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流體力學的認識范文1
關鍵詞:行業類高校;高等流體力學;電力特色
作者簡介:張莉(1973-),女,河南商丘人,上海電力學院能源與機械工程學院,教授;李永光(1957-),男,湖南長沙人,上海電力學院科研處處長,教授。(上海 200090)
基金項目:本文系上海電力學院研究生學位課程建設項目(項目編號:YKJ-2012004)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)04-0086-02
2007年,上海電力學院(以下簡稱“我校”)熱能工程二級學科首次招生,“高等流體力學”首次開課,授課人數20余人,隨后幾年間授課人數逐年增長。2012年我校動力工程與工程熱物理一級學科又增設了工程熱物理、動力機械及工程兩個二級學科,“高等流體力學”授課范圍擴大的同時,授課人數也增加到60余人。但是鑒于我校研究生數量較少、研究生培養歷史較短以及師資力量相對薄弱等方面的原因,課程教學的教材只能選用已有的教材。在組織教學內容的過程中發現,大多數教材普遍存在一些問題,如過于強調基本理論、對數學知識的要求偏高、工程應用方面涉獵很少,或者有些工程學科專業的相關研究生教材又往往缺乏理論深度,工程應用背景針對性強,有的強調高速氣動、有的強調水動葉柵流動、有的強調渦動力學等等。鑒于此,作為行業類非重點高校,在“高等流體力學”課程的教學中有必要結合我校電力特色進行教學內容和教學模式的研究和探討。
一、課程教材的調研
為了能更好地做好此次教學研究工作,課程組首先對高校相關研究生專業的“高等流體力學”教材進行了調研,分別對清華大學、西安交通大學、上海交通大學、浙江大學、東南大學、華中科技大學、華北電力大學、東北電力大學等國內若干所大學相關課程的教材及內容做了簡單分析。
從調研情況看,所有高校都對流體力學的基本理論很重視,主要教學內容均包括了流動的基本概念和基本方程、流體運動學、勢流理論、渦旋流動、理想流體流動、粘性流體流動等,目的是使研究生通過學習流體的運動規律,掌握研究流動的方法進而分析解決實際的工程流動問題。同時,各高校的教材和主要教學參考書還注重與自身學科研究方向的結合,課程的某些重點內容與培養方向相接軌,突出了自身的特色。通過調研發現,“高等流體力學”作為研究生學位課,其教學內容在注重理論基礎的同時,還必須要與自身的相關學科研究方向相結合,在注重通用理論的基礎上,形成自己的特色。
二、我校授課對象的情況分析
做好此次的教學研究工作,還必須對我校的授課對象有一個清楚的認識。目前,“高等流體力學”已列為本校工程熱物理、熱能工程、動力機械及工程三個二級學科的研究生學位課程。盡管上述三個二級學科涉及能源、動力、機械等寬廣的工程領域,但結合我校的電力特色,這三個二級學科主要是為電力行業培養高級的專業人才,而在電力行業中流動現象多存在于流體機械、動力機械、換熱設備、容器、管道等部件,因此,在教學內容上應在透徹講解流體力學微分方程組的基礎上,注重聯系工程實際,偏重于講解流體在上述部件中的流動以及與這些部件間的相互作用。
研究生生源的實際情況也是教學過程中需要考慮的因素。到目前為止,我校共招收6屆研究生,通過向歷屆學生了解發現有以下情況存在:部分同學跨專業(如:數學專業、電力系統及其自動化專業、計算機與信息專業等)考入學校,本科階段沒有學習過“工程流體力學”課程;即使是研究生與本科專業背景相同的同學,他們也普遍認為”工程流體力學”較難,碩士入學考試時,大都不選考“工程流體力學”,這也使得他們可能在大三、甚至大二學完以后,再也沒有系統地梳理過流體力學知識。由于各高校專業方向的側重點不同,大部分同學對電力行業內的流體知識也不是特別了解;考入學校的學生多數為調劑生,入學成績整體不高。這些情況都表明,我校碩士研究生入學時的流體力學知識基礎相對比較薄弱,需要在授課過程中講授深層次新知識的同時,及時地對基礎知識進行回顧和提醒。
三、教學內容的組織
基于以上的調研和分析,課程組首先對教材進行了選取,對教學內容進行了組織。
1.教學目標的明確
“高等流體力學”是為工程熱物理、熱能工程以及動力機械與工程專業研究生設置的專業學位課程。根據專業人才培養的需要,結合長期本科教學的經驗,確定了課程的教學目標:通過對流體力學的基本概念、基本方程、理想不可壓縮流體的流動、粘性不可壓縮流體的流動、層流邊界層與紊流流動、理想可壓縮流體等內容的學習,深化學生對流體力學基本內容的理解,提高學生的理論水平,為相關專業課程的學習、課題的研究及論文的撰寫打好理論基礎。
2.教材的選用
“高等流體力學”是動力工程及工程熱物理學科的一門傳統課程,有很多課程教材可供選用。通過調研比較,西安交通大學有關電力生產的學科研究方向與我校的研究方向比較吻合,其在“動力工程及工程熱物理”一級學科中的學位課 “高等流體力學”選擇了西安交通大學出版社出版、張鳴遠等編著的《高等流體力學》一書作為教材,課程組通過對該書內容的分析,也一致認為張鳴遠等編著的《高等流體力學》比較適合我校側重于電力人才培養的需求,因此決定選用該書作為本校“高等流體力學”課程的教材。與此同時,將調研中搜尋到的各有特點的教材作為參考書目推薦給學生供他們參考使用。
3.教學內容的組織
在進行“高等流體力學”課程教學內容的組織時,結合我校研究生培養方案和學科建設,既照顧到經典流體力學的通用知識,又重視課程知識的針對性、行業應用的特殊性、學生學習的興趣以及與學校其他研究生課程的關聯性。課程內容的組織主要從以下幾個方面考慮:
(1)奠定扎實基礎?!案叩攘黧w力學”是一門系統性、邏輯性較強的課程,作為碩士研究生的學位課,在加深學生對流動所伴隨的物理現象的認識、概念的建立及規律分析的同時,還應努力加深學生學科知識分析和研究問題的基本思想和方法的理解和掌握,提高分析和解決流體力學問題的水平及能力。
(2)突出電力生產特色。針對我校研究生的專業背景和學科研究方向,強調本學科與電力生產流程和設備的結合,強化學生應用流體力學知識,認識并解決相關電力工程問題的能力。教學內容應注重理論與實踐相結合,保持基礎理論知識與工程應用知識的相對平衡。
(3)注重課程的關聯性和完整性。在關聯性方面,首先與本科階段的教學內容要有恰當的分工和銜接,其次要避免與其他相關課程之間缺乏銜接;在自身內容體系的完整性方面,既要注意到對數學知識回顧和補充的必要性,又要對工程中不常見的復雜流動概念的介紹有所兼顧。
