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流體力學重要概念范文1
關鍵詞：工程流體力學；環境類；教學難點；教學方法；銜接技巧
作者簡介：齊旭東（1981-），男，河北唐山人，河北工業大學能源與環境工程學院，講師。（天津 300401）
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0130-02
一、環境類工程流體力學的學科特色分析
環境類專業涉及流體力學的內容廣泛，而且與機械、熱能動力、水利等傳統學科對流體力學的要求有明顯不同。[1-3]河北工業大學（以下簡稱“我校”）環境工程專業采用聞德蓀先生編著的《工程流體力學》教材，由高等教育出版社出版，分上下兩冊，上冊為《理論流體力學基礎》，下冊為《應用流體力學》。該教材與其它傳統學科所采用的流體力學教材相比區別較大：由于人類生活和生產主要局限在生物圈，生物圈中水和氣是無處不在的，環境類專業主要圍繞水和氣，因此，上冊《理論流體力學基礎》的覆蓋面極大，包括靜力學、運動學、動力學、恒定平面勢流、流動相似原理、流動阻力和能力損失等模塊；下冊《應用流體力學》包括孔口和管嘴出流、有壓管流、明渠流、堰流、滲流等模塊。下冊以水為主，旁及氣體，實際上是水力學基礎。但是，與傳統水力學又有著明顯的不同，這一不同并不是教材主要內容的差異，而是學科體系的構建不同。傳統水力學在學科構建上有著鮮明的學科特色，而環境類專業所學習的《應用流體力學》（教材下冊）是采用更加簡單的方式初步介紹水力學。換言之，是上冊《理論流體力學》的動力學在幾種特殊邊界流場中的具體應用，這些特殊流場的研究對于設計和計算環境類的反應器、構筑物的形式和尺寸，以及流體輸配具有重要意義。
工程流體力學與三大力學（理論力學、材料力學、結構力學）相比，其主要概念和原理幾乎沒有相似之處，[4-6]與大學物理學相比也無相似之處。[7]換言之，在工程流體力學中涉及的概念和原理對本科生來說幾乎是全新的。工程流體力學建立在連續介質假設基礎上，是通過牛頓經典力學和高等數學知識對流體靜止和運動規律進行研究，通過歐拉法或拉格朗日法對流動現象建立數學模型，從而用微積分等高等數學方法解決流體流動問題。該學科的基本概念和原理在三大力學或大學物理學中幾乎是從未提及過的。
可見，工程流體力學的學科特點鮮明，是環境類專業的重要骨干課程。筆者從事工程流體力學教學7年有余，并主動向老教師或其他同行學習探討，發現除了要把握好該課程的學科特點外，對教學難點也要廣泛篩選、收集和研究，并結合教學方法進行探討論證，[8-12]具體分析見表1及下文。
表1 若干教學難點與教材章節對應一覽表
序號 教學難點 教材章節[1]
1 連續介質假設 第一章緒論
2 隔離體受力分析 第一章緒論
3 流體相對平衡 第二章流體靜力學
4 流體靜力學基本方程、阿基米德原理 第二章流體靜力學
5 拉格朗日法、歐拉法 第三章流體運動學
6 亥姆霍茲速度分解定理 第三章流體運動學
7 理想流體動力學、實際流體動力學 第四章理想流體動力學和平面勢流、第五章實際流體動力學基礎
8 牛頓一般相似原理、單項力相似準則 第六章量綱分析和相似原理
9 普朗特混和長度理論 第七章流動阻力和能量損失
10 孔口、管嘴出流和有壓管流 第九章有壓管流和孔口、管嘴出流
11 堰流 第十章明渠流和閘孔出流及堰流
12 滲流 第十一章滲流
二、環境類工程流體力學的教學難點與教學方法銜接技巧分析
連續介質假設（序號1）是工程流體力學的基礎，其重要性不言而喻，但是作為一門新課程的開始，學生往往很難接受這樣的模型假設。因此，宜采用討論法處理該問題，討論法的難點是避免討論課的無計劃性。質點的概念對于研究流體運動是至關重要的，但是有大半學生掌握不到要領。具體體現在，把流體質點的概念與物理學剛體質點的概念混淆，覺得二者完全一致，沒有特殊涵義。面對這一問題，與學生針對兩個“質點”概念進行詳細的機理分析是很必要的。連續介質假設的核心理念是流體質點概念的提出，流體質點是這樣定義的：流體質點是指尺度大小同一切流動空間（流場）相比微不足道又含有大量分子，具有一定質量的流體微元；物理學中的剛體如果只發生平移運動的話，該剛體可簡化成質點處理，即用一個質點代替剛體，使物理運算變得很方便。因此，這兩個“質點”概念有著不同的涵義，流體的主要特點之一就是易流動性，流場的形狀受制于邊界條件，流場在流動過程中，邊界形狀不斷變化，所以，流場形狀也在不斷變化，因此，流體質點不能替代流場，而是由大量的流體質點組成連續介質，填充整個流場。
工程流體力學本質上講是力學問題，需要在解題前進行受力分析（序號2）。在中學物理學中，受力分析貫穿始終，為中學生所熟知。所以，該部分的學習推薦采用自學指導法和對比分析法，這樣可以充分調動學生的學習積極性。由于流場形狀受制于邊壁，流體的受力分析規律性不明顯，這與中學物理學的剛體受力分析區別較大。流體受力分析，均可從兩個方面進行，即質量力和表面力。質量力包括重力和慣性力，屬于遠程力，作用在整個流場的所有質點上，其中，慣性力的存在與否取決于坐標系的選擇。如果選擇慣性坐標系，則慣性力肯定不存在；如果選擇非慣性坐標系，則慣性力肯定存在。表面力包括切應力和壓應力，概念的內涵與剛體的表面力相似，切應力和壓應力之間的區別在于作用力方向的不同。
很多學生不了解學習流體相對平衡（序號3）的意義何在，根據該知識的特點，可采用探究發現法處理該部分內容。流體相對平衡的意義，在于將特殊的運動問題轉化成相對靜止的問題，從而使計算得到簡化。當整個流場與固體邊壁無相對運動時，選擇非慣性坐標系，根據達朗貝爾原理引入慣性力，可用相對平衡條件來處理該問題，即對隔離體采用受力平衡條件，可使計算過程大大簡化。
