难度。在实际教学过程中， 我发现学生最大的问题在于――不会学这门课，不是学不会，而是根本不懂如何去学它，即没有找到适合这门课的学习方法。本文即针对这个问题谈谈自己的看法。

1工程流体力学和工程力学的研究对象的性态是不同的

工程力学的研究对象是静态的，而工程流体力学的研究对象是动态的。就其力学行为来讲， 流体可以承受很大的压力，但往往几乎不能承受拉力。学习过程中，学生不能用工程力学的“静态”思维来研究工程流体力学的“动态”对象，要用“动的”和“相对静止”这些概念去阐述它。

本文在回顾热能与动力工程专业基础建设的基础上，总结了三十多年来的人才培养工作。文章提出，今后要继续以“流体机械”省级重点实验室的建设为依托，结合实验室建设与实验教学改革，特别是以重点学科开放实验室建设为突破口，为热能与动力工程专业人才培养提供有力支撑，达到不断提高本科人才培养质量的目标。

2注意工程流体力学中的基本模型的含义及运用

从微观角度来看，流体和其它物体一样，是由大量分子组成的。这些分子总是不停地、杂乱无章地运动着，分子之间存在着间隙。因此，流体实际上并非是连续充满空间的物质。如果从分子运动入手来研究流体流动的规律，将十分困难，甚至难以进行。而流体力学是研究在外力（ 如重力、压力、摩擦力等） 作用下流体平衡和运动的规律，所研究的是大量分子的平均行为，没有必要专注于每个分子。另外， 流体力学所研究的实际工程尺寸要比分子间距大得无法比拟。因此，必须建立适应流体自己的模型。《工程流体力学》中将实际的由分子组成的结构用一种假想的流体模型―“流体微元”来代替。“流体微元”由足够数量的分子组成，连续充满它所占据的空间，彼此间无任何间隙。这就是：连续介质模型。另外， 流体是连续的。因此“工程流体力学”中，连续性方程及其具体表现形式伯努利方程始终贯穿其中。

3抓住“工程流体力学”课程的主要内容去学习

热能动力类《工程流体力学》的教学大纲中规定， 学生学习本课程，必须达到：（1）全面了解流体的主要性质和基本模型；（2）熟练掌握平衡流体的压强分布规律， 善于计算流体与壁面间的作用力；（3）深刻理解流体连续性、能量、动量方程，并能熟练应用于求解工程实际问题；（4）懂得流体运动阻力和水头损失的计算方法等。针对这些要求，学习过程中应重点掌握连续介质假说、流体的物理性质及参数、牛顿内摩擦定律、液体的相对静止、静止流体的压强分布、欧拉平衡方程、静止液体作用在平面壁和曲面壁上的总压力、连续性方程、伯努利方程、流线与迹线方程、动量方程、描述流体运动的两种方法、总流的伯努利方程、圆管中的层流、圆管紊流的沿程损失系数K、局部水头损失、边界层的概念、粘性流体中的应力、量纲分析法、流动相似原理等知识点。学校为了适应国家经济建设的需要，适应水电开发宏伟事业的需要。针对这些知识点，多查阅资料、多做习题以求掌握它们，并将这些知识点延伸至工程实践，力求找到解决工程实际问题的方法或手段，把所学知识举一反三，灵活运用。

4注重实验过程，加深知识理解

热能动力类“工程流体力学”课程安排了自己的实验教学大纲，针对课程知识点的要求，框定了几个常见的实验项目。如伯努利方程验证、流量系数的测量、雷诺实验、沿程阻力系数的测定 。其中伯努利方程验证为必做项目，因为伯努利方程的运用贯穿课程始终，需加深对它的理解。总之，“工程流体力学”不同于其它力学，有其自身的规律性。要想学好它，必须搞清这门课自身的特点和针对它的研究规律， 并辅之以扎实的学习态度和不怕困难的精神。

参考文献

[1]陈卓如， 金朝铭， 王洪杰， 王成敏编. 工程流体力学 [M].北京：高度教育出版社，2004，6.

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工程流体力学教学手段教学效果《工程流体力学》是机械工程专业、石油工程专业、化学工程专业等诸多工科专业的一门十分重要的专业基础课，在各个工程领域都有着广泛的应用。作为力学的一个分支，工程流体力学主要研究流体的平衡和运动的基本规律以及流体与固体的相互作用的力学特点，用于分析解决工程设计和使用中的实际问题。其特点是数学公式多，大部分内容都是围绕数学方程的推导，理论性强。学生在学习过程中普遍感觉吃力并且枯燥。因此，为提高教学质量，教育界同行不断地进行着各种各样的教学改革探索。

