应用型本科院校流体力学教学改革探索.docx

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1、应用型本科院校流体力学教学改革探索 摘 要：针对流体力学课程困难、抽象的特点和学生畏难、厌学的现状，从学生的重视程度和学习爱好、教学内容和教学环节、教学方法和手段等几个方面进行该门课程教学改革策略的探讨，以期提高老师的教学水平和学生的学习效果。 关键词：流体力学；教学方法；应用型本科院校 中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1012-410712-0033-02 流体力学是宿迁学院土木工程专业的一门重要的专业基础课。流体力学具有基本概念多、公式困难、内容抽象等特点，是一门既有较强理论性又有较强工程实际意义的课程，因此，该课程既可以培育学生良好的逻辑思维实力和分析推理实力，又可以

2、培育学生分析问题和解决问题的实力。然而学生的实际状况是由于在高校前两年接触最多的是固体力学，已形成肯定的思维定式，而且由于精简学时的缘由许多流体力学课程中须要的高等数学学问没有讲解，到了大三一旦遇上流体力学这个簇新事物，可能接受起来会遇到很多困难1。学生普遍感觉该课程枯燥乏味、难学，存在畏难、厌学心情，期末考试不及格率较高。在学校提倡培育应用型人才的大背景下，有必要依据课程性质从提高老师教学水平和提高学生学习效果进行探讨。 一、引导学生重视，激发学生的学习爱好 强调课程的地位和重要性 老师除了说明流体力学在整个专业教学中的地位和作用外，还可补充说明它是注册结构工程师基础考试中公共基础考试科目。

3、此外，还可说明往年期末考试通过率的状况，以给学生适当加压。当然，更重要的是还要说明该课程的学习方法，以帮助学生树立信念。 通过人物、工程实例及专业应用调动学生的学习爱好 “爱好是最好的老师，而老师则是点燃学生学习爱好的火炬”。如何调动学生的学习爱好是老师考虑的首要问题。在教学过程中可以穿插举出古今中外的科学家、工程师生平事迹和工程实例以调动学生的学习爱好。如大禹实行疏壅导滞的方法治水三过家门而不入；志向流体力学奠基人欧拉16岁就获得硕士学位，双目失明后仍旧从事科学探讨直至去世当天还在进行科学探讨等2。如两千多年前李冰利用“深淘滩，低作堰”建立的都江堰；大约在同时期，古罗马人建成了大规模的供水管

4、道系统等。除此之外，还可以介绍流体力学在土木专业及其他专业的应用，如美国华盛顿州塔科马大桥被大风摧毁、汽车“风阻”和飞机“音障”等事例。 将CFD技术引入课堂调动学生爱好 计算流体动力学技术日趋成熟，已经成为探讨流体力学的一种重要方法。在流体力学教学过程中引入CFD技术，不但可以将理论性较强的内容形象化，加深学生对基础理论的理解，而且可以开阔学生的眼界，激发学生的学习爱好和探究精神。如对欧拉法中流线的模拟、圆管中层流和湍流流速的分布、局部阻力损失的流场分析3。 二、教学内容的取舍和教学环节设计 教学内容的取舍 流体力学学问面广，内容繁多，在学时限制的条件下要结合专业教学要求合理取舍。对土木工程

5、专业而言须要驾驭的内容有：流体物理性质；流体静力学；流体运动学和流体动力学；阻力损失；管道流、明渠流及渗流。 1.重要问题的处理。首先，要从力学角度分析流体的流淌性。流体与固体的主要区分在于流体的流淌性，其根本缘由是流体和固体对承受剪切力的表现。为了形象说明，可以引用“抽刀断水水更流”的诗句4。当然，还需说明无论流体静止还是运动均不能承受拉力。 其次，要理解连续介质假设的概念。微观上，流体是由大量分子构成的，是离散的，不连续的，这给我们探讨流体力学问题带来了困难。连续介质假设认为流体是由内部无间隙的连续流体质点构成。这里要理解流体质点微观上“充分大”、宏观上“充分小”的含义。如此流体在空间上就

6、变为连续的，可以借助高等数学的方法来探讨。 2.公式推导的处理。流体力学学习过程中会遇到大量困难的公式，特殊是实际流体伯努力方程的推导让人很难驾驭。笔者在处理公式推导问题时强调公式推导的目的是让学生学习一种思想，学习一种处理问题的方法，将精力集中在公式建立的基本原理和适用条件上，从思路上进行分析整理，淡化烦琐的数学推导过程。这样学生有了独立思索的空间，老师也有了更多的时间来讲解基本概念和基本方法。须要强调的是，流体力学中许多公式都是在肯定条件下推导出的，因此其应用也是具有肯定范围的，公式的应用往往也有肯定的技巧，如伯努力方程的“三选一列”。 教学环节的设计 1.调整习题或考题构成，重视习题课。

