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流體力學基本概念總結范文1
【關鍵詞】專業認證流體力學教學改革考核方式
1.教學現狀及分析
流體力學是一門專業基礎課,其主要的先修課程有高等數學、大學物理、理論力學、材料力學等。由于流體力學對知識儲備要求高,研究對象又是不具固定形狀的流體,其理論教學比較抽象,因此教學現狀有以下幾個特點。課堂教學盡管采用多媒體方式,但流體力學的理論性太強,使得現有的多媒體教學課件形式單一,內容不夠豐富,導致教學仍以口授與板書為主,課堂互動性明顯不足,學生學習缺乏主動性、積極性;缺乏實踐性教學環節;缺少有效的師生溝通平臺。由于師生交流少,容易造成“教”、“學”分離,給課程的教學效果大打折扣。
2.考核現狀及分析
現階段流體力學的考核方式,大部分仍然采取30%的平時成績和70%期末考試成績。本課程包含大量的經驗公式及公式推導過程,對比近兩年的學生成績,目前該課程的考核方式并不理想。
3.改革措施
3.1教學改革措施
流體力學課程需要掌握的概念多、公式多,學生學習積極性不高,需要教師對課程不斷開展改革探索。為解決目前流體力學課堂教學中存在的問題,針對教學環節提出以下幾個改革方案。
3.1.1完善教學大綱
根據工程教育認證標準,應進一步修訂和完善教學大綱和教學計劃,優化學時分配。在保證《流體力學》基本概念、基本原理以及基本理論授課時間的基礎上對課程設計進行改革。比如,適當增加數學知識基礎;導入課程最好用動畫或者試驗吸引學生的注意力,提高學生學習的興趣;適當增加學生課后的作業,以討論性的分析和推導公式為主。
3.1.2增設案例及課堂討論環節
增加相關內容的案例,設置科學問題,然后分組討論,引導學生分析問題。以流體靜力學的基本公式為例,通過電視節目中模擬的桶裂實驗為引導,提出問題,留有懸念。然后通過公式推導理論驗證,最后給同學們討論的時間。另外,有條件的還可以專門設置一堂實驗課,課上分組展示并講解學生在課下自行設計的桶裂實驗。
3.2考核評價改革措施
增加平時考核的占比是課程改革的趨勢。根據專業認證的要求,增加平時的教學工作量,為學生準備與重點知識相關的小課題,增加課堂討論環節是一個新思路。根據課堂表現進行部分考核,提高學生平時考核成績。從而去除純記憶類題目,只考核綜合理解類和綜合應用類試題,適當增加期末考核難度,以督促學生平時注意積累。
3.3自編應用型教材
教材是學習的依據,作為機械類流體力學教材要體現理論與實際相結合,突出應用性。對于有經驗的教師,可以在總結多年知識積累和教學、科研成果的基礎上,結合相關流體力學書籍,撰寫屬于自己的機械類教材《流體力學》。自編教材對學生而言更實用,體現在以下幾點。一是自編教材主要以教學大綱為依據,整體上與課堂教學具備較高的統一性。內容編排按課堂教學節次循序漸進,學生自學時,邏輯和思路清晰,課上課下的自然銜接,更具有啟發性;二是可以根據課上學生的反應精簡方程式數學推導內容和過程,盡量將抽象概念形象化、簡單化和透徹化,使之通俗易懂。或者在課堂上減少推導過程,而在書中將推導過程編寫的更加詳細,甚至添加多種推導方法,便于自學;三是理論聯系實際,集教學與科研成果于一體,使得課堂內容具有較高的客觀性、有效性和科學性,如此更有利于解決實際問題,指導工程實踐和生產活動;四是豐富例題和習題,除計算題外還設有簡答題、選擇題等多種題型,并給出參考答案。
流體力學基本概念總結范文2
【關鍵詞】啟發式教學思想 教學方法 流體力學 實踐
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2013)10-0021-02
一 啟發式教學的含義
“學而不思則罔,思而不學則殆”,針對這一現象,孔子認為“不憤不啟,不悱不發,舉一隅不以三隅及,則不復也”。這句話的意思是:“不到他努力想弄明白而不得的程度不要去開導他;不到他心里明白卻不能完善表達出來的程度不要去啟發他。如果他不能舉一反三,就不要再反復地給他舉例了?!睆目鬃訉l式教學的認識,可以看出啟發式教學首先要學生處于“憤”或“悱”的狀態,之后才是教師的“啟”和“發”。也就是說,學生要先經過努力思考,卻仍不能解除心中疑惑,這時教師才應該對學生進行點撥,教給學生解題思路與技巧。所以說,啟發式教學的第一步是學生應對所學的內容進行自學,而且經過了深思熟慮而不得。啟發式教學的第二步才是教師的指導或引導,無論是對語言的精準表達,還是解題的思路或技巧指導。啟發式教學的第三步,是對學生剛剛解除的疑惑進行考查,以驗證學生是否真正理解,是否熟練掌握,以期學生能在學會的基礎上,能夠舉一反三,融會貫通。
“啟發式”教學的思想與“填鴨式”、“滿堂灌”的做法相對立。教師在任何情況下都不可以自己的灌輸代替學生思考。啟發式教學的根本思想是以學生為教學活動的主體,教師只起指導、引導作用。啟發式教學不僅是一種教學方法,更重要的是一種教學思想。
二 啟發式教學在流體力學教學中的實踐
從啟發式教學的思想看,教師要想啟發學生,其前提是學生必須要有疑惑,并且是在思考后不能解答的前提下,才進行啟發。因此,老師的職責是如何使學生去積極思考,在學生迷茫而無所得的情況下對學生進行正確的引導。
