導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇流體力學現象，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）22-0123-02

計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）是一門集成了流體力學、計算數學與計算機科學的交叉學科。計算流體力學的基本思想為[1]：通過計算機數值計算和圖像顯示，對包含流體流動和傳熱等相關物理現象做出系統的分析。隨著計算機技術的發展，計算流體力學在各行各業得到了廣泛的應用。

《計算流體力學》課程開設的主要目的在于使學生掌握流動及傳熱問題數值模擬的基本理論與建模思路、掌握常用商用CFD軟件的使用方法，能夠利用計算流體力學方法解決實際研究問題[2]。課程內容涉及了流體力學理論、數值計算理論、計算機程序設計以及計算軟件的工程應用等。課程理論內容較多，學生學習起來較為吃力，常處于被動學習狀態，因此需要改進教學策略，培養學生學習興趣，改被動學習為主動學習[2]。同時該課程還與實際應用聯系緊密，如何將理論與工程實際相結合，培養學生解決實際工程問題的能力，也是本課程教學中需要探討的問題。經過多年在教學過程中的改革和摸索，下面淺談一下我們在《計算流體力學》課程改革方面的一些探索。

一、計算流體力學課程內容

計算流體力學包含內容甚廣，從總體上講，可按照不同的應用領域分為兩個主要方向：

1.將計算流體力學自身作為對象的課程體系。該體系的研究對象為計算流體力學本身，主要以流體力學數學物理模型模型構建、數值離散方法、高性能數值計算算法開發為主要內容，側重點為計算流體力學理論及其實現方法。

2.以算流體力學應用為主的課程體系。此體系以如何更好地將計算流體力學方法應用于工程作為研究對象，主要以應用技能為課程目標，側重點為現實物理問題的簡化建模、利用計算機程序解決物理問題以及對計算結果的科學解釋等。

對于應用型本科《計算流體力學》課程來講，應當更多地關注計算流體力學在工程中的應用，將計算流體力學作為一項解決工程問題的工具，培養學生在利用該工具解決實際工程中的流體問題的能力[3]。

二、原有教學方法的弊端

西南石油大學機械工程專業較早開設了《計算流體力學》課程，培養了多屆學生，積累了一些寶貴的教學經驗。然而，該課程教學方式仍不夠成熟，存在一些弊端，教學效果受到影響。這些弊端主要表現為：

1.教學內容偏于理論。在教學過程中，當前的教學內容還延續中傳統的計算流體力學的基本內容，即：流體流動控制方程的推導、離散方法及線性方程的解法等，在課程講解過程中，仍以有限差分法、有限體積法及這些數值算法的收斂性、穩定性、計算精度等方面作為主要的講解對象，教授過程中涉及到大量的理論推導及數學理論的應用。在教學過程中，學生們普遍反映教學內容難懂難學，枯燥乏味。同時大量的理論教學還影響了上機教學時間。

2.工程實踐能力轉化不足。當前教學計劃中雖然搭配了16個課時的上機教學，但仍顯不足。經過多次的上機練習，部分學生能夠掌握利用計算流體動力學方法解決工程問題的一般流程，但是大部分學生仍然不具備解決新問題的能力。在上機練習過程中，學生按照教師提供的上機指導書中的計算模型操作完成，而對于計算中非常重要的如計算區域創建、網格劃分、數值計算模型選擇、邊界條件、初始條件及計算控制參數等缺乏自主的思考。針對上述問題，迫切需要對課程進行教學改革，提出新的教學理念，利用合理的教學方式，提高教學質量。

三、課程改革措施

篇2

前言

流體無固定形狀，即使受到的剪切力再小，只要持續存在，其變形便會隨時間持續增大，不像固體那樣，一定的受力只能產生一定的變形。流體力學的基本理論非常嚴密，描述流體流動現象的數學方程非常復雜，高度非線性[1]，因此學生對流體力學敬而遠之的現象比較嚴重。此外由于因特網及電子計算機的普及，各種虛擬現象泛濫，在這樣的環境下成長的學生接觸和感受實際發生的各種流體流動現象的機會大大減少，對自然現象的觀察和理解能力很弱。很多學生在接受流體力學教育之前所受的應試教育的影響下[2]，學習只是為了在短時間內對給出的試題做出接近正解的答案獲得高分，這種教育具有多大的意義，近年來許多學者從教育學的角度提出了疑問[2]。只有直面實際的流體流動現象，抓住問題的本質，才能誕生真正的學問和研究。筆者基于對本科和研究生的流體學教學中存在的難點和問題，指出了重視流體流動現象的觀察和理解對提高流體力學的教學效果的必要性和重要性。

一、流體力學教學面臨的問題

（一）新形勢下學生所處的社會環境變化

學生從小利用電腦打電子游戲的玩耍時間和機會大大超過了自己親自動手制作道具及模型的體感玩耍時間，通過體感玩耍接觸和觀察自然現象的機會大大減少。

因特網的普及使得在短時間內獲得大量的信息或實時獲得信息成為可能，近年來出現學生過度依賴因特網的傾向，疏遠了紙質圖書及相關文獻這些知識比較系統邏輯性也有保證的傳統信息載體。但因特網上除了正確的信息外，還有很多不準確甚至錯誤的信息，即使是正確的信息，各信息段之間也缺乏系統性，因此學生僅通過因特網難以建立系統的知識體系的。

手機在學生中的普及也使得學生們在實際問題時，不是自己獨立分析問題，找出問題發生的原因，而是直接利用手機詢問他人求得答案，這樣很難培養獨立制定計劃，對可能事態進行預測，獨立進行解決問題的能力。這恰恰是對一個未來走向社會成為一個優秀的技術人員的必經的磨礪之道。

（二）流體力學教學面臨的問題

流體流動的力學模型及其運動的物理意義難以理解[3]。流體粘性產生的模型與牛頓粘性定律之間的對應關系就是最好的一個例證。大多數學生雖然能夠使用牛頓粘性定律進行計算，但對運動的流體為何會產生粘性卻不能正確的理解。的確，對于涉及到流體力學的某些技術或產品設計，只要懂得一定的計算即可，但是對于開發和設計全新的產品，如不能準確把握所涉及到的相關流體流動的物理本質，有時會產生完全錯誤的設計結果。

流體的運動狀態繁多，流體力學融合領域廣，要求學生掌握更多的學科預備知識，尤其對數學知識的要求更高，使部分學生覺得流體力學是難以接近的一門課。同一流動現象常?？梢詮亩鄠€角度進行解釋，容易使學生產生混亂。比如對翼型的流體力學工作原理，可以從流體流動的動量變化、伯努利方程、壓力積分、流線的曲率變化等幾個方面進行解釋，解釋方法之多反而會使學生產生混亂，但每一種解釋方法都是正確的，解釋的都是一個本質，只有完全理解各種解釋方法所依據的理論，才可以解除認識上的混亂，將學到的知識條理化、系統化。

描述流體流動的數學方程高度非線性化，數學上求解比較困難。描述流體流動的納維斯方程和能量方程是否可以求解以及數學解的唯一性的證明需要微分方程、偏微分方程、多元積分等很深的數學功底，但近年來學生的數學和力學基礎存在下降的趨勢。

學生在進入大學前所接受的應試教育的影響很大，以考試成績自評學習效果的認識根深蒂固[4]。實際的流體流動現象往往沒有單純的標準答案，有時甚至存在多個解，重要的是抓住流動現象的物理本質，系統的理解流體力學的基本原理。

二、教學方法對應

解決上述問題的根本方法，筆者認為只有從流體力學教學上，直面涉及流體的各種現象，使學生準確的把握物理本質。為此在流體力學課堂上，廣泛采用流體模型教學和實例教學，增加學生觀察理解各種流動現象的機會，喚起他們對本門課的興趣的同時，讓他們形成為探究流動現象背后的物理本質進行思考的習慣，這對解決流體力學教學所面臨的問題至關重要。

使用電吹風斜向上吹一個讓學生事先準備好的氣球模型，沒經驗的學生會意外的發現氣球會向斜上方飄起。這一流體流動現象可從風從氣球上部通過時，由于氣球表面的影響風的流向會產生變化，也就是流線產生彎曲，根據風的動量變化必然產生使得氣球浮起的升力得到解釋，還可以從物體繞流邊界層效應得到解釋。從這一簡單的模型教學，還可以解釋飛機的機翼通過改變空氣的流向進而獲得升力的流體力學上的工作原理。

在一個裝滿水的塑料瓶內分別放入密度大于水和小于水的鋼球和泡沫小球，然后放在一個可移動桌面上，使桌面等直線加速運動，可發現鋼球運動較慢留在瓶底，而泡沫球運動較快停在瓶嘴附近。觀察這一個現象引導學生：泡沫球運動得較快是因為等加速運動瓶內流體的靜壓在運動方向上遞減形成壓力梯度，小球的前進方向的壓力大于等加速運動產生的慣性力，因此小球相對于塑料瓶向前運動；而作用于鋼球的前進方向的靜壓力雖然與泡沫小球相同，但慣性力大于前進方向的靜壓力，因此鋼球相對于塑料瓶向后移動。這一模型教學比一般教科書上關于流體等加速直線運動流體的靜壓分布的例題更容易使學生抓住問題本質，且能培養學生獨立思考之習慣，使學生體會到透過流體流動現象來正確觀察和理解把握流體力學基本規律的樂趣。

