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篇1

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；教學(xué)理念；內(nèi)容調(diào)整；教學(xué)方法；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）04-0041-02

流體力學(xué)是研究流體平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一門(mén)科學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)重要分支，已廣泛應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各部門(mén)。工程流體力學(xué)課程在哈工大是機(jī)械類(lèi)、材料類(lèi)、儀器儀表類(lèi)、航空航天類(lèi)、建筑工程類(lèi)、熱能動(dòng)力類(lèi)、流體動(dòng)力工程類(lèi)等專(zhuān)業(yè)必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程，既有基礎(chǔ)學(xué)科的性質(zhì)，又具有鮮明的技術(shù)學(xué)科的特點(diǎn)，既與高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)等課程有緊密的聯(lián)系，又是專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)，是一門(mén)理論性和工程實(shí)際意義都較強(qiáng)的課程[1]。哈工大流體力學(xué)教研室成立于1956年，歷來(lái)重視教學(xué)研究及教學(xué)質(zhì)量，不斷積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)教學(xué)思想，在基礎(chǔ)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)設(shè)施、師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)研究與改革等方面都取得一系列成果，居于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，并于2009年被評(píng)為國(guó)家精品課程，目前正在進(jìn)行國(guó)家精品資源共享課程的升級(jí)。雖然取得了一系列的重要成績(jī)，但是仍然存在一些問(wèn)題，需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)換觀念，從當(dāng)前社會(huì)的實(shí)際需求出發(fā)，深入進(jìn)行教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容等方面的研究和探索。

一、改革教學(xué)理念

課程建設(shè)的目的是提高教學(xué)質(zhì)量，歸根到底是提高學(xué)生培養(yǎng)的質(zhì)量，而學(xué)生質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)則是其綜合素質(zhì)及能力。工程流體力學(xué)課程的特點(diǎn)是抽象概念多，數(shù)學(xué)分量重，理論性較強(qiáng)，許多復(fù)雜的流動(dòng)物理現(xiàn)象難以用言語(yǔ)和具體圖像清晰地表述[2]。工程流體力學(xué)課程中有很多較難的知識(shí)點(diǎn)，例如流體微元運(yùn)動(dòng)的Cauchy-Helmholts速度分解定理、粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程、邊界層基本方程及近似計(jì)算等，這些知識(shí)點(diǎn)包含了大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，往往要占用很多課時(shí)，同時(shí)這些理論知識(shí)的講解又是空洞和死板的，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。即使是多數(shù)教師能夠本著負(fù)責(zé)的態(tài)度將這些知識(shí)難點(diǎn)講解清楚，也往往并不能使學(xué)生對(duì)這些難點(diǎn)留下深刻的印象。這種教學(xué)過(guò)程是事倍功半的，容易引起學(xué)生對(duì)這些知識(shí)做機(jī)械的符號(hào)記憶或者陷入對(duì)推導(dǎo)嚴(yán)密性的過(guò)度鉆研，無(wú)法建立起流體力學(xué)的全局思維方式，進(jìn)而也不能提高學(xué)生的綜合分析應(yīng)用能力。因此，教師在授課過(guò)程中要不斷引導(dǎo)學(xué)生梳理所講授的知識(shí)，使學(xué)生能夠運(yùn)用流體力學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合分析。要讓學(xué)生明白，流體力學(xué)的學(xué)習(xí)不是背定理、記公式，而是要通過(guò)學(xué)習(xí)這門(mén)課程，掌握一門(mén)新的科學(xué)知識(shí)，了解它的人文背景，學(xué)習(xí)它的思想和方法，掌握它的原理和應(yīng)用。學(xué)生是課程學(xué)習(xí)的主體，在教學(xué)過(guò)程中需要注意教與學(xué)的同步，授課時(shí)關(guān)注學(xué)生的反映，根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)對(duì)授課進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)放慢節(jié)奏或變換講解方法，也可以讓學(xué)生參與討論。學(xué)生有必要參與到深層的學(xué)科知識(shí)應(yīng)用中，因此可以讓同學(xué)參加與學(xué)科相關(guān)的科學(xué)研究，引導(dǎo)同學(xué)應(yīng)用流體計(jì)算模擬軟件，實(shí)現(xiàn)模擬實(shí)驗(yàn)[3]。教師對(duì)學(xué)生的實(shí)踐引導(dǎo)可以消減同學(xué)對(duì)流體力學(xué)公式繁多的苦惱，而在實(shí)踐能力不斷提高的過(guò)程中，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力將得到很大的鍛煉。實(shí)踐證明，學(xué)生可以完成適當(dāng)?shù)墓こ塘黧w力學(xué)課程內(nèi)容的拓展研究，實(shí)現(xiàn)課程與科研工作的相互促進(jìn)。在積極開(kāi)展第一課堂的同時(shí)，還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生參加第二課堂活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造熱情，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生獲取知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)的能力和創(chuàng)新能力。例如科技創(chuàng)新和節(jié)能減排大賽這樣的大學(xué)生科技活動(dòng)是開(kāi)展素質(zhì)教育的重要平臺(tái)，為學(xué)生提供了施展才能、張揚(yáng)個(gè)性的舞臺(tái)，使學(xué)生得以將課本所學(xué)知識(shí)充分的運(yùn)用，并從制作和創(chuàng)新過(guò)程中學(xué)到了比課本更多的知識(shí)，提高了其知識(shí)綜合運(yùn)用能力、實(shí)踐動(dòng)手能力。流體力學(xué)教師應(yīng)該充分利用流體力學(xué)知識(shí)應(yīng)用面廣、基礎(chǔ)性強(qiáng)的特點(diǎn)，引導(dǎo)并指導(dǎo)學(xué)生參與此類(lèi)科技活動(dòng)。另外，流體力學(xué)教師還應(yīng)該經(jīng)常舉行科技講座，豐富學(xué)生的專(zhuān)業(yè)和學(xué)科知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)和科學(xué)精神。

二、課程內(nèi)容調(diào)整

目前所使用的工程流體力學(xué)課程內(nèi)容包括了流體靜力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、漩渦理論基礎(chǔ)、理想流體平面勢(shì)流、粘性流體動(dòng)力學(xué)、相似理論基礎(chǔ)、流動(dòng)的阻力與損失、管路的水力計(jì)算、粘性流體繞物體流動(dòng)、氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)翼及葉柵理論、流體要素測(cè)量等內(nèi)容?？偟膩?lái)說(shuō)涵蓋了流體力學(xué)工程應(yīng)用的多數(shù)情況，但是結(jié)構(gòu)仍然需要進(jìn)一步調(diào)整。首先，工程流體力學(xué)課程內(nèi)容較多，多年未更新，有些知識(shí)也趨于老化，應(yīng)適當(dāng)?shù)貙?duì)內(nèi)容進(jìn)行增減。2006年專(zhuān)業(yè)調(diào)整后，能源與動(dòng)力工程本科教學(xué)按一級(jí)學(xué)科制定教學(xué)內(nèi)容，在這種體系下，工程流體力學(xué)課程應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)保留的情況下，對(duì)于涉及到工程熱力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行刪減，避免不同課程的內(nèi)容重復(fù)，使課程之間的界線(xiàn)更加明晰。這樣的好處就是，學(xué)生利用有限的課時(shí)可以將流體力學(xué)主體結(jié)構(gòu)體系學(xué)得更好。另外，由于工程流體力學(xué)更多的應(yīng)該涉及流體力學(xué)的工程應(yīng)用，所以關(guān)于漩渦理論、理想流體平面勢(shì)流及粘性流體繞物體流動(dòng)章節(jié)內(nèi)涉及的較多理論性知識(shí)且與工程應(yīng)用關(guān)系不大的應(yīng)該適當(dāng)精簡(jiǎn)，減少課時(shí)占用。其次，工程流體力學(xué)課程內(nèi)容應(yīng)適當(dāng)增加與工程應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容。美國(guó)著名的流體力學(xué)教材《Mechanics of Fluids》（Prentice Hall International Editions出版）選取了貼近工程實(shí)際的管道流動(dòng)、葉輪機(jī)械流動(dòng)、環(huán)境流體力學(xué)等內(nèi)容，作為經(jīng)典流體力學(xué)主題內(nèi)容的有機(jī)補(bǔ)充[4]。哈工大工程流體力學(xué)課程也應(yīng)該針對(duì)學(xué)校定位及專(zhuān)業(yè)設(shè)置，在廣泛調(diào)研開(kāi)課專(zhuān)業(yè)的需求基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加有普遍性、代表性的工程應(yīng)用知識(shí)。最后，工程流體力學(xué)課程內(nèi)容應(yīng)更新與近期科技發(fā)展緊密聯(lián)系的內(nèi)容。由于教材不可能年年更新，教師應(yīng)該在教材內(nèi)容基礎(chǔ)之上，適當(dāng)增加與科技進(jìn)展相關(guān)的內(nèi)容，例如流動(dòng)的虛擬實(shí)驗(yàn)、流體參數(shù)的現(xiàn)代化測(cè)量、流體力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀、流體力學(xué)的最新應(yīng)用情況等，讓學(xué)生了解到流體力學(xué)的科技前沿，開(kāi)拓學(xué)生視野，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)流體力學(xué)的熱情和興趣。

三、改革教學(xué)方法

關(guān)于教學(xué)方法，哈工大流體力學(xué)教師較早地采用了不完全教學(xué)法、潛科學(xué)教學(xué)法、社會(huì)探究法、問(wèn)題教學(xué)法、角度教學(xué)法等創(chuàng)新性教學(xué)法，將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)媒體、教師活動(dòng)、學(xué)生活動(dòng)等課堂教學(xué)要素有機(jī)組織起來(lái)，發(fā)揮整體的最大效能。強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過(guò)主動(dòng)探求問(wèn)題解決的途徑和方法，培養(yǎng)能力，以展素質(zhì)；并將多媒體技術(shù)的運(yùn)用與傳統(tǒng)教學(xué)手段、教學(xué)形式的改革統(tǒng)一起來(lái)，突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，從而充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。目前多媒體教學(xué)在高等教育中的應(yīng)用越來(lái)越廣，在如何正確使用多媒體教學(xué)的問(wèn)題上目前還有一些爭(zhēng)議和討論。工程流體力學(xué)課程知識(shí)點(diǎn)多，公式推導(dǎo)多，難度大，對(duì)于具體的知識(shí)點(diǎn)利用板書(shū)詳細(xì)推演在課堂教學(xué)中占用了大量的課時(shí)，同時(shí)也會(huì)影響到學(xué)生對(duì)流體力學(xué)整體思維的把握。由于工程流體力學(xué)課程的特點(diǎn)，很多流動(dòng)現(xiàn)象概念比較抽象，難以用板書(shū)表達(dá)清楚，很顯然傳統(tǒng)教學(xué)方式達(dá)不到理想的教學(xué)效果。利用多種媒體手段可以更好地創(chuàng)設(shè)教學(xué)意境，變抽象為具體，變靜態(tài)為動(dòng)態(tài)，變黑白為彩色，變無(wú)聲為有聲，通過(guò)豐富的圖例、連貫的動(dòng)畫(huà)以及真實(shí)的實(shí)驗(yàn)錄像，可以使枯燥、乏味的內(nèi)容變得趣味盎然，使抽象、晦澀的內(nèi)容變得直觀生動(dòng)，同時(shí)也豐富了學(xué)生的信息量，可以更好地激發(fā)學(xué)習(xí)興趣[5]。另外，流體力學(xué)的特點(diǎn)是數(shù)學(xué)分量重、理論性強(qiáng)，所以又不能過(guò)多依賴(lài)多媒體教學(xué)。對(duì)于涉及到重要理論公式推導(dǎo)的內(nèi)容，簡(jiǎn)單地將推導(dǎo)過(guò)程搬到課件上去，并不能使學(xué)生了解重要理論公式的來(lái)龍去脈，也難以加深學(xué)生對(duì)這些關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的理解程度。這個(gè)時(shí)候需要收起屏幕，用板書(shū)認(rèn)真書(shū)寫(xiě)每個(gè)符號(hào)，推導(dǎo)每個(gè)關(guān)鍵公式，并解釋其中的物理概念和意義。多媒體和板書(shū)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此我們可以取其長(zhǎng)而避其短，采用兩者兼顧而又兩者不棄的原則，交互使用，相輔相成。

四、更新考評(píng)制度

哈工大工程流體力學(xué)課程作為技術(shù)基礎(chǔ)課，目前采取了綜合性的考評(píng)方法，總成績(jī)由作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、考試三部分組成，學(xué)生共計(jì)要完成60題左右的作業(yè)，由教師進(jìn)行判分并作為總成績(jī)的10%；共計(jì)要完成11項(xiàng)左右的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)學(xué)生對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)原理和操作技能的掌握及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量情況分為優(yōu)、良、及格、不及格來(lái)評(píng)定成績(jī)，若有兩次不及格或者缺席者必須重做否則不得參加期末考試。實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占課程總成績(jī)的10%。期末考試為閉卷，占總成績(jī)的80%。流體力學(xué)考試的組卷與課堂教學(xué)內(nèi)容息息相關(guān)，課堂教學(xué)如果注重內(nèi)容的應(yīng)用性、靈活性和綜合性，則在組卷時(shí)應(yīng)適當(dāng)減少客觀題，豐富試題類(lèi)型，加大理解性和綜合性題目的分量，避免記憶性成分所占比重較大，而學(xué)生臨近考試加班加點(diǎn)應(yīng)付考試的現(xiàn)象。另外，根據(jù)課堂教學(xué)和課外科研實(shí)踐的特點(diǎn)，對(duì)于偏重于工程應(yīng)用的專(zhuān)題，可以探索利用撰寫(xiě)科技論文、提交科研作品的方法進(jìn)行考試，與傳統(tǒng)考試成績(jī)綜合來(lái)建立起更合理、更具實(shí)踐意義的考評(píng)制度。

工程流體力學(xué)課程是面向工程應(yīng)用人才的課程，所以教學(xué)核心始終應(yīng)該是學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。為此，在教學(xué)中貫穿流體力學(xué)思維模式和綜合分析解決問(wèn)題能力的鍛煉，使學(xué)生學(xué)有所成、學(xué)有所用，是工程流體力學(xué)課程改革的一個(gè)長(zhǎng)期方向。

參考文獻(xiàn)：

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[2]趙超.“流體力學(xué)”課程教學(xué)方法探索.中國(guó)冶金教育[J].2010，（5）：63-64.