一、联系实际，理论与实践相结合

流体力学内容抽象，概念性强，整门课程从头到尾充斥着偏微分方程，公式推导繁杂。而且与其他力学课程不同，流体力学是采用欧拉方法解决问题，这一点学生理解起来非常困难，导致流体力学这门课程被公认为大学课程里最难学的课程之一。为了提高教学效果，在教学实践过程中注重理论与实践相结合，更有利于学生对知识的理解与掌握。本课程主要围绕几大偏微分方程展开，在讲述过程中如果过于强调数学理论的推导过程，学生肯定会感觉枯燥无趣，而且不知道学习的真正目的，从而失去学习的动力。针对这种情况，我在讲述公式推导部分时着重分析研究思路和方法，重点介绍公式的适用条件及意义，尽量避免长篇大论的数学推导过程。比如伯努利方程是本课的重点，在课堂上我只是把推导思路给大家讲清楚，后面花了两节课的时间来讲它的应用，包括皮托管测速计、节流式流量计以及在一般水力计算中的应用等。在课程的最后部分，针对授课专业特点，结合现场实际工程案例，讲述了流体力学基本理论在实际中的应用，同时也对课程内容进行了总结和回顾。通过上述具体应用实例，使学生能够理论联系实际，培养学生以后工作时解决实际问题的能力，同时还能使学生认识到课程的重要性，增加了学习兴趣。

二、启发-联想式教学

引导和注入是启发式教学方法与灌注式教学方法在本质上的差别之一。启发式教学方法强调的是引导，也就是通过引导，调动起学生的主动性、积极性，让学生自己去发展思维而获取知识。而灌注式教学方法则是通过注入，使学生被动地接受传授给他的知识。因此在引导与注入这两种手段上，有着明显的差别。所谓引导，是指当学生要解决某个问题，但又感到难以解决时，恰到火候，教师及时给以启发，让学生自己发现新知识，这样才能很好的发展学生的智能。

流体力学的研究方法和内容同工程力学、工程热力学等其他力学课程有很多相通的地方。所以在教学过程中可以通过启发学生对以前学过的内容进行总结回顾，从而引出所讲内容。比如在讲解研究流体运动的两种方法：拉格朗日方法和欧拉法时，启发学生对两种方法进行比较。由于欧拉法是以空间点为研究对象，这与基于质点为研究对象的工程力学的研究方法不同，学生已经习惯于质点研究方法，所以接受起来有点困难，这时我以气象观测站这样一个大家都熟知的例子来阐述欧拉法的含义，采用直白易懂的语言讲述这样一个抽象的问题，学生理解起来容易多了。

学生在已有的力学基础上学习流体理论，并加以比较，不仅可以促使学生积极思考，而且能利用一门课程中已学会的知识快速掌握另一课程中的内容，增强了教学效果，提高了教学质量。

三、Fluent软件在教学中的应用

流体力学课程的特点是知识涉及面广，对学生来说流体力学课程里面的概念与原理非常抽象难懂，课程涉及的数学知识和力学知识比较多，且与工程实际现象紧密结合，这对本科生来说更加大了他们学习本门课的难度。同时受教学实验条件的限制，任课教师很难形象地将流体流动的现象讲授给学生，这样就造成理论知识的讲解与实际现象脱节。FLUENT软件是目前非常流行的一个商业计算软件，将其引入本科生流体力学课堂教学，对流体力学课程中的流动机理既能实现直观演示，又可以进行定量分析。比如在讲圆管内层流和紊流两种流态运动规律时，如果采用传统的教学方法，由于牵扯的数学理论知识较多，学生学起来很吃力，而且最终推导出的结论比较抽象，学生很难提起兴趣。如果采用FLUENT软件模拟两种流态，做出不同工况条件下的速度分布曲线、速度分布云图、速度等值线、切应力分布曲线，让学生通过对这些曲线进行分析得出不同流态下的运动规律，学生的积极性和主动性就能被充分调动起来，从而可以提高教学效果。

在课程教学中不断改进教学方法和手段，用心钻研，不断探索，有助于学生理解掌握课程知识，增强学生的学习兴趣，为学生将来从事工程实践奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]陈小珊，洪文鹏，张玲.工程流体力学课程改革的思考[J].东北电力大学学报，2006，（3）：54.

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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】专业认证流体力学教学改革考核方式

1.教学现状及分析

流体力学是一门专业基础课，其主要的先修课程有高等数学、大学物理、理论力学、材料力学等。由于流体力学对知识储备要求高，研究对象又是不具固定形状的流体，其理论教学比较抽象，因此教学现状有以下几个特点。课堂教学尽管采用多媒体方式，但流体力学的理论性太强，使得现有的多媒体教学课件形式单一，内容不够丰富，导致教学仍以口授与板书为主，课堂互动性明显不足，学生学习缺乏主动性、积极性；缺乏实践性教学环节；缺少有效的师生沟通平台。由于师生交流少，容易造成“教”、“学”分离，给课程的教学效果大打折扣。

2.考核现状及分析

现阶段流体力学的考核方式，大部分仍然采取30%的平时成绩和70%期末考试成绩。本课程包含大量的经验公式及公式推导过程，对比近两年的学生成绩，目前该课程的考核方式并不理想。

3.改革措施

3.1教学改革措施

流体力学课程需要掌握的概念多、公式多，学生学习积极性不高，需要教师对课程不断开展改革探索。为解决目前流体力学课堂教学中存在的问题，针对教学环节提出以下几个改革方案。