考慮以上幾個方面,課程組將教學內容梳理成五部分,第一部分安排了“矢量運算分析”、“場論知識”的回顧以及曲線坐標、張量分析知識的補充;第二部分“流體力學的基本方程”主要介紹流體力學的基本概念,流體力學的控制方程組以及一些相關的重要定理;第三部分“理想不可壓縮流體的流動”介紹平面勢流,空間軸對稱勢流和理想流體中的旋渦運動,其中對平面勢流里的復位勢、疊加法、鏡像法和保角變換法做重點講解;第四部分“粘性不可壓縮流體的流動”中介紹納維―斯托克斯方程的精確解,小雷諾數流動,層流邊界層流動和紊流,其中對工程中應用較多的層流邊界層流動和紊流做重點講解;第五部分“理想可壓縮流體的流動”分別介紹一維流動和平面流動,其中對一維流動做重點講解。
四、教學模式的探討
學生的學習情況在不斷地發生變化,這就需要教師不斷根據實際情況,進行教學模式的探討,充分調動學生學習的主動性和積極性,使他們在有限的學習時間中學習好內容繁多的“流體力學”。
1.教學方法
“高等流體力學”是一門基礎課,基本概念和基礎理論部分內容較多,涉及的公式推導也比較多,傳統的“黑板板書”的教學手段對教學信息的處理和呈現都比較單一,造成學生對于傳熱學內容的理解和掌握有一定的難度。為此,課程組以教材為藍本編制了電子課件,教學中采用板書與多媒體相結合的教學模式,突出傳統板書中能夠清晰講解復雜理論推導的優點,充分利用多媒體教學信息量大、圖像清晰生動的特點。經過一段時間的嘗試,這種教學方法既達到了避免研究生在課堂上因長時間精力高度集中而產生疲勞的問題,又有利于他們理解并掌握復雜的流體力學基本理論的教學效果。
2.教學手段
盡管本課程以課堂講授教學方式為主,但要避免“填鴨式”的講授,要注重以啟發式講授為主的多種教學方法的綜合應用,提高課堂教學的趣味性,以提高學生學習興趣和主動性。課程組結合本科“工程流體力學”多年的教學經驗,在教學過程中注意做到幾個注重:注重物理概念與數學方法的有機結合,強調物理含義的數學表示以及數學內容的物理解釋;既注意嚴格的理論推導,又注意敘述的深入淺出;注重教學思路,教學方法,在引進概念介紹方法時,突出解決問題的思維方法及推理要點;注重從與教材不同的角度或思路來講述同一教材內容,以豐富學生思維和聯想能力;注重引導學生圍繞課程內容,發現問題、提出問題、解決問題,同時再結合課程組教師的科研積累,搜集并提煉出了大量與電力生產緊密關聯的工程案例,通過案例的討論和分析,增強學生學習理論知識的興趣,提升課堂教學的互動效果,增強學生運用理論知識分析并解決工程實際問題的能力。
3.輔助教學
僅僅通過課堂上對教材的學習是遠遠不夠的,還必須配套地做大量的習題,才能較好地使學生掌握具有理論性強、公式多、數理基礎要求高的“高等流體力學”課程??紤]到我校研究生教學的特點,課程組根據教材的主要內容編寫了典型習題集。習題集力圖做到習題具有典型性,能夠對應教學內容的各個知識點,學生通過習題的練習,能有效地掌握教材中的基本知識。此外,習題集中的習題也盡可能地結合電力生產中的流動問題,幫助學生對專業關聯工程問題進行認識和思考,培養學生應用知識的能力。
4.課程考核
課程考核成績應該能夠較為客觀地反映學生對課程的整體學習情況。為了全面地反映學生的全程學習過程和最終的學習效果,課程組經討論明確了課程的總評成績由平時成績和期末考試成績綜合評定得出,平時成績與期末考試成績的分配比例是2∶8。平時成績包含作業、考勤、課堂表現等幾部分。期末考試采用筆試形式,考試試卷從建立的試卷庫中隨機抽取。
期末考試是課程考核的重頭戲,為了提高學生的學習積極性,同時也為了增強教師的工作責任心,實行考、教分離是一個較好的督促辦法。為此,2012年課程組根據課程的教學要求組織編寫了試卷庫。試卷庫中的試題符合教學大綱的要求,內容豐富、形式多樣、題型一致,試題表述清楚,要求明確,無偏題、怪題,難易得當,考核的知識點覆蓋面寬,能考核學生掌握知識以及應用知識進行綜合分析能力的情況。此次編寫的試卷庫共包含試卷6份,至少夠三年使用,隨著試卷庫的使用,課程組還擬將對試卷庫進行不斷擴充。
五、結束語
“高等流體力學”的日常教學工作一個任重而道遠,為了適應高等流體力學服務于日新月異的學科發展的需求,提高該學位課程的教學效果,更好地為本校研究生人才培養服務,課程組將把教學研究工作不斷地持續進行下去,搜集最新最前沿的相關信息以補充教學內容,探討教學模式以提高教學效果,及時對習題庫和試卷題庫進行更新。相信只要教師多花一點時間,多動一點腦筋,多找一些教育學生的切入點,因材施教,一定能取得好的教育效果。
參考文獻:
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流體力學的認識范文2
關鍵詞: 任務教學法英語口語流利度教學模式
自改革開放以來,我國的英語專業教育取得了很大的成就,為社會輸送了大量外語人才。然而隨著社會經濟的發展和對外交往的加強,國家對于復合型人才的要求越來越高,過去基于準確為主的教育模式已漸漸不能完全適應市場的需求。具體表現在用人單位對于大學畢業生的英語綜合能力,尤其是能集中體現語言知識和語言應用的口語能力很不滿意。為此,在現行的英語課堂環境下,研究和探討切實可行的教學方法以有效地培養和提高學生的口語流利度,從而更好地適應社會和經濟的發展對英語人才的需求,具有重要的現實意義。
1.流利度的定義及其發展
不同的研究人員對第二語言流利度曾做過不同的描述,筆者所采用的是朗文應用語言學詞典中的相關定義:“第二語言或外語教學中,流利是交際能力的一個水平標志,通常涵蓋以下幾個方面:(1)自如地寫出或說出語言的能力;(2)擁有良好但并不一定完美的語調、詞匯和語法知識的說話能力;(3)成功地交流思想的能力;(4)說出連貫話語且不會造成理解困難或交際失敗的能力?!绷骼鹊臏y定指標主要有時間指標(包括語速、發音時間比、發音速度和平均語流長度)、內容指標及語言指標等。
Schmidt[1]在他的心理機制“輸入―注意―長期記憶/工作記憶―輸出”的模式中解釋了流利度的發展情形。這些解釋模式可歸納為三類:加速模式、重構模式和范例模式。加速模式主要以Levelt的言語產出模式和Anderson的思維適應性控制模式為代表。Levelt的模式基于信息處理理論,其中與言語產出關系最為密切的是概念機制、形式合成機制及發聲機制,用以解釋話語快速產生的原因。Anderson則將程序性知識的發展分為兩類過程即知識編譯過程與協調過程,三個階段即認知階段、聯想階段和自動階段。