中學物理學所熟悉的流體靜力學基本方程（）和阿基米德原理（F浮=ρgV排），二者如何從流體靜力學的角度來重新定義（序號4），也是這一章的難點。該難點的講解宜采用啟發性談話法，該方法一定要注意談話內容的設計合理性，以期對整個談話過程有的放矢。流體靜力學基本方程的限定條件是質量力僅有重力，也就是說，坐標系為慣性坐標系。如果將其推廣到非慣性坐標系，則計算方法應為歐拉平衡微分方程的積分式，歐拉平衡微分方程是建立在牛頓第二定律基礎上的。該部分需要學生將流體靜力學基本方程與歐拉平衡微分方程積分式進行對照。阿基米德原理是計算浮力的基本原理為中學生所熟知，在中學物理中往往解釋成由實驗研究獲得，實際上在大學工程流體力學中可以解釋成曲面所受靜壓力的合效應使其意義更廣泛。
流動現象如何用數學語言描述，這是流體力學建立的基礎，該難點的處理宜采用講授法。描述流體運動的方法有兩種，即拉格朗日法和歐拉法（序號5）。拉格朗日法是從流場中選擇關鍵性流體質點組成流體質點系，跟蹤每一個流體質點，研究其運動規律，進而總結出質點系運動規律，從而推演出整個流場運動規律，該方法概念清晰，但是分析和計算過程復雜。歐拉法是從流場中選擇有代表性的空間點，分析這些空間點的運動規律，從而總結出整個流場運動規律。在計算流體力學中，常常采用拉格朗日法，在工程流體力學中常常采用歐拉法。
流體微元運動的基本形式包括平移、轉動、角變形、線變形等。在流體微元內部，如果已知其中一點的運動要素，在微元內其他空間點的運動要素可以用已知點的運動要素表達出來，該定理稱為亥姆霍茲速度分解定理（序號6）。很多學生對該定理存在疑問：微元內部這兩個空間點之間怎么會存在聯系？該問題適合采用探究發現法進行介紹，教師可首先將其轉化成高等數學的模型，提示學生用微積分的方法來處理，具體而言，二者之間的聯系是通過高等數學中的泰勒公式建立的。
理想流體動力學和實際流體動力學（序號7）在工程流體力學中是可以合并講授的，采用系統講授法更合適，這樣更有利于知識的完整性。流體動力學主要涉及三大方程的后兩個，即能量方程和動量方程。首先介紹理想流體運動微分方程和實際流體運動微分方程，前者也稱為歐拉運動微分方程，后者也稱為N-S方程，這兩個重要方程均由牛頓第二定律推導獲得，二者可作為計算流體力學基礎，由此也可推導出能量方程。另一點需要注意，能量方程有兩種形式，理想流體能量方程和實際流體能量方程，前者可以統一到后者中去，由于實際流體存在粘滯力，可產生能量損失，即單位重量流體從計算斷面1-1運動到計算斷面2-2時的平均能量損失；如果是理想流體，則粘滯力不存在，產生的能量損失為0。
量綱分析和相似原理主要涉及到（動力）相似準則里的牛頓一般相似原理和單項力相似準則之間的辯證關系（序號8）。該部分知識瑣碎，宜采用講授法。兩個流動，即原型和模型流動，如果要實現流動相似，幾何相似和初始條件、邊界條件相似是基礎，動力相似是保證，運動相似是目標。如果要實現動力相似，需要對應空間點處各個同名力方向相同，大小成固定比例，這稱為牛頓一般相似原理。但如果在幾何相似和牛頓一般相似原理都成立的前提下，原型和模型的幾何形狀和大小完全一致，失去了模型實驗可縮小原型幾何尺寸的意義。正是基于此，所以提出單項力相似準則，在流動中起主導作用的力往往只有一種，這是流動現象的特點，所以如果在原型和模型中，起主導作用的力相似的話，可認為二者的動力相似已實現。
普朗特混和長度理論（序號9）是學生學習的難點，大多數學生感覺該部分不知所云。比如說，該半經驗理論的意義是什么，問題從何而來？該部分宜采用討論法。流體處于湍流狀態時，運動參數可以分為時均流速和脈動流速，時均流速產生時均切應力，脈動流速產生附加切應力，時均切應力的計算采用牛頓內摩擦定律，附加切應力計算采用脈動流速計算，即，其中脈動流速ux’和uy’計算困難，需要通過普朗特混和長度理論進行計算，該理論通過將湍流脈動與理想氣體自由程理論進行類比，提出自由程概念，從而將脈動速度與時均速度建立聯系，實現了附加切應力的計算可行性。
孔口、管嘴出流和有壓管流（序號10）是研究水力設備和輸配水管網的基礎，這一部分的模型主要涉及孔口、管嘴、短管、長管、管網，對這些模型的深入研究需要采用上冊流體動力學的連續性方程和能量方程，在深入分析流動規律后，可得最一般的規律性，即流量和斷面平均流速的計算公式。這部分可以看成針對幾種特殊邊界應用動力學方程來求解計算題，所以在介紹了孔口或短管以后，其他形式的邊界流動由學生通過練習法和討論法來自學，最后由教師進行總結。
在緩流中，為控制水位和流量而設置的頂部溢流的障壁稱為堰，緩流經堰頂溢流的局部水流現象稱為堰流（序號11）。在環境類專業中，堰是常用的溢流集水設備和量水設備，在一確定的堰流中，流量與其它特征量的關系明確。薄壁堰可在環境類構筑物中作為出水設施，如二次沉淀池出水等。該部分內容生疏，宜采用演示法和講授法。
滲流（序號12）是指流體在孔隙介質中流動，該流動狀態在地下水中廣泛存在，對地下取水井的設計往往要采用該模型的相關理論。該部分多在研究生階段深入學習。
三、結語
工程流體力學在環境類專業中的現實意義和理論意義重大，在注冊環保工程師基礎考試中份額可觀。該課程學習難點頗多，對于本科生來說學習的壓力較大，需要教師在知識點梳理、難點篩選、師生溝通、教學方法總結等方面多做工作，筆者通過對環境類專業工程流體力學教學的自身體會完成此文，希望對教學一線的教師有所幫助。
參考文獻：
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流體力學重要概念范文2
Abstract： Hydromechanics is a course combining theory with practice and has abstract concept. The traditional teaching method is difficult to achieve good teaching effect. Based on the practice and exploration in the teaching process of Hydromechanics， this paper proposes some suggestions and measures for the teaching reform.
