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流體力學的現象范文1
[論文摘要]結合學習主體所處的時代環境變化和流體力學知識體系的學科跨度大以及對數學基礎知識要求很高的特點，分析了流體力學教學中存在的問題和難點，提出大量采用實驗模型和實例教學以加強流體流動現象的觀察理解對提高流體力學教學效果的必要性和重要性。
前言
流體無固定形狀，即使受到的剪切力再小，只要持續存在，其變形便會隨時間持續增大，不像固體那樣，一定的受力只能產生一定的變形。流體力學的基本理論非常嚴密，描述流體流動現象的數學方程非常復雜，高度非線性[1]，因此學生對流體力學敬而遠之的現象比較嚴重。此外由于因特網及電子計算機的普及，各種虛擬現象泛濫，在這樣的環境下成長的學生接觸和感受實際發生的各種流體流動現象的機會大大減少，對自然現象的觀察和理解能力很弱。很多學生在接受流體力學教育之前所受的應試教育的影響下[2]，學習只是為了在短時間內對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，近年來許多學者從教育學的角度提出了疑問[2]。只有直面實際的流體流動現象，抓住問題的本質，才能誕生真正的學問和研究。筆者基于對本科和研究生的流體學教學中存在的難點和問題，指出了重視流體流動現象的觀察和理解對提高流體力學的教學效果的必要性和重要性。
一、流體力學教學面臨的問題
（一）新形勢下學生所處的社會環境變化
學生從小利用電腦打電子游戲的玩耍時間和機會大大超過了自己親自動手制作道具及模型的體感玩耍時間，通過體感玩耍接觸和觀察自然現象的機會大大減少。
因特網的普及使得在短時間內獲得大量的信息或實時獲得信息成為可能，近年來出現學生過度依賴因特網的傾向，疏遠了紙質圖書及相關文獻這些知識比較系統邏輯性也有保證的傳統信息載體。但因特網上除了正確的信息外，還有很多不準確甚至錯誤的信息，即使是正確的信息，各信息段之間也缺乏系統性，因此學生僅通過因特網難以建立系統的知識體系的。
手機在學生中的普及也使得學生們在實際問題時，不是自己獨立分析問題，找出問題發生的原因，而是直接利用手機詢問他人求得答案，這樣很難培養獨立制定計劃，對可能事態進行預測，獨立進行解決問題的能力。這恰恰是對一個未來走向社會成為一個優秀的技術人員的必經的磨礪之道。
（二）流體力學教學面臨的問題
流體流動的力學模型及其運動的物理意義難以理解[3]。流體粘性產生的模型與牛頓粘性定律之間的對應關系就是最好的一個例證。大多數學生雖然能夠使用牛頓粘性定律進行計算，但對運動的流體為何會產生粘性卻不能正確的理解。的確，對于涉及到流體力學的某些技術或產品設計，只要懂得一定的計算即可，但是對于開發和設計全新的產品，如不能準確把握所涉及到的相關流體流動的物理本質，有時會產生完全錯誤的設計結果。
流體的運動狀態繁多，流體力學融合領域廣，要求學生掌握更多的學科預備知識，尤其對數學知識的要求更高，使部分學生覺得流體力學是難以接近的一門課。同一流動現象常?？梢詮亩鄠€角度進行解釋，容易使學生產生混亂。比如對翼型的流體力學工作原理，可以從流體流動的動量變化、伯努利方程、壓力積分、流線的曲率變化等幾個方面進行解釋，解釋方法之多反而會使學生產生混亂，但每一種解釋方法都是正確的，解釋的都是一個本質，只有完全理解各種解釋方法所依據的理論，才可以解除認識上的混亂，將學到的知識條理化、系統化。