1.以啟發式教學思想為指導,精心營造啟發的教學情境
教師在所有的教學環節,都應以啟發式思想為指導。重視后用啟發式教學。每一位教師應從教學規律出發,精心設計教學活動,精心營造啟發式教學情境。
2.啟發式教學方法在流體力學課堂中的運用
第一,總結式啟發和回顧式啟發。流體力學是以流體為研究對象,探討其受力及靜止、運動規律。前后知識邏輯性強。每部分知識結束時,應及時總結,進而拋出新問題,引發學生課后思考。甚至可布置思考題,讓學生自己找出解決問題的思路。下一節課開始時,教師先回顧上節課的主要內容,從沒解決的問題入手,和學生探討解決問題的方法。如講完“流體靜壓強的兩點特性”后,可及時讓學生思考,如果流體是運動的,那么其動壓強是否還具有這兩點特性,從而引發學生的疑問,這樣不但使學生主動去探究靜壓強大小與作用面方位無關的原因,還會使其帶著興趣去學習流體動力學的內容。
第二,現象啟發式。流體力學課程概念多,前后內容邏輯性很強。教學內容的安排應符合人類從感性到理性、從現象到本質、從淺顯到深入的認識過程。因此,教學時應經常與日常生活及工業生產中的現象相聯系。例如,講“流體黏滯性概念”的時候,讓大家思考手接觸不同流體,如空氣、水和油時的感覺,從感覺上區分不同的流體具有不同的黏滯性,并認識到它們與手的黏附力不同。接著讓學生分析原因,從而水到渠成地得出黏滯性的本質是內摩擦力的結論。
用現象或實例可以引發學生的思考,進而吸引學生的興趣,而且會讓學生明白,流體力學中的概念是從現象中抽象出來,與現象緊密聯系的。對這些本質的理解及知識的獲得反過來可以解決、解釋很多實際問題。這樣,學生會饒有興趣地學習知識,并能從本課程中得到更大的收獲。
第三,對比式啟發。在流體力學教學中,可以采用以下三種對比方式:一是將相近或相反的概念、規律進行對比。例如,在講氣體能量方程時,與前面的液體能量方程對比,說明氣體能量方程形式上的不同。再如,氣體靜壓強的分布規律與液體相對比,甚至把流體的壓強分布與粉體或固體的壓力進行對比。這樣,可以使知識的區別清楚地呈現出來,使學生印象深刻,便于記憶。二是將新舊知識進行對比,使學生在原有知識的基礎上學習新知識,從而加速對新知識的掌握,做到“溫故而知新”。例如,將理想元流伯努利方程、理想總流伯努利方程和實際流體的伯努利方程的成立條件及方程形式進行分析對比,可貫通舊知識和新知識,使學生加速對后者的掌握。學生的學習是一個在原有知識結構的基礎上不斷更新、不斷加深的過程。無論從知識的深度還是廣度上,都是不斷提升和深入的過程。這就要求教師善于從學生原有的知識基礎出發,引出新的問題,引發學生的思考,并分析得出新知識,解決新問題。三是將課堂理論知識與生產實踐、日常生活中的實例相對比,使抽象的內容具體化,加深學生的感性認識。教師應重視教學實踐活動,并充分利用實踐教學,把理論知識與實踐聯系起來,培養學生用書本知識解釋、解決生產、生活中所遇到的問題的能力。
第四,練習式、作業式啟發。流體力學課程理論性較強、概念抽象、方程較多,因此,進行習題訓練成為學生理解和鞏固知識的重要手段。在課堂上應重視對基本概念、基本原理思考題的練習與討論。在課下作業題目的布置上,教師應選擇一些具有較強典型性、綜合性和實踐性的習題供學生練習。對于一些難點,教師在啟發和提示的基礎上,讓學生互相討論,逐步深入,在爭論中得出答案。
流體力學基本概念總結范文3
關鍵詞 流體力學 工程實例 教學模式改革
0引言
“流體力學”課程是工科專業的一門重要的專業基礎課,綜合了張量、場論、復變函數、數值方法等數學知識,在水利、土木、建筑和熱能等工程技術領域中都涉及許多流體力學問題。目前許多高校教師在講授該門課程時還是采用傳統的以教師為主導的單向傳授方式,課堂中注重基本概念的講解和公式的推導,課堂教學與實驗教學環節聯系較弱,導致學生學習過程中對所學知識點理解不夠深刻,逐漸失去了學習興趣。因此此次教學模式改革提出以工程實例為導向,在授課中采用工程案例分析、增加實踐環節和第二課堂等綜合形式教學模式,培養學生的學習熱情,調動學生積極性,提高學生分析問題和解決問題的能力。
1教學改革思路
第一,由于在流體力學教學過程中,知識點比較抽象,學生難理解。因此,打破以往“滿堂灌”式授課方式,針對某些重要知識點,首先教師課前布置任務,學生初步了解課堂內容,培養學生的發現問題和主觀學習能力。在授課過程中,教師針對課堂講授的內容,運用多媒體教學方式,向學生展示圖片、視頻、動畫等信息,比傳統方式更直觀、更容易被學生接受,與傳統板書教學方式相結合,優勢互補,尤其對于推導繁瑣公式,教師運用多媒體方式可以強化學生的理解。并且,教師應注重理論聯系實際,通過工程案例分析和討論等方法,講授某些特定知識點對應的工程問題,培養學生學習流體力學課程的興趣,激發了學習的主觀能動性,加深學生對該課程內容的理解和認識,激發學生學習熱情,培養學生分析流體力學問題和建立相應模型和分析計算的能力。學生通過工程案例分析,可以理解不同流態流體所對應的工程背景及其理論基礎,利用課堂所學理論知識總結其流動規律。課中針對某重要知識點,教師布置相關綜合訓練內容,學生自主完成綜合報告,在此過程中學生能夠充分理解相關知識點,建立知識體系,掌握該知識點在實際工程中應用,并能夠在實際生產生活中合理運用該知識點。另外,對于某些特殊的知識點,教師還可以從學生的生活經驗出發,列舉生活中的流體力學問題,聯系生活進行講授,具體內容為:
