導(dǎo)語：如何才能寫好一篇流體力學(xué)知識點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

一、流體力學(xué)課堂的教學(xué)方法

流體力學(xué)是工程技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，其課程性質(zhì)決定了其課堂教學(xué)的內(nèi)容理論性知識多、記憶量大，比較枯燥。學(xué)生在進行學(xué)習(xí)的過程中，容易產(chǎn)生乏味感和懈怠感，導(dǎo)致流體力學(xué)的課堂效果不佳，學(xué)生對知識點的掌握情況不好等問題。在課堂上學(xué)生無法做到全神貫注地學(xué)習(xí)和理解，也就使學(xué)生無法做到對知識點的有效掌握，就會使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣下降。特別是流體力學(xué)與其他學(xué)科和行業(yè)都有一定的聯(lián)系，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中如果不能理解所學(xué)的知識點，對其在其他相關(guān)學(xué)科中的學(xué)習(xí)也有一定的阻礙。由于流體力學(xué)是一門基礎(chǔ)性學(xué)科，學(xué)生在進行學(xué)習(xí)時，其基本的任務(wù)是要將流體力學(xué)的理論知識與重點深入地理解和掌握，但學(xué)生往往忽視了基礎(chǔ)知識以及理論知識的重要性，過分地關(guān)注在例如方程推導(dǎo)等內(nèi)容上，使學(xué)生的學(xué)習(xí)出現(xiàn)斷層，無法做到整體的理解和掌握。針對這些問題，教師可以在課堂中進行一定的改革和變化。首先，教師可以在每日上課前對本次課程所要講解的內(nèi)容進行引導(dǎo)。通過精彩的引言，將本次課程所講的內(nèi)容與前后知識點相結(jié)合，使學(xué)生能夠得到具有極大吸引力以及趣味性的課堂形式。在進行講解過程中可以將流體力學(xué)知識與生活中的自然現(xiàn)象以及科學(xué)原理進行闡釋，從生活中帶入，使學(xué)生產(chǎn)生共鳴，進而做到有效的學(xué)習(xí)。而在課堂結(jié)束后，為了保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，檢查學(xué)生的記憶效果，則可以為學(xué)生進行別致的課后作業(yè)，在課后作業(yè)的幫助下，使學(xué)生能夠有效地記憶知識點和概念，使學(xué)生能夠改善知識點掌握不良的情況，為學(xué)生在其他學(xué)科的學(xué)習(xí)中增添助力。而教師在教學(xué)過程中，對學(xué)生的引導(dǎo)也十分重要。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，容易出現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容理解偏頗、學(xué)習(xí)方法不當以及學(xué)習(xí)的重點掌握不明等問題，這時教師應(yīng)對學(xué)生進行積極有效的引導(dǎo)，特別是在概念的記憶方面，引導(dǎo)學(xué)生以記憶概念為主的學(xué)習(xí)方法，防止學(xué)生過分追求解題而導(dǎo)致的知識點記憶斷層。教師在每章節(jié)的教學(xué)后，應(yīng)對學(xué)生進行一定的復(fù)習(xí)教學(xué)與指導(dǎo)，幫助學(xué)生明確每一章節(jié)的重要內(nèi)容，并對學(xué)生的知識理解做到有效的掌握和補充。

二、多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合

多媒體教學(xué)作為當前較為先進的教學(xué)方式，對豐富教學(xué)內(nèi)容，增添教學(xué)形式都有重要的地位和作用。多媒體教學(xué)目前也成為流體力學(xué)教學(xué)過程中重要的教學(xué)形式之一。多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)不同的地方在于，教師不需要在課堂上利用板書進行教學(xué)內(nèi)容的展示和講解，在教學(xué)過程中，能夠加快教師的教學(xué)進度，使學(xué)生能夠輕松地完成繁重的教學(xué)任務(wù)，并通過多媒體教學(xué)形式，在較為復(fù)雜且理解性較強的知識點的學(xué)習(xí)過程中，能夠通過動畫、圖像、視頻以及聲音等內(nèi)容進行輔講解，使學(xué)生更好地理解所要掌握的內(nèi)容。但多媒體教學(xué)也存在著一定的缺陷，例如在多媒體教學(xué)的模式下，教師不需要通過板書進行講解和推導(dǎo)，學(xué)生理解和記憶的時間短，無法保證所有學(xué)生都能夠做到對所講知識有效地理解和掌握，而多媒體教學(xué)在師生互動方面也存在一定的缺陷，學(xué)生與教師的互動減少，教師則無法通過學(xué)生的反饋調(diào)整教學(xué)的進度和速度，使學(xué)生在高壓高速的課堂氛圍下進行學(xué)習(xí)，長時間就會造成學(xué)生注意力不集中，教學(xué)效果大打折扣?？梢?，多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)，在教學(xué)過程中缺一不可?？梢酝ㄟ^對二者的結(jié)合，將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢與劣勢互補，以做到最有效最積極的課堂教學(xué)形式和效果。

三、結(jié)語

篇2

關(guān)鍵詞：地方高校；流體力學(xué)；理論；實踐

0引言

以航空為特色的濱州學(xué)院的航空專業(yè)學(xué)生，流體力學(xué)是后期學(xué)習(xí)氣體動力學(xué)、航空發(fā)動機構(gòu)造、航空發(fā)動機原理等等課程的基礎(chǔ)課程，航空發(fā)動機分為活塞式和噴氣式，目前大型飛機多采用噴氣式發(fā)動機產(chǎn)生飛機向前運動的推力，其原理是從外部大氣中吸入大量的氣體經(jīng)壓氣機壓縮后部分氣體流入燃燒室和燃油充分混合燃燒后形成高溫高壓的熱氣流入渦輪，最后所有吸進發(fā)動機的氣體由尾噴管噴出，吸入前和排除的氣體發(fā)生了變化變?yōu)楦邏焊邷馗咚贇怏w，根據(jù)力的反作用，由尾噴口噴出的氣體可在發(fā)動機上產(chǎn)生強勁的推力，先進的噴氣式發(fā)動機在設(shè)計階段會根據(jù)相應(yīng)的流體力學(xué)原理設(shè)計不同管徑的流道，設(shè)計壓氣機和渦輪的葉片，因此理順流體力學(xué)的知識點及學(xué)習(xí)思路至關(guān)重要。流體力學(xué)的研究方法可分為理論方法、實驗方法、數(shù)值方法[1-2]。因此在教學(xué)時，可將3種研究方法貫穿流體力學(xué)的教學(xué)過程中。課程學(xué)習(xí)目標有如下4項：①了解流體力學(xué)與其他力學(xué)的本質(zhì)的區(qū)別；②掌握最基本的流體力學(xué)理論知識點，如靜力學(xué)、動力學(xué)、運動學(xué)等；③具有應(yīng)用流體力學(xué)的知識，分析、處理基本流體力學(xué)問題的能力；④利用數(shù)值方法和實驗方法，培養(yǎng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、撰寫實驗報告的能力。

1理論方法

理論知識的學(xué)習(xí)是學(xué)生學(xué)習(xí)時的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，而流體力學(xué)理論知識的學(xué)習(xí)過程中，多注重公式的推導(dǎo)。本文以流體力學(xué)的三大方程之一的連續(xù)性方程為例，講解該公式學(xué)習(xí)的具體的過程，連續(xù)性方程式是質(zhì)量守恒在流體力學(xué)中的表達式。首先學(xué)習(xí)連續(xù)性微分方程。需要建立流體的模型，在空間坐標系下選取一個微小的直角六面體A，并假設(shè)六面體內(nèi)流體的密度ρ有梯度，六面體內(nèi)流體的流動沿著x、y、z軸向，速度為ux、uy、uz，如圖1所示。dt時刻內(nèi)微小的直角六面體A的質(zhì)量流量該變量駐M可分解為在x、y、z方向上質(zhì)量流量的改變量駐Mx、駐My、駐Mz。以x方向為例，dt時間內(nèi)，流進六面體A的流體質(zhì)量流量Mx為ρuxdxdydt，流出六面體A的流體質(zhì)量流量Mx′為。因此，dt時刻內(nèi)在x方向上的流出的質(zhì)量流量駐Mx可表示為：根據(jù)上述推導(dǎo)，可知dt時刻內(nèi)在y、z方向上流出的質(zhì)量流量駐My、駐Mz的大小表示為：因此，dt時刻內(nèi)流出微小的直角六面體A的質(zhì)量流量駐M：結(jié)合質(zhì)量守恒定律，可推出dt時刻內(nèi)直角六面體A的質(zhì)量流量的變化量的變化關(guān)系。質(zhì)量流量與密度、體積、速度的變量有關(guān)，又因為體積及速度沒有變化，因此只和密度有關(guān)?？刂企w內(nèi)密度的減小而減少的質(zhì)量流量：然后學(xué)習(xí)恒定總流的連續(xù)性微分方程對總流的積分。從恒定總流A任意截取出來的細微的一段管道稱為控制體[3-4]。其控制面如圖2所示。過流斷面截面積為A1、A2，平均流速為u1、u2。在單位時間內(nèi)，經(jīng)控制面流進流出控制體積內(nèi)的液體質(zhì)量流量應(yīng)相等。因此可得：u1A1=u2A2即可知截面處的速度與面積成反比關(guān)系，截面積越大速度越小，反之亦然。

2實驗操作

理論知識的學(xué)習(xí)，離不開強力的邏輯思維能力，但是地方高校學(xué)生普遍缺乏此能力。而結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)備，適當?shù)母M實驗，便于學(xué)生理解理論知識，及時互動。因此設(shè)計了基于截面積改變，流體流速變化情況的基礎(chǔ)實驗。本實驗室采用了氣體動力學(xué)試驗臺模擬風(fēng)速，斜壓計測量截面處的動壓強，斜壓計顧名思義就是液壓管傾斜放置的測壓儀器，與桌面存在夾角，因壓強變化量相對較小，傾斜放置可比豎直放置的管路讀取的壓強數(shù)值更為精確。如圖3所示。根據(jù)斜壓計的讀值，由下列公式計算流速。試驗前先做好準備工作，如連接好皮托管與斜壓計的橡膠管，皮托管可感受來流總壓和靜壓，從而得到動壓差，皮托管如圖4所示。把斜壓計根據(jù)基座上的校正氣泡調(diào)成水平放置，在斜壓計內(nèi)適當?shù)姆湃氩糠譄o水乙醇，純度為99.7%，它的密度為0.790*103kg/m3。液面和斜壓計0點重合。靜止時斜壓計讀數(shù)為0mm。實驗過程中，可通過調(diào)整出風(fēng)口截面積的大小，觀測斜壓計內(nèi)讀值（流速）與試驗段截面積的關(guān)系，截面形狀示意圖如圖5所示，實驗數(shù)據(jù)如表1所示。結(jié)合試驗結(jié)果，分析可知，在模擬風(fēng)速不變的情況下，流速與截面積的大小成反比，截面積越大流速越小。而在日常生活中，我們能看到很多的現(xiàn)象和此原理有關(guān)，如河道突然變窄的區(qū)域水流速度很大，山谷里的風(fēng)比平地上的風(fēng)大。

篇3

關(guān)鍵詞：材料科學(xué)與工程專業(yè)；流體力學(xué)教學(xué)；實驗教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）48-0039-02

流體力學(xué)是一門研究流體的受力與運動規(guī)律的嚴密科學(xué)，是一門材料科學(xué)與工程專業(yè)中理論性和實踐性都較強的專業(yè)基礎(chǔ)課程。在流體力學(xué)的教學(xué)過程中，涉及到的數(shù)學(xué)公式很多，過程較為復(fù)雜。歷年來，學(xué)生們普遍認為流體力學(xué)課程枯燥無味，難以學(xué)懂，興趣不大，導(dǎo)致教學(xué)效果較差。分析材料科學(xué)與工程專業(yè)現(xiàn)狀可知，目前，該課程體系教學(xué)中存在著較大弊端：一方面，太偏重于數(shù)學(xué)推導(dǎo)與公式的理解，忽視了課程理論的物理意義與工程應(yīng)用的有效結(jié)合；另一方面，忽視了課程的基礎(chǔ)作用，片面強調(diào)課程的專業(yè)性。為此，本文結(jié)合材料科學(xué)與工程專業(yè)的課程設(shè)置，對課程的教學(xué)環(huán)節(jié)進行了改革探索。課堂教學(xué)是提升學(xué)生認知的重要手段。筆者認為可以從以下幾個方面來提高流體力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

