流体力学的概念范文

导语：如何才能写好一篇流体力学的概念，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

论文关键词：流体力学；制冷与低温工程；教学改革

目前，郑州轻工业学院（以下简称“我院”）的制冷与低温工程专业已被评为国家级特色专业。为了加强制冷与低温工程专业学生能力的培养，造就人才，有必要对制冷与低温工程专业的教学进行全面的改革。

“流体力学”是制冷与低温工程专业的一门重要的专业基础课，主要分为流体静力学和流体动力学，研究流体平衡、运动规律、流体和周围物体之间的相互作用力及其实际应用的科学。由于流动现象和流动规律及其影响因素十分复杂，故其具有理论性强、概念抽象和公式较多、实际工程应用广、对学生的综合分析处理问题的能力要求较高等特点。加上学生对流体流动机理普遍缺乏感性认识，导致“流体力学”课程历来被公认为是教师难教、学生难学难懂的课程之一。因此，迫切需要进行“流体力学”课程教学改革，使学生学好本门课程，提高课程教学质量，使学生能更深刻地理解和掌握专业理论知识，培养学生的综合分析应用能力和创新能力，全面提高专业素质。

分析目前我院制冷与低温工程专业“流体力学”课程教学的现状，发现存在以下主要问题：首先，“流体力学”理论性强，概念多而抽象，难以理解，学生普遍缺乏对流体力学问题的感性认识，学习兴趣不高；其次，课程中公式繁多，推导过程复杂，且大多涉及到“高等数学”的偏微分方程，另还涉及到“大学物理”、“理论力学”、“材料力学”等方面的知识，学生理解困难；另外，学生对所学的知识不能灵活应用。因此怎样激发学生的学习兴趣，选择合适的教学模式组织教学，全面实现该课程教学目标，提高教学质量，是该课程教学亟待解决的问题。

一、改革教学方法

学好“流体力学”这门课对于制冷与低温工程专业的学生来说至关重要。让学生理解流体静止和运动的规律及其影响因素，不仅能为学生学习后续的专业课程提供必要的理论基础，也能为学生以后分析解决实际工程中的实际问题提供理论指导。怎样才能让学生学好这门课，笔者结合自己的教学经验，认为可以从以下几方面着手。

1.激发学生学习兴趣

学生是学习的主体，而“流体力学”又是大家公认难学的课程，因此学生的学习积极性高低决定着“流体力学”这门课教学的成败。

要提高学生学习“流体力学”的积极性，首先要上好“绪论”课。“绪论”课是学生接触和了解“流体力学”这门课的窗口，也是教师的教学水平和教学方式的第一次展示，“绪论”课上得好不好直接影响到“流体力学”课程教学的成功与否。通过“绪论”课让学生对“流体力学”的发展及其广泛的工程实际应用有一个大致的了解，使他们充分意识到“流体力学”知识和我们的生活及国家的建设密切相关，深刻理解“流体力学”知识在今后的学习和解决实际工程问题中的重要作用。

教师在讲授一些理论知识之前，可先举出很多贴近生活的有趣实例或者先提一些问题来激发学生的学习兴趣，启发引导学生积极地思考。例如在讲液体的粘性之前，可以先问学生：在水中游得快还是在油中游得快？为什么？又如在描述流体运动有两种方式——拉格朗日法和欧拉法时，可以将在座的学生和教室里的每个座位作为研究对象来进行类比，从而让学生很容易的理解两种方式。通过举例和提问的方式，让学生带着问题去学习，让学生亲身感受到参与教学活动是一件乐事、趣事，由愿学到爱学再到乐学。实践表明：列举事例或提问的方式可以避免学生学习的枯燥感，活跃课堂气氛，不仅可以吸引学生的注意力，激发学生学习的主观能动性，还可以使学生充分意识到本课程对今后学习和工作的重要意义，并且能加深学生对所学知识的理解和记忆，使学生分析问题和解决问题的能力得以提高。

另外，还应充分利用多媒体，通过图片、动画让学生直观了解各种流动现象，而不是停留在抽象层面，从而提高学生学习“流体力学”的兴趣。

2.巧妙讲解公式

为了定量地描述流动现象和分析流动机理，需要应用数学工具。学生要真正理解基本概念、重要公式，首先就要读懂数学，然而读懂了数学不一定意味着明白了数学符号背后所代表的物理意义。“流体力学”教学实践表明，学生从读懂数学到理解流动问题的物理本质有一个过程。教师的一个重要任务就是做好各方面的工作，帮助学生完成从读懂数学到理解流动的物理本质这一过程的转变，进一步建立起科学的思维方式。

“流体力学”在分析介绍欧拉平衡微分方程、欧拉运动方程、连续方程、动量方程、伯努利方程等理论知识时都有大量的公式，这些公式涉及一些高数、物理、力学方面的知识，特别是大量的偏微分方程，加上“流体力学”的公式推导采用欧拉法，与物理及其他力学不同，学生的观念不易改变，而且推导过程复杂，学生理解掌握很困难。如果过分强调“流体力学”知识的严密性和完整性，对每个公式的每个推导细节都逐一介绍，推导过程将会枯燥无味，学生只会被弄得糊里糊涂，兴趣全无。而如果直接给出公式，让学生死记硬背，只能让学生不知其所以然，当然也就不能真正用所学知识来解决实际问题了。

根据多年的教学经验，笔者认为：“流体力学”中公式的讲解应将重点放在概念引入、理论模型建立的思想、基本原理和主要步骤以及公式的物理意义与应用限制上。首先对基本概念力争讲透，概念清楚了，公式的讲解推演才有意义。然后重点使学生明确公式的物理意义及公式中各项参数的物理意义和几何意义，只有真正理解了公式的物理意义，才能灵活使用公式解决实际工程问题。最后应强调公式的应用范围及应用注意事项。由于流动的多样性，“流体力学”中的很多方程都是在一定的条件下得到的，如伯努利方程就有多种形式（理想流体、实际流体、流体是否可压等），在具体运用时，要根据具体情况选用正确的形式。

3.充分利用作业

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。如果基本原理掌握了，接下来就是如何用这个原理去解决实际问题。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。

首先应由学生独立地完成一定量的课后练习题，这是“流体力学”学习过程的重要组成部分，解题过程实质就是利用“流体力学”的基本原理和基本方程分析和解决实际问题的一个训练过程，课后习题可以帮助学生加深对基本概念和基本理论知识的理解。

然后再由教师通过习题课的方式，利用具有代表性的习题和一些学生普遍认为困难、出错多的习题，讲述流体力学原理在工程实例中的应用。在讲解习题时，重在提供条理清晰的解题思路、详细具体的解题步骤，使学生在此过程中掌握解决问题的正确方法和技巧，以便在以后的学习工作中举一反三、触类旁通、学以致用。这一过程增强了学生对流动过程物理本质的理解，将物理问题与数学工具有机地结合起来，有助于学生对与专业相关联的实际工程问题进行认真思考，有效的增强了学生分析并解决实际问题的能力。

二、改革教学手段

多媒体教学以其形象、直观、生动、具体、易于理解的教学特点，丰富的教学内容，被高等院校广泛采用，并深受广大师生的欢迎。

多媒体教学在“流体力学”教学过程中发挥着重要的作用。利用多媒体，可将“流体力学”中那些难以用语言描述的流动图像、抽象难懂的知识点，如拉格朗日和欧拉法的描述，流线与迹线、层流、湍流等，通过图片、动画和视频资料直观形象地展现给学生，使其从感性认识开始建立清晰的物理概念，较容易地掌握相关内容，并使学生的逻辑思维、综合分析能力得以提升。另外一些需占用大量时间写板书表述的和不易通过板书表述的内容也可利用多媒体制作Power Point课件。如莫迪图、水头线、各种流场和一些典型的例题习题等。采用多媒体教学，授课的信息量增多了，教学内容更丰富了，学生在有限的时间内接收的知识更多了，学生的学习兴趣提高了，学生的思路拓宽了，教学质量也提高了。

多媒体教学的发展并不意味着要摒弃传统的板书教学。有很多学生认为板书能让他们有更多的时间去思考消化一些抽象的东西，更有利于对基础知识的理解和掌握。根据“流体力学”既有抽象复杂的流动机理又有大量的基本概念、基本方程的特点，在教学过程中应将多媒体教学与板书教学相结合，扬长避短，发挥各自的优势，为教学工作更好地服务。如对某些特定的流动现象，可以通过多媒体教学，加深学生对流动现象和机理的理解。而对于较重要的公式及一些重点难点内容还是采用板书教学，例如流体力学基本方程的推导过程依然使用传统教学中的板书，有利于学生集中注意力，让学生更清楚地看清步骤、方法和解题思路。这样既可留给学生足够的思考时间，又可加深学生对重要知识的理解，从而获得良好的教学效果。

篇2

关键词：流体力学；制冷与低温工程；教学改革

作者简介：尹雪梅（1979-），女，四川资中人，郑州轻工业学院机电工程学院，讲师；张文慧（1980-），女，河南焦作人，郑州轻工业学院机电工程学院，讲师。（河南郑州450002）

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）10-0098-02

目前，郑州轻工业学院（以下简称“我院”）的制冷与低温工程专业已被评为国家级特色专业。为了加强制冷与低温工程专业学生能力的培养，造就人才，有必要对制冷与低温工程专业的教学进行全面的改革。

“流体力学”是制冷与低温工程专业的一门重要的专业基础课，主要分为流体静力学和流体动力学，研究流体平衡、运动规律、流体和周围物体之间的相互作用力及其实际应用的科学。由于流动现象和流动规律及其影响因素十分复杂，故其具有理论性强、概念抽象和公式较多、实际工程应用广、对学生的综合分析处理问题的能力要求较高等特点。[1]加上学生对流体流动机理普遍缺乏感性认识，导致“流体力学”课程历来被公认为是教师难教、学生难学难懂的课程之一。[2]因此，迫切需要进行“流体力学”课程教学改革，使学生学好本门课程，提高课程教学质量，使学生能更深刻地理解和掌握专业理论知识，培养学生的综合分析应用能力和创新能力，全面提高专业素质。

分析目前我院制冷与低温工程专业“流体力学”课程教学的现状，发现存在以下主要问题：首先，“流体力学”理论性强，概念多而抽象，难以理解，学生普遍缺乏对流体力学问题的感性认识，学习兴趣不高；其次，课程中公式繁多，推导过程复杂，且大多涉及到“高等数学”的偏微分方程，另还涉及到“大学物理”、“理论力学”、“材料力学”等方面的知识，学生理解困难；另外，学生对所学的知识不能灵活应用。因此怎样激发学生的学习兴趣，选择合适的教学模式组织教学，全面实现该课程教学目标，提高教学质量，是该课程教学亟待解决的问题。