第二,通過理論與實踐相結合的方式,在保證課堂教學的基礎上,采用多種形式的實踐活動,增加實驗教學環節。實驗教學是理論與實踐相結合,是培養學生創新能力和工程實踐能力的重要環節,鞏固所學基礎理論,能夠幫助學生更好地理解理論知識,培養學生實踐動手能力。在學校工科專業,實驗教學顯得尤為重要。在實驗的教學過程中,為使學生更好地掌握重點和難點,加深學生對實驗操作技能的掌握,采用“教”、“學”、“做”相結合的教學方法,以精講多練為主。在實驗操作之前,讓學生理解實驗流程中的每一步驟,培養學生發現問題和解決問題的能力,對知識的重點和難點有進一步的理解。此外,在實驗教學環節中,重視培養學生創新能力,鼓勵學生創新,為學生提供創新空間。學生通過工程流體力學實驗,直觀明了地觀察不同流態的流動現象,量測不同流態的流動參數,分析其流動特點,再與理論相結合總結流動規律,培養學生的學習興趣,激發學生學習的主觀能動性與創新性,為學生將來更好地投入工程實際奠定基A。
第三,采用工程性質形式的試題幫助學生掌握知識點及其應用。同時,授課時增加課堂對話、采用互動式教學方法,及時了解學生掌握情況并對課程教學內容進行調整。另外,開設理論學習和實踐操作的第二課堂,充分調動學生學習的積極性,并加大課外作業量,使學生通過作業消化課堂教學內容,每次作業批改結束后,通過習題課幫助學生辨析原理理解的誤區、概念混淆之處等習題中出現的問題。任課教師定期進行教學研討,對教學中的難點、重點進行討論,群策群力,尋求好的解決方法。平時注意收集教學中的難點、重點問題,組織老師進行研究,在教學研討時集中交流。
2教學組織過程
2.1課堂講授
以學生為中心,以教師為導學、助學為主,利用工程案例分析、生活實例和小組討論等形式,激發學生學習參與熱情與積極性。課前布置工程案例分析,學生自行查閱資料,課堂上分組討論,引導學生提出問題、分析問題、解決問題,培養學生主動獲取已有知識和創造新知識的能力。以工程問題為主線,提出與之相互對應的課程內容,進而解釋課程內容的性質、原理以及適用條件,總結解決此類工程問題的方法和規律,使得學生對于知識點內容的理解更加生動具體。
2.2增加實踐環節
本專業流體力學課程共64學時,此次教學模式改革準備通過理論與實踐相結合的方式,融入實踐教學環節。傳統體系中實驗環節為輔助教學部分,各實驗互相獨立,綜合性不強,造成學生被動學習,學生學習積極性較差。目前學校擁有兩個流體力學實驗室,不僅可以開展流體力學基礎演示實驗,學生還可以動手參與伯努利方程實驗、畢托管測速實驗等相關實驗。在實驗操作過程中,結合工程中流體流動問題,學生能夠更加直觀明了地觀察到流體處于不同工程問題中所對應的流動現象和規律,量測不同流態的流動參數,進而結合課堂講授的內容驗證實踐結果。同時,教師應為學生留有一定空間,學生可以在充分理解所需知識內容的基礎之上,開展創新型實驗設備的設計,這一過程充分調動學生科學研究熱情,突出培養學生創新意識,教師引導學生提出問題并解決問題,培養學生科學嚴謹的邏輯思維及創新能力。
2.3第二課堂
流體力學課程包括流體靜力學、流體運動學和流體動力學三大部分,課程講述內容較多。針對這種知識內容多而學時短的情況,此次課程建設增加理論第二課堂和實踐第二課堂。對于理論學習第二課堂,學生可通過微信或QQ等網絡通訊工具,隨時給授課教師留言或在線溝通,說明不懂的知識點,教師可以在網上給予學生詳細的解答,既利用了課余時間答疑,又為同學提供了方便,同時又解決了課程學時的限制,極大地調動學生學習的積極性。實踐第二課堂主要體現在實驗室全天開放制度,在保證學生一定數量的前提下,學生可提前預約做實驗。這樣學生就有充足的時間來完成實驗過程,既豐富了學生的課余生活,又充分地培養了學生自己動手的能力。
2.4增加綜合訓練
針對重點章節知識點,如伯努利方程、N-S方程等,結合工程案例,教師布置綜合訓練任務。學生通過上網、借閱相關書籍,獲取相關資料并獨立深入學習分析,再與小組成員討論,集思廣益,進而理解工程案例中方程應用原理,并與所學理論知識相聯系,掌握相關知識點及模型建立方法,集中答辯匯報所學知識內容和實驗數據。通過綜合訓練,學生可以構建相關知識體系,并聯系工程實際,將其融會貫通,真正實現“理論聯系實際”。在此過程中,也培養了學生團隊合作、人際交往、自主探究、分析問題、解決問題及應用實踐的能力。
2.5考核方式改革
對于流體力學課程考核方式,應注重教學過程中的質量控制,主要采取課堂考核、實驗考核和期末考核相結合的形式,加大平時成績所占比重,課堂考核主要包括工程案例分析大作業、課堂考試、出勤和課堂提問等形式;實驗考核以培養學生動手能力為主,重點考核學生的實踐操作能力和創新能力,如能設計出工程方面的創新型實驗裝置可以加分;期末考試就是學生的卷面成績。
3結語
流體力學基本概念總結范文4
