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工程流體力學論文范文1
論文關鍵詞：流體力學；制冷與低溫工程；教學改革
目前，鄭州輕工業學院（以下簡稱“我院”）的制冷與低溫工程專業已被評為國家級特色專業。為了加強制冷與低溫工程專業學生能力的培養，造就人才，有必要對制冷與低溫工程專業的教學進行全面的改革。
“流體力學”是制冷與低溫工程專業的一門重要的專業基礎課，主要分為流體靜力學和流體動力學，研究流體平衡、運動規律、流體和周圍物體之間的相互作用力及其實際應用的科學。由于流動現象和流動規律及其影響因素十分復雜，故其具有理論性強、概念抽象和公式較多、實際工程應用廣、對學生的綜合分析處理問題的能力要求較高等特點。加上學生對流體流動機理普遍缺乏感性認識，導致“流體力學”課程歷來被公認為是教師難教、學生難學難懂的課程之一。因此，迫切需要進行“流體力學”課程教學改革，使學生學好本門課程，提高課程教學質量，使學生能更深刻地理解和掌握專業理論知識，培養學生的綜合分析應用能力和創新能力，全面提高專業素質。
分析目前我院制冷與低溫工程專業“流體力學”課程教學的現狀，發現存在以下主要問題：首先，“流體力學”理論性強，概念多而抽象，難以理解，學生普遍缺乏對流體力學問題的感性認識，學習興趣不高；其次，課程中公式繁多，推導過程復雜，且大多涉及到“高等數學”的偏微分方程，另還涉及到“大學物理”、“理論力學”、“材料力學”等方面的知識，學生理解困難；另外，學生對所學的知識不能靈活應用。因此怎樣激發學生的學習興趣，選擇合適的教學模式組織教學，全面實現該課程教學目標，提高教學質量，是該課程教學亟待解決的問題。
一、改革教學方法
學好“流體力學”這門課對于制冷與低溫工程專業的學生來說至關重要。讓學生理解流體靜止和運動的規律及其影響因素，不僅能為學生學習后續的專業課程提供必要的理論基礎，也能為學生以后分析解決實際工程中的實際問題提供理論指導。怎樣才能讓學生學好這門課，筆者結合自己的教學經驗，認為可以從以下幾方面著手。
1.激發學生學習興趣
學生是學習的主體，而“流體力學”又是大家公認難學的課程，因此學生的學習積極性高低決定著“流體力學”這門課教學的成敗。
要提高學生學習“流體力學”的積極性，首先要上好“緒論”課。“緒論”課是學生接觸和了解“流體力學”這門課的窗口，也是教師的教學水平和教學方式的第一次展示，“緒論”課上得好不好直接影響到“流體力學”課程教學的成功與否。通過“緒論”課讓學生對“流體力學”的發展及其廣泛的工程實際應用有一個大致的了解，使他們充分意識到“流體力學”知識和我們的生活及國家的建設密切相關，深刻理解“流體力學”知識在今后的學習和解決實際工程問題中的重要作用。
教師在講授一些理論知識之前，可先舉出很多貼近生活的有趣實例或者先提一些問題來激發學生的學習興趣，啟發引導學生積極地思考。例如在講液體的粘性之前，可以先問學生：在水中游得快還是在油中游得快？為什么？又如在描述流體運動有兩種方式——拉格朗日法和歐拉法時，可以將在座的學生和教室里的每個座位作為研究對象來進行類比，從而讓學生很容易的理解兩種方式。通過舉例和提問的方式，讓學生帶著問題去學習，讓學生親身感受到參與教學活動是一件樂事、趣事，由愿學到愛學再到樂學。實踐表明：列舉事例或提問的方式可以避免學生學習的枯燥感，活躍課堂氣氛，不僅可以吸引學生的注意力，激發學生學習的主觀能動性，還可以使學生充分意識到本課程對今后學習和工作的重要意義，并且能加深學生對所學知識的理解和記憶，使學生分析問題和解決問題的能力得以提高。
另外，還應充分利用多媒體，通過圖片、動畫讓學生直觀了解各種流動現象，而不是停留在抽象層面，從而提高學生學習“流體力學”的興趣。
2.巧妙講解公式
為了定量地描述流動現象和分析流動機理，需要應用數學工具。學生要真正理解基本概念、重要公式，首先就要讀懂數學，然而讀懂了數學不一定意味著明白了數學符號背后所代表的物理意義?！傲黧w力學”教學實踐表明，學生從讀懂數學到理解流動問題的物理本質有一個過程。教師的一個重要任務就是做好各方面的工作，幫助學生完成從讀懂數學到理解流動的物理本質這一過程的轉變，進一步建立起科學的思維方式。
“流體力學”在分析介紹歐拉平衡微分方程、歐拉運動方程、連續方程、動量方程、伯努利方程等理論知識時都有大量的公式，這些公式涉及一些高數、物理、力學方面的知識，特別是大量的偏微分方程，加上“流體力學”的公式推導采用歐拉法，與物理及其他力學不同，學生的觀念不易改變，而且推導過程復雜，學生理解掌握很困難。如果過分強調“流體力學”知識的嚴密性和完整性，對每個公式的每個推導細節都逐一介紹，推導過程將會枯燥無味，學生只會被弄得糊里糊涂，興趣全無。而如果直接給出公式，讓學生死記硬背，只能讓學生不知其所以然，當然也就不能真正用所學知識來解決實際問題了。