一、改革教学方法

学好“流体力学”这门课对于制冷与低温工程专业的学生来说至关重要。让学生理解流体静止和运动的规律及其影响因素，不仅能为学生学习后续的专业课程提供必要的理论基础，也能为学生以后分析解决实际工程中的实际问题提供理论指导。怎样才能让学生学好这门课，笔者结合自己的教学经验，认为可以从以下几方面着手。

1.激发学生学习兴趣

学生是学习的主体，而“流体力学”又是大家公认难学的课程，因此学生的学习积极性高低决定着“流体力学”这门课教学的成败。

要提高学生学习“流体力学”的积极性，首先要上好“绪论”课。“绪论”课是学生接触和了解“流体力学”这门课的窗口，也是教师的教学水平和教学方式的第一次展示，“绪论”课上得好不好直接影响到“流体力学”课程教学的成功与否。通过“绪论”课让学生对“流体力学”的发展及其广泛的工程实际应用有一个大致的了解，使他们充分意识到“流体力学”知识和我们的生活及国家的建设密切相关，深刻理解“流体力学”知识在今后的学习和解决实际工程问题中的重要作用。[3]

教师在讲授一些理论知识之前，可先举出很多贴近生活的有趣实例或者先提一些问题来激发学生的学习兴趣，启发引导学生积极地思考。例如在讲液体的粘性之前，可以先问学生：在水中游得快还是在油中游得快？为什么？又如在描述流体运动有两种方式――拉格朗日法和欧拉法时，可以将在座的学生和教室里的每个座位作为研究对象来进行类比，从而让学生很容易的理解两种方式。通过举例和提问的方式，让学生带着问题去学习，让学生亲身感受到参与教学活动是一件乐事、趣事，由愿学到爱学再到乐学。实践表明：列举事例或提问的方式可以避免学生学习的枯燥感，活跃课堂气氛，不仅可以吸引学生的注意力，激发学生学习的主观能动性，还可以使学生充分意识到本课程对今后学习和工作的重要意义，并且能加深学生对所学知识的理解和记忆，使学生分析问题和解决问题的能力得以提高。

另外，还应充分利用多媒体，通过图片、动画让学生直观了解各种流动现象，而不是停留在抽象层面，从而提高学生学习“流体力学”的兴趣。

2.巧妙讲解公式

为了定量地描述流动现象和分析流动机理，需要应用数学工具。学生要真正理解基本概念、重要公式，首先就要读懂数学，然而读懂了数学不一定意味着明白了数学符号背后所代表的物理意义。“流体力学”教学实践表明，学生从读懂数学到理解流动问题的物理本质有一个过程。教师的一个重要任务就是做好各方面的工作，帮助学生完成从读懂数学到理解流动的物理本质这一过程的转变，进一步建立起科学的思维方式。

“流体力学”在分析介绍欧拉平衡微分方程、欧拉运动方程、连续方程、动量方程、伯努利方程等理论知识时都有大量的公式，这些公式涉及一些高数、物理、力学方面的知识，特别是大量的偏微分方程，加上“流体力学”的公式推导采用欧拉法，与物理及其他力学不同，学生的观念不易改变，而且推导过程复杂，学生理解掌握很困难。如果过分强调“流体力学”知识的严密性和完整性，对每个公式的每个推导细节都逐一介绍，推导过程将会枯燥无味，学生只会被弄得糊里糊涂，兴趣全无。而如果直接给出公式，让学生死记硬背，只能让学生不知其所以然，当然也就不能真正用所学知识来解决实际问题了。

根据多年的教学经验，笔者认为：“流体力学”中公式的讲解应将重点放在概念引入、理论模型建立的思想、基本原理和主要步骤以及公式的物理意义与应用限制上。首先对基本概念力争讲透，概念清楚了，公式的讲解推演才有意义。然后重点使学生明确公式的物理意义及公式中各项参数的物理意义和几何意义，只有真正理解了公式的物理意义，才能灵活使用公式解决实际工程问题。最后应强调公式的应用范围及应用注意事项。由于流动的多样性，“流体力学”中的很多方程都是在一定的条件下得到的，如伯努利方程就有多种形式（理想流体、实际流体、流体是否可压等），在具体运用时，要根据具体情况选用正确的形式。

3.充分利用作业

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。如果基本原理掌握了，接下来就是如何用这个原理去解决实际问题。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。

首先应由学生独立地完成一定量的课后练习题，这是“流体力学”学习过程的重要组成部分，解题过程实质就是利用“流体力学”的基本原理和基本方程分析和解决实际问题的一个训练过程，课后习题可以帮助学生加深对基本概念和基本理论知识的理解。

然后再由教师通过习题课的方式，利用具有代表性的习题和一些学生普遍认为困难、出错多的习题，讲述流体力学原理在工程实例中的应用。在讲解习题时，重在提供条理清晰的解题思路、详细具体的解题步骤，使学生在此过程中掌握解决问题的正确方法和技巧，以便在以后的学习工作中举一反三、触类旁通、学以致用。这一过程增强了学生对流动过程物理本质的理解，将物理问题与数学工具有机地结合起来，有助于学生对与专业相关联的实际工程问题进行认真思考，有效的增强了学生分析并解决实际问题的能力。

二、改革教学手段

多媒体教学以其形象、直观、生动、具体、易于理解的教学特点，丰富的教学内容，被高等院校广泛采用，并深受广大师生的欢迎。[4]

多媒体教学在“流体力学”教学过程中发挥着重要的作用。利用多媒体，可将“流体力学”中那些难以用语言描述的流动图像、抽象难懂的知识点，如拉格朗日和欧拉法的描述，流线与迹线、层流、湍流等，通过图片、动画和视频资料直观形象地展现给学生，使其从感性认识开始建立清晰的物理概念，较容易地掌握相关内容，并使学生的逻辑思维、综合分析能力得以提升。另外一些需占用大量时间写板书表述的和不易通过板书表述的内容也可利用多媒体制作Power Point课件。如莫迪图、水头线、各种流场和一些典型的例题习题等。采用多媒体教学，授课的信息量增多了，教学内容更丰富了，学生在有限的时间内接收的知识更多了，学生的学习兴趣提高了，学生的思路拓宽了，教学质量也提高了。

多媒体教学的发展并不意味着要摒弃传统的板书教学。有很多学生认为板书能让他们有更多的时间去思考消化一些抽象的东西，更有利于对基础知识的理解和掌握。根据“流体力学”既有抽象复杂的流动机理又有大量的基本概念、基本方程的特点，在教学过程中应将多媒体教学与板书教学相结合，扬长避短，发挥各自的优势，为教学工作更好地服务。如对某些特定的流动现象，可以通过多媒体教学，加深学生对流动现象和机理的理解。而对于较重要的公式及一些重点难点内容还是采用板书教学，例如流体力学基本方程的推导过程依然使用传统教学中的板书，有利于学生集中注意力，让学生更清楚地看清步骤、方法和解题思路。这样既可留给学生足够的思考时间，又可加深学生对重要知识的理解，从而获得良好的教学效果。

三、 结束语

总之，高等教育教学改革，特别是专业课程的教学改革，是一个长期而艰巨的实践过程。“流体力学”是制冷与低温工程专业的一门重要的专业基础课，在教学中要根据学校的具体情况改革教学方法和教学手段，借助现代教育技术与手段，充分调动学生的学习兴趣，结合生活、生产、科研中的实际问题，进行深入浅出、生动活泼的讲解，揭示问题的本质，向学生传授治学方法，扩大学生的知识面，培养学生独立思考问题、分析问题、解决问题的能力，培养学生的创新精神，以取得更好的教学效果。

参考文献：

[1]王伟.土木专业工程流体力学课程教学研究[J].山西建筑,2008,34(21).

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

篇3

（甘肃农业大学 工学院，甘肃 兰州 730070）

摘要：启发式教学是现代教育研究当中的一个重要课题，尤其是在高等教育全面改革的大背景下，通过启发式教学引导学生自主学习，勇于创新，让学生的个性自由发挥，充分调动学习的积极性和热情，促进学生身心的健康发展。本文主要探讨的是启发式教学在《工程流体力学》课程教学中的运用，彻底摒弃传统的教学观念，让学生成为教学活动的主体，通过教师的启发引导，让学生更加主动地学习。

关键词 ：工程流体力学；启发式教学；教学实践；运用

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1673-2596（2015）03-0274-02

一、引言

《工程流体力学》是我国普通高等学校工科专业的基础课程，是一门研究液体和气体的机械运动规律以及应用的学科。工程流体力学在土木工程、能源、动力、环境、设备、化工、航空以及国防等领域都有很重要的应用，尤其是热能与动力工程专业的学生需要掌握系统、全面的《工程流体力学》理论知识，通过学习本课程，确保学生能够熟练地掌握流体力学的基本概念和原理，通过实验操作能够将理论知识运用到实际当中，为日后的工作和学习打下坚实的基础。鉴于此，本文主要探讨启发式教学在《工程流体力学》课程教学中的运用。

二、《工程流体力学》传统教学理念的转变

《工程流体力学》是工科专业的一门基础学科，是力学的一个重要分支，主要目的是为了将流体力学知识充分运用到生产生活当中。工程流体力学的研究方法主要包括实验研究、理论分析以及数值计算等。其中实验研究主要是利用各种实验仪器对流体现象进行观测分析，总结出流体运动的规律，并在此基础上进行预测，通常采用模型进行实验分析；理论分析主要是根据质量守恒、动量守恒以及能量守恒等定律，加以数学分析的手段，对流体运动进行分析研究；数值计算则是利用数学语言将流体运动的普遍规律表达出来，从而获得质量守恒、动量守恒以及能量守恒的计算方程，这些方程组合在一起成为流体力学基本方程组。《工程流体力学》课程设置的根本目的是为了让学生熟练地掌握流体的机械运动规律，将其运用到实际生活当中，以此来解决各种与流体力学相关的问题，但是长久以来我们在课堂教学中所强调的是知识点的灌输，学生进行机械化的记忆，缺乏创新，因此需要对传统的教学理念进行彻底改变。

（一）帮助学生建立流体力学的思维方式

《工程流体力学》的教学大纲要求学生能够了解及应用流体力学的基本运动规律，掌握流体力学的理论研究方法。在传统教学理念中，课堂教学过分注重基本概念、基本理论和计算方法的学习，学生在应试教育的环境中对书本上的知识进行机械化的记忆，很大一部分学生对于知识点的记忆仅仅是为了完成考核任务，因此无法形成系统的知识体系，也无助于培养学生的科学的思维方式，使其在日后工作和学习当中遇到关于流体力学相关的问题时，无从下手。鉴于此，在现代教育理念下需要教师引导学生建立系统的流体力学知识体系，并学会运用科学的思维方式对流体力学相关的问题进行分析研究。①