關鍵詞：流體力學；過程裝備與控制；教學改革
Key words： Hydromechanics；process equipment and control；teaching reform
0 引言
《流體力學》課程主要描述自然環境中的流體運動的一般規律及特定條件下流動機理。其內容涉及基本概念的理解、公式推導、計算方法等?？紤]到大二學生尚未接觸實際工程問題，因此教學雙方對流體力學的學習過程均存在困惑。本文針對流體力學課程的特點及教學過程中遇見的問題，對《流體力學》教學改革進行相關探索，總結教學過程中積累的經驗，提出相應改進方案。
1 合理運用現代化教學手段與技術
首先，以《流體力學》教材中所采用的大量流場圖片為例，對流場理解的正確與否決定其學習流體力學的興趣與積極性，傳統的教學方法多采用授課教師手繪流線等方法來說明流體的流動過程，在講解的過程中，由于流場僅僅是枯燥的曲線靜態分布，無法有效吸引學生注意力，使學生對流動機理有進一步深刻認識和理解，從而降低教師的教學效率和教學效果。
在《流體力學》教學中采用多媒體課件，通過制作一些流體運動的Flash動畫演示把流動的特性形象地展示在學生眼前，表現形式相對新穎、活潑、再加上圖文并茂的效果，使學生可以直觀地觀察有趣的物理流體現象，通過這一環節的改進，可以主動改變沉悶的教學過程，創造出生動活潑的教學場景，激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性。
其次，《流體力學》教材中涉及了大量的基本概念、假設、原理及公式推導等，據統計大量公式的推導過程占據板書時間的較大比例，這有可能造成教師無法在有效課時完成教學大綱規定的教學內容，降低教學效率。在《流體力學》教學中的應用PPT多媒體技術，復雜繁瑣的公式推導可以較形象地展現在學生面前，對學生理解公式有較大好處。一旦形成這樣的教學場景，那么在規定的課堂時間內必將可以細致透徹地完成教學任務，達到事半功倍的教學效果。
靈活采用各種PPT制作技術在一定程度上可以避免“多媒體”變成“單媒體”，在《流體力學》教學中對多媒體的使用多集中于流體運動學與動力學基礎、圓管流動、薄厚壁孔口出流、縫隙流動及氣體動力學基礎等。
此外，考慮到多媒體教學蘊含的信息較大，合理分配PPT播放時間對教師的課堂教學掌控能力是一個挑戰。如果“整個教學過程從頭到尾充斥著大量復雜的信息、不停轉動的畫面，而沒有充分考慮學生的思維水平和思維速度，像電視或電影畫面那樣一閃而過，不斷向學生灌輸，這樣的‘填鴨’式教學形式會引起學生的‘消化不良’，扼殺了學生創作的機會”。
2 建立新的教學手段模型，提高考試成績
本文所建立的教學模型如圖1所示，為提高教學效果及學生考試成績，采用立體式的教學手段。該模型包括以下四項內容：情景式啟發，多媒體技術，工程實例講解，動態視頻輔助。
情景式啟發屬于現代教學論范疇，創造一定的“休閑、放松、特色”的學習環境。通過營造啟發式學習的氛圍，讓學生獲得更加美好的學習體驗。這種方式能充分調動學生的學習積極性，對激發學生的學習熱情和學習需要能夠產生有效的激勵作用。
工程實例講解是以學生常見的工程問題作為引入點，但同時大部分同學對該類問題理解不深或是出現偏頗。結合該類問題，解釋其中所蘊含的流體力學定理，加深學生對該問題及相關定理的認識，無疑有利于學生學習流體力學。
動態視頻輔助是一些在實際生活中難以見到，但又屬于流體力學理論范圍的現象再現，通過這些視頻可以加深學生對流體力學相關理論的理解。
最后可以發現：采用先進教學手段的班級，無論是考試的優良率還是平均分數均比采用傳統教學方法講解的班級高出約15%左右，從而達到提高教學效果的目的。
3 重組教學內容，調整知識布局
根據《流體力學》課程的教學大綱，借鑒國內外對本課程改革的成果，按照當前教學改革發展的要求對教材內容進行調整，以流體的流動為主線，將相關內容有機地融合在一起最終形成能夠相互促進的教學模式，如圖2所示。
課程體系分為三個部分：第一部分是不動的液體，主要講述流體基本概念與流體靜力學內容；第二部分是運動的液體，使學生掌握流體運動學及動力學規律，對簡單的管道流動及縫隙流動有定性及定量的認識；第三部分是運動的氣體，可以把這章內容采用視頻播放加師生互動方式講解，來培養學生獨立自學的能力。
4 加強實踐教學，提高學生認知能力
《流體力學》實驗是學生職業技能培養的重要環節，因為它的實驗課題是以流體運動為背景的，如畢托管測速實驗，雷諾實驗等典型實驗。通過選取典型的實驗現象給學生展示實驗結果，加深學生對流動原理、流場結構特點等信息的了解。同時教師在指導流體力學實驗過程中可對部分操作手段進行相應改進，也可設計并提出一些新的實驗內容。合理利用已有條件培養學生理論與實踐相結合的能力，做到學以致用。
5 結束語
《流體力學》教學改革是一項艱巨、長期的工作，本文從合理運用現代化教學手段與技術，建立新的教學手段模型，提高考試成績，重組教學內容調整知識布局、加強實踐教學，提高學生認知能力等三個方面論述了相關經驗和具體的實施手段。雖然在一些方面探索出若干經驗并取得了一定的效果，但還相對薄弱。改進教學手段，引入多種教學方法，因材施教等均可提高學生的學習和接受能力，為以后學習專業課及工作奠定堅實的基礎。
參考文獻：
流體力學重要概念范文3
【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。《工程流體力學》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。