縱觀材料科學(xué)與工程專業(yè)的流體力學(xué)課程體系，可將之分為基本理論知識、基本應(yīng)用、實驗部分、與其他學(xué)科的交叉內(nèi)容、工程實際應(yīng)用等方面。在教學(xué)過程中，筆者認為采用模塊化教學(xué)方式能夠達到較好的效果。所謂模塊化教學(xué)是指根據(jù)學(xué)科或?qū)I(yè)的不同需求選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，將每個內(nèi)容或環(huán)節(jié)定義為模塊。每個模塊的目標明確，針對性強，而且學(xué)時數(shù)相對較少，容易提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。當然，各個模塊之間并不是孤立的，在教學(xué)實施過程中，模塊是相對獨立的，但從課程的整體架構(gòu)上來說又是有機關(guān)聯(lián)的，步步為營，內(nèi)容豐富，難度螺旋式上升，使整個流體力學(xué)課程具有較強的系統(tǒng)性和完整性。目前，國內(nèi)材料科學(xué)與工程專業(yè)的流體力學(xué)課程體系基本按照如下形式貫穿：流體靜力學(xué)理想流體運動動力學(xué)實際流體運動：一元流體相似理論泵與風(fēng)機。每部分的研究方法較為統(tǒng)一，所形成的體系由簡到繁、由易到難，并且很容易實現(xiàn)模塊化處理。例如在講授流體運動學(xué)基礎(chǔ)、動力學(xué)基礎(chǔ)時，可以先從實際流體流動的基本方程入手，使學(xué)生在本門課程開始就接觸到流體動力學(xué)的總的輪廓和最基本的理論方程，后面的理想流體動力學(xué)及一元流體動力學(xué)問題作為其特殊情況處理，將理想流體、一元流動的條件代入有關(guān)方程，即可得到理想流體、一元流動的動力學(xué)方程。建立的這種模塊體系具有由一般到特殊的特點，條理清楚。這樣一來，教師在講完一般形式的方程組后再來講具體一元流體動力學(xué)及理想流體動力學(xué)問題，就可略去大量的公式推導(dǎo)過程，節(jié)省了大量的課時，內(nèi)容組織層次感較強，講起來重點更突出，教學(xué)過程卻相對簡化。

二、更新教材結(jié)構(gòu)

同時，考慮到材料科學(xué)與工程專業(yè)的特色與應(yīng)用范疇，非常有必要對教材內(nèi)容進行優(yōu)化處理，根據(jù)材料科學(xué)與工程的課堂要求，淡化一些理論推導(dǎo)過程，以工程應(yīng)用為根本。從學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律來看，一般學(xué)生剛學(xué)習(xí)課程的時候積極性和重視程度都比較高，在學(xué)習(xí)時花費時間較長，但隨著課堂內(nèi)容的推進，學(xué)生們的興趣減弱，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革與優(yōu)化勢在必行。材料科學(xué)與工程專業(yè)的流體力學(xué)課程內(nèi)容并不包括本領(lǐng)域的全部專業(yè)知識，主要講授流體流動的基本原理與基本思路，并側(cè)重于工程應(yīng)用。因此，教材的選取要更具科學(xué)性，要根據(jù)專業(yè)特點和需要，結(jié)合學(xué)生興趣與學(xué)習(xí)層次，有針對性地選取講義，教材要更側(cè)重于基本原理與基本公式的講述與應(yīng)用，做到簡單易懂，實用性較強。

三、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

在流體力學(xué)教學(xué)的開始，教師就應(yīng)該緊緊抓住學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，在緊扣教學(xué)計劃的基礎(chǔ)上，以當前熱點問題為引導(dǎo)，充分調(diào)動學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性。因此，在流體力學(xué)教學(xué)的過程中，如何將教學(xué)內(nèi)容與工程實踐相結(jié)合，與熱點問題相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是提升教學(xué)效果的重要措施之一。比如在給學(xué)生上緒論課的時候，可以通過一些生動的圖片、視頻、動畫給學(xué)生形象地展示大自然與人類生活密切相關(guān)的流體力學(xué)現(xiàn)象，增強學(xué)生對流體力學(xué)的感性認識與興趣，如汽車為什么要做成流線型的；高爾夫球為什么在表面有很多坑；火箭為什么能夠上天；海岸為什么是弧形；戰(zhàn)斗機為什么頭部是尖的等。這些問題是日常生活中經(jīng)常見到的，通過這些問題的設(shè)計與引導(dǎo)，可以讓學(xué)生們知道本課程的主要學(xué)習(xí)目標是什么，能解決什么樣的實際問題，讓學(xué)生們帶著疑問和興趣去學(xué)習(xí)，效果將事半功倍。

四、改革教學(xué)手段

目前，流體力學(xué)教學(xué)過程中教學(xué)手段較為豐富，但仍以板書和多媒體教學(xué)兩種方法為主。更多采用“多媒體為主，板書為輔”的方法。多媒體教學(xué)較為直觀、形象，所傳輸?shù)男畔⒘烤薮?。同時，伴隨著信息網(wǎng)絡(luò)化大形勢的進一步深化，網(wǎng)絡(luò)電子資源更加豐富，這樣大大縮短了教師們的備課時間。但這種方式也有不足之處，最主要表現(xiàn)在多媒體授課速度偏快，學(xué)生尚未形成知識結(jié)構(gòu)體系就一帶而過，課堂上考慮的時間不足，很難形成師生之間的互動。相對而言，板書備課時間較長，課堂上書寫時間也較長，對于一些較難理解的內(nèi)容，可以給學(xué)生們足夠的思考空間，并在課堂上按照既定授課思路進行，這樣能夠涵蓋較為瑣碎的知識點，易于形成師生間的“一問一答”式的互動關(guān)系。因此，在流體力學(xué)授課過程中宜采用二者結(jié)合的方式，對于系統(tǒng)性較差的知識點來說采用多媒體方式，而對于重點、難點內(nèi)容則主要采用板書的形式，真正做到對該知識點的側(cè)重講解，疏而不漏。只有這樣才能使學(xué)生對課程既有充足的知識量，又有重點突出，進而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

五、重視實驗與工程教學(xué)

流體力學(xué)課是一門與工程實踐結(jié)合緊密的學(xué)科。因此，在課程開展的過程中應(yīng)該對實驗課與工程教學(xué)進行重點關(guān)注。實驗教學(xué)目前可以分為演示型和驗證型，但教學(xué)方法單一，限制了學(xué)生分析問題、解決問題的能力；同時，由于長期以來實驗教學(xué)從屬于理論教學(xué)，實驗教學(xué)與工程教學(xué)的課程建設(shè)與發(fā)展受到了嚴重制約。因此非常有必要對實驗與工程教學(xué)進行改革來適應(yīng)目前高校的培養(yǎng)模式。首先，實驗與工程教學(xué)要注重同專業(yè)知識相結(jié)合。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)較多適用于試驗臺環(huán)境下，是國家根據(jù)課程規(guī)劃以及人才的知識結(jié)構(gòu)需要設(shè)立的，這嚴重阻礙了學(xué)生們與工程實踐的有效溝通，因此，可以針對學(xué)生所學(xué)專業(yè)逐步設(shè)立既符合本專業(yè)又具有工程背景的可操作性較強的實驗項目，用以適應(yīng)學(xué)生對專業(yè)領(lǐng)域知識的理解與創(chuàng)新需求。其次，有效利用高?？蒲袃?yōu)勢，促進實驗與工程教學(xué)的發(fā)展。以學(xué)科為依托，實現(xiàn)科研與教學(xué)互補，將科研成果引入實驗教學(xué)，這樣可以開闊學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。第三，實現(xiàn)基礎(chǔ)實驗與個性實驗的互補。在基礎(chǔ)實驗訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，開展一些更具有研究性和綜合性的實驗，這樣對理論知識的學(xué)習(xí)有一個較為有利的補充，同時也可以鍛煉學(xué)生們實驗設(shè)計、整體規(guī)劃的能力，積極調(diào)動學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性。

參考文獻：

[1]曾立云.流體力學(xué)課程教學(xué)方法研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，1（37）：123-125.

篇4

論文關(guān)鍵詞：高職院校；流體力學(xué)；學(xué)習(xí)興趣

“流體力學(xué)”課程是我國高等院校工科專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及土木、能源、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、化工等許多領(lǐng)域。該課程是聯(lián)系前期“高等數(shù)學(xué)”、“理論力學(xué)”等基礎(chǔ)課程和后續(xù)專業(yè)課程的橋梁和紐帶，在學(xué)生能力培養(yǎng)和知識體系構(gòu)建過程中起著“承上啟下”的作用。流體力學(xué)因曾經(jīng)在20世紀五六十年代對航空航天事業(yè)的巨大推動而倍受世人矚目。近年來，流體力學(xué)廣泛深入地向邊緣學(xué)科交叉滲透，這就要求相關(guān)領(lǐng)域的工作者要善于從錯綜復(fù)雜的工程實際中獨立地提出問題和解決問題。

民辦高職院校的學(xué)生入學(xué)成績較差、自主學(xué)習(xí)的能力較差。很多學(xué)生對流體力學(xué)現(xiàn)象認識模糊，學(xué)生普遍感覺流體力學(xué)概念抽象，難以理解，對“流體力學(xué)”產(chǎn)生畏難情緒和厭學(xué)現(xiàn)象，學(xué)習(xí)積極性不高。2011年，江蘇省高職院校招生實行注冊入學(xué)，更意味著生源素質(zhì)的良莠不齊，這對工科專業(yè)的民辦高職院校的“流體力學(xué)”課程教學(xué)是個嚴峻的挑戰(zhàn)。

一、民辦高職院校學(xué)生的特點

1.入學(xué)成績較差

民辦高職院校在高等院校中處于較低的地位，這尤其體現(xiàn)在招生中，往往是錄取批次的最后一批。這就意味著入學(xué)的學(xué)生往往入學(xué)成績較差，從這幾年金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院（以下簡稱“我校”）的錄取成績來看，從90分～330分都有，大多是在180分左右。因此民辦高職院校的學(xué)生往往數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)較差，計算能力較差，影響他們對工科課程的學(xué)習(xí)。

2.自主學(xué)習(xí)的能力較差

從和學(xué)生的交流情況來看，學(xué)生在課后很少主動學(xué)習(xí)、看相關(guān)的書籍，甚至連作業(yè)都有不能按時保質(zhì)完成的時候。

二、如何調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)“流體力學(xué)”的主觀能動性

民辦高職院校和公辦本科院校以及公辦高職院校有很大的區(qū)別，使得在“流體力學(xué)”課程教學(xué)中不能照搬上述公辦院校的方法，而要根據(jù)民辦高職院校的特點來實行教學(xué)。

陶行知在《中國教育改造》中指出：“大凡選擇職業(yè)科目之標準，不在適與不適，而在最適與非最適。所謂最適者有二，一曰才能，二曰興味。才能足以樂業(yè)?！睂W(xué)習(xí)最有興趣的專業(yè)，因其興趣，才會有樂趣，才會安于學(xué)習(xí)。托爾斯泰說過：“成功的教學(xué)所需要的不是強制，而是激發(fā)學(xué)生的興趣。”對民辦高職院校的學(xué)生更應(yīng)注重興趣的培養(yǎng)。

1.教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化，降低難度

（1）教學(xué)內(nèi)容精簡，理論夠用為度。鑒于高職院校學(xué)生的特點，再結(jié)合高職專業(yè)所實現(xiàn)的目標——技能性人才，根據(jù)各專業(yè)的側(cè)重點，對教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化。理論難度夠用為度，不求理論的系統(tǒng)性和完整性。以給排水工程專業(yè)為例，流體靜力學(xué)經(jīng)優(yōu)化后，保留靜壓強及其特性、靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用、平面和曲面的靜水總壓力的內(nèi)容，側(cè)重基本概念、基本定律和方程式，取消了平衡微分方程的內(nèi)容。對我校學(xué)生而言，難以聽懂，不如加強基本知識的介紹，如能透徹理解，對工作和生活更有用。

（2）教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)職業(yè)特點。應(yīng)該在教學(xué)內(nèi)容中體現(xiàn)本專業(yè)的專業(yè)內(nèi)容。對于面向給排水工程專業(yè)開設(shè)的“流體力學(xué)”課程，其專業(yè)和自來水、污水的運輸和輸送緊密相關(guān)，都離不開管、泵的設(shè)計與使用，這就涉及到流體力學(xué)的許多方面。例如，分析流體在管道內(nèi)的流動規(guī)律、壓力、阻力、流速和輸量的關(guān)系時，應(yīng)向?qū)W生指出此處知識點的學(xué)習(xí)是為了根據(jù)流動規(guī)律和各參數(shù)關(guān)系來設(shè)計管徑、校核管材強度、布置管線以及選擇泵的大小和類型、設(shè)計泵的安裝位置等，把知識點融入到職業(yè)特點中，編成例題進行講解。有些概念和理論是學(xué)生首次在“流體力學(xué)”里學(xué)到的，并且會貫穿到整個專業(yè)知識的學(xué)習(xí)過程中，例如雷諾數(shù)、水頭損失、沿程水損等，所以，對于此類知識的反復(fù)強調(diào)也是非常必要的。把“流體力學(xué)”和“泵與風(fēng)機”、“管道工程”、“水處理工程”等專業(yè)課聯(lián)系在一起，相關(guān)知識點能做到心中有數(shù)，為以后專業(yè)知識的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。優(yōu)化內(nèi)容的同時，也不同程度地降低了學(xué)習(xí)內(nèi)容的難度，這在客觀上為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性鋪平了道路。