描述流體流動的數學方程高度非線性化，數學上求解比較困難。描述流體流動的納維斯方程和能量方程是否可以求解以及數學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學功底，但近年來學生的數學和力學基礎存在下降的趨勢。
學生在進入大學前所接受的應試教育的影響很大，以考試成績自評學習效果的認識根深蒂固[4]。實際的流體流動現象往往沒有單純的標準答案，有時甚至存在多個解，重要的是抓住流動現象的物理本質，系統的理解流體力學的基本原理。
二、教學方法對應
解決上述問題的根本方法，筆者認為只有從流體力學教學上，直面涉及流體的各種現象，使學生準確的把握物理本質。為此在流體力學課堂上，廣泛采用流體模型教學和實例教學，增加學生觀察理解各種流動現象的機會，喚起他們對本門課的興趣的同時，讓他們形成為探究流動現象背后的物理本質進行思考的習慣，這對解決流體力學教學所面臨的問題至關重要。
使用電吹風斜向上吹一個讓學生事先準備好的氣球模型，沒經驗的學生會意外的發現氣球會向斜上方飄起。這一流體流動現象可從風從氣球上部通過時，由于氣球表面的影響風的流向會產生變化，也就是流線產生彎曲，根據風的動量變化必然產生使得氣球浮起的升力得到解釋，還可以從物體繞流邊界層效應得到解釋。從這一簡單的模型教學，還可以解釋飛機的機翼通過改變空氣的流向進而獲得升力的流體力學上的工作原理。
在一個裝滿水的塑料瓶內分別放入密度大于水和小于水的鋼球和泡沫小球，然后放在一個可移動桌面上，使桌面等直線加速運動，可發現鋼球運動較慢留在瓶底，而泡沫球運動較快停在瓶嘴附近。觀察這一個現象引導學生：泡沫球運動得較快是因為等加速運動瓶內流體的靜壓在運動方向上遞減形成壓力梯度，小球的前進方向的壓力大于等加速運動產生的慣性力，因此小球相對于塑料瓶向前運動；而作用于鋼球的前進方向的靜壓力雖然與泡沫小球相同，但慣性力大于前進方向的靜壓力，因此鋼球相對于塑料瓶向后移動。這一模型教學比一般教科書上關于流體等加速直線運動流體的靜壓分布的例題更容易使學生抓住問題本質，且能培養學生獨立思考之習慣，使學生體會到透過流體流動現象來正確觀察和理解把握流體力學基本規律的樂趣。
經常使用立式洗衣機的人都知道，洗完衣服后，衣兜總要被翻過來，假如原來兜里裝有硬幣等硬物，也會被掏出來[5]。把這個實例在課堂上講出后，學生們甚有興趣，追問其中的奧秘，當教師根據伯努利定律做出解釋并介紹伯努利這位集物理學家、數學家、力學家及醫學家于一身的瑞士的大科學家的基本情況后，學生們頓時對這位科學家充滿了崇敬之情，通過大量這種實驗模型及實例教學，學生們對學習流體力學這門課更有了興趣和信心，教學效果的提高自不待言。
三、結語
本文詳盡的分析了計算機、因特網、手機等現代化通訊工具普及后對學生產生的影響，由于流體力學課程知識體系的特點，這種影響產生的負面問題很多，尤其是教授成長在應試教育體制下走入大學的學生，更需要轉換認識，改變教學觀念，在課堂教學中廣泛植入實驗模型教學和實例教學，讓學生直面實際存在的各種流體流動現象，通過實際的流體流動現象的觀察和理解，達到生動及形象的把握這些流動現象背后的流體力學的基本定理，有效提升教學效果的同時，通過簡單實驗模型的制作還可提高學生的動手能力，這對學生走向社會成為一個具有創造性思維能力、獨立思考的優秀技術人員也是一個必不可少的雛形磨礪。
[參考文獻]
[1]黃衛星.工程流體力學[M].北京:化學工業出版社，2008.
[2]李丹，楊斯瑞.應試教育與創造性人才的培養[J].繼續教育研究， 2009， 25(2): 180-185
[3]向文英，程光均.流體力學教學與實驗創新[J].重慶大學學報(社會科學版)，2003，18(4): 21-26.