流體力學重要概念范文4
[關鍵詞]本科院校；環境工程；流體力學；教學改革
[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）03-0038-02
流體力學是環境工程專業的專業基礎課，主要講述工程流體力學的基本概念、基本原理和基本方法，主要內容包括流體靜力學、流體動力學、流動能量損失及有壓管流和明渠流等。由于該課程涉及高等數學、大學物理、工程力學等，基本概念多且抽象，對學生的綜合分析和處理問題的能力要求高，因此學生普遍感覺學習較為困難。流體力學課程一般在第4學期開設，開設在高等數學、工程力學等課程之后。
隨著教學改革的不斷深入，如何針對流體力學抽象概念多、數學分量重、理論性較強的特點，有針對性地對環境工程專業的學生尤其是應用型本科院校的學生進行授課，本文從以下幾個方面進行了探討。
一、針對專業特色和課時量，優選教材
流體力學分為理論流體力學和工程流體力學。前者適用理科專業方向，偏重理論；后者適用工科專業方向，著重于工程應用。對于應用型本科院校來說，應選用偏重于工程應用的工程流體力學作為教學內容。目前，環境工程專業尤其是側重于水處理的環境工程專業，其流體力學的知識主要用于解決污水處理廠設計中的流體力學問題，課時量被壓縮到50個課時左右。因此，要選用適用于較短學時，并且側重于水力學知識的教材。教材要能夠與時俱進，精益求精，注重理論聯系實際，注重內容的系統性與完整性，能夠涵蓋流體靜力學、流體動力學、有壓管流、明渠流等基本內容。教材要有一定的例題和課后思考、復習題，能夠開拓學生的思維，激發學生的學習興趣，最好能附有實驗演示的光盤。
二、豐富教學內容，增加學生學習積極性
學生普遍反映流體力學很難，其中的主要原因在于W生的學習積極性不高，不肯花時間去鉆研。確實，流體力學對于初學者來說，是有一定的難度，這就要求教師在講授緒論課時，要讓學生了解流體力學的任務以及在專業及后續課程中的作用，從而啟發學生思維，激發學生學習興趣。同時，教師要對學生學習流體力學提出明確要求，如哪些內容需要掌握，哪些內容需要了解，使學生對課程的學習做到心中有數，樹立學好這門課程的自信心。[1]
三、改進教學方法和手段，突出重點
流體力學的重點和難點在于公式的推導和理論的理解，以及用理論和公式解決實際問題。例如，在流體靜力學這一章中，關于流體平衡微分方程的推導，就涉及高等數學中的連續函數和泰勒展開式等，這是一個難點，對學生的高數基礎要求比較高。而求解作用在平面上的靜水總壓力有兩種計算方法，一種是解析法，一種是圖解法。解析法要求學生有工程力學的靜力矩和慣性矩的知識以及基本的幾何知識，此法的壓力中心在受壓面的形心的下面，與形心不重合；而在圖解法中，靜水總壓力的壓力中心與壓強分布圖的形心重合。雖然課上教師反復強調兩種方法的區別，但基礎差和理解能力不強的學生仍然一頭霧水，不能很好地解決實際問題。針對這一情況，教師在課堂講解時應盡量利用多媒體課件進行講解，最好還能結合模型進行講解。例如可以借助一塊平板，將其置于水下，標注其形心和壓力中心的位置，再將平板與一棱柱體結合，分析壓強分布圖的形心位置。這種形象地講解，有助于學生更好地理解教學內容。
在教學過程中，多媒體可充分利用圖形、圖像、聲音、錄像將教學內容充分表現出來，從而激發學生的學習興趣，加快教學信息的傳遞速度，提高課堂教學效率，擴大學生知識面。[2]但多媒體也帶來了一系列的問題，如學生在聽課過程中，多媒體課件一晃而過，當時學生感覺很好， 但真正留在腦海里能掌握的內容卻很少，這容易造成學生眼高手低。因此，流體力學的教學要多媒體和板書相結合，在進行公式的推導和例題的講解時，最好使用板書，這樣可以使學生印象深刻，增加記憶的時間；而在講解流線和跡線等比較抽象的內容時，可以采用動畫形式，這樣能夠加深學生的直觀理解， 有助于提高教學效果。
流體力學的學習講究系統性，各章之間又相對獨立。在每次上課之前，教師應對上節課的內容進行回顧復習，并可以采用提問的形式，讓學生了解自己對上節課重點內容的掌握情況。在每一章節開始時，教師應首先向學生介紹本章的主要內容、重點和難點以及與前后章節的聯系，每學完一章后教師要進行歸納總結，以便讓學生將所學知識融會貫通。對于重要的內容，教師在課上講解的時候要明確指出，回顧的時候要對這部分內容進行提問，在一章講完歸納總結的時候，要再次強調這部分內容，相信這樣可以使學生印象比較深刻。
四、理論和實驗相結合，充分利用有限的課時
流體力學往往有0.5個學分的實驗課。實驗的主要目的是通過實驗加深學生對理論知識的理解，提高學生的實踐操作能力，更好地運用所學理論解決生產中的實際問題。實驗結束后，應讓學生整理實驗數據，總結物理量之間的相互關系，以便發現其中的規律，這非常重要。[3]很多教師的做法是理論課全部講完了，再集中上實驗課，這種做法有利有弊。優點是學生在上完理論課后，在實驗課上教師再講解一遍實驗原理，可以加深其對知識的理解和記憶。弊端是上理論課時，教師不能形象地講解，學生不能很好地掌握；上實驗課時，教師再講解一遍，費時費力。對于應用型本科院校來說，其培養的是應用型人才，實驗教學是人才培養最基本的工作。尤其在總課時量被壓縮的情況下，充分利用實驗課的時間，將理論和實驗相結合，就成為一種行之有效的手段。流體力學中的很多內容，例如雷諾實驗，沿程水頭損失和局部水頭損失的計算都可以在實驗室進行講解，一邊講解，一邊實驗演示。還可以在流體力學實驗室中增加多媒體設備或者其他可視化設備，課前讓學生預習，課上講解完理論，直接就讓學生動手做實驗，課后處理實驗數據。這樣既能充分利用有限的課時，又能使學生更好地掌握所學知識，還能鍛煉學生的動手能力和歸納總結的能力，一舉數得。