2.活躍教學(xué)課堂氣氛，營造輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境

（1）用重大事件激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)“流體力學(xué)”的自覺性、主動性和積極性。在教學(xué)中適當?shù)卮┎逯v述一些有關(guān)的重大事故、重大災(zāi)害和重大建設(shè)項目（統(tǒng)稱“重大事件”），對于學(xué)生認識現(xiàn)在的學(xué)習(xí)與未來工作之間的關(guān)系、提高學(xué)習(xí)自覺性、培養(yǎng)熱愛專業(yè)的思想和嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)很有幫助，同時也有助于活躍課堂氣氛。

在講授“流體靜力學(xué)”這一章節(jié)內(nèi)容時，可舉1993年青海溝后水庫垮壩事件。1993年8月27日夜間，庫容為330萬m3的青海省海南藏族自治州溝后水庫在庫水位低于設(shè)計水位0.75m3的情況下突然垮壩失事，造成288人死亡，40人失蹤，直接經(jīng)濟損失1.53億元。水利部專家組調(diào)查認定，溝后水庫在設(shè)計上有缺陷，施工中又存在嚴重質(zhì)量問題，運行管理工作薄弱，這次垮壩屬于重大責(zé)任事故。結(jié)合流體靜力學(xué)講述這一事件時指出：不管在什么崗位，責(zé)任心和專業(yè)技術(shù)素質(zhì)也許會關(guān)系到千百人生命財產(chǎn)的安全。

（2）用工程或生活實例讓學(xué)生感受到科學(xué)很奇妙，身邊處處有科學(xué)。興趣是學(xué)習(xí)的最大動力，教師應(yīng)該讓學(xué)生直觀形象地了解流體力學(xué)的廣泛應(yīng)用性以及內(nèi)容的趣味性，將與日常生活或生產(chǎn)實際有關(guān)的例子介紹給學(xué)生?！傲黧w力學(xué)”的理論性較強，公式較多，學(xué)生理解比較困難。如果教師在課程的講解過程中，多穿插一些實際生活中的現(xiàn)象，與課本中的理論結(jié)合起來講，一定會大大提高學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更好地熟記和應(yīng)用知識。在靜力學(xué)章節(jié)的學(xué)習(xí)過程中，可舉“人能下潛多深？”的例子，幫助理解靜力學(xué)基本方程。小時候經(jīng)常玩的一個游戲——吹紙條。拿出一個小紙條，讓它自然下垂。沿水平方向在它上面吹氣，紙條就會飄起，這是由于流動氣體的壓強小。而解釋流動氣體壓強為什么小，要借助伯努利方程來解釋?！罢九_安全線的由來”，“神奇的香蕉球”是如何踢出來的？這也要用伯努利方程來解釋。身邊的科學(xué)無處不在，只要仔細觀察，便能從中領(lǐng)悟到許多道理。

從奇妙的魚缸、小鳥喝水的杯子到飲水機的原理，介紹靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用及等壓面的概念。簡單的原理，小小的發(fā)明，卻給生活帶來極大的方便，這就是創(chuàng)造發(fā)明的價值所在。

（3）增加語言的藝術(shù)性，讓枯燥的流體力學(xué)變得優(yōu)美和富有哲理。子曰：“學(xué)而時習(xí)之，不亦悅乎？”學(xué)習(xí)應(yīng)該是快樂輕松的事。從幼兒園到小學(xué)，都倡導(dǎo)素質(zhì)教育、快樂教育。高等教育也應(yīng)該貫徹這一思想，學(xué)習(xí)才能持久。

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)極容易枯燥乏味，使學(xué)生聽課索然無味，這必將不利于教學(xué)質(zhì)量的提高。如果我們的授課語言優(yōu)美，講述形象生動，把美的氣息、哲理的意味注入“流體力學(xué)”的教學(xué)，使學(xué)生學(xué)得輕松、自由，甚至浪漫，營造出輕松、快樂的學(xué)習(xí)氛圍。

在緒論中，可以談?wù)劻黧w力學(xué)中的人文文化。水與空氣都是流體的典型代表，是一切生命不可缺少的物質(zhì)，自古至今人們對它的了解、探索和應(yīng)用創(chuàng)造了豐富的文化物質(zhì)成果?！俺烨Ю锴迩?，水隨天去秋無際”。秋風(fēng)，天水一色，是大自然的美景，也是流體的流動現(xiàn)象。它們賦予我們靈感，承載著我們的喜怒哀樂。古圣人喜歡從哲理上描述水性，歌頌水德。老子說“智者樂水，仁者樂山”。老子的名言是“上善若水”。通過此類講述，使流體力學(xué)增加美的氣息，使力學(xué)融入人文，既說明我們的生活與其息息相關(guān)，又輕松了課堂氣氛。

在講授粘性流體流動存在著兩種流態(tài)時，可以借用古代文學(xué)中相關(guān)的名句，如描述湍流的有李白的“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”，描述層流的則有“半畝方塘一鑒開，天光云影共徘徊”等佳句。這樣可以幫助學(xué)生建立對流態(tài)十分形象而深刻的印象，從而有助于學(xué)生理解、掌握相關(guān)知識。

在教學(xué)過程中，還可穿插著向?qū)W生介紹定律知識背景的形成過程，以及相關(guān)科學(xué)家的工作，讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)思想，輕松接受相關(guān)知識?！芭ｎD粘性定律”是牛頓對流體力學(xué)的主要貢獻之一，是流體力學(xué)教學(xué)的重點內(nèi)容。我們不僅僅要教給學(xué)生科學(xué)知識的本身，還應(yīng)重視如何使學(xué)生感悟科學(xué)精神。此時穿插介紹牛頓的哲學(xué)思想和科學(xué)方法。牛頓用引力理論和運動三定律把天上行星和它們的衛(wèi)星運動規(guī)律，同地上重力下墜的現(xiàn)象統(tǒng)一起來，實現(xiàn)了天上人間的統(tǒng)一，這是牛頓在自然哲學(xué)上的偉大貢獻。

3.突出實驗教學(xué)的特殊地位，讓學(xué)生樂在其中

突出實驗教學(xué)的特殊地位，使教學(xué)貼近實際，貼近生活。通過演示實驗、學(xué)生驗證性實驗、競賽型的設(shè)計性實驗、實驗錄像、照片、仿真實驗教學(xué)等多種方式貫穿教學(xué)的全過程，讓學(xué)生看到各類實驗最深刻、真實的一面，從而豐富學(xué)生的經(jīng)驗，增強學(xué)生的見識，培養(yǎng)職業(yè)意識和實踐能力。

（1）開發(fā)課堂演示教具和演示實驗。開發(fā)一系列課堂教學(xué)演示教具，可以使學(xué)生耳目一新，課堂氣氛變得活躍起來。課堂演示教具和演示實驗的使用，必須簡單易行，價廉物美，且能解決教學(xué)問題，這對民辦高職院校的教師提出了較高的要求。講授表面張力和毛細管現(xiàn)象時，可演示毛巾浸濕的現(xiàn)象，順帶告訴學(xué)生如何在無人時給花草自動滴灌的方法；演示移液管移液凹面的現(xiàn)象時，告訴學(xué)生如何讀數(shù)，如何避免毛細管現(xiàn)象引起的誤差，同時可教學(xué)生化學(xué)實驗操作的細節(jié)。講述“流體靜力學(xué)”章節(jié)時，演示倒扣水杯的實驗，讓枯燥的方程變得形象，易于理解。從廢棄飲水機上拆下的“聰明頭”，介紹靜力學(xué)基本方程的實際應(yīng)用。這些教具都非常簡單，也易于獲得，甚至無需額外花錢，學(xué)生也非常感興趣。

（2）應(yīng)用多媒體教學(xué)演示。并不是所有的教學(xué)內(nèi)容都能找到適合課堂演示的案例。隨著多媒體在教學(xué)中應(yīng)用的普及，一些復(fù)雜的演示實驗和昂貴的演示教具可以通過多媒體教學(xué)來實現(xiàn)。如雷諾實驗、水躍實驗、水擊現(xiàn)象，在生產(chǎn)實踐中所應(yīng)用的各種堰，都可一一演示，遠勝貧乏的語言描述。

（3）用設(shè)計性實驗讓學(xué)生參與其中，樂在其中。設(shè)計性實驗圍繞職業(yè)特色專題，依據(jù)學(xué)生的實際情況而設(shè)，如：“自動虹吸管的改進與應(yīng)用”。指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生對所學(xué)知識的掌握及興趣度，將他們分成幾個不同的實驗小組，然后指導(dǎo)和協(xié)助學(xué)生自己設(shè)計實驗方案，動手組裝，最后依據(jù)實驗結(jié)果給出實驗成績。

該實驗教學(xué)模式的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面：激發(fā)學(xué)生的求知欲望和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力；加深學(xué)生對理論知識的理解并向外延展；節(jié)省高校實驗室資金投入。

文中所提到的方法，最終需要教師來完成，這對教師提出了較高要求。雖然高職院校的教師的教學(xué)任務(wù)很繁重，尤其是民辦高職院校的教師，但這些方法都可以在平時的積累中完成，只需平時閱報、聽新聞、上網(wǎng)瀏覽、注意周遭事物，多和同行交流就可以做到。

篇5

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；理論教學(xué)；實驗教學(xué)

一、流體力學(xué)課程特點

流體力學(xué)是水利工程、環(huán)境工程、給水排水等專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)必選課，與后續(xù)專業(yè)課聯(lián)系緊密。如對于給排水專業(yè)來說，后續(xù)的水泵與水泵站、建筑給排水等課程的學(xué)習(xí)都需要用到流體力學(xué)方面的知識。流體力學(xué)具有較強的理論性和實踐性，該課程理論抽象，理論公式推導(dǎo)和基本概念比較多，學(xué)生需要在掌握基本概念及理論公式推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，清楚了解公式的應(yīng)用限制條件，才能靈活運用所學(xué)知識來解決實際問題。另外，實驗是流體力學(xué)課程的一個重要環(huán)節(jié)，與所學(xué)理論知識緊密相關(guān)，是驗證理論、數(shù)值計算結(jié)果的重要途徑，是學(xué)生獲得感性認識的主要手段，對于培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力，加強對所學(xué)理論知識的掌握方面起著重要作用。根據(jù)筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗，目前，在流體力學(xué)課程的教學(xué)過程中存在著一些問題：課堂例題和課后習(xí)題與工程實際脫節(jié)，理論與實際聯(lián)系不夠緊密，學(xué)生對所學(xué)知識在實際工程的應(yīng)用不甚了解，只會機械照搬公式解題；教師主要采用課堂灌輸、學(xué)生被動接受的教學(xué)模式，與學(xué)生的互動比較少；所開設(shè)的實驗多為驗證型和演示型實驗，學(xué)生自己設(shè)計實驗并加以驗證的機會甚少，不利于學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，更不利于學(xué)生解決實際工程問題能力的培養(yǎng)。因此，流體力學(xué)課程教學(xué)需要采用多元化教學(xué)模式、加強理論與實際的聯(lián)系、對實驗教學(xué)環(huán)節(jié)進行改革，以取得較好的教學(xué)效果。

二、教學(xué)方法探討

（一）理論教學(xué)方法探討

1.重視緒論的作用。

緒論對于講好一門課是非常重要的。通過對緒論的學(xué)習(xí)，學(xué)生可了解本課程涉及的主要內(nèi)容，在學(xué)科領(lǐng)域中的地位，發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展方向，與后續(xù)專業(yè)課程的聯(lián)系，在社會經(jīng)濟發(fā)展中的地位與作用等。通過對緒論的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)本學(xué)科的意義、目的及重要性，激發(fā)學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)興趣，安排好學(xué)習(xí)計劃，為學(xué)好該門課做好充足的準備。

2.采用啟發(fā)式教學(xué)手段。

現(xiàn)代教學(xué)論中的啟發(fā)式教學(xué)思想的特點是：強調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師要調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，實現(xiàn)教師主導(dǎo)作用與學(xué)生積極性相結(jié)合；強調(diào)學(xué)生智力的充分發(fā)展，實現(xiàn)系統(tǒng)知識的學(xué)習(xí)與智力的充分發(fā)展相結(jié)合；強調(diào)激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動力，實現(xiàn)內(nèi)在動力與學(xué)習(xí)的責(zé)任感相結(jié)合；強調(diào)理論與實踐聯(lián)系，實現(xiàn)書本知識與直接經(jīng)驗相結(jié)合[1]。因此，將啟發(fā)式教學(xué)思想應(yīng)用于流體力學(xué)課程教學(xué)，把學(xué)生放于主體地位，可充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生對本門課的興趣，增強學(xué)習(xí)效果；教學(xué)中通過理論與實踐的緊密聯(lián)系，便于將理論知識應(yīng)用到工程實踐中，要使學(xué)生對知識的掌握更加靈活牢固，并為以后課程的學(xué)習(xí)及工作打下堅實基礎(chǔ)。