3.1.1完善教学大纲

根据工程教育认证标准，应进一步修订和完善教学大纲和教学计划，优化学时分配。在保证《流体力学》基本概念、基本原理以及基本理论授课时间的基础上对课程设计进行改革。比如，适当增加数学知识基础；导入课程最好用动画或者试验吸引学生的注意力，提高学生学习的兴趣；适当增加学生课后的作业，以讨论性的分析和推导公式为主。

3.1.2增设案例及课堂讨论环节

增加相关内容的案例，设置科学问题，然后分组讨论，引导学生分析问题。以流体静力学的基本公式为例，通过电视节目中模拟的桶裂实验为引导，提出问题，留有悬念。然后通过公式推导理论验证，最后给同学们讨论的时间。另外，有条件的还可以专门设置一堂实验课，课上分组展示并讲解学生在课下自行设计的桶裂实验。

3.2考核评价改革措施

增加平时考核的占比是课程改革的趋势。根据专业认证的要求，增加平时的教学工作量，为学生准备与重点知识相关的小课题，增加课堂讨论环节是一个新思路。根据课堂表现进行部分考核，提高学生平时考核成绩。从而去除纯记忆类题目，只考核综合理解类和综合应用类试题，适当增加期末考核难度，以督促学生平时注意积累。

3.3自编应用型教材

教材是学习的依据，作为机械类流体力学教材要体现理论与实际相结合，突出应用性。对于有经验的教师，可以在总结多年知识积累和教学、科研成果的基础上，结合相关流体力学书籍，撰写属于自己的机械类教材《流体力学》。自编教材对学生而言更实用，体现在以下几点。一是自编教材主要以教学大纲为依据，整体上与课堂教学具备较高的统一性。内容编排按课堂教学节次循序渐进，学生自学时，逻辑和思路清晰，课上课下的自然衔接，更具有启发性；二是可以根据课上学生的反应精简方程式数学推导内容和过程，尽量将抽象概念形象化、简单化和透彻化，使之通俗易懂。或者在课堂上减少推导过程，而在书中将推导过程编写的更加详细，甚至添加多种推导方法，便于自学；三是理论联系实际，集教学与科研成果于一体，使得课堂内容具有较高的客观性、有效性和科学性，如此更有利于解决实际问题，指导工程实践和生产活动；四是丰富例题和习题，除计算题外还设有简答题、选择题等多种题型，并给出参考答案。

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关键词：卓越工程师培养计划 工程流体力学 教学改革

中图分类号：G642.4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.03.019

教育部“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）是贯彻落实国家教育改革和人才发展规划纲要的重大改革项目，主要目标是面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一大批创新能力强，适应经济社会发展需要的高质量型工程技术人才。天津工业大学是天津市“卓越工程师教育培养计划”的首批实施高校，环境工程专业是我校的重点学科方向之一，而工程流体力学是本专业本科教学的一门重要专业基础课，为强化学生的工程能力和创新能力，培养行业通用的工程型人才，针对“卓越计划”开展的教学改革势在必行。

流体力学是力学的一个分支，它主要研究流体静止和运动的力学规律及在工程实践中的应用。环境专业中讨论的各类问题，例如流体在管路中的运输、气体和液体中颗粒物的分离等均离不开流体力学的基本知识，因此学好工程流体力学有助于后续专业课的理解和掌握，为培养工程型人才打下坚实的基础。

1 教学中存在的问题

目前，工程流体力学的教学过程中存在很多问题。首先，课堂授课时间长，内容抽象、枯燥，导致学生学习积极性不高。工程流体力学课的主要研究对象是流体，流体本身没有固定的形状，进行研究讨论的时候缺少固定的客观形象，难于理解和掌握，并且公式推导较多，推导过程复杂，对学生的数学功底、逻辑思维能力和理解能力要求较高，因此导致教学过程中存在老师难教，学生难学的问题[1]。其次，授课方法单一，主要是教师在上面讲，学生在下面听，忽视教学中的互动性，理论知识与实际应用联系不够紧密，教学效果不理想。第三，课程成绩由最终期末考试的卷面成绩决定。学生考试都是依靠老师划重点和考前突击复习的方式通过，死记硬背的定义、公式在考试结束后马上被遗忘，对课程知识没有消化理解，就不可能有综合运用的能力[2]。

2 教学改革的内容

2.1 课程内容的优化改革

减少理论教学学时，强调学以致用。将环境工程专业的特点与“卓越计划”的目标相结合，为增加学生参与工程、实践的时间，对本科教学课程的教学时间进行调整，课堂讲授课时由76学时减少至60学时。教学内容上相应减少繁琐的理论公式推导部分，特别复杂的公式或结论不需要死记硬背，只要求学生重点掌握基本概念、公式的物理意义、应用范围和各项参数的含义等。同时，增加了泵与风机（即流体机械）部分内容，将前面的基础理论与实际应用相结合，要求学生了解流体机械的基本构造及工作原理，掌握计算运行参数及设备选型的方法。例如增加了叶片式泵与风机的理论基础内容，主要掌握离心式泵与风机的工作原理、工况分析及选择和安装的方法，其他类型的往复泵、真空泵等也会做介绍，拓宽学生的知识面。