五、加作業環節，改革考核方式
學習的最終目的是讓學生能夠獨立自主地解決實際工程問題。課后作業是檢查學生對所學知識理解、掌握程度的一種手段，同時也是培養學生分析、解決問題能力的一種方法。[4]當然，布置作業不等于搞題海戰術。例如，關于典型的三大方程，即連續性方程、能量方程、動量方程的應用，有三種類型的典型題目，即彎管內水流對管壁的作用力，水流對建筑物的作用力和射流對平面壁的沖擊力，每種類型的題目可以布置1～2道作業題。而關于求解作用在平面上和曲面上靜水總壓力的計算，題目形式多樣，壓力體的形狀靈活多變，可以適當多布置作業題，讓學生盡可能多掌握各種類型的題目。同時教師可以在課堂上專門安排習題課。這樣一方面可對學生所做作業進行點評，剖析典型例題，啟發學生舉一反三；另一方面，這也可給學生提供了課堂討論的機會，引導學生掌握發現問題、解決問題的思路、方法和技巧，能對學生思維進行鍛煉，讓學生觸類旁通。[5]除了典型的計算題以外，習題課上還可以設置選擇題、填空題和判斷題等，避免學生重計算，輕概念。
目前，在考核方式上，一般是平時成績占20%，實驗成績占20%，期末成績占60%。這種考核方式雖然兼顧了期末考試和平時表現，但也存在弊端。筆者在教學過程中發現，很多學生平時作業做得不錯，但期末卷面成績非常不理想。究其原因，可能是平常作業存在抄襲現象，上課雖然出勤率高，但課上聽講不認真。如何改變這一現狀？一方面，可以適當減少平時成績所占的比重，例如平時成績占10%，期末成績占70%，實驗成績占20%；另一方面，實驗成績單獨計算，而在理論考試中，平時成績占20%，期末成績占80%。當然，更為重要的是教師要練就“火眼金睛”，要具有高度的責任心：一是對作業雷同的現象，一律給予當次作業不及格；二是要加強課堂紀律的管理，對于回答問題的情況、課上表現等都要作為平時成績的重要方面進行考核。只有這樣，才能真正體現出考核的公正性和合理性。
總之，針對應用型本科院校，流體力學的教學應與學校的辦學特色、辦學定位相結合。應在總課時量不增加的前提下，優選教材；激發學生的學習興趣，注重學生分析問題、解決問題能力的培養；加強理論與實驗相結合，增加綜合性、設計性實驗項目，鼓勵學生自己動手研發、設計小型實驗裝置，培養學生的動手能力與創造能力，這樣才能夠提高學生各方面的能力，最終實現培養“厚基礎、善實踐、能創新、高素質”的應用型人才的目標。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 張羽，張仙娥.環境工程專業《流體力學》的教學探討[J]. 華北水利水電學院學報（社科版），2010（4）：156-157.
[2] 宿程遠，張建昆，陳孟林.師范學院環境工程專業流體力學課程改革初探[J].中國電力教育，2008（12）：117-118.
[3] 王偉.土木專業工程流體力學課程教學研究[J].山西建筑，2008（21）：182-183.
流體力學重要概念范文5
關鍵詞：流體力學；課程教學；課程考核；改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）17-0091-03
《流體力學》是我校環境工程專業一門重要的基礎理論課程。流體力學是應用力學的一個分支，它以物理學為基礎，力學為依據，以數學、科學實驗及計算機為工具，研究流體平衡和運動的基本規律，以及流體與固體的相互作用力。作為一門實用的工程科學，流體力學有比較完整的體系，它不但可以獨立解決一些工程實際問題，而且可以為學習多種工程專業課打下必要的基礎。其任務在于使學生掌握流體力學的基本理論、基本計算方法、基本實驗技能以及在工程實際中的初步應用。通過該課程的學習使學生初步具備分析和解決實際流體力學問題的能力，并對后續專業課程的學習以及將來從事相關專業的工作和科研打下良好的基礎。多年來，流體力學的教學內容主要是經典的流體力學理論和傳統的實驗分析方法，偏重于理論分析，教學內容比較抽象和單一，不能反映當前流體力學學科發展的趨勢，不利于拓寬學生的知識面、提高學生的學習能力和創新能力。具體可以概括為以下幾點：
1.流體力學的教學大綱不適應高等教育改革發展的需要，對教學目標和教學基本要求的定位不準，與培養目標的要求不太一致。
2.流體力學教學與環境工程其他專業課程結合不緊，導致許多畢業生在從事環境工程過程中感覺到流體力學對環境工程的指導作用不明顯。
3.流體力學中的部分概念與化工原理中的內容相重復。
4.流體力學教材中缺乏反映近代科技成果的新內容和流體力學的新發展，與現代科學技術的發展聯系不緊密。
5.教學方法和教學手段沒有考慮到學生主體。
6.流體力學教學中沒有引入演示實驗，將其中抽象的物理過程和物理圖像形象化、直觀化，學生不容易深刻理解和掌握。
7.成績評定形式單一，不能全面地考核學生所學知識和綜合運用知識的能力?？己诵问交旧鲜峭ㄟ^學期末的一次性閉卷考試完成，試卷題型也大都為考察課程主要知識內容點的選擇題、填空題、計算題、證明題等，這種考核形式有引導學生死記硬背的傾向，缺乏對學生綜合應用能力與創新能力的考核。