（1）采用對比法。授課時，將相近或相反的定義、概念進行對比，加強學(xué)生對概念的理解和掌握。如講解流線和跡線、恒定流和均勻流、層流和紊流等概念時，采用比較法授課，避免學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的混淆。另外，還可將新舊知識進行對比，使學(xué)生在復(fù)習(xí)舊知識的同時，加深對新知識的掌握。如在講動量方程時，可將動量方程與能量方程的應(yīng)用前提條件、所能解決的問題進行比較，從而加深學(xué)生對這兩大基本方程的理解和掌握。

（2）采用聯(lián)系法。在講概念之前，先引入實例。如在講卡門渦街概念之前，先介紹電線在風(fēng)中發(fā)出聲響的原因；通過介紹汽車外形設(shè)計，講解繞流阻力的問題；在講表面張力的時候，聯(lián)系露珠是球形的現(xiàn)象；在講毛細現(xiàn)象的時候，聯(lián)系當毛巾部分浸在水中時，未浸在水中的部分也會變濕的生活現(xiàn)象。通過對這些與生活緊密相關(guān)的流體力學(xué)問題的思考，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大為增加，并且要加深對所學(xué)知識的理解和掌握。另外，還可聯(lián)系新舊知識，如有壓管流的水力計算其實就是能量方程在實際工程中的應(yīng)用，同時聯(lián)系后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)和日后所從事的工作，引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)知識溫故知新，達到融會貫通的效能。

（3）采用“問題式”教學(xué)法。在授課過程中，針對某些易混淆、易理解錯誤的知識點和難點，適當?shù)靥岢鲆恍┱T導(dǎo)性問題，以提出問題、分析問題、解決問題為線索，達到學(xué)生掌握知識的目的。有些問題先提出來，留出適當時間，再讓學(xué)生回答；有些問題提出來為引起同學(xué)注意，教師可自問自答。如在推導(dǎo)作用在平面壁上靜水總壓力公式時，公式得出后，可向?qū)W生提問“公式推導(dǎo)過程中所涉及的水深h和y值是否相同，若不同，它們之間有何關(guān)系”，讓學(xué)生回答，以加深學(xué)生對公式中各項符號的理解，避免應(yīng)用公式時混淆出錯；在講液體作用在曲面上的靜水總壓力時，先提出問題“能否用液體作用在平面上的靜水總壓力的求解方法來求解”，然后分析曲面和平面所受壓力的不同點，最后得出液體作用在曲面上的靜水總壓力的求解方法。

3.充分利用現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段。

在教學(xué)過程中，采用板書和現(xiàn)代多媒體技術(shù)相結(jié)合的方式，充分利用現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段，將聲音、圖形和動畫等與授課知識靈活結(jié)合，提高學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)興趣。教師可以在講授偏重于推導(dǎo)過程的內(nèi)容時采用傳統(tǒng)授課方式，而講授需要直觀形象的內(nèi)容時采用多媒體教學(xué)方法。如在講局部損失時，通過流體力學(xué)模型局部障礙處漩渦的形成演示，加深學(xué)生對造成局部水頭損失影響因素的理解；在講壓力體和靜水壓強分布圖繪制時，利用多媒體演示圖形的疊加、抵消過程，使學(xué)生一目了然，起到事半功倍的效果。

4.加強理論與實際的聯(lián)系。

由于學(xué)生缺乏對實際工程的感性認識，對抽象的理論在理解上有一些困難，因此在講課時要加強所講授的理論知識與工程實際的聯(lián)系。例如，在講流線時，可讓學(xué)生在實驗室觀看流體力學(xué)模型的水流現(xiàn)象，或做成動畫演示，使學(xué)生對實際的水流現(xiàn)象有直觀的認識，從而加深對流線概念的理解；對工程中常用到的流體力學(xué)知識，如能量方程，應(yīng)在推導(dǎo)及應(yīng)用條件等方面深入講解，并舉例講解該方程在實際工程中能解決的問題，如在城市給水管網(wǎng)中管道埋深確定方面的應(yīng)用等，加強學(xué)生對該方程的理解，做到靈活運用，增強學(xué)生解決實際工程問題的能力。在授課時，還應(yīng)盡量將流體力學(xué)的有關(guān)知識與后續(xù)專業(yè)課相結(jié)合，使教學(xué)內(nèi)容更加充實，并可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果。如將有壓管道的水力計算與后續(xù)課程給水管道的設(shè)計相結(jié)合；將無壓管道的水力計算與排水管道的設(shè)計相結(jié)合；將水頭損失計算與建筑給水系統(tǒng)中水箱的設(shè)置高度、水泵揚程選擇等相結(jié)合。

5.重視課堂習(xí)題和課后作業(yè)。

流體力學(xué)課程中的理論公式和概念比較多，為加強學(xué)生對基本概念的掌握，熟練運用理論公式解決問題，要重視課堂習(xí)題和課后作業(yè)對知識鞏固的作用。教師在講完理論知識后，應(yīng)選擇有代表性的例題，通過對典型例題的剖析，啟發(fā)學(xué)生舉一反三，達到靈活掌握所學(xué)知識的目的。另外，通過適量的課堂習(xí)題檢查，鞏固學(xué)生對知識的掌握程度，給學(xué)生提供課堂討論的機會，加強對學(xué)生思維的鍛煉。給學(xué)生布置適量的課后作業(yè)也非常重要。通過課后作業(yè)，可促使學(xué)生復(fù)習(xí)學(xué)過的知識，加深對所學(xué)知識的掌握。另外，教師通過對作業(yè)的批改，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的弱點和不足，再加以重點講解，從而在教學(xué)過程中可做到有的放矢，增強教學(xué)效果。

（二）實驗教學(xué)方法探討

流體力學(xué)課程具有很強的實踐性，其實驗教學(xué)效果對整個課程體系產(chǎn)生著直接的影響。實驗教學(xué)可以彌補理論教學(xué)的不足，增強學(xué)生對基本知識的理解和掌握，如雷諾實驗的演示，可加深學(xué)生對層流和紊流概念的理解。另外，實驗教學(xué)還可培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力及創(chuàng)新能力。目前流體力學(xué)實驗內(nèi)容多為驗證型和演示型實驗，綜合創(chuàng)新性實驗很少，基本上是學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書的實驗步驟，一步一步做，而不是自己動腦設(shè)計并加以驗證，這樣就無法培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。為更好的培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力，應(yīng)多開設(shè)一些綜合創(chuàng)新性實驗，由學(xué)生自己提出問題、設(shè)計實驗步驟、實驗操作、整理實驗成果、得出結(jié)論。學(xué)生在自主完成實驗的全部環(huán)節(jié)時，能夠?qū)⒄n堂上所學(xué)的理論知識和學(xué)過的實驗技能有機地結(jié)合起來，動手能力、分析解決問題的能力均得到綜合訓(xùn)練。另外，在條件允許的情況下，實驗室可全天開放，學(xué)生可根據(jù)自己的時間安排完成實驗任務(wù)，教師負責(zé)答疑。學(xué)生的實驗成績應(yīng)由實驗操作和實驗報告綜合得出，以一定比例計入本門課的總成績。這樣可激勵學(xué)生對實驗的重視，調(diào)動其積極性。

三、結(jié)語

在流體力學(xué)課程的教學(xué)過程中，應(yīng)充分利用啟發(fā)式教學(xué)和現(xiàn)代化教學(xué)手段，加強與工程實際的聯(lián)系，改革實驗教學(xué)方法，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生的動手實踐能力和思維能力，提高本門課程的學(xué)習(xí)效果。

參考文獻：

[1]李暉“.流體力學(xué)”課程的啟發(fā)式教學(xué)[J].教育研究，2011，28（2）：79-81.

[2]高亞萍.基于消防的流體力學(xué)教學(xué)改革模式探討[J].武警學(xué)院學(xué)報，2013，29（9）：56-59.

[3]薛紅琴，林子增.提高流體力學(xué)教學(xué)質(zhì)量的研究探討[J].科技資訊，2010（1）：196.

[4]陳正壽，孫孟.流體力學(xué)多元化教學(xué)模式改革與探討[J].中國水運，2011，11（12）：57-58.

篇6

關(guān)鍵詞：能源與動力工程；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺；混合式教育

作者簡介：代乾（1981-），男，河北滄州人，天津城市建設(shè)學(xué)院能源與安全工程學(xué)院，講師；王澤生（1964-），男，天津人，天津城市建設(shè)學(xué)院能源與安全工程學(xué)院，教授。（天津 300384）

基金項目：本文系天津城市建設(shè)學(xué)院2012年度教育教學(xué)改革與研究項目（項目編號：JG-1207）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0074-02

2012年9月，教育部頒布實施新的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012年）》，熱能與動力本科專業(yè)更名為能源與動力工程專業(yè)。由專業(yè)名稱可見該專業(yè)的內(nèi)涵更加廣闊和深遠，從而也說明隨著能源動力科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和新問題地提出，社會對人才的培養(yǎng)提出了新的要求。目前，大約有170多所高校設(shè)置了熱能與動力工程專業(yè)。[1]隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源與環(huán)境逐漸成為世界各國所面臨的重大科技和社會問題。培養(yǎng)高素質(zhì)的具有創(chuàng)新意識的能源工程專業(yè)人才是本學(xué)科義不容辭的責(zé)任。而熱工系列課程作為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其重要性不言而喻。合理的課程體系是體現(xiàn)教育教學(xué)理念的重要載體，是實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標、構(gòu)建學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的中心環(huán)節(jié)，建立適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟發(fā)展需要、體現(xiàn)熱能動力技術(shù)學(xué)科內(nèi)在規(guī)律、科學(xué)合理的課程體系極為重要。[2]為了使該課程適應(yīng)新的要求，非常有必要對其進行一定的改革，以培養(yǎng)適應(yīng)21世紀社會發(fā)展需要的人才，同時對推動我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重要的意義。

一、實施混合式教育方式

開發(fā)混合式學(xué)習(xí)方案的關(guān)鍵因素在于確定適當?shù)臅r機，使用適當?shù)幕旌戏绞剑瑸檫m當?shù)膶W(xué)生施行教學(xué)。而教師想要運用適當?shù)幕旌戏绞叫枰紤]學(xué)習(xí)地點的設(shè)置、信息傳輸技術(shù)及時間的安排、教學(xué)策略和績效援助策略等。[3]混合式教學(xué)模式一般可分為以下幾個階段：[4-6]

1.前期分析

學(xué)生作為學(xué)習(xí)活動的主體是有認知、有情感的，學(xué)生本身的知識水平、學(xué)習(xí)能力和社會特征都對學(xué)習(xí)的信息加工過程產(chǎn)生影響，教師進行學(xué)生特征分析有助于了解學(xué)生的學(xué)習(xí)準備和學(xué)習(xí)風(fēng)格，從而為后面的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計和媒體的選擇提供依據(jù)。

2.混合式教學(xué)的組織與管理

教師應(yīng)按照教學(xué)進度有針對性地選擇和設(shè)計教學(xué)活動，同時要參照已經(jīng)設(shè)計好的課程目標、課程內(nèi)容及其呈現(xiàn)形式，將其與具體的章節(jié)知識點相關(guān)聯(lián)。教學(xué)活動的作用在于為學(xué)生創(chuàng)造具體的學(xué)習(xí)情境，并加強師生、生生之間的交流互動，因此恰當?shù)慕虒W(xué)策略對于教學(xué)活動的順利展開尤為重要。

3.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺及教學(xué)資源建設(shè)

網(wǎng)絡(luò)的對于教學(xué)來說不應(yīng)當只是教學(xué)內(nèi)容，而更多的應(yīng)該是支持教學(xué)交互、教學(xué)評價和教學(xué)管理，教學(xué)交互、教學(xué)評價和教學(xué)管理是保證教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，這就需要有一個集教學(xué)內(nèi)容與管理、課堂教學(xué)、在線教學(xué)交互、在線教學(xué)評價、基于項目的協(xié)作學(xué)習(xí)、發(fā)展性教學(xué)評價和教學(xué)管理等功能于一體的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺來支撐混合式教學(xué)。本校對“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”、“工程流體力學(xué)”原有的教學(xué)網(wǎng)站進行了全面改版，并于2010年先后投入運行。其中“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)網(wǎng)站主頁如圖1所示。網(wǎng)站按照省部級精品課程的要求制作，網(wǎng)上教學(xué)內(nèi)容詳實，包括課程的概況、教學(xué)文件、習(xí)題及答案、實驗實踐教學(xué)等各種資源。學(xué)生可通過瀏覽網(wǎng)站學(xué)習(xí)更多的知識，這對課堂教育來說是一個非常有益的補充，并有助于實現(xiàn)教與學(xué)的互動。