根據多年的教學經驗，筆者認為：“流體力學”中公式的講解應將重點放在概念引入、理論模型建立的思想、基本原理和主要步驟以及公式的物理意義與應用限制上。首先對基本概念力爭講透，概念清楚了，公式的講解推演才有意義。然后重點使學生明確公式的物理意義及公式中各項參數的物理意義和幾何意義，只有真正理解了公式的物理意義，才能靈活使用公式解決實際工程問題。最后應強調公式的應用范圍及應用注意事項。由于流動的多樣性，“流體力學”中的很多方程都是在一定的條件下得到的，如伯努利方程就有多種形式（理想流體、實際流體、流體是否可壓等），在具體運用時，要根據具體情況選用正確的形式。
3.充分利用作業
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。如果基本原理掌握了，接下來就是如何用這個原理去解決實際問題。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。
首先應由學生獨立地完成一定量的課后練習題，這是“流體力學”學習過程的重要組成部分，解題過程實質就是利用“流體力學”的基本原理和基本方程分析和解決實際問題的一個訓練過程，課后習題可以幫助學生加深對基本概念和基本理論知識的理解。
然后再由教師通過習題課的方式，利用具有代表性的習題和一些學生普遍認為困難、出錯多的習題，講述流體力學原理在工程實例中的應用。在講解習題時，重在提供條理清晰的解題思路、詳細具體的解題步驟，使學生在此過程中掌握解決問題的正確方法和技巧，以便在以后的學習工作中舉一反三、觸類旁通、學以致用。這一過程增強了學生對流動過程物理本質的理解，將物理問題與數學工具有機地結合起來，有助于學生對與專業相關聯的實際工程問題進行認真思考，有效的增強了學生分析并解決實際問題的能力。
二、改革教學手段
多媒體教學以其形象、直觀、生動、具體、易于理解的教學特點，豐富的教學內容，被高等院校廣泛采用，并深受廣大師生的歡迎。
多媒體教學在“流體力學”教學過程中發揮著重要的作用。利用多媒體，可將“流體力學”中那些難以用語言描述的流動圖像、抽象難懂的知識點，如拉格朗日和歐拉法的描述，流線與跡線、層流、湍流等，通過圖片、動畫和視頻資料直觀形象地展現給學生，使其從感性認識開始建立清晰的物理概念，較容易地掌握相關內容，并使學生的邏輯思維、綜合分析能力得以提升。另外一些需占用大量時間寫板書表述的和不易通過板書表述的內容也可利用多媒體制作Power Point課件。如莫迪圖、水頭線、各種流場和一些典型的例題習題等。采用多媒體教學，授課的信息量增多了，教學內容更豐富了，學生在有限的時間內接收的知識更多了，學生的學習興趣提高了，學生的思路拓寬了，教學質量也提高了。
多媒體教學的發展并不意味著要摒棄傳統的板書教學。有很多學生認為板書能讓他們有更多的時間去思考消化一些抽象的東西，更有利于對基礎知識的理解和掌握。根據“流體力學”既有抽象復雜的流動機理又有大量的基本概念、基本方程的特點，在教學過程中應將多媒體教學與板書教學相結合，揚長避短，發揮各自的優勢，為教學工作更好地服務。如對某些特定的流動現象，可以通過多媒體教學，加深學生對流動現象和機理的理解。而對于較重要的公式及一些重點難點內容還是采用板書教學，例如流體力學基本方程的推導過程依然使用傳統教學中的板書，有利于學生集中注意力，讓學生更清楚地看清步驟、方法和解題思路。這樣既可留給學生足夠的思考時間，又可加深學生對重要知識的理解，從而獲得良好的教學效果。
工程流體力學論文范文2
[關鍵詞]工程流體力學 教學方法 改革 工程實踐
一、提煉課程核心思想、調整教學內容
近幾年來，隨著我國及上海市海洋戰略布局和海洋經濟的發展，上海海洋大學作為一所以海洋、水產和食品為特色的高校，在學科和專業建設方面取得了較大進步，《工程流體力學》作為一門專業基礎理論課，其地位愈來愈顯得重要。其中海洋學院、食品學院和工程學院幾十年來在本科和研究生教育中，一直將《工程流體力學》和《高等流體力學》作為一門相當重要的專業基礎課。特別是，工程學院的機制專業將《工程流體力學》作為該專業學生的一門必修課，隨著學校的發展，這門課程必將滲透到生命學院的水產、水生物、設施漁業、水環境等專業和方向中。目前根據已定的教學計劃，每學年有近650名學生學習這門課，由于各專業對其內容眼球的不同，需要結合各專業的特點，提煉課程核心思想、調整教學內容，通過不同的模塊組合，確實提高學生的學習興趣，促進教學質量的提高。
上海海洋大學《工程流體力學》任課教師根據多年的教學大綱及要求編寫了“工程流體力學”教材，同時完成了配套教材的ppt電子教案，要求學生掌握流體力學的基本知識、原理和計算方法，主要包括：靜平衡微分方程、流體對固壁的總壓力、流體運動的描述、伯努利方程、動量（矩）方程、量綱分析、相似原理、繞流阻力等。在弄清概念，掌握理論的基礎上，能夠學會運用基本理論分析解決實際問題，并掌握基本的實驗技能，為從事專業工作、科研和其他專業課的學習打下基礎。為了便于學生的自主學習，又出版了配套教材的“工程流體力學習題解析”一書。同時根據實際工程需要，將《工程流體力學》的教學內容分為3個層次，即流體力學的基礎理論、流體力學知識與進展、流體力學應用與實踐， 克服了以往過分重視理論知識的介紹，輕視其應用的弊端。此外，還相繼開出了流體力學獨立實驗課、計算流體力學等。