（二）提高学生综合分析应用能力

《工程流体力学》课堂教学不仅要求学生建立科学的思维方式，还需要具备对流体力学知识的综合分析和应用能力。在传统教学理念的影响下，学生被动地接受知识，严重缺乏学习的积极性和热情，对知识和计算公式的机械化记忆，无助于培养学生的发散思维。②因此需要在《工程流体力学》课堂教学过程中引导学生对知识进行自主总结，通过对知识点的归纳总结，形成鲜明形象的记忆；与此同时在课后练习中需要增加综合性，促进学生对流体力学知识的综合应用。

（三）培养学生的实践操作能力

实验是《工程流体力学》教学活动的重要组成部分，通过实验设计来检验一个理论或证实一种假设而进行的一系列操作或活动，从而更加清晰地理解和认识流体力学规律。通常实验要预设“实验目的”、“实验环境”，进行“实验操作”，最终以“实验报告”的新闻形式发表“实验结果”。③在传统教学模式下，学生只能在有限的范围内进行实验操作，根本无法锻炼学生的实践操作能力，因此需要学生自主独立的进行试验操作，让学生自行设计实验内容，确定实验方案，在实践中不断提高自己的操作和知识的运用能力。

（四）充分体现学生的主体地位

传统教学与现代教学理念严重背离之处在于课堂教学活动中，教师往往处于主导地位，而作为教学活动关键核心的学生群体则成为了知识的被动接受者，单方面机械地完成课堂教学任务，无法真正达到教学的目的。这就要求，在课堂教学过程中，教师必须时刻关注教学同步，充分调动学生的参与热情，通过讨论、提问等方式，让学生真正参与到学习活动当中，学会发现问题，解决问题的方法。④

三、启发式教学的具体应用

（一）启发式教学的实质

启发式教学源远流长，历久弥新，“启发”一词最早源于古代教育家孔丘的“不愤不启，不悱不发”。朱熹解释说：“愤者，心求通而未得之意；悱者，口欲言而未能之貌。启，谓开其意；发，谓达其辞。”愤与悱是内在心理状态在外部容色言辞上的表现。就是说在教学前务必先让学生认真思考，已经思考相当长时间但还想不通，然后可以去启发他；虽经思考并已有所领会，但未能以适当的言辞表达出来，此时可以去开导他。在现代教育理念当中，启发式教学主要是指教学活动中教师依据课程学习的客观规律，引导学生积极主动自觉地掌握知识的教学方法。启发式教学可以很好地诠释教育学之间的关系，通过设置问题情境，充分调动学生参与的积极性和主动性，启发学生独立思考，发展学生的逻辑思维能力，并且通过教师的适当引导培养学生的动手操作能力和独立解决问题的能力。⑤

（二）设置问题情境

启发式教学的关键在于设置问题情境，同时也是激发学生创新思维的一种有效方式。这就要求教师在《工程流体力学》课程教学中有目的、有意识地创设各种情境，鼓励学生主动发现问题，让学生独立地进行探索分析。在《工程流体力学》课程教学过程中，学生遇到任何疑问都应该及时提出，向同学和老师进行探讨。大量的教学实践表明，提问可以充分调动学生的注意力和学习的积极性，通过提问锻炼学生的探索欲和逻辑思维能力。⑥学生在启发式教学模式下还应该增加主动性，寻找自己的兴趣点，去钻研。这样学生才会有问题意识，可以提出问题，而不是在别人背后去解答问题。另外，设置问题情境要与实际生活相融合。可以通过创设生活或工作式的教学情境，让学生真正感受到《工程流体力学》课程教学的多样性以及前瞻性，通过不断探索激发出学生潜在的学习兴趣以及好奇心。

（三）充分调动学生的主动性

在启发式教学过程中，需要充分调动学生的主动性和积极性，让学生真正意义上成为学习活动的主导者。《工程流体力学》课程需要打破传统应试教育的束缚，让学生的积极性和主动性得到充分释放。教师组织学生进行讨论时，要注意学生的反映，激发起学生发的求知欲望，引导学生通过收集资料了解流体运动的基本规律以及这些规律在工程实际中的应用，帮助他们对问题的独立思考。例如教师可以列举一些流体力学在生活和生产中广泛应用的实例，使学生了解流体处于平衡及运动状态下的力学规律，加强理论概念与现实生活的相互联系。总之，只有主动参与其中，学生才能对问题有一个深入的了解，并且能够切身地投入自身全部的精力想方设法去解决当前所面临的问题，而教师则完全不用花费大量的精力进行讲解，只需要进行适当的指引工作，使学生的自学能力能够充分发挥。⑦

实验是检验学生动手操作以及对知识运用的最佳方式，借助实验也可以充分调动学生学习的积极性和主动性。在问题情境环节中，学生大胆假设和创新提问以后，就需要通过实验对问题进行模拟分析，并得到结论。在安全的保障下，进入实验室，在教师的引导下，自己动手去做，积极探索。这样会对学习更有帮助，而这一过程会提高学生的研究热情，也可以提高学生团队的协作能力。此外，在《工程流体力学》课程教学过程中，学生还可以自由组合进行某一问题的研究，当假设足够成立的情况下，通过查询相关的文献资料，并进入实验室去寻找答案。这样一来，学生在今后的学习或者工作中，如果遇到问题，就可以真正独立地进行思考和研究。⑧

（四）建立轻松愉悦的学习氛围

建立轻松愉悦的学习氛围是启发式教学实现的前提。而长久以的来灌输式教学，让教师成为课堂教学的主体，其高高在上的形象，让不少学生产生畏惧感，这也使得学习氛围过于凝重、刻板甚至拘束。因此在教学方式上需要打破传统教学模式的束缚，改掉以往死气乏味的课堂教学，教师应该是教学活动的组织者和设计者，通过营造出民主、和谐、愉悦的课堂气氛等方式更好地帮助学生调动他们的主观能动性和积极性，鼓励学生亲自动手，并且给学生提供更多的进行流体力学讨论研究的空间和机会，让学生在独立思考、互相讨论以及动手操作中完成问题的发现与解决过程。此外，教师还需要引导学生相互尊重、相互理解，课堂气氛做到张弛有度。让学生在合作交流中真正理解和掌握《工程流体力学》的理论知识和基本技能，使他们真正成为学习的主人。⑨

综上所述，启发式课堂教学强调学生在学习过程中的主体地位。只有充分调动起学生的积极性，才能够提高《工程流体力学》课堂教学的质量。为此，本文总结了传统教学模式下《工程流体力学》课堂教学的种种弊端，然后在此基础上对启发式教学的有效途径进行了深入研究。通过营造和谐的学习氛围以及建立良好的师生关系，使《工程流体力学》课堂教学变得更加生动、形象。

注释：

①张晓宏.高校研究型教学范式之探究——启发式教学[J].教育探索，2007(3).

②朱昌流.论启发式教学的有效实施[J].教育与职业，2007(18).

③李小川.工程流体力学教学改革模式的探索与实践[J].中国现代教育装备，2012(10).

④吴翊.启发式教学再认识[J].中国大学教学，2011(1).

⑤刘全忠.关于工程专业流体力学课程教学改革的探讨[J].教育教学，2014(1).

⑥Wuhan University、scientific Research Publishing.The Heuristic Teaching Practice Based on Innovative Thinking [A].Proceedings of Conference on Creative Education（CCE2012）.2012(5).

⑦朱辉，陈洪杰，刘飞.CDIO教育模式下工程流体力学课程教学改革与实践[J].桂林航天工业学院学报，2013(12).

⑧刘莹.解立平.基于“卓越工程师”培养计划的工程流体力学课程教学改革初探[J].时代教育，2014(2).

篇4

[论文摘要]论文结合教学实践，提出了以传统教学模式为主、以现代化教学手段为辅的教学方法。结合实例讲清楚基本概念，够用为度重点突出理论公式的应用是常规教学应遵循的模式，并与多媒体辅助教学手段有机地结合起来，力求课堂教学的形式和方法多样化，既能保证课堂信息量大，又能避免单纯多媒体授课的不足，达到提高教学效果、提升教学质量的目的。

一、前言

《流体力学》是研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间的相互作用规律的科学，它建立在现场观测、实验室模拟、经典理论分析、数值计算基础上，具有严谨的理论性、原理的抽象性、概念多、方程推导繁杂等特点，对学生具备高等数学知识及综合分析与处理问题能力的要求较高，因而大部分学生觉得该课程抽象、枯燥、难懂，普遍缺乏对流体力学理论的感性认识，都有某种程度的畏惧感，导致教师难教、学生难懂成为较普遍的现象。

我校机械设计制造及自动化、过程装备与控制工程、土木工程、安全工程、采矿工程、环境工程、矿物加工工程、建筑环境与设备工程、工程力学等专业的学生都须具备不同程度的流体力学知识和技能，它是各专业后续课程如：液压传动、水力学、流体机械、空气调节、传热学等课程的基础。

为此，作者通过教学实践，就多样化的教学方法、更新的教学内容、引入高科技的教学手段等方面进行探讨，以期提高《流体力学》的教学质量。

二、以传统课堂教学为主

《流体力学》的课程体系分为基本理论、基本应用和专门课题三大知识模块，它要求学生具备扎实的微积分知识、力学知识等。学生在接触流体力学课程伊始，对抽象的理论理解速度慢，对枯燥的公式及其推导过程容易厌烦，因而《流体力学》的教学应该以传统教学方法为主。因为在传统的课堂教学中，学生获取知识主要是听教师讲课，通过板书教师细致耐心地阐述概念、推导公式、突出重点、强调难点，以学生容易接受的讲课速度，留给学生更多的思考和消化的时间，再配合上教师的表情、手势、师生之间的互动，会达到很好的教学效果。

(一)结合实例，讲清楚基本概念

流体力学的概念多、现象多，且很多概念和现象比较抽象，难以理解，诸如：拉格朗日法、欧拉法、流线、迹线、边界层等。因而利用身边的实例对这些抽象的概念进行讲解，例如在讲授描述流体运动的两种方法——拉格朗日法和欧拉法时，学生们很难理解。为了将概念通俗化，上课时笔者以城市公共交通部门统计客运量所采用两种方法为例：①在每一辆公交车上安排记录员，记录每辆车在不同时刻（站点）上下车人数，此法类似于拉格朗日法的质点跟踪，它与迹线的定义对应；②在每一公交站点安排记录员，记录不同时刻经过该站点车辆的上下车人数，此法等同于欧拉法，与流线的定义对应。

在讲解伯努利方程原理的时候，例举1912年“豪克”号铁甲巡洋舰与同行疾驶“奥林匹克”号远洋轮相撞的船吸现象，让学生清楚掌握流体的压强与它的流速有关，流速越大，压强越小；反之亦然。

概念是公式推演的基石，没有准确的概念，后续的公式推演几乎难以为继，清晰的概念会使公式的讲解和推演变得更加简易。利用浅显易懂的生活实例来阐述抽象的概念及其之间的内部联系和区别，教师易教、学生易懂，将会达到事半功倍的效果。