流體力學的現象范文2
關鍵詞 應用型大學 流體力學 教學改 革CFD
應用型教育是以培養知識和能力全面發展，面向生產實踐一線的應用型人才為目標的高等教育。流體力學作為我校理論與應用力學專業的一門重要的專業基礎課，非常廣泛地應用在實際工程中，如管道水力計算以及城市管網設計等。流體力學基本概念多、公式復雜、內容抽象，有較強理論性和較強工程實際意義。然而作者在多年的流體力學教學過程中發現學生普遍感覺該課程比較枯燥難學，學習積極性不高，期末考試及格率較低，應用性不。因此，在我校向“應用型特色科技大學”轉型的大背景下，如何適應“應用型本科教育”的要求，是流體力學教學及實踐中必須面對的問題。
1目前，我校流體力學課程教學存在的問題
（1）教材內容設計偏重理論推導。目前我校使用的流體力學教材主要強調課程的完整性和系統性，偏重于理論推導，選用的例題和練習題的設計過于理想化，與實際應用相脫離，應用性設計不夠突出，偏重于介紹流體力學可以解決工程問題這一點，造成學生剛接觸工程問題時就手足無措，這與應用型大學的培養要求不相適應。
（2）課堂教學效果不好。作者在流體力學課堂教學中發現，通過緒論課的大量工程實例以及視頻教學能調動學生學習的積極性，開學初期，教學效果相對較好，而隨著課程的進行、課程難度的加深，學生的學習積極性越來越低。主要原因有：①學生對流體力學涉及的高等數學、理論力學等課程的知識掌握不盡如意；②流體力學理論性較強，公式推導多，與實際應用相脫節。
（3）缺乏計算流體力學仿真軟件實踐教學。計算流體力學（CFD）技術作為一種數值模擬方法，在實際工程中的應用越來越廣泛，借助CFD技術，可以得到流動細節，如速度、壓力、能量損失、湍動量、漩渦等，從而在產品結構設計和優化方面發揮重要的作用。這就要求技術人員掌握流體力學分析、數值模擬及優化設計的能力。而現階段我校的流體力學教學中并未引入CFD技術，僅安排了一次課來介紹計算流體力學的內容，且完全進行理論教學，學生學了一大堆理論公式，但拿到實際工程問題卻無從下手。
2教學目標和內容設計
針對上述問題，作者在結合本?！皯眯吞厣萍即髮W”的發展方向下對流體力學課程課堂教學方式及實踐環節進行改革。從課程教學內容，教學方式方法，實踐環節等方面進行設計，解決學生學習興趣低，課堂教學效果較差，理論與應用相脫離的問題。同時，通過借助CFD豐富教學內容，增強實用性，使學生會用仿真軟件求解工程問題。具體改革內容：
2.1突出應用性教學
以培養應用型人才為教學目標，結合流體力學的課程特點，將教學內容分為基礎理論教學部分和考慮應用的專題教學部分。
基礎理論教學內容包括流體力學基本概念、基本原理和基本方程，這是應用的基礎，要求學生重點掌握。授課過程中強調對基本概念的理解和基本理論的應用，而弱化對方程的數學推導，但應明確方程的意義、適用條件以及如何應用方程解決實際問題。專題教學以實際工程問題為切入點，例如以均質液體對平壁和曲壁的總壓力為例，從為什么對平壁和曲壁總壓力進行計算（壓力容器，水壩，潛艇等結構安全），引申出相關知識點（平壁和曲壁總壓力的大小、作用點、壓力體等）和基本理論（流體靜力學基本方程、歐拉平衡方程等），以此加強學生解決實際工程問題的能力。
2.2課堂教學方法設計具有針對性
課堂教學方法也是影響教學效果的重要因素。傳統教學方法以教師主講為主，缺乏與學生的有效互動和交流，教學效果較差。本課程采用師生互動的方式進行教學，對理論教學部分采用教師主講和提問、學生回答的方式；對專題教學的課后練習，集中安排一次課進行分組上講臺匯報，學生自己當評委，自己打分，鍛煉學生主動思考和動手能力，增強對課程應用性的理解。同時，采用多媒體授課，圖片和視頻能形象直觀地表現文字和語言不能描述的現象，如雷諾實驗、卡門渦街等。在成績的構成上除課后作業和專題匯報外，還布置一個課外小任務一觀察生活中的流體力學，例如空調掛機安裝位置問題，讓學生發現生活中的流體力學現象，并結合課堂所學理論知識進行分析，增強學生發現問題、解決問題的能力。
2.3將CFD技術引入課堂教學
在理論教學和專題教學完成后將CFD技術應用于教學之中，做到數值仿真計算與理論推導相結合，增強流體力學的應用性。