經常使用立式洗衣機的人都知道，洗完衣服后，衣兜總要被翻過來，假如原來兜里裝有硬幣等硬物，也會被掏出來[5]。把這個實例在課堂上講出后，學生們甚有興趣，追問其中的奧秘，當教師根據伯努利定律做出解釋并介紹伯努利這位集物理學家、數學家、力學家及醫學家于一身的瑞士的大科學家的基本情況后，學生們頓時對這位科學家充滿了崇敬之情，通過大量這種實驗模型及實例教學，學生們對學習流體力學這門課更有了興趣和信心，教學效果的提高自不待言。

三、結語

本文詳盡的分析了計算機、因特網、手機等現代化通訊工具普及后對學生產生的影響，由于流體力學課程知識體系的特點，這種影響產生的負面問題很多，尤其是教授成長在應試教育體制下走入大學的學生，更需要轉換認識，改變教學觀念，在課堂教學中廣泛植入實驗模型教學和實例教學，讓學生直面實際存在的各種流體流動現象，通過實際的流體流動現象的觀察和理解，達到生動及形象的把握這些流動現象背后的流體力學的基本定理，有效提升教學效果的同時，通過簡單實驗模型的制作還可提高學生的動手能力，這對學生走向社會成為一個具有創造性思維能力、獨立思考的優秀技術人員也是一個必不可少的雛形磨礪。

[參考文獻]

[1]黃衛星.工程流體力學[m].北京:化學工業出版社,2008.

[2]李丹,楊斯瑞.應試教育與創造性人才的培養[j].繼續教育研究,2009,25(2):180-185

篇3

 

前言 

流體無固定形狀，即使受到的剪切力再小，只要持續存在，其變形便會隨時間持續增大，不像固體那樣，一定的受力只能產生一定的變形。流體力學的基本理論非常嚴密，描述流體流動現象的數學方程非常復雜，高度非線性[1]，因此學生對流體力學敬而遠之的現象比較嚴重。此外由于因特網及電子計算機的普及，各種虛擬現象泛濫，在這樣的環境下成長的學生接觸和感受實際發生的各種流體流動現象的機會大大減少，對自然現象的觀察和理解能力很弱。很多學生在接受流體力學教育之前所受的應試教育的影響下[2]，學習只是為了在短時間內對給出的試題做出接近正解的答案獲得高分，這種教育具有多大的意義，近年來許多學者從教育學的角度提出了疑問[2]。只有直面實際的流體流動現象，抓住問題的本質，才能誕生真正的學問和研究。筆者基于對本科和研究生的流體學教學中存在的難點和問題，指出了重視流體流動現象的觀察和理解對提高流體力學的教學效果的必要性和重要性。 

 

一、流體力學教學面臨的問題 

 

（一）新形勢下學生所處的社會環境變化 

學生從小利用電腦打電子游戲的玩耍時間和機會大大超過了自己親自動手制作道具及模型的體感玩耍時間，通過體感玩耍接觸和觀察自然現象的機會大大減少。 

因特網的普及使得在短時間內獲得大量的信息或實時獲得信息成為可能，近年來出現學生過度依賴因特網的傾向，疏遠了紙質圖書及相關文獻這些知識比較系統邏輯性也有保證的傳統信息載體。但因特網上除了正確的信息外，還有很多不準確甚至錯誤的信息，即使是正確的信息，各信息段之間也缺乏系統性，因此學生僅通過因特網難以建立系統的知識體系的。 

手機在學生中的普及也使得學生們在實際問題時，不是自己獨立分析問題，找出問題發生的原因，而是直接利用手機詢問他人求得答案，這樣很難培養獨立制定計劃，對可能事態進行預測，獨立進行解決問題的能力。這恰恰是對一個未來走向社會成為一個優秀的技術人員的必經的磨礪之道。 

（二）流體力學教學面臨的問題 

流體流動的力學模型及其運動的物理意義難以理解[3]。流體粘性產生的模型與牛頓粘性定律之間的對應關系就是最好的一個例證。大多數學生雖然能夠使用牛頓粘性定律進行計算，但對運動的流體為何會產生粘性卻不能正確的理解。的確，對于涉及到流體力學的某些技術或產品設計，只要懂得一定的計算即可，但是對于開發和設計全新的產品，如不能準確把握所涉及到的相關流體流動的物理本質，有時會產生完全錯誤的設計結果。 

流體的運動狀態繁多，流體力學融合領域廣，要求學生掌握更多的學科預備知識，尤其對數學知識的要求更高，使部分學生覺得流體力學是難以接近的一門課。同一流動現象常?？梢詮亩鄠€角度進行解釋，容易使學生產生混亂。比如對翼型的流體力學工作原理，可以從流體流動的動量變化、伯努利方程、壓力積分、流線的曲率變化等幾個方面進行解釋，解釋方法之多反而會使學生產生混亂，但每一種解釋方法都是正確的，解釋的都是一個本質，只有完全理解各種解釋方法所依據的理論，才可以解除認識上的混亂，將學到的知識條理化、系統化。 

描述流體流動的數學方程高度非線性化，數學上求解比較困難。描述流體流動的納維斯方程和能量方程是否可以求解以及數學解的唯一性的證明需要微分方程、偏微分方程、多元積分等很深的數學功底，但近年來學生的數學和力學基礎存在下降的趨勢。 

學生在進入大學前所接受的應試教育的影響很大，以考試成績自評學習效果的認識根深蒂固[4]。實際的流體流動現象往往沒有單純的標準答案，有時甚至存在多個解，重要的是抓住流動現象的物理本質，系統的理解流體力學的基本原理。 

二、教學方法對應 

 

解決上述問題的根本方法，筆者認為只有從流體力學教學上，直面涉及流體的各種現象，使學生準確的把握物理本質。為此在流體力學課堂上，廣泛采用流體模型教學和實例教學，增加學生觀察理解各種流動現象的機會，喚起他們對本門課的興趣的同時，讓他們形成為探究流動現象背后的物理本質進行思考的習慣，這對解決流體力學教學所面臨的問題至關重要。 

使用電吹風斜向上吹一個讓學生事先準備好的氣球模型，沒經驗的學生會意外的發現氣球會向斜上方飄起。這一流體流動現象可從風從氣球上部通過時，由于氣球表面的影響風的流向會產生變化，也就是流線產生彎曲，根據風的動量變化必然產生使得氣球浮起的升力得到解釋，還可以從物體繞流邊界層效應得到解釋。從這一簡單的模型教學，還可以解釋飛機的機翼通過改變空氣的流向進而獲得升力的流體力學上的工作原理。 

在一個裝滿水的塑料瓶內分別放入密度大于水和小于水的鋼球和泡沫小球，然后放在一個可移動桌面上，使桌面等直線加速運動，可發現鋼球運動較慢留在瓶底，而泡沫球運動較快停在瓶嘴附近。觀察這一個現象引導學生：泡沫球運動得較快是因為等加速運動瓶內流體的靜壓在運動方向上遞減形成壓力梯度，小球的前進方向的壓力大于等加速運動產生的慣性力，因此小球相對于塑料瓶向前運動；而作用于鋼球的前進方向的靜壓力雖然與泡沫小球相同，但慣性力大于前進方向的靜壓力，因此鋼球相對于塑料瓶向后移動。這一模型教學比一般教科書上關于流體等加速直線運動流體的靜壓分布的例題更容易使學生抓住問題本質，且能培養學生獨立思考之習慣，使學生體會到透過流體流動現象來正確觀察和理解把握流體力學基本規律的樂趣。 

經常使用立式洗衣機的人都知道，洗完衣服后，衣兜總要被翻過來，假如原來兜里裝有硬幣等硬物，也會被掏出來[5]。把這個實例在課堂上講出后，學生們甚有興趣，追問其中的奧秘，當教師根據伯努利定律做出解釋并介紹伯努利這位集物理學家、數學家、力學家及醫學家于一身的瑞士的大科學家的基本情況后，學生們頓時對這位科學家充滿了崇敬之情，通過大量這種實驗模型及實例教學，學生們對學習流體力學這門課更有了興趣和信心，教學效果的提高自不待言。 

 

三、結語 

本文詳盡的分析了計算機、因特網、手機等現代化通訊工具普及后對學生產生的影響，由于流體力學課程知識體系的特點，這種影響產生的負面問題很多，尤其是教授成長在應試教育體制下走入大學的學生，更需要轉換認識，改變教學觀念，在課堂教學中廣泛植入實驗模型教學和實例教學，讓學生直面實際存在的各種流體流動現象，通過實際的流體流動現象的觀察和理解，達到生動及形象的把握這些流動現象背后的流體力學的基本定理，有效提升教學效果的同時，通過簡單實驗模型的制作還可提高學生的動手能力，這對學生走向社會成為一個具有創造性思維能力、獨立思考的優秀技術人員也是一個必不可少的雛形磨礪。 

 

[參考文獻] 

[1]黃衛星.工程流體力學[m].北京:化學工業出版社,2008. 