2.2 教学方式的改革

完善教学手段，增设实践讨论课，培养学生的综合应用能力。多媒体教学手段会增加授课内容，提高讲课速度，但会使教师忽略学生对课件内容的理解消化需要时间，导致学生的思维跟不上教师的讲课速度。因此，在教学过程中，需要将多媒体技术和传统板书有机结合起来[3]。利用ppt课件中的视频、声音、动画等直观的表现方式展示流体流动的状态、流体机械的内部结构、工作原理等难于用语言和文字描述的内容，帮助学生理解书本中抽象的文字和图片。而公式推导过程、各参数意义及计算方法等则采用板书书写的形式，这样能更好地引导学生的思维，使学生对课程内容有足够的时间消化吸收。为充分调动学生的学习积极性，授课方式由单纯的教师讲，学生听，改为教师、学生一起讲。增加实践讨论课，让学生将所学内容与实际相结合，举出各种流体力学中的原理在实际生活中应用的例子，并制作ppt课件对实例加以解释，培养学生的综合应用能力。课后作业做到少而精，并增加与生活中密切相关的问题，提高学生完成作业的积极性。作业的内容既包括上节课重点又能引出下节课的难点，起到“承上启下”的作用。遇到不懂的地方，鼓励学生们自己查资料解决，培养学生独立思考和解决问题的能力。

2.3 考核方式的改革

提高平时成绩的比例，丰富试题内容，综合考查学生能力。课程的结课成绩由平时成绩和期末卷面考试成绩综合决定，平时成绩所占份额由原来的10%增大到30%以上，期末试卷成绩比例由原来的90%降到70%以下。平时成绩的考核内容除包含出勤率外，还包括课堂听讲情况、回答问题情况、作业完成情况、实践讨论课参与情况等。这种综合考核方式可以减少考前突击现象和考试抄袭现象，对于学生的学习起到督促和帮助的作用。同时，调整期末考试试题内容，对于选择、填空等客观题量减少，主观发挥题量增加，并且主观题不局限于教材后习题，而是选择更贴近日常生活的各种常见问题。

以“卓越计划”的目标为前提，我校进行了上述方面的改革，达到了较满意的教学效果。选择合适的教学方法，激发学生学习的主动性和积极性，培养学生独自分析问题和解决问题的能力，培养学生的创新意识，提高学生的综合素质是教学工作者的最终目的。“教学有法，教无定法，贵在得法。”不同的教学方法适用于不同的范围和条件，寻找一种适合“卓业计划”的教学方式仍是工程流体力学教学改革的一项艰巨的任务。

参考文献：

[1]黄芬霞.《工程流体力学》教学改革的探索[J].吉林教育，2009，（5）：46.

[2]谢海英.《工程流体力学》在环境工程专业中的教学探讨[J].教育教学论坛，2013，（43）：95-97.

[3]张春桃，王海蓉.基于“卓越工程师”培养目标的化工原理精品课程改革探索与实践[J].化工高等教育，2012，（128）：15-17.

作者简介：刘莹，天津工业大学环境与化学工程学院，天津 300387

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关键词：工程流体力学；环境工程；教学方法；教学效果

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）43-0095-03

环境工程专业中关于污染物的迁移和扩散问题、流体在管路中的输运问题均离不开流体力学的基本知识，因此，《工程流体力学》是该专业的专业基础课程，其教学效果的好坏也直接影响了后续专业课程的学习。笔者对近十年的教学进行思考和总结，并就如何提高环境工程专业《工程流体力学》的教学效果做一些探讨。

一、认真备课，形成自己的教学风格

流体力学课程的特点是系统性强、公式多，并对物理和高等数学的基础要求高，这就要求教师对这门课的内容要熟练掌握，所以笔者在课下花了很多时间把讲课的内容熟记于心，找到课程讲解中的关键点，经过自己消化和提炼，建立起自己的教学体系和风格。通常，课堂内容被分成四个部分：（1）复习上堂课的知识点；（2）提出新的工程和应用问题；（3）在黑板上给出新问题所涉及的公式的推导过程；（4）应用和总结。工程和应用问题的引入可结合专业背景，多讲实际的案例。如学生宿舍或教学楼的给水压力应该如何计算，以此引出水头损失的概念；高尔夫球表面的蜂窝状设计会使其运动的阻力如何变化，由此引出曲面边界层分离的概念。还可以在教学中适当介绍流体力学在实际生活中的应用，学生会被这些问题吸引，觉得流体力学不仅仅是速度和压力的偏导公式，而是鲜活、有用而又有趣的，因而重视并逐渐喜欢这门课程的学习。在公式讲解时要注重融会贯通，比如在讲Navier-Stokes方程时，笔者会引导学生三步走：第一步，这个方程并不深奥难懂，就是牛顿力学中的F=ma；第二步，F在流体问题上的具体体现有哪些力？无非是质量力和表面力，而表面力又分压应力和切应力，而加速度则是一个多元函数的求导问题，包括时变和位变加速度，这样方程的形式就有了；第三步，如果流体处于静止或相对静止，方程变成欧拉平衡微分方程，如果流体无黏性，方程又变成欧拉运动微分方程。通过这样一个由低到高再到低，由简到繁再化简的过程，学生就能深入理解前后学习的公式，消除学生的畏惧感。在课堂教学中，要不断地对学生提问，引导学生积极思考。只要提问恰到好处，切中要害，发人深思，学生的思维就会活跃起来。在讲解均匀流动断面的压强分布问题时，笔者会问学生，这是巧合吗？为什么会有这样的巧合？然后引导学生从过流断面的受力入手分析压强分布，学生豁然开朗。笔者也会引导学生发表自己的看法，这也无形中培养了学生的自信心，学生听课的积极性更高，而这也有助于激发教师的教学热情。