重構模式的代表人物Mclaughlin認為言語產出是大腦對語言系統演算重構的結果。使用大腦演算越好,語言組織就越順利;重構越迅速,語言產出就越流暢。
范例模式則以Robinson為主要代表,認為口語流利度是范例經過語碼編制后作為整體使用的結果。已經程序化的范例存儲于大腦之中,需要時被整體提取和使用,從而減輕交際系統的負載并節省了大腦的注意,隨之產生的則是流利的話語。
以上三種模式從不同角度解釋流利度的形成和發展,但都強調通過練習把陳述性知識轉化為程序性知識。程序化的知識使大腦的工作記憶在提取信息時減少需付出的努力,大大提高了效率,同時又不影響其他正在進行的認知程序。程序化或自動化程度越高,正確而又得體的交際語言產出就越快,從而獲得順暢的語言表達。
2.任務教學法
任務教學法(Task-based Language Teaching Approach)指以任務為核心單位計劃、組織、實施第二語言教學的途徑[2]。夏紀梅將其中的任務定義為,“在真實社會和工作領域運用語言以及相應的能力應對的事情”[3][4]。
Nunan較為全面地概括了任務教學法的特征:強調通過用目的語互動學會交際;將真實文本引入學習環境;為學習者提供不僅關注語言,而且關注學習過程本身的機會;增強學習者個人經歷作為重要的促進課堂學習的要素的作用;努力使課堂語言學習與課外語言激活聯系起來。
任務驅動教學法是把任務作為教學重點,強調指引學生達到目標的方法和途徑,把是否能完成預期的學習目標任務作為教學效果評價標準;圍繞任務組織教學活動;將任務與學習目的統一起來;在教學過程中,強調學生的主體地位,教師的職責限于提供教學資源和必要的引導,為學生創造學習和實踐機會。任務驅動教學過程的三個階段:(1)任務準備:由教師布置任務、啟發學生、提出要求等;(2)任務執行:學生運用目的語進行分組活動,完成任務;(3)任務總結:教師向學生提供反饋信息,就有關任務進行評價。對英語學習而言,任務必須是與語言運
用有關的活動,如情景對話或話題表演等。
3.口語課程的任務驅動教學
任務驅動法和訓練口語流利度的口語課堂相結合,這是真正提高英語專業學生口語流利度的有效方式。
3.1任務的設計原則
3.1.1真實性原則。教學任務的設計“應該語用真實、語境真實、語義真實,符合學生真實興趣、針對學生真實困難”。
3.1.2互動性原則。教學活動的設計應該是雙向或多向的,如角色扮演、討論、辯論等,為學生提供參與、合作與冒險的機會。
3.1.3可操作性原則。教學活動的設計要充分考慮學生的認知水平、主題熟悉程度和語言的難易度,要具有可操作性。
3.2任務的實施步驟
3.2.1前任務。前任務也可以稱為準備階段或預熱階段,目的在于突出任務主題、激活相關背景知識、減輕學習者的認知負荷。
3.2.1.1任務。由教師描述和任務主題,可選擇的方式有:課堂提前布置;通過教學輔助平臺;通過E-mail或QQ。
3.2.1.2課前準備。學生獲取任務后開始收集資料。著手課前準備??衫玫馁Y源包括課本、資源庫和網絡。這一階段的重點是熟悉詞匯、了解相關背景知識。
3.2.1.3主題導入。主題導人在課堂進行,目的是讓學生明白任務的要求、目標和結果。導入的方式有:播放與任務主題相關的視頻或錄音;利用圖片、個人經歷等介紹主題;回憶或介紹與完成任務相關的詞匯、短語及背景知識;展示其他同學完成相似任務的過程。
3.2.2任務環。任務環為學生提供使用語言、完善語言的機會。
3.2.2.1執行任務。執行任務是學生接觸和使用語言的階段,即“用語言做事”。執行任務的方式包括:角色扮演、討論、辯論、視聽與評論。這一階段學生關注的重點是如何使用語言完成任務,獲得結果。
3.2.2.2計劃。計劃是為即將開始的擴報做準備。在這一階段,學生將注意力集中在語言表達的準確性上,更加關注語言的句法加工。學生在教師和同伴的幫助下,或借助詞典、語法書。積極參與語言的選擇與組織,從而推動自身語言系統的發展。
3.2.2.3報告。報告的目的在于促使學生正確地使用語言。報告的方式可以是口頭匯報,也可以是角色扮演。
3.2.3后任務。在這一階段,教師分析各組執行任務的情況,指導學生練習語言重點和難點。
3.2.3.1語言分析。語言分析的重點放在語言形式和運用上,培養學生對句法、詞組搭配、詞匯等方面的意識,幫助他們不斷完善發展中的語育系統。語占分析的方法包括:找出與文章主題相關的詞和短語;歸納特殊的語言現象;提煉地道的語青表達方式。
3.2.3.2語言練習。適量的練習可以幫助學生熟練掌握語言知識。練習的方式包括:朗讀;游戲;遣詞造句;針對課文中的生詞查詞典;變換同伴或角色。重復相同或類似的口頭任務;回憶學過的語言材料,記錄有用的詞匯、短語及句型;討論他們執行任務的感受,以及希望課后做什么。
3.2.3.3課后應用。課后應用為學生提供了更多體驗、實踐、參與、交流和合作的機會。課后臆用的方式包括:通過QQ和論壇就每個單元的話題進行討論,并將討論的結果用英語發表在QQ空問或博客上:創建或參與各種英語論壇或英語聊天室;師生之間和學生之問的交流盡量使用英語;收聽收看英語新聞、歌曲、影視片段;舉辦有主題的英語角活動;組織演講比賽、英文電影配音比賽、話劇表演比賽、英語辯論賽、演講比賽等。
4.結語
任務教學法在中南分校英語專業09級學生中開展后,引起了強烈反響,多數學生認為這種方式使他們在課堂上更有參與感和成就感。其效果在學期中的口語能力測試中得到驗證,實驗組學生的流利度明顯好于控制組(見表1后測部分數據)
數據顯示與控制組相比,實驗組的口語成績得到了大幅提高,效果約為控制組提高值的兩倍。另外實驗組成績的標準差也顯著減小,表明互動型任務中學生通過相互協作縮短了相互之間的差距。
總之,發展英語口語流利度是一個復雜的過程,涉及社會、認知、語言及教學等各方面因素,但在另一方面,它又是語言學習的終極目標,是檢測教學質量和學習者實際水平的最重要指標,因此,我們需要在正確把握語言習得規律的基礎上,不斷探索和運用新的、行之有效的教學方法,努力創造良好的學習環境,以幫助學生不斷發展和提高口語流利度,最后達到脫口而出的境界。
參考文獻:
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[3]夏紀梅.“任務教學法”給大學英語教學帶來的效益[J].中國大學教學,2001,(6):32-34.
[4]Skehan,P.A Cognitive Approach to Language Learning.Oxford University Press,1989.