[2]李丹,楊斯瑞.應試教育與創造性人才的培養[j].繼續教育研究, 2009, 25(2): 180-185 

篇4

關鍵詞：流體力學；過程裝備與控制；教學改革

Key words： Hydromechanics；process equipment and control；teaching reform

0 引言

《流體力學》課程主要描述自然環境中的流體運動的一般規律及特定條件下流動機理。其內容涉及基本概念的理解、公式推導、計算方法等。考慮到大二學生尚未接觸實際工程問題，因此教學雙方對流體力學的學習過程均存在困惑。本文針對流體力學課程的特點及教學過程中遇見的問題，對《流體力學》教學改革進行相關探索，總結教學過程中積累的經驗，提出相應改進方案。

1 合理運用現代化教學手段與技術

首先，以《流體力學》教材中所采用的大量流場圖片為例，對流場理解的正確與否決定其學習流體力學的興趣與積極性，傳統的教學方法多采用授課教師手繪流線等方法來說明流體的流動過程，在講解的過程中，由于流場僅僅是枯燥的曲線靜態分布，無法有效吸引學生注意力，使學生對流動機理有進一步深刻認識和理解，從而降低教師的教學效率和教學效果。

在《流體力學》教學中采用多媒體課件，通過制作一些流體運動的Flash動畫演示把流動的特性形象地展示在學生眼前，表現形式相對新穎、活潑、再加上圖文并茂的效果，使學生可以直觀地觀察有趣的物理流體現象，通過這一環節的改進，可以主動改變沉悶的教學過程，創造出生動活潑的教學場景，激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性。

其次，《流體力學》教材中涉及了大量的基本概念、假設、原理及公式推導等，據統計大量公式的推導過程占據板書時間的較大比例，這有可能造成教師無法在有效課時完成教學大綱規定的教學內容，降低教學效率。在《流體力學》教學中的應用PPT多媒體技術，復雜繁瑣的公式推導可以較形象地展現在學生面前，對學生理解公式有較大好處。一旦形成這樣的教學場景，那么在規定的課堂時間內必將可以細致透徹地完成教學任務，達到事半功倍的教學效果。

靈活采用各種PPT制作技術在一定程度上可以避免“多媒體”變成“單媒體”，在《流體力學》教學中對多媒體的使用多集中于流體運動學與動力學基礎、圓管流動、薄厚壁孔口出流、縫隙流動及氣體動力學基礎等。

此外，考慮到多媒體教學蘊含的信息較大，合理分配PPT播放時間對教師的課堂教學掌控能力是一個挑戰。如果“整個教學過程從頭到尾充斥著大量復雜的信息、不停轉動的畫面，而沒有充分考慮學生的思維水平和思維速度，像電視或電影畫面那樣一閃而過，不斷向學生灌輸，這樣的‘填鴨’式教學形式會引起學生的‘消化不良’，扼殺了學生創作的機會”。

2 建立新的教學手段模型，提高考試成績

本文所建立的教學模型如圖1所示，為提高教學效果及學生考試成績，采用立體式的教學手段。該模型包括以下四項內容：情景式啟發，多媒體技術，工程實例講解，動態視頻輔助。

情景式啟發屬于現代教學論范疇，創造一定的“休閑、放松、特色”的學習環境。通過營造啟發式學習的氛圍，讓學生獲得更加美好的學習體驗。這種方式能充分調動學生的學習積極性，對激發學生的學習熱情和學習需要能夠產生有效的激勵作用。

工程實例講解是以學生常見的工程問題作為引入點，但同時大部分同學對該類問題理解不深或是出現偏頗。結合該類問題，解釋其中所蘊含的流體力學定理，加深學生對該問題及相關定理的認識，無疑有利于學生學習流體力學。

動態視頻輔助是一些在實際生活中難以見到，但又屬于流體力學理論范圍的現象再現，通過這些視頻可以加深學生對流體力學相關理論的理解。

最后可以發現：采用先進教學手段的班級，無論是考試的優良率還是平均分數均比采用傳統教學方法講解的班級高出約15%左右，從而達到提高教學效果的目的。

3 重組教學內容，調整知識布局

根據《流體力學》課程的教學大綱，借鑒國內外對本課程改革的成果，按照當前教學改革發展的要求對教材內容進行調整，以流體的流動為主線，將相關內容有機地融合在一起最終形成能夠相互促進的教學模式，如圖2所示。

課程體系分為三個部分：第一部分是不動的液體，主要講述流體基本概念與流體靜力學內容；第二部分是運動的液體，使學生掌握流體運動學及動力學規律，對簡單的管道流動及縫隙流動有定性及定量的認識；第三部分是運動的氣體，可以把這章內容采用視頻播放加師生互動方式講解，來培養學生獨立自學的能力。

4 加強實踐教學，提高學生認知能力

《流體力學》實驗是學生職業技能培養的重要環節，因為它的實驗課題是以流體運動為背景的，如畢托管測速實驗，雷諾實驗等典型實驗。通過選取典型的實驗現象給學生展示實驗結果，加深學生對流動原理、流場結構特點等信息的了解。同時教師在指導流體力學實驗過程中可對部分操作手段進行相應改進，也可設計并提出一些新的實驗內容。合理利用已有條件培養學生理論與實踐相結合的能力，做到學以致用。

5 結束語

《流體力學》教學改革是一項艱巨、長期的工作，本文從合理運用現代化教學手段與技術，建立新的教學手段模型，提高考試成績，重組教學內容調整知識布局、加強實踐教學，提高學生認知能力等三個方面論述了相關經驗和具體的實施手段。雖然在一些方面探索出若干經驗并取得了一定的效果，但還相對薄弱。改進教學手段，引入多種教學方法，因材施教等均可提高學生的學習和接受能力，為以后學習專業課及工作奠定堅實的基礎。

篇5

本書共有19章，1：波動與湍流的相互聯系，包括波動的三種類型、波與湍流、地球物理與天體物理中的湍流。從第2章開始分為3部分。第1部分為從流體力學到磁流體力學，討論了簡單旋轉液體、分層流體的基本理論和磁流體力學，含第2-7章：2.初等流體動力學，包括納維葉-斯托克斯方程、粘性流體中的能量損耗、渦度方程等；3.旋轉流體運動，包括地球自轉偏向力、慣性波、波動與穩定性、羅斯貝波等；4.分層流體運動，包括波西內斯克近似、阻塞高壓、背風波、內重力波、位勢渦度、谷風；5,電動力學方程，包括麥克斯威方程、安培法拉第定律完整版、洛倫茲力、麥克斯威應力、法拉第張力、磁場與速度場的轉換；6.導電流體運動：磁流體力學，包括磁流體力學方程、低磁雷諾數下的磁阻尼、高磁雷諾數下的動力學等；7.湍流的不穩定性與轉換，包括成層切變流的穩定性、理想流體磁流體力學平衡穩定性等。

第2部分為沒有體積力作用的湍流，討論了從基本原理中發展出來的湍流理論，含第8-11章：8.湍流的基本性質；9.湍流語言：運動學與統計學，包括速度關聯函數與結構函數、傅里葉空間、各向同性的簡化；10.流體動力學湍流Ⅰ：經典理論，包括理查森現象與科莫現象、渦旋伸展與實質線伸展、卡霍二氏方程式等；11.流體力學湍流Ⅱ：旋轉、分層與磁流體力學湍流，包括各向同性湍流、二維湍流等。

篇6

應用型教育是以培養知識和能力全面發展，面向生產實踐一線的應用型人才為目標的高等教育。流體力學作為我校理論與應用力學專業的一門重要的專業基礎課，非常廣泛地應用在實際工程中，如管道水力計算以及城市管網設計等。流體力學基本概念多、公式復雜、內容抽象，有較強理論性和較強工程實際意義。然而作者在多年的流體力學教學過程中發現學生普遍感覺該課程比較枯燥難學，學習積極性不高，期末考試及格率較低，應用性不。因此，在我校向“應用型特色科技大學”轉型的大背景下，如何適應“應用型本科教育”的要求，是流體力學教學及實踐中必須面對的問題。

1目前，我校流體力學課程教學存在的問題

（1）教材內容設計偏重理論推導。目前我校使用的流體力學教材主要強調課程的完整性和系統性，偏重于理論推導，選用的例題和練習題的設計過于理想化，與實際應用相脫離，應用性設計不夠突出，偏重于介紹流體力學可以解決工程問題這一點，造成學生剛接觸工程問題時就手足無措，這與應用型大學的培養要求不相適應。