二、选择合适的教学手段

随着现代化多媒体教学手段的出现，现在课堂大多以教学课件为中心展开教学，由于节约了大量板书时间，课件中又可插入图形、图像、动画和录像等多种媒介，从而使得多媒体教学具有信息量大、教学内容形象直观等优点，这些都有助于引发学生对课程的学习兴趣。然而，笔者在教学过程中也发现，如果对流体力学中公式推导和习题讲解也采用多媒体方式，其教学效果却不如板书理想。因此，对于流体力学课程的主体教学内容应以传统的教学手段为基础，而在复习上堂课的知识点、提出新的工程和应用问题以及公式的应用和总结上，多媒体的教学手段更为合适。在绪论课上有关流体力学在专业中的应用、流体力学学科发展历史，以及后续课程中压力体画法、雷诺试验、曲面边界层分离等内容则可充分发挥多媒体的优势，通过动画、图片以及录像等内容向学生进行介绍。总之，在流体力学的教学过程中，教师应以提高教学效果为目的，对各种教学手段扬长避短，综合利用，根据教学内容的特点灵活选择合适的教学方式。

三、及时与学生沟通，调整教学内容与进度

学生反馈是评价教学效果的重要一环，因此笔者经常利用课后时间与学生进行沟通，及时了解学生的学习情况，并根据学生的反馈信息，实时动态调整教学内容和教学进度。笔者在平时与学生的沟通中发现，学生认为流体力学难学，其难点主要是相关的高等数学、大学物理和理论力学的知识点较多，并且已有所遗忘造成。因此，如果在上课中直接引入，学生必然会有陌生感，也就影响了相关的流体力学知识点的学习效果。针对上述情况，笔者在静力学的流体平衡微分方程推导前，先给学生复习泰勒级数的相关内容，在液体作用在平面上的总压力的教学前，先复习静面矩、惯性矩等相关内容，在流体运动学内容的教学前，先给学生复习梯度、旋度和散度的概念。通过上述措施，教学效果有明显改善。在学习不可压流体动力学基础时，由于相关概念较抽象，涉及较多高等数学的知识点，因此学生感到吃力，上课的互动效果也变差，这时，教师应适当放慢教学进度，同时也可根据学生掌握的实际情况，适当降低教学要求和难度，将教学重点放在对概念的理解上。毕竟，在目前各专业及其基础课程学时数减少的背景下，适当地对某些知识点的教学要求进行调整是有必要的。

四、注重作业批改，上好习题课

作业是流体力学教学中的重要环节，学生通过独立完成作业，可深化对课堂所学知识的理解，提高对实际工程问题的分析能力和解决能力，并进一步检验课堂教学的实际效果。学生的作业布置应该做到“少而精”，并力求习题具有典型性，能涵盖主要的教学内容，教师应紧扣基本概念和基本方法精选题目，同一类型的题目一般控制在2道以内[1]。在作业的批改过程中，教师不应只是给出对或错的评判，而是应该根据学生的解题过程，给出求解出错的关键点，并在作业本上明确标示出，笔者还会在学生的作业本上写上批语，对于完成情况较好的学生，针对其解题思路和书写情况等给出肯定的评价，而对于完成情况较差的学生，也会指出其应注意的地方，并提出改正的要求，最后再根据学生的完成情况给出成绩等级。通过上述方法，使学生自觉意识到作业的重要性，同时也感受到教师对其学习行为的尊重，上述措施也能促使学生认真完成作业，减少抄袭现象。为了能深刻理解流体力学的理论知识并能加以灵活运用，需要求解各类典型题目来获得经验并不断消化各知识点并达到触类旁通的效果[2]，习题课正是实现上述目的的有效手段。习题讲解不能只给解答过程，而是要站在学生的角度，以学生为主体和他们一起讨论问题、研究问题、解决问题，体现互动式教学；对于某些问题的求解，也力求能从不同的方法入手，开阔学生思路，例如对于平面和曲面在液体中的受压大小问题，教材分别给出了这两个问题的求解公式，教师可引导学生：既然平面是曲面的一种特殊情况，那么能不能用曲面的压力体概念去求解平面在铅垂方向的受力大小呢？结果证明是可以的。习题的讲解还应反映学生对课程的掌握情况，因此不仅要讲正确的分析过程，还要讲作业中出现的错误的分析过程，并通过对比分析，找到出错的原因，进一步厘清和深化概念。教学工作是一项繁重而又细致的任务，需要教师有扎实的专业基础，“学而不厌，诲人不倦”，因此教师也要在教学过程中不断地学习，从掌握学科知识的深度和广度上不断要求自己，在教学内容、教学方法和教学手段等方面做有心人，只有这样，才能不断改善教学效果，为环境工程专业的人才培养打下坚实的基础。

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），2010，26（4）：156-157.