[關鍵詞]跨專業選修課 液壓與氣壓傳動 紡織工程 教學 實踐與體會
[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)06-0138-03
隨著不同學科之間的相互交叉、融合、滲透而出現了交叉學科,而科學上的新理論、新發明的產生,新的工程技術的出現,經常是在學科的邊緣或交叉點上。因此,作為以人才培養為首要任務的高等院校應重視交叉學科將使學科本身向著更深層次和更高水平發展。交叉學科人才培養要求學生選修與本專業相關的基礎課程即跨專業選修課程,以使學生具備交叉學科及專業發展的必要基礎理論知識。紡織機械是一種集機、電、光、液、氣等于一體的裝備,其本身就要求相關學科交叉與融合。
本文以紡機液壓與氣壓傳動課程為例,分析了學生專業與跨專業選修課的特點,指出開設跨專業選修課程的必要性,重點闡述跨專業選修課程教學中遇到的問題及解決措施,對跨專業選修課程的教學和進一步實踐與探索具有普遍而又重要的意義。
一、學生專業與跨專業課程特點分析
現代科學的發展是在多學科交叉、融合、滲透中不斷發展的,對于人才能力的需求是多元化的、綜合性的。2008年11月11日,在2008諾貝爾獎獲得者北京論壇上,華人圖靈獎得主姚期智指出,多學科交叉融合是信息技術發展的關鍵:當不同的學科、理論相互交叉結合,同時一種新技術達到成熟的時候,往往就會出現理論上的突破和技術上的創新。在高等院校,開設跨專業選修課目的就在于讓學生掌握與自己專業相關的交叉學科的基礎理論知識,為學生進一步全面綜合發展提供后勁。
(一)學生專業特點分析
紡織工程專業培養具備紡織工程方面的知識和能力,能在紡織企業、科研、教學等部門從事紡織品設計開發、紡織工藝設計、服裝設計與工程、紡織生產質量控制、生產技術改造以及具有經營管理初步能力的高級工程技術人才。畢業生可在紡織行業、高等院校、科研院所、商檢等單位從事紡織品生產、紡織品貿易、教學、科研、開發及市場營銷等工作。紡織工程主要課程包括機械設計基礎、電工與電子技術、計算機原理及應用、紡織化學、紡織材料學、紡紗學、織造學、紡織品設計學、企業經營與管理、生物工程在紡織上的應用等。[1]
紡織工程是一個有關紡織產品設計、質量控制、生產技術等的系統工程。紡織機械是一種科技含量高,品種繁多,性能各異,批量中等,連續運轉,集機、電、光、液、氣等于一體的裝備。[2]紡織機械是紡織工業的生產手段和物質基礎,其技術水平、質量和制造成本,直接關系到紡織工業的發展。為提高紡織機械的高效化和自動化,一般紡織機械動力部分普遍采用液壓與氣壓傳動系統。比如DT-4C紡絲機液壓系統、ZTE型漿紗機液壓系統、清棉機氣動系統[3]等。學生在學習本專業的過程中,一個中心環節就是對于紡織機械本身構造與工作原理的了解和掌握,這對于學生后續就業、深造具有重要意義。因此,學生學習紡機液壓與氣壓傳動課程是自身專業屬性所決定的。
(二)跨專業選修課程與學生專業相關性
紡機液壓與氣壓傳動屬機電及機械類(非熱能與動力工程專業流體傳動與控制方向)專業的一門技術選修專業課,主要講解液壓氣壓元件及系統的基本原理、結構及其應用。要求學生在學習本課程之后,能夠掌握液壓及氣壓傳動系統的特點和基本概念;熟悉各種液壓泵、液壓執行元件、液壓閥、液壓輔件和氣源裝置、氣動輔助元件、氣動執行元件、氣動控制元件;了解液壓和氣動基本回路,初步具有閱讀簡單液壓、氣動系統圖的能力。[4]這對于紡織工程專業學生來講,正是從事紡織工程專業產品設計、質量控制、生產技術的要求,尤其是在生產技術、質量控制方面,也是實現自身全面、綜合發展的需要。
二、跨專業選修課教學過程中的問題及解決措施
在從事跨專業選修課程紡機液壓與氣壓傳動教學中,筆者遇到學生專業基礎薄弱、重視程度低及興趣不濃、適用教材參考資料少、實踐環節欠缺、考核方式選擇等普遍而又實際問題,現逐一分析并提出探索性的解決措施。
(一)學生專業基礎薄弱
紡機液壓與氣壓傳動是一門主講液壓氣壓元件及系統的專業技術課,它除要求學生具備機械設計基礎、電工電子技術等基礎知識外,更重要的是要求學生具備流體力學基礎知識。流體力學是理解和掌握好液壓氣壓元件及系統的核心專業基礎知識。而紡織工程專業學生沒有先修流體力學相關課程,這給學生理解相關問題比如液動力、氣穴現象等造成先天不足和困難。
因此,在進行液壓氣壓元件及其系統教學之前,對學生進行流體力學基礎部分的補充教學十分必要。在本課程中主要講解流體靜力學、流體運動學及動力學基礎知識,讓學生了解液壓與氣壓傳動中工作介質――液壓油和空氣的基本屬性比如黏性等,連續性方程、動量方程及伯努利方程等基本定律,雷諾數及流態等流體流動規律。這對于學生后續學習和掌握液壓氣壓元件基本工作原理及性能分析提供有力保證,也使得教學過程更加順暢、高效。
(二)學生重視程度低及興趣不濃
選修課在學生看來,一般認為是不重要的、與自身專業關系不大的課程。尤其在學分制下,學生的主要目的在于拿學分。因此,在學習過程中,學生重視程度及興趣遠不如必修課程和專業課程,他們通常有這樣的表現形式――不專心聽講。這對選修課程的教與學造成一定的不良影響。