[5]徐坤銀,吳海平.基于任務的CALL口語教學模式探討[J].科技信息,2009,(13):19-20.
流體力學的認識范文3
關鍵詞:流體力學;教學模式;改革
作者簡介:楊衛波(1975-),男,湖北安陸人,揚州大學能源與動力工程學院,副教授;毛紅亞(1976-),女,湖北天門人,揚州大學財務處,會計師。(江蘇 揚州 225127)
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)23-0083-02
“流體力學”作為土木、機械、能源、動力、環境、化工等學科的一門主干技術基礎課程,由于其理論性強、概念抽象、方程繁瑣、難以理解與記憶,導致學生學習的難度較大,從而影響教學進程和專業人才培養的質量。因此,如何針對“流體力學”課程自身特點,結合專業建設目標,探索出一套新的適合各專業培養目標的流體力學教學模式具有非常重要的意義。本文結合工科院校學生的實際情況及筆者教學實踐與體會,從教學內容、教學方法及考核方式三方面對流體力學教學模式改革進行了深入的探析。
一、教學內容
1.教學內容的選擇
教學內容的選擇對于提高教學質量、改善教學效果具有重要的意義。根據教育心理學理論,[1]在教學中應把課程中具有廣泛遷移價值的科學成果作為教材的主要內容,從而可實現利用已有知識來同化現有知識的作用,提高學生的接受能力?!傲黧w力學”作為大學工科專業的一門課程,雖然其內容相對比較陌生,但其所包含的基本知識卻貫穿于中學相關課程之中。如流體力學中的速度、壓力、壓強、質量守恒方程、能量守恒方程及動量守恒方程等,學生均在中學物理中均學過,因此在講述相關內容時可以將其與中學內容相聯系,從而提高學生的理解能力。又如在講述管路的串聯與并聯特性時,其流量、阻力及阻抗特性正好與中學物理中電學的串聯與并聯電路的電流、電阻特性一致,如果在講述之前引出中學的電路串并聯原理,則可大大加強學生對管路串并聯水力特性的理解能力。因此,根據學習遷移理論,將相關內容與學生已有知識進行對接,并闡述其相互之間的關系,不僅可以有效發揮學生利用所學知識來同化現有知識的作用,而且對于改善教學效果具有積極作用。
2.教學內容的編排
要合理編排教學內容就必須使教材結構化、一體化,以使構成教材內容的各要素具有科學、合理的邏輯關系。目前,國內“流體力學”課程的教學體系一般包括流體靜力學、流體動力學(理想流體流動與實際流體流動)、流動阻力損失、孔口管嘴管路流動及特殊流動現象等。每部分內容既獨立,同時各部分之間又有相互的聯系。為了使學生容易學習,可以按照流體力學實際應用路線由簡單到復雜的方式來編排教學內容。如可以從最簡單的流體靜力學部分開始,因為靜力學部分中學物理中已講授,生活中很常見,學生容易接受。由于靜止是相對的,運動才是絕對的,自然界流體應用中更多的是運動著的流體,讓學生明白這個道理后很自然將教學內容過渡到流體動力學部分,從而可提高學生繼續往下學習的興趣。在講述流體動力學部分時,先從簡單的一元理想流體運動部分著手,然后逐步過渡到多元理想流體流動及實際流體運動。在講到實際流體運動時,由于能量方程中出現了阻力損失項,這樣就很自然將內容過渡到流動阻力損失計算這一部分內容。由于生活中的復雜管路往往是由簡單管路串聯與并聯而構成,因此,復雜管路的水力特性(流量、阻力等)需要確定,這樣就可以根據流體力學實際應用需要將內容由阻力損失部分轉移到孔口管嘴管路流動部分。最后,根據各專業培養需要,選擇適合的特殊流動現象內容進行講解,以加強流體力學的實際工程應用。這種以流體力學實際應用路線由簡單到復雜作為主線的教學內容選擇模式,內容組織層次感較強,講起來更加引人入勝和重點突出,教學過程相對簡化。
3.教學內容的彈性化
教學內容彈性化有兩個方面的含義:一方面要根據每屆學生不同的知識背景和不同的定位要求,采用不同的表達方式,以滿足學生多樣化的學習需要。另一方面是要根據時代的發展,不斷更新教學內容,以適應最新科技發展的需要。[2]例如在“流體力學”教學過程中,為了讓學生更容易接受,可以刪去大量的數學公式推導,如流體連續性方程、動量方程、能量方程的推導等,這些內容對于學生是否掌握流體力學基本知識并無影響。又如,對于不同的學生群體,應根據學生今后的定位不同選擇適當的教學內容,對于高職高專的學生,由于其畢業后大多數要走出校門從事實際工作,因此,在講述時應側重于流體力學實際應用方面的知識。而對于普通本科院校的學生而言,畢業后有相當一部分的學生要繼續從事相關的研究工作(如考研等)。因此,應加強學生流體力學理論方面的教學與培養,以提高學生將來的研究能力。隨著時代的發展和計算機的普及,將計算機用于求解流體力學問題的計算流體力學已越來越顯示出其重要的作用。所以,流體力學教學中,適當介紹當今常用的計算流體力學商業軟件,如Fluent、Star-CD、CFX及Ansys等,以擴充學生的知識視野,為今后有意繼續深造的學生提供鋪墊。
4.教學內容與工程實際相結合
興趣是最好的教師。教育心理學[1]的研究表明:當學習內容與學生已有的知識和生活實際相聯系時,才能激發學生學習和解決問題的興趣。因此,在流體力學教學過程中,應結合專業目標盡可能多地介紹流體力學廣泛的工程應用背景,引導學生提高自主學習流體力學的興趣和積極性。如在講述流體靜力學中液體作用在曲面的總壓力計算時,可以介紹1998年特大洪水災害長江決堤事件等;在講到流體靜力學中平面總壓力計算時,可以適當引入長江三峽水壩閘門的設計與計算;在講到沿程與局部阻力損失[3]時,可以講述如何選擇水泵,并以每天生活用水管道供水為例來分析等;在講到動量方程應用時,引入如何確定彎管及分叉管路中水流對管道的沖擊力,從而可計算出管道支墩所受的推力;在講述畢托管時,可講述如何測量風管的風量與風壓,在講述傾斜式微壓計時,可與畢托管一起講述如何利用兩者來測量正壓與負壓風管段的動壓、靜壓及全壓等。任課教師在平時授課過程中,結合專業培養目標適當穿插講述一些發生在我們身邊的與流體力學有關的實例,使學生認識到流體力學在生活及工程中的重要性,激發其學習興趣,以提高教學效果。