（1）授課時對流體力學商用數值仿真軟件Fluent的操作步驟做簡要介紹，結合我校的數值仿真中心，完成代表性例題的數值分析計算，將數值仿真結果與理論解進行對比。
（2）將工程實際問題引入流體力學教學，提高學生面對具體問題的實際操作能力。每學期邀請兩位具有豐富工程實際問題經驗的校外人員來校給學生做一次報告，向學生介紹其建立工程問題的簡化模型和簡化過程，以及采用Fluent求解過程和結果，讓學生學會面對工程問題時準確建立力學模型的能力，同時開闊學生的視野，提高學習積極性。
3主要特色
（1）突出實用性。在流體力學課程教育中調整教學內容，添加CFD技術的實踐，同時邀請經驗豐富的校外人員進課堂，為學生講解企業中的實際問題，教會學生學以致用，學生通過課程教學掌握該工具之后能更好地跟進企業工作并提高就業質量。（2）主次明確。強調實用性的同時，也不完全放棄對公式推導能力的教學，采取理論聯與工程實際相結合的方式，在提高學習主動性的同時，增強對基礎理論的認知。
流體力學的現象范文3
關鍵詞:多媒體教學;工程流體力學;教學效果
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1673-291X(2010)03-0247-01
一、前言
隨著計算機技術的普及和網絡技術的迅速發展,多媒體教學已被高等院校廣泛采用,并深受廣大師生的歡迎。因此,利用多媒體教學手段開發學習資源,構建新的教學模式,達到最佳教學效果,成為國內外提高教學質量、改革教學方式的重要手段。
本文通過工程流體力學教學實踐,探討多媒體教學在授課過程中產生的效果。提出了在工程流體力學教學活動中將多媒體技術與傳統教學手段相結合,活躍課堂氣氛,提高學生學習的積極性和主動性。達到優化教學效果的目標。
二、傳統教學模式的利與弊
傳統教學模式歷史悠久,教育理論成熟,已經積累了豐富的經驗。在傳統教學中,通過教師的形象、生動的講述,學生易于接受,師生之間可以面對面地探討疑難問題。對于工程流體力學而言,教學內容不可避免地會涉及到數學公式的推導,傳統的板書教學方式即可以留給學生更多的思考時間,同時又可以加深學生對公式推導過程的理解,加強記憶。然而傳統式教學主要依靠粉筆與黑板的教學條件,是以教師為主體的教學模式,從而大大降低了教學效率,也扼殺了學生個性的發揮和創意的產生。
三、多媒體教學的特點
多媒體教學以其鮮明的教學特點,豐富的教學內容,形象生動的教學情景,在教學過程中發揮了重要的作用:
第一,激發學習興趣,有利于提高課堂效率。興趣是學生獲取知識、拓寬視野、豐富心理活動最主要的推動力。多媒體技術綜合應用文字、圖片、動畫和視頻等資料來進行教學活動,激發學生的學習興趣,從根本上改變了傳統教學模式的單調性。而且多媒體教學可以充分發揮學生聽覺、視覺等器官對信息的接收,對學生的眼、耳等器官進行多重刺激,從而活躍學生的思維,增強學生記憶力,提高課堂效率。第二,直觀、易懂,有利于提高教學質量。流體力學是從力學的觀點出發,主要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,在日常生活和各種工程實際中具有廣泛的應用領域,是動力工程和流體機械專業一門重要的專業基礎課。與固體的運動規律相比,流體在運動過程中存在諸如激波、接觸面間斷、兩相流體之間相互摻混等復雜現象。多媒體教學手段能夠通過圖片、動畫和視頻資料等直觀、清晰地觀看復雜的流動現象,使學生較容易地掌握相關內容,提高教學質量。第三,增加教學容量,節約空間和時間。工程流體力學研究內容較多,涉及范圍較廣,在有限的課時內傳授給學生的信息量較大。傳統教學中知識的傳播主要靠教師的口授與黑板板書,在一定程度上限制了課堂信息的含量,多媒體教學充分地利用了電腦能夠存貯大量信息的優勢,授課的信息量明顯增多,教學內容更加豐富,使學生在有限的時間內接收更多的知識,開闊了學生視野,增加課堂知識的容量,提高了教學的效率。
四、多媒體教學手段與傳統教學方式相結合
多媒體教學的發展并不意味著摒棄一切傳統的教學方法和手段,而是將多媒體教學與傳統教學方式相結合,揚長避短,發揮各自的優勢,更好地服務于教學工作。