同時，根據不同專業的具體需求，在課程設置、教學內容上都作了許多相應的調整。例如在全校新開了“工程流體力學的應用”課程，受到了學生們的歡迎，選修這門課的學生相當多，容量達95%以上。并設計了不同的模塊組合，對機械專業的學生，在已完成《工程流體力學》教材的二版修訂中，在第8章中增加了明渠流動內容，增加了水波理論等內容；針對食品專業的需要，增加了氣體及熱力學類內容，并補充五套自測題供學生選用，確實提高了學生的學習興趣，并促進了教學質量的提高。
二、改進教學手段，優化教學過程，加強教學互動
由流體力學團隊編寫的《工程流體力學》教材，于2006年由上海交通大學出版社出版，同時出版了與之配套的“工程流體力學習題解析”，為了便于教師教學，同時制作了與本教材配套的制作精美、圖文并貌的CAI課件，生動地描述了流體力學的一些理論及現象，大大減輕了流體力學理論的學習難度，提高了學生學習的興趣和效率。這些系列教材的出版，對該課程的建設和質量提升，起到了非常重要的作用。不但受到了本校學生的好評，同時還受到陜西理工大學、中國民航大學、浙江海洋學院及天津城市建設管理職業技術學院等許多學校的歡迎，這些學校對系列教材給予了充分肯定。圖書發行突破2萬本，出版方已無庫存。
充分利用網絡資源，將課堂理論教學教案、主講教師課堂教學的部分錄像進行網上共享，使用錄像片、流體力學演示實驗教學片、電子教材等多媒體教學手段，使學生感到難以接受的流動力學概念變得十分生動具體，加深對教材內容的理解，提高教學質量。使學生能夠隨時復習、預習相應的課堂教學內容。同時充分利用上海海洋大學的E-Class網絡平臺，進行網絡實時習題、例題解答，以及課后答疑網絡資源及軟硬件的建設，形成師生交流的互動平臺，真正提高網絡教學的實用性。強調計算機在流體力學教學中的應用
在充分利用現代教學手段的同時，不能忽視傳統教學方法的作用。本課程采用多媒體與板書相結合的教學模式，充分利用多媒體教學信息量大,圖像清晰生動的特點, 結合傳統板書講解復雜理論推導的優點，不僅直觀清晰，一目了然，而且對重點部分又能反復講解，以達到學生基本理解并具有一定想象能力。例如在講解研究流體運動的兩種方法：質點法和空間點法時，多媒體上會出現公交車客流量觀察方法的動畫，使學生既易于分清這兩種方法的不同，同時又強調一個相同的目的。又如在講到流體的漩渦運動時，有龍卷風作強烈旋轉運動的畫面；講到伯努利方程時，有踢任意球進球門的畫面。理論教學上嚴謹，但是動畫及多媒體生動、形象，使得學生在學習時既不感到枯燥，同時又能加強對基本理論的理解。由于學生數很多，教學上采用大班課的形式（基本上每個教學班有近100名學生），多媒體教學發揮了很大的作用。它使繁冗的公式推導成為一個簡單的講解過程，將復雜的流體運動生動形象地表現出來，同時對重點和難點反復在黑板上演示講解。這兩個方法相輔相承，取得了很好的教學效果。這種授課方式既有利于避免研究生因長時間精力高度集中而產生疲勞,又有利于他們理解并掌握復雜的流體力學基本理論。
2008年“工程流體力學”教材獲上海海洋大學教學成果一等獎。作為普通高校重點教材建設項目之一，2009年被上海市教委評為優秀教材三等獎，2011年獲得上海市教委重點課程建設項目（滬教委高〔2011〕48號），極大地提高了上海海洋大學來在流體力學行業的影響力。
三、完善實驗教學條件，形成完整的教學實驗體系
在注重理論教學的同時，加強實驗教學環節，2011年3月由上海海洋大學主編的《力學基礎實驗指導-理論力學、材料力學、流體力學》，由同濟大學出版社正式出版發行，其中的流體力學部分（第三大部分），從根本上解決了實驗指導書與實驗儀器不配套的問題，有效提高了流體力學實驗教學質量。2009年下半年新添置了多功能流體力學實驗裝置、動量定理實驗儀、流動圖形顯示儀、畢托管測速實驗儀、虹吸管實驗儀、勢流疊加儀、空化實驗儀等流體力學實驗設備，新開設了大量的設計型和創新型流體力學實驗，使學生、教師互動，用實驗數據來驗證理論，來觀察抽象的流體運動；用理論知識解釋一些流體現象，發現新的現象。這種教學手段提高了教學效果。同時在互動中，將有關科研上對于流體力學的一些熱點問題以討論的形式引入教學，充分地調動了學生的學習熱情。通過實驗驗證加強感性認識：在許多重點和難點的地方，基本上有配套的實驗，從實驗中學習，既能培養學生從實踐中發現問題并進行深入分析的思維習慣，激發他們的學習熱情，同時也是加強印象、加深理解、克服難點的手段之一。
針對個別專業的特殊需要，開設了流體力學獨立實驗課。實際的流體運動非常復雜，因此通過流體力學實驗是揭示流體運動規律的一種重要手段，為了幫助學生加深對所學理論的理解，更好的用所學理論解決生產實際中的問題，經過多方籌建，2009年我校海洋環境專業開設流體力學獨立實驗課，共16學時，實驗內容主要包括：能量方程實驗、雷諾實驗、動量定律實驗、沿程水頭損失實驗、局部水頭損失實驗、畢托管測速實驗、管道測流量實驗、流動顯示實驗、虹吸實驗及勢流疊加實驗等；針對食品專業的需要，開設了氣體及熱力學類實驗。