[3]李巖，孫石.《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐.科教文匯[J].2008，（11）：88-89.

[4]C.P.Merle，C.W.David.Mechanics of Fluids（second edition）[M].NJ（U.S.A.）：Prentice Hall International Editions，1997.

篇2

[論文摘要]結(jié)合學(xué)習(xí)主體所處的時(shí)代環(huán)境變化和流體力學(xué)知識(shí)體系的學(xué)科跨度大以及對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)要求很高的特點(diǎn)，分析了流體力學(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題和難點(diǎn)，提出大量采用實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛯?shí)例教學(xué)以加強(qiáng)流體流動(dòng)現(xiàn)象的觀察理解對(duì)提高流體力學(xué)教學(xué)效果的必要性和重要性。 

 

前言 

流體無(wú)固定形狀，即使受到的剪切力再小，只要持續(xù)存在，其變形便會(huì)隨時(shí)間持續(xù)增大，不像固體那樣，一定的受力只能產(chǎn)生一定的變形。流體力學(xué)的基本理論非常嚴(yán)密，描述流體流動(dòng)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)方程非常復(fù)雜，高度非線(xiàn)性[1]，因此學(xué)生對(duì)流體力學(xué)敬而遠(yuǎn)之的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。此外由于因特網(wǎng)及電子計(jì)算機(jī)的普及，各種虛擬現(xiàn)象泛濫，在這樣的環(huán)境下成長(zhǎng)的學(xué)生接觸和感受實(shí)際發(fā)生的各種流體流動(dòng)現(xiàn)象的機(jī)會(huì)大大減少，對(duì)自然現(xiàn)象的觀察和理解能力很弱。很多學(xué)生在接受流體力學(xué)教育之前所受的應(yīng)試教育的影響下[2]，學(xué)習(xí)只是為了在短時(shí)間內(nèi)對(duì)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(lái)許多學(xué)者從教育學(xué)的角度提出了疑問(wèn)[2]。只有直面實(shí)際的流體流動(dòng)現(xiàn)象，抓住問(wèn)題的本質(zhì)，才能誕生真正的學(xué)問(wèn)和研究。筆者基于對(duì)本科和研究生的流體學(xué)教學(xué)中存在的難點(diǎn)和問(wèn)題，指出了重視流體流動(dòng)現(xiàn)象的觀察和理解對(duì)提高流體力學(xué)的教學(xué)效果的必要性和重要性。 

 

一、流體力學(xué)教學(xué)面臨的問(wèn)題 

 

（一）新形勢(shì)下學(xué)生所處的社會(huì)環(huán)境變化 

學(xué)生從小利用電腦打電子游戲的玩耍時(shí)間和機(jī)會(huì)大大超過(guò)了自己親自動(dòng)手制作道具及模型的體感玩耍時(shí)間，通過(guò)體感玩耍接觸和觀察自然現(xiàn)象的機(jī)會(huì)大大減少。 

因特網(wǎng)的普及使得在短時(shí)間內(nèi)獲得大量的信息或?qū)崟r(shí)獲得信息成為可能，近年來(lái)出現(xiàn)學(xué)生過(guò)度依賴(lài)因特網(wǎng)的傾向，疏遠(yuǎn)了紙質(zhì)圖書(shū)及相關(guān)文獻(xiàn)這些知識(shí)比較系統(tǒng)邏輯性也有保證的傳統(tǒng)信息載體。但因特網(wǎng)上除了正確的信息外，還有很多不準(zhǔn)確甚至錯(cuò)誤的信息，即使是正確的信息，各信息段之間也缺乏系統(tǒng)性，因此學(xué)生僅通過(guò)因特網(wǎng)難以建立系統(tǒng)的知識(shí)體系的。 

手機(jī)在學(xué)生中的普及也使得學(xué)生們?cè)趯?shí)際問(wèn)題時(shí)，不是自己獨(dú)立分析問(wèn)題，找出問(wèn)題發(fā)生的原因，而是直接利用手機(jī)詢(xún)問(wèn)他人求得答案，這樣很難培養(yǎng)獨(dú)立制定計(jì)劃，對(duì)可能事態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，獨(dú)立進(jìn)行解決問(wèn)題的能力。這恰恰是對(duì)一個(gè)未來(lái)走向社會(huì)成為一個(gè)優(yōu)秀的技術(shù)人員的必經(jīng)的磨礪之道。 

（二）流體力學(xué)教學(xué)面臨的問(wèn)題 

流體流動(dòng)的力學(xué)模型及其運(yùn)動(dòng)的物理意義難以理解[3]。流體粘性產(chǎn)生的模型與牛頓粘性定律之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系就是最好的一個(gè)例證。大多數(shù)學(xué)生雖然能夠使用牛頓粘性定律進(jìn)行計(jì)算，但對(duì)運(yùn)動(dòng)的流體為何會(huì)產(chǎn)生粘性卻不能正確的理解。的確，對(duì)于涉及到流體力學(xué)的某些技術(shù)或產(chǎn)品設(shè)計(jì)，只要懂得一定的計(jì)算即可，但是對(duì)于開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)全新的產(chǎn)品，如不能準(zhǔn)確把握所涉及到的相關(guān)流體流動(dòng)的物理本質(zhì)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生完全錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)結(jié)果。 

流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繁多，流體力學(xué)融合領(lǐng)域廣，要求學(xué)生掌握更多的學(xué)科預(yù)備知識(shí)，尤其對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的要求更高，使部分學(xué)生覺(jué)得流體力學(xué)是難以接近的一門(mén)課。同一流動(dòng)現(xiàn)象常?？梢詮亩鄠€(gè)角度進(jìn)行解釋?zhuān)菀资箤W(xué)生產(chǎn)生混亂。比如對(duì)翼型的流體力學(xué)工作原理，可以從流體流動(dòng)的動(dòng)量變化、伯努利方程、壓力積分、流線(xiàn)的曲率變化等幾個(gè)方面進(jìn)行解釋?zhuān)忉尫椒ㄖ喾炊鴷?huì)使學(xué)生產(chǎn)生混亂，但每一種解釋方法都是正確的，解釋的都是一個(gè)本質(zhì)，只有完全理解各種解釋方法所依據(jù)的理論，才可以解除認(rèn)識(shí)上的混亂，將學(xué)到的知識(shí)條理化、系統(tǒng)化。 

描述流體流動(dòng)的數(shù)學(xué)方程高度非線(xiàn)性化，數(shù)學(xué)上求解比較困難。描述流體流動(dòng)的納維斯方程和能量方程是否可以求解以及數(shù)學(xué)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(shù)學(xué)功底，但近年來(lái)學(xué)生的數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)存在下降的趨勢(shì)。 

學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)前所接受的應(yīng)試教育的影響很大，以考試成績(jī)自評(píng)學(xué)習(xí)效果的認(rèn)識(shí)根深蒂固[4]。實(shí)際的流體流動(dòng)現(xiàn)象往往沒(méi)有單純的標(biāo)準(zhǔn)答案，有時(shí)甚至存在多個(gè)解，重要的是抓住流動(dòng)現(xiàn)象的物理本質(zhì)，系統(tǒng)的理解流體力學(xué)的基本原理。 

二、教學(xué)方法對(duì)應(yīng) 

 

解決上述問(wèn)題的根本方法，筆者認(rèn)為只有從流體力學(xué)教學(xué)上，直面涉及流體的各種現(xiàn)象，使學(xué)生準(zhǔn)確的把握物理本質(zhì)。為此在流體力學(xué)課堂上，廣泛采用流體模型教學(xué)和實(shí)例教學(xué)，增加學(xué)生觀察理解各種流動(dòng)現(xiàn)象的機(jī)會(huì)，喚起他們對(duì)本門(mén)課的興趣的同時(shí)，讓他們形成為探究流動(dòng)現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)進(jìn)行思考的習(xí)慣，這對(duì)解決流體力學(xué)教學(xué)所面臨的問(wèn)題至關(guān)重要。 

使用電吹風(fēng)斜向上吹一個(gè)讓學(xué)生事先準(zhǔn)備好的氣球模型，沒(méi)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生會(huì)意外的發(fā)現(xiàn)氣球會(huì)向斜上方飄起。這一流體流動(dòng)現(xiàn)象可從風(fēng)從氣球上部通過(guò)時(shí)，由于氣球表面的影響風(fēng)的流向會(huì)產(chǎn)生變化，也就是流線(xiàn)產(chǎn)生彎曲，根據(jù)風(fēng)的動(dòng)量變化必然產(chǎn)生使得氣球浮起的升力得到解釋?zhuān)€可以從物體繞流邊界層效應(yīng)得到解釋。從這一簡(jiǎn)單的模型教學(xué)，還可以解釋飛機(jī)的機(jī)翼通過(guò)改變空氣的流向進(jìn)而獲得升力的流體力學(xué)上的工作原理。 

在一個(gè)裝滿(mǎn)水的塑料瓶?jī)?nèi)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(gè)可移動(dòng)桌面上，使桌面等直線(xiàn)加速運(yùn)動(dòng)，可發(fā)現(xiàn)鋼球運(yùn)動(dòng)較慢留在瓶底，而泡沫球運(yùn)動(dòng)較快停在瓶嘴附近。觀察這一個(gè)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生：泡沫球運(yùn)動(dòng)得較快是因?yàn)榈燃铀龠\(yùn)動(dòng)瓶?jī)?nèi)流體的靜壓在運(yùn)動(dòng)方向上遞減形成壓力梯度，小球的前進(jìn)方向的壓力大于等加速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力，因此小球相對(duì)于塑料瓶向前運(yùn)動(dòng)；而作用于鋼球的前進(jìn)方向的靜壓力雖然與泡沫小球相同，但慣性力大于前進(jìn)方向的靜壓力，因此鋼球相對(duì)于塑料瓶向后移動(dòng)。這一模型教學(xué)比一般教科書(shū)上關(guān)于流體等加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)流體的靜壓分布的例題更容易使學(xué)生抓住問(wèn)題本質(zhì)，且能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考之習(xí)慣，使學(xué)生體會(huì)到透過(guò)流體流動(dòng)現(xiàn)象來(lái)正確觀察和理解把握流體力學(xué)基本規(guī)律的樂(lè)趣。 

經(jīng)常使用立式洗衣機(jī)的人都知道，洗完衣服后，衣兜總要被翻過(guò)來(lái)，假如原來(lái)兜里裝有硬幣等硬物，也會(huì)被掏出來(lái)[5]。把這個(gè)實(shí)例在課堂上講出后，學(xué)生們甚有興趣，追問(wèn)其中的奧秘，當(dāng)教師根據(jù)伯努利定律做出解釋并介紹伯努利這位集物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、力學(xué)家及醫(yī)學(xué)家于一身的瑞士的大科學(xué)家的基本情況后，學(xué)生們頓時(shí)對(duì)這位科學(xué)家充滿(mǎn)了崇敬之情，通過(guò)大量這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图皩?shí)例教學(xué)，學(xué)生們對(duì)學(xué)習(xí)流體力學(xué)這門(mén)課更有了興趣和信心，教學(xué)效果的提高自不待言。 

 

三、結(jié)語(yǔ) 

本文詳盡的分析了計(jì)算機(jī)、因特網(wǎng)、手機(jī)等現(xiàn)代化通訊工具普及后對(duì)學(xué)生產(chǎn)生的影響，由于流體力學(xué)課程知識(shí)體系的特點(diǎn)，這種影響產(chǎn)生的負(fù)面問(wèn)題很多，尤其是教授成長(zhǎng)在應(yīng)試教育體制下走入大學(xué)的學(xué)生，更需要轉(zhuǎn)換認(rèn)識(shí)，改變教學(xué)觀念，在課堂教學(xué)中廣泛植入實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒虒W(xué)和實(shí)例教學(xué)，讓學(xué)生直面實(shí)際存在的各種流體流動(dòng)現(xiàn)象，通過(guò)實(shí)際的流體流動(dòng)現(xiàn)象的觀察和理解，達(dá)到生動(dòng)及形象的把握這些流動(dòng)現(xiàn)象背后的流體力學(xué)的基本定理，有效提升教學(xué)效果的同時(shí)，通過(guò)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱鬟€可提高學(xué)生的動(dòng)手能力，這對(duì)學(xué)生走向社會(huì)成為一個(gè)具有創(chuàng)造性思維能力、獨(dú)立思考的優(yōu)秀技術(shù)人員也是一個(gè)必不可少的雛形磨礪。 

 

[參考文獻(xiàn)] 

[1]黃衛(wèi)星.工程流體力學(xué)[m].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008. 