工程流體力學教學內容主要包括兩大部分,理論教學和流體力學實驗教學。
工程流體力學理論教學部分包含大量流體力學的基本概念、基本方程和一些復雜的流動現象。例如在教學過程中,流體靜力學基本方程的推導過程依然使用傳統教學中的板書,這樣既可以留給學生足夠的思考時間,又可以加深學生對公式推導過程的理解,加強學生的記憶能力。而對于某些基本概念和特定的流動現象,可以通過多媒體教學手段,加深學生對基本概念和流動現象的理解。
流體力學實驗是流體力學教學中的重要組成部分之一,貫穿于課程始終。現行流體力學教學實驗多為驗證性實驗,實驗方法單一,同時,還受實驗老師較少、實驗課時有限以及設備等多種因素的影響,學生選擇的范圍極小,在很大程度上制約了學生思考問題、分析問題、解決問題的能力,不能很好地達到流體力學實驗教學的要求。然而引入多媒體教學手段以后,學生可以靈活地改變實驗條件,演示各種實驗現象。
參考文獻:
流體力學的現象范文4
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?！保崮芄こ潭墝W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?！案叩攘黧w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。考慮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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流體力學的現象范文5
[關鍵詞]流體力學 教學方法 生活常識
一、前言
《工程流體力學》是機械類各專業的一門重要技術基礎課，該課程主要講述流體力學的基本原理及其在工程中的應用。它是為學生后面專業課的學習的基礎，對學生的要求較高，但由于該課程對學生的高等數學、大學物理、工程力學以及綜合分析和處理問題的能力的要求較高，因此學生普遍反映是一門難學的課程。為了讓學生較好地學習這門課程，任課應該做到以下幾點。
二、方法
1.上好緒論課
緒論課不僅僅是指《工程流體力學》課程教學的開始，同時也應該是每一章的前言介紹。
在緒論課的教學上，教師應該把握以下三點：(1)樹立學生學習該課程的信心。由于上新課的學生可能從各種渠道了解的流體力學是一門難學的課程，從而對該課程產生畏懼感，學生就會帶著一種逃避心理去學習，僅僅接受課堂上的知識，而自己不去鉆研思考，這樣是學不好該課程的。教師要讓學生感覺到，這門課程并不難學，其實我們在中學的時候已經接觸到了其中的很多內容，只是現在表述發生了變化或者增添了新的內容，使該學科體系更加完善、合理；(2)教師需要激發學生的學習興趣。興趣是學習的最大動力，教師應該讓學生直觀形象地了解工程流體力學的廣泛應用性以及內容的趣味性，將一些學生感興趣的與日常生活或生產實際有關的例子介紹給學生；(3)突出課程的重要意義和實踐價值。教師應在緒論課中做到精心組織策劃，讓學生了解該學科體系的研究對象和研究方法，讓學生知道為什么要學習該課程，在今后的學習中應該用什么樣的方法去學習。
在大多數的教材中，在每一章之前，都會有一段比較簡短的文字介紹，告訴學生本章的知識點以及相應的學習方法，這是比較重要的一個部分，能夠使學生站在一定的高度把握整章的內容，知道各知識體系之間的相互結構，但是學生在閱讀的時候往往會忽略的，以至于學完課程之后，只能對簡單的問題進行分析處理，遇到復雜的問題就不知道從哪個地方著手，因此需要教師在講課時加以強調。
2.及時對所學內容進行總結
工程流體力學是以流體作為研究對象的，所涉及的概念比較多，容易讓學生產生混淆。如果及時的對所學內容進行總結，就會加深學生對概念的理解和記憶。例如，流體力學中有幾個比較重要概念，理想流體、定常流動、不可壓縮、平面流動、無旋運動等等，在任何一本教材中，這些概念都不是同時出現的，學生可能會對某些概念產生遺忘，或者是知道概念，但不知道具體該如何去應用，因此在相關概念介紹完之后，可以建立如下的表1，使個概念的物理含義，數學表達式一目了然。由于目前流體力學教材大多按照由淺入深的原則編寫，即先講靜力學后講動力學；先講一元流動后講平面流動；先講理想流體后講粘性流體。各章的內容分得比較細，每一章都有許多公式和理論，各公式的得出也分別采取了不同的方法，給人以流體力學的理論模型和公式非常之多難于掌握的感覺。實際上，這些理論和公式大多是交叉重復的，因此對于教材中出現的流體靜止的微分方程、理想流體的運動方程以及N-S方程也可以放在一起加以總結。