二、教學方法
目前課堂授課中常用的教學方法主要有傳統教學模式與以多媒體技術為代表的現代教學模式。傳統教學模式是指教師通過口授、板書完成特定教學內容的一種課堂教學形式,該模式學生容易接受,可以達到預期教學目標。但缺乏創新與探索知識的功能,尤其是在當今知識快速更新的年代,更是面臨嚴峻的挑戰?,F代教學模式是指在課堂教學中引入多媒體技術,通過形象逼真的動畫的運用,生動形象地展示教學內容,從而可以充分發揮學生學習的積極性,使教學方式形象生動,有利于培養學生的思維能力、想象能力和創造能力。
考慮到傳統與現代教學模式各自的優缺點,在流體力學教學過程中應將兩種教學方法有機結合起來。如在講述相關理論公式時,就以傳統的板書教學為主,對公式的推導和例題的講解,用板書的方式條理化,通過板書一邊寫、一邊對學生提問,一邊推導相關公式,讓學生參與到教學中,從而可以加強學生與教師間的互動,激發與調動學生的學習積極性。而在流體力學理論的工程應用部分則較多地采用多媒體課件,例如在講授層流與紊流[3]這部分內容時,單純地板書講解其概念很抽象,用多媒體課件展示雷洛實驗講解則直觀生動,容易理解。在講解孔口管嘴管路流動及虹吸現象時,用生動動畫顯示其流動全過程,可說明其流動過程中截面收縮及可能出現的真空現象,從而給學生留下深刻的印象。
三、考核方式
考核的作用主要是了解教師教與學生學的情況,及時發現問題以便改進。考核方式的合理性不僅能激發學生學習的興趣,同時還可以提高教學效果?!傲黧w力學”作為一門理論性極強的基礎課程,傳統的考核通常采用平時考核與期末閉卷考試相結合的方式,兩者所占比例通常為30%與70%。平時考核主要是學生的出勤率與作業完成情況,而期末考試主要是卷面所取得的成績。這種考核方式存在一定的問題,不僅不能激發學生的學習熱情,在某種程度上還會使學生產生抵觸心理。由于流體力學中有大量的經驗公式和圖表,如阻力系數計算公式與莫迪圖、納維-斯托克斯方程等,若采取閉卷考試,則勢必要求學生背熟這么多的公式,容易陷入死記硬背的怪圈。
事實上,這部分內容的教學要求是讓學生能熟練應用這些公式和圖表解決工程實際問題,而不需要死記硬背。因此,在考核方式中可以嘗試平時開卷考核與期末閉卷考核相結合的考核方式。即將不適合閉卷考試的一些無法記憶而又要求學生掌握與應用的內容,放在平時教學中進行開卷考核,而將一些基本原理、基本概念、基本計算方法的考核放在期末閉卷考試中。這樣,一方面,通過平時不定期的考核能提高平時學生的出勤率,另一方面,通過平時考核也可以激發學生平時的學習興趣,提高學習效率;此外還可以通過考核及時發現問題,改善教學方法。通過這樣的考核方式,既能激發學生平時的學習興趣,同時還可以提高教學效果,考試結果能較真實地反映學生對本課程知識的掌握和應用能力。
四、結語
教學不僅是一門科學,也是一門藝術。每一種教學模式都有其特定的適用范圍和條件。流體力學作為工科院校相關專業的一門主干技術基礎課,由于其理論性強、概念抽象、經驗公式多,給其教與學帶來難度。如何根據專業特點將其與各專業培養目標進行有機結合,通過教學模式的探索使其教學融入到各專業人才培養中,將是“流體力學”教學模式改革的進一步目標。
參考文獻:
[1]譚頂良.高等教育心理學[M].南京:河海大學出版社,2006.
[2]劉立平,師少鵬.傳熱學課程教學的改革探索[J].高等農業教育,
流體力學的認識范文4
關鍵詞:工程流體力學;動量方程;科研能力培養
作者簡介:韋魯濱(1962-),男,江蘇揚州人,中國礦業大學(北京)化學與環境工程學院,教授;曾鳴(1957-),男,重慶人,中國礦業大學(北京)化學與環境工程學院,教授。(北京 100083)
基金項目:本文系中國礦業大學(北京)課程建設與教學改革項目(項目編號:K120304)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)10-0085-01
“工程流體力學”涉及數學、力學、物理學內容和必要的工程背景。作為礦物加工、化工等學科的專業基礎課,“工程流體力學”課程理論性強、概念多、公式煩雜、工程應用廣,對學生綜合運用知識和聯系實際的能力要求較高,是后續專業課程學習、科學研究和工程應用的重要基礎。因此,教師在傳授課程知識點的同時,更要注重學生學習、綜合運用以及科研實踐能力的培養。
一、注重課程導論,激發求知興趣
“工程流體力學”學時少、任務重,教師講授課程導論時要確保學生在對課程有整體認識的基礎上,激發他們對課程的求知欲望和學習興趣,豐富學生的想象力。流體力學是研究流體運動及其作用的學科,從數學的角度看,流體力學是對有解方程在不同定解條件下的求解;從美學的角度看,流體力學將變化萬千的流體世界,按照相對簡單的數學規律給予描述,體現了客觀世界的內在美與和諧;從物理和工程的角度看,流體力學是一個由一般到特殊,再由特殊到一般的過程,即對現實問題進行簡化,提出方程并構造定解條件,應用實驗法、解析法和數值模擬法等手段去尋求問題的答案,再回到所設定問題,根據所解的特定問題尋找帶有普遍性的規律,從而指導進一步研究和實踐的過程。這樣的講授能使學生從不同角度理解流體力學的美與價值。
引入學生感興趣和當今工程領域的熱點問題,分析流體力學知識在其中的應用。如運載火箭整流罩形狀變化對火箭飛行過程的作用;鯊魚皮泳衣對運動員游泳速度的影響等。通過相關問題的討論,學生了解學習這門課以后,能夠運用所學的相關知識解決實際生活和工程實踐中的問題,從而增強學生發現問題與解決問題的能力,調動起學生學習的主動性與積極性。
二、注重深入淺出,促進消化吸收