[2]李丹,楊斯瑞.應(yīng)試教育與創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)[j].繼續(xù)教育研究, 2009, 25(2): 180-185 

[3]向文英,程光均.流體力學(xué)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新[j].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2003,18(4): 21-26. 

篇3

關(guān)鍵詞：《流體力學(xué)》課程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革；建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）16-0225-02

一、前言

我校的學(xué)生培養(yǎng)定位是：“立足內(nèi)蒙古，面向全國(guó)，服務(wù)國(guó)家基礎(chǔ)工業(yè)和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)，培養(yǎng)崗位適應(yīng)性強(qiáng)、工作作風(fēng)踏實(shí)的應(yīng)用型人才”[1]。

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是：“適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德智體全面發(fā)展，基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新意識(shí)和工程實(shí)施能力的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才”。畢業(yè)生能夠從事工業(yè)與民用建筑室內(nèi)環(huán)境與暖通空調(diào)、通風(fēng)除塵、采暖供熱、燃?xì)夤?yīng)、建筑給排水等公共設(shè)施系統(tǒng)、建筑熱能供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、管理以及建筑自動(dòng)化系統(tǒng)的方案制訂，并具有初步的應(yīng)用研究與開(kāi)發(fā)能力，能夠在設(shè)計(jì)研究院、建筑工程單位、物業(yè)管理公司及相關(guān)的科研、生產(chǎn)和教學(xué)等單位從事技術(shù)與管理工作。

《流體力學(xué)》是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主要技術(shù)基礎(chǔ)課，也是我校重點(diǎn)建設(shè)課程之一，是該專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)人員必須掌握的知識(shí)。同時(shí)，該課程也是我校環(huán)境工程、熱能與動(dòng)力工程、礦物加工工程、采礦工程、機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化等工程專(zhuān)業(yè)必須開(kāi)設(shè)的課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握流體力學(xué)的基本概念、基本理論以及水力計(jì)算的基本方法。流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)是流體力學(xué)課程的重要組成部分，流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)是發(fā)展流體力學(xué)理論，驗(yàn)證流體力學(xué)假說(shuō)，理解流體力學(xué)現(xiàn)象，解決流體力學(xué)工程問(wèn)題的一個(gè)重要手段，該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的好壞影響到學(xué)生對(duì)知識(shí)的了解和掌握，以及動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，甚至影響到他們就業(yè)后對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的靈活運(yùn)用。

二、當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀。流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)是《流體力學(xué)》課程的重要環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)基本目的要求是：使學(xué)生觀測(cè)流動(dòng)現(xiàn)象，驗(yàn)證所學(xué)理論，掌握實(shí)驗(yàn)的方法和操作技能，訓(xùn)練學(xué)生整理實(shí)驗(yàn)資料、編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)格的科學(xué)作風(fēng)。目前我?！读黧w力學(xué)》課程開(kāi)設(shè)的主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：雷諾實(shí)驗(yàn)、伯努利方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、圓形管道沿程阻力實(shí)驗(yàn)、圓形管道局部阻力實(shí)驗(yàn)、一元流動(dòng)量方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、氣體紊流射流實(shí)驗(yàn)等[2]，全部是傳統(tǒng)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)室房間、實(shí)驗(yàn)器材、指導(dǎo)教師人數(shù)等方面的條件有限，綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)不能開(kāi)出。不同專(zhuān)業(yè)、不同學(xué)時(shí)的《流體力學(xué)》課程的學(xué)生進(jìn)行完全相同的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)課堂上，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式要求等方面進(jìn)行講解，之后學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，出現(xiàn)問(wèn)題在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行處理，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)完成情況和質(zhì)量來(lái)評(píng)定成績(jī)。雖然實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)設(shè)的比較全面，基本覆蓋了課程的主要內(nèi)容，也有利于增進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，但沒(méi)有激發(fā)學(xué)生的積極性，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和熱情沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)，只是被動(dòng)的完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。近年來(lái)伴隨著我國(guó)教育體制的改革發(fā)展和招生規(guī)模的擴(kuò)大，給學(xué)校的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇，使學(xué)校的發(fā)展取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但不可回避的是學(xué)生質(zhì)量在不同程度上有所下降，基礎(chǔ)知識(shí)不很扎實(shí)，給后續(xù)教學(xué)工作帶來(lái)了困難，也是擺在全校師生面前的難題。另外還有相當(dāng)一部分學(xué)生是通過(guò)調(diào)劑專(zhuān)業(yè)而來(lái)的，不是他們所鐘情和喜愛(ài)的專(zhuān)業(yè)，因此，學(xué)習(xí)積極性也不高，疲于應(yīng)付，學(xué)習(xí)目的不明確，態(tài)度不很認(rèn)真，缺乏學(xué)習(xí)的熱情和動(dòng)力，只求考試及格過(guò)關(guān)了事，流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)也是如此。

近年來(lái)，學(xué)校也做了很大努力，在改善實(shí)驗(yàn)條件方面投入不少，但由于學(xué)生人數(shù)眾多，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)較少，實(shí)驗(yàn)小組人數(shù)偏多，親自動(dòng)手操作的次數(shù)不是很多，感性認(rèn)識(shí)不夠，盡管實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師想盡一切辦法，盡可能多的創(chuàng)造機(jī)會(huì)，但收效甚微，實(shí)驗(yàn)效果不理想，有的甚至連最基本的測(cè)試儀器，如畢托管的工作原理、使用及注意事項(xiàng)等都不清楚。另一方面，由于小組人數(shù)多，實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)相同，實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重，沒(méi)有進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、分析、結(jié)果的討論，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)的感悟不深，對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解、體會(huì)起不到作用，同時(shí)給實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核帶來(lái)了不便。

三、課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革內(nèi)容

1.實(shí)驗(yàn)課的地位。實(shí)驗(yàn)是《流體力學(xué)》課程非常重要的組成部分，但是在教學(xué)實(shí)踐中，往往更多強(qiáng)調(diào)的是理論的重要性，而忽視了實(shí)驗(yàn)對(duì)流體力學(xué)理論學(xué)習(xí)的幫助。因此要充分重視流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)的地位，實(shí)驗(yàn)在流體力學(xué)教學(xué)中和理論課具有同樣的重要作用，流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證理論、數(shù)值計(jì)算結(jié)果的唯一途徑，是學(xué)生獲得流體力學(xué)感性知識(shí)的主要方法，有利于學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的深入理解，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步思考，培養(yǎng)他們的擴(kuò)散思維，調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性。另外，要樹(shù)立重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)、熱情服務(wù)學(xué)生的觀念。首先要重視實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，無(wú)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(shí)驗(yàn)教師的地位和實(shí)驗(yàn)教師的勞動(dòng)，吸引具有一定操作技能和設(shè)計(jì)構(gòu)思能力的教師充實(shí)到實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍中。

2.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容?！读黧w力學(xué)》是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，其內(nèi)容貫穿了建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)的所有領(lǐng)域，如采暖供熱中的熱媒介質(zhì)（水）的流動(dòng)，空調(diào)工程中空氣、冷凍水、冷凝水的流動(dòng)，通風(fēng)除塵中空氣以及粉塵粒子的流動(dòng)，鍋爐中的煙氣、水、蒸汽、粉塵粒子的流動(dòng)等，所有這些流動(dòng)的參數(shù)測(cè)試分析類(lèi)似于流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)，因此流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該與工程實(shí)踐緊密結(jié)合。而目前《流體力學(xué)》課程開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)全部是傳統(tǒng)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，也是非常經(jīng)典基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)，雖然實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)設(shè)的比較全面，基本覆蓋了課程的主要內(nèi)容，也有利于增進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，但是，和專(zhuān)業(yè)工程實(shí)踐脫節(jié)，聯(lián)系不密切，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性不高[3，4]。

在完成傳統(tǒng)經(jīng)典基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的之后，指導(dǎo)組織學(xué)生自行完成一次設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn)，把原有單一的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容組合到新的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，如具有一定規(guī)模的管網(wǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)設(shè)計(jì)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，分別測(cè)定不同工況下的運(yùn)行參數(shù)，如流量、流速、壓力等，這樣既把流體力學(xué)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)課的知識(shí)結(jié)合在了一起，由于是按照自己的意愿設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，因而增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又提高了學(xué)生的操作運(yùn)行技能，同時(shí)，在解決出現(xiàn)問(wèn)題的過(guò)程中，使學(xué)生學(xué)到的知識(shí)得到了綜合應(yīng)用。因此筆者以為，傳統(tǒng)經(jīng)典基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)固然重要，可以使學(xué)生所學(xué)知識(shí)得到加深鞏固和理解，綜合型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則是對(duì)學(xué)生綜合能力得到鍛煉和提高的有效途徑。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，優(yōu)化現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)資源，在完成傳統(tǒng)經(jīng)典驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，加強(qiáng)了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出。

3.教學(xué)手段與方法。為了達(dá)到應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，要打破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師講解學(xué)生聽(tīng)的模式，指導(dǎo)教師與實(shí)驗(yàn)學(xué)生采取互動(dòng)的形式，共同探討實(shí)驗(yàn)的目的、意義、背景、對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)以及和相關(guān)知識(shí)的聯(lián)系、完成實(shí)驗(yàn)測(cè)定的技術(shù)路線(xiàn)等，使學(xué)生處于主體地位，積極參與，主動(dòng)進(jìn)行。方法可以靈活多樣，教學(xué)手段可輔助以教學(xué)錄像、多媒體等，對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題應(yīng)讓學(xué)生互相討論，從中獲得答案，指導(dǎo)教師予以補(bǔ)充。實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核不拘泥于實(shí)驗(yàn)報(bào)告，應(yīng)根據(jù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊饬x的感悟、對(duì)知識(shí)聯(lián)系的理解、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作、問(wèn)題分析討論、實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量等綜合評(píng)價(jià)[3，4]。

四、結(jié)語(yǔ)

《流體力學(xué)》是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主要技術(shù)基礎(chǔ)課，也是我校重點(diǎn)建設(shè)課程之一，同時(shí)也是環(huán)境工程、熱能與動(dòng)力工程等專(zhuān)業(yè)必須開(kāi)設(shè)的課程。流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)是該課程非常重要的組成部分，實(shí)驗(yàn)不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以有意識(shí)的培養(yǎng)學(xué)生觀察事物的能力、分析解決問(wèn)題的能力和相互協(xié)調(diào)合作的能力。因此要轉(zhuǎn)變觀念，重視流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，整合流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)資源，進(jìn)一步補(bǔ)充完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，改革流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段，不斷研究流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展趨勢(shì)，不僅要使學(xué)生完成經(jīng)典基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，更重要的是要放手讓學(xué)生開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)型、研究型實(shí)驗(yàn)，突出學(xué)生的主體性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新性，使每一個(gè)完成流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生從中得到鍛煉和提高，為培養(yǎng)綜合型建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)人才奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]內(nèi)蒙古科技大學(xué)教務(wù)處組.內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案（2014版）[Z].

[2]陳俊俊，李義科，牛永紅，龐S佶，劉素霞.新版《流體力學(xué)》課程教學(xué)大綱修訂及思考[J].科學(xué)管理研究，2011，（2）.