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论文摘要：从石油工业对油气储运工程专业本科毕业生的综合素质和业务能力的要求出发，通过对教学内容和教学方法手段进行改革，改变传统的教学理念，不断培养学生工程意识和工程实践能力，提高创新能力。  

 

在西部大开发的推动下，石油工业也以惊人的速度迅猛发展，培养高素质的应用型石油工业人才已迫在眉睫。特别是榆林学院（以下简称“我院”）所在的榆林市，作为重要的国家能源化工基地，对油气储运人才的需要更加突出。在学院领导的努力下，我院的油气储运专业已被评为陕西省特色专业。为了加强油气储运专业学生能力的培养，造就工程型人才，对油气储运专业的教学进行了全面的改革，将专业理论与实践教学有机地结合起来，统筹规划，使学生能更深刻地理解和掌握专业理论知识，培养工程意识，提高学生独立实验能力，强化学生工程实践能力，全面提高专业素质。但是，由于我院油气储运专业的发展相对榆林市石油工业的发展具有一定的滞后性，导致毕业学生不能达到目前油田企业的要求。因此，提高我院油气储运专业的教学水平具有重要的意义。鉴于这样的形势，本项目提出对油气储运专业课程最重要的专业课程之一工程流体力学课程的教学改革。 

 

一、教学中存在的问题 

 

在油气储运的课程编排中，《工程流体力学》课程是可以将储运专业理论知识与实践相衔接的很好桥梁。目前该课程的授课方式有所不妥，使得这门课不能充分发挥应有的作用。因此，在理论知识与实践相结合的条件下，应该配套一系列仿真课件，与教学相结合，学生才能更好地将书本知识融入脑海。仿真课件可以使学生掌握难以理解的抽象理论，从而更好地学习该专业最重要的基础课程，以便为将来的其它专业课程打下坚实的理论基础。 

在加强工程流体力学课程理论教学的同时，还要加以仿真课件的训练，再配合实践教学环节。通过该课程的学习，结合实习与毕业设计环节，可以综合地将课本理论知识与实际相结合，以利于提高学生综合素质，对于他们今后的工作或继续深造发挥潜移默化的作用。 

分析目前我院工程流体力学课程与实践教学之间的现状，发现存在的主要问题是：教学体系、内容与实践课之间存在脱节现象，具体表现在以下方面：首先，作为专业最重要的课程之一，《工程流体力学》课程是学习其它专业课程的基础，如果这个基础打不好，那么其它课就很难学习。据调查发现，学生很多都不太明白课程中一些具体的流态名词，以及抽象的流体损失问题，如果有了仿真课件，这些疑难问题就一目了然了。其次，我院储运专业的实验室设备中，有些由于厂家设计问题造成数据不准确，所以原本刚够学生分组实验的仪器数目，现在只能增加每小组的人数才可以维持正常开设实验课程。由于该课程中涉及的实验数目较多，也导致了场地的严重不足。再次，教学中不能很好地将理论课知识与生产实习相互渗透。而《工程流体力学》课程作为本专业的基础课程，与生产实习的相互渗透又甚为重要。 

 

二、改革教学方法，激发学生的学习兴趣 

 

为了更好地发挥该课程的作用，针对我院工程流体力学课程开设的现状，以及国内一些知名高校开设这门课程的情况，笔者提出几点改革建议，以使学生能够把学到的知识活学活用，提高他们分析问题和解决问题的能力。 

1.按照实用、新颖、精练的要求，着力进行教学内容的提炼与更新 

课程建设旨在突破学科专业局限，又要照顾到专业需要，对课程进行整合、优化，合理安排教学内容。例如在本课程中加入非牛顿流体部分的教学内容，形成课程的特色。 

2.强调计算机在流体力学教学中的应用 

应该在教学中加入一部分符合我院具体专业情况的仿真模拟课件的使用量，学生可以将所学的知识和课件相结合，更加深他们对知识的理解和应用。这样，不但顺应时代的发展，也节省了学生花在琢磨流型变化上的很多时间。鉴于课程自身的特点，对于各种工艺流程图的介绍，传统的板书方法已不能完全满足教学需求。笔者因此针对不同专业的教学大纲，制定了相应的教学课件，通过多媒体教学，以弥补传统教学方法中抽象、晦涩、枯燥的缺点，使学生从动态的画面中，比较轻松地理解教师在教学中要传授给学生的知识内容。 

3.有效组织实践环节至关重要 

工程流体力学是一门综合性和实践性均非常强的课程，因此有效组织实践环节至关重要。学生通过在工厂的实习，可以将在学校中学到的理论知识与工厂中实际生产有效地结合起来，增强对理论知识的理解。应尽快解决实验设备结论不准确的现象，使教学仪器百分之百地准确投入到学生的学习当中去，尽可能地将流体力学作为向外专业进行开放实验，让有兴趣的学生也能参与。 