（2）課堂教學效果不好。作者在流體力學課堂教學中發現，通過緒論課的大量工程實例以及視頻教學能調動學生學習的積極性，開學初期，教學效果相對較好，而隨著課程的進行、課程難度的加深，學生的學習積極性越來越低。主要原因有：①學生對流體力學涉及的高等數學、理論力學等課程的知識掌握不盡如意；②流體力學理論性較強，公式推導多，與實際應用相脫節。

（3）缺乏計算流體力學仿真軟件實踐教學。計算流體力學（CFD）技術作為一種數值模擬方法，在實際工程中的應用越來越廣泛，借助CFD技術，可以得到流動細節，如速度、壓力、能量損失、湍動量、漩渦等，從而在產品結構設計和優化方面發揮重要的作用。這就要求技術人員掌握流體力學分析、數值模擬及優化設計的能力。而現階段我校的流體力學教學中并未引入CFD技術，僅安排了一次課來介紹計算流體力學的內容，且完全進行理論教學，學生學了一大堆理論公式，但拿到實際工程問題卻無從下手。

2教學目標和內容設計

針對上述問題，作者在結合本?！皯眯吞厣萍即髮W”的發展方向下對流體力學課程課堂教學方式及實踐環節進行改革。從課程教學內容，教學方式方法，實踐環節等方面進行設計，解決學生學習興趣低，課堂教學效果較差，理論與應用相脫離的問題。同時，通過借助CFD豐富教學內容，增強實用性，使學生會用仿真軟件求解工程問題。具體改革內容：

2.1突出應用性教學

以培養應用型人才為教學目標，結合流體力學的課程特點，將教學內容分為基礎理論教學部分和考慮應用的專題教學部分。

基礎理論教學內容包括流體力學基本概念、基本原理和基本方程，這是應用的基礎，要求學生重點掌握。授課過程中強調對基本概念的理解和基本理論的應用，而弱化對方程的數學推導，但應明確方程的意義、適用條件以及如何應用方程解決實際問題。專題教學以實際工程問題為切入點，例如以均質液體對平壁和曲壁的總壓力為例，從為什么對平壁和曲壁總壓力進行計算（壓力容器，水壩，潛艇等結構安全），引申出相關知識點（平壁和曲壁總壓力的大小、作用點、壓力體等）和基本理論（流體靜力學基本方程、歐拉平衡方程等），以此加強學生解決實際工程問題的能力。

2.2課堂教學方法設計具有針對性

課堂教學方法也是影響教學效果的重要因素。傳統教學方法以教師主講為主，缺乏與學生的有效互動和交流，教學效果較差。本課程采用師生互動的方式進行教學，對理論教學部分采用教師主講和提問、學生回答的方式；對專題教學的課后練習，集中安排一次課進行分組上講臺匯報，學生自己當評委，自己打分，鍛煉學生主動思考和動手能力，增強對課程應用性的理解。同時，采用多媒體授課，圖片和視頻能形象直觀地表現文字和語言不能描述的現象，如雷諾實驗、卡門渦街等。在成績的構成上除課后作業和專題匯報外，還布置一個課外小任務一觀察生活中的流體力學，例如空調掛機安裝位置問題，讓學生發現生活中的流體力學現象，并結合課堂所學理論知識進行分析，增強學生發現問題、解決問題的能力。

2.3將CFD技術引入課堂教學

在理論教學和專題教學完成后將CFD技術應用于教學之中，做到數值仿真計算與理論推導相結合，增強流體力學的應用性。

（1）授課時對流體力學商用數值仿真軟件Fluent的操作步驟做簡要介紹，結合我校的數值仿真中心，完成代表性例題的數值分析計算，將數值仿真結果與理論解進行對比。

（2）將工程實際問題引入流體力學教學，提高學生面對具體問題的實際操作能力。每學期邀請兩位具有豐富工程實際問題經驗的校外人員來校給學生做一次報告，向學生介紹其建立工程問題的簡化模型和簡化過程，以及采用Fluent求解過程和結果，讓學生學會面對工程問題時準確建立力學模型的能力，同時開闊學生的視野，提高學習積極性。

3主要特色

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中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0225-02

一、前言

我校的學生培養定位是：“立足內蒙古，面向全國，服務國家基礎工業和地方經濟建設，培養崗位適應性強、工作作風踏實的應用型人才”[1]。

建筑環境與能源應用工程專業的培養目標是：“適應社會主義現代化建設需要，德智體全面發展，基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高、具有創新意識和工程實施能力的建筑環境與能源應用工程專業應用型高級技術人才”。畢業生能夠從事工業與民用建筑室內環境與暖通空調、通風除塵、采暖供熱、燃氣供應、建筑給排水等公共設施系統、建筑熱能供應系統的設計、安裝、調試、運行、管理以及建筑自動化系統的方案制訂，并具有初步的應用研究與開發能力，能夠在設計研究院、建筑工程單位、物業管理公司及相關的科研、生產和教學等單位從事技術與管理工作。

《流體力學》是建筑環境與能源應用工程專業的一門主要技術基礎課，也是我校重點建設課程之一，是該專業工程技術人員必須掌握的知識。同時，該課程也是我校環境工程、熱能與動力工程、礦物加工工程、采礦工程、機械設計與自動化等工程專業必須開設的課程。通過本課程的學習，學生應掌握流體力學的基本概念、基本理論以及水力計算的基本方法。流體力學實驗是流體力學課程的重要組成部分，流體力學實驗是發展流體力學理論，驗證流體力學假說，理解流體力學現象，解決流體力學工程問題的一個重要手段，該課程實驗教學質量的好壞影響到學生對知識的了解和掌握，以及動手實踐能力的培養，甚至影響到他們就業后對專業知識的靈活運用。

二、當前實驗教學存在的問題

1.實驗教學現狀。流體力學實驗是《流體力學》課程的重要環節。實驗基本目的要求是：使學生觀測流動現象，驗證所學理論，掌握實驗的方法和操作技能，訓練學生整理實驗資料、編寫實驗報告的能力，培養學生嚴格的科學作風。目前我?！读黧w力學》課程開設的主要實驗項目有：雷諾實驗、伯努利方程驗證實驗、圓形管道沿程阻力實驗、圓形管道局部阻力實驗、一元流動量方程驗證實驗、氣體紊流射流實驗等[2]，全部是傳統的驗證型實驗，由于實驗室房間、實驗器材、指導教師人數等方面的條件有限，綜合型、設計型實驗不能開出。不同專業、不同學時的《流體力學》課程的學生進行完全相同的實驗。在實驗課堂上，實驗指導教師從實驗原理、實驗目的、實驗儀器設備、實驗操作步驟、實驗注意事項、實驗報告格式要求等方面進行講解，之后學生分組進行實驗操作，觀察實驗現象，采集實驗數據，出現問題在指導教師的指導下進行處理，教師根據實驗報告的書寫完成情況和質量來評定成績。雖然實驗項目開設的比較全面，基本覆蓋了課程的主要內容，也有利于增進學生對理論知識的理解，但沒有激發學生的積極性，學生做實驗的主動性和熱情沒有體現出來，只是被動的完成了實驗教學過程，不能培養學生的創新性。

2.實驗教學效果。近年來伴隨著我國教育體制的改革發展和招生規模的擴大，給學校的發展帶來了機遇，使學校的發展取得了長足的進步，但不可回避的是學生質量在不同程度上有所下降，基礎知識不很扎實，給后續教學工作帶來了困難，也是擺在全校師生面前的難題。另外還有相當一部分學生是通過調劑專業而來的，不是他們所鐘情和喜愛的專業，因此，學習積極性也不高，疲于應付，學習目的不明確，態度不很認真，缺乏學習的熱情和動力，只求考試及格過關了事，流體力學實驗課的學習也是如此。

近年來，學校也做了很大努力，在改善實驗條件方面投入不少，但由于學生人數眾多，實驗儀器設備臺套數較少，實驗小組人數偏多，親自動手操作的次數不是很多，感性認識不夠，盡管實驗指導教師想盡一切辦法，盡可能多的創造機會，但收效甚微，實驗效果不理想，有的甚至連最基本的測試儀器，如畢托管的工作原理、使用及注意事項等都不清楚。另一方面，由于小組人數多，實驗測試數據相同，實驗報告抄襲現象嚴重，沒有進行數據的處理、分析、結果的討論，因此對實驗的感悟不深，對所學理論知識的理解、體會起不到作用，同時給實驗成績的考核帶來了不便。

三、課程實驗教學改革內容

1.實驗課的地位。實驗是《流體力學》課程非常重要的組成部分，但是在教學實踐中，往往更多強調的是理論的重要性，而忽視了實驗對流體力學理論學習的幫助。因此要充分重視流體力學實驗的地位，實驗在流體力學教學中和理論課具有同樣的重要作用，流體力學實驗是驗證理論、數值計算結果的唯一途徑，是學生獲得流體力學感性知識的主要方法，有利于學生對抽象知識的深入理解，促進學生進一步思考，培養他們的擴散思維，調動他們學習的積極性。另外，要樹立重視實驗教學、熱情服務學生的觀念。首先要重視實驗室建設，無論從政策傾斜還是人力、物力以及資金投入等方面都予以高度重視；其次要尊重實驗教師的地位和實驗教師的勞動，吸引具有一定操作技能和設計構思能力的教師充實到實驗教師隊伍中。