篇4

從中國(guó)科技館獲悉，中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所研究員、博士生導(dǎo)師、中國(guó)科學(xué)院院士、力學(xué)研究所學(xué)術(shù)委員會(huì)主任李家春日前在中國(guó)科技館開(kāi)辦主題為“身邊的流動(dòng)”的講座，通過(guò)唐代詩(shī)人李白和張繼的名詩(shī)《早發(fā)白帝城》和《楓橋夜泊》解釋古人觀察到的流動(dòng)現(xiàn)象。探尋日本“3?11”海嘯與福島核泄漏、2011年極端氣象災(zāi)害和美國(guó)航天飛機(jī)退役等事件當(dāng)中的流體力學(xué)的原理。

我們身邊存在著很多流體現(xiàn)象，也許看不見(jiàn)、摸不著，然而它們就像空氣和水，是一種重要的存在，影響著我們的生活。氣象災(zāi)害、日本海嘯、美國(guó)航天飛機(jī)的退役等均與流體力學(xué)有著密切的關(guān)系。由此可見(jiàn)，身邊的流體現(xiàn)象無(wú)處不在。日前，中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所研究員，博士生導(dǎo)師，中國(guó)科學(xué)院院士李家春來(lái)到了中國(guó)科學(xué)技術(shù)館與廣大市民面對(duì)面，為我們?cè)敿?xì)講解“身邊的流動(dòng)”。

李家春說(shuō)，2011年，人們?cè)庥隽吮姸鄻O端事件：日本海底地震導(dǎo)致海嘯和福島電站核泄漏；澳大利亞颶風(fēng)、我國(guó)干旱與洪水災(zāi)害等異常氣候問(wèn)題，而它們的預(yù)測(cè)、預(yù)警都是流體力學(xué)的前沿問(wèn)題。同樣是在這一年，美國(guó)航天飛機(jī)歷經(jīng)30年，共飛行130余次，而后全面退役。在其退役的種種原因中，防熱系統(tǒng)不可靠等安全問(wèn)題，成為流體力學(xué)工作者需著力解決的重要課題。

日本海嘯與流體有關(guān)

“日本‘3?11’地震海嘯災(zāi)害傷亡慘重，并導(dǎo)致了福島第一核電站的核泄漏。海嘯災(zāi)害的發(fā)生需要幾個(gè)條件，其中包括6.5級(jí)以上的海底地震、震源深度小于50公里、海底板塊垂向運(yùn)動(dòng)等。傳播到淺海海灣和海灘地區(qū)，因水的積聚和涌升而致災(zāi)，在夾帶雜物以后沖擊力更強(qiáng)。利用地震波與海嘯傳播的速度差，可以預(yù)警防災(zāi)?！崩罴掖赫f(shuō)，“為什么日本這次沒(méi)有做好呢？原因有兩個(gè)，一個(gè)是震源很近，離海岸線(xiàn)僅133公里，時(shí)間差很短；第二在于日本沒(méi)有預(yù)見(jiàn)到九級(jí)地震會(huì)造成如此大海嘯，防波堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低。如果核電站建在西海岸就要好得多。”

氣候異常緣于大氣環(huán)流非常不規(guī)則

2011年氣候的異常使人類(lèi)遭受很多損失。澳大利亞百年難遇的“雅斯”颶風(fēng)；韓國(guó)首爾百年一遇的暴雨；包括北京城區(qū)內(nèi)洪水也相對(duì)嚴(yán)重。氣候異常究竟緣由何在？李家春對(duì)此解釋?zhuān)骸坝捎诤ｊ懛植?、地形高低、植被覆蓋、土壤干濕等因素，還有諸如地球自身的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)、日地關(guān)系、太陽(yáng)活動(dòng)、火山爆發(fā)等自然原因，大氣環(huán)流是非常不規(guī)則的。近百年來(lái)，還有溫室氣體排放等人類(lèi)活動(dòng)的干擾，導(dǎo)致全球變暖，大氣活動(dòng)增強(qiáng)，表現(xiàn)為平均值緩慢上升，在平均值上下幅度的變化也增大?！?/p>

美國(guó)航天飛機(jī)退役，因?yàn)榉罒嵯到y(tǒng)沒(méi)有設(shè)計(jì)好

美國(guó)航天飛機(jī)退役原因也是矚目的焦點(diǎn)之一。我們知道，航天飛機(jī)的好處是運(yùn)送量大，把人和物資運(yùn)到空間站去，所以人能夠長(zhǎng)期地在空間站進(jìn)行科學(xué)活動(dòng)；可以多次往返，似乎可以節(jié)省費(fèi)用；還有一個(gè)好處就是回地落點(diǎn)比較準(zhǔn)確。李家春說(shuō)：“航天飛機(jī)退役最重要的原因是，防熱系統(tǒng)沒(méi)有設(shè)計(jì)好，維修費(fèi)用很高，失事率高。兩次失事，一次是挑戰(zhàn)者號(hào)，一次是哥倫比亞號(hào)，犧牲了14個(gè)人，這樣就不經(jīng)濟(jì)、不安全了。所以在2011年的2月、5月、7月，發(fā)現(xiàn)號(hào)、奮進(jìn)號(hào)和亞特蘭蒂斯號(hào)最終退役。兩架失事，三架放到博物館?！?/p>

詩(shī)詞里的“流動(dòng)”

有誰(shuí)想到古人的詩(shī)詞中蘊(yùn)藏著豐富的流體現(xiàn)象呢？在講座上，李家春先以大家耳熟能詳?shù)钠哐越^句《早發(fā)白帝城》為例，“朝辭白帝彩云間，千里江陵一日還。兩岸猿聲啼不住，輕舟已過(guò)萬(wàn)重山?！边@首詩(shī)將詩(shī)人遇赦后愉快的心情以及江山的壯麗多姿融為一體，描寫(xiě)的淋漓盡致，而“輕舟已過(guò)萬(wàn)重山”這順?biāo)兄鄣牧鲿齿p快則體現(xiàn)出了一種流動(dòng)現(xiàn)象。

李家春說(shuō)：“為什么三峽建成前后，船的航速不一樣？沒(méi)建三峽之前可以輕快如飛。三峽工程建成以后，‘高峽出平湖’，流速就大大減緩了。實(shí)際上，這是由于河道的比降不同，也就是說(shuō)水面的坡度不同所致。河水流動(dòng)的動(dòng)力，來(lái)自于重力沿著底坡的分量，比降大，該分量也大，所以流速也就增加了。”

此外李家春還舉出《楓橋夜泊》里的一句“姑蘇城外寒山寺，夜半鐘聲到客船?！睆谋硪鈦?lái)講，是說(shuō)蘇州城外的寒山古寺，半夜敲響的鐘聲傳到了詩(shī)人的船頭。那為什么晚上寒山寺的鐘聲能傳過(guò)來(lái)？“這里面反映了一個(gè)科學(xué)原理，”李家春說(shuō)，“聲波在大氣當(dāng)中的折射現(xiàn)象。到了晚上，大氣的密度處于穩(wěn)定層結(jié)，上輕下重，這樣聲音就會(huì)全反射回來(lái)，而白天的分層情況不同，所以可能聽(tīng)不到鐘聲。”

延伸閱讀

現(xiàn)代流體力學(xué)具有先導(dǎo)作用

什么是流體力學(xué)？在講座上李家春通過(guò)解答流體和固體的差別、流體的相態(tài)以及流體運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式等問(wèn)題，說(shuō)明了流體力學(xué)是研究流體介質(zhì)的對(duì)流、擴(kuò)散，以及相伴的物理、化學(xué)、生物過(guò)程，導(dǎo)致質(zhì)量、動(dòng)量、能量輸送的現(xiàn)象。

流體力學(xué)既是一門(mén)經(jīng)典學(xué)科又是一門(mén)現(xiàn)代學(xué)科。在17世紀(jì)，牛頓基于前人的天文觀測(cè)和力學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)明了微積分，并總結(jié)出機(jī)械運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定律，發(fā)表了著名的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書(shū)。由于原理是普適自然與工程各個(gè)領(lǐng)域的規(guī)律，從而使力學(xué)成為自然科學(xué)的先導(dǎo)。

自20世紀(jì)60年代以來(lái)，由于超級(jí)計(jì)算機(jī)、先進(jìn)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，力學(xué)進(jìn)一步凸顯宏微觀結(jié)合和學(xué)科交叉的特征，并進(jìn)入現(xiàn)代力學(xué)發(fā)展新階段。李家春說(shuō)：“現(xiàn)代流體力學(xué)在航空航天、海洋海岸、環(huán)境能源、生物醫(yī)學(xué)、材料信息等諸多工程領(lǐng)域都發(fā)揮著不可或缺的作用。因此，現(xiàn)代流體力學(xué)不僅是一門(mén)重要的基礎(chǔ)學(xué)科，而且在同國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展相關(guān)的各個(gè)工程技術(shù)領(lǐng)域仍具先導(dǎo)作用?！?/p>

流體力學(xué)的發(fā)展歷程

流體力學(xué)歷史悠久，它發(fā)展的過(guò)程可以分成四個(gè)階段：基于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的古代流體力學(xué)，基于嚴(yán)密數(shù)學(xué)理論的經(jīng)典流體力學(xué)，基于物理洞察力的近代流體力學(xué)，以及基于現(xiàn)代高新技術(shù)的現(xiàn)代流體力學(xué)。

西方的古代力學(xué)，最早的有阿基米德的浮力原理和提水機(jī)，達(dá)?芬奇的撲翼機(jī)和降落傘，以及哈根?泊肖葉的管流實(shí)驗(yàn)。這些也都是流體力學(xué)，而且西方關(guān)于定量化的研究做得好，并上升為規(guī)律和理論。經(jīng)典力學(xué)則以牛頓力學(xué)體系的建立為代表，主要推廣到連續(xù)介質(zhì)――就是像水、空氣這樣的介質(zhì)。李家春說(shuō)，經(jīng)典力學(xué)可以得到很多理論公式，但是也面臨困難，比如說(shuō)解決不了飛機(jī)的問(wèn)題。而近代力學(xué)靠的是物理思想，在1904年，普朗特在海德堡數(shù)學(xué)會(huì)上提出了邊界層理論，解決了阻力和飛機(jī)設(shè)計(jì)問(wèn)題。如果沒(méi)有這個(gè)理論，到現(xiàn)在為止，我們不可能坐飛機(jī)在十幾個(gè)小時(shí)到達(dá)紐約。

“中國(guó)古代的流體力學(xué)有很多好成就和貢獻(xiàn)，最重要的一個(gè)貢獻(xiàn)，就是2000多年前的都江堰水利工程?！崩罴掖赫f(shuō)，“魚(yú)嘴分水堤嚴(yán)格控制內(nèi)外江的水沙量，飛沙堰溢洪道控制洪水量，寶瓶口起著一個(gè)水庫(kù)的作用，這些都是流體力學(xué)原理?！?/p>

專(zhuān)家答疑

疑問(wèn)：要解決比如說(shuō)航天、海洋、能源、環(huán)境問(wèn)題，是用數(shù)學(xué)模式、物理思想、現(xiàn)代的超級(jí)計(jì)算機(jī)，還是兼而有之？

李家春：關(guān)于研究手段，比如氣候預(yù)報(bào)，需要的計(jì)算量非常大，單純靠手算是不現(xiàn)實(shí)的。100年以前曾有一位天文學(xué)家預(yù)測(cè)一個(gè)天體運(yùn)動(dòng)，推導(dǎo)了100多項(xiàng)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)了，結(jié)果算了一輩子都白算了，所以沒(méi)有計(jì)算機(jī)不行。但是現(xiàn)在有另外一種趨向，就是年輕人不愛(ài)學(xué)數(shù)學(xué)、物理，單單學(xué)計(jì)算機(jī)，而且公式不推了，程序也不編了，為什么??？因?yàn)橛熊浖?。人家編好程了，他只需要輸進(jìn)去數(shù)據(jù)，結(jié)果就能出來(lái)，挺不錯(cuò)啊，就是他不了解里邊的含義，錯(cuò)了也沒(méi)法改，這是不行的。只有學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)、物理中基本的知識(shí)以后，才能了解算出來(lái)東西對(duì)還是不對(duì)，了解里邊的規(guī)律是什么，才能做到創(chuàng)新。

疑問(wèn)：如果某些力學(xué)問(wèn)題解決了，它能夠帶動(dòng)哪些技術(shù)，解決人類(lèi)的哪些問(wèn)題？

李家春：我舉個(gè)例子――湍流，這是一個(gè)百年的難題。湍流是1883年雷諾發(fā)現(xiàn)的，實(shí)際上在我們周?chē)教幎际?，水流里邊、大氣里邊到處是湍流現(xiàn)象。但解決它又非常難，因它是無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。20世紀(jì)以來(lái)有很大進(jìn)步，第一條，就是把它的發(fā)生原因、轉(zhuǎn)變過(guò)程、統(tǒng)計(jì)規(guī)律以及它的結(jié)構(gòu)弄清楚了，但現(xiàn)在要預(yù)測(cè)它，對(duì)飛行力學(xué)、空氣阻力、傳熱這些現(xiàn)象十分重要。另一方面，因?yàn)樗某叨确浅Ｐ。?jì)算機(jī)能力還不行，現(xiàn)在十的七次方已經(jīng)很多了，它可能要算到十的十五次方，現(xiàn)在做不到，所以還要靠大腦的智慧。大家要知道，不必要把所有物質(zhì)都分辨到原子、分子，這不可能，只有依靠物理思想對(duì)小尺度的現(xiàn)象建立模型，進(jìn)行簡(jiǎn)化，計(jì)算量就大大減少了。所以還要學(xué)普朗特的精神。如果這個(gè)問(wèn)題解決了，實(shí)現(xiàn)了減阻，每年都能省很多石油，可以把環(huán)境污染問(wèn)題做得更好。

另外，污染處理問(wèn)題。流水不腐，戶(hù)樞不蠹。水流動(dòng)起來(lái)了就不會(huì)發(fā)生污染，這是非常簡(jiǎn)單的原理。但是處理污染事件時(shí)，做環(huán)境的人往往只用化學(xué)的方法，或者只用生態(tài)的方法，而不用流動(dòng)的辦法。實(shí)際上處理蘇州河的時(shí)候，做流體力學(xué)就考慮利用潮水漲落把污染物帶出去，這能提高效率、節(jié)省費(fèi)用。昆明的滇池到現(xiàn)在為止也沒(méi)有解決好。所以光靠化學(xué)不行，一定要用流體力學(xué)原理，利用或產(chǎn)生流動(dòng)，使得水活起來(lái)，污染就可以治理好了。