四、實現教學和科研的互動
在任課教師積極參加各類相關的學習與培訓的同時，強化任課教師的科研觀念，以科研帶動教學，以教學促進科研，進行有效的縱、橫向科研聯合。任課教師積極參與各類教學改革和科研項目，如深水網箱水動力研究、漁船螺旋槳軟件系統設計、人工魚礁流場分析、海洋結構物的流固偶合分析、海洋波浪能的研究開發等。通過這些項目的研究，加深了對流體力學在海洋科學中實際應用和最新進展的了解。在畢業設計環節，每年選作以流體力學基礎理論及其工程應用為畢業論文課題的本科學生20余人，研究生10人。取得多項教學改革和教學研究成果，并在生產實踐中得到應用，如流體力學團隊教師編制的“漁船螺旋槳系統設計軟件”獲得2007年上海海洋大學科技成果三等獎，該軟件目前已被濰坊柴油機廠、玉林柴油機廠等國內主要柴油機生產廠家廣泛應用。我校工程學院羊曉晟、侯淑榮、馬利娜、沈小青同學的“一種新型海洋波浪能發電裝置”項目，參加2011年由、中國科協、教育部、全國學聯和地方政府共同主辦的、在大連理工大學舉行的第十二屆“挑戰杯”終審決賽，在全國1935所高校選送的16976件作品中突潁而出，獲得“全國競賽三等獎”。該項目由流體力學老師指導，并突破了波浪及流固耦合理論，極大地激發了學生對本課程的學習熱情。今后，本課程將在大學生科技創新中發揮更大的作用。
五、教學效果的考核
《工程流體力學》課程具有理論性強、公式多、數理基礎要求高的特點,為幫助學生的學習,僅僅通過教材講解還遠遠不夠,需要配套必要的習題。在現有基礎上，更新試題內容，完善試題庫建設，考慮到我校研究生教學的特點, 團隊根據新編著教材的主要內容, 以章節為單位,精心篩選和編寫了典型習題集,力圖做到其中的習題一定要具有典型性。習題的數量不能多,更不能類似和重復,學生通過習題練習,能有效地掌握教材中的基本知識。提高試題質量，真正做到教考分離，促進教學質量的提高。該試題庫具有以下功能：平臺提供自動組卷、手動組卷、互動組卷，條件設定靈活全面；試卷自動轉換成WORD文檔，方便打印輸出；自定義追加試題入庫，采用WORD文檔格式編輯批量入庫。
在考核中，平時成績、實驗課成績和期末成績比例為15%、20%和65%。實踐證明，該考核方法取得了很好的效果。
六、結語
總之，對于《工程流體力學》課程教學內容改革的初步探索分析，可以促進教學觀念的改變，按此目標授課，對教師提出了更高的要求。同時，還可以促進教材建設、實驗室建設及其儀器設備的更新，提高學生的動手能力及科研能力，從而實現“學有所用”，“教學相長”。
高等教育教學改革，特別是專業基礎課程體系及教學內容的改革，是一個系統和長期艱巨的實踐過程，專業教師任重而道遠。只要不斷努力和探索實踐，就可以開拓出一條符合各個專業需求的、更加富有成效的新途徑，取得更好的教改成果。
本文受“2011年度上海市教委重點課程建設項目（滬教委高〔2011〕48號）”資助
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[6]毛根海.應用流體力學.北京：高等教育出版社,2006
工程流體力學論文范文3
關鍵詞：流體力學；課程建設；創新能力
作者簡介：李偉鋒（1976-），男，湖北麻城人，華東理工大學資源與環境工程學院，副教授；劉海峰（1971-），男，山東文登人，華東理工大學資源與環境工程學院，教授。（上海 200237）
基金項目：本文系2011年華東理工大學本科教育教學改革重點項目、華東理工大學《流體力學》精品課程建設項目的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）13-0103-02
“為什么我們的學?？偸桥囵B不出杰出人才？”這就是著名的“錢學森之問”?！板X學森之問”是關于中國教育事業發展的一道艱深命題，需要整個教育界乃至社會各界共同破解。錢老的話一針見血，既對我國高校人才培養中存在的創新性不足問題提出了尖銳批評，又對改革高校人才培養模式提出了殷切希望。[1]
為此，在黨的十報告中明確提出實施創新驅動發展戰略，指出科技創新是提高社會生產力和綜合國力的戰略支撐，必須擺在國家發展全局的核心位置。那么我國大學生的創新能力相對歐美發達國家為何比較薄弱？相比較而言，中國式教育比較注重學生掌握的“知識量”和解題能力，歐美發達國家教育更注重學生的獨立思維和發現問題、解決問題的能力；中國教育側重于知識獲取和掌握，歐美發達國家教育側重于創新能力培養。這種教育的結果導致中國學生的知識量大、解題能力強，弱點在于不善于“質疑”和“提問”，直接導致科技創新能力較差。這個問題的解決除了需要改革高等教育制度之外，也需要每個高校教育工作者共同去面對。
本文以華東理工大學“流體力學”課程建設為例，拋磚引玉，介紹如何通過課程改革，提升學生的創新能力。就“流體力學”課程而言，基本任務和要求是老師完成知識的講授，學生完成聽講、作業及考試。但是，這些要求對創新能力培養而言還遠遠不夠，為此對華東理工大學“流體力學”課程的授課內容、授課方式以及創新實踐進行了改革和探索。
一、確立以人為本的教學改革思路