二、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

“工程流體力學(xué)”是理解能源動力系統(tǒng)工質(zhì)流動與流量、能量分配的基礎(chǔ)?！肮こ虩崃W(xué)”是研究如何充分和有效利用能量的學(xué)科，其基本內(nèi)容是熱力學(xué)基本定律和工質(zhì)熱物性、熱過程的研究，是理解能源動力系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換基本規(guī)律和提高系統(tǒng)能源利用效率的理論基礎(chǔ)?！皞鳠釋W(xué)”研究熱量傳遞的基本規(guī)律，是理解和控制能源動力系統(tǒng)熱量傳遞過程的理論基礎(chǔ)?！盁峁W(xué)”集成了“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”的基本理論和核心內(nèi)容，為能源動力類安全工程專業(yè)等提供必要和少量學(xué)時的熱工理論基礎(chǔ)教育，也是其他非能源動力類專業(yè)節(jié)能技術(shù)及應(yīng)用的理論基礎(chǔ)課程?！盁峁y量技術(shù)”和“流體熱工基礎(chǔ)實驗”課程則是關(guān)于“工程流體力學(xué)”、“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”的實驗理論的技術(shù)基礎(chǔ)課程，旨在揭示相關(guān)課程的實驗研究目標、原理、方法以及應(yīng)用。

1.熱工系列課程間內(nèi)容關(guān)聯(lián)性分析

（1）“工程流體力學(xué)”與“工程熱力學(xué)”在教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性之處主要體現(xiàn)以下兩個方面：“工程流體力學(xué)”中的一維無粘性重力流體流動能量方程（伯努利方程）與“工程熱力學(xué)”中的熱力學(xué)第一定律穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程式具有相同的理論基礎(chǔ)，后者是普遍適用的能量方程式，而后者是前者在一維無粘性重力流體條件下的特例和不同的表達方式；“工程流體力學(xué)”中的可壓縮流體流動基礎(chǔ)與“工程熱力學(xué)”中的氣體和蒸汽的流動研究對象及理論基礎(chǔ)完全相同，只不過研究的側(cè)重點不同，前者強調(diào)流動特性，后者注重能量傳遞與轉(zhuǎn)換過程。

（2）“工程流體力學(xué)”與“傳熱學(xué)”課程在教學(xué)內(nèi)容方面具有緊密的關(guān)聯(lián)性和延續(xù)性，主要體現(xiàn)在“工程流體力學(xué)”中粘性流動方面與“傳熱學(xué)”中對流換熱方面的相關(guān)內(nèi)容，具體為：

1）研究對象均為傳遞現(xiàn)象，“工程流體力學(xué)”研究的是動量的傳遞，而“傳熱學(xué)”研究的則是熱量的傳遞，其規(guī)律及分析方法具有類比性。首先，傳遞驅(qū)動力分別為速度差和溫度差；其次，傳遞方式均為分子擴散和對流擴散，其中對于分子擴散基本規(guī)律兩者具有類似的形式，即牛頓摩擦定律及傅里葉定律，也均有描述傳遞能力的物性參數(shù)，即運動粘度（m2/s）和熱擴散系數(shù)（m2/s），而且流動邊界層與熱（溫度）邊界層具有相似的定義和相同的邊界層結(jié)構(gòu)；最后，描述傳遞現(xiàn)象的控制方程，即動量微分方程式（N-S方程）和能量微分方程，也具有相似的形式。這也是“傳熱學(xué)”中動熱類比分析方法（類比律，即將阻力實驗結(jié)果直接用于表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算）的理論基礎(chǔ)。

2）如果粘性流體流經(jīng)壁面且具有與壁面不同的溫度時，就會同時發(fā)生動量傳遞和熱量傳遞現(xiàn)象。此時“工程流體力學(xué)”與“傳熱學(xué)”研究的是同一現(xiàn)象的不同方面的特性，即阻力特性和傳熱特性。一般阻力特性是傳熱特性研究的基礎(chǔ)，某些特殊情況（流動及對流換熱具有耦合特征）下兩者相互影響，如流體外掠平板的層流與紊流流動及對流換熱、圓管內(nèi)層流與紊流流動及對流換熱、外掠圓柱的層流與紊流流動及對流換熱、各類自由流動及對流換熱等等。顯然在此類教學(xué)內(nèi)容中，“工程流體力學(xué)”是“傳熱學(xué)”的基礎(chǔ)。

3）具有相同的分析、計算方法。正是由于動量方程和能量方程具有相似的形式，理論分析法（包括微分方程組求解及積分方程組求解）、?；瘜嶒灧椒ǎㄏ嗨圃恚?shù)值計算方法均可應(yīng)用于阻力特性和傳熱特性的研究，甚至同一數(shù)值計算商業(yè)軟件（如FLUENT、ANSYS、PHINICS等）可同時分析求解同一現(xiàn)象的阻力特性和傳熱特性。因此在研究方法上，“工程流體力學(xué)”與“傳熱學(xué)”是并行的或者說是相同的。

（3）“工程熱力學(xué)”與“傳熱學(xué)”課程在教學(xué)內(nèi)容具有關(guān)聯(lián)性之處主要體現(xiàn)以下兩個方面：“工程熱力學(xué)”中有關(guān)熱量傳遞只是討論熱力過程中熱量傳遞的量，而“傳熱學(xué)”研究的是熱量傳遞的機理、方式、影響因素、計算方法。在“熱力學(xué)”中熱量的單位是q（J/kg），而“傳熱學(xué)”中熱量（熱流密度）單位是q（W/m2），可見后者強調(diào)的是熱量傳遞的速率及能力，而后者以前者的理論（即熱力學(xué)第一定律—能量守恒規(guī)律）為基礎(chǔ)；“工程熱力學(xué)”中有關(guān)濕空氣焓及含濕量變化規(guī)律與“傳熱學(xué)”中的熱質(zhì)交換有著內(nèi)在聯(lián)系。如電廠冷卻塔中，“工程熱力學(xué)”討論了其工作原理及狀態(tài)參數(shù)的變化，而“傳熱學(xué)”則討論了其熱濕交換的具體方式和傳遞速率。

2.熱工系列課程教學(xué)內(nèi)容體系優(yōu)化原則

依據(jù)培養(yǎng)方案，流體熱工系列課程時間安排順序是“工程流體力學(xué)”—“工程熱力學(xué)”—“傳熱學(xué)”（或“熱工學(xué)”）—“熱工測量技術(shù)”，“流體熱工基礎(chǔ)實驗”課程與上述課程并行安排。因此，熱工系列課程教學(xué)內(nèi)容體系優(yōu)化按照以下原則進行：

（1）安排在前的課程。教師除完成本課程教學(xué)內(nèi)容外，須根據(jù)上述各課程之間知識點的關(guān)聯(lián)性，有意識地為后續(xù)課程涉及的內(nèi)容打下牢固的理論基礎(chǔ)。“工程流體力學(xué)”課程的教師需要向“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”課程任課教師了解相關(guān)的內(nèi)容，如一元絕熱穩(wěn)定流動的能量轉(zhuǎn)換規(guī)律、相似原理等等，在“工程流體力學(xué)”的教學(xué)中兼顧這些內(nèi)容的教學(xué)需求。

（2）安排在后的課程。教師依據(jù)上述各課程之間知識點的關(guān)聯(lián)性分析，在相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)過程中，須了解前面課程任課教師的授課內(nèi)容和方法，精選授課內(nèi)容，避免不必要的重復(fù)，使該課程與前面課程有機銜接，且注意采取比較教學(xué)法，讓學(xué)生更容易掌握課堂知識。

（3）“熱工測量技術(shù)”和“流體熱工基礎(chǔ)實驗”課程。課程任課教師應(yīng)了解和引用其他理論課程相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，使實驗教學(xué)與理論教學(xué)內(nèi)容有機結(jié)合。如溫度測量，教師除加強溫度測量原理、儀表、標定及使用方法教學(xué)外，對于高速氣流溫度測量，需引用“工程熱力學(xué)”中氣流一維絕熱流動能量方程以及滯止溫度和氣流溫度的關(guān)系等相關(guān)理論知識，說明氣流速度對溫度測量誤差的影響；而對于高溫氣流溫度測量，需引用“傳熱學(xué)”的輻射換熱相關(guān)理論，說明輻射對測溫誤差的影響以及消除誤差的措施；而對于鎧裝熱電偶或在加溫度計套管情況下，還需引用“傳熱學(xué)”的通過肋壁導(dǎo)熱的相關(guān)理論，說明套管的存在對溫度測量誤差的影響以及消除誤差的措施。

三、結(jié)束語

經(jīng)過一定時間的教學(xué)體驗和學(xué)生的反饋表明，該教學(xué)模式使教學(xué)效果得到很大提高。筆者認為在以后的教學(xué)當中，要把這種模式繼續(xù)深化并推廣到其他課程的教學(xué)當中，熱工系列課程的教學(xué)改革也必然會取得成功。

參考文獻：

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篇7

超空泡流場創(chuàng)新實驗的教學(xué)目的有如下幾方面。(1)加深學(xué)生對超空泡理論及應(yīng)用技術(shù)的認識。(2)掌握超空泡模型水洞實驗?zāi)Ｐ桶惭b、測試系統(tǒng)、通氣系統(tǒng)使用等實驗技術(shù)。獲得超空泡流場實驗數(shù)據(jù)，了解不同實驗參數(shù)情況下，超空泡流場的變化規(guī)律及特殊物理現(xiàn)象。(3)使學(xué)生完整參與包括前期設(shè)計在內(nèi)的整個超空泡問題科研實驗過程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新開拓的能力。該創(chuàng)新實驗工作量很大，涉及多相流體力學(xué)、實驗相似理論等學(xué)科知識，以及多個大型實驗設(shè)備及模型系統(tǒng)。如果由學(xué)生完成整個實驗過程，則應(yīng)將其作為大學(xué)生科技創(chuàng)新選題，或本科生畢業(yè)設(shè)計題目，選題方向為超空泡航行體的理論研究、應(yīng)用技術(shù)或水洞實驗技術(shù)，可以是教師在科研中遇到的具體問題，也可以是學(xué)生在文獻學(xué)習(xí)中想到的問題。視題目設(shè)計難度的不同，整個周期2～4個月。該創(chuàng)新實驗的準備工作也可以由教師完成，學(xué)生只完成一次現(xiàn)場實驗。這種情況下，可將該實驗設(shè)計為流體力學(xué)理論課程中的創(chuàng)新實驗學(xué)時，一次現(xiàn)場實驗約需4學(xué)時。無論采用哪種教學(xué)模式，其基本的實驗準備工作和現(xiàn)場實驗設(shè)計是類似的。下面以4學(xué)時創(chuàng)新實驗為例，介紹具體的實驗設(shè)計。2．1實驗前準備工作如不進行LDV測速和天平測力，前期準備工作包括以下幾個部分:(1)水洞實驗?zāi)Ｐ驮O(shè)計和加工;(2)通氣控制系統(tǒng)調(diào)試;(3)高速攝像系統(tǒng)調(diào)試;(4)水洞循環(huán)水過濾，水洞電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)調(diào)試。其中水洞實驗?zāi)Ｐ驮O(shè)計和加工工作周期很長，無法在教學(xué)實驗中實施。在實際教學(xué)實驗中，預(yù)先設(shè)計和加工了多套模型，每套模型中又加工了尺寸和幾何形狀不同的多套可更換部件。在課上實驗工況確定過程中，學(xué)生根據(jù)其掌握的文獻資料和計劃實現(xiàn)的空泡效果，對模型和部件進行選擇和組合。水洞本身的工作，如循環(huán)水過濾、電器系統(tǒng)調(diào)試等，因其周期較長以及安全等因素，由教師在實驗前完成，學(xué)生不參與。通氣控制系統(tǒng)和高速攝像系統(tǒng)的硬件設(shè)備由教師在實驗前準備，操作規(guī)程需要學(xué)生提前預(yù)習(xí)。2．2創(chuàng)新實驗教學(xué)設(shè)計前期準備完成后，即可安排現(xiàn)場創(chuàng)新實驗。整個實驗過程中，需教師2名(一名操作水洞設(shè)備，另一名現(xiàn)場指導(dǎo)與安全保障)，直接參與實驗過程的學(xué)生8名，其中2名學(xué)生負責(zé)組裝模型，并將模型安裝到水洞工作段;2名學(xué)生負責(zé)操作通氣控制系統(tǒng)，并記錄通氣參數(shù);2名學(xué)生負責(zé)操作高速攝像系統(tǒng)，并調(diào)整攝像照明;2名學(xué)生負責(zé)協(xié)調(diào)各系統(tǒng)工作，并發(fā)出控制口令。其他學(xué)生現(xiàn)場觀摩，也可以根據(jù)情況臨時調(diào)換。完成整個實驗約需4學(xué)時，前兩個學(xué)時為現(xiàn)場學(xué)習(xí)和準備實驗階段，首先由指導(dǎo)教師現(xiàn)場提問，考察學(xué)生預(yù)習(xí)情況確定直接參與實驗操作的8位同學(xué)，然后由同學(xué)們討論完善實驗大綱，主要包括模型及可更換部件的選擇、實驗工況確定等。接下來需要同時開展的工作有:通氣控制系統(tǒng)和高速攝像系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試、模型安裝、熟悉實驗流程、實驗過程預(yù)演等;模型安裝完畢后，需20分鐘使水位上升至汽水分離罐中部(實驗水位高度)。第3學(xué)時為正式實驗階段。工作段流速分別調(diào)整至實驗大綱設(shè)計的流速，每個流速狀態(tài)穩(wěn)定后，調(diào)整通氣量，分別得到無通氣自然空化、局部空泡初生、局部空泡發(fā)展、超空泡等各狀態(tài)，待各自狀態(tài)穩(wěn)定后，手工記錄通氣參數(shù)、水洞參數(shù)、模型參數(shù);同時啟動高速攝像機記錄流場狀態(tài)，觀察并分析空泡穩(wěn)定性、尾部回注射流等流場特性。該階段需特別提醒學(xué)生注意觀察生動的超空泡流場現(xiàn)象。第4學(xué)時為整理階段。填寫實驗數(shù)據(jù)記錄表格，整理實驗數(shù)據(jù)，拆卸模型，保養(yǎng)實驗設(shè)備。課后每位學(xué)生獨立完成數(shù)據(jù)處理(主要內(nèi)容有:實驗現(xiàn)象解釋分析，典型空泡形態(tài)測量，形成實驗曲線，分析獲得實驗規(guī)律等)，撰寫實驗報告。某次實驗過程中，觀測到的空泡形態(tài)隨通氣參數(shù)變化規(guī)律如圖6所示，超空泡的潰滅過程如圖7所示。從圖6中可以看出，當無通氣情況下，航行體表面無空泡，只在其頭部有霧狀自然空化產(chǎn)生;當通氣率達到1．563時，頭部局部空泡尺度增加，但是仍處于不透明狀態(tài)，其后部有霧狀氣團脫落;當通氣率達到2．813時，生成了透明的，覆蓋航行體大部分表面的超空泡，只有尾部部分區(qū)域仍處于沾濕狀態(tài);當通氣率繼續(xù)增加，超空泡尺度進一步增大，覆蓋包括尾翼在內(nèi)的全部表面。從圖7可以看出，當停止通氣后，超空泡沒有馬上潰滅，而是伴隨著強烈的回注射流，空泡長度逐漸減小;當僅余一半長度后，突然破滅，退化到霧狀空化狀態(tài)。