“興趣是最好的老師”,只有學生對課程產生濃厚的興趣,才能激發他們的學習熱情與主動性。在紡機液壓與氣壓傳動教學中筆者始終貫穿紡織機械與液壓氣壓傳動相結合的思想,使液壓氣壓傳動扎根于紡織機械土壤中,讓液壓氣壓傳動烙上紡織工程的專業特色。在一開始的緒論教學中,除了介紹液壓氣壓傳動在國防、工業生產及生活中的應用,更重要的是介紹其在紡織機械中的廣泛應用,比如簡介液壓式壓輥加壓系統、GA331漿紗機液壓無極變速器控制牽引輥傳動系統等,激發學生的學習興趣和熱情。在平時教學中,比如講解液壓泵、液壓閥及液壓執行元件時,有意識地介紹其在相關紡織機械中的應用及舉例,播放紡機液壓氣壓系統實際工作過程錄像。另外,結合時事新聞講解相關知識,比如在講液壓換向閥及液壓基本回路及系統時,結合最近(2014年10月17日)為紀念中法建交50周年,法國設計制造的巨型機械神獸“龍馬”和“蜘蛛”在北京奧林匹克公園蘇醒,進行巡游表演的新聞,其中巨型機械神獸“龍馬”和“蜘蛛”使用最先進的自動化控制系統和電子設備控制,它可以行走、騰躍,[5]其動力及執行部分就是液壓系統,從相關新聞報道圖片中可以直接看到液壓多路換向閥及液壓缸。這對于激發學生對紡機液壓與氣壓傳動課程的學習十分有利,可以極大地促使他們產生興趣,進行主動學習,也有力地促進課堂教學的順利開展。
(三)適用教學參考資料少
目前,熱能與動力工程專業流體傳動與控制方向專業(即液壓專業)對于液壓氣壓傳動有一個系統的學習體系,主要課程包括流體力學、自動控制原理、液壓元件、液壓傳動系統、氣壓傳動系統、液壓控制系統、液壓技術進展等專業課程,其知識模塊之間具有一定的內在邏輯關系,使用的教學參考書籍比較模塊化、專業化。這對于紡織工程學生來講,在有限的學時內學習,有較大的困難。而且,目前還沒發現一本既有機結合相關課程核心知識“流體力學――液壓元件――液壓氣壓傳動系統――液壓控制系統”又結合紡織機械專業背景的適用教學參考書目。
筆者在現有的液壓教材中找到兩本比較適合的書籍:《紡織機械液壓與氣動技術》(魏俊民主編),《液壓氣壓傳動與控制》(冀宏主編)。前者特點是在講液壓與氣壓系統時很好地結合紡織機械中的液壓與氣壓傳動系統進行分析和講解;后者則從最基礎的流體力學基礎――液壓元件――液壓系統――氣壓元件――氣壓系統,全面系統地介紹了液壓氣壓傳動的基本原理。[6]在講授過程中,筆者結合兩本書,一方面補充學生欠缺的流體力學基礎,另一方面結合學生的紡織機械專業知識,講解液壓氣壓元件及系統的基礎理論及應用,收到了較好的教學效果。
(四)實踐環節欠缺
紡機液壓與氣壓傳動作為一門講解液壓氣壓元件及系統的專業技術課,本身具有實踐性強的特點。但在跨專業選修課中教學大綱并沒有安排相應的實踐教學環節,學生缺乏對于液壓元件及系統的直觀認識和感受,這也可導致學生學習興趣低、熱情不夠,實踐動手能力不足。
在課堂教學中對重要液壓元件比如液壓泵、液壓閥等進行實物拆裝,讓學生直觀認識元件結構,這對于其理解相關工作原理有很大好處。另外,可選擇性進行實驗演示,如液壓泵性能實驗、液壓閥性能實驗、液壓氣壓回路及系統性能實驗等。對學有余力或者感興趣的學生開放實驗,讓他們自己動手操作,這對于學生的專業認知和理解會更加深刻到位。
(五)考核方式的選擇
在紡機液壓與氣壓傳動的教學大綱中規定考核方式為綜合測評。一般的選修課大多采用“出勤成績+答辯(或大作業)”的形式進行綜合測評。但我們認為,作為一門技術型的專業選修課程不應該是技術概論型的課程,要實實在在地在學生的腦海中留下一些印象,就要對學生的后續學習、就業、深造等提供一些支撐。而答辯或大作業往往只側重于某一塊知識的考查,對于學生的整個液壓氣壓傳動知識體系的構建意義不大,同時也對教師掌握教學效果以及后續教學改進提供不了太多的有效信息。
參考必修課程和專業課程的考核方式,提出并采用“出勤成績×30%+‘測試1’×40%+‘測試2’×30%”的考核方式。其中將測試部分分為測試1和測試2(均為閉卷考試),測試1側重于液壓氣壓元件基本原理、符號識別的考查,測試2側重于液壓氣壓基本回路及系統的識別與分析。通過批閱試卷,發現學生對于液壓氣壓傳動基本原理及元件符號識別掌握得不錯,但是對于液壓氣壓基本回路及系統的分析能力欠缺,因此,教師可以根據這些信息,在結課時,再次重點講解相關知識,可以有力填補學生的知識漏洞,同時也為后續教學活動的進一步改善提供有力信息,比如教學中加強和提升學生液壓基本回路及系統的分析能力。
三、總結
紡機液壓與氣壓傳動是紡織工程專業一門十分必要的跨專業選修課程,其講授的有關紡織機械的液壓氣壓傳動知識直接關系到紡織產品質量控制和制造成本以及紡織工業的發展,同時也是培養交叉綜合型紡織工程人才的需要。作者以跨專業選修課程紡機液壓與氣壓傳動的教學為例,重點闡述跨專業選修課程教學中遇到的學生專業基礎薄弱、重視程度低及興趣不濃,適用教材參考資料少,實踐環節欠缺,考核方式的單一等大多數跨專業選修課程所面臨的普遍而實際的問題,并逐一進行分析,提出探索性的解決措施。這對跨專業選修課程的教學和進一步實踐與探索具有普遍而又重要的意義。
[ 注 釋 ]
[1] 蘭州理工大學紡織工程專業培養計劃[M].蘭州:蘭州理工大學,2010.