在我國古書中最早明確提出“以人為本”的是春秋時期齊國名相管仲。到了近現代，“以人為本思想”在國家執政方略和企業管理等方面有了新內涵和新發展。高等教育在教學上是以人為本，還是以知識為本？傳統的大學教育模式，忽視引導學生探索新的知識，忽視對學生進行創新教育；以教師為中心，沒有充分調動學生的積極性。我國目前仍有相當多的大學采用的是“我在上面講，你在下面記”的教學方式，這沒有把學生作為主體。因此課程改革的基本指導思想是要把以教師為中心轉變為以學生為中心，教師是大學生創新能力培養的主導者，而大學生則是創新能力培養的主體。[2]
具體到“流體力學”課程內容的改革，以人為本的思想表現為教師設身處地為學生著想：當今大學生需要什么樣的知識和能力？華東理工大學（以下簡稱“我校”）熱能工程專業的本科生，將來一部分成為熱能工程領域的工程師，一部分會進一步深造讀研或者攻博，成為科研工作者。對于這兩種學生，除了強化理論知識的學習和掌握之外，前者渴望了解流體力學在工程實踐中是如何應用的，如何讓書本上的流體力學知識成為將來工作中的工具和技能；后者渴望獲取流體力學的科學研究思路及方法，如何利用現有的流體力學知識開展創新性的科學研究等。為了解決學生的需求，依托我校煤氣化及能源化工教育部重點實驗室的科研優勢，對“流體力學”課程的授課內容進行了改革。授課過程中，除了基本的三大守恒定律（質量、動量和能量）以及納維斯托克斯方程的講解外，還著重對流體力學在工程中的應用和科學研究進展進行補充講解。比如，我們加大了對流體力學的發展歷史和最新進展的講解，讓學生了解流體力學學科中哪些已解決，哪些尚未解決，困難在哪里？哪些老問題有了新進展和新思維？在理論性比較強的部分，通過展示本團隊在流體力學方面的研究成果，讓學生了解流體力學科學研究的基本方法和基本思路，引導學生參與科研和投身科學；在實踐性比較強的部分，通過展示本團隊在技術開發和技術轉讓建設的工業裝置上各個環節中流體力學知識是如何應用的，讓學生獲得直觀的感受，為他們將來走上工作崗位打下基礎。通過這些教學內容的改革，學生普遍反映課程容量大、學有所用。
二、引入探究型授課方式
我國以往的教育體制在一個很長的時間里把人才培養的重點放到知識記憶和應試能力上，學生對知識被動地接受或吸收，因而學生的創新能力沒有得到有效的培養和鍛煉。因此，我國高等教育的重點應該放在培養學生的創新意識上，大學教師在教授已有知識的同時，必須把創新理念傳達給學生，引導學生去創新。[3]在“流體力學”課程授課方式的改革中，重點在以下三個方面對學生的創新能力進行了引導和培養。
1.從教師提問轉變為學生提問
課堂提問是教師檢驗學生對講課接受程度的一個有效手段，能強迫學生集中精力進行思考，但是對學生來說是被動的。我們在授課中，鼓勵學生課堂提問和課間提問，也鼓勵學生課后采用電話、短信和郵件進行提問。提問的內容可以是任何和流體力學相關的，對于這些提問，我們都給予詳細的解答。特別需要注意的是，對于學生的原創思維，哪怕是很幼稚或者明顯是錯誤的，教師也要予以肯定并進行委婉的引導。
2.引導發散性思維
“流體力學”課程的講授中，注重引導學生進行學科交叉和發散性思維，鼓勵學生運用流體力學的基本知識思考身邊的自然現象，比如河流、龍卷風、泥石流、沙塵暴和海嘯等，引導學生思考生物體內的生物流體力學現象等。在講授流體尾流知識時，引導學生思考汽車、火車和飛機運動時的阻力形成的原因以及減小阻力的措施；在講到流體輸送機械和流體阻力時，從微觀角度引導學生思考我們身體內血液和細胞液的輸送和流動；從宏觀角度引導學生思考自來水輸水管網的鋪設方式和阻力分布特點，進而讓大家思考我國正在實施的“西氣東輸”和“南水北調”等大工程的技術特點和難點。通過諸如此類的引導，學生深刻領會到流體力學知識不光是書本上枯燥的公式和推導，而是和自己的身體、生活、生產實踐以及國民經濟的發展息息相關的。這些發散思維的引導，拓展了學生的視野，激發了他們學習和投身科研的熱情。
3.引導學生質疑
大學生們思維方式中一個最大的問題就是對任何知識都喜歡抱著“非此即彼，非對即錯”以及“教科書中的知識就是真理”的觀念。殊不知，這些觀念是創新能力培養的大敵，科技創新需要一股質疑知識、質疑權威的觀念和勇氣。因此，在授課過程中，我們告訴學生有些流體力學知識也是不完善的，也在不斷發展和完善之中，需要包括在座的各位同學在內的眾多科研工作者去繼承、去發展、去完善。比如，流體力學中的湍流是公認的世界級難題，在現階段還沒有完善的公式和理論，但是近年來在不斷發展和完善，通過這種存疑方式的教學，來引導學生挑戰權威和經典的意識和勇氣。
三、全面實施創新實踐環節