另外，在有些時候，學生學完了一章的內容，卻不清楚這一章到底在研究一個什么問題，這就更需要教師在上課時進行總結。以文獻[1]的第四章為例，在前面的及格小節中介紹了流體運動狀態、紊流的分布狀況等等，學生學完之后往往會產生疑惑：為什么要研究這些東西?其中哪些是重點?作為教師應該及時告訴學生，這一章研究的是如何計算粘性流體的流動損失，其中關鍵的是沿程阻力系數的計算，而沿程阻力系數與流體流動的狀態有關，層流可以有定解，而紊流中影響沿程阻力系數的因素過多，大多數用半理論半試驗的方法求解，前面的內容是為后面做鋪墊的，主要講述了研究流體的一種思路，這樣學生才能夠站在一定的高度去學習和思考。
表1 物理概念和表達式的對應關系表
3.將流體力學知識與中學知識和生活聯系起來
學生在學習的時候，往往會把自己新學到的知識和原有知識進行聯系，同時做出比較。教師應該掌握學生的學習心理，積極引導學生進行學習。例如在講解伯努力方程時，為了加深學生對公式的記憶和理解，可以將方程兩邊同乘以mg，所得到的結果類似于中學所學到的機械能守衡，首先使學生了解到伯努力方程的實質是能量守衡；但是與機械能守衡相比多出來pm/ρ=pV一項，可以解釋成因為流體的流動性，整個流體不是一個整體，流體之間還存在壓力能的作用，讓學生進一步理解的流體的流動性所產生的影響；最后可以使學生清楚地理解每一項的含義：位置水頭、速度水頭以及壓力水頭。同樣的，在學習靜止液體的壓強分布是可以和中學的壓強計算公式聯系起來，學習動量方程的時候可以和中學的沖量定律聯系起來等等。
流體力學的理論性較強，公式較多，學生的理解比較困難，也缺乏相應的學習興趣，需要教師在講課過程中不斷和生活相聯系。需要教師在課程的講解過程中，多穿插一些實際生活中的現象，與課本中的理論結合起來講，可大大提高學生的學習興趣。例如，在講流體的粘性時，可以讓學生比較水的粘性和糖漿的粘性；在講解流體流動的兩種狀態的時候，可以讓學生回想輕輕打開水龍頭時的現象：開始水流是一非常細的層流細流，隨著水流下降，在重力加速度作用下，速度逐漸加快，水滴開始飄動，水流由層流轉化為紊流；在在講解因邊界層分離而產生的壓差阻力，可以談談現實中的克服壓差阻力的方法，一是將物體表面做成流線型(如汽車)，二是增大物體表面的粗糙度，增大紊流度(如壘球)，從而推遲邊界層的分離。
4.注重對學生學習方法的培養
“授人以魚，不如授人以漁”?！豆こ塘黧w力學》不同于其它力學，所用的研究方法――歐拉法――是學生首次遇到的，讓學生掌握方法顯得尤為重要。另外，由于課堂教學時間的限制，教師不可能把每一個問題都講透徹，就需要學生自己課后去領悟。例如，在講解水擊的形成、音速以及激波的時候，為了滿足定常的條件，都用到了相同的坐標建立方法和分析方法，教師在課程上只需要講清楚一個問題，剩下的只需要強調幾個物理現象之間的區別以及由此產生不同的結論就可以了，這樣既提高了了學生學習學習方法的能力，又節約了課堂教學時間。同樣的還有流體運動方程的推導、相似準則數表達式的推導等等。
三、結束語
綜上所述，上好緒論課、及時對所學內容進行總結、將流體力學知識與中學知識和生活聯系起來以及讓學生注重對學習方法的學習是教師在講授《工程流體力學》課程中需要注意的幾個方面，這四個方面在實際講課中并沒有明顯的界線，是相互聯系的：上好緒論課是課程前的準備，及時對所學內容進行總結是課程后的復習，而將流體力學知識與中學知識和生活聯系起來以及讓學生注重對學習方法的學習是方法和手段。如何提高《工程流體力學》課程的教學水平是一個十分廣泛而復雜的課題，以上只是筆者在教學改革中的一些體會和認識，其中許多問題尚需進一步探索和研究。