7、这里有两个问题须要留意。一方面，流体力学习题历来存在重计算、轻概念的现象，特殊是考题假如全是计算题，就会形成无形的指挥棒。这就不利于学生从整体上驾驭该课程的重点，习题或考题的题型应丰富，除了计算题之外，还应有填空、选择、推断、作图、名词说明等考查基本概念的题目。另一方面，在精选题目时，要留意将理论教学和实际应用结合起来，如查找资料的技能培育。在流体力学的牛顿内摩擦定律、能量损失计算和管道流等部分许多数据都是要查有关工程手册和图表的5。 习题课是流体力学教学的重要环节，为了能够在学时惊慌的前提下开展习题课，老师必需重视习题选择和习题评讲两个方面。一方面，老师应选择具有代表性的题目，另一方面，习题

8、讲评应使学生从解题过程中获得解决问题的思路、方法和技巧，达到触类旁通的效果。 2.重视试验教学，强化实践环节。试验教学是流体力学教学中的重要组成部分，通过试验，不但可以加深学生对流体力学基本原理的理解，而且有助于培育学生的动手实力、独立工作实力和创新实力。如通过水静压强试验，学生明确了测压管水头的含义；通过雷诺试验，学生加深了层流、湍流及临界雷诺数的理解。当然，由于试验室条件的限制，目前的试验主要以验证性居多，在条件许可的状况下应进行设计性试验。 此外，每学期笔者都会布置一个任务，让学生留意身边感爱好的流体力学现象，然后依据课堂所学学问和个人理解撰写论文，以此增加学生的实践应用实力和培育其创新

9、实力。 三、教学方法和手段的改进 注意探讨法与案例教学法的运用 1.探讨式教学方法。教学活动应当是双向的师生互动过程，不应是老师的一言堂。老师应创建和谐、轻松的课堂气氛，激励学生主动发言，表达自己的疑问、见解，激发学生的学习主动性和创建性。如在课堂上通过提问的方式回顾上次课的主要内容，通过“自学提问探讨总结”的方法学习新内容，在考虑学生接受实力的前提下，甚至可以让学生来讲一次课。如通过反证法证明流体静压强的方向，通过隔离体分析法证明流体静压强的大小。通过探讨式的教学方法不但可以调动学生的学习主动性，树立信念，而且还可以培育学生勤于思索、擅长发觉问题、分析问题、解决问题的实力。 2.案例式教学方

10、法。通过将生活和工程案例引入课堂，不但可以增加学生的学习爱好，而且可以加深学生对理论学问的理解，提高学生运用所学理论学问解决实际问题的实力。生活案例有马利奥特容器原理应用于点滴吊瓶和家用饮水机6、洗衣机为什么老翻衣服兜7、捞面条的学问等。工程案例如11013年青海省沟后水库在低于设计水位0.75m的状况下突然垮坝的事故；三峡工程如何在最大流量10104m3/s、水头高达101m、最高流速高达45m/s的状况下不会产生巨大的破坏力等8。 综合运用各种教学手段 流体力学概念抽象、繁多，仅靠传统的一块黑板、一支粉笔不能激发学生的学习爱好。借助于多媒体技术，利用其形象、生动、直观、易于理解并可加强记忆

11、的优点，通过动画、视频资料、数值模拟等手段将困难的流淌现象展示给学生，可取得事半功倍的效果。但是，考虑到多媒体技术授课和传统的授课方法各自的优缺点，结合流体力学课程特点，采纳取其长而避其短、两者兼顾而又两者不弃的原则。 “教学有法，但无定法，贵在得法”。我们要不断更新教学理念，努力提升自身的综合素养，刚好总结教学过程中出现的问题并加以改进，注意教学过程中的每一个环节，多管齐下，才能保证学生取得良好的教学效果。 参考文献： 1王伟.土木专业工程流体力学课程教学探讨J.山西建 筑，2022，. 2张志宏，顾建农，王家楣.“流体力学”课程教学改革的实 践与探究J.高等理科教化，2022，. 3赵琴，

12、杨小林，严敬.CFD技术在工程流体力学教学中的 应用J.高等教化探讨，2022，. 4刘建龙，王汉青，寇广孝.激发学习爱好提高流体力学教 学效果J.中国电力教化，2022，. 5徐艳萍.工程流体力学教学探讨J.江西电力职业学 院学报，2003，. 6毛根海.应用流体力学试验M.北京：高等教化出版社， 2022：8-10. 7武际可.拉家常说力学M.北京：高等教化出版社， 2022：1-7，25-30. 8刘起霞，邹剑峰，王海霞.实际工程中的流体力学J.力 学与实践，2022，. 第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页