篇5

論文關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；教學(xué)研究；改革探索

“工程流體力學(xué)”課程在能源動(dòng)力類(lèi)工科專(zhuān)業(yè)中占有非常重要的地位，主要研究流體（液體和氣體）的平衡、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其實(shí)際工程應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)重要的分支學(xué)科。通過(guò)本課程流體力學(xué)的基本概念和基本原理的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握分析和解決本專(zhuān)業(yè)中涉及流體力學(xué)問(wèn)題的能力，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，然而當(dāng)前的教學(xué)效果并不理想。自然界和人類(lèi)生活中，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各行各業(yè)中均廣泛存在流體流動(dòng)現(xiàn)象，但是由于缺乏對(duì)生活的觀察，學(xué)生很難做到對(duì)課本講授內(nèi)容形成直觀映像。此外，自然界中的流動(dòng)現(xiàn)象往往包含多種流動(dòng)方式，在理論分析與公式推導(dǎo)中涉及許多復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論與方法，經(jīng)驗(yàn)公式多，且不易理解記憶，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)很大困難，導(dǎo)致教師難教、學(xué)生難學(xué)，實(shí)踐與應(yīng)用起來(lái)更是難上加難，教學(xué)效果不理想，教學(xué)目的難以實(shí)現(xiàn)。還對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)造成很大影響，進(jìn)而影響本科教學(xué)的整體質(zhì)量。因此，“工程流體力學(xué)”教學(xué)改革勢(shì)在必行。

一、“工程流體力學(xué)”教學(xué)調(diào)查研究

“工程流體力學(xué)”課程通常是開(kāi)設(shè)于熱能動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)二年級(jí)階段。對(duì)揚(yáng)州大學(xué)的學(xué)生的問(wèn)卷調(diào)查顯示，多數(shù)學(xué)生對(duì)“工程流體力學(xué)”課程的評(píng)價(jià)是“難學(xué)”。為何會(huì)有這樣的評(píng)價(jià)，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，存在幾個(gè)方面的原因。

1.研究對(duì)象比較抽象

“工程流體力學(xué)”課程本身研究對(duì)象是流體，沒(méi)有一定的形狀和具有流動(dòng)性，這是流體區(qū)別于固體的本質(zhì)特征。這一特征決定了流體力學(xué)研究理論比較抽象、經(jīng)驗(yàn)公式繁多且推導(dǎo)過(guò)程復(fù)雜不易理解、易混淆，進(jìn)而導(dǎo)致了本課程教師難教、學(xué)生難學(xué)，教學(xué)效果不夠理想。因此，能否將前面學(xué)習(xí)過(guò)的對(duì)“固體”平衡和運(yùn)動(dòng)物理規(guī)律的分析方法通過(guò)比擬的方式移植到“流體”上，并使其形成正向的學(xué)習(xí)遷移是學(xué)生能否很快的掌握本門(mén)課程學(xué)習(xí)方法、學(xué)好本課程的一個(gè)很重要的方面。

2.教師與學(xué)生

“教學(xué)”包括“教”與“學(xué)”兩個(gè)方面的內(nèi)容，忽視任何一個(gè)方面都有可能造成教學(xué)效果的不理想。理論課教學(xué)是工程流體力學(xué)課程教學(xué)的主要方面，是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和應(yīng)用于工程實(shí)踐的基礎(chǔ)。某些任課教師為了自己的方便省事，教材和教學(xué)內(nèi)容仍然是多年前的老教材，對(duì)現(xiàn)階段流體力學(xué)的發(fā)展方向和研究成果，以及本學(xué)科的最新科技前沿理論及工程應(yīng)用進(jìn)展不能做到及時(shí)更新，教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。

教學(xué)方法單一呆板，無(wú)法吸引學(xué)生的興趣。經(jīng)?？吹竭@樣一種現(xiàn)象：教師在講臺(tái)上只顧著自己滔滔不絕地講，忽視了課堂教學(xué)的互動(dòng)性和學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)生了無(wú)興趣的在座位上睡覺(jué)、開(kāi)小差、玩手機(jī)，基本上是教師在向?qū)W生單方面地傳授知識(shí)，這樣的教學(xué)效果是很低的。

本專(zhuān)業(yè)本科生新的培養(yǎng)方案中課程設(shè)置有這樣一個(gè)特點(diǎn)：課程增加，課時(shí)壓縮，總學(xué)分保持不變?！肮こ塘黧w力學(xué)”課程理論課學(xué)時(shí)從64壓縮到48學(xué)時(shí)，在教學(xué)內(nèi)容總量不變的情況下，每堂課教授的內(nèi)容，即學(xué)生需要接受的信息量就大大增加了，嚴(yán)重增加了學(xué)生的負(fù)擔(dān)?！案≡辍笔钱?dāng)代很多大學(xué)生所普遍具有的心理特征，導(dǎo)致的直接結(jié)果是學(xué)生自制力差、怕吃苦，上課前不預(yù)習(xí)、課后不認(rèn)真復(fù)習(xí)、作業(yè)普遍抄襲。

二、教學(xué)改革的目標(biāo)

圍繞當(dāng)前“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，以提高課程教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)為目的，進(jìn)行了如下方面的改革：改變教育理念，以課程改革與教學(xué)適應(yīng)新時(shí)代的要求為目的；加強(qiáng)教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革，提高“教”的質(zhì)量；加強(qiáng)課程的應(yīng)用性，解決基礎(chǔ)理論課程的知識(shí)教育、應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)；加強(qiáng)課程教學(xué)評(píng)價(jià)與考核體系改革，引入全程教學(xué)評(píng)價(jià)與考核機(jī)制。

三、“工程流體力學(xué)”教學(xué)改革探索

從上面的分析可知，“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)效果不理想存在很多方面的原因，因此，教學(xué)改革也要同時(shí)從多方面入手才可以起到事半功倍的效果。以下是筆者在揚(yáng)州大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)本科生課程教學(xué)中進(jìn)行的探索與嘗試，取得了較好的效果。

1.教學(xué)方法的探索與實(shí)踐

（1）俗話(huà)說(shuō)“良好的開(kāi)端是成功的一半”，第一堂課的重要性也就不言而喻了。興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的直接原動(dòng)力，能否在開(kāi)始就激發(fā)學(xué)生對(duì)“工程流體力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)興趣是學(xué)好本課程的關(guān)鍵。運(yùn)用多媒體技術(shù)，通過(guò)生動(dòng)的視頻和動(dòng)畫(huà)向?qū)W生展示生活中隨處可見(jiàn)的流體力學(xué)現(xiàn)象。如，男孩子喜歡足球、乒乓球的比較多，可以用“香蕉球”和“弧圈球”現(xiàn)象的流體力學(xué)解釋來(lái)吸引他們的注意力，還有其他的現(xiàn)象如高爾夫球表面的凹坑設(shè)計(jì)依據(jù)，飛機(jī)機(jī)翼能夠產(chǎn)生巨大升力，跑車(chē)外形設(shè)計(jì)成流線(xiàn)型又是什么道理等等。此外我國(guó)正在實(shí)施的“南水北調(diào)”工程同樣涉及很多流體力學(xué)相關(guān)知識(shí)，以上這些事例都是學(xué)生所非常熟悉而又在學(xué)習(xí)之前無(wú)法用理論來(lái)解釋的現(xiàn)象，很容易引起學(xué)生的注意力和想要探索的興趣。

（2）合理使用多媒體。在流體力學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，采用多媒體有利于學(xué)生對(duì)流動(dòng)現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)概念的理解，提高學(xué)習(xí)興趣。但是，采用過(guò)多或華麗的多媒體也會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)面作用，如多媒體教學(xué)替代板書(shū)節(jié)約了時(shí)間，增加了授課容量，但相應(yīng)的講課速度也就比較快，學(xué)生不易吸收和消化，容易造成學(xué)生“跟不上”進(jìn)度，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此，傳統(tǒng)板書(shū)與多媒體有機(jī)結(jié)合的教學(xué)方式可以充分利用各自的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到最佳教學(xué)效果。當(dāng)然，不同教學(xué)方式之間的比例分配的“度”是需要關(guān)注的問(wèn)題。

2.教學(xué)內(nèi)容的選擇

“工程流體力學(xué)”課程是機(jī)械、能源、化工、動(dòng)力、建筑、生物、航天等專(zhuān)業(yè)的重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，這些專(zhuān)業(yè)具有不同的特點(diǎn)，對(duì)流體力學(xué)知識(shí)需求的側(cè)重點(diǎn)也不同。因此，教材的選取要有針對(duì)性，即根據(jù)本專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和要求、學(xué)生層次來(lái)選擇教材。此外，教師要能夠跟蹤掌握現(xiàn)階段流體力學(xué)最新的發(fā)展方向與研究成果，不斷更新和補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，做到課程內(nèi)容的與時(shí)俱進(jìn)。

3.重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)必不可少的組成部分，屬于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)理論進(jìn)行驗(yàn)證，從而加深對(duì)課程基本概念和理論的理解和掌握。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)外增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、建立開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

4.課程評(píng)價(jià)與考核體系

對(duì)于“工程流體力學(xué)”課程來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)要達(dá)到的目的是學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題的進(jìn)行分析和解決的能力，而不是對(duì)課本理論知識(shí)和大量復(fù)雜公式的記憶能力。因此建立合理、公正、客觀的課程評(píng)價(jià)與考核體系非常重要。針對(duì)學(xué)生普遍存在的平時(shí)不努力、考前幾天突擊考試的現(xiàn)象，摒棄“一考定成績(jī)”的考核方式，采用靈活的、全程考核方式取得了很好的教學(xué)效果。具體做法是：提高平時(shí)成績(jī)所占最終成績(jī)權(quán)重，包括出勤率、課堂互動(dòng)和討論、小測(cè)試、作業(yè)質(zhì)量等平時(shí)學(xué)習(xí)各方面的表現(xiàn)；期末考試成績(jī)權(quán)重減少，采用閉卷方式，但考題中所涉及的公式、圖表等會(huì)在試卷中集中給出，并增加一些干擾公式進(jìn)去，既避免了學(xué)生花大量時(shí)間去記憶毫無(wú)規(guī)律可言、而又易忘的經(jīng)驗(yàn)公式，同時(shí)也達(dá)到了考核學(xué)生選取基本理論和公式去分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目的。

篇6

關(guān)鍵詞 工程流體力學(xué) 教學(xué)效果 教學(xué)手段

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

To Investigate the Effect of Improving the

Teaching of Engineering Fluid Mechanics

GUO Liping

（School of Petroleum Engineering， Northeast Petroleum University， Daqing， Heilongjiang 163318）

Abstract The characteristics and teaching practical engineering fluid mechanics courses， combining the current teaching problems arise on how to improve teaching effectiveness programs were studied. Can take advantage of advanced research tools aided teaching to enhance students 'interest in learning， using a combination of multimedia and traditional teaching methods to improve classroom teaching through innovative practices to improve students' ability to apply knowledge and innovation.

Key words engineering fluid mechanics； teaching effects； teaching approach

1 工程流體力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課程難于學(xué)習(xí)

工程流體力學(xué)以高等數(shù)學(xué)、線(xiàn)性代數(shù)、大學(xué)物理、工程力學(xué)、工程熱力學(xué)等多門(mén)課程為基礎(chǔ)，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生具有初步對(duì)工程問(wèn)題的簡(jiǎn)化能力，具備一定的分析與計(jì)算能力，是學(xué)習(xí)有關(guān)后繼課程和從事專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作的基礎(chǔ)。由于該課程中的理論推導(dǎo)部分應(yīng)用了較多微積分、微分方程等數(shù)學(xué)知識(shí)，再加上大多數(shù)學(xué)生沒(méi)有實(shí)際的工程概念，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，大部分學(xué)生反映：該課程的理論知識(shí)抽象、難于理解，概念和方程占的比例較多，對(duì)高等數(shù)學(xué)、線(xiàn)性代數(shù)知識(shí)要求較高，理論知識(shí)與工程實(shí)踐結(jié)合難度較大。①總而言之，在傳統(tǒng)的注入式教學(xué)模式下，對(duì)大部分學(xué)生來(lái)說(shuō)，“工程流體力學(xué)”是一門(mén)非常不好學(xué)的課程。

1.2 理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)

在大部分工科院校的工程流體力學(xué)課程教學(xué)中，課題主要教給學(xué)生講授本課程的基本概念、基本理論及公式推導(dǎo)，這些在教學(xué)實(shí)際過(guò)程及考核時(shí)基本都可以完成。這種指導(dǎo)思想下完成的教學(xué)效果是，學(xué)生可能只會(huì)對(duì)考核中出現(xiàn)的知識(shí)點(diǎn)做機(jī)械的符號(hào)記憶，如果在后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)時(shí)或工程生產(chǎn)實(shí)際中，涉及到工程流體力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，學(xué)生們會(huì)無(wú)從下手，找不到合適的解決問(wèn)題的方法。

1.3 傳統(tǒng)教學(xué)方式的缺陷

傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)模式已有悠久歷史，教學(xué)理論非常成熟，已經(jīng)積累了大量的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。在傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，一般是通過(guò)教師的生動(dòng)、形象的講述，學(xué)生相對(duì)易于接受，老師與學(xué)生之間也可以面對(duì)面地探討一些疑難問(wèn)題。而對(duì)于工程流體力學(xué)這門(mén)課程而言，教學(xué)內(nèi)容不可避免地會(huì)涉及到一些類(lèi)似數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)方式能夠留給學(xué)生更多的思考時(shí)間，同時(shí)，也能夠加深學(xué)生對(duì)公式推導(dǎo)過(guò)程的理解，加強(qiáng)記憶。由于傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要是依靠粉筆與黑板的教學(xué)條件，教師是教學(xué)模式的主體，教師表達(dá)能力的好壞、知識(shí)的豐富程度嚴(yán)重影響教學(xué)效果，與此同時(shí)，教學(xué)效率也非常低下，在有限的學(xué)時(shí)，很難使教學(xué)內(nèi)容豐富，由此也扼殺了學(xué)生創(chuàng)意的產(chǎn)生和個(gè)性的發(fā)揮。②