提高大學生的創新能力，創新實踐是重要的一環，是創新能力培養從理論走向實踐的關鍵。為了提高大學生的實踐能力和創新能力，我校每年開展各種級別（校級、上海市級和國家級）大學生創新實驗計劃項目，并進行一定的經費資助和跟蹤管理。為此，我們每年開展多項流體力學相關的各種級別的大學生創新實驗課題。這些課題分成兩種類型，一種是修完“流體力學”的學生根據興趣，通過查閱相關資料后自擬的課題；另一類是教師從承擔的各種科研項目中挑選流體力學相關的小課題來供學生進行雙向選擇。在整個項目的實施過程中，從資料的查閱到課題的立項，從項目組成員的組建到經費的管理，從實驗裝置的搭建、實施到數據處理，從撰寫創新實踐論文到項目檢查和答辯，都是由學生來實施完成的，教師只起到指導和協助的作用。學校在項目的執行過程中，主要起到監督和管理的作用，比如項目的立項答辯和篩選、中期檢查和結題驗收答辯以及經費使用的監督等。在項目立項、中期檢查和結題驗收幾個環節都有嚴格的淘汰制，防止有的學生走過場、片面追求創新學分而不注重實效。通過實施這些創新實驗項目，學生鞏固了書本知識，更重要的是完成教學和科研的互動以及理論和實踐的結合，培養了學生思考問題、發現問題、解決問題的能力，創新能力得到了較大提高。
四、結語
創新人才的培養是擺在教育工作者面前的一項刻不容緩的系統工程，需要努力探索新的思路和舉措。在課程建設中，應貫徹學生是主體、教師是主導的教育思想，樹立知識、能力和創新三位一體的教育理念，構建注重培養學生科學思維、實踐能力和創新能力的新教學模式。教學過程中，應引入探究型學習模式，引導學生質疑和提問，并使學生積極參與創新實踐環節。通過這些課程和教學方式的改革來綜合提高學生的創新能力，以培養適應新世紀我國現代化建設需要的具有創新精神、實踐能力和創業精神的高素質人才。
參考文獻：
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工程流體力學論文范文4
【關鍵詞】 水力學；土建類；現狀；改革
《水力學》（或《工程流體力學》）課程是土建類專業培養方案和大綱中規定必須開設的一門專業基礎課程，相比該專業的其他力學基礎課程而言，該門課程學時數少，對結構課程的支撐性較弱，課程教學多是為了滿足培養方案的要求，教學效果不甚理想。作為一名長期從事土建類專業水力學學課程教學的老師，有必要對水力學教學的現狀進行反思，提出合理的解決辦法。
1 土建類專業水力學教學現狀
1.1 課程地位不高。本校的土建類專業以工業民用建筑為主要方向，在課程設置中固體力學占據著非常重要的基礎地位，流體力學與水力學課程基本上處于可學可不學，學好學壞一個樣的地位。在專業培養中也較少重視流體力學或水力學的應用，學生學習以應付考試為主。授課和學習的積極性都不高，課程整體上來說不受重視，據了解很多學校建筑類專業的水力學課程基本上都面臨著這樣的窘迫地位。
1.2 教師隊伍建設不足。大多學校土建類專業不一定同時具有水利類專業，水力學教學主要是為了滿足專業培養目標中單獨一門課程的需要，一般該課程的師資力量一般不強，數量較少，教學科研和實驗教學環境較差，大多數流體力學或水力學專業的碩士研究生或者博士研究生基本不原意來校做教師，因此該類專業的流體力學老師一般專業出身的少，很多學校的流體力學老師是建筑專業或其他專業通過培訓后任教該門課程的。在土建專業中，流體力學課程的老師隊伍建設嚴重不足且整體素質和同專業的其他教師相比不同步。
1.3 學生學習積極性不高。土建類專業學生畢業主要從事工業與民用建筑的設計和施工等方面的工作，老是認為水力學課程與這些工作聯系不大，應用不廣，認為一般應用沒有必要單獨學習水力學，只需要按照規范來做就可以了，相比其他幾門力學課程而言，學生學習積極性不高，水力學學習基本上是在臨近考試的時候才進行。學生的積極性不高，教學效果肯定大打折扣。
1.4 課時較少，內容較多。土建類專業開設的水力學課程在一般院校中課時不高，一般在40-60 之間，由于教學改革的要求，課程門數增加，重點課程的學時比例增大，水力學課程的學時數有降低的趨勢。在比較少的課時中，水力學教授內容包括水靜力學，動力學，流動阻力和能量損失，孔口管嘴出流和管路流動，明渠流動，堰流和滲流等內容，有些專業還需要學習氣體射流等內容。分理論和工程應用兩大部分，內容較多，涉及的基礎知識較廣，有些數學知識還需要在課程中進行補充，學時顯得緊迫。
1.5 教材建設沒有特點。如上所述目前水力學教學內容主要包括理論部分與工程應用部分，目前各個學校所使用的教材內容基本上按照上面列舉的內容來布局，采用的教學順序也是先理論（靜力學，動力學，能量損失）后應用（孔口管嘴出流和管路流動，明渠流動，堰流和滲流等）的順序。這個順序和內容的布置是所有的非流體力學專業的水力學課程采用的一般方式。沒有針對土建專業課程進行專門的布局，在理論部分的習題中基本上仍舊以水力工程的例子為主，在應用部分，沒有結合土建類專業，比如給排水，通風，防滲，供暖改革課程內容。采用的基本上的水利類專業的課程體系和教材體系。
1.6 課程理論抽象，實驗教學困難，教學方式比較單一。 水力學基本理論建立在復雜的物理分析和數學推導的基礎之上，講解起來比較抽象，數學基礎比較差的同學較難接受，加上通過理論推導的結論和規律與現實的實際例子有一定的差異，對于同學們接受起來非常抽象，因此水力學課程往往成為土建類專業同學不以為然而又敬畏的課程之一。多數結論需要通過實驗過程來進行驗證，而水的運動過程受實際的條件約束較多，不同的工程條件會形成不同的結果，常規水力學實驗主要用來驗證流體力學基本理論以及一些典型的工程例子（如基本方程，能量損失，堰流等），驗證一個規律需要較大的實驗投入和準備工作，加上土建類專業實驗中水力學的地位問題，實驗教師的配置問題，水力學實驗課程一般很難開全。實驗過程中由于學生人數眾多，實驗分組一般都是5人-10 人一組，實驗過程中動手能力以及實驗效果均較差。