（二）以用为度，重点突出理论公式的应用

伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的具体应用，是流体静力学和流体动力学的基础，始终贯穿着整篇教材。在讲解该理论公式的时候，先从容易理解的静力学平衡微分方程推导开始，强调公式所依据的原理是牛顿第二定律，假设条件是平衡、理想、静止的流体，重点引导学生如何理解公式各项的几何意义和物理含义，掌握公式的实际应用。这样学习到后面的动力学伯努利方程时，先易后难、循序渐进，学生就觉得不会那么深奥。在讲解相对平衡的流体压强分布规律时，就要求学生必须掌握推导过程，因为它在解决一般平衡流体内部的压强分布规律及其对固体壁面的作用力问题时非常重要。而对于连续性方程和动量方程的学习，只强调记住结论和理解公式中各个物理量的含义。这样做，有效地避免了大量公式繁琐的推导给学生带来的畏难情绪，也能够做到以用为度、重点突出。

不可否认，依靠粉笔与黑板的教学条件、以教师为主体的传统教学模式，教学形式单一，教学手段不先进，教学效率不高，适应不了课程教学学时少、受教育学生数增加的情况。

三、以现代化的教学手段为辅

当前以计算机多媒体技术为主的现代化教学手段已经普遍地应用于高校的教学中。制作教学用的视频、多媒体软件、电子课件等素材，作为课堂教学有力的辅助教学手段，可以在有限的时间内，利用图文并茂的信息传播方式，将课程内容及有关背景资料以影像、图片等形式，直观地传播给学习者，将流体力学中抽象的概念和理论具体化、形象化，激发学生学习兴趣，使得学生能够从感性认识开始，逐步上升到理性认识，进而能够达到运用知识解决问题的能力。

结合流体力学精品课程的建设，教学团队制作了流体力学多媒体电子教案，并在教学过程中不断完善，逐步取得了良好的教学效果。在设计与制作多媒体课件时，遵循课堂教学的基本规律，既发挥传统板书教学中容易带动学生思路、逐条在黑板上书写的特点，在课件制作中根据讲解的进度逐条展现公式条目等内容，同时又将难以理解、难以用语言描述的拉格朗日法和欧拉法、流线、边界层和紊流等抽象概念和流动现象，以多媒体的方式在课堂上直观地呈现出来，帮助学生建立清晰的印象。教学团队收集、制作了大量的多媒体素材，例如在讲解雷诺判据的时候，制作了雷诺实验的FLIASH素材，以动画的形式向学生展示了流体流动的两种不同状态，以及流态判据—雷诺数与流动速度、管径、流体种类有关系。运用多媒体辅助手段表达后，能够帮助学生很好地理解课程的重、难点，提高教学效率。利用多媒体技术，还可以制作需占用大量时间板书和不易通过板书表述的内容，提高了教学效率。

多媒体教学的内容一定要做到提纲挈领、重点突出，有所为有所不为。多媒体技术没有好坏之分，只有合理使用与不当使用之别。但是实践应用中，发现有的教师完全抛弃以往的黑板式教学模式，离开多媒体手段就上不了课；有的教师将教材内容全部照搬到了课件中，自己就成了的幻灯片放映员，“照机宣科”；有的教师制作的多媒体课件过分追求课件的美观性，界面过于华丽，淡化了教学重点；也有的教师忽略学生对课件内容理解消化的时间，致使学生的思维跟不上教师讲解的速度，降低了教学效果。上述现象将会造成一种新形式的“满堂灌”，只不过是由“人灌”变成“机灌”而已。

四、总结

流体力学作为一门专业基础课程，其重要性不言而喻。传统教学模式能够将前后知识贯通，突出重点，化烦就简、引入实例形象阐述概念原理，促进知识的系统化进程；多媒体教学能将难于理解的知识通过图文、音像生动地显现出来，帮助学生理解性记忆。借助于先进的教学手段，将多媒体辅助教学手段与传统教学方法有机地结合起来，力求课堂教学的形式和方法多样化，既能保证课堂信息量大，又能避免单纯多媒体授课的不足，才能提高教学效果、提升教学质量。以上是笔者在流体力学教学实践中的体会，愿与同行共同切磋。

基金项目：2009年安徽省教育厅《流体力学》精品课程

[参考文献]

[1]许贤良,王传礼,张军等．流体力学[M]．北京:国防工业出版社,2006．

篇5

关键词：流体力学；课程教学；课程考核；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）17-0091-03

《流体力学》是我校环境工程专业一门重要的基础理论课程。流体力学是应用力学的一个分支，它以物理学为基础，力学为依据，以数学、科学实验及计算机为工具，研究流体平衡和运动的基本规律，以及流体与固体的相互作用力。作为一门实用的工程科学，流体力学有比较完整的体系，它不但可以独立解决一些工程实际问题，而且可以为学习多种工程专业课打下必要的基础。其任务在于使学生掌握流体力学的基本理论、基本计算方法、基本实验技能以及在工程实际中的初步应用。通过该课程的学习使学生初步具备分析和解决实际流体力学问题的能力，并对后续专业课程的学习以及将来从事相关专业的工作和科研打下良好的基础。多年来，流体力学的教学内容主要是经典的流体力学理论和传统的实验分析方法，偏重于理论分析，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，不利于拓宽学生的知识面、提高学生的学习能力和创新能力。具体可以概括为以下几点：

1.流体力学的教学大纲不适应高等教育改革发展的需要，对教学目标和教学基本要求的定位不准，与培养目标的要求不太一致。

2.流体力学教学与环境工程其他专业课程结合不紧，导致许多毕业生在从事环境工程过程中感觉到流体力学对环境工程的指导作用不明显。

3.流体力学中的部分概念与化工原理中的内容相重复。

4.流体力学教材中缺乏反映近代科技成果的新内容和流体力学的新发展，与现代科学技术的发展联系不紧密。

5.教学方法和教学手段没有考虑到学生主体。

6.流体力学教学中没有引入演示实验，将其中抽象的物理过程和物理图像形象化、直观化，学生不容易深刻理解和掌握。

7.成绩评定形式单一，不能全面地考核学生所学知识和综合运用知识的能力。考核形式基本上是通过学期末的一次性闭卷考试完成，试卷题型也大都为考察课程主要知识内容点的选择题、填空题、计算题、证明题等，这种考核形式有引导学生死记硬背的倾向，缺乏对学生综合应用能力与创新能力的考核。

这些问题的存在导致在学生心目中，流体力学似乎没有其他专业课重要，是一门可学可不学的课程。因此，传统的教学大纲、教学内容、教学方式、成绩评定不能适应流体力学教学的需要，必须进行适当地改革，构建面向工程的教学体系，注重实践环节训练，搭建能力培养平台，建立更科学的考核机制，以适应形势的变化发展。目前，我国高校所使用的流体力学教材主要有毛根海编著的《应用流体力学》、李玉柱、苑明顺编著的《流体力学》、丁祖荣编著的《流体力学》、汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》。我校选用汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》作为指定教材。2012年，在认真梳理流体力学、化工原理及环境工程相关学科教学内容与环境工程专业培养目标的基础上，对流体力学教学大纲进行了修订、对教学手段进行改进，制作完成了与汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》相配套的多媒体课件，并在教学中投入使用，取得了良好的教学效果。

一、修订教学大纲

根据环境工程专业培养目标修订原有的教学大纲，使教学目标的工科特色更加明显。

二、改革教学内容

1.删减与化工原理重复的内容，对这部分知识点，把讲授的重点放在深化和提高上。

2.将流体的物理性质、静力学、动力学、水头损失和水力计算作为教学的重点。

3.大幅增加适应环境工程实践需要的内容，引入一些环境工程案例，让同学们未进入社会就能体会到流体力学对环境工程的指导作用

三、改革教学方法

新生入学开始就召开师生见面会，让学科负责人讲解专业培养方案，有经验的教师教授如何进入大学里的学习状态，引导新生尽快适应大学的教育环境和人文环境，树立全面人才培养的理念以及与之对应的教学模式、考核体系等内容。让新生对自己的大学生活作全局规划，从获得知识、提高专业技能的方式方法上不断开拓思维，寻求自己的努力方向。改变传统的“注入式”传授知识的教学方法，采用注重培养实践能力的教学方法，针对具体教学内容，灵活采用内容讲授、课堂讨论、双向交流、问题思考、习题训练、器材设计与制作、企业观摩考察等多种形式，使学生能较好地掌握流体力学的基本概念、基本规律，掌握分析解决流体力学问题的方法和思路，并使解决问题的能力得以提高。每次上新的章节时，先提出一些与环境工程实践密切相关的问题，然后告诉学生这一章节要学习的内容，通过这些内容的学习，就可以运用所学的相关知识解决这些实际问题，让学生带着问题学习，就不会盲目地学，激发学习的兴趣。如在流体的物理性质一章导入的阶段提出“为什么经验丰富的司机，总是要发动机预热一段时间后才开始行驶”？在流体静力学章节以“为什么点滴吊瓶的液体逐渐减少时而药液的流速却不变”？流体动力学中以“为什么飞机的头部有一根长长的针状物”等来导入。学完一个章节后，再告诉他们由于课堂教学时间有限，还有很多问题的解决需要更多的知识，引导大家自学。特别是课程教学已经过半以后，学生的基本流体力学知识有些储备后，要鼓励、启发、指导有兴趣的同学做一些拓展性的学习和思考，参与老师的科研或自己做些发明创造，如教学模具、实验器具等科技作品，培养学生的创新能力和解决实际问题的能力。这时我会带些有兴趣的同学到污水处理厂、环保科技公司去参观考察，了解企事业的技术需求和科技难题，和同学们一起思考探索问题的解决方案。针对流体力学中的概念和规律比较抽象和枯燥的特点，采用多媒体辅助教学与传统教学方式相结合的教学手段，综合运用图像、文字、动画等展现图文并茂的教学内容，运用视觉效应加强教学效果、扩大知识面。例如，流体动力学章节中讲述流线的性质时，我引入草原上的老鼠在夏天躲在洞穴里纳凉的图片。洞穴靠下风口堆了一个土包，外面凉爽的风能吹进洞穴，若下风口没有土包，凉风进不去。以这种生动的形式展现课程内容，而不是简单地播放幻灯片。学生不仅学到了知识，而且感受到知识的生动有趣性。对于重点内容，要严格进行板书推导，一方面有利于学生理清思路；另一方面，有利于培养学生严谨的科学作风，不能简单地把热热闹闹当做生动有趣。对一些工程或生活中碰到的案例或常识，也不太容易做课堂实验时，可以通过一些课件来模拟。将理论知识与视频、动画、工程案例、生活常识相结合，调动了同学们的学习激情，使其从被动式听课转变为主动式欣赏知识。如在流体动力学章节，我引入了美国南北战争时期的彼得斯堡战役的一段视频：讲述一个叫普莱曾茨的士兵，运用流体力学知识解决地道通风的问题，巧妙地将叛军的防御阵地炸毁。这些视频、动画、案例中的氛围、情景不仅启发了他们的思维，更让他们享受到听课的乐趣，激发了其学习的积极性。