“工程流體力學”的講授過程要求內容深入淺出、淺顯易懂,由靜力學到動力學,由理想流體到粘性流體。學生在對簡單知識充分了解和掌握的基礎上能夠更容易接受相關的擴展和推廣的知識點。以恒定不可壓縮流體的動量方程為例,具體說明深入淺出的授課過程:將問題簡化,給出限定條件,即在恒定漸變流的過水斷面上列方程;由動力守恒的角度給出質點系的動量方程;假設將流體看成系統,利用拉格朗日觀點解釋;結合不可壓縮流體連續性方程得出:
(1)
其歐拉觀點的物理解釋為,作用于控制體上的合力等于單位時間流出控制體的動量減去流入控制體的動量;由物理解釋可知其在漸變流過水斷面,速度分布不均勻的情況下仍然成立;由恒定不可壓縮流體總流動量方程對任意封閉管面的控制體均成立,可進一步推廣為雷諾輸運方程:
(2)
其中,P為任何物理量。
上述循序漸進的過程表明,先對問題進行適當簡化,后逐漸由淺入深、層層推進,有助于學生對較難知識點的接收、理解和掌握。
三、注重物理解釋,加強理解記憶
“工程流體力學”涉及的數學公式較多,授課過程中若過分強調數學推導會使得學生提不起興趣且難于理解和記憶,注重相關公式的物理解釋可以加強學生對公式的理解程度,便于記憶和應用。如,理想流體恒定元流的伯努利方程一般給出的是歐拉描述法解釋,還可給出更為直觀的拉格朗日描述法解釋:重力作用下的恒定不可壓縮理想流體,給定質點的機械能在流動過程中保持不變。
例如,“工程流體力學”中經常涉及的隨體導數運算符號,除了解釋位移加速度和當地加速度之外,還應將隨體導數的應用范圍自然延伸,拓展后的物理意義為:追蹤觀察場中的某一流體質點,單位時間內該質點的物理量在流動過程中的變化。隨體導數物理意義可用于不可壓縮流體連續性方程的導出,糾正了不可壓縮流體密度為常數的錯誤認識。綜上所述,物理解釋無論是對學生理解概念和公式,還是對知識的進一步應用都具有較大促進作用。
四、注重詳略得當,掌握重點知識
“工程流體力學”涉及范圍廣,知識點多,若面面俱到地將教材內容一并灌輸給學生,會增加他們的學習負擔,很難達到很好的教學效果。因此,要在整個教學過程中貫穿“少而精”的原則,對于那些學生已經學過或能夠自學理解的內容安排課下自學,對于專業不相關的內容進行適當刪減;要重點突出、究其實質,詳略對比,使學生能夠由此及彼,觸類旁通。例如,《工程
流體力學》教材中密度、浮力、壓力等知識點在普通物理的課程中已經有所涉及,完全可以安排學生自學;而流體運動的連續性方程、伯努利方程和動量方程作為研究流體運動的核心內容則需要多花精力,詳細講解。在學生已掌握核心內容基礎上,知識點的進一步擴展和延伸可以通過對比方式給出,省去復雜的推導過程,使學生遇到相關問題時直接應用即可。例如,動量矩方程可以確定運動流體與邊界之間的作用力位置,在介紹動量矩方程時可以簡單地與動量方程對比得出,而無需進行過程推演,進而可知恒定不可壓縮流體的動量矩方程,其物理意義為:
(3)
合力矩等于單位時間從控制體輸出的流體動量矩減去向控制體內輸入的流體動量矩。以上過程表明,對于重點知識的掌握有助于相關知識的拓展,因此要詳略得當,使學生學習過程更輕松。
五、注重工程背景,培養科研能力
教師在授課過程中一方面要考慮學生對各個知識點掌握,另一方面還要培養學生綜合運用知識以及科研和工程實踐能力,以便學生在將來的學習和工作中能夠學以致用。一個簡單的水流經過噴管的過程就涉及伯努利方程、連續性方程和動量方程。因此,要想很好地掌握理論知識,解決實際問題,對工程流體力學知識的綜合運用能力必不可少?!肮こ塘黧w力學”作為礦物加工工程專業的專業課,在礦物分離過程中應用極其廣泛,教師在授課過程中應結合選礦應用實例進行講解,使學生在掌握理論知識的同時體會到在具體問題解決過程中如何分析和建模。例如,跳汰機可看作一個不等斷面的連通管,其水流運動是周期性的非定常流,各點運動速度隨位置和時間而變,且推動水流運動的源動力也不是恒定的,而是時間的函數;水力旋流器內流體速度切向速度可由強制渦和準自由渦描述,顆粒在水力旋流器離心力場的分離可從顆粒重力場中分離類比推演。通過理論結合實際的方式,培養學生實踐中認識問題和解決問題的能力。
六、結束語
“工程流體力學”作為一門專業基礎課,既有較強的理論性,又和工程實踐緊密結合。因此學好這門課程對學生綜合運用、科學研究、工程實踐能力的培養都具有重要意義。教師在教學過程中,應充分做到內容、方法和手段相結合,培養學生學習和綜合運用的能力,為將來從事科學研究和工程實踐打下堅實基礎。
參考文獻:
[1]禹華謙.工程流體力學(水力學)[M].成都:西南交通大學出版社,2009.
流體力學的認識范文5
[論文摘要]論文結合教學實踐,提出了以傳統教學模式為主、以現代化教學手段為輔的教學方法。結合實例講清楚基本概念,夠用為度重點突出理論公式的應用是常規教學應遵循的模式,并與多媒體輔助教學手段有機地結合起來,力求課堂教學的形式和方法多樣化,既能保證課堂信息量大,又能避免單純多媒體授課的不足,達到提高教學效果、提升教學質量的目的。
一、前言
《流體力學》是研究流體所遵循的宏觀運動規律以及流體和周圍物體之間的相互作用規律的科學,它建立在現場觀測、實驗室模擬、經典理論分析、數值計算基礎上,具有嚴謹的理論性、原理的抽象性、概念多、方程推導繁雜等特點,對學生具備高等數學知識及綜合分析與處理問題能力的要求較高,因而大部分學生覺得該課程抽象、枯燥、難懂,普遍缺乏對流體力學理論的感性認識,都有某種程度的畏懼感,導致教師難教、學生難懂成為較普遍的現象。
我校機械設計制造及自動化、過程裝備與控制工程、土木工程、安全工程、采礦工程、環境工程、礦物加工工程、建筑環境與設備工程、工程力學等專業的學生都須具備不同程度的流體力學知識和技能,它是各專業后續課程如:液壓傳動、水力學、流體機械、空氣調節、傳熱學等課程的基礎。