1.4 多媒體應(yīng)用的弊端

多媒體是一種把文本、圖像、視頻、動(dòng)畫(huà)和聲音等信息的媒體集成在一起，并通過(guò)計(jì)算機(jī)綜合處理和控制的一種信息技術(shù)。多媒體教學(xué)具有教學(xué)形象、生動(dòng)、具體、信息量大、易于理解的優(yōu)點(diǎn)。在各高等院校專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用，給教學(xué)工作帶來(lái)了極大的方便。一方面，借助于多媒體教學(xué)不僅可以在一定程度上吸引學(xué)生的注意力，減輕教師板書(shū)的勞動(dòng)量，另一方面是可以將一些復(fù)雜的、難于形象描述的流體流動(dòng)現(xiàn)象和工程實(shí)際的圖像資料清晰地展現(xiàn)給學(xué)生，使教學(xué)內(nèi)容直觀明了。同時(shí)，課堂氣氛動(dòng)靜結(jié)合、增強(qiáng)互動(dòng)性。與此同時(shí)也存在一些弊端：③由于大學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)程快，信息容量大，一環(huán)緊扣一環(huán)，即使是傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，在中、小學(xué)課堂上出現(xiàn)的活潑、互動(dòng)的啟發(fā)式教學(xué)場(chǎng)面，在大學(xué)課堂教學(xué)時(shí)很難出現(xiàn)。

2 如何提高工程流體力學(xué)課程教學(xué)效果

2.1 充分利用先進(jìn)的科研手段輔助教學(xué)

工程流體力學(xué)這一課程中涉及到的流場(chǎng)描述等知識(shí)點(diǎn)理論抽象、方程較多，僅借助于多媒體演示等手段教學(xué)，效果并不很好。如果將先進(jìn)的科研手段輔助教學(xué)，例如將先進(jìn)的激光粒子測(cè)速技術(shù)（PIV）應(yīng)用到“工程流體力學(xué)”的教學(xué)過(guò)程中，④比如可應(yīng)用拉格朗日描述流體流動(dòng)和歐拉描述流體流動(dòng)、紊流和層流流動(dòng)的特點(diǎn)、圓管中流體紊流和層流軸向速度分布特征等相關(guān)章節(jié)中，借助于先進(jìn)流體流動(dòng)測(cè)試技術(shù)，能夠使學(xué)生對(duì)抽象的理論進(jìn)行深刻的理解，同時(shí)可激發(fā)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行深入探索、從事科學(xué)研究的興趣。

2.2 傳統(tǒng)教學(xué)方式與多媒體教學(xué)手段相結(jié)合

多媒體教學(xué)技術(shù)的發(fā)展并不意味著必須摒棄一切傳統(tǒng)的教學(xué)手段和方法，如果將傳統(tǒng)教學(xué)方式與多媒體教學(xué)手段相結(jié)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，提高課堂教學(xué)效果。對(duì)于工程流體力學(xué)這門(mén)工科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，在進(jìn)行復(fù)雜的理論公式推導(dǎo)教學(xué)時(shí)，經(jīng)驗(yàn)證明：如果教師使用板書(shū)的教學(xué)方式，在黑板上一步一步推導(dǎo)，而不是使用多媒體，打出一系列的數(shù)學(xué)符號(hào)，這樣既可以給學(xué)生更多的思考時(shí)間，又能夠使學(xué)生理解公式推導(dǎo)過(guò)程，使學(xué)生的記憶加強(qiáng)。而對(duì)于一些基本概念和特定的流體流動(dòng)現(xiàn)象，可以借助于多媒體教學(xué)手段，加深學(xué)生對(duì)基本概念和流體流動(dòng)現(xiàn)象的理解與認(rèn)識(shí)。

2.3 構(gòu)建學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐操作平臺(tái)

工程流體力學(xué)是一門(mén)建立在實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上的學(xué)科，也是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)。很多流體力學(xué)理論都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究建立起來(lái)的，一些理論分析得出的結(jié)論也需要實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)，而實(shí)驗(yàn)又必須在理論分析所得出結(jié)論的指導(dǎo)下進(jìn)行。因此實(shí)驗(yàn)是工程流體力學(xué)課程的必不可少部分，是非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。它不但可以驗(yàn)證理論研究結(jié)果，同時(shí)，在幫助學(xué)生學(xué)好工程流體力學(xué)這門(mén)課程的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探索、創(chuàng)新能力和獨(dú)立工作重要環(huán)節(jié)。雖然目前大多數(shù)高校都把實(shí)驗(yàn)教學(xué)列為工程流體力學(xué)課程教學(xué)的一部分，貫穿于課程始終。但大多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單調(diào)，又有師資力量、實(shí)驗(yàn)課時(shí)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等多種因素的制約，學(xué)生實(shí)際可選擇的范圍很小，在很大程度上限制了學(xué)生獨(dú)立思考、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，不能很好實(shí)現(xiàn)工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。因此，建立學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐操作平臺(tái)，在完成課程基礎(chǔ)理論驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生知識(shí)體系和將要從事的領(lǐng)域，開(kāi)設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

為提高工程流體力學(xué)課程的教學(xué)效果，可以通過(guò)利用先進(jìn)的科研手段輔助教學(xué)來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，采用傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合方式進(jìn)行“教”，通過(guò)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐來(lái)提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

注釋

① 黃芬霞.石油工程專(zhuān)業(yè)流體力學(xué)課程的教學(xué)改革探討與實(shí)踐[J].考索?探微，2013.12（1）：231-232.

② 陳曉珊，洪文鵬等.工程流體力學(xué)課程改革的思考[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2003.6（3）：54-56.

篇7

關(guān)鍵詞：計(jì)算流體力學(xué)；求解；基本原理；化學(xué)工程；應(yīng)用

化學(xué)工程在我國(guó)具有較長(zhǎng)的研究與應(yīng)用歷程，并在實(shí)際的生產(chǎn)與生活中取得到巨大的應(yīng)用成效，不僅能夠供給正常的生活需求，同時(shí)根據(jù)新材料的開(kāi)發(fā)，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)代型環(huán)保材料的使用。在化學(xué)工程中，較多的反映環(huán)境和反應(yīng)機(jī)制都是在溶液中進(jìn)行的，具有質(zhì)量守恒和熱量守恒定律的應(yīng)用。而這種質(zhì)量與能量的關(guān)系正是計(jì)算流體力學(xué)的主要原理。通過(guò)對(duì)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和原理的分析，能夠優(yōu)化工程設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)，提高化學(xué)工程的生產(chǎn)效率。

1計(jì)算流體力學(xué)在化學(xué)工程中的基本原理

計(jì)算流體力學(xué)簡(jiǎn)稱(chēng)CFD，是通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法來(lái)求解化工中幾何形狀空間內(nèi)的動(dòng)量、熱量、質(zhì)量方程等流動(dòng)主控方程，從而發(fā)現(xiàn)化工領(lǐng)域中各種流體的流動(dòng)現(xiàn)象和規(guī)律，其主要以化學(xué)方程式中的動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律及質(zhì)量守恒方程為基礎(chǔ)。一般情況下，計(jì)算流體力學(xué)的數(shù)值計(jì)算方法主要包括數(shù)值差分法、數(shù)值有限元法及數(shù)值有限體積法，其也是一門(mén)多門(mén)學(xué)科交叉的科目，計(jì)算流體力學(xué)不僅要掌握流體力學(xué)的知識(shí)，也要掌握計(jì)算幾何學(xué)和數(shù)值分析等學(xué)科知識(shí)，其涉及面廣。針對(duì)計(jì)算流體力學(xué)的真實(shí)模擬，其主要目的是對(duì)流體流動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以獲得流體流動(dòng)的信息，從而有效控制化工領(lǐng)域中的流體流動(dòng)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了計(jì)算流體力學(xué)軟件，其具有對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行分析、計(jì)算、預(yù)測(cè)的功能，計(jì)算流體力學(xué)軟件操作簡(jiǎn)單，界面直觀形象，有利于化學(xué)工程師對(duì)流體進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。

2計(jì)算流體力學(xué)砸你化學(xué)工程中的實(shí)際應(yīng)用

2.1在攪拌中的應(yīng)用分析

在攪拌的化學(xué)反應(yīng)中，反映介質(zhì)之間的流動(dòng)性比較復(fù)雜，依據(jù)傳統(tǒng)的計(jì)算形式根本無(wú)法解決，并在化學(xué)試劑在攪拌中存在不均勻擴(kuò)散的特點(diǎn)，在湍流的形式中能量的分布狀況也存在著空間特點(diǎn)。若是依據(jù)實(shí)驗(yàn)手段測(cè)得反映中物質(zhì)、能量和質(zhì)量的變化規(guī)律，其得出的結(jié)構(gòu)往往存在較差時(shí)效性，實(shí)驗(yàn)騙差加大。通過(guò)對(duì)二維計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用，能夠?qū)嚢柚辛黧w的形式進(jìn)行模擬，并進(jìn)行質(zhì)量、能量等數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。但是流體的變化，不僅與化學(xué)試劑的濃度、減半速度有關(guān)，還與時(shí)間、容器的形狀等有著之間的聯(lián)系，需要建立三維空間模擬形式進(jìn)行計(jì)算流行力學(xué)。隨著科學(xué)技術(shù)和研究水平的提高，在通過(guò)借助多普勒激光測(cè)速儀后，已經(jīng)對(duì)三維計(jì)算形式有了較大的突破，這對(duì)于化工工程中原料的有效應(yīng)用和工程成本的減低具有促進(jìn)的作用，但是在三維計(jì)算流體力學(xué)中還存在一定的缺陷，需要在今后的研究中不斷的完善。

2.2CFD在化學(xué)工程換熱器中的應(yīng)用分析

換熱器是化學(xué)工程中主要的應(yīng)用設(shè)備，通過(guò)管式等換熱器、板式換熱器、冷卻塔和再沸器等的應(yīng)用，能夠有效的控制化學(xué)試劑在反應(yīng)中的溫度變化。其中根據(jù)換熱器的形式不同，計(jì)算流體力學(xué)的方式也就不同。在管式換熱器中主要是通過(guò)流體湍流速度的改變，增加換熱速率的。在板式換熱器中是通過(guò)加大流體的接觸面積，提高換熱效率的。而在冷卻塔和再沸器中，熱量交換的形式更為復(fù)雜，但是卻群在重復(fù)性換熱的特點(diǎn)，增加了換熱的時(shí)間，提高了換熱的效果。從總體上分析，計(jì)算流量力學(xué)中，需要對(duì)溫度變化、流體的速度變化、熱交換面積變化和時(shí)間變化進(jìn)行分析。通過(guò)CFD計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用，能夠計(jì)算出不同設(shè)備的熱交換效果，并根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需求進(jìn)行換熱器的選擇使用。

2.3在精餾塔中的應(yīng)用

CFD已成為研究精餾塔內(nèi)氣液兩相流動(dòng)和傳質(zhì)的重要工具,通過(guò)CFD模擬可獲得塔內(nèi)氣液兩相微觀的流動(dòng)狀況。在板式塔板上的氣液傳質(zhì)方面,Vi-tankar等應(yīng)用低雷諾數(shù)的k-ε模型對(duì)鼓泡塔反應(yīng)器的持液量和速度分布進(jìn)行了模擬,在塔氣相負(fù)荷、塔徑、塔高和氣液系統(tǒng)的參數(shù)大范圍變化的情況下,模擬結(jié)果和現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)能夠較好的吻合。Vivek等以歐拉-歐拉方法為基礎(chǔ),充分考慮了塔壁對(duì)塔內(nèi)流體的影響,用CFD商用軟件FLUENT模擬計(jì)算了矩形鼓泡塔內(nèi)氣液相的分散性能,以及氣泡數(shù)量、大小和氣相速度之間的關(guān)系,取得了很好的效果。在填料塔方面,Petre等建立了一種用塔內(nèi)典型微型單元(REU)的流體力學(xué)性質(zhì)來(lái)預(yù)測(cè)整塔的流體力學(xué)性質(zhì)的方法,對(duì)每一個(gè)單元用FLUENT進(jìn)行了模擬計(jì)算,發(fā)現(xiàn)塔內(nèi)的主要能量損失來(lái)自于填料內(nèi)的流體噴濺和流體與塔壁之間的碰撞,且用此方法預(yù)測(cè)了整塔的壓降。Larachi等發(fā)現(xiàn)流體在REU的能量損失(包括流體在填料層與層之間碰撞、與填料壁的碰撞引起的能量損失等)以及流體返混現(xiàn)象是影響填料效率的主要因素,而它們都和填料的幾何性質(zhì)相關(guān),因此用CFD模擬計(jì)算了單相流在幾種形狀不同的填料中流動(dòng)產(chǎn)生的壓降,為改進(jìn)填料提供了理論依據(jù)。CFD模擬精餾塔內(nèi)流體流動(dòng)也存在一些不足,如CFD模擬規(guī)整填料塔內(nèi)流體流動(dòng)的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值還有一定的偏差。這是由于對(duì)于許多問(wèn)題所應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型還不夠精確,還需要加強(qiáng)流體力學(xué)的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。