四、引入演示实验

整合现有的实验中心、环境工程实验室、环境科学实验室的资源，自行搭建或购置一些演示实验装置，将演示实验引入流体力学课堂，使流体力学中抽象的物理过程和物理图像变得形象、直观和可信，使教学内容更有表现力，便于学生深刻理解和掌握。若暂时没有条件，也要积极引入一些相关实验或实例的视频，播放给同学们学习。如伯努利方程式是流体力学教学中的一个难点，非常抽象。因此，在学习这部分内容时，我就在课堂上做些表面上看起来匪夷所思的实验，但却可以用伯努利方程式很容易解释这种现象。例如嘴用力吹一个漏斗，乒乓球而不落地。学生非常惊诧这个现象，立刻想知道为什么会这样，学习的积极性立刻被调动起来。然后在黑板上画出示意图，再用伯努利方程式解释，学生就会理解透彻、记忆深刻。

五、加强素质拓展

鼓励学生积极与工程、生活、生产实际相结合，制作小发明小创造，参与科学研究、社会调查等。如在教学过程中，我多次组织学生参与各类科研论文大赛、发明大赛，取得了不错的成绩。通过这些锻炼，不仅加深了学生对课程的理解，更重要的是培养了学生的能力，增强了学生的自信心。积极组织学生参与本科生创新创业训练计划、优秀毕业论文培育计划、大学生科研论文大赛、大学生专利发明大赛以及环境与健康协会等；参与污水处理厂、环保部门、环保企业及各类生产单位的科研、生产工作。通过创建实习基地、培训基地、现场调研、技术咨询、项目合作等形式，获得与流体力学有关的技术难题。再以这些问题为范例，通过现场考察、技术交流、故障诊断、问题分析、解决方案、实施效果等环节，供学生学习参考。不仅解决了工程实际问题，而且开阔了学生的视野。让学生预先进入工作角色，以业务需求带动求知欲望。只有在实际工作中，学生才能对专业知识的应用、交叉学科之间的作用以及教学科研的关系有越来越明晰的认识，对于专业课程的学习重点、专业知识的获取有更明确的思路。

六、改革考核方法

教学内容、教学方法与教学手段的改革，必须与课程考核方法的改革相配套。为了提升考核环节对于人才培养的支撑度，推动教学理念与内容、方式与方法的变革，切实发挥课程考核对教学效果的检验与评价作用，我校于2011年制定了本科生课程考试管理办法，2013年制定了全面提高本科教学质量的实施意见，2014年学校启动教学考核改革试点工作，《流体力学》是我校第一批立项的课程考核改革试点课程。在新的考核方案中，我更加注重学生对基本概念、基本规律的理解，学生分析、解决实际问题的能力。实行过程化考核、多种形式的考核。全面考察学生对知识的掌握程度、概括能力和综合应用水平。可以单元测试时采用开卷考试，期末考试采用半开卷考试，试题有一半是自己出的试题。考核试题中的开发性试题就是用所学流体力学知识解释、处理日常生活、工程中的现象等。

1.丰富考核方式。紧扣课程目标，选择能够全面衡量学生学习效果的考核方式。将笔试、讨论、口试、项目设计、调查报告等多种形式相结合，将知识理论识记的考察与分析解决问题能力的检验并重，对学生进行系统地评价。

2.强化全程评价。把课程考核贯穿于教学的全过程，将过程评价与终结评价相结合，设计不同阶段、不同方式考核的分值比例，对学生的学习效果进行有效评价，改变“一考定成败”的现象，扭转“期末突击死记硬背”的不良学风。过程考核在评定学生综合素质和能力的同时，加强了对学生学习态度等非智力因素的考察，分课堂表现和课下表现，各占总成绩的10%。过程考核成绩占总成绩的30%，期末考核占总成绩的50%。过程考核有章节考核、期中考核和归纳总结考核。章节考核分3次进行，考核形式为开卷，每次5分，满分为15；期中考核，考核形式为开卷，满分为10分。每次考核用两套试题，一半学生用A试题，一半同学用B试题，学生预先不知道自己拿到何种试题；归纳总结能力考核，学生根据自己对课程的把握、见解出一份合适的试卷，教师据此评分，满分为5分。期末考核的考试形式为半开卷（一张复习纸的开卷考试），试题范围覆盖教学大纲，没有课本中能直接找到的概念性记忆性试题，但又要熟记并灵活运用课本知识，强调知识的综合应用和实践运用。题型包括选择题、计算题、作图题、项目设计型和开放性试题。建立电子试题库，实行抽题组卷，实现教考分离。试题库中有一半是学生出的试题（由教师筛选出优质的试题，或稍作修改），一半为教师出的试题。

3.优化考核内容。以促进学生全面发展为原则，选择考核内容。在评定学生对基础知识、基本理论和基本技能的同时，突出对学生分析解决问题、动手能力及综合素质的考察。采用体现创新特点的考试题型，以适应学科专业与相关行业发展的新要求。坚持合理性原则，考核内容的选择符合考核课程目标的要求。理论知识考核的重点为课程知识体系中核心要点、基本原理的理解与运用；实践知识方面突出对操作流程的熟悉程度、实践结果分析运用能力的检测；综合素质方面的考察坚持以能否有效支撑专业发展为标准。课程考核综合考虑各方面因素，首先是课堂表现，即学习态度，考核实行扣分制，满分为10分。如上课旷课、玩手机、听音乐、交头接耳等，第一次扣1分，第二次扣2分，第三次扣5分，四次以上全扣。其次是作业考核，满分为10分。作业次数为7，交1次作业得1分，总作业次数分为7；质量分为3，视工整度、正确率给分。

4.畅通信息反馈。考核结果及时上网公布，学生可以查看自己的考核成绩，对自己前段时间的学习效果有一个清醒的认识，及时调整学习态度、学习方法，激发学生学习的主动性与积极性。切实发挥课程考核对教学效果的检验与评价作用，对教学内容与方式改革的推动作用，对学生学习投入的引导作用，促进本科教学质量的不断提高。在教学过程中，选择适当时机向学生征求关于教学方法、考试考核模式等方面的意见或建议，以及前段时间学习的感受，我再根据学生反馈来的信息，及时调整教学方法、手段、进度等，认真处理好教与学的关系。并根据学生的意见、可采纳程度、对教学的关注程度进行打分，并计入该门课程的平时成绩。

七、结束语

流体力学是一门系统性、理论性很强的应用力学课程，体现了力学、数学、物理等交叉学科在工程中的应用。因此，如何将知识传授与提高学生应用能力、培养学生科研意识、适应社会需求相兼顾，对于教师自身素质、教学水平和教学方法是一个严峻的挑战。以环境工程专业学生流体力学的工程应用能力及创新能力为目标进行教学改革，并对考核方式、内容、过程和反馈进行配套改革，推动教学理念、方法的变革。加强学生学习的积极性和主动性，对所学知识的理解和应用，真正掌握相关知识，为日后工程，科研和工作打下良好基础。

参考文献：

[1]王烨，李亚宁.流体力学实践教学改革网络体系的构建[J].力学与实践，2013，35（3）：89-91.

[2]谢翠丽，倪玲英.工程流体力学本科课程引入CFD教学的探讨[J].力学与实践，2013，35（3）：91-93.

篇6

（浙江大学城乡规划设计研究院有限公司，杭州 310013）

摘要： 计算流体力学可以模拟正在规划的城市建筑群的小气候的数值，也可以较为准确的预测城市规划方案使城市楼宇、街道的小气候即将发生的改变，从而在城市规划设计中趋利避害。本文简要探讨了计算流体力学在城市规划设计中的应用，希望能给大家一些借鉴学习之处。

关键词 ： 城市规划；设计；计算流体力学

中图分类号：O243；TU984 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）03-0096-02

作者简介：龚韩庆（1978-），男，浙江义乌人，工程师，本科，研究方向为城市规划。

0 引言

计算流体力学简称CFD，计算流体力学应用于城市规划设计中可以有效预测城市规划方案对城市楼宇、街区的小气候的影响，所以计算流体力学被越来越多的应用于城市规划设计，相对于一般的实验研究而言，计算流体力学具有应用成本低、计算速度快、周期短、效率高,可以任意模拟真实及理想的条件,计算流体力学后处理技术较完善,便于分析流体力学计算结果等优点。比如，在建设好的街道内存在风口，形成很大的局部风速，甚至可能直接对街区内的行人或者附近的建筑物造成影响。

1 计算流体力学在城市规划设计中应用的局限性

计算流体力学在城市规划设计中的应用存在一定的局限性，主要表现在计算流体力学必须要有准确的数学模型，并且在模拟数据中用离散化的方法处理数学方程时需要对流体力学计算中所碰到的收敛性、稳定性等问题进行分析，然而做的这些分析一般只对线性方程有效，对不是线性的方程则没有效果。而且计算流体力学受计算机内存、运行速度等计算机固有条件的限制，只有计算机的运行速度等硬件设施达到一定程度计算流体力学才会出现新的发展阶段。

2 计算流体力学的概念和在城市规划设计中的计算方法

计算流体力学的步骤为先确定了那些能够描述的连续变化的对象的流动参量的微分方程组后，然后采用计算数值的方法，通过离散化的方法用离散时间和空间的值来表示连续变化的参量，用代数方程组的形式替代微分方程组转，空间的离散位置可用计算网格上的节点来描述，最后流体运动特性是通过计算机求解这些离散的数学方程组来研究的，同时可以给出流体运动空间非定常或定常流动规律，这样的学科就是计算流体力学。计算流体动力学的工作程序建立体现物理现象或工程问题本质的数学模型就是模拟数值的出发点，就是要塑造体现问题每个量之间关系的微分方程唯一解前提及方程，寻找高精确度、高工作效率的计算措施，也就是塑造针对控制方程的数值离散化措施，比如有限元法和差分法、有限体积法等，编写程序和计算分析。计算流体力学涵盖了计算网格的划分、初始条件的导入和边界条件、假设控制参数等。在城市建筑物之间的空气流动为不稳定状态，并且建筑物的朝向、形态存在很多种变化、地形凹凸不一。所以，以准备流体力学计算对象的物理特性为基础，本文将进行CFD模拟的基本控制方程选取为k-ε双方程紊流数学模型，为适应规划设计中由于各建筑物地形、高度、形状等因素所产生的复杂网格体系我们采用贴体坐标系统。控制方程的通用形式为