實驗效果、經(jīng)驗與改進思路

實驗教學(xué)是高校教學(xué)中非常重要的組成部分。實驗教學(xué)有利于提高學(xué)生的實驗實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識［9］。流體力學(xué)是一門抽象、復(fù)雜且基于實驗的科學(xué)，其知識點繁多，難于理解和掌握，流體實驗是觀察流體現(xiàn)象、促進理解和掌握理論知識的重要方法和手段［10］。本創(chuàng)新實驗采用大型流體實驗設(shè)備———超空泡循環(huán)水洞，將國際上流體研究熱點方向———超空泡問題引入教學(xué)環(huán)節(jié)，取得了很好的教學(xué)效果。該創(chuàng)新實驗處于探索階段，發(fā)展成熟后擬作為研究生課程“流體動力學(xué)基礎(chǔ)理論”的試驗部分。該課程授課學(xué)時36學(xué)時，選課同學(xué)為一般力學(xué)與力學(xué)基礎(chǔ)及流體力學(xué)專業(yè)研究生。本創(chuàng)新試驗計劃4學(xué)時，目前只在課題組內(nèi)部研究生中進行嘗試，參與實驗的學(xué)生體現(xiàn)出極高的學(xué)習(xí)熱情，快速掌握了大量實驗技術(shù)，并直接接觸前沿科技成果。在實驗過程中，學(xué)生們還鍛煉了動手能力，增強了團隊合作意識。該創(chuàng)新實驗作為大學(xué)生科技創(chuàng)新或本科生畢業(yè)設(shè)計選題，無論是工作量、創(chuàng)新性，還是動手能力的培養(yǎng)等方面都比較合適。而做為流體力學(xué)理論課程中的創(chuàng)新實驗部分時，則遇到一些實際困難，最直接的問題有兩個。一是教師實驗準備工作量大、周期長、成本高。每4學(xué)時現(xiàn)場實驗需要2位教師，2天左右的準備時間，而每次只有8名同學(xué)可以參與實驗，教學(xué)推廣成本高。二是對于學(xué)生而言，實驗前需要學(xué)習(xí)的理論和實驗知識量大，后期數(shù)據(jù)處理工作量也較大，除了本專業(yè)的研究生之外，其他學(xué)生選做該實驗，負擔偏重。對于第一個問題，需注意科研工作與教學(xué)工作的配合，將超空泡水洞科研試驗安排在創(chuàng)新課程之前，這樣二者的準備工作重合，有效減小了工作量。也可以考慮由選擇該創(chuàng)新試驗作為本科畢業(yè)設(shè)計及科技創(chuàng)新選題目的學(xué)生完成部分試驗準備和組織工作。對于學(xué)生需補充學(xué)習(xí)的知識過多的問題，可以結(jié)合流體力學(xué)理論課程和力學(xué)試驗方法課程，先期讓學(xué)生接觸部分專業(yè)知識。該創(chuàng)新實驗課程開課時間以研究生期間為宜，如果是本科期間開課，則應(yīng)選在四年級，先修課程完成之后再開課。

篇8

關(guān)鍵詞 知識背景 水力學(xué) 教學(xué)實踐

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.01.042

0 引言

作為流體力學(xué)的一部分，水力學(xué)主要以水為研究對象，分析其平衡和運動規(guī)律的具有較強理論性和實際工程意義的一門課程。在土木工程、市政工程、水利工程等專業(yè)中，水力學(xué)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程對其他專業(yè)知識的學(xué)習(xí)影響深遠。

曾經(jīng)有一位電子工程師談到他在大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)字信號課程時遇到一大堆數(shù)學(xué)公式，但只有在多年后的應(yīng)用中才真正懂得什么是數(shù)字信號，水力學(xué)課程的學(xué)習(xí)也有類似之處。①水力學(xué)教師一般習(xí)慣于將教案中水力學(xué)理論知識按照其推導(dǎo)過程進行設(shè)計，在課堂講授時則一步一步詳細介紹其推導(dǎo)過程，其目的是讓學(xué)生清楚知道該理論的來源和數(shù)學(xué)依據(jù)，整個形式似乎是 “完美”的。但是，這樣的教學(xué)過程容易讓學(xué)生感覺水力學(xué)課程是“微積分的應(yīng)用題”，不利于水力學(xué)課程“物理本質(zhì)”的理解。

當然，水力學(xué)課程和其他力學(xué)課程一樣，與高等數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)課程聯(lián)系密切，很多理論知識是利用數(shù)學(xué)知識推理而來，但是它又不同于數(shù)學(xué)，是一門具有實際物理意義的課程，這就是水力學(xué)和其它工程類專業(yè)基礎(chǔ)課程共同所具有的重要特點之一。為了讓學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)的過程中能夠最高效地理解水力學(xué)課程的“物理本質(zhì)”，而不是僅僅停留在“數(shù)學(xué)層面”上，這就要求水力學(xué)教師在教學(xué)過程中幫助學(xué)生實現(xiàn)從讀懂數(shù)學(xué)到理解流動過程物理本質(zhì)這一轉(zhuǎn)變。筆者通過與學(xué)生的密切交流，在了解學(xué)生有關(guān)水力學(xué)知識背景的前提下開展了基于學(xué)生水力學(xué)知識背景的課堂教學(xué)實踐。通過在兩屆土木專業(yè)學(xué)生水力學(xué)課程上的課堂教學(xué)實踐，立足于水力學(xué)知識背景的教學(xué)方法在幫助學(xué)生課堂上加強對水力學(xué)物理本質(zhì)的認識上取得了很好效果。下面就立足于水力學(xué)知識背景的教學(xué)方法舉兩個具體的例子進行闡述。

1 立足于知識背景的教學(xué)實踐舉例

我們在對“重力作用下流體靜壓強的分布規(guī)律”②一節(jié)進行教案設(shè)計時，往往習(xí)慣開始于歐拉平衡微分方程的綜合式表達式 = （ + + ），隨后分析作用在流體上的質(zhì)量力只有重力情況下的單位質(zhì)量力，將各方向單位質(zhì)量力代入該式，經(jīng)過縝密的微積分推導(dǎo)得到重力作用下流體靜力學(xué)基本方程 + = 。這個過程理論性強而且流暢，是許多教師習(xí)慣的課堂講授過程。其實，對學(xué)生而言，在中學(xué)物理課中就已經(jīng)知道靜水的壓強表達式為 = 和 = + 。如果我們從學(xué)生已掌握的水力學(xué)知識背景出發(fā)，在教案設(shè)計中首先開始于 = 和 = + ，分析對比后得到重力作用下流體靜力學(xué)基本方程 + = ，如圖1所示。這樣的過程將更有利于學(xué)生對 + = 背后所代表的物理意義的理解。同時，這也是一個由已知到未知的過程，符合學(xué)生對知識的認知規(guī)律。這一過程弱化了微積分推導(dǎo)過程，讓學(xué)生學(xué)習(xí)的重點不在推導(dǎo)過程，而是在對水力學(xué)概念及其物理意義的認知上。顯然，立足于知識背景進行水力學(xué)教案設(shè)計和課堂講授更有利于加強和加速學(xué)生對水力學(xué)知識物理本質(zhì)的理解。

水力學(xué)知識背景不僅僅局限于我們生活中的水力學(xué)常識，水力學(xué)課程前部分所學(xué)知識即為后部分知識學(xué)習(xí)過程中的知識背景。教學(xué)過程中充分利用已學(xué)的水力學(xué)知識，融會貫通，前后知識的比較和分析，可加深學(xué)生對新知識的理解，特別是對水力學(xué)問題物理本質(zhì)的理解。例如，我們在對“伯努利方程”一節(jié)進行教案設(shè)計時，將其與前面靜力學(xué)知識建立類比關(guān)系進行分析，如圖2所示。顯然，通過與靜力學(xué)知識物理意義的類比更加加深了學(xué)生對伯努利方程背后所代表的物理意義的理解。

將新學(xué)知識建立在已學(xué)知識的基礎(chǔ)上，新知識和已學(xué)知識進行類比的教學(xué)設(shè)計，不僅幫助學(xué)生將整個水力學(xué)課程所需要掌握的知識內(nèi)容貫穿起來，形成一張相互關(guān)聯(lián)的知識網(wǎng)，有利于了解各內(nèi)容內(nèi)在的本質(zhì)聯(lián)系，而且通過這種類比更加有利于快速高效地掌握新知識背后所代表的物理本質(zhì)。

2 實踐效果與思考

多年來，許多教師開展了有關(guān)水力學(xué)課程教學(xué)的研究工作，通過一系列的教學(xué)方法和教學(xué)模式的改進和創(chuàng)新，使得教學(xué)效果有了顯著的提高?；趯W(xué)生的水力學(xué)知識背景開展課程教學(xué)實踐，對課程內(nèi)容的講授靈活變通，一方面不僅有利于節(jié)約課堂教學(xué)時間，適應(yīng)高校教學(xué)體制變革和學(xué)分制深入開展過程中水力學(xué)課堂學(xué)時縮減的實情，同時也豐富了教學(xué)方式，對改變課堂沉悶狀態(tài)、調(diào)動學(xué)生課堂積極思考有一定的促進作用；另一方面也更加有利于幫助學(xué)生實現(xiàn)從讀懂數(shù)學(xué)到理解流動的物理本質(zhì)這一轉(zhuǎn)變，加強學(xué)生對水力學(xué)知識點的掌握及其物理意義的理解。

但是，在以水力學(xué)知識背景為出發(fā)點的教學(xué)過程中也需要注意一些問題。一方面，教師要在開課之前必須對學(xué)生所掌握的知識背景進行深入細致的了解，只有了解了學(xué)生的知識背景程度才能設(shè)計好課程教案；另一方面，教師必須全面而準確地把握水力學(xué)課堂內(nèi)容，吃透教材，將課程內(nèi)容巧妙地與學(xué)生的知識背景聯(lián)系起來。

基金項目：南昌大學(xué)教改基金項目（項目編號：NCUJG LX-13-1-88）

注釋

篇9

關(guān)鍵詞：圓柱繞流；卡門渦街；壓差阻力

工程流體力學(xué)是機械、農(nóng)工及能源動力等諸多學(xué)科的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，在理工科課程體系中占有重要地位。工程流體力學(xué)理論性強、公式繁雜，僅通過教師的語言描述和公式推導(dǎo)來闡述問題，學(xué)生容易感到抽象，難以理解復(fù)雜流動問題的本質(zhì)，因此在工程流體力學(xué)課程體系中，均設(shè)有不同比重的實驗內(nèi)容，幫助學(xué)生理解理論教學(xué)中難以形象描述的問題，加深對基礎(chǔ)知識和各種流動現(xiàn)象的認知。其中圓柱繞流是一個既基礎(chǔ)又復(fù)雜的流動問題，對學(xué)生流體力學(xué)基礎(chǔ)知識和相關(guān)流動現(xiàn)象的學(xué)習(xí)與理解有重要的幫助。