[2] 陳革,楊建成.紡織機械概論[M].北京:中國紡織出版社出版,2011.5.
[3] 魏俊民.紡織機械液壓與氣動技術[M].北京:紡織工業出版社,1986.
[4] 蘭州理工大學液壓氣壓傳動課程教學大綱[M].蘭州:蘭州理工大學,2013.
[5] 中國網,法國巨型機械“神獸”將在京演繹“龍馬精神”(高清組圖),2014.10.10.
[6] 冀宏主編.液壓氣壓傳動與控制[M].武漢:華中科技大學出版社,2009.
流體力學基本概念總結范文5
關鍵詞:核反應堆 熱工水力 教學 探索
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)09(a)-0113-02
核反應堆熱工本科專業是核工程與核技術的核心專業課之一。核反應堆熱工是一門工程性較強的課程,它著重講述了反應堆熱工的基礎理論和一些分析、計算方法,是核能科學與工程專業方向的一門專業主干課程。核反應堆熱工課程實際上是一門較難的課程,因為它要求的課程基礎較多,課程內容較為復雜抽象,能實踐的內容較少。因此,各大開設核專業的高校對這么課程的教學都十分重視,如何能較好的開展核反應堆熱工課程的教學已經成為高校教育中的一個難題。該文結合核反應堆熱工課程的教學實踐,通過教學內容的編排、教學模式的改善開展了一些教學的創新探索,收獲了一定的效果。
1 核反應堆熱工課程概況
核反應堆熱工課程是核工程專業的必修課,其的性質和任務是分析燃料元件內的溫度分布、冷卻劑的流動和傳熱特性以及預測在各種運行工況下反應堆的熱力參數,以及在各種瞬態和事故工況,壓力、溫度、流量等熱力參數隨時間變化的過程。要求學生前修課程包括反應堆物理分析、核反應堆工程原理、流體力學、傳熱學、高等數學、數值分析等。核反應堆熱工課程的主要教學內容包括堆的熱源及其分布、堆的傳熱過程、堆內流體的流動過程及水力分析、堆芯穩態熱工分析及堆芯瞬態熱工分析,此外還要求學生對傳熱學方面的知識非常了解。該課程40個學時,占2.5個學分,一般上課人數為40~50人。開設該課程的目的在于培養學生能夠掌握反應堆領域熱工水力學的基本分析方法,運用先修課程流體力學、傳熱學、工程熱力學和反應堆物理中學到的基本概念、基本公式和基本結論,以壓水堆堆芯為主要分析對象,達到既了解反應堆穩態工況下的工作情況以及在瞬態工況下的變化特點,又能訓練和培養獨立分析問題的技能和能力。通過該課程的學習為學生在畢業后從事核反應堆安全分析和設計運行等工作打下堅實的理論基礎并提供有益的工程借鑒。
核反應堆熱工課程的主要特點有以下幾方面。
(1)課程基礎多。熱工課程不僅要求學生對核反應堆無力分析的知識非常了解,還需要掌握核反應堆工程的專業知識,在具體的知識點學習中,還需要了解傳熱學的知識。在進行具體的熱工設計中,還需要流體力學方面的知識,進行計算時,高等數學、線性代數及數值分析等基礎理論的知識也不少。因此,要求如此多的課程基礎,少了任何一門都會使學生覺得此課程非常的有難度。
(2)課程內容抽象。從以上的介紹可以看出,課程中的許多內容涉及到很多基本概念和公式,在一一進行推導的時候十分的枯燥,難以引起學生的興趣。而且,課程的內容一環套一環,如果剛開始的課程學生沒有認真的學習,出現脫節現象,到后面的章節,學生學習起來難度將非常大。這也就導致學生在后面的學習失去了學習的熱情和信心。
(3)實踐的環節少。因為課程內容涉及到熱工水力和反應堆,但無論是流體力學還是反應堆,學校都不具備進行實驗的條件,這也就給本來枯燥、難度較大的教學內容帶來了更打的困難。
針對以上核反應堆熱工課程的特點,在教學過程中,我們采取了一些創新的教學探索,以期實現提高學生學習興趣,改善教學效果的目的。
2 教學創新探索
針對核反應堆熱工課程的特點,在教學過程中,通過以下幾個方面展開了教學創新探索。
2.1 抓好緒論課的教學
緒論課是教學的起點,有非常確定的目標,具有非常強的導向性。教師只有對課程的理解、掌握和控制到達了一定程度,才能在緒論課上將學生對教材的學習起到引領、提示和導向等作用,可以啟發學生對課程的興趣。通過緒論課使學生對這門課程的整體框架建立一個初步感觀,了解學習內容、明確學習方向、掌握學習方法、認識課程的前沿動態,進一步解決“為何學、學什么”和“如何學”三個問題,從而充分調動他們日后學習該課程的積極性。盡管每門課程的內容都不盡相同,但緒論課的主要的模式大致相同。緒論課的授課方式主要有以下幾個特點:從整體上介紹本課程、緒論課的內容求全不求精以及緒論課授課形式以老師講授為主。
俗話說得好:“良好的開端是成功的一半”。結合多年的教學經驗深刻體會到緒論課的重要性,可以說上好了緒論課,這個學期的教學就成功了一半。由于緒論課在整個課程內容中的特殊性,采取以上教學形式可以對學生進行有效引導,使學生快速地明白本課程的主旨和篇章結構,熟悉教材的知識系統,發揮主動學習課程的積極性,初步了解本課程的一般理論和研究方法[1-2]。但對于課程內容較為復雜、抽象和枯燥的課程,采取這種方式來組織緒論課的教學,未必能取得較好的效果。核反應堆熱工這門課程主要涉及到傳熱學、熱工水力、核反應堆物理分析等相關內容,各種物理原理、化學方法完全靠語言上的講解十分的枯燥,完全采用老師講授的方式,學生聽起來費勁,效果也很差。因此,有必要重新考慮核反應堆熱工緒論課的組織形式。通過認真的調研,本課程從重新編排緒論課的教學內容和調整緒論課的教學模式等方面對緒論課的教學進行了創新探索。