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流體力學的現象范文6
根據流體力學課程的性質、特點，結合自身的工程實踐經歷和教學體會，文章從優化教材內容、提煉講授方法、發揮傳統教學模式優勢、挖掘多媒體教學潛力、培養學生科研能力等方面，探討了流體力學課程教學改革的具體措施和成效，提出了有益于學生理解流體力學重點內容的教學方法。此研究對改善流體力學課程的教學效果、探索大專業背景下的專業基礎課教學模式有一定的參考意義。
關鍵詞：流體力學； 教學改革； 實踐教學； 創新能力
中圖分類號：G420 文獻標志碼：A 文章編號：
10052909（2013）04004103
流體力學是關于流體機械運動規律及其應用的一門學科，是力學的一個分支。中國各高校的土木工程、流體機械、農林、石油化工等專業均開設了流體力學課程，它屬于專業基礎課。
該門課所涉及的基本原理和基礎理論對專業課的學習、課程設計、畢業設計以至解決工程實際問題等起著非常重要的理論支撐作用和指導意義。尤其對于工科學生，他們畢業后大部分在生產一線從事技術管理工作，必須具備一定的專業基礎、技術應用和現場協調能力。這就要求流體力學課程教學將理論知識與實踐能力培養相結合，將課堂教學與實踐教學相結合，不斷改進教學方法，積極探索適應工科學生專業設置和就業主導方向的課程教學新模式。蘭州交通大學在土木工程、環境工程、市政工程、建筑環境與設備工程、熱能動力工程等專業均開設了流體力學課，在長期的教學實踐中積累了一些該課程的教學體會。
一、優化教材內容，課堂講解力求深入淺出
流體力學課程體系的主要內容包括基本理論和實驗兩大部分。由于流體力學學科的快速發展以及社會對各專業學生知識結構要求的不斷變化，有些在用教材已不能滿足教學要求。因此，教師在備課時要盡可能多地參閱質量高、實用性強的教材，力求對同一個問題進行多角度分析。教學中應將不同教材版本的不同提法告訴學生，讓學生課后獨立思考并提出自己的見解。在制定教學計劃時，應該從課程內容的系統性和完整性出發，將教材原有章節順序重新調整，便于學生對相關知識的理解。比如，在講解流體運動學基礎、動
力學基礎時，先從粘性流體三維不可壓縮流動的運動微分
方程（即N-S方程）入手，對實際流體的流動特征進行描述，學生就可獲得流體動力學的基本輪廓，進而了解只要該方程中粘性力項為零就可得到理想流體運動微分方程。在此基礎上，再令加速度項為零（即流體處于靜止狀態或相對平衡狀態），就可得到流體平衡微分方程（即歐拉方程）。通過這一調整，省去了許多推導過程，而且也能讓學生對流體質點運動的力學機制有更明晰的認識。
在課堂講解上，教師要力求做到深入淺出。流體力學中的一些公式或方程的推導過程很繁雜，教師過多地羅列推導內容會導致學生的厭學情緒，甚至有些聽不懂的干脆就放棄學習。比如，在講解流體微團運動分析時，可以將多數學生兒時玩的“泥球沿坡面下滾”游戲作為例子來講解，因為大部分學生有過這樣的親身體驗，他們很容易理解泥球在滾動的同時將伴隨變形和旋轉，這樣后面的推導就容易被學生接受了。在講解管嘴出流時，可以學生每天接觸的水龍頭用水的例子。比如在12∶00-13∶00期間用水，12∶00時流出水龍頭的水流速度很大，隨著鍋筒內水位的逐漸下降，到接近13∶00時用水，在同樣的水龍頭開度下，水龍頭內的水流速度明顯要比12∶00時的流速小，學生由此很容易理解有效作用水頭與排水量的關系。
二、發揮傳統教學模式的優勢
傳統教學模式即教師以講解、板書的形式將知識傳授給學生的一種教學方法。該方法在不同層次的教學活動中發揮了積極的作用。教師生動、形象的描述以及肢體語言能使學生有身臨其境之感，這種教學模式有利于教師主導作用的發揮，教師可以根據課堂上學生的反應來適時調整講解速度和思路，并以板書的形式突出重點和難點。流體力課程中有相當一部分內容是力學知識和數學知識的綜合，只有通過嚴密推導或作圖才能比較透徹地講清其基本原理。比如連續性方程、能量方程、動量方程、（N-S）方程等是流體力學中的經典理論，也是難點所在。只有通過板書推導，學生才能理解其物理事實，明確其解決工程問題的一般思路和步驟。流體微團運動分析一節是運動學中的核心內容，許多學生很難理解流體微團能同時具有“平動、變形（線變形和角變形）、旋轉”三種運動趨勢。這就要求教師從介紹速度分解定理入手，通過理論推導和對流體微團運動變形的圖示兩種方法來講解。水擊現象中伴隨管道中壓力和流速交替變化從而引起壓力波的“順向”及“逆向”傳播過程，如果不通過在黑板上逐步圖示的方法，學生很難明白水擊發生的物理實質。另外，傳統教學方法也能展示教師的板書和繪圖功底。如果教師的書法很漂亮，徒手繪圖效果好，能增加學生對教師的敬重感，從而激發他們對流體力學課程的學習興趣。