為此,作者通過教學實踐,就多樣化的教學方法、更新的教學內容、引入高科技的教學手段等方面進行探討,以期提高《流體力學》的教學質量。
二、以傳統課堂教學為主
《流體力學》的課程體系分為基本理論、基本應用和專門課題三大知識模塊,它要求學生具備扎實的微積分知識、力學知識等。學生在接觸流體力學課程伊始,對抽象的理論理解速度慢,對枯燥的公式及其推導過程容易厭煩,因而《流體力學》的教學應該以傳統教學方法為主。因為在傳統的課堂教學中,學生獲取知識主要是聽教師講課,通過板書教師細致耐心地闡述概念、推導公式、突出重點、強調難點,以學生容易接受的講課速度,留給學生更多的思考和消化的時間,再配合上教師的表情、手勢、師生之間的互動,會達到很好的教學效果。
(一)結合實例,講清楚基本概念
流體力學的概念多、現象多,且很多概念和現象比較抽象,難以理解,諸如:拉格朗日法、歐拉法、流線、跡線、邊界層等。因而利用身邊的實例對這些抽象的概念進行講解,例如在講授描述流體運動的兩種方法——拉格朗日法和歐拉法時,學生們很難理解。為了將概念通俗化,上課時筆者以城市公共交通部門統計客運量所采用兩種方法為例:①在每一輛公交車上安排記錄員,記錄每輛車在不同時刻(站點)上下車人數,此法類似于拉格朗日法的質點跟蹤,它與跡線的定義對應;②在每一公交站點安排記錄員,記錄不同時刻經過該站點車輛的上下車人數,此法等同于歐拉法,與流線的定義對應。
在講解伯努利方程原理的時候,例舉1912年“豪克”號鐵甲巡洋艦與同行疾駛“奧林匹克”號遠洋輪相撞的船吸現象,讓學生清楚掌握流體的壓強與它的流速有關,流速越大,壓強越小;反之亦然。
概念是公式推演的基石,沒有準確的概念,后續的公式推演幾乎難以為繼,清晰的概念會使公式的講解和推演變得更加簡易。利用淺顯易懂的生活實例來闡述抽象的概念及其之間的內部聯系和區別,教師易教、學生易懂,將會達到事半功倍的效果。
(二)以用為度,重點突出理論公式的應用
伯努利方程是能量守恒定律在流體力學中的具體應用,是流體靜力學和流體動力學的基礎,始終貫穿著整篇教材。在講解該理論公式的時候,先從容易理解的靜力學平衡微分方程推導開始,強調公式所依據的原理是牛頓第二定律,假設條件是平衡、理想、靜止的流體,重點引導學生如何理解公式各項的幾何意義和物理含義,掌握公式的實際應用。這樣學習到后面的動力學伯努利方程時,先易后難、循序漸進,學生就覺得不會那么深奧。在講解相對平衡的流體壓強分布規律時,就要求學生必須掌握推導過程,因為它在解決一般平衡流體內部的壓強分布規律及其對固體壁面的作用力問題時非常重要。而對于連續性方程和動量方程的學習,只強調記住結論和理解公式中各個物理量的含義。這樣做,有效地避免了大量公式繁瑣的推導給學生帶來的畏難情緒,也能夠做到以用為度、重點突出。
不可否認,依靠粉筆與黑板的教學條件、以教師為主體的傳統教學模式,教學形式單一,教學手段不先進,教學效率不高,適應不了課程教學學時少、受教育學生數增加的情況。
三、以現代化的教學手段為輔
當前以計算機多媒體技術為主的現代化教學手段已經普遍地應用于高校的教學中。制作教學用的視頻、多媒體軟件、電子課件等素材,作為課堂教學有力的輔助教學手段,可以在有限的時間內,利用圖文并茂的信息傳播方式,將課程內容及有關背景資料以影像、圖片等形式,直觀地傳播給學習者,將流體力學中抽象的概念和理論具體化、形象化,激發學生學習興趣,使得學生能夠從感性認識開始,逐步上升到理性認識,進而能夠達到運用知識解決問題的能力。
結合流體力學精品課程的建設,教學團隊制作了流體力學多媒體電子教案,并在教學過程中不斷完善,逐步取得了良好的教學效果。在設計與制作多媒體課件時,遵循課堂教學的基本規律,既發揮傳統板書教學中容易帶動學生思路、逐條在黑板上書寫的特點,在課件制作中根據講解的進度逐條展現公式條目等內容,同時又將難以理解、難以用語言描述的拉格朗日法和歐拉法、流線、邊界層和紊流等抽象概念和流動現象,以多媒體的方式在課堂上直觀地呈現出來,幫助學生建立清晰的印象。教學團隊收集、制作了大量的多媒體素材,例如在講解雷諾判據的時候,制作了雷諾實驗的fliash素材,以動畫的形式向學生展示了流體流動的兩種不同狀態,以及流態判據—雷諾數與流動速度、管徑、流體種類有關系。運用多媒體輔助手段表達后,能夠幫助學生很好地理解課程的重、難點,提高教學效率。利用多媒體技術,還可以制作需占用大量時間板書和不易通過板書表述的內容,提高了教學效率。
多媒體教學的內容一定要做到提綱挈領、重點突出,有所為有所不為。多媒體技術沒有好壞之分,只有合理使用與不當使用之別。但是實踐應用中,發現有的教師完全拋棄以往的黑板式教學模式,離開多媒體手段就上不了課;有的教師將教材內容全部照搬到了課件中,自己就成了的幻燈片放映員,“照機宣科”;有的教師制作的多媒體課件過分追求課件的美觀性,界面過于華麗,淡化了教學重點;也有的教師忽略學生對課件內容理解消化的時間,致使學生的思維跟不上教師講解的速度,降低了教學效果。上述現象將會造成一種新形式的“滿堂灌”,只不過是由“人灌”變成“機灌”而已。
四、總結
流體力學作為一門專業基礎課程,其重要性不言而喻。傳統教學模式能夠將前后知識貫通,突出重點,化煩就簡、引入實例形象闡述概念原理,促進知識的系統化進程;多媒體教學能將難于理解的知識通過圖文、音像生動地顯現出來,幫助學生理解性記憶。借助于先進的教學手段,將多媒體輔助教學手段與傳統教學方法有機地結合起來,力求課堂教學的形式和方法多樣化,既能保證課堂信息量大,又能避免單純多媒體授課的不足,才能提高教學效果、提升教學質量。以上是筆者在流體力學教學實踐中的體會,愿與同行共同切磋。
基金項目:2009年安徽省教育廳《流體力學》精品課程
[參考文獻]
[1]許賢良,王傳禮,張軍等.流體力學[m].北京:國防工業出版社,2006.