方程中当q=1，表示方程的连续性；当q=u1，u2，u3，表示ξ1，ξ2，ξ（3曲线坐标）方向的动量方程；当q=k，表示紊动动能方程；当q=ε，表示紊动能耗散率方程，i，j=1，2，3，表示三维空间坐标的3个方向。式中Ui，J和Gij分别表示Jacobian速度变换矩阵、变换矩阵以及扩散量度矩阵。其定义分别为

方程（1）和（2）组成了整个求解区域小气候场的方程组。

3 对城市规划设计中应用计算流体力学典型案例的分析

为了探讨计算流体力学在城市规划设计中的应用，本文以某一个文化广场的规划设计为例详细阐述了计算流体力学在城市规划中的应用，希望能为大家更好的理解计算流体力学在城市规划设计中的应用。

3.1 计算流体力学的区域和网格 案例中进行规划的区域东边是一个已经规划好了的体育场，西边为一个山坡，南边和北边都已经盖好了建筑。根据规划区域的地形图和已有建筑的分布图可以生成一个计算流体力学的计算网格（如图1），这个规划设计中我们采用的是结构化的计算网格，该计算网格总共设置了68×67×31个计算流体力学的点，流体力学的分析计算范畴为1km×1km×50m。流体力学计算网格运用POINTWISE公司的计算流体力学网格生成软件包GRIDGEN生成。这个软件包是专门替流体力学的计算而编写的一种商业用途的计算流体力学生成网格软件，这个软件可以生成很多复杂形状的近体坐标计算流体力学网格系统，并且这个软件还能够比对优化生成的网格质量。因为流体力学的计算网格的繁琐性，流体力学的分析计算是比较麻烦的。这又是在城市规划设计领域应用计算流体力学的比较典型的案例。因为该案例的流体力学的计算区域非常的不规则，所以生成计算流体力学网格和计算流场将把工作重心放在解决不规则的流体力学计算网格所带来的一系列问题上，也就是如何控制网格的生成质量和怎么处理流体力学计算过程中由于不规则的计算网格所导致的和收敛性相关的问题。利用GRIDGEN这个程序同时通过该软件程序本身设置的简化算法，可以得到较高质量的流体力学计算网格；但是和收敛性有关的问题只能够以流体力学计算的求解程序为基础和使用者的经验来处理。在研究这个案例的过程中，我们运用拟不稳定状态的计算方法较快的收敛流体力学计算。这个方法就是从非稳态的算法开始以更深的研究稳态的问题，在一定的时间范畴内，进行N次的迭代，从而使得较为复杂的流动难题能够快速稳定的收敛于它的解。在流体力学计算领域，拟不稳定状态的计算措施是使流体力学计算得到收敛的一个行之有效的措施。

3.2 流体力学计算边界条件 在计算城市规划设计流体力学过程中确定适合的计算边界条件为流体力学计算运用于城市建筑规划领域探讨的一个很关键的方面。在实际的流体力学计算过程中，计算的区域除了上空采用开放的适意流动的边界，地面和规划区内建筑物表面采用固体的表面边界，其它4个方向的边界取值也将对流体力学的计算区域有较大的影响。因为规划区外已经存在的建筑物会对流体力学的计算存在一定影响，东南西北4个方向的边界条件的取值非常复杂。在本文的探究中，因为是简单探讨计算流体力学在城市规划设计中的应用，所以我们采取的是最简单的方式来设定流体力学计算的边界条件值。以某一些原则为依据，而且经过整理分析规划区域本地的气象文件资料，我们明确选取风向频率较高的北风和东北风作为流体力学的计算前提，选取的风力的大小会影响人群的生活、当地每年都会出现的10米每秒的风速作为导入的风速，并且不考虑城市规划区域外已经存在的建筑物对流体力学计算边界条件的影响。竖直方向的阶梯风也会影响流体力学的计算结果。本次研究采用的流体力学计算边界条件如下：地面和已有建筑物的表面为固定墙壁；天空为自由的流动边界，也就是滑移的界限。分析东北风的工况时：东面和北面为10×0.714m/s的风速入口，风向为东北方向时，南、西面为自由的出口边界。

4 结束语

综上所述，计算流体力学为城市规划设计做出了很大贡献，CFD很大程度上使城市规划设计更加合理，所以流体力学计算在城市规划设计中的运用会更加普遍，我们需要经常地了解总结流体力学计算在城市规划设计中的运用的经验，不断地对流体力学计算技术加以完善，使其更好地为城市规划设计做出贡献。

参考文献：

[1]李建强.流体力学在工程建设中的应用[J].华东交通大学学报,2001(4)：66-67.

篇7

关键词：工程流体力学；教学改革；实践；计算流体力学

中图分类号：H191

工程流体力学是建筑环境与设备工程和土木工程等专业的一门主干专业基础课，是后续课程如建筑给排水、流体输配管网、暖通空调等课程的基础，也是开拓专业不可缺少的技术基础理论学科。但是长期以来，工程流体力学一直是老师认为最难教、学生认为最难学的课程，因此如何提高工程流体力学课程教学质量，激发学习兴趣，加强能力培养，是目前迫切需要解决的问题。

在强调节能、注重环保的今天，面对未来生产的发展对能源动力的需求趋势，许多相关联的热力工程技术、环境保护技术都需要工程流体力学作为其研究的理论基础。因此，加深和拓宽工程流体力学的基本教学内容，对原有课程进行有效整合及改革，延伸工程流体力学课程教学深度，提高该课程教学质量，是我们在教学中急需解决的问题。

1、理论课的教学改革

由于传统的极大惯性，理论课的改革须逐步进行，先进的教育理念本身在不断发展，是动态的，这就决定了教学改革也是动态的[1]。

1）强化互动式教学。教师运用生动、诙谐的语言，深入浅出的比喻，灵活多变的讲解，突出重点，重视基本概念、基本理论、基本方法的讲解，讲深、讲透工程流体力学基本方程，结合讲授内容，有目的地介绍工程流体力学的各种基本方法、模型、技能以及工程和专业实际背景。要让学生与教师互动起来。只有师生互动，才能有效地将学生带到无限的探索和想象空间，激发他们的学习积极性和创造性，潜心探索以获取新的知识。

2）采用板书与多媒体技术有机结合进行教学。

多媒体辅助教学是一种很有效的教学方式，是实现教学手段现代化的重要途径。多媒体教学可以活跃课堂气氛，激发学生学习兴趣，增大课堂教学容量，克服传统教学模式的弊端[2]。这种模式采用动画、实验演示等多种形式，化复杂为简单，通俗易懂，生动活泼，具体形象地展示流体的一些流动现象，营造了一种图文结合、视听并举的学习氛围，激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果及教学效率。但是在推导一些关键公式时，如果单一采用多媒体手段进行教学，可能导致学生出现思考不足、理解不透，如同看电影一样匆匆而过的现象。所以，此时有必要结合传统教学方式授课，留给学生足够的时间思考、琢磨和消化。因此，教师应根据教学内容将传统教学和多媒体教学有机地结合起来，做到人机互补。

3）教师要转变教学思想和更新教学观念。教师应把教学从单纯的专业技术知识教育转变为重知识、素质和能力并进的培养教育，激发学生解决工程实际问题的兴趣。为了更好地学习理论知识，教师应优选习题，加强课堂练习。只有扎实地掌握了工程流体力学的基本知识，才能更好地解决实际问题。因此，教师在课下一定要查阅大量的工程流体力学教材和习题集，整理出加深基本知识的选择题和问答题以及从实际问题中抽象出来的计算题。

4）改革考核方式。现在大多数学校对工程流体力学课程的考核主要是期末笔试，有些学校增加了平时成绩，但平时成绩大多是依据课堂考勤和平时作业，这在很大程度上制约着学生主体作用的发挥，有些学生比较反感，甚至造成抵制情绪，不利于良好教学氛围的建立，有些同学甚至在考试时"铤而走险"，因此改革考核方法势在必行。期末考试除了笔试之外，还可把实验现场操作和实验报告的分数作为平时成绩的一个方面，也可大胆地采用课程论文、课程答辩等形式，考核方式甚至可以采用开卷方式，制定考试方法必须是为实现教学目的服务，而不是为了考试而考试。

2、实验课教学改革

工程流体力学实验教学是理论与实践相结合的重要环节，传统的以教师为中心的实验教学模式抑制了学生创造性思维的发挥。[3]目前工程流体力学实验教学中存在着很多问题，[4]比如说传统的教学方法使学生在实验过程中创造性思维得不到发挥；实验室设备条件在很大程度上不能满足教学需要；实验方法落后，不能激发学生的学习热情；实验教材过于简单化；实验报告不规范等等。为了解决上述问题，我们积极采取了很多措施，比如说以减少验证性实验，增加设计性、综合性实验来激发学生的动手动脑的学习积极性；采用多媒体辅助实验教学；引进先进的实验设备；设计合理的实验报告；更新实验教材等等。通过对工程流体力学实验教学改革，改变了学生对实验课的学习态度，提高了学生运用所学知识分析问题、解决实际问题的能力，激发了学生的求知欲望和创新意识，使得教学效果和教学质量显著提高。

3、加强CFD技术在工程流体力学中的应用

近来年，随着计算机科学的发展，计算流体力学（简称CFD）技术日趋成熟，CFD软件得到了较广泛的应用。[5]-[6]该软件可以生动、形象地展示各种常见的流动现象，将抽象的概念、理论变成形象的画面，已成为解决各种流动现象的有力工具，过去只能靠实验手段才能得到的某些结果，现在已经完全可以借助于CFD技术的数值模拟来准确获取。教师如果在讲述枯燥的理论课时加以CFD模拟，这样不仅便于学生对所学内容的深入理解，而且达到激发学生的学习兴趣，改善教学效果的目的。比如在讲述雷诺实验流体流动状态时，[7]教师可以在课前利用CFD软件模拟圆管内流动，上课时学生只要通过观看颜色水的流线就可非常轻松地辨别出流动形态。再比如在讲述暖通空调课程时，教师可以给学生播放不同通风方式或不同送风状态下的空调房间流场图，[8]在强烈的视觉冲击效果下，不仅大大加强了学生的记忆深度，而且还有助于学生对所学内容的理解，甚至学生本人就可以归纳出不同通风方式或不同送风状态的优缺点。

4、结束语

作为一门专业基础课，《工程流体力学》课程是面向工程应用人才的课程，所以所学理论内容必须和工程实际紧密结合。该课程的教学改革必须不断深入，这样才能为培养新世纪综合型专业人才奠定扎实的基础。