通过该项目制定的措施实施于油气储运专业教学中，使每届油气储运专业学生受益。提高学生对专业理论知识的理解深度，增强他们的专业技能，并能够将所学知识活学活用。此举对学生的就业和继续深造具有非常重要的意义。 

 

三、教学效果的考核 

 

前已述及，这门课程主要是油气储运学科的专业基础，这门课程的培养目标旨在为以后的专业课打好扎实的基础，树立学生的应用能力。因此，在考试方式上，更注重应用能力的测试，考察学生与社会的接轨程度。这样，考试题型多是一些发挥性的，让学生用“渔”的本领去为本门课程的学习画上休止符。 

四、结语 

总之，对于《工程流体力学》课程教学内容改革的初步探索分析，可以促进教学观念的改变，按此目标授课，对教师提出了更高的要求。同时，还可以促进教材建设、实验室建设及其仪器设备的更新，提高学生的动手能力及科研能力，从而实现“学有所用”，“教学相长”。 

高等教育教学改革，特别是专业课程体系及教学内容的改革，是一个系统和长期艰巨的实践过程，专业教师任重而道远。只要不断努力和探索实践，就可以开拓出一条提高油气储运工程专业教学质量、更加富有成效的新途径，而且可以取得更好的教改成果。 

 

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[关键词]流体动力学 教学内容 考核方式 改革 桥梁作用

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）06-0117-02

流体动力学的发展动力是生产的发展和需要，它的任务就是解决科学研究和工农业生产中遇到的有关流体流动的问题。因此，流体动力学涉及的技术部门较多，除了航空、水利之外，还涉及机械、动力、航海、冶金、建筑、环境等技术部门。[1]同样，流体动力学作为高等学校一门专业基础理论课程，所涉及的专业领域也较多，对各专业的多门后续课程的学习都有着重要的影响。流体动力学具有理论不易掌握、概念多而抽象、难以理解、易混淆、对高等数学知识要求高等特点。如果学生的高等数学知识薄弱，更容易造成“教师难教，学生难学”的现象。[2] [3]国内外学者在流体动力学课程教学方法改革方面做了较多的探讨和研究。[4] [5] [6] 而且，流体动力学理论性较强，但并非纯理论课程，它与工程实际是息息相关的。基于此，笔者根据流体动力学教学、设计及科研经验，就流体动力学教学内容及考核方法方面的改革进行了研究。

针对流体动力学课程的特点以及教学过程中普遍存在的问题，本文首先明确了流体动力学教学内容及考核方法改革的目标：各高校应该根据自身办学等条件，注意优化整合教学资源，注重理论教学融入实验教学的思想，在教学内容设计、教学方法手段、考核方式方面，应在一定程度上突出学生的主体作用，建立良好教学氛围，提高学生学习的主动性，培养学生热爱科学、积极创新的思想和素质，真正使流体动力学这门课程起到从基础理论到工程实际应用的桥梁作用，为学生后续的专业学习打下良好的基础。

一、教学内容

（一）理论教学内容

在理论教学内容设计方面，可以将理论教学内容分为基本理论模块、专业关联模块、理论拓展模块、创新素质培养模块四个模块。这四个模块分别具有以下的含义：

（1）基本理论模块：由流体动力学这门课程中最基本的理论、技能构成，具有通识性。

（2）专业关联模块：由流体动力学这门课程中与专业直接关联内容，或者与后续的专业学习相关联的，利用基础理论解决实际问题的理念和方法构成，是体现流体动力学这门课程，起到从基础理论到工程应用桥梁作用的主要模块。

（3）理论拓展模块：由流体动力学这门课程中与本专业关联度相对较小，但是概念更抽象、难度更大，有利于拓宽学生知识面、培养学生抽象思维能力的内容构成。

（4）创新素质培养模块：由流体动力学这门课程中有利于培养学生创新的思维、创新的技能、创新的理论研究方法，甚至有利于人文素质教育的内容构成。

模块的划分应细化到每一个章节，并且明确在每个章节的权重，这样可使教师明确地把握每一个章节的教学目标和培养目标。同时，学生也能够掌握每一个章节的学习目标。如果学生在某一章节学习上出现问题，教师和学生能够及时发现是在哪个模块上出现了问题，这有利于教师及时改进教学方法，学生及时改进学习方法，及时解决问题，不至于出现问题堆积，影响学生对课程的学习的情况。而且，我们也应注意到，针对教材而言，每一章节的内容与内容之间都有着承上启下、相互关联的特点，当然，各章节之间也有一定联系，在理论以及涉及的概念的深度方面也是逐步递增的。因此，在讲授过程中，还应注意同一内容多模块化，以及模块与模块之间的关联性，明确模块之间的关联点，而不能将模块孤立化，往往造成只见树木、不见森林的不良后果，使学生对每一部分的内容都了解得透彻，但由于不了解相互之间的关系，从而限制本课程学习过程中的理论拓展。例如：在讲授“描述流体运动的两种方法”的过程中，涉及两个内容：拉格朗日法和欧拉法。基于本文的教学内容模块化思想，其模块化形式如图1所示：