這些問題的存在導致在學生心目中，流體力學似乎沒有其他專業課重要，是一門可學可不學的課程。因此，傳統的教學大綱、教學內容、教學方式、成績評定不能適應流體力學教學的需要，必須進行適當地改革，構建面向工程的教學體系，注重實踐環節訓練，搭建能力培養平臺，建立更科學的考核機制，以適應形勢的變化發展。目前，我國高校所使用的流體力學教材主要有毛根海編著的《應用流體力學》、李玉柱、苑明順編著的《流體力學》、丁祖榮編著的《流體力學》、汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學》。我校選用汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學》作為指定教材。2012年，在認真梳理流體力學、化工原理及環境工程相關學科教學內容與環境工程專業培養目標的基礎上，對流體力學教學大綱進行了修訂、對教學手段進行改進，制作完成了與汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學》相配套的多媒體課件，并在教學中投入使用，取得了良好的教學效果。
一、修訂教學大綱
根據環境工程專業培養目標修訂原有的教學大綱，使教學目標的工科特色更加明顯。
二、改革教學內容
1.刪減與化工原理重復的內容，對這部分知識點，把講授的重點放在深化和提高上。
2.將流體的物理性質、靜力學、動力學、水頭損失和水力計算作為教學的重點。
3.大幅增加適應環境工程實踐需要的內容，引入一些環境工程案例，讓同學們未進入社會就能體會到流體力學對環境工程的指導作用
三、改革教學方法
新生入學開始就召開師生見面會，讓學科負責人講解專業培養方案，有經驗的教師教授如何進入大學里的學習狀態，引導新生盡快適應大學的教育環境和人文環境，樹立全面人才培養的理念以及與之對應的教學模式、考核體系等內容。讓新生對自己的大學生活作全局規劃，從獲得知識、提高專業技能的方式方法上不斷開拓思維，尋求自己的努力方向。改變傳統的“注入式”傳授知識的教學方法，采用注重培養實踐能力的教學方法，針對具體教學內容，靈活采用內容講授、課堂討論、雙向交流、問題思考、習題訓練、器材設計與制作、企業觀摩考察等多種形式，使學生能較好地掌握流體力學的基本概念、基本規律，掌握分析解決流體力學問題的方法和思路，并使解決問題的能力得以提高。每次上新的章節時，先提出一些與環境工程實踐密切相關的問題，然后告訴學生這一章節要學習的內容，通過這些內容的學習，就可以運用所學的相關知識解決這些實際問題，讓學生帶著問題學習，就不會盲目地學，激發學習的興趣。如在流體的物理性質一章導入的階段提出“為什么經驗豐富的司機，總是要發動機預熱一段時間后才開始行駛”？在流體靜力學章節以“為什么點滴吊瓶的液體逐漸減少時而藥液的流速卻不變”？流體動力學中以“為什么飛機的頭部有一根長長的針狀物”等來導入。學完一個章節后，再告訴他們由于課堂教學時間有限，還有很多問題的解決需要更多的知識，引導大家自學。特別是課程教學已經過半以后，學生的基本流體力學知識有些儲備后，要鼓勵、啟發、指導有興趣的同學做一些拓展性的學習和思考，參與老師的科研或自己做些發明創造，如教學模具、實驗器具等科技作品，培養學生的創新能力和解決實際問題的能力。這時我會帶些有興趣的同學到污水處理廠、環保科技公司去參觀考察，了解企事業的技術需求和科技難題，和同學們一起思考探索問題的解決方案。針對流體力學中的概念和規律比較抽象和枯燥的特點，采用多媒體輔助教學與傳統教學方式相結合的教學手段，綜合運用圖像、文字、動畫等展現圖文并茂的教學內容，運用視覺效應加強教學效果、擴大知識面。例如，流體動力學章節中講述流線的性質時，我引入草原上的老鼠在夏天躲在洞穴里納涼的圖片。洞穴靠下風口堆了一個土包，外面涼爽的風能吹進洞穴，若下風口沒有土包，涼風進不去。以這種生動的形式展現課程內容，而不是簡單地播放幻燈片。學生不僅學到了知識，而且感受到知識的生動有趣性。對于重點內容，要嚴格進行板書推導，一方面有利于學生理清思路；另一方面，有利于培養學生嚴謹的科學作風，不能簡單地把熱熱鬧鬧當做生動有趣。對一些工程或生活中碰到的案例或常識，也不太容易做課堂實驗時，可以通過一些課件來模擬。將理論知識與視頻、動畫、工程案例、生活常識相結合，調動了同學們的學習激情，使其從被動式聽課轉變為主動式欣賞知識。如在流體動力學章節，我引入了美國南北戰爭時期的彼得斯堡戰役的一段視頻：講述一個叫普萊曾茨的士兵，運用流體力學知識解決地道通風的問題，巧妙地將叛軍的防御陣地炸毀。這些視頻、動畫、案例中的氛圍、情景不僅啟發了他們的思維，更讓他們享受到聽課的樂趣，激發了其學習的積極性。
四、引入演示實驗
整合現有的實驗中心、環境工程實驗室、環境科學實驗室的資源，自行搭建或購置一些演示實驗裝置，將演示實驗引入流體力學課堂，使流體力學中抽象的物理過程和物理圖像變得形象、直觀和可信，使教學內容更有表現力，便于學生深刻理解和掌握。若暫時沒有條件，也要積極引入一些相關實驗或實例的視頻，播放給同學們學習。如伯努利方程式是流體力學教學中的一個難點，非常抽象。因此，在學習這部分內容時，我就在課堂上做些表面上看起來匪夷所思的實驗，但卻可以用伯努利方程式很容易解釋這種現象。例如嘴用力吹一個漏斗，乒乓球而不落地。學生非常驚詫這個現象，立刻想知道為什么會這樣，學習的積極性立刻被調動起來。然后在黑板上畫出示意圖，再用伯努利方程式解釋，學生就會理解透徹、記憶深刻。
五、加強素質拓展