参考文献：

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

[2]刘清香.大学英语多媒体网络教学探讨[J].湖南农业大学学报（社会科学版），2008，9（1），82

[3]陈明东，史宇亮.工程流体力学实验教学改革探讨[J].科技致富向导，2008（5），17

[4]刘建龙，谭超毅，曾美玲.工程流体力学实验课程教学改革[J].中国电力教育2009，129（1）：123-124

[5]赵琴，杨小林，严敬.CFD技术在工程流体力学教学中的应用[J].高等教育研究，2009，25（1）：28-29

[6]王福军.计算流体动力学分析--CFD软件原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004

篇8

关键词：教学质量；保障体系；工程流体力学

中图分类号：G642.3 文献标志码：B 文章编号：1674-9324（2012）12-0035-03

工程流体力学是热能与动力工程专业的重要专业基础课，也是矿业工程、安全工程、矿物加工、环境工程等许多专业的重要专业基础课。具有基础知识涉及面广、基本概念多、内容抽象等特点，是一门理论性和实践性均较强的课程，不但理论抽象，而且直接面向工程实践。在工程流体力学的教学过程中，学生普遍认为“这门课难学”。其客观原因主要体现在三方面：一方面是工程流体力学涉及的知识比较多，如材料力学、大学物理、高等数学等；另一方面是工程流体力学课内容比较抽象，学生理解起来相当困难；最后还由于工程流体力学工程背景强，学生普遍缺乏实践知识。为提高工程流体力学课程的教学质量，我们从构建教学质量保障体系入手。根据全面质量管理的理论和课程教学质量保障体系的功能及影响因素的分析，高校课程教学质量保障体系应由五个系统构成[1]。教学质量保障系统，就是把对教学产生重要影响的教学管理活动有机地联结起来，形成一个能够保障和提高教学质量的系统化、结构化、持续化的整体，其实质是不断探索如何以更合理的方式管理学校的人才培养活动，以有效地满足社会对高等教育不断增长的各种要求[2]。

根据课程建设情况，制定了图1的课程教学质量保障体系。

一、课程教学质量控制系统

工程流体力学课程教学质量保障体系的核心是其教学质量控制系统，主要包括教师队伍建设、教材建设、教学大纲修订、理论教学、实验教学和考试方式改进等。

青年教师的培养是师资队伍建设的重点。青年教师学历层次高、基础扎实；其不足是讲课内容与生产实际及后续课程结合较少，讲课时还不能收放自如。为此，安排青年教师边上课、边助课。实践证明，助课是一种培养年轻教师上好课的必要环节。教材是教学内容的主要载体，我们根据专业特点编写了一套符合专业培养目标、具有特色的高质量教材和辅助教材。针对能源与动力类专业本科教学要求，并兼顾其他相关专业的教学需要，2002年出版了《工程流体力学》第一版。该教材在江苏省教育厅的资助下，进行整体优化、精简、补充，突出工程背景和工程应用，作为江苏省高校立项精品教材，于2010年出版了第二版。为使学生更好掌握工程流体力学的内容，2007年，出版了配套学习辅导教材《流体力学学习辅导与习题解答》。该教材作为工程流体力学课程的配套学习辅导教材，受到学生的欢迎，取得了良好效果。同时，为满足《工程流体力学》双语课程教学需要，在参考国外原版教材的基础上，结合我校的实际情况，于2010年出版了英文版《工程流体力学》教材，完善了我校《工程流体力学》教材体系。为提高教材质量，特邀美国肯塔基大学Jimmy Smart教授参与了教材的编写工作，并对整本教材进行审阅、修改。在理论教学过程中，充分利用教师因素和学生因素[3]。教师是教学过程的组织者，在教学过程中发挥主导作用。通过实例让学生理论联系实际；通过实例来吸引学生的学习兴趣，加深印象。实验教学是理论联系实际的主要环节，开放的实验模式在对学生的基本实验技能掌握，知识的综合应用，创新意识、创新精神和开拓能力的培养方面起着重要的作用[4]。我们的实验教学以能力培养为重点，包括动手能力、观察能力和分析问题能力。从1999年起，我校将实测实验、演示实验和计算机模拟实验融为一体，极大地改善了实验手段。工程流体力学课程配套了16学时的综合实验课，学生可根据个人情况，选择合适的时间进行实验。为学生创造了一流的、开放的实验室课外学习基地，有利于培养学生的创新意识和动手能力。热能与动力工程专业本科生多次在全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛中获奖，与工程流体力学综合性、设计性实验的锻炼是分不开的。考试成绩是衡量教与学效果的一个主要指标，确保考试的严肃性和公平性，并使考试成绩能够如实反映教与学的效果。从学校的情况来看，还是以笔试为主，主要是考核学生对基础理论的掌握情况，是检验教学质量的主要手段，也是验证教学效果的主要途径[5]。考试的目的是为了了解学生对本课程知识体系的掌握情况，不能单靠死记硬背来检验学生对知识的掌握程度，考试内容要注重学生对基本理论的理解和运用上。使学生把学习的重点放在对基本理论和基本概念的应用和理解上，避免死记硬背式的学习方法。而计算题则突出对解题步骤的要求，按步骤给分，没有步骤就不给分。目前，我们正在积极开展工程流体力学习题库和试题库建设。在同时开课班级较多的情况下，采取统考的形式，使考、教分离，使考试能够更好地检查教与学的质量和效果。

二、课程教学质量信息收集与处理系统

课程教学质量信息收集与处理系统包括领导听课、教学检查、督导检查、学生信息员、学生评测等，目的是从不同侧面收集课程教学的相关情况，对课程教学质量进行监控。

领导听课主要是学院和系领导，通过听课了解工程流体力学课程的教学情况，解决教学问题。教学检查包括开学初、期中、期末教学检查，掌握教学信息，稳定教学秩序。教学督导员的工作以听课为主，督导员可随时对课堂教学、实验教学等进行听课检查、指导。为提高教学质量、加强教学管理、促进教学相长，我校2009组建了校、院两级学生教学信息员小组。学生教学信息员覆盖了全校所有的专业和班级，能全面地反映同学们在学习工程流体力学课程过程中发现的问题及建议，及时反映教学管理、教师教学中存在的问题。为更好地搞好工程流体力学课程建设，我们通过大范围调查问卷和小范围收集学生个人对工程流体力学课程的意见等方式，及时掌握学生对工程流体力学课程的意见和建议。调查问卷内容包括课程课时设置是否合适，教师教学方式安排，学生是否主动发言，学生对授课老师的要求，课程所使用的教材，课程作业量是否合适等。我们建立的这个教学质量信息收集系统，目的是多渠道、科学地收集有关工程流体力学课程教学质量的信息。本系统还有一个功能就是对这些信息进行科学的、合理的、公正的处理。信息收集和处理是为了诊断和评价，为了推进教学质量的逐步提高，为了帮助教师改进教学，促进学生、教师、管理人员三者之间围绕学校的办学目的、课程教学目标建立更为密切的关系，协调工作。

三、课程教学质量信息反馈系统

课程教学质量信息反馈系统包括教务处反馈、督导组反馈、教学秘书反馈、任课教师反馈和学生信息员反馈。我校常年承担工程流体力学课程教学的主讲教师6人，经常承担工程流体力学课程教学任务的教师6人。根据教务系统要求，每次课程结束后，每个学生均必须对本课程教学过程以及任课教师作出评价，并由教务处反馈给学院和教师。我校本科教学督导组分为学校和学院两级。督导组分别为学校、学院的教学改革工作提供咨询。通过听课、座谈、访问、征询、专题评估等各种方式对教学过程进行监督，并及时提供信息和反馈意见。在制定本科人才培养方案，教材建设，课程体系、教学内容改革，教学实践改革，教学管理以及教师教书育人，学风建设等方面提出意见和建议。教学秘书的工作涉及本院的全部教学工作，是连接各方面教学活动的桥梁和纽带，具有承上启下、协调左右、沟通信息和改善关系的作用。由于教学秘书非常熟悉教学管理、教学环节，又同时接触教师和学生。因此，通过教学秘书反馈的对于课程的意见和建议，对提高工程流体力学课程教学质量具有非常重要的作用。工程流体力学任课教师根据其教学过程的切身体会，对教与学两方面情况均比较熟悉。任课教师的反馈对于课程教学质量的提高具有直接的促进作用。教师还可通过教学例会及时反馈教学中的信息，解决教学中存在的问题。学生教学信息员小组是完善通畅的教学信息网络和健全教学检查、反馈、监督机制的重要手段，是学生和学校教学管理部门之间有效的信息沟通渠道。学院通过信息员反馈、学生测评、毕业生信息反馈等及时了解并解决教学问题。课程教学质量信息反馈系统通过以上多种渠道收集反馈意见，经过诊断和评价后，将结果反馈给教师，目的是帮助他们改进教学方法、提高教学质量。在我们的工程流体力学精品课程网站上，还有师生互动平台，学生可以将他们的意见和建议直接反馈给教师，教师也可以将其建议直接返回给学生。

工程流体力学是一门理论性和实践性均较强的课程，为切实提高其教学质量，构建了教学质量保障体系。该教学质量保障体系以课程教学质量控制系统为核心，通过教学过程信息收集、处理，并将意见和建议进行反馈，达到改进教学方法、提高教学质量的目的。

参考文献：

[1]张扬，尹红，李孟辉.高校课程教学质量保障体系的构建探析[J].高等农业教育，2010，1（1）：46-48.

[2]张永玲，李风岐，王安东.以教学评估为基础建立质量保障体系[J].山东工业大学学报社会科学版，1999，4（51）：78-80.

[3]邓艳梅.大学英语教学质量保障体系的分析研究[J].吉林省教育学院学报，2010，26（242）：57-58.

[4]赵扬，王凤华.开放实验教学模式下的教学质量保障体系[J].实验室研究与探索，2010，3（29）：100-102.