2.4CFD在化學(xué)反應(yīng)工程中的應(yīng)用研究

在化學(xué)反應(yīng)工程中，反應(yīng)物和生成物的化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)器、溫度和壓力等有著較大的聯(lián)系，在實(shí)際的反應(yīng)中可以利用計(jì)算流體力學(xué)進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取。但是這數(shù)據(jù)的獲取具有一定的溫度限制，當(dāng)反應(yīng)中溫度過(guò)大，就會(huì)造成分子的劇烈運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡的變化規(guī)律就會(huì)異常，在利用計(jì)算流體力學(xué)的模型計(jì)算中，計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)際情況會(huì)發(fā)生較大的偏差。由于高溫中分子的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度難以獲取，在計(jì)算流體力學(xué)的實(shí)際計(jì)算中，就要借助FLUENT進(jìn)行三維建型，并利用測(cè)速反應(yīng)器進(jìn)行速度的測(cè)量，通過(guò)綜合的比較分析，利用限元法進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算?？梢缘贸霾煌h(huán)境下的反應(yīng)器的流線(xiàn)、反應(yīng)器內(nèi)部的濃度梯度及溫度梯度。通過(guò)CFD軟件預(yù)測(cè)反應(yīng)器的速度、溫度及壓力場(chǎng)，可以更進(jìn)一步理解化學(xué)反應(yīng)工程中的聚合過(guò)程，詳細(xì)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)可以?xún)?yōu)化化學(xué)反應(yīng)中的操作參數(shù)。

3結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算流體力學(xué)對(duì)于化學(xué)工程的應(yīng)用具有實(shí)際意義，并在經(jīng)濟(jì)效益的提高上具有重要的價(jià)值，在近幾年，化學(xué)工程技術(shù)人員不斷的計(jì)算流體力學(xué)中展開(kāi)研究，以二維空間計(jì)算和模擬為基礎(chǔ)，不斷的完善三維空間的流量計(jì)算，并得出了一系列的流體流動(dòng)規(guī)律。根據(jù)計(jì)算流體力學(xué)在化學(xué)工程中的廣泛應(yīng)用，在今后的化學(xué)工程發(fā)展中，應(yīng)加強(qiáng)此類(lèi)學(xué)科的教學(xué)與延伸，提供出更有效的反應(yīng)設(shè)備和工藝操作。

參考文獻(xiàn)

[1]余金偉,馮曉鋒.計(jì)算流體力學(xué)發(fā)展綜述[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2013(06).

篇8

關(guān)鍵詞：1+1維流體動(dòng)力學(xué)；快度分布；研究

引言

近年來(lái)橢圓流現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)，由于這些橢圓流的運(yùn)動(dòng)具有集體性，所以研究集體流對(duì)了解高能重離子碰撞演化發(fā)展過(guò)程中所產(chǎn)生的核物質(zhì)性質(zhì)有很大的作用。已有的實(shí)驗(yàn)顯示高能重離子碰撞中產(chǎn)生的物質(zhì)以近乎理想流體的形式擴(kuò)張。橢圓流是集體流中較重要和最受人們關(guān)注的一種各向異性流之一。而流體力學(xué)研究的正是集體運(yùn)動(dòng)并且理想流體動(dòng)力學(xué)可以很好的解釋方位各向異性，因此越來(lái)越多的人致力于用流體動(dòng)力學(xué)來(lái)研究高能重離子碰撞中產(chǎn)生的粒子的運(yùn)動(dòng)。流體力學(xué)模型描述高能重離子碰撞有一定的優(yōu)勢(shì)，最重要的優(yōu)點(diǎn)是一旦指定狀態(tài)公式與物質(zhì)的初始條件，系統(tǒng)演化也隨之確定。

核-核初始碰撞階段理想流體動(dòng)力學(xué)不起作用，當(dāng)兩碰撞原子核互相滲透，它們最初動(dòng)能一部分用來(lái)創(chuàng)造新物質(zhì)。對(duì)于碰撞最后階段流體動(dòng)力學(xué)也不適用，此時(shí)擴(kuò)張物質(zhì)變得如此稀疏，相互作用成分少，局域不平衡，平衡狀態(tài)被打破了。流體動(dòng)力學(xué)模型需要初始條件（早期的量子動(dòng)力學(xué)演化的結(jié)果導(dǎo)致的初始熱化）和最終條件（系統(tǒng)凍結(jié)時(shí)從流體局域熱化過(guò)渡到無(wú)相互作用的強(qiáng)子的自由流的系統(tǒng)的描述）。

我們從高能重離子碰撞中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)帶電粒子的快度分布呈現(xiàn)的是一近似高斯分布形狀。朗道流體力學(xué)模型[8]與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合地很好。理想流體動(dòng)力學(xué)假定瞬時(shí)局域熱平衡，系統(tǒng)始終保持理想化狀態(tài)。液體的狀態(tài)完全由能量密度ε、重子密度n、流速u(mài)u和狀態(tài)公式p描述。RHIC的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供了關(guān)于流體力學(xué)的有效性，人們通過(guò)定量研究最終獲得了成功。流體動(dòng)力學(xué)不適應(yīng)低能狀態(tài)，流體動(dòng)力學(xué)機(jī)制可以分為縱向擴(kuò)張和橫向擴(kuò)張兩部分。由于橫向擴(kuò)張遠(yuǎn)弱于縱向擴(kuò)張，我們只考慮流體在縱向方向上的擴(kuò)張，可把流體作為1+1維流體處理。因此我們研究的是1+1維流體動(dòng)力學(xué)。

1 Khalatnikov勢(shì)相關(guān)的流體動(dòng)力學(xué)末態(tài)帶電粒子的快度分布

2 結(jié)束語(yǔ)

文章中的流體被作為1+1維流體處理。熵流是關(guān)于1+1維相對(duì)論流體動(dòng)力學(xué)的溫度函數(shù)，且熵的快度分布由流體動(dòng)力學(xué)演化決定并不由重離子碰撞初始條件決定。我們由熵的快度分布得到了高能重離子碰撞中帶電粒子數(shù)密度的快度分布理論公式，理論結(jié)果與Brahms合作組得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合得很好。

參考文獻(xiàn)

[1]Belenkij S Z，Landau L D.Nuovo Cimento Supplement，1956，3（1）：15.

[2]Heinz U.Journal of Physics G：Nuclear and Particle Physics，2005，31（6）：S717.

[3]Beuf G，Peschanski R，Saridakis E N.Physical Review C，2008，78（6）：064909.

篇9

【關(guān)鍵詞】礦井通風(fēng)；基本概念；理論基礎(chǔ)；分析

一、礦井通風(fēng)基礎(chǔ)理論概念問(wèn)題分析

對(duì)礦井通風(fēng)基礎(chǔ)理論概念進(jìn)行分析的過(guò)程中，會(huì)涉及到以下幾方面的理解難點(diǎn)：

第一，理想氣體的性質(zhì)是屬于理想流體還是完全氣體。在礦井通風(fēng)、熱力學(xué)與物理化學(xué)等方面所理解的完全氣體與理想流體、氣體差異。

第二，在特定條件下，能量方程和動(dòng)量方程的共性問(wèn)題。微分型運(yùn)動(dòng)方程的成為與積分型動(dòng)量方程為何存在差異[1]。

第三，利用熱力學(xué)的第一定律和流體力學(xué)能量方程來(lái)描述流體流動(dòng)的特性具有哪些共性。

二、完全氣體、理想流體與理想氣體關(guān)系

（一）理想流體和真實(shí)流體

理想流體就是無(wú)粘性流體，而真實(shí)的流體都具有粘性。但是，因?yàn)槔脭?shù)學(xué)描述并處理粘性流體的難度較大，所以，針對(duì)像空氣和水等粘性比較小的流體，在實(shí)際的過(guò)程中是將其當(dāng)作理想流體來(lái)研究的，這樣可以更好地體現(xiàn)出流體主要的運(yùn)動(dòng)特性，再根據(jù)所需來(lái)對(duì)粘性影響因素進(jìn)行考慮。所以，理想流體只是為了方便研究現(xiàn)實(shí)問(wèn)題而將真實(shí)流體簡(jiǎn)化并抽象后存在的[2]。

（二）完全氣體和真實(shí)氣體

完全氣體所滿(mǎn)足的熱力學(xué)參數(shù)關(guān)系為：

（1）

其中，P是氣體壓力，R是氣體常數(shù)，d為氣體的密度，T則是氣體的溫度，而e代表的是單位質(zhì)量氣體的比內(nèi)能，cv是氣體比定容熱容。

在公式（1）中的前一公式表示的是完全氣體狀態(tài)，而后一公式表示的則是完全氣體熱量狀態(tài)，不符合公式（1）熱力學(xué)參數(shù)關(guān)系的氣體就是真實(shí)氣體。

（三）完全氣體、理想流體與理想氣體區(qū)別

現(xiàn)階段，礦井通風(fēng)的相關(guān)技術(shù)與研究工作人員在理想氣體的界定方面存在較多疑問(wèn)，滿(mǎn)足公式（1）的參數(shù)關(guān)系就是理想氣體，還是符合無(wú)粘性流體理想流體是理想氣體？

在各個(gè)領(lǐng)域中，理想氣體的界定都存在差異，所以，很容易導(dǎo)致完全氣體、理想流體與理想氣體在概念上混淆[3]。在礦井通風(fēng)與熱力學(xué)等著作中將理想氣體定義為符合公式（1）的完全氣體，主要原因就是熱力學(xué)的研究范圍就是以氣體的狀態(tài)變化特性為重點(diǎn)。但是，在大部分的國(guó)外礦井通風(fēng)以及流體力學(xué)的著作中是把符合公式（1）的氣體定義成完全氣體，并將理想氣體當(dāng)作理想流體中的一部分，所以，理想流體的特性就是無(wú)粘性氣體。主要的原因就是在流體力學(xué)的領(lǐng)域中，經(jīng)常使用理想流體作為總稱(chēng)，并不會(huì)將理想氣體獨(dú)立出來(lái)介紹。

三、數(shù)學(xué)描述礦井風(fēng)流流動(dòng)規(guī)律

流體是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的一種，所以同樣遵循物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并且物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律還可以對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行描述。

（一）系統(tǒng)與控制體

系統(tǒng)，主要是涵蓋確定不變的物質(zhì)集合，而在流體力學(xué)中，主要指的就是確定流體質(zhì)點(diǎn)所組成的流體團(tuán)。與此同時(shí)，系統(tǒng)的邊界會(huì)隨著流體的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，通常情況下利用拉格朗日法來(lái)對(duì)流體團(tuán)形成的系統(tǒng)流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析[4]。然而流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜，所以進(jìn)行數(shù)學(xué)分析比較困難。

控制體，就是相對(duì)于某一固定不變的坐標(biāo)系，物體所流過(guò)的體積，并且其邊界也是始終固定不變的。

（二）歐拉型基本方程

1.微分型運(yùn)動(dòng)方程

流體流動(dòng)過(guò)程中的時(shí)變加速度與位變加速度的數(shù)學(xué)公式可以表示成：

（2）

公式（2）是利用牛頓第二定律來(lái)描述流體流動(dòng)規(guī)律的。

2.積分型動(dòng)量方程

積分型動(dòng)量方程的單位就是動(dòng)量對(duì)于時(shí)間的變化率，也就是控制體內(nèi)的動(dòng)量對(duì)時(shí)間變化率是作用于控制體內(nèi)流體上合外力和單位時(shí)間經(jīng)過(guò)控制面流入流體動(dòng)量的和，具體的方程關(guān)系式為：

（3）

3.微分型運(yùn)動(dòng)方程和積分型動(dòng)量方程共性分析

將公式（1）與（2）進(jìn)行對(duì)比，公式（2）主要是對(duì)流體運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行描述的微分型，也就是分析描述單位質(zhì)量的流體，其動(dòng)量對(duì)于時(shí)間變化率和單位質(zhì)量流體內(nèi)部受力關(guān)系。L、T、M分別代表距離、時(shí)間與質(zhì)量量綱，則公式（2）中的右邊量綱就是 ，也就是加速度量綱，因此被叫作運(yùn)動(dòng)方程。而公式（3）所描述的則是流體運(yùn)動(dòng)特性的積分型，可以將公式右邊量綱表示為 ，所以被稱(chēng)作動(dòng)量方程。

四、熱力學(xué)第一定律和能量方程關(guān)系

流體在實(shí)際的流動(dòng)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，同時(shí)由于流體溫度的變化會(huì)使流體的密度與阻力等發(fā)生變化[5]。因此，流體流動(dòng)的規(guī)律需要使用熱力學(xué)第一定律或者是流體力學(xué)的能量方程來(lái)表示與分析，因?yàn)樗鼈兊睦碚摶A(chǔ)相同，也就是能量守恒定律。在單位時(shí)間內(nèi)傳入控制體內(nèi)的熱量、經(jīng)過(guò)控制面流入流體總能量與外界對(duì)控制體內(nèi)的流體所作功的總和與控制體內(nèi)的流體總能量相對(duì)時(shí)間變化率是一致的。所以，熱力學(xué)中的第一定律與能量方程都可以描述涉及熱現(xiàn)象流體的宏觀流動(dòng)過(guò)程。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，在熱力學(xué)與流體力學(xué)等基礎(chǔ)理論的發(fā)展過(guò)程中，積極地推動(dòng)了礦井通風(fēng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步，然而，在實(shí)際的礦井通風(fēng)安全工作中，技術(shù)工作人員始終很難把礦井通風(fēng)的動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)以及流體力學(xué)等基礎(chǔ)理論相互聯(lián)系起來(lái)，并且在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)混淆不同領(lǐng)域基礎(chǔ)理論的公式。并且，流體流動(dòng)基礎(chǔ)理論和礦井通風(fēng)理論的嚴(yán)重脫節(jié)也會(huì)導(dǎo)致其他基礎(chǔ)理論在礦井通風(fēng)動(dòng)力學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用效果。但是，通過(guò)文章對(duì)各基礎(chǔ)理論的分析與礦井通風(fēng)基本理論的聯(lián)系，強(qiáng)化了兩者間的理論聯(lián)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳寧，陸愈實(shí).基于GIS的礦井通風(fēng)預(yù)警信息系統(tǒng)研究[J].中國(guó)礦業(yè)，2012，21（3）：111-113.