鼓勵學生積極與工程、生活、生產實際相結合，制作小發明小創造，參與科學研究、社會調查等。如在教學過程中，我多次組織學生參與各類科研論文大賽、發明大賽，取得了不錯的成績。通過這些鍛煉，不僅加深了學生對課程的理解，更重要的是培養了學生的能力，增強了學生的自信心。積極組織學生參與本科生創新創業訓練計劃、優秀畢業論文培育計劃、大學生科研論文大賽、大學生專利發明大賽以及環境與健康協會等；參與污水處理廠、環保部門、環保企業及各類生產單位的科研、生產工作。通過創建實習基地、培訓基地、現場調研、技術咨詢、項目合作等形式，獲得與流體力學有關的技術難題。再以這些問題為范例，通過現場考察、技術交流、故障診斷、問題分析、解決方案、實施效果等環節，供學生學習參考。不僅解決了工程實際問題，而且開闊了學生的視野。讓學生預先進入工作角色，以業務需求帶動求知欲望。只有在實際工作中，學生才能對專業知識的應用、交叉學科之間的作用以及教學科研的關系有越來越明晰的認識，對于專業課程的學習重點、專業知識的獲取有更明確的思路。
六、改革考核方法
教學內容、教學方法與教學手段的改革，必須與課程考核方法的改革相配套。為了提升考核環節對于人才培養的支撐度，推動教學理念與內容、方式與方法的變革，切實發揮課程考核對教學效果的檢驗與評價作用，我校于2011年制定了本科生課程考試管理辦法，2013年制定了全面提高本科教學質量的實施意見，2014年學校啟動教學考核改革試點工作，《流體力學》是我校第一批立項的課程考核改革試點課程。在新的考核方案中，我更加注重學生對基本概念、基本規律的理解，學生分析、解決實際問題的能力。實行過程化考核、多種形式的考核。全面考察學生對知識的掌握程度、概括能力和綜合應用水平。可以單元測試時采用開卷考試，期末考試采用半開卷考試，試題有一半是自己出的試題?？己嗽囶}中的開發性試題就是用所學流體力學知識解釋、處理日常生活、工程中的現象等。
1.豐富考核方式。緊扣課程目標，選擇能夠全面衡量學生學習效果的考核方式。將筆試、討論、口試、項目設計、調查報告等多種形式相結合，將知識理論識記的考察與分析解決問題能力的檢驗并重，對學生進行系統地評價。
2.強化全程評價。把課程考核貫穿于教學的全過程，將過程評價與終結評價相結合，設計不同階段、不同方式考核的分值比例，對學生的學習效果進行有效評價，改變“一考定成敗”的現象，扭轉“期末突擊死記硬背”的不良學風。過程考核在評定學生綜合素質和能力的同時，加強了對學生學習態度等非智力因素的考察，分課堂表現和課下表現，各占總成績的10%。過程考核成績占總成績的30%，期末考核占總成績的50%。過程考核有章節考核、期中考核和歸納總結考核。章節考核分3次進行，考核形式為開卷，每次5分，滿分為15；期中考核，考核形式為開卷，滿分為10分。每次考核用兩套試題，一半學生用A試題，一半同學用B試題，學生預先不知道自己拿到何種試題；歸納總結能力考核，學生根據自己對課程的把握、見解出一份合適的試卷，教師據此評分，滿分為5分。期末考核的考試形式為半開卷（一張復習紙的開卷考試），試題范圍覆蓋教學大綱，沒有課本中能直接找到的概念性記憶性試題，但又要熟記并靈活運用課本知識，強調知識的綜合應用和實踐運用。題型包括選擇題、計算題、作圖題、項目設計型和開放性試題。建立電子試題庫，實行抽題組卷，實現教考分離。試題庫中有一半是學生出的試題（由教師篩選出優質的試題，或稍作修改），一半為教師出的試題。
3.優化考核內容。以促進學生全面發展為原則，選擇考核內容。在評定學生對基礎知識、基本理論和基本技能的同時，突出對學生分析解決問題、動手能力及綜合素質的考察。采用體現創新特點的考試題型，以適應學科專業與相關行業發展的新要求。堅持合理性原則，考核內容的選擇符合考核課程目標的要求。理論知識考核的重點為課程知識體系中核心要點、基本原理的理解與運用；實踐知識方面突出對操作流程的熟悉程度、實踐結果分析運用能力的檢測；綜合素質方面的考察堅持以能否有效支撐專業發展為標準。課程考核綜合考慮各方面因素，首先是課堂表現，即學習態度，考核實行扣分制，滿分為10分。如上課曠課、玩手機、聽音樂、交頭接耳等，第一次扣1分，第二次扣2分，第三次扣5分，四次以上全扣。其次是作業考核，滿分為10分。作業次數為7，交1次作業得1分，總作業次數分為7；質量分為3，視工整度、正確率給分。
4.暢通信息反饋?？己私Y果及時上網公布，學生可以查看自己的考核成績，對自己前段時間的學習效果有一個清醒的認識，及時調整學習態度、學習方法，激發學生學習的主動性與積極性。切實發揮課程考核對教學效果的檢驗與評價作用，對教學內容與方式改革的推動作用，對學生學習投入的引導作用，促進本科教學質量的不斷提高。在教學過程中，選擇適當時機向學生征求關于教學方法、考試考核模式等方面的意見或建議，以及前段時間學習的感受，我再根據學生反饋來的信息，及時調整教學方法、手段、進度等，認真處理好教與學的關系。并根據學生的意見、可采納程度、對教學的關注程度進行打分，并計入該門課程的平時成績。
七、結束語
流體力學是一門系統性、理論性很強的應用力學課程，體現了力學、數學、物理等交叉學科在工程中的應用。因此，如何將知識傳授與提高學生應用能力、培養學生科研意識、適應社會需求相兼顧，對于教師自身素質、教學水平和教學方法是一個嚴峻的挑戰。以環境工程專業學生流體力學的工程應用能力及創新能力為目標進行教學改革，并對考核方式、內容、過程和反饋進行配套改革，推動教學理念、方法的變革。加強學生學習的積極性和主動性，對所學知識的理解和應用，真正掌握相關知識，為日后工程，科研和工作打下良好基礎。
參考文獻：
[1]王燁，李亞寧.流體力學實踐教學改革網絡體系的構建[J].力學與實踐，2013，35（3）：89-91.
[2]謝翠麗，倪玲英.工程流體力學本科課程引入CFD教學的探討[J].力學與實踐，2013，35（3）：91-93.