2.優化實驗教學內容?！读黧w力學》是建筑環境與能源應用工程專業的技術基礎課，其內容貫穿了建筑環境與能源應用工程專業的所有領域，如采暖供熱中的熱媒介質（水）的流動，空調工程中空氣、冷凍水、冷凝水的流動，通風除塵中空氣以及粉塵粒子的流動，鍋爐中的煙氣、水、蒸汽、粉塵粒子的流動等，所有這些流動的參數測試分析類似于流體力學實驗，因此流體力學實驗應該與工程實踐緊密結合。而目前《流體力學》課程開設的實驗全部是傳統的驗證型實驗，也是非常經典基礎的實驗，雖然實驗項目開設的比較全面，基本覆蓋了課程的主要內容，也有利于增進學生對理論知識的理解，但是，和專業工程實踐脫節，聯系不密切，學生學習的興趣和積極性不高[3，4]。

在完成傳統經典基礎驗證型實驗的之后，指導組織學生自行完成一次設計研究型實驗，把原有單一的實驗內容組合到新的設計實驗中，如具有一定規模的管網設計實驗，并對設計管網系統進行運行調試，分別測定不同工況下的運行參數，如流量、流速、壓力等，這樣既把流體力學知識和專業課的知識結合在了一起，由于是按照自己的意愿設計的實驗，因而增加了學生的學習興趣，又提高了學生的操作運行技能，同時，在解決出現問題的過程中，使學生學到的知識得到了綜合應用。因此筆者以為，傳統經典基礎驗證型實驗固然重要，可以使學生所學知識得到加深鞏固和理解，綜合型設計性實驗則是對學生綜合能力得到鍛煉和提高的有效途徑。在實驗教學過程中，優化現有實驗資源，在完成傳統經典驗證型實驗的同時，加強了設計性實驗的開出。

3.教學手段與方法。為了達到應有的實驗教學效果，在實驗教學過程中，要打破傳統的實驗指導教師講解學生聽的模式，指導教師與實驗學生采取互動的形式，共同探討實驗的目的、意義、背景、對應知識點以及和相關知識的聯系、完成實驗測定的技術路線等，使學生處于主體地位，積極參與，主動進行。方法可以靈活多樣，教學手段可輔助以教學錄像、多媒體等，對于實驗過程中出現的問題應讓學生互相討論，從中獲得答案，指導教師予以補充。實驗成績的考核不拘泥于實驗報告，應根據學生對實驗目的意義的感悟、對知識聯系的理解、實驗動手操作、問題分析討論、實驗報告質量等綜合評價[3，4]。

四、結語

《流體力學》是建筑環境與能源應用工程專業的一門主要技術基礎課，也是我校重點建設課程之一，同時也是環境工程、熱能與動力工程等專業必須開設的課程。流體力學實驗是該課程非常重要的組成部分，實驗不僅可以提高學生的學習興趣，還可以有意識的培養學生觀察事物的能力、分析解決問題的能力和相互協調合作的能力。因此要轉變觀念，重視流體力學實驗教學，整合流體力學實驗資源，進一步補充完善實驗教學內容，改革流體力學實驗教學方法和手段，不斷研究流體力學實驗發展趨勢，不僅要使學生完成經典基礎的實驗項目，更重要的是要放手讓學生開發設計型、研究型實驗，突出學生的主體性，提高學生學習的主動性和創新性，使每一個完成流體力學實驗的學生從中得到鍛煉和提高，為培養綜合型建筑環境與能源應用工程專業人才奠定扎實的基礎。

參考文獻：

[1]內蒙古科技大學教務處組.內蒙古科技大學本科專業培養方案（2014版）[Z].

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中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

流體力學是一門研究流體運動基本規律以及流體與物體之間的相互作用力的學科，它作為一門嚴密的且應用面很廣的專業基礎學科，是以數學、物理學為基礎發展起來的，也是土木、機械、動力、水利、環境等學科的一門技術基礎課程。改革開放以來，雖然各院校在該課程教學實踐中都積累了豐富的經驗并取得了不少成果，但是在該課程建設中仍存在著許多問題。論文結合教學現狀，從學生興趣培養、教學方法改革以及師資隊伍建設三方面探討提高流體力學教學水平的方法。

一、 流體力學教學現狀

流體力學是一門主要研究流體平衡和運動規律及其實際應用的技術科學，具有理論性強、工程實際應用廣、概念和方程較多且易混淆、對學生高等數學知識及綜合分析和處理問題能力要求較高等特點。流體力學建立在理論、計算、實驗三大技術手段之上，是化工、土木、機械等眾多學科或專業的基礎學科。另外，流體力學在環境工程設計和實際工程中也有著廣泛的應用，是水處理設備設計與應用的必備知識，以及生態分析的重要理論基礎。同時，流體力學是環境工程與其他學科體系溝通的橋梁，這個橋梁作用是其他基礎課或專業課無法替代的，直接影響到環境工程學科體系的完善性。因此，提高流體力學課教學質量，使學生學好本門課程，培養學生分析問題的能力和創新能力，對流體力學課程教學進行改革以適應學科發展顯得十分必要。

目前國內院校的流體力學課程教學過程大體可歸納為“課前預習、課堂教師講授、實驗室實驗、課后教師評閱”的四段串行模式。實踐證明，這種傳統的教學模式在強化理論教學成果以及動手能力的培養方面效果比較顯著，然而在創新意識培養方面卻收效甚微。原因在于：①理論教學中注重經驗理論與公式的講解，而公式多且乏味，導致教師難教，學生難懂，課堂教學缺乏生動性。另外，本科流體力學理論教學模式多為填鴨式教育，對學生而言，流體力學課缺少客觀體驗，理論抽象，不易理解，而由此帶來了一系列的問題是現在流體力學課程教學的主要障礙；②目前，大部分院校的流體力學實驗教學多采用傳統驗證性實驗，每一學生進行的實驗完全相同，教師由實驗報告的數據評定實驗成績。雖然實驗有利于增進學生對理論知識的理解，但此手段不能激發學生的積極性，無法體現學生的主體性，也不能培養學生的創造性[1]。由于實驗教學內容多數為驗證性實驗，在按既定的理論知識和實驗方案實踐的過程中，學生所得到的主要是從理論知識到實踐成果的收獲，而教師的作用主要是理論知識的傳授，具體實驗的演示、引導與糾錯，甚至有時會耳提面命，因此學生作為學習主體的創造性很難有機會得到展示。

因此，采用一種有效的教學方法進行流體力學理論和實驗教學的改革，激發學生的學習積極性和主動性，以提高流體力學課程教學質量，并對相關專業產生積極的影響，從而促進學生創新性的培養非常有必要。

二、 培養學生對邏輯思維的興趣

學生對任何概念和公式的形成、理解有一個過程，而在流體力學中，這些概念、公式又較為抽象，要求學生具備較強的邏輯思維能力，因此，根據學生掌握知識的快慢，耐心引導學生進行邏輯思維，培養學生對邏輯思維的興趣，使他們產生對邏輯推理的愛好，就成為教學中的關鍵。例如，流體力學中的三大方程――連續性方程、動量方程和能量方程需通過輸運公式逐步推導而來，如此的教學安排便使知識較為系統、連貫、緊湊，并有利于認識各個方程的物理意義。而輸運公式的推導由于邏輯性較強，講授時就需要花費較多的學時和精力來理清邏輯思路，理解每一步推導中的物理含義和數學要領，使學生對輸運公式有一個清晰準確地理解。最后，將輸運公式中的物理量換成質量、動量、能量即可得出連續性方程、動量方程和能量方程，如此便形成了較為完整的邏輯演繹體系。此種方式不僅使理論教學更加清晰明了，而且會使學生對將要學習的知識接受產生極大興趣，具有更加強烈的探索感和求知欲。

三、 教學方法探討

教學方法作為聯結教師和學生的重要紐帶，在提高教學質量方面起著重要的保證作用。為了更好地適應學科發展要求，工科“流體力學”課程方法的改革勢在必行，作者結合自身多年的教學經驗，針對該課程特點，認為應該在以下幾個方面進行課程教學方法改革。

（1）重視緒論課的作用

部分教師認為緒論課僅是對流體力學的簡單介紹，作用不大，所以對緒論的授課過程照本宣科、枯燥無味。其實緒論課對整個教學活動的成功與否起了至關重要的作用，它不僅是學生了解流體力學課程的窗口，也是教師教學水平的第一次展示。