流體力學的認識范文6
【關鍵詞】精品課程建設 工程流體力學 教學改革
為了進一步深化教學改革,加強課程建設,浙江工商大學建立了校級預選精品課程及責任教師制,為校級精品課程、省級精品課程以及國家級精品課程奠定良好的基礎。而環境科學與工程學院的《工程流體力學》于2006年即被選為校級預選精品課程,目前正以校精品課程的標準進行建設。
一、課程建設的指導思想
精品課程建設是本科教學的一項重要的基礎性工作,代表著學校的辦學特色和學科專業優勢,是學校重點專業建設、培養高層次專門人才、開展科學研究、解決經濟建設和社會發展過程中重大問題的重要基礎。各學院必須充分認識到校級精品課程建設的重要性和迫切性,切實采取措施。加大課程體系優化和課程整合的力度,加快教學內容、方法和手段的改革,抓緊課程教學隊伍建設,造就一支結構合理、教學水平高、教學效果好的課程教學隊伍,努力使這些課程進入相關專業領域的全省乃至全國先進行列。
二、精品課程建設的主要任務
1.圍繞經濟建設和社會發展中的問題,根據社會經濟發展及產業結構調整的需要和學校課程發展規劃,堅持優化學科專業結構,提高專業人才的培養質量。
2.利用學科專業具備的科研、教學等基礎條件,以專業人才培養模式改革為切入點,以專業課程建設為核心,以加強課程教學基本條件建設為保障,提高學校課程的整體教學質量。
三、精品課程建設的實施方法
1.強化教師的學科意識和團隊精神
在工程流體力學的教學改革中,采用多名教師協作教學,形成教學梯隊,加強團隊協作。形成新的教學模式。針對課程的結構,學院成立了課程教學課題組,聘用不同專業背景的教師擔任這門課程的講授任務,從而形成有專業特色的課程教學團隊。在團隊建設中。形成了老中青三個層次的教學骨干,共有教師7人,其中3位教師主講,2位小班討論,2位輔導,具有博士學位教師5人,占教師總數的71%;副高職以上3人,占教師總數的43%;40歲以下教師6人,占到教師總數的85.7%;形成了較為合理的學歷結構、年齡結構和學緣結構。課程負責人孫培德教授長期從事工程流體力學教學,具備良好的師德和較高的學術造詣,人才培養成績顯著,教學經驗豐富,教學效果良好,同時言傳身教培養年輕教師開展工程流體力學課程的教學工作,使得課程教學隊伍教學水平大幅度提高,教師之間團結協作精神好。團隊成員承擔各種教學研究課題并發表多篇教改論文,解決學生的創新能力與工程能力培養問題。對環境工程專業與工程流體力學課程的教學改革起到積極引導和促進作用。
授課教師分工協作,分別負責基礎理論知識、能量水力計算以及工程實際應用三部分的內容,突出理論知識的系統性和完整性,同時又增加了部分討論內容提高學生的學習興趣,通過教學與科研結合,將任課教師的科研經歷及最新學術成果溶入教學中,對教學過程起到深化作用。在教學過程中。根據每位教師的知識體系結構和專業背景的不同,配合不同的課程教學內容進行講課,發揮團隊合作精神,避免授課內容重復以及內容講授不完全等問題,將課程內容完整化,統一化。
2.改革工程流體力學教學內容
我校是一所以商科為特色,經、管、理、工各學科共同發展的教學研究型大學,以應用型專門技術人才為培養目標,生源來自全國各地,就業面寬?!豆こ塘黧w力學》作為環境工程專業的一門專業基礎課,以研究流體(液體和氣體)平衡和機械運動規律為核心,通過各教學環節的學習,使學生掌握流體運動的基本概念和計算方法,并能應用流體力學的基本理論,加上實驗數據以及數值模擬或經驗公式來解決工程中的實際問題;培養學生分析問題的能力和創新能力,為學習后續課程,從事工程技術工作和進行科學研究打下必要的基礎。
從2001年環境工程00級學生首開“流體力學“課程,采用北京大學出版社出版的《流體力學教程》,隨后,為了更適應工商管理類大學工科學生的授課需求。從2002年環境工程01級學生開始,課程名稱改為“工程流體力學”,教材采用西南交通大學出版社出版的《水力學教程》,隨后幾年至今。課程教材從第一版更新為第三版,增加了邊界層理論簡介、有壓管路中的水擊現象等內容。具體的知識模塊課時分配計劃為:
第一章 緒論
4學時
第二章 流體靜力學
6學時
第三章 流體動力學基礎
6學時
第四章 水頭損失
6學時
第五章 有壓管道的恒定流動
8學時
水力計算可視化教學與討論
2學時
3.完善教學條件和網絡教學
(1)可視化教學
組織力量編制《工程流體力學》ppt課件、課堂全程實施多媒體課件教學,利用水力計算可視化教學軟件以動畫形式演示本課程部分內容。例如,第三章水動力學基礎部分流線和跡線、元流和總流、恒定流與非恒定流、均勻流與非均勻流、漸變流與急變流等概念非常抽象、易混淆,在教學過程中,我們通過可視化仿真軟件,以動畫形式將各種的流動形態形象展現在學生面前,原本抽象的概念變得清晰易懂,深受學生歡迎。
(2)擴充性資料
為激發學生的學習興趣,促進學生自主學習,向學生推薦了一些與本課程相關的參考書目、國內外期刊等擴充性資料,以便學生獲取與本課程相關的知識信息。包括一些參考書目:①清華大學水力學教研室編,水力學,北京:人民教育出版社,1980 ;②年,水力學,北京:中國建筑工業出版社。1998。修訂版,2002;③陳文義,張偉主編,流體力學,天津:天津大學出版社,2004;④禹華謙主編,水力學學習指導,成都:西南交通大學出版社,1999。以及一些與環境工程專業相關的外文專業期刊:EnvironmentalScience & Technology, Water Research, International Journal for Numerical antiAnalytical Methods in Geomechanics,Intemational Journal of Environmental Pol-lution, Chemosphere,Journal of Hazardous Materials. Applied Catalysis B: Envi-ronmeatal, Chemical Engineering Science. Chemical Engineering Journal.省略/,觀看該課程完整的教學文件和多媒體課件,進行預習和復習,并可通過在線答疑解決問題,較好地滿足了課程所需。
4.提高課程教學方法及手段
本課程的重點和難點主要在于流體連續介質的理論模型、公式推導應用以及實際環境工程實踐中的應用,如實際液體恒定流能量方程式的應用、管路沿程阻力系數變化規律的確定、管網計算等。因此,要解決學生難掌握理解的辦法主要是在實際教學中,采用多種教學方式和手段,突出重點,化解難點,使學生全面理解與掌握流體力學的理論與方法。
(1)以課堂講授為主,突出理論知識的系統性和完整性,同時根據本課程特色及在教學過程中發現的問題,本課程組老師正組織力量自編教材,將水力計算可視化教學及國內外最新的研究動態整合到新教材體系中,滿足環境類專業流體力學課程的教學需要。
f2)對課程的核心概念體系進行提煉,理清概念間的邏輯關聯,由簡單到復雜,由具體到抽象。讓學生建立起清晰的理論概念,并通過大量的例題來加深學生對基本原理的理解和計算公式的運用。并在課程網站上進行試題自測,考試題目從試題庫中隨機抽取,并與人為修正相結合,實現教考分離。
(3)開展實驗教學。目前,我們通過購買流體力學仿真軟件,首先在網上實現各種流體力學實驗的模擬操作,包括伯努力方程實驗、雷諾實驗、流體流動阻力測定實驗、畢托管測速實驗、局部阻力實驗、孔口與管嘴實驗、離心泵性能曲線測定等等,使學生了解這些實驗的基本流程、操作步驟、數據處理,為今后實際實驗操作提供良好的基礎。
(4)教學結合科研。將任課教師的科研經歷及最新學術成果溶入教學中,對教學過程到了很好的深化作用。該教學方法與手段使學生在畢業設計時。能應用本課知識進行設計,培養了學生的創新精神和實踐能力。
(5)開展“大班教學,小班討論”教學模式。不定期舉辦課外講座(如流體力學與日常生活、流體力學在環境工程中的應用等),進行小班討論,也可進行網絡教學及對話,使教學手段等豐富,教學過程更深化。
四、精品課程建設的近期規劃
1.建設新教材體系,編寫與本課程配套的精品教學及實驗教材,自主開發仿真教學軟件,建設工程流體力學教學實驗室。
2.進一步完善豐富網絡教學。提供該課程國內外相關知識內容、專業資料,通過現有網站,促進國內外同類課程間交流,擴大我?!豆こ塘黧w力學》課程的社會影響力。
3.力爭成為校級精品課程。達到省級精品課程的水平,并完善成為環境工程專業領域的全省乃至全國精品課程。