由于核反應堆熱工課程的內容十分的龐雜,要想在短短的2個學時內,將這些內容面面俱到的一一介紹,有一定的難度,也沒有必要。因此在本課程的編排上,必須對本課程的教學內容進行精簡,重新編排教學內容的原則是以點帶面。由于學生在前面的課程里已經上過一些專業課,對核反應堆物理分析的基礎知識有了一定的了解,因此這部分的內容可以有一定的刪減,既能對知識進行回顧,又要能引起學生們的興趣,這是對這部分內容的編排要求。對于后面具體的課程專業知識介紹,則挑重點介紹,而不是一一涉及。這樣重新編排緒論課的教學內容既繼承了傳統緒論課授課方式的優點,又在這個基礎上有新的突破。學生們聽起來既不會為龐雜而系統的知識感到厭倦,同時有興趣的知識點的深入探討又會引起他們足夠的興趣。雖然重新編排了教學內容,還是不能從根本上解決緒論課冗長的難題。因此,本課程也借鑒了研究型教學的模式。研究型教學是指在教學環節與過程中,有效促進教師主導地位與學生主體地位的雙向互動、并有機融合課程大綱與內容、研究選題與實踐、學生個性興趣與專業發展的多維統一從而教學相長的新型教學方式與課改實踐[3-4]。
2.2 使用好多媒體課件
多媒體課件是將文字、圖形、聲音、動畫、影像等多種媒體融為一體,將其于教學中,可以節省教師板書、畫圖等大量的時間,在相同的時間單元,可以給學生提供更多更大的信息量,拓展了學生的視野和思維,是傳統的“黑板+粉筆+教材”教學方法無法比擬的,而且顯示出了巨大的優勢。多媒體課件輔助教學在推動教育教學現代化、提高課堂教學效果等方面所起的積極作用是無可厚非[5]。在核反應對熱工課程中,使用多媒體課件尤其是視頻資料是非常適合的。因為在反應堆熱工課程中,許多熱工水力的原理及實驗是暫時沒有條件在現場或是實驗室展示的,因此通過視頻的方式來展現就變得尤為重要了,例如核電站核島內一回路管道、二回路管道內流體流動以及溫度分布等特點,通過講述的方式難以理解,而如果引入視頻的方式來展現就會變得特別直觀,易于學生理解。但多媒體課件的使用也存在一些問題,例如課程中視頻的時間不能過長,否則學生只看視頻的話,雖然印象深刻,但對于原理性的內容的理解反而不容易。
2.3 做好課程設計
核反應堆熱工課程內容非常多,需要檢驗學生對重點知識點的掌握和理解,以及是否有能力對這些知識加以綜合運用,解決核反應堆熱工中的問題。課程設計是一個非常好的選擇,通過課程設計,可以使學生對課程的內容的理解更為深刻,同時也鍛煉了他們的動手能力。例如,課程設計要求學生針對某壓水堆燃料組件熱工水力穩態特性進行分析計算,通過獨立編程計算鍛煉學生綜合應用課本理論知識的能力和計算機編程能力,為學生畢業后從事核反應堆程序開發工作打下基礎。例如,基于課程設計指導書內容,利用單通道模型思想對壓水堆燃料組件的熱工水力特性進行穩態分析計算,要求獨立編程計算,給出計算結果圖,并撰寫課程設計總結報告。例如基于課程設計指導書內容,利用單通道模型思想對壓水堆燃料組件的熱工水力特性進行穩態分析計算,要求獨立編程計算,給出計算結果圖,并撰寫課程設計總結報告。這些都是可以進行的課程設計內容。
3 教學實踐
基于以上的討論,我們展開了對核反應堆熱工課程的教學實踐。在教學實踐的過程中,認真做好緒論課的教學工作。根據學生們反饋,明顯能感覺到學生們對緒論課上教學內容的興趣得到了明顯的提高。在教學實踐過程中,做好多媒體課件的使用工作。很多同學在觀看多媒體課件時,尤其是播放核電站管道系統內流體流動的視頻時,很多同學都非常仔細的觀看。視頻觀看完畢后,有些同學立刻提出了自己的疑問,希望了解核電站內流體流動的具體情況??梢姡诮處煹囊龑?,學生們會自然而然的對核反應堆熱工課程的內容產生了具體的興趣。可見,多媒體課件特別是相關視頻的播放,也對提高學生們的學習興趣發揮巨大的作用。課程設計過程中,學生們展現的主觀能動性給任課老師也留下了非常深刻的印象,他們不僅學習熱情高,而且在課設過程中往往能有很多意想不到的創新性工作,使得這些課程設計在課程教學過程中發揮了巨大的作用。
4 結語
核反應堆熱工課程具有一定的難度。該文結合了核反應堆熱工課程的教學實踐,討論了在核反應堆熱工課程中可以采取的創新教學模式。通過抓好緒論課的教學,多媒體課件的使用以及課程設計等手段,提高核反應堆熱工課程的教學質量。實踐結果表明,這些手段都能在核反應堆熱工課程的教學過程中,發揮正面的作用,起到了良好的效果。
參考文獻
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流體力學基本概念總結范文6
一、《熱工技術與應用》課程的特點