1圓柱繞流現(xiàn)象描述

實際流體的圓柱繞流與理想流體有很大差異，隨著雷諾數(shù)Re的變化，可能出現(xiàn)附面層的轉(zhuǎn)捩和分離、旋渦的生成和脫落、旋渦相互干擾等現(xiàn)象。在不同的雷諾數(shù)下，圓柱繞流的流動特點及阻力的組成如下[1]：Re<1時，流場與理想流體圓柱繞流類似，流動左右和前后對稱，圓柱阻力僅有摩擦阻力。當雷諾數(shù)增大到2<Re<30時，在粘性和逆壓梯度的綜合作用下，圓柱背面附面層發(fā)生分離并產(chǎn)生旋渦，誘發(fā)壓差阻力。但由于粘性力較大，圓柱背面的旋渦是對稱的。圓柱的阻力由摩擦阻力和壓差阻力組成，兩種阻力同等重要。雷諾數(shù)40<Re<90時，流動的慣性力增大，圓柱背面的旋渦開始變得不穩(wěn)定，對稱渦開始擺動。此時摩擦阻力和壓差阻力仍都不能忽略。雷諾數(shù)繼續(xù)增大時，擺動的旋渦開始周期性地脫離圓柱表面，形成兩排向下游運動的渦街，即卡門渦街。當90<Re<150時，整個流場為層流狀態(tài)，而當150<Re<300時，圓柱背后的尾流開始從層流向湍流過渡，圓柱的阻力仍由摩擦阻力和壓差阻力構(gòu)成，但壓差阻力開始逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。當300<Re<2×105時，卡門渦街變得不穩(wěn)定，逐漸失去其規(guī)律性和周期性，開始隨機性脫落，隨著雷諾數(shù)的繼續(xù)增大，旋渦脫落的隨機性也逐漸增大，最終形成混亂的回流區(qū)，圓柱背面的尾流為湍流狀態(tài)，而邊界層內(nèi)的流動為層流狀態(tài)。在這個雷諾數(shù)范圍內(nèi)，隨著雷諾數(shù)的增加，圓柱表面的流動分離點逐漸前移，最終分離點可從圓柱背面移動到圓柱迎流面，圓柱的阻力主要是壓力阻力。當Re>3×105時，流動分離點前邊界層由層流狀態(tài)轉(zhuǎn)捩為湍流狀態(tài)，湍流邊界層能夠抵抗較高的逆壓梯度，抑制了流動分離，分離點從圓柱迎流面向下移動到背流面，尾跡區(qū)的寬度變窄，壓差阻力迅速減小。雖然湍流邊界層的摩擦阻力較大，但由于摩擦阻力只占總阻力的一小部分，圓柱的總阻力出現(xiàn)突然下降。通常把阻力下降的點稱為臨界點，臨界點之前的狀態(tài)稱為亞臨界狀態(tài)，臨界點之后的狀態(tài)稱為超臨界狀態(tài)。研究表明，粗糙表面圓柱體的臨界點比光滑表面圓柱體要小得多，因此可通過將物體表面粗糙化來達到減阻的目的，如高爾夫球。當雷諾數(shù)繼續(xù)增大到Re＞3×106，卡門渦街又會自動出現(xiàn)。

2圓柱繞流實驗教學(xué)設(shè)備

學(xué)者們采用粒子圖像測速（ParticleImageVelocime－try，PIV）等實驗方法[2-3]以及基于大渦模擬（LargeEddySimulation，LES）和直接數(shù)值模擬（DirectNumericalSimu－lation，DNS）的計算流體動力學(xué)方法（ComputationalFluidDynamics，CFD）對圓柱繞流進行了詳細研究[4-5]，得到了不同雷諾數(shù)下圓柱繞流流場特性，以及圓柱的阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化特性。但PIV方法實驗設(shè)施昂貴、實驗條件復(fù)雜，而基于LES和DNS的數(shù)值模擬則要求較高的計算資源，均難以在教學(xué)中應(yīng)用。目前，針對圓柱繞流在實驗教學(xué)中的開展，主要有以下幾種方式。（1）圓柱繞流流線顯示實驗。流線顯示實驗側(cè)重于借助各種流場可視化技術(shù)，例如氣泡法、煙流法、油流法等方法，呈現(xiàn)出圓柱繞流的流線分布、邊界層轉(zhuǎn)捩與分離、旋渦生成與脫落等流動現(xiàn)象。流線顯示實驗的雷諾數(shù)一般較小且調(diào)節(jié)范圍有限。目前的實驗設(shè)備主要針對流場駐點、源、匯等知識點的勢流流譜顯示，以及發(fā)生卡門渦街時圓柱體兩側(cè)會周期性地脫落出旋轉(zhuǎn)方向相反、規(guī)則排列的雙列線渦，一般采用流譜演示儀、流線儀及煙氣流線演示儀等完成演示實驗。（2）圓柱繞流阻力測試實驗。阻力測試實驗側(cè)重于通過壓力計、多管差壓計和壓力傳感器等壓力測量設(shè)備測量流動分離時圓柱表面不同角度的壓強分布特性，觀察流動分離引起的圓柱前后壓強不對稱，以及旋渦生成、脫落過程中圓柱表面壓強分布特性，并通過積分得到圓柱的壓差阻力。實驗的雷諾數(shù)較大，一般采用小型教學(xué)風(fēng)洞或者小型氣動成相關(guān)測量。（3）圓柱繞流虛擬仿真實驗。圓柱繞流現(xiàn)象可利用CFD方法進行數(shù)值模擬而得到，且能借助處理軟件形象呈現(xiàn)出圓柱繞流的流場特性。但數(shù)值模擬過程較為復(fù)雜，要求學(xué)生有一定的計算流體動力學(xué)基礎(chǔ)和求解相關(guān)問題的經(jīng)驗，不適合在教學(xué)中直接應(yīng)用。因此，可借助CFD軟件的二次開發(fā)功能，搭建圓柱繞流虛擬實驗平臺[6]，學(xué)生輸入雷諾數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)后，即可直觀獲得數(shù)值模擬的計算結(jié)果，幫助學(xué)生分析不同雷諾數(shù)下圓柱繞流的流場分布及旋渦形成的機理?？偟膩碚f，目前的圓柱繞流實驗教學(xué)一般是針對某一雷諾數(shù)區(qū)域特定流動現(xiàn)象的驗證性實驗，而圓柱繞流隨著雷諾數(shù)的變化會相繼呈現(xiàn)出對稱渦區(qū)、擺動渦區(qū)、卡門渦街，以及附面層分離等現(xiàn)象，目前的實驗方法和內(nèi)容不夠全面，現(xiàn)有實驗設(shè)備無法滿足不同的實驗?zāi)康?；而基于CFD方法二次開發(fā)的虛擬仿真實驗中，學(xué)生的參與度不夠，且流動現(xiàn)象不如實體實驗生動形象。因此針對雷諾數(shù)范圍內(nèi)的圓柱繞流問題，自主開發(fā)了圓柱繞流實驗設(shè)備，觀測不同雷諾數(shù)下圓柱繞流的流動特征，并測量圓柱表面的壓強分布。

3實驗設(shè)備設(shè)計開發(fā)

3.1工作流體的選擇

目前的圓柱繞流實驗一般選擇空氣或液體作為工作介質(zhì)。采用空氣作為工作介質(zhì)時，無需排水設(shè)施，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，一般采用煙流法實現(xiàn)流場可視化，并采用壓力傳感器測量圓柱表面的壓強分布。但研究表明，煙氣發(fā)生器產(chǎn)生的油煙不夠穩(wěn)定，空氣流速調(diào)節(jié)范圍有限，流場可視化效果不夠理想；而且由于空氣的密度較小，圓柱表面的壓強變化也不大，不利于測壓裝置的測量。此外，采用空氣作為工作介質(zhì)時，為保證空氣流動的均勻性等品質(zhì)，實驗一般需采用小型風(fēng)洞或氣動成，實驗設(shè)備的成本較高，不利于在教學(xué)中推廣應(yīng)用。因此本實驗選擇液體作為工作介質(zhì)。

3.2流場可視化及測壓方法

工作介質(zhì)為液體時，常用的流場可視化措施有油流法、染色劑法等，為了實驗簡單方便，選用水作為工作流體，并采用在圓柱前方添加染色劑的方法實現(xiàn)流場可視化。染色劑隨周圍流體一起運動，通過觀測染色劑形態(tài)的演化，可分析圓柱背面發(fā)生的附面層分離和旋渦生成、脫落等現(xiàn)象。流體力學(xué)教學(xué)實驗中，常用的壓力測量方式有電測式和液柱式，測壓儀器包括壓力傳感器和測壓管、差壓計等，其中壓力傳感器使用較為方便，可實現(xiàn)遠程大范圍測量，而測壓管的精度較高，適用于低壓實驗場所。在圓柱繞流實驗中，圓柱背面的流場本身是非定常的，而壓力傳感器的讀數(shù)一般會在基準值附近漂移，無法分辨旋渦形成和脫落過程中的流場非定常效應(yīng)。因此，選擇采用多管測壓計進行壓力測量。

3.3實驗設(shè)備結(jié)構(gòu)方案設(shè)計

根據(jù)所確定的工作介質(zhì)、流場可視化方法和壓力測量方案，設(shè)計循環(huán)式圓柱繞流實驗裝置，如圖1所示。實驗裝置由儲水箱、水泵、穩(wěn)壓水箱、示蹤劑、試驗件、測壓計、水槽、集水器和排水管等組件構(gòu)成。實驗過程中，水在水泵的作用下從儲水箱流入穩(wěn)壓水箱中間部分，液面到達額定高度后從左側(cè)溢流并流回儲水箱，同時通過穩(wěn)壓板流入穩(wěn)壓水箱的右側(cè)，水箱中間和右側(cè)部分的液體高度保持不變。水從水箱右側(cè)下方的圓孔勻速流出后進入水槽，并通過穩(wěn)壓板對水流進行整流后流入水槽試驗段。水流流過試件后，再經(jīng)穩(wěn)壓板到達水槽出口段并從水槽底部的出口流出，進入集水器，最后經(jīng)排水管流回儲水箱，構(gòu)成流動循環(huán)。為了清楚地觀察圓柱兩側(cè)旋渦生成、脫落及其相互干擾現(xiàn)象，在試驗件前方兩側(cè)分別布置一個示蹤劑加注口，通過細管連接上方的示蹤劑儲存罐。實驗過程中，在兩個示蹤劑儲存罐中分別加入染色劑，染色劑通過加注口流入到水中，并隨周圍流體一起流過圓柱試件。通過染色劑形態(tài)和位置的演化過程，即可直觀地觀察到圓柱背面發(fā)生的流動分離、旋渦生成和脫落等現(xiàn)象，同時通過觀察不同顏色染色劑的相互摻混，可以分析圓柱兩側(cè)旋渦之間的相關(guān)干擾作用。圓柱試件為中空結(jié)構(gòu)，安裝在水槽的中間位置。為測量圓柱表面的壓強分布，在圓柱表面0°~180°范圍內(nèi)每隔45°布置一個測壓孔，測壓孔通過試件內(nèi)部的軟管連接到測壓計，試件設(shè)計為可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。實驗過程中，記錄多管測壓計中不同測壓管的讀數(shù)，并通過旋轉(zhuǎn)圓柱試件，使圓柱表面的測壓孔指向不同的角度，即可得到圓柱表面的壓強分布。通過觀察圓柱背面壓強的動態(tài)變化，并結(jié)合流場可視化現(xiàn)象，分析旋渦生成和脫落過程中圓柱背面流場兩側(cè)壓強的變化特性。

4實驗效果及改進設(shè)計

4.1實驗效果

按照上述圓柱繞流實驗裝置的整體結(jié)構(gòu)方案、流場可視化方案和壓力測量方案加工各組件，其中試驗臺采用鋁合金結(jié)構(gòu)，儲水箱和排水管采用PVC塑料，穩(wěn)壓水箱、圓柱試件、集水器和水槽的側(cè)壁采用透明亞克力玻璃，水槽底面采用白色亞克力，方便觀察流場中染色劑形態(tài)的變化。將各組件按照整體結(jié)果方案組裝得到了圓柱繞流實驗設(shè)備。實驗結(jié)果表明，水槽中流量較小即流動的雷諾數(shù)較小時，流動較為穩(wěn)定，在圓柱背側(cè)可較為清晰地觀察到流線的分布以及旋渦的生成和脫落等現(xiàn)象，實驗效果明顯，如圖2所示。而在大流量及雷諾數(shù)較大時，圓柱背面的流態(tài)變?yōu)橥牧鳎梢悦黠@觀察到雜亂無章的回流狀態(tài)。在大流量下，多管測壓計中不同測壓管的讀數(shù)有一定的差別，圓柱前后的壓強分布不對稱，表明圓柱背面發(fā)生了嚴重的流動分離現(xiàn)象，并產(chǎn)生了壓差阻力。圖2圓柱繞流實驗流場特性