图1 模块构建示意图

从图中可以看到，“拉格朗日法”内容构成基本理论模块，而“欧拉法”内容具有两种模块形式：基本理论模块和创新素质培养模块。其构成的原因有：（1） “欧拉法”不研究个别质点的运动规律，而对流场进行分析和计算，它是流体动力学理论研究和工程应用的基础;（2） “欧拉法”的提出是创新思想的体现，因为它超越了常规的描述固体运动的思维方法，“欧拉法”是基于“拉格朗日法”的换位思考，而它的意义却远远超过了“拉格朗日法”。在这部分内容的讲授中，要注意模块与模块之间的关联性，明确“拉格朗日法”与 “欧拉法”的关系，使学生能深入地理解“欧拉法”的思想以及相关的概念，为课程后续的学习打下良好的基础。另一方面，可以针对学生的特点，借助“欧拉法”的换位思考法，起到培养学生人文素质的作用，引导学生采用换位思考方法，正确地面对人生的问题，使自己的人生观和道德观得到升华。

（二）实验教学内容

由于流体动力学的研究方法主要有理论分析、实验研究和数值模拟三种，其中实验是学生应用理论解决实际问题，进一步加深对概念理解的重要环节。因此，在流体动力学的理论教学中，应注意融入实验教学的思想。基于此，将实验教学内容分为必做实验模块、选做实验模块、自行设计实验模块三个模块。这三个模块分别具有以下的含义：

（1）必做实验模块：由传统验证实验构成。

（2）选做实验模块：由教师设计的实验，或者与流体动力学课程相关的科研实验构成。

（3）自行设计实验模块：由学生自行设计的实验构成。

其中，在选做实验模块的实施过程中，关键是注意了解学校与流体动力学课程相关的科研实验台架和主要的科研实验内容，优化整合实验教学资源。针对大部分高校现有的条件，在自行设计实验模块的实施过程中具有一定的难度，但是可考虑利用先进的计算机技术，实现“虚拟实验”，或者采用针对个别学生实施这部分实验，然后再增加学生人数，逐步实现这一实验模块的教学。

二、教学方法手段

理论教学过程中以多媒体教学手段为主，多媒体课件的制作应结合本课程的教学规律，符合实际需要，将理论问题形象化，并注意将理论教学融入实验教学和数值模拟的思想。

例如，“雷诺实验”这部分内容的理论教学中，多媒体的制作可采用动画的形式演示实验的基本过程和结果，将层流和紊流两种流态形象地表现出来。同时，可以借助实际工程中的数值模拟结果，更形象地反映这两种流态的特点和工程实际的应用。这样既说明了实验和数值模拟之间相辅相成，又将实验教学和数值模拟的思想融入理论教学中，由此起到培养学生科学研究能力的作用。

三、考核方式方法

由于考核的目的在于助学和改进教学方法。因此，本课程的考核应在一定程度能够发挥学生的主体作用，这样有利于良好教学氛围的营造，有利于师生双向的交流。具体的考核方式有多种，综合的考核方式应该更合理，但操作起来也更复杂，可以采用先试点后铺开的途径。目前，大多数高校主要采用平时成绩和期末成绩综合考核的方法。平时成绩通常包括考勤、作业、实验。平时成绩的考核应是考核中最重要的内容，它是教师及时了解学生对该课程学习状况、把握教学目标的关键。其中作业内容的设计和要求是不可忽视的，例如，可以采用必做题、选做题，不是盲目地采用题海战术，这有利于调动学生学习的主动性，同时使学生对每一章节的学习有的放矢。对作业中的解题步骤和图的绘制都应该有明确的要求，这样有利于工程师卓越素质的培养。总之，平时成绩的考核注重调动学生学习的主动性，培养工程师卓越素质，同时培养学生利用知识分析问题的能力和创新能力，在考核内容设计方面应该是考核目的的体现。

四、结语

流体动力学的学习对于学生后续专业基础和专业课程的学习是非常重要的，作为一名优秀的教师，应该在教学实践过程中，不断地总结、反思所授的课程，而且要注意针对学生的特点，不断改进和完善教学方法，帮助学生学好课程，同时还应起到育人的作用。

[ 注 释 ]

[1] 莫乃榕.工程流体力学[M].武汉：华中科技大学出版社，2009.

[2] 闵春华.流体力学教学中学生学习兴趣的培养[J].消费导刊，2009（18）：199.

[3] 吴光林.《流体力学》课程教学改革的思考[J].科技信息（科技教研），2008（14）：172-173.

[4] 于靖博，张文孝，李广华.工程流体力学课程教学改革与实践[J].装备与制造技术，2011（11）：205-207.

[5] 王峰，王宏燕.建筑环境与设备工程专业《流体力学》课程的教学改革[J].中国建设教育，2008（10）：12-12.

[6] 周滔.热能动力专业《流体力学泵与风机》课程改革的基本思路[J].电力职业技术学刊，2009（4）：41-42.

[收稿时间]2014-12-28