水力學教學過程一般采用理論教學和實驗教學相結合的方式進行，理論教學一般采用介紹概念，提出問題，分析推導得出結論的步驟進行，這個步驟過程中采用傳統的板書推導的方式是常用的教學方法，近年來許多學校的課堂教學過程也在嘗試使用多媒體教學過程，但從效果來看不甚理想。
2 教學改革與探索
上述水力學教學過程中存在的問題說明，土建類專業的水力學教學目前已經處于一個比較困難和尷尬的地步。在教學過程中必須采用多方面的手段，改變教學思路，改進教學手段，更新教學內容，改善教學條件，提高教學質量。
2.1 課程內容改革和教材建設探討。目前的水力學( 工程流體力學)課程基本以水利類專業為背景,介紹和研究的主要對象為水這種液體,對于土建類專業而言,筆者以為,水只是其專業背景下的一種流動工質,和建筑相關的流體種類還有很多,比如空氣,燃氣等,這些流體的流動過程本身與水運動的基本規律差別不大,應該能夠在水力學課程中加以輔助介紹,在實際的教學過程中，我們在介紹水動力學基礎中加入了氣體運動規律（如可壓縮流動的連續性方程，氣體流動的能量方程以及壓強線的概念等）；在介紹流動阻力和能量損失的時候補充了通風管道的阻力和能量損失的計算方法，在介紹孔口的時候聯系到窗戶等通風口的淹沒出流問題，介紹管道流動計算的時候與建筑給水排水系統聯系，在介紹滲流的時候結合建筑井和基坑的排水問題。并且在例題和作業中有意識的和建筑物中的流動問題相結合，通過這種調整使學生在學習的時候，不再覺得水力學是一門與建筑行業無關的課程，同時了解了建筑中的流動過程，而這些內容是他們可能在其他課程中無法了解的，認識了流體力學與建筑以及人類的生產生活過程息息相關之后，逐漸培養出學習流體力學（水力學）課程的積極性。
關于教材建設的問題，筆者長期以來使用兩種教材，一種是以建筑設備工程專業使用的流體力學與流體機械類（多種流體，以空氣主）；另一種是以水力工程，土木工程為代表專業使用的水力學或工程流體力學教材，這類教材一般以不可壓縮水流為研究對象，水力工程應用比較豐富。通過長期的使用來看，應該以水力學（工程流體力學）為基本教材內容，適當的加入前者中關于氣流運動，建筑工程中流動問題，并在二者結合的基礎之上增加適當的工程問題作為例題和習題。建設土建類專業普遍實用的一本教材。目前的教學中內容已經進行了改變，但教材的編寫和建設比較滯后。
2.2 教學手段的改革。關于多媒體教學在邏輯性強的含有較多的數學公式的推導內容的課程教學中的應用與效果問題，歷來在高校中頗有爭議，但不管怎樣，為了適應學生的厭倦傳統教學方式的要求，為了適應課堂教學時間縮短而內容增加的形勢，傳統的黑板教學方式必將被新型的教學手段所代替，這好象不值得討論了，事實上并不是幻燈片方式不適用于公式推導的教學過程，問題在于我們的多媒體手段是不是能夠解決和克服這樣的問題。也就是說就是如何利用多媒體技術，以及應用怎樣的多媒體技術。
水力學和流體力學研究的對象是流動的物質，研究的是流體的流動規律和狀態，動畫和錄象是在教學中必不可少的元素，使用動畫軟件可以形象的描述出流體在壓力變化的時候的體積變化，流動的跡線和流線，層流和紊流的特征和現象。使用PPT自帶的動畫功能也可以將每一步推導過程按照順序播放和演示出來，這種變化的動態效果和流動的特征在本性上是相容的，從這個意義上講流體力學是最適合使用多媒體技術講授的。
對流體力學的抽象認識甚至可能因為多媒體的應用而改變，在沒有多媒體技術之前，抽象的理論要被消化，往往是需要在實驗過程中才有可能變的具體一些，而有了圖象動畫之后，在課堂上也可以一目了然，提高了教學效率，同時也吸引了大部分同學的積極性。在有了盡可能多的感性認識之后，對于數學推導以及原理的應用也比較容易接受了。
網絡和信息技術的發展，為流體力學的教學提供了一個新的平臺，筆者通過使多年的水力學教學過程中同時發現了不是課程本身的問題，許多同學不會主動的和老師溝通關于學習的問題，近年來我主動公布了自己的電子郵箱地址，QQ號碼，個人博客和網站。意外的發現和同學的聯系不斷的增加，課程教學的問題也更多的通過網絡來解決和消化了，當然更好的利用網絡是建立網絡課程，但筆者現在仍舊堅持采用這些一對一的網絡方式。
多媒體技術與網絡教學是流體力學教學手段進步的一種標志，除此之外借助于流體力學自身發展的技術來促進課程教學也不可忽略，計算流體力學的飛速發展和應用，使得在計算機上模擬流動的過程和結果變的非常容易，盡管在本科教學中，不必講解計算流體力學，但使用它可以直接顯示出一個具體流動的特征和規律。在多媒體的制作過程中這也是一個不可忽略的途徑。
2.3 實驗實踐環節改革。水力學實驗，所需場地面積大，設備投資高，單個實驗時間長，土建類專業水力學課程實驗環節一般比較少，實驗個數少，實驗參與度低，一般一臺實驗設備進行實驗時往往有5、6人之多。很多同學實驗過程中基本上是看其他同學做，實驗效果較差，在實驗條件受限的條件下，筆者認為可以采取以下的一些手段改善實驗效果。