講授緒論課的較好方法是介紹流體力學的成就、發展方向、廣闊前景及其在國民經濟中的重要作用等。教師要注重講解流體力學知識在工程中的應用，特別是教師自己承擔的科研項目，以展示流體力學在科學和工程技術中所取得的輝煌成就[2]。例如，通過介紹流體力學理論在“神舟號”系列飛船上的廣泛應用，使學生明白流體力學這門相對古老的學科還具有旺盛的生命力；通過介紹美國華盛頓州的塔科馬懸索橋在1940年秋天的大風中倒塌的例子，說明在實際工程中忽視流體力學會造成巨大的災難[3]。另外，流體力學的發展史對于激勵學生的學習熱情也有著非常重要的作用。在上課的同時，要善于借助互聯網，及時的將一些重要理論的發展過程、重要研究成果展現在學生的面前[4]。

（2）從實例中引出教學內容

流體力學雖有概念多、邏輯性強、理論上較難理解的特點，但卻與生活和生產實際密切相關。在具體教學內容的講解過程中，穿插一些生活中的現象，并結合課本中的理論“雙管齊下”，利用學生求趣、求新、求知的心理，引導學生學習并掌握教學內容。例如，在講流體粘性時，比較水的粘性和油的粘性；在講流體靜力學知識時，可講一些水庫垮壩事件，主要是設計時有缺陷和施工存在著質量問題，不能承受水對壁面的靜壓力。另外，還可以進行一些相關事例的延伸，如是否建設三峽工程時流體力學專家的爭論，通過分析得到的建設三峽工程必要性的結論等，使學生切實體會到學好流體力學的重要性[5]。利用這些鮮活的事例，使課堂教學更生動、更有意義。

（3）師生互動，培養良好學風

調動學生主動的學習，培養學生良好的學風，提高學生綜合素質，是加強流體力學教學效果的重要條件。作者在每次講課后都會對本次課程的內容進行總結，然后下次課隨機抽取部分學生回顧上次課的內容，并讓其他學生作出補充和建議。在課堂上，多為學生提供隨堂練習的機會，師生互相之間進行探討和思考，針對練習中的問題講解做題思路和方法，給予糾正和補充。這種授課模式充分調動了學生的主觀能動性，課堂氣氛活躍，有利于拓寬學生的思維深度，查漏補缺。學風對于任何一門課程教學的成功與否都起到了非常關鍵的作用，所以從第一堂課、第一次作業就要嚴格要求學生，對作業的批改做到一絲不茍，指出其作業中的各種問題并要求其修改。例如，要求學生對作業中的每道題，在解答時必須寫出已知、求解，并畫出相應圖示，這些小細節可以幫助學生以簡明的方式加深理解題意，取得了較好的效果。

（4）重視實驗教學

流體力學按研究方法可以分為理論流體力學、實驗流體力學和計算流體力學。實驗流體力學是理論流體力學發展的基礎，是計算流體力學的檢驗依據。因此，實驗教學在流體力學教學中有著極其重要的地位。流體力學中的公式繁多，難以記憶，難以理解，通過實驗可以加強學生對公式的感性認識，有助于學生深刻理解公式和概念的物理意義。例如，在講解伯努利方程意義的時候，單從公式上講解并不形象，通過能量方程實驗，可以使學生非常直觀的理解伯努利方程中每一項對應的意義。對于沒有開的實驗課，通過在網絡上收集照片、視頻等展示給學生，也可提高學生對理論知識的理解[6]。

（5）傳統教學方式和多媒體技術互補

過去，流體力學課程在教學手段上采用板書教學，這種方式能夠在教師的書寫和同步的講解中促進學生的積極思維與參與意識，但對教學內容中比較抽象的概念、復雜的流動現象和流動規律，很難用語言和文字準確、形象地描述。多媒體教學最大的優點是形象、生動、具體、直觀、易于理解且信息量大，但也有不能突出推導過程和思維、學生對知識的掌握比較膚淺的一些弊端。將傳統教學方法和多媒體技術綜合應用于教學過程是一種很好的方法，在講授偏重于推導過程的內容時采用傳統授課方式，而講授直觀形象的內容時采用多媒體教學方法，做到取長補短、優化組合，會獲得較好的教學效果[7]。

四、師資隊伍的建設

為適應素質教育的需要，教師不僅要掌握先進的教學手段，而且要努力研究實施素質教育的教學方法。在實際教學過程中，要靈活應用各種教學方法，并且要善于歸納總結教學經驗，虛心向有經驗的教師請教，同時要高度重視學生的反饋信息，不斷調整自己的教學思路，只有這樣才能逐步提高自己的教學水平。社會發展對教師的自身素質提出了更高的要求，教師要明確教學水平的提高和發展是一個畢生的過程，教師應該不斷開闊視野，更新知識體系，才能形成對流體力學更深層次的理解和認識。

五、 結論

論文結合流體力學教學現狀，從學生興趣培養、教學方法改革及師資隊伍建設三方面論述的教學方法，將教與學有機結合起來，使枯燥的流體力學課堂變得生動活潑，多方面激發學生的主動性、積極性及創造性。將上述方法運用于教學實踐后發現，該方法能夠有效的提高流體力學課程的教學效果。

參考文獻

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[2]王發輝，?？∮拢瑥埖?“流體力學”立體化教學體系的構建[J].電力教育，2009（12）：102-103

[3]鄒惠芬，張培紅，葉盛.流體力學多媒體教學的探討[J].沈陽建筑大學學報（社會科學版），2008（4）：507-509

[4]潘良明，何川，陳紅.流體力學立體教學法初探[J].中國電力教育，2008（11）：73-74.

[5]陳霞.流體力學教學方法的探討和研究[J].科技文匯，2011（9）：104-108

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一、提煉課程核心思想、調整教學內容

近幾年來，隨著我國及上海市海洋戰略布局和海洋經濟的發展，上海海洋大學作為一所以海洋、水產和食品為特色的高校，在學科和專業建設方面取得了較大進步，《工程流體力學》作為一門專業基礎理論課，其地位愈來愈顯得重要。其中海洋學院、食品學院和工程學院幾十年來在本科和研究生教育中，一直將《工程流體力學》和《高等流體力學》作為一門相當重要的專業基礎課。特別是，工程學院的機制專業將《工程流體力學》作為該專業學生的一門必修課，隨著學校的發展，這門課程必將滲透到生命學院的水產、水生物、設施漁業、水環境等專業和方向中。目前根據已定的教學計劃，每學年有近650名學生學習這門課，由于各專業對其內容眼球的不同，需要結合各專業的特點，提煉課程核心思想、調整教學內容，通過不同的模塊組合，確實提高學生的學習興趣，促進教學質量的提高。

上海海洋大學《工程流體力學》任課教師根據多年的教學大綱及要求編寫了“工程流體力學”教材，同時完成了配套教材的ppt電子教案，要求學生掌握流體力學的基本知識、原理和計算方法，主要包括：靜平衡微分方程、流體對固壁的總壓力、流體運動的描述、伯努利方程、動量（矩）方程、量綱分析、相似原理、繞流阻力等。在弄清概念，掌握理論的基礎上，能夠學會運用基本理論分析解決實際問題，并掌握基本的實驗技能，為從事專業工作、科研和其他專業課的學習打下基礎。為了便于學生的自主學習，又出版了配套教材的“工程流體力學習題解析”一書。同時根據實際工程需要，將《工程流體力學》的教學內容分為3個層次，即流體力學的基礎理論、流體力學知識與進展、流體力學應用與實踐， 克服了以往過分重視理論知識的介紹，輕視其應用的弊端。此外，還相繼開出了流體力學獨立實驗課、計算流體力學等。

同時，根據不同專業的具體需求，在課程設置、教學內容上都作了許多相應的調整。例如在全校新開了“工程流體力學的應用”課程，受到了學生們的歡迎，選修這門課的學生相當多，容量達95%以上。并設計了不同的模塊組合，對機械專業的學生，在已完成《工程流體力學》教材的二版修訂中，在第8章中增加了明渠流動內容，增加了水波理論等內容；針對食品專業的需要，增加了氣體及熱力學類內容，并補充五套自測題供學生選用，確實提高了學生的學習興趣，并促進了教學質量的提高。

二、改進教學手段，優化教學過程，加強教學互動

由流體力學團隊編寫的《工程流體力學》教材，于2006年由上海交通大學出版社出版，同時出版了與之配套的“工程流體力學習題解析”，為了便于教師教學，同時制作了與本教材配套的制作精美、圖文并貌的CAI課件，生動地描述了流體力學的一些理論及現象，大大減輕了流體力學理論的學習難度，提高了學生學習的興趣和效率。這些系列教材的出版，對該課程的建設和質量提升，起到了非常重要的作用。不但受到了本校學生的好評，同時還受到陜西理工大學、中國民航大學、浙江海洋學院及天津城市建設管理職業技術學院等許多學校的歡迎，這些學校對系列教材給予了充分肯定。圖書發行突破2萬本，出版方已無庫存。