篇9

【关键词】船舶流体力学 任务化模式 教学改革

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2015）22-0057-02

在船舶与海洋工程本科专业学生的培养计划中，船舶流体力学是其中的专业基础课程，包括流体的性质、流体静力学、流体运动的描述和基本方程、伯努利方程、势流理论、波浪理论、粘性流体力学、边界层理论等，课程教学在一个学期，其内容非常复杂。一方面为了使学生更加全面地理解应用相关的知识，另一方面培养学生往应用型科技人才的方向发展，在船舶工程专业人才的培养模式上，我们应该改变原有的教学方式以适应时代要求和技术变迁，将任务化模式教学融入船舶流体力学的教学过程。我们在船舶流体力学这门本科课程的教学中，尝试以任务化模式教学的形式，将数字化、实验化的教学过程放到船舶流体力学教学课程的全过程中，以船舶流体力学的基本知识应用为向导布置任务化模块课题，学生以小组的形式完成任务化模块，在完成任务化模块的过程中理解应用知识，并培养其知识的应用能力，实现从注重知识传授向更加重视能力和素质培养的方向转变。

一 目前船舶流体力学教学存在的问题

以钦州学院为例，船舶流体力学课程定位为船舶与海洋工程专业的主干课程，是进一步学习船舶原理等课程的基础。长期以来，因概念抽象、学生数学基础较差，使得流体力学课程既难教也难学，要想让学生将学到的知识与相关的实际问题结合起来尤为困难。尽管流体力学具有悠久的历史，丰富的内涵和外延，但是作为专业基础课，船舶流体力学为专业课服务的定位极大地限制了课程的教学时间。在学生素质参差不齐的情况下，使得培养学生扎实的基础和拓宽知识面两方面不能兼顾，顾此失彼。这一问题的存在不但限制了学生学习的积极性，也不利于培养学生在工程中分析问题和解决问题的能力。因此有必要对这一问题进行研究，找到解决问题的方法，改善流体力学教学的效果。

二 以任务化模块为导向的教学模式探索

对流体力学教学途径的探索和改革一直在开展，其中提高学生学习的兴趣是改善教学效果的核心，而任务化模块是有效的手段之一。应用型科技大学的教育以培养企业需要的高素质应用型人才为目标，为适应船舶工业发展对人才的需求，本课程的教学方式基于专题化模块为导向，采用讲授、自学、讨论、数字化工程训练、总结等手段。本质就是结合船舶流体力学课程性质和鲜明特点，通过布置课程任务让学生查找资料进行科学分析、研究和探索、小组讨论、数字化工程操作等，最后让学生理解所学知识。

1.任务化模块的选取

任务化模块主要是基于课本的基本知识，提出课程任务，课程任务的目标是让学生在完成任务的过程中对基本知识可以有更深刻的认识，以及应用这些基本知识，提高学生的应用知识能力。所以在布置教学任务时应注意以下几点：

第一，围绕问题意识选取任务化模块。围绕问题意识，注重培养学生的探索精神。所谓问题意识，本质上就是一种寻根求源的探索精神、是一种革新的批判精神，问题意识是萌发创造思维的前提。古语说“心有灵犀一点通”，这里的“灵犀”其实就是问题，学生头脑中时刻装着问题，才能进人“日有所思，夜有所梦”的地步，才会产生灵感。就像受命鉴别皇冠的阿基米德那样，在沐浴时受到浮力的启发，而发现了浮力定律。

例如，在学习第三章流体的描述和基本方程时，我们可以提出：什么是流线、如何理解好动量方程等问题。这些围绕问题意识提出的小问题就可以组成一个任务化模块。

第二，围绕工程意义选取任务化模块。在应用型科技大学教育中，船舶流体力学这门课程应着力于提高学生工程素质和学生专业基础知识为目标进行课题教学。

譬如，机翼理论是船舶流体力学的重点难点内容，部分概念抽象难懂，公式复杂，机翼理论对于船舶与海洋工程领域的重要性不言而喻，在螺旋桨的学习、高速船的学习等均需要机翼理论作为基础。对类似极具实际工程意义的问题，肯定要布置任务化模块。

2.任务化模块的实施

在船舶流体力学的任务化模块教学改革中应遵循理论教学和技能训练相结合，走理论与工程实践相结合的道路，所以之前的准备工作必须充分，并且依据教学内容设计出适合这门课程的任务方案。大致的任务化模块实施流程如图所示。

任务化模块实施流程图

第一，布置任务书。根据不同的教学内容分别设置不同的任务化模块，根据上一节提出任务化模块的方法，提出与本节知识相关的任务化模块。

第二，学生攻克任务化模块。学生根据任务书的要求，通过网络收集相关资料、实验室的硬件了解学习、数字化实验室软件的自学，结合所学相关知识完成任务化模块并提交报告。

例如，在流体运动的描述和基本方程任务化模块，让学生利用网络搜集与其相关的资料，以及参观实验室的流线实验、动量方程实验，将收集的资料制作成有丰富材料的PPT、报告、视频等，总结说明各种情况下流体运动的特点、在实验中如何体现动量方程等。

再比如，实施机翼理论任务化模块时，学生组成任务攻克小组，利用网络搜集与机翼理论相关的资料，以及学习FLUENT、Shipflow软件，应用计算机辅助设计程序CATIA、AutoCAD软件。曾经有学者提议将数字化软件应用到教学中，但并没有说明具体的措施。这里需要注意的是，学生可以通过学校网站上的微课视频自学FLUENT、SHIPFLOW、CATIA、AutoCAD软件，相关的微课视频由教师提前录制好放在网站上供学生点击观看，反复学习。最后让学生使用FLUENT、SHIPFLOW软件完成机翼的流体计算、利用计算机辅助设计程序CATIA、AutoCAD软件画出机翼三维图。

第三，总结任务化模块完成情况。根据学生完成任务化模块的情况以及提交的报告进行总结。在总结中分析存在问题，对相关问题进行理论的补充学习，加强学生的理解。

第四，考核。通过任务化模块的完成过程对学生的不同能力进行考核，考核阶段就分为了基本素质考核、自学能力考核和应用能力考核。考核学生基本知识掌握情况、收集相关资料的情况，学生自学相关软件的考核，对任务化模块攻关的报告评价。

三 结语

通过任务化模式的教学改革使学生通过理论结合实践的方式理解一门理论性极强的课程，并从培养应用型科技人才的角度出发，采用这样创新的教学方法，使学生能真正地掌握一门专业知识，培养学生的学习兴趣，提高教学质量。同时重视学生个体差异发展的特点，以攻克小组的形式互补长短，培养学生的团队协作能力。这样任务化教学模式应认真对待教学改革活动进程中出现的问题，所布置任务应有针对性，在整个过程中以学生为主导，贯穿于整个教学过程中。更加要注重教学活动的每一个细节，肯定学生每一步所取得的成绩，以其调动学生主动学习的积极性。

参考文献

[1]崔海航、张鸿雁、张志政等.流体力学小专题讨论提升课堂教学效果的研究[J].大学教育，2013（9）：106～108

[2]宫伟力、彭岩岩.流体力学教学改革与应用[J].中国科教创新导刊，2014（5）：30～31

[3]李冬琴.“船舶原理”课程教学研究与实践[J].中国科教创新导刊，2009（29）：195

篇10

【关键词】工程流体力学 教学改革 探讨

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674－4810（2012）14－0056－02

工程流体力学主要研究的是流体静止和运动的力学规律及其在工程技术中的应用的学科，是热能与动力工程专业的重要的专业基础课。该课程不仅为学生学习后续的专业课提供了必备的基础理论知识，也为从事热能利用有关的专业技术人员进行专业技术工作和科学研究工作提供重要的理论基础。工程流体力学课程在理工科教学体系中具有重要地位，教师难教、学生难学已成为师生的共识。因此，新形势下积极思考和探索工程流体力学教学改革方法对改善课程的教学效果、提高学生的培养质量具有重要意义。

一 工程流体力学“教与学”问题调研

通过对扬州大学能源与动力工程学院热能与动力工程专业和建筑环境与设备工程专业本科二年级的学生进行调研，从课程本身的特点、教师教和学生学的方面存在的问题及其对教学质量的影响进行了调查和探讨。

1．课程本身所具有的特点

工程流体力学课程包括理论教学和实验教学两方面的内容，课程涉及的知识面比较广泛，尤其对学生掌握经典力学和高等数学的要求较高。此外，工程流体力学课程本身研究对象是流体，研究对象不具有固定的形状、研究理论比较抽象、经验公式繁多且推导过程复杂不易理解。以上特点导致了工程流体力学课程教师难教、学生难学，教学效果不理想，并对后续课程的学习造成了不良影响。

2．学生“学”存在的问题

大学二年级的本科学生属于“90后”，独生子女占绝大多数，具有这一代孩子的共同特点，即个性张扬、自我意识很强、不太考虑别人，普遍缺乏基本的责任意识和责任感。他们在学习上表现出以下几方面特点：（1）习惯了小学、中学时代的被动式学习方式，即教师教什么就学什么，课堂不讲的就不学不看，缺乏一种积极的、自发的主动学习意识，不会自学，这一点是影响最大最深远的方面；（2）大学学习环境相对于中学来说自由了很多，学生自主支配的时间占多数，没有教师和家长的督促，学生的自制力不强，玩、逃课的现象严重；（3）课前不能提前预习课程内容，对于大学课堂授课知识量大的特点，学生跟不上教师的思路，容易造成听不懂、学不会的结果；（4）课下不认真复习当天学习内容，作业普遍存在抄袭现象。

3．教师“教”存在的问题

在当前大形势的影响下，教学考核制度“重科研，轻教学”的思想对教师的教学积极性具有很大影响。教师不能根据当今大学生的特点进行教学、调动学生的学习热情、激发学生的学习兴趣是造成教学效果不理想的主要原因，主要表现在以下几方面：（1）教师上课自己沉浸于“讲”课的过程中，单方面向学生“传授”知识，而不顾及学生“听”课的感受，忽视了教学过程中“教”与“学”之间的互动性。

这种教学方式造成的更大危害是逐渐使学生彻底丧失了学习的主动性和与教师交流的动力。在这种情况下，教师无法得到学生反馈的信息，进一步影响了教学水平的提高。（2）教学内容老旧，讲课内容局限于教材本身，没有或很少对课本知识进行扩展、结合现实生活中的实际现象进行举例说明，理论与实际脱节，导致学生不知道学习本门课程能够解决什么问题和如何解决问题的疑问。（3）过于依赖多媒体课件授课，板书很少，或者几乎就摒弃了板书。此外，课件的制作质量不高也是造成教学效果不理想的一个方面。

二 教学改革的思考与建议

1．教材方面的思考与建议

工程流体力学课程教材的选取要根据本专业特点和要求、学生的层次，有针对性地选择教材。所以，选取的教材在内容组织上重点应侧重于基本原理、基本方法和基本公式的运用，力图做到概念准确、通俗易懂、内容均衡、学以致用。此外，任课教师根据科学的发展能够及时更新和补充最新的学科前沿知识，拓宽学生的知识面，启发和增强学生对本课程知识的理解，以及思考的兴趣。

2．兴趣是重要的前提

爱因斯坦说过，兴趣是最好的老师。而老师则是点燃学生学习兴趣的火炬。如何激发学生的学习兴趣是关键。因此，在工程流体力学教学过程中，如何将教学内容与实际紧密联系起来，激发学生的学习兴趣是提升教学效果的重要措施之一。通过视频、动画向学生展示自然界和人类生活密切相关的流体力学现象。如高尔夫球运动中，球体表面设计如此多的凹坑是为了起到什么作用；从汽车的发展历史看，车辆形状发生了很大的变化而其外形设计依据是什么；飞机的机翼能够产生升力托起沉重的机身，原理是什么等；以此来增强学生对流动现象的感性认识。通过在日常生活中可以直接看到或者感受到的现象的直观展示，学生可以知道本课程可以解决哪些实际问题，带着疑问和兴趣去学习，激发学生学习本课程的兴趣，相应的学生学习的积极性和主动性就被充分调动起来了。

3．“教”的改革实践