城市熱能應用技術專業是我院的主干專業,《熱工技術與應用》課程是本專業的一門主要專業基礎課,在東北地區主要研究制熱方向。一方面,它為學生今后學習專業課,如《鍋爐原理》、《熱工儀表與自動控制》等提供必要的基礎理論知識和熱工分析與熱工計算能力,另一方面,通過實驗、測試技能等綜合訓練,提高學生運用理論分析和解決工程實際問題的能力。但是該課理論性強、概念抽象、公式繁多,是學生公認的較難的課程。尤其對于城市熱能應用技術專業(高職層次)教學來講,由于學生高等數學基礎薄弱,很多學不好本課程的學生,主要問題是出現在數學基礎上。加上學時(56學時)有限,讓初次接觸該課的學生難以入門,從而產生畏懼心理。如何使《熱工技術與應用》課程化難為易、化繁為簡、化抽象為具體,以提高教學效果,在這里做初步研究。
二、課程改革的內容
1.教學內容的改革。本課程主要是研究熱功轉換及熱傳遞規律的基本原理、概念,以及在熱能工程問題上的應用。針對本課程概念多、公式多和線圖多、理論性和應用性較強這些特點,在組織教學內容時努力做到:①重視基本概念和理論,精簡公式推導,讓學生理解基本概念和定理的實質,不必過分強調公式如何推導。②強化實際工程應用,將大量實際熱力工程知識引入教學,列舉大量工程實例,使學生能用熱工知識分析和專業相關的實際問題,突出熱工知識在城市熱能應用技術專業中的應用,有助于培養學生對知識的理解和分析問題、解決問題的能力。③運用圖表分析,緊密聯系實際。圖表分析是熱工課中很重要的一部分內容,無論是工程熱力學中的過程、循環、熱量與功量分析,還是傳熱學中的換熱分析計算,都以圖表分析為基本工具。
2.教學方法和教學手段的改革。教學方法和教學手段的改革目的就是要提高課程教學內容的形象性、生動性和通俗易懂性,提高教與學的效率,提高教學質量。根據本課程的性質和內容,選擇切實可行的教學方法,如頭腦風暴法、分組討論法、案例分析法和現場教學法等。充分利用現代化教學手段,制作了實用的多媒體課件;借助計算機多媒體演示,使抽象的概念具體化,復雜的問題簡單化,繁瑣的內容精煉化,實際問題形象化。①頭腦風暴法。在教學過程中,針對基本概念和基本理論內容的講解,應多引用學生身邊的例子、工程應用的實例。教師引出問題,有意識地啟發學生思考,讓他們積極踴躍回答問題,提出自己的見解和方案。最后老師總結,選取最佳方案。這樣既加深了學生對概念的理解,又充分調動了學習的積極性、主動性和創造性,并且提升了學生的工程意識和分析問題、解決問題的能力。比如在講解圓筒壁導熱章節時,向學生提出問題:為什么保溫飯盒具有保溫性能,并設計幾種提高保溫性能的方案。引導學生積極思考,最后再引申到工程實際-供熱管道保溫問題上來。②案例分析法。在《熱工技術與應用》的教學過程中,應始終把握理論教學聯系實際案例的教學思想,突出熱工理論和專業相結合的重要性,讓學生體會到本課程是與專業密切相關的,進一步增強學生的學習興趣。比如講解熱力過程與循環時,聯系到熱力設備是如何制熱的。講解水蒸氣飽和壓力與飽和溫度對應關系時,聯系到鍋爐熱力設備額定工作壓力與溫度的調解關系。在講到傳熱學穩態導熱部分時,提出冬天怎樣穿衣服會更溫暖等問題。學生往往會反應熱烈,感到熱工學就在自己身邊,熱工理論并不是高深莫測的,從而消除了畏懼心理,提高了學習興趣。然后再從身邊的問題引申到工程實例,比如鍋爐等動力設備的工作原理、熱工計量測試儀器儀表的設計開發等,由淺入深,使學生由被動學習變為主動學習,充分提高的了學習效果。③現場教學法。利用實驗實訓室、實訓基地、校企合作單位等途徑,組織學生現場教學,幫助學生更好地理解、鞏固所學的理論知識,也可以學到更多課堂上學不到的知識,同時加強了學生實踐技能的培養。在實際授課過程中,由于我們學院地處哈爾濱,冬天特別寒冷。學院有自己的供暖鍋爐房,夏天正值鍋爐維修期間,我們可以帶領學生到鍋爐房現場講解鍋爐爐墻的組成結構。冬天是鍋爐運行的季節,我們可以帶領學生到現場體會鍋爐爐墻的保溫效果,并可以參與鍋爐的熱工測試全過程。不但提高了教學效果,還培養了學生的職業能力。
3.考試改革。在以往的教學過程中,對學生學習效果的評價,無論考試課還是考查課,主要是通過課程考試來實現,存在評價目標單一、評價內容片面、評價方法簡單化的缺陷。所以,應該在評價標準方面做改進,督促學生學習。為了體現學生是否對所學知識真正掌握和使用,克服學生為了考試而學習的弊端,使學生走出死記硬背的學習習慣,應探討靈活多變的考核形式,發揮學生的學習潛能。通過多種考核方式,來評定學生的成績,有助于督促學生對基礎知識的掌握與鞏固,以及分析問題解決問題的能力和實際動手操作的能力。
我院是骨干高職院校,城市熱能應用技術專業的人才培養模式不同于其他院校,我院的特色和優勢是更加強調對學生實踐應用能力的培養,注重對學生應用開發、研究、科學咨詢和技術轉換能力的訓練。因此《熱工技術與應用》課程作為城市熱能應用技術專業的主要專業基礎課程,通過課程改革,更加注重行業化的專業方向、應用化的課程教學方法的實施,達到工程熱力學和傳熱學在課程設置上條理清晰,內容關聯性強;充分發揮教師備課的創造性,有效避免照本宣科;更能適應行業就業特點和社會經濟的發展需求,更能激發學生學習的興趣,有利于培養學生獨立思考問題的能力。
參考文獻:
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