充分利用網絡資源，將課堂理論教學教案、主講教師課堂教學的部分錄像進行網上共享，使用錄像片、流體力學演示實驗教學片、電子教材等多媒體教學手段，使學生感到難以接受的流動力學概念變得十分生動具體，加深對教材內容的理解，提高教學質量。使學生能夠隨時復習、預習相應的課堂教學內容。同時充分利用上海海洋大學的E-Class網絡平臺，進行網絡實時習題、例題解答，以及課后答疑網絡資源及軟硬件的建設，形成師生交流的互動平臺，真正提高網絡教學的實用性。強調計算機在流體力學教學中的應用

在充分利用現代教學手段的同時，不能忽視傳統教學方法的作用。本課程采用多媒體與板書相結合的教學模式，充分利用多媒體教學信息量大,圖像清晰生動的特點, 結合傳統板書講解復雜理論推導的優點，不僅直觀清晰，一目了然，而且對重點部分又能反復講解，以達到學生基本理解并具有一定想象能力。例如在講解研究流體運動的兩種方法：質點法和空間點法時，多媒體上會出現公交車客流量觀察方法的動畫，使學生既易于分清這兩種方法的不同，同時又強調一個相同的目的。又如在講到流體的漩渦運動時，有龍卷風作強烈旋轉運動的畫面；講到伯努利方程時，有踢任意球進球門的畫面。理論教學上嚴謹，但是動畫及多媒體生動、形象，使得學生在學習時既不感到枯燥，同時又能加強對基本理論的理解。由于學生數很多，教學上采用大班課的形式（基本上每個教學班有近100名學生），多媒體教學發揮了很大的作用。它使繁冗的公式推導成為一個簡單的講解過程，將復雜的流體運動生動形象地表現出來，同時對重點和難點反復在黑板上演示講解。這兩個方法相輔相承，取得了很好的教學效果。這種授課方式既有利于避免研究生因長時間精力高度集中而產生疲勞,又有利于他們理解并掌握復雜的流體力學基本理論。

2008年“工程流體力學”教材獲上海海洋大學教學成果一等獎。作為普通高校重點教材建設項目之一，2009年被上海市教委評為優秀教材三等獎，2011年獲得上海市教委重點課程建設項目（滬教委高〔2011〕48號），極大地提高了上海海洋大學來在流體力學行業的影響力。

三、完善實驗教學條件，形成完整的教學實驗體系

在注重理論教學的同時，加強實驗教學環節，2011年3月由上海海洋大學主編的《力學基礎實驗指導-理論力學、材料力學、流體力學》，由同濟大學出版社正式出版發行，其中的流體力學部分（第三大部分），從根本上解決了實驗指導書與實驗儀器不配套的問題，有效提高了流體力學實驗教學質量。2009年下半年新添置了多功能流體力學實驗裝置、動量定理實驗儀、流動圖形顯示儀、畢托管測速實驗儀、虹吸管實驗儀、勢流疊加儀、空化實驗儀等流體力學實驗設備，新開設了大量的設計型和創新型流體力學實驗，使學生、教師互動，用實驗數據來驗證理論，來觀察抽象的流體運動；用理論知識解釋一些流體現象，發現新的現象。這種教學手段提高了教學效果。同時在互動中，將有關科研上對于流體力學的一些熱點問題以討論的形式引入教學，充分地調動了學生的學習熱情。通過實驗驗證加強感性認識：在許多重點和難點的地方，基本上有配套的實驗，從實驗中學習，既能培養學生從實踐中發現問題并進行深入分析的思維習慣，激發他們的學習熱情，同時也是加強印象、加深理解、克服難點的手段之一。

針對個別專業的特殊需要，開設了流體力學獨立實驗課。實際的流體運動非常復雜，因此通過流體力學實驗是揭示流體運動規律的一種重要手段，為了幫助學生加深對所學理論的理解，更好的用所學理論解決生產實際中的問題，經過多方籌建，2009年我校海洋環境專業開設流體力學獨立實驗課，共16學時，實驗內容主要包括：能量方程實驗、雷諾實驗、動量定律實驗、沿程水頭損失實驗、局部水頭損失實驗、畢托管測速實驗、管道測流量實驗、流動顯示實驗、虹吸實驗及勢流疊加實驗等；針對食品專業的需要，開設了氣體及熱力學類實驗。

四、實現教學和科研的互動

在任課教師積極參加各類相關的學習與培訓的同時，強化任課教師的科研觀念，以科研帶動教學，以教學促進科研，進行有效的縱、橫向科研聯合。任課教師積極參與各類教學改革和科研項目，如深水網箱水動力研究、漁船螺旋槳軟件系統設計、人工魚礁流場分析、海洋結構物的流固偶合分析、海洋波浪能的研究開發等。通過這些項目的研究，加深了對流體力學在海洋科學中實際應用和最新進展的了解。在畢業設計環節，每年選作以流體力學基礎理論及其工程應用為畢業論文課題的本科學生20余人，研究生10人。取得多項教學改革和教學研究成果，并在生產實踐中得到應用，如流體力學團隊教師編制的“漁船螺旋槳系統設計軟件”獲得2007年上海海洋大學科技成果三等獎，該軟件目前已被濰坊柴油機廠、玉林柴油機廠等國內主要柴油機生產廠家廣泛應用。我校工程學院羊曉晟、侯淑榮、馬利娜、沈小青同學的“一種新型海洋波浪能發電裝置”項目，參加2011年由、中國科協、教育部、全國學聯和地方政府共同主辦的、在大連理工大學舉行的第十二屆“挑戰杯”終審決賽，在全國1935所高校選送的16976件作品中突潁而出，獲得“全國競賽三等獎”。該項目由流體力學老師指導，并突破了波浪及流固耦合理論，極大地激發了學生對本課程的學習熱情。今后，本課程將在大學生科技創新中發揮更大的作用。

五、教學效果的考核

《工程流體力學》課程具有理論性強、公式多、數理基礎要求高的特點,為幫助學生的學習,僅僅通過教材講解還遠遠不夠,需要配套必要的習題。在現有基礎上，更新試題內容，完善試題庫建設，考慮到我校研究生教學的特點, 團隊根據新編著教材的主要內容, 以章節為單位,精心篩選和編寫了典型習題集,力圖做到其中的習題一定要具有典型性。習題的數量不能多,更不能類似和重復,學生通過習題練習,能有效地掌握教材中的基本知識。提高試題質量，真正做到教考分離，促進教學質量的提高。該試題庫具有以下功能：平臺提供自動組卷、手動組卷、互動組卷，條件設定靈活全面；試卷自動轉換成WORD文檔，方便打印輸出；自定義追加試題入庫，采用WORD文檔格式編輯批量入庫。

在考核中，平時成績、實驗課成績和期末成績比例為15%、20%和65%。實踐證明，該考核方法取得了很好的效果。

六、結語

總之，對于《工程流體力學》課程教學內容改革的初步探索分析，可以促進教學觀念的改變，按此目標授課，對教師提出了更高的要求。同時，還可以促進教材建設、實驗室建設及其儀器設備的更新，提高學生的動手能力及科研能力，從而實現“學有所用”，“教學相長”。

高等教育教學改革，特別是專業基礎課程體系及教學內容的改革，是一個系統和長期艱巨的實踐過程，專業教師任重而道遠。只要不斷努力和探索實踐，就可以開拓出一條符合各個專業需求的、更加富有成效的新途徑，取得更好的教改成果。

本文受“2011年度上海市教委重點課程建設項目（滬教委高〔2011〕48號）”資助

[參考文獻]

[1]袁恩熙.工程流體力學[M].北京:石油工業出版社,2002.

[2]James A.Fay.Introduction to Fluid Mechanics.Cambridge: MIT Press,1994

[3]Bruce R Munson, Donald F.Young and Theodore H.Okiish. Fundamentals of Fluid Mechanics,5th Edition, New Delhi:John Wiley &Sons,2002

[4]Robert W.Fox,Philip J.Pritchard and Alan T McDonald. Fluid Mechanics,7th Edition. Hoboken:John Wiley&Sons,2009

[5]Frank M.White.Fluid Mechanics,6th Edition.New York: McGraw-Hill,2008

篇10

作者簡介：尹雪梅（1979-），女，四川資中人，鄭州輕工業學院機電工程學院，講師；張文慧（1980-），女，河南焦作人，鄭州輕工業學院機電工程學院，講師。（河南鄭州450002）

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）10-0098-02

目前，鄭州輕工業學院（以下簡稱“我院”）的制冷與低溫工程專業已被評為國家級特色專業。為了加強制冷與低溫工程專業學生能力的培養，造就人才，有必要對制冷與低溫工程專業的教學進行全面的改革。

“流體力學”是制冷與低溫工程專業的一門重要的專業基礎課，主要分為流體靜力學和流體動力學，研究流體平衡、運動規律、流體和周圍物體之間的相互作用力及其實際應用的科學。由于流動現象和流動規律及其影響因素十分復雜，故其具有理論性強、概念抽象和公式較多、實際工程應用廣、對學生的綜合分析處理問題的能力要求較高等特點。[1]加上學生對流體流動機理普遍缺乏感性認識，導致“流體力學”課程歷來被公認為是教師難教、學生難學難懂的課程之一。[2]因此，迫切需要進行“流體力學”課程教學改革，使學生學好本門課程，提高課程教學質量，使學生能更深刻地理解和掌握專業理論知識，培養學生的綜合分析應用能力和創新能力，全面提高專業素質。