流體力學重要概念范文6
Fluid Mechanics Course Teaching Design
Based on Virtual Experiment Platform
GAO Junxia
（Department of Mechanical and Electrical Engineering， Tangshan College， Tangshan， Hebei 063000）
Abstract Fluid mechanics courses for abstract concepts， theories and strong， fluid movement and the lack of student perceptions of the characteristics of the fluid dynamics of virtual experiment platform designed to integrate into the classroom session， with pictures， animations and other media means and application of knowledge engineering background to explain the point， explain the physical meaning of the concepts and formulas， and combine classroom teaching with virtual experiment teaching， not only preview to help students hydrodynamic theory and the basic operation of the experiment， but also makes the students' theoretical and experimental phenomena inherent in a more thorough understanding， further enhance the overall quality of students and so the effect is obvious.
Key words fluid mechanics； virtual experiment platform； teaching design； classroom teaching； experimental teaching
1 流體力學課程改革現狀
由于流體力學概念抽象、理論性強，學生對流體運動又缺乏感性認識，流體力學課程歷來被認為是學生難學、教師難教的課程之一。為了講清概念、交代眾多公式的來龍去脈、介紹豐富的工程背景和應用知識，流體力學授課需要大量課時，這與目前國內提倡的教學改革縮減理論授課課時相矛盾。不加強基礎理論和工程應用知識難以提高教學質量，局促的課時除了教會學生做題、應付考試外沒有多少時間講解其他內容。如何更好地處理少課時與大教學量之間的矛盾，國內不少高校進行了此方面的改革，比如研制流體力學多媒體電子教案，加大網絡教學資源等等彌補課時的不足。這些措施對于課堂教學幫助很大，但均無法替代實驗教學，無法幫助學生更加深刻地理解理論、應用理論。而在實驗教學中，實驗教師的教學重點卻是教學生如何操作儀器，如何記錄處理數據，而不會關注于讓學生知道為什么要“那么做”。因此課堂教學內容與實驗教學內容之間缺乏有效的銜接與溝通，導致很多學生只知如何做實驗，而不知為何做實驗。
目前，關于虛擬實驗室設計開發的案例也很多，但多數集中于研究如何使其更好地輔助實驗教學，而對于將虛擬實驗系統與課堂教學相結合進行教學設計的研究相對較少，唐山學院機械設計制造及其自動化專業流體傳動課程組教師針對此種情況，開發了基于Flash的流體力學虛擬實驗平臺，并將之與課堂教學相結合，進行了基于虛擬實驗平臺的理論教學與虛擬實驗教學相結合的教學設計與探索。
2 基于Flash的流體力學虛擬實驗平臺簡介
用Flash做動畫比較靈活，如表現運動機理、物理過程、動作分解等，也可編程。流體力學虛擬實驗平臺基于Flash語言而編制，主要是為建立一種創造和引導模擬實驗的交互環節，通過與實驗教學教師接洽，利用Flash將實驗設備虛擬化，并用動畫的手段將實驗現象演示出來，學生根據需要選擇實驗項目。以“動量守恒實驗”為例，在虛擬實驗平臺上運行該實驗，界面如圖1所示，既可以通過“原理”標簽學習實驗原理，同時還可以觀測到動量守恒實驗現象的動態演示。虛擬實驗可以讓學生熟悉實驗流程、處理一些常見的難點問題。學生如果需要，也可以不厭其煩地反復練習，直至熟悉掌握實驗操作技能。
3 教學設計與實踐
教學的目的在于使學生真正掌握應知應會的內容，并且獲得能力上的鍛煉和提高。下面以唐山學院機械設計制造及其自動化專業流體力學課程教學為例，簡介基于虛擬實驗平臺的流體力學課程教學設計。
3.1 基于虛擬實驗的研討式教學
首先教師帶學生一起溫習中學時的動量定理內容，而后提出疑問：當介質不再時固體，而是液體時，動量定理還適用嗎？如何用？以啟發式教學思想為基礎，在教師的引導下啟發學生積極主動地思考問題，并在同學之間、師生之間進行相互交流和互動式思考和學習，進而公式推導獲得動量方程，而后利用流體力學虛擬實驗平臺演示動量守恒實驗過程，請學生根據實驗觀察，討論分析該實驗的驗證原理。這種將課堂教學與虛擬實驗教學相結合的方式，不僅幫助學生進行了流體力學實驗的預習，而且使得學生對實驗現象和實驗數據處理的理論理解得更加透徹深入，提高了學生的思維能力和對一些重要概念的理解力。
3.2 操作訓練與思維訓練相結合
沿程阻力損失的計算是流體力學課程的教學重點之一，而其中的沿程阻力系數的正確選擇尤其關鍵，同時這里也涉及到一個很著名的實驗：尼古拉茲實驗。唐山學院機械設計制造及其自動化專業流體力學課程的理論授課教師和實驗教師并不是同一人，該課程有6學時實驗，其中一個實驗為“沿程阻力系數測定實驗”。在最終的實驗操作考核中，理論授課教師通過觀察學生 “沿程阻力系數測定實驗” 實驗操作過程，發現學生操作很熟練，記錄數據整齊認真，并且很快地利用實驗指導書中給出的層流狀態下的計算公式算出了沿程阻力系數的數值，但其中存在一個問題被學生忽略了，即根據計算的結果核實是否真正是層流流動狀態。如果閥門開度合理，大部分同學的結果應該是可信的，但是任何實驗過程中，均無法排除一些其他人為因素。操作技能訓練的同時，學生并未注意到分析并解決問題的嚴密性，思維訓練未達到與操作訓練同步。
將虛擬實驗平臺引入課堂教學后，授課教師在學生們完成此實驗項目后，再次在課堂上演示實驗過程，并將兩組往屆學生的實驗考核記錄數據（一組數據正常，一組異常）以及得出的沿程阻力系數結果記錄在黑板上，教師提出質疑，即該實驗能否反映Re與尼古拉茲實驗曲線的內在聯系？因是小班授課（共28名學生），將全班學生分成7個小組，在討論中，學生反復研究教材內容，推敲實驗數據，最后幾乎每個小組都得出了較全面的結論。此種方式的開展，比填鴨式的反復做題強化訓練得到的學習效果好很多。
如果授課教師在教學設計中能夠充分利用虛擬實驗平臺，則教學效果可大大提高，學生收效顯著。