三、深挖多媒體教學潛力
隨著科技的飛速發展和國家對教學投資力度的加大，現代化的教學手段在提高課程教學質量上發揮了重要作用。在流體力學課程教學中，通過播放課件、視頻、教學片等，能讓學生很直觀地理解流體流動的具體特征。比如，漩渦的形成、管嘴出流時真空區的形成、兩個相鄰局部阻礙之間的干擾等現象，這些內容用枯燥的文字描述是很難理解的，但利用多媒體演示，學生從動態的、形象逼真的圖像中就很容易理解流體力學現象。紊流是一種高度復雜的三維非穩態、有旋流動。對其流動規律的研究一直是流體力學學科領域的熱點和難點。紊流中，存在高流速層的流體質點進入低流速層，并與低流速層質點發生動量交換，以及低流速層流體質點進入高流速層與高流速層質點發生動量交換的過程。過去教師通過板書圖示講解之后，仍有近70%的學生不理解雷諾應力與紊流脈動的因果關系。但是，通過動漫形式顯示具有不同初速度的流體質點進入另一流層后對兩個流體質點速度在不同方向的影響過程，使這一復雜問題簡單化，學生也容易接受。另外，利用教學錄像，學生對流體力學現象尤其是大海的潮起潮落、龍卷風運動、橋墩后尾流變化，以及1940年美國塔科馬海峽大橋由于風振而坍塌的整個過程印象深刻。多年的經驗表明：多媒體在教學中的運用對于激發學生學習流體力學的興趣、增強求知欲、開闊視野起到了積極的作用。但是，多媒體教學潛力的開發取決于教師的前期投入，也就是說，授課前教師必須投入大量的精力制作多媒體課件，使其包含豐富的教學內容，同時還能調動學生積極的參與意識[1]。只有這樣，作為傳統教學方法輔助手段的多媒體教學，才能在幫助學生理解難點、掌握重點、提高學習效率上發揮越來越重要的作用。
四、加強科研實訓，開闊學生視野
引導學生參與科研活動，在科學研究中增長學生的專業知識，開闊學生的學術視野。教師在完成課堂教學任務之后，就課內某一知識點引導學生查閱相關文獻，開展科學研究，培養學生的科研意識，提高其認知水平。學生以書面形式定期反映自己在查閱文獻和學習研究中的收獲。教師根據學生書面總結的完成情況給予評價。此外，教師也鼓勵學生主動參與校內外的科研活動，并定期寫出自己的體會交指導教師評定[2-3]。學生參與的科研內容即使與其所學專業的學科領域有一定距離，也將得到支持，因為參與科研活動對學生能起到開闊視野、激發科研熱情、訓練科研思維的作用[4]。同時還將進一步密切科學研究與專業學習之間的關系，為學生進入更高層次的學習和工作打下堅實的基礎[3]。
流體力學是一門系統性和理論性都較強的課程，它既體現了經典力學的基本思想，也反映了數學、物理、機械等多學科在現代工程中的交叉應用。在學分制教學管理體制和大專業背景下的人才培養模式，根據學生的基礎和專業培養目標來尋求合適的教學方法，構建有創新特色的流體力學課程教學改革體系，是一個艱難而漫長的過程，還需要在今后的教學工作中作出更多的努力。
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Investigation and practice on multiangle teaching method of fluid mechanics
WANG Yea， LI Yaningb
（a. School of Environmental and Municipal Engineering； b. School of Automation and Electrical Engineering， Lanzhou Jiaotong University， Gansu 730070， P. R. China）
Abstract：