分析目前我院制冷與低溫工程專業“流體力學”課程教學的現狀，發現存在以下主要問題：首先，“流體力學”理論性強，概念多而抽象，難以理解，學生普遍缺乏對流體力學問題的感性認識，學習興趣不高；其次，課程中公式繁多，推導過程復雜，且大多涉及到“高等數學”的偏微分方程，另還涉及到“大學物理”、“理論力學”、“材料力學”等方面的知識，學生理解困難；另外，學生對所學的知識不能靈活應用。因此怎樣激發學生的學習興趣，選擇合適的教學模式組織教學，全面實現該課程教學目標，提高教學質量，是該課程教學亟待解決的問題。

一、改革教學方法

學好“流體力學”這門課對于制冷與低溫工程專業的學生來說至關重要。讓學生理解流體靜止和運動的規律及其影響因素，不僅能為學生學習后續的專業課程提供必要的理論基礎，也能為學生以后分析解決實際工程中的實際問題提供理論指導。怎樣才能讓學生學好這門課，筆者結合自己的教學經驗，認為可以從以下幾方面著手。

1.激發學生學習興趣

學生是學習的主體，而“流體力學”又是大家公認難學的課程，因此學生的學習積極性高低決定著“流體力學”這門課教學的成敗。

要提高學生學習“流體力學”的積極性，首先要上好“緒論”課?！熬w論”課是學生接觸和了解“流體力學”這門課的窗口，也是教師的教學水平和教學方式的第一次展示，“緒論”課上得好不好直接影響到“流體力學”課程教學的成功與否。通過“緒論”課讓學生對“流體力學”的發展及其廣泛的工程實際應用有一個大致的了解，使他們充分意識到“流體力學”知識和我們的生活及國家的建設密切相關，深刻理解“流體力學”知識在今后的學習和解決實際工程問題中的重要作用。[3]

教師在講授一些理論知識之前，可先舉出很多貼近生活的有趣實例或者先提一些問題來激發學生的學習興趣，啟發引導學生積極地思考。例如在講液體的粘性之前，可以先問學生：在水中游得快還是在油中游得快？為什么？又如在描述流體運動有兩種方式――拉格朗日法和歐拉法時，可以將在座的學生和教室里的每個座位作為研究對象來進行類比，從而讓學生很容易的理解兩種方式。通過舉例和提問的方式，讓學生帶著問題去學習，讓學生親身感受到參與教學活動是一件樂事、趣事，由愿學到愛學再到樂學。實踐表明：列舉事例或提問的方式可以避免學生學習的枯燥感，活躍課堂氣氛，不僅可以吸引學生的注意力，激發學生學習的主觀能動性，還可以使學生充分意識到本課程對今后學習和工作的重要意義，并且能加深學生對所學知識的理解和記憶，使學生分析問題和解決問題的能力得以提高。

另外，還應充分利用多媒體，通過圖片、動畫讓學生直觀了解各種流動現象，而不是停留在抽象層面，從而提高學生學習“流體力學”的興趣。

2.巧妙講解公式

為了定量地描述流動現象和分析流動機理，需要應用數學工具。學生要真正理解基本概念、重要公式，首先就要讀懂數學，然而讀懂了數學不一定意味著明白了數學符號背后所代表的物理意義?！傲黧w力學”教學實踐表明，學生從讀懂數學到理解流動問題的物理本質有一個過程。教師的一個重要任務就是做好各方面的工作，幫助學生完成從讀懂數學到理解流動的物理本質這一過程的轉變，進一步建立起科學的思維方式。

“流體力學”在分析介紹歐拉平衡微分方程、歐拉運動方程、連續方程、動量方程、伯努利方程等理論知識時都有大量的公式，這些公式涉及一些高數、物理、力學方面的知識，特別是大量的偏微分方程，加上“流體力學”的公式推導采用歐拉法，與物理及其他力學不同，學生的觀念不易改變，而且推導過程復雜，學生理解掌握很困難。如果過分強調“流體力學”知識的嚴密性和完整性，對每個公式的每個推導細節都逐一介紹，推導過程將會枯燥無味，學生只會被弄得糊里糊涂，興趣全無。而如果直接給出公式，讓學生死記硬背，只能讓學生不知其所以然，當然也就不能真正用所學知識來解決實際問題了。

根據多年的教學經驗，筆者認為：“流體力學”中公式的講解應將重點放在概念引入、理論模型建立的思想、基本原理和主要步驟以及公式的物理意義與應用限制上。首先對基本概念力爭講透，概念清楚了，公式的講解推演才有意義。然后重點使學生明確公式的物理意義及公式中各項參數的物理意義和幾何意義，只有真正理解了公式的物理意義，才能靈活使用公式解決實際工程問題。最后應強調公式的應用范圍及應用注意事項。由于流動的多樣性，“流體力學”中的很多方程都是在一定的條件下得到的，如伯努利方程就有多種形式（理想流體、實際流體、流體是否可壓等），在具體運用時，要根據具體情況選用正確的形式。

3.充分利用作業

學習的最終目的是讓學生能夠獨立自主地解決實際工程問題。如果基本原理掌握了，接下來就是如何用這個原理去解決實際問題。課后作業是檢查學生對所學知識理解、掌握程度的一種手段，同時也是培養學生分析、解決問題能力的一種方法。

首先應由學生獨立地完成一定量的課后練習題，這是“流體力學”學習過程的重要組成部分，解題過程實質就是利用“流體力學”的基本原理和基本方程分析和解決實際問題的一個訓練過程，課后習題可以幫助學生加深對基本概念和基本理論知識的理解。

然后再由教師通過習題課的方式，利用具有代表性的習題和一些學生普遍認為困難、出錯多的習題，講述流體力學原理在工程實例中的應用。在講解習題時，重在提供條理清晰的解題思路、詳細具體的解題步驟，使學生在此過程中掌握解決問題的正確方法和技巧，以便在以后的學習工作中舉一反三、觸類旁通、學以致用。這一過程增強了學生對流動過程物理本質的理解，將物理問題與數學工具有機地結合起來，有助于學生對與專業相關聯的實際工程問題進行認真思考，有效的增強了學生分析并解決實際問題的能力。

二、改革教學手段

多媒體教學以其形象、直觀、生動、具體、易于理解的教學特點，豐富的教學內容，被高等院校廣泛采用，并深受廣大師生的歡迎。[4]

多媒體教學在“流體力學”教學過程中發揮著重要的作用。利用多媒體，可將“流體力學”中那些難以用語言描述的流動圖像、抽象難懂的知識點，如拉格朗日和歐拉法的描述，流線與跡線、層流、湍流等，通過圖片、動畫和視頻資料直觀形象地展現給學生，使其從感性認識開始建立清晰的物理概念，較容易地掌握相關內容，并使學生的邏輯思維、綜合分析能力得以提升。另外一些需占用大量時間寫板書表述的和不易通過板書表述的內容也可利用多媒體制作Power Point課件。如莫迪圖、水頭線、各種流場和一些典型的例題習題等。采用多媒體教學，授課的信息量增多了，教學內容更豐富了，學生在有限的時間內接收的知識更多了，學生的學習興趣提高了，學生的思路拓寬了，教學質量也提高了。

多媒體教學的發展并不意味著要摒棄傳統的板書教學。有很多學生認為板書能讓他們有更多的時間去思考消化一些抽象的東西，更有利于對基礎知識的理解和掌握。根據“流體力學”既有抽象復雜的流動機理又有大量的基本概念、基本方程的特點，在教學過程中應將多媒體教學與板書教學相結合，揚長避短，發揮各自的優勢，為教學工作更好地服務。如對某些特定的流動現象，可以通過多媒體教學，加深學生對流動現象和機理的理解。而對于較重要的公式及一些重點難點內容還是采用板書教學，例如流體力學基本方程的推導過程依然使用傳統教學中的板書，有利于學生集中注意力，讓學生更清楚地看清步驟、方法和解題思路。這樣既可留給學生足夠的思考時間，又可加深學生對重要知識的理解，從而獲得良好的教學效果。

三、 結束語

總之，高等教育教學改革，特別是專業課程的教學改革，是一個長期而艱巨的實踐過程?！傲黧w力學”是制冷與低溫工程專業的一門重要的專業基礎課，在教學中要根據學校的具體情況改革教學方法和教學手段，借助現代教育技術與手段，充分調動學生的學習興趣，結合生活、生產、科研中的實際問題，進行深入淺出、生動活潑的講解，揭示問題的本質，向學生傳授治學方法，擴大學生的知識面，培養學生獨立思考問題、分析問題、解決問題的能力，培養學生的創新精神，以取得更好的教學效果。

參考文獻：

[1]王偉.土木專業工程流體力學課程教學研究[J].山西建筑,2008,34(21).