4.2不足與改進設(shè)計

實驗過程中發(fā)現(xiàn)，本文所設(shè)計的圓柱繞流實驗設(shè)備滿足實驗教學(xué)的基本需求，但仍有一定的不足，可通過改進設(shè)計優(yōu)化實驗效果，主要體現(xiàn)在以下方面。（1）大流量下流動不穩(wěn)定。實驗中水從穩(wěn)壓水箱的圓形小孔口中流出進入面積較大的方形水槽，流道形狀和面積的突然變化會在局部產(chǎn)生旋渦，造成流動不穩(wěn)定，影響流場可視化效果?？赏ㄟ^在出口和水槽試驗段之間增加過渡段，改善流動品質(zhì)。（2）圓柱表面壓差顯示效果不夠明顯。采用多管測壓計進行壓強測量時，圓柱表面的壓強用液柱高度來表示，由于水的密度較大，在流量不大時，測壓計中的液柱高度差并不大，讀數(shù)不精確。為了方便讀數(shù)與觀察，可采用微壓計放大讀數(shù)，改善實驗效果。

5結(jié)束語

針對圓柱繞流在工程流體力學(xué)課程教學(xué)中的重要性以及現(xiàn)有實驗設(shè)備不能滿足教學(xué)需求的問題，設(shè)計了圓柱繞流實驗裝置，通過在圓柱兩側(cè)添加不同顏色的染色劑觀察圓柱繞流的流態(tài)，并利用多管測壓計測量圓柱表面的壓強。結(jié)果表明，實驗裝置實現(xiàn)了設(shè)計目標，但仍存在一些不足，可通過優(yōu)化流道和采用微壓計改善實驗效果。

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篇10

關(guān)鍵詞 液壓與氣壓傳動；工程實例；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）24-0159-02

Reform and Practice of Hydraulic and Pneumatic Transmission Course Teaching Integrated with Engineering Practice//ZHANG Guoqing， LIU Baojun， LU Manhuai

Abstract Combining practical undergraduate cultivation target and

hydraulic and pneumatic transmission course characters， reforms and

practice are made in teaching contents， methods and experiments. The teaching process Integrated more and more engineering practice，

stimulates the students’ learning interest， and leads to the comprehen-

sive course study and practice， further improves the course teaching quality.

Key words hydraulic and pneumatic transmission； engineering prac-

tice； teaching reform

1 前言

液河肫壓傳動是機電工程應(yīng)用專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，與機械、電子等學(xué)科有著密切的聯(lián)系。它作為一門具有很強工程應(yīng)用背景的專業(yè)必修課，目的在于培養(yǎng)學(xué)生在掌握液壓傳動與控制理論的基礎(chǔ)上，能分析和設(shè)計液壓系統(tǒng)，切實做到理論聯(lián)系實際、學(xué)有所用。

我國開展液壓與氣壓傳動課程的教學(xué)已有多年，其已成為機電專業(yè)的傳統(tǒng)課程，很多大學(xué)對該門課程建立了自己的課程教學(xué)體系。但是從教材、教學(xué)內(nèi)容和方式上綜合來看，國內(nèi)對液壓與氣壓傳動技術(shù)的教學(xué)大多還是著重于液壓與氣壓傳動基本原理和元件的講解，且有些知識點偏于陳舊，同時對系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計講解過于抽象。反觀國外的情況，從相關(guān)培訓(xùn)教材和高校教學(xué)資料看來，其對液壓與氣壓傳動知識點的講解多從實際系統(tǒng)設(shè)計角度出發(fā)，引發(fā)學(xué)生思考，同時講解的內(nèi)容配合比較形象的多媒體資料，減少了知識點的抽象度，使得學(xué)生真正能學(xué)以致用[1]。

德國教授烏爾里希認為，工程學(xué)科的教學(xué)著眼點應(yīng)從教師教轉(zhuǎn)向?qū)W生學(xué)習(xí)，培養(yǎng)大批有研發(fā)能力的青年人，比教學(xué)者自身直接從事研發(fā)更有價值。因此，如何根據(jù)專業(yè)課程特點和培養(yǎng)目標，科學(xué)地選取教學(xué)內(nèi)容并進行有機整合，開發(fā)新的教學(xué)方法，是改進液壓與氣壓傳動課程教學(xué)的重要內(nèi)容。

2 液壓與氣壓傳動課程教學(xué)內(nèi)容與工程實例的結(jié)合

傳統(tǒng)的液壓與氣壓傳動課程教材內(nèi)容編排多以流體力學(xué)理論教學(xué)作為課程入門的初始章節(jié)，且內(nèi)容較為獨立，和液壓系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)合較少，多以抽象的概念和公式為主。這與早期高等教育以精英教育為培養(yǎng)目標和培養(yǎng)群體的因素相關(guān)，而隨著高教規(guī)模的擴大，高等教育逐漸向著普及性教育方向發(fā)展，受教育的群體不再局限于少數(shù)精英群體，教學(xué)培養(yǎng)的目標也針對群體需求逐漸多樣化，大學(xué)教育培養(yǎng)的不再僅僅是研究型人才，更多的是應(yīng)用型人才。

對于研究型人才，教學(xué)內(nèi)容可著重放在課程的理論和推導(dǎo)部分，而對于應(yīng)用型人才則應(yīng)把教學(xué)內(nèi)容重點放在工程應(yīng)用上。前者的自學(xué)能力相對較強，其培養(yǎng)目標在于學(xué)科課程的繼續(xù)深造和學(xué)科理論知識的研究；后者的培養(yǎng)目標在于實際工程應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計和操控能力的培養(yǎng)[2]。因此，在液壓與氣壓傳動課程教學(xué)內(nèi)容的選擇上應(yīng)對此區(qū)分。

目前，在液壓與氣壓傳動課程內(nèi)容的編排上，大部分傳統(tǒng)的教材內(nèi)容都是從介紹流體力學(xué)的理論內(nèi)容開始，然后介紹液壓與氣壓傳動元件和系統(tǒng)。這種編排方式雖然符合課程教學(xué)知識架構(gòu)，但是對于以系統(tǒng)應(yīng)用為目的的學(xué)生學(xué)習(xí)來說，在內(nèi)容上卻存在知識點抽象、與應(yīng)用脫節(jié)的問題。在傳統(tǒng)課本中，這部分內(nèi)容照搬流體力學(xué)教材的內(nèi)容，和液壓氣動傳動實際系統(tǒng)關(guān)聯(lián)不夠緊密，因此造成學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感覺枯燥，對這一部分學(xué)習(xí)內(nèi)容的重要性認識不足。因此，在引入流體力學(xué)基本理論教學(xué)內(nèi)容時，需要配合實際系統(tǒng)的工況進行漸進式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生從實際工況到理論基礎(chǔ)進行轉(zhuǎn)換。如在講授縫隙流量和小孔流量時，可以引入實際的液壓或氣壓閥結(jié)構(gòu)，結(jié)合閥的控制特征來講解流量的計算。

3 基于工程實例的教學(xué)方法改進

液壓與氣壓傳動課程是一門交叉學(xué)科課程，與機械設(shè)計、電工電子技術(shù)、自動控制原理、數(shù)控技術(shù)等機械類電氣控制類課程緊密相關(guān)，把這些課程貫穿起來，成為一條線的系統(tǒng)教學(xué)。這樣既有利于液壓傳動技術(shù)與先進控制技術(shù)有機地結(jié)合起來，又有利于學(xué)生創(chuàng)新能力和工程觀點培養(yǎng)的同時，促進基礎(chǔ)理論教學(xué)，有利于教學(xué)與科研相結(jié)合。一個液壓與氣壓傳動系統(tǒng)通常會涵蓋多門課程的主要內(nèi)容，涉及機械原理機電傳動控制可編程控制器等多門課程的綜合問題。結(jié)合工程實例，通過數(shù)字化技術(shù)將典型的液壓與氣壓傳動運用實例形象生動地展示給學(xué)生，可使得學(xué)生將多門知識融會貫通，掌握知識間的聯(lián)系，鍛煉學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決工程問題的能力，培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展需求的復(fù)合型應(yīng)用人才[3]。

如在講解液壓系統(tǒng)的基本特性時，首先引入一個實際的傳動應(yīng)用系統(tǒng)，通過直觀計算和對比討論來發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢所在，使得學(xué)生對液壓系統(tǒng)有個清楚的認識，激發(fā)對液壓系統(tǒng)設(shè)計的興趣[4]。如讓學(xué)生利用已學(xué)的機械設(shè)計知識，設(shè)計驅(qū)動一個圖1所示常見升降平臺。

按照結(jié)構(gòu)特點，學(xué)生能理解若要使得平臺工作，只需在箭頭所示位置施加外力，使得連桿端部產(chǎn)生平移即可。要實現(xiàn)這個目標，如果采用傳統(tǒng)的電機機械驅(qū)動結(jié)構(gòu)，需要設(shè)計一個蝸輪―蝸桿或齒輪―齒條結(jié)構(gòu)，把電機輸出機械轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成線性移動；而如果采用液壓驅(qū)動，其執(zhí)行元件液壓缸直接就能實現(xiàn)直線的驅(qū)動，在結(jié)構(gòu)上就簡化了許多。同時，如果升降臺的載重量非常大的話，對蝸輪―蝸桿或齒輪―齒條的結(jié)構(gòu)強度要求就非常大，而且這種傳動是剛性的，如果在升降過程中發(fā)生抖動或沖擊，對結(jié)構(gòu)就是一種很大的損傷。因此，現(xiàn)有升降平臺的設(shè)計都采用的是液壓驅(qū)動。

經(jīng)過上述對比，學(xué)生就能對液壓傳動系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢有直觀的了解，在后續(xù)的學(xué)習(xí)中能結(jié)合實際系統(tǒng)和所學(xué)課程知識進行類似的分析與對比，學(xué)習(xí)的目的性更強，保證了學(xué)習(xí)的積極性。

4 基于工程實例的液壓與氣壓傳動課程實驗教學(xué)

目前大部分高校的液壓與氣壓傳動課程的實驗內(nèi)容分為兩個部分：認知型實驗和驗證式綜合訓(xùn)練型實驗。認知型實驗主要是通過對液壓與氣壓傳動元件進行拆裝實驗，進而了解其工作原理及性能；綜合訓(xùn)練型實驗主要是搭建液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的幾個典型回路，進行性能驗證性實驗。對于后者，目前采用的實驗平臺只提供了有限的液壓元件，只能搭建幾個固定常規(guī)的液壓系統(tǒng)回路，而且平臺提供的搭接方式基本為油管搭接接頭，該接頭可靠性和耐用性不高，使得學(xué)生耗費太多時間與精力在管路的拼接上，而且使得實驗平臺的損壞率較高，最終令實驗效果并不理想[5]。

針對當前本科學(xué)生的教學(xué)目標，教學(xué)的重點并不在于學(xué)生對液壓與氣壓傳動系統(tǒng)設(shè)備的操作能力，而是在于學(xué)生對整個系統(tǒng)的設(shè)計與分析能力。因此，實驗內(nèi)容不能將大部分時間耗費在系統(tǒng)模塊的搭接上，而應(yīng)重點放在系統(tǒng)的設(shè)計與性能分析上。目前主流的液壓實驗平臺的設(shè)計都只能提供有限的元件和有限的回路連接，不能滿足對學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計與分析能力的訓(xùn)練要求。因此，將行業(yè)中具有代表性的系統(tǒng)仿真和設(shè)計軟件引入實驗教學(xué)，開展虛擬仿真性實驗，依靠其靈活性可以對此進行補充和加強。

同時，液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的完整工作除了構(gòu)建系統(tǒng)實現(xiàn)能量的傳遞外，另一個重要的方面就是自動化控制，完成系統(tǒng)的各項預(yù)定功能。這一部分需要結(jié)合工業(yè)控制方面的課程知識，尤其是PLC控制系統(tǒng)的相關(guān)知識。因此，在開展課程實驗時，可以在其中增加PLC控制系統(tǒng)設(shè)計知識的回顧或介紹，并在實驗項目中不再把重點放在液壓氣壓傳動系統(tǒng)回路的搭建上，而是增加自動化控制系統(tǒng)實例的設(shè)計內(nèi)容，從系統(tǒng)整體控制的角度對學(xué)生進行綜合性訓(xùn)練。

5 結(jié)束語

結(jié)合現(xiàn)在高校機電工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標和液壓與氣壓傳動課程的特點，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實驗教學(xué)等方面，結(jié)合實際工程應(yīng)用進行相應(yīng)改革和調(diào)整，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生進行思考型學(xué)習(xí)，熟悉交叉課程知識的應(yīng)用，達到比較好的教學(xué)效果，進而提高教學(xué)質(zhì)量。

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