[2]黃俊歆，王李管，熊書(shū)敏等.礦井通風(fēng)系統(tǒng)三維聯(lián)通巷道建模算法及其應(yīng)用[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，43（8）：3173-3179.

[3]楊茹馨，謝賢平，韓孟微等.應(yīng)用層次分析法確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值[J].河南科學(xué)，2012，30（10）：1525-1529.

篇10

[關(guān)鍵詞]石油天然氣 工程流體力學(xué) 教學(xué)改革

一、“工程流體力學(xué)”教學(xué)中存在的主要問(wèn)題

在石油天然氣專(zhuān)業(yè)“工程流體力學(xué)”這門(mén)課程的教學(xué)中常聽(tīng)到學(xué)生有這樣的評(píng)價(jià)——“這門(mén)課難學(xué)”，之所以難學(xué)，筆者認(rèn)為有以下兩方面的原因。

（1）隨著高等教育由“精英教育”向“國(guó)民教育”的轉(zhuǎn)變，石油天然氣專(zhuān)業(yè)招生規(guī)模的擴(kuò)大以及各地區(qū)基礎(chǔ)教育發(fā)展的不平衡，造成學(xué)生個(gè)體差異不斷擴(kuò)大，這對(duì)教學(xué)提出了更高的要求。這主要在于：傳統(tǒng)教育所實(shí)施的“齊步走”教學(xué)模式，無(wú)視學(xué)生個(gè)性差異對(duì)教學(xué)的不同需要，而現(xiàn)在學(xué)生個(gè)體差異的加大使得“吃不飽”和“吃不了”現(xiàn)象在同一個(gè)教學(xué)班并存。另外，正值青年的學(xué)生間的相互影響造成了大量同學(xué)學(xué)習(xí)上不肯下工夫、課堂自制力差不能集中思想認(rèn)真聽(tīng)課、課后不能自覺(jué)復(fù)習(xí)和完成作業(yè)，這就造成了課堂和課后的惡性循環(huán)。

（2）工程流體力學(xué)涉及知識(shí)面較廣，是一門(mén)綜合學(xué)科。它主要涉及學(xué)科包括：大學(xué)物理、工程熱力學(xué)、高等數(shù)學(xué)等，其內(nèi)容抽象，大量的微分方程和積分方程的簡(jiǎn)化和推導(dǎo)使學(xué)生理解起來(lái)相當(dāng)困難。這是同學(xué)們認(rèn)為工程流體力學(xué)難學(xué)的主要客觀原因。

二、“工程流體力學(xué)”教學(xué)的分析、探討與對(duì)策

（1）調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)該課程的興趣

在緒論階段，石油天然氣專(zhuān)業(yè)大多數(shù)同學(xué)對(duì)工程流體力學(xué)缺乏感性認(rèn)識(shí)，這時(shí)，需要老師通過(guò)多媒體教學(xué)（包括：圖片、視頻）展現(xiàn)工程流體力學(xué)在工程和生活中的成功應(yīng)用從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情豐富同學(xué)們的感性認(rèn)識(shí)。例如，向?qū)W生講訴高爾夫球外形設(shè)計(jì)原理、轎車(chē)的外觀演變等。通過(guò)這些生活中顯而易見(jiàn)的流體力學(xué)知識(shí)，使學(xué)生知道工程流體力學(xué)能解決哪些實(shí)際問(wèn)題。這使得在這門(mén)課程的一開(kāi)始，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣就被充分調(diào)動(dòng)起來(lái)了。在課堂教學(xué)中，教師采取把問(wèn)題預(yù)先提出來(lái)，給學(xué)生思考的時(shí)間，然后給出答案。采取這種教學(xué)方法，有助于學(xué)生將注意力集中在問(wèn)題的思考上，不僅活躍了課堂氣氛而且訓(xùn)練了學(xué)生的思維能力，同時(shí)還調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。例如，在講授油品的表面張力時(shí)，首先，應(yīng)提出表面張力的概念和物理意義，隨后向同學(xué)們提問(wèn)“日常生活中哪些現(xiàn)象能表明流體具有表面張力？” 此時(shí)，同學(xué)們都會(huì)積極地思考和回答問(wèn)題，最后以水滴在水龍頭懸而不落、酒杯中的酒滿(mǎn)而不溢為例向大家說(shuō)明。通過(guò)這樣的互動(dòng)式教學(xué)，能夠把學(xué)生的注意力最大限度地集中在教師所講述的知識(shí)點(diǎn)上。

（2）恰當(dāng)?shù)嘏e例

在給石油天然氣工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生教學(xué)中，教師需要結(jié)合石油天然氣專(zhuān)業(yè)學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)生動(dòng)的舉例，來(lái)形象描述抽象疑難的問(wèn)題，給學(xué)生留下深刻的印象。例如，在講到原油粘度隨溫度變化規(guī)律時(shí)，可以用豬油為例，講授其在冬季與夏季時(shí)的不同形態(tài)以闡述原油的粘溫關(guān)系。這樣，既生動(dòng)又不容易忘記。又比如，在講到當(dāng)?shù)丶铀俣群瓦w移加速度知識(shí)點(diǎn)時(shí)，由于這兩種概念的抽象性，學(xué)生很難理解，這時(shí)可以結(jié)合原油輸送中的穩(wěn)定輸送和停泵起輸?shù)墓r對(duì)這一知識(shí)點(diǎn)加以闡述。這樣，同學(xué)們既對(duì)兩種加速度的概念有所掌握又對(duì)石油天然氣中的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)得以加深和鞏固。

（3）多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合

①多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)方式的對(duì)比

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)被應(yīng)用到了現(xiàn)實(shí)生活的方方面面，尤其在課堂中的應(yīng)用，給我們傳統(tǒng)落后的教學(xué)設(shè)施和教學(xué)手段注入了新的活力。對(duì)于講授“工程流體力學(xué)”這種課程，需要采取多媒體與板書(shū)相結(jié)合的教學(xué)手段以達(dá)到最佳教學(xué)效果。多媒體教學(xué)可以將一些工程實(shí)際的圖像資料、以及一些結(jié)構(gòu)圖、原理圖非常清晰地展現(xiàn)給大家；但其弊端在于輸出的信息量過(guò)大，沒(méi)有提供給學(xué)生充分的思考時(shí)間，有些重難點(diǎn)知識(shí)不能長(zhǎng)時(shí)間的再現(xiàn)于學(xué)生的大腦，學(xué)生即使想做筆記卻很難跟上課件頁(yè)面更換的頻率。換言之，就是部分基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生的思維還沒(méi)有被激發(fā)和喚醒，課件就已經(jīng)進(jìn)入了下一個(gè)環(huán)節(jié)或頁(yè)面，在一定程度上削弱或阻斷了部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而使課堂教學(xué)走向了一個(gè)與我們當(dāng)初設(shè)計(jì)課件教學(xué)的意愿相反的層面。而傳統(tǒng)教學(xué)的板書(shū)模式由于充分協(xié)調(diào)了教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，板書(shū)手段樸素而簡(jiǎn)便，對(duì)教師的教學(xué)行為束縛小，板書(shū)書(shū)寫(xiě)與教學(xué)進(jìn)程同步推進(jìn)且有機(jī)配合，具有即時(shí)、靈活的特點(diǎn)，教師可以根據(jù)課堂教學(xué)的實(shí)際需要，及時(shí)調(diào)整自己原有的課前預(yù)設(shè)方案。而且板書(shū)內(nèi)容在板面上保留時(shí)間較長(zhǎng)，有的可以貫穿課堂始終，當(dāng)一堂課結(jié)束時(shí)，黑板上的板書(shū)內(nèi)容仍赫然在目，便于學(xué)生總結(jié)歸納、復(fù)習(xí)鞏固。而現(xiàn)代教學(xué)的屏幕板書(shū)，則顯然沒(méi)有這種優(yōu)勢(shì)。課堂教學(xué)若離開(kāi)了板書(shū)而完全依賴(lài)于課件，難免會(huì)讓學(xué)生有一種模糊混亂、一堆亂麻的感覺(jué)，由于缺乏條理性，學(xué)生如墜云里霧里，懵懵懂懂。這時(shí)就需要教師在使用多媒體教學(xué)時(shí)還必須同時(shí)使用傳統(tǒng)教學(xué)方式，推導(dǎo)每個(gè)關(guān)鍵公式，并講解其中的思想和意義。這非常有助于教師將學(xué)生的注意力集中在所傳授的知識(shí)上，并且對(duì)強(qiáng)化學(xué)生理解記憶該知識(shí)點(diǎn)十分有益。

②如何讓課件與板書(shū)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)

首先，明確多媒體課件、板書(shū)兩者在課堂教學(xué)中所處的地位和應(yīng)該發(fā)揮的作用。課件的使用是為了增強(qiáng)教學(xué)的豐富性、生動(dòng)性。板書(shū)的設(shè)計(jì)及展開(kāi)是多媒體課件的必要補(bǔ)充，板書(shū)的價(jià)值在于賦予繁難內(nèi)容以推導(dǎo)過(guò)程，增強(qiáng)教學(xué)的深刻性?？偟膩?lái)說(shuō)，課件要服務(wù)、服從于教學(xué)；板書(shū)是課件的點(diǎn)睛之筆；兩者相互配合，相得益彰。

有經(jīng)驗(yàn)的教師，在精心設(shè)計(jì)、制作課件的同時(shí)十分注重板書(shū)的設(shè)計(jì)。做到：一、利用課件，生成板書(shū)。二、利用板書(shū)，突出重點(diǎn)，提高課件在課堂教學(xué)中的實(shí)效性。三、利用板書(shū)，彌補(bǔ)課件處理課堂教學(xué)生成的劣勢(shì)，讓課堂教學(xué)走近學(xué)生，使課堂教學(xué)更顯生機(jī)。

魚(yú)兒離不開(kāi)水，再精美的課件都不能完全取代板書(shū)。當(dāng)然，板書(shū)也不能游離于課件之外。在教育現(xiàn)代化的今天，在使用課件的同時(shí)千萬(wàn)別忘了傳統(tǒng)的板書(shū)。應(yīng)讓板書(shū)與課件相得益彰，提高課堂教學(xué)的實(shí)效。

（4）積極開(kāi)展工程流體課外科技實(shí)踐

石油天然氣學(xué)科在各類(lèi)石油企業(yè)的資助下有大量的課外科技實(shí)踐項(xiàng)目，比如：全國(guó)石油工程設(shè)計(jì)大賽、石油本科創(chuàng)新基金、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽等。這些都是利用學(xué)生課余時(shí)間，借助所學(xué)知識(shí)，動(dòng)手參與或設(shè)計(jì)解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題。這一活動(dòng)能夠使學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)情況和靈活運(yùn)用能力得以綜合檢驗(yàn)，從而鍛煉了學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，并培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐意識(shí)，是促進(jìn)學(xué)生全面成才的一條有效途徑。對(duì)于石油天然氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生來(lái)講，可利用課余時(shí)間組織學(xué)生應(yīng)用流體力學(xué)知識(shí)制作一些工程實(shí)際需要的小發(fā)明和創(chuàng)新。比如：運(yùn)用伯努利方程的原理制作井下采油用射流泵、利用達(dá)西-魏斯巴赫公式改進(jìn)輸油管線(xiàn)中的減阻劑等。有了這些課外科技活動(dòng)，既豐富了學(xué)生的課余生活，又鞏固了教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

三、結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)今的高等教育已從精英教育走向國(guó)民教育。怎樣根據(jù)當(dāng)代大學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，真正在教學(xué)過(guò)程中始終貫穿“以學(xué)生為本的教學(xué)理念”，這對(duì)于當(dāng)代的大學(xué)教師來(lái)說(shuō)是十分重要的。我們應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)地在教學(xué)改革中做一些有益的嘗試?，F(xiàn)如今的社會(huì)處處強(qiáng)調(diào)以人為本，對(duì)于教學(xué)過(guò)程來(lái)說(shuō)，教育的對(duì)象是學(xué)生，教育的目的是要讓學(xué)生掌握一定的知識(shí)與技能，教師應(yīng)該盡可能地站在學(xué)生的角度來(lái)思考教學(xué)過(guò)程，確實(shí)做到“以學(xué)生為本”，從而實(shí)現(xiàn)師生思維同步互動(dòng)。