增加實驗組數，我校的實驗室有10臺綜合實驗臺，如果50個人一起做實驗，5人一組，分成兩組，就2-3人一個小組了，有了實驗條件參與度自然提高，有些實驗儀器只有2臺套，這就要合理的組合了，將幾種實驗放在同一個時間段里進行，不同的小組進行不同的實驗，然后依次進行輪換，這樣的過程既防止了多人做一個實驗，又避免了實驗過程變成演示實驗，提高了設備的利用率 。當然這樣的結果帶來的后果就是增加了實驗老師的工作量，同時要求學生在課前的準備要足夠的充分。
采用多媒體實驗教學，有些實驗儀器實驗室中沒有，我們就借鑒其他學校的實驗錄象或者自己使用動畫制作了一些實驗過程，在課堂上演示并講解。達到實驗目的明了，原理清楚，熟悉過程，知道結論的目的。
采用計算流體力學計算，根據工程的流動現象，自己設計流動過程的邊界，條件，流體種類。通過計算機計算和數圖顯示，掌握流動規律，獲得流動結論，由于計算機模擬是實質上的計算機實驗，這一過程可以很好的代替實際的實驗，可以模擬任意復雜的實驗環境。同時也便于同學們自己設計實驗，達到開拓視野，提高創新能力的目的。
2.4 考核方式和效果評價。傳統的水力學教學方式基本上都是采用閉卷考試來評定學生成績以及衡量學生是否結業，現行的水力學教材上基本上只有問答和計算兩種形式，考試中一般多采用這兩種題型。筆者在教學中結合本課程在專業中的地位問題，做如下的嘗試：
考核不僅僅由考試來決定，在每章甚至在有些比較重要的小節或一個知識點介紹完之后，不定時的給學生布置小論文任務。要求學生就該內容去找日常生活或工程中有關的例子并進行說明，作為平時最重要的成績。
考試的題型不限于計算和問答，采用更多的方式要求學生掌握基本規律，計算題在結業考試中的比重低于30%。但一定要是需要綜合能力才可做的。前面的一些諸如選擇，判斷，作圖，分析的體型考察基本規律和概念，既考查基本知識又考察應用能力。
考試的內容不全由教師決定，在每章作業之后布置一個特殊的任務，自己出一些本章內容有關的考題并上交，考試的時候一部分內容就是學生自己出的考題。這個過程由于學生比較重視，也很認真，同時也刺激了進一步學習的興趣。
總評成績的評定根據學校的規定，考試、實驗和平時成績各居一定比例。綜合平定效果，這個問題我想大多數教師都是采用相同的方法來進行的。其實撇開教育的規范性來看，筆者認為，學習成績的評定中應淡化考試成績，而注重平時的學習和應用能力。
3 結語
水力學（流體力學）課程作為土建類專業的一門基礎課程，在結構專業中的地位較弱，同時課程在教師隊伍，教材建設，教學內容，教學方法，以及同工程實際相聯系的過程中，也還存在諸多問題。作為該門課程的一名普通教師，筆者認為，當前應該改革課程內容，土建工程實踐緊密結合，加快教材建設改革；改進教學方法，提高多媒體教學效果，使用網絡教學平臺；利用計算流體力學的成果促進課堂教學和實驗教學；改變成績評定和考核方式，使考核過程更加科學與合理。
參考文獻
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工程流體力學論文范文5
[關鍵詞] 專業基礎課；創新型人才；教學方法；實驗教學；考試改革
[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1005-4634(2011)06-0074-03
根據“厚基礎、重實踐、強能力”的人才培養戰略，華北電力大學制訂了熱能動力工程專業2008版本科專業人才培養方案，確定了“培養基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高，具有一定創新能力、較強實踐能力和良好發展潛力的高級專門人才”的培養目標。教學計劃中突出了創新型人才的培養，要求明確各課程及其教學環節在人才培養中的地位，進一步發揮其培養創新型人才的作用。
專業基礎課程作為提高人才培養質量和培養創新型人才的基礎環節，起著舉足輕重的地位[1]。其教學目的是要求學生掌握課程的基本理論、基本方法和基本實驗技能，培養學生分析和解決實際問題的能力，通過知識的不斷積累和融合，為后續課程的學習打下扎實的基礎。教學過程涉及教學目的、教學內容、教學方法、實驗教學和考試方法等多個環節。目前，各教學環節均存在可深層次挖掘的潛力，尚未充分發揮在人才培養、尤其是創新型人才培養中的作用。這表現在教學方法上仍為“師授生錄”的傳統模式、學生主體作用不突出；教學內容上為重理論、輕實踐的“一手硬、一手軟”現象；實驗內容多為驗證性實驗，深層次和邊緣性的實驗現象未被重視和挖掘；考試方法多為理論內容，忽視實驗教學內容等諸多方面。教學實踐中，如能對上述各環節進行深入研究和探討，充分挖掘其深層次內涵，并在實踐中加以實施，必能有效提高人才培養質量。
本文以華北電力大學熱能動力工程專業的專業基礎課工程熱力學、流體力學和傳熱學為研究對象，旨在通過深入研究各教學環節在人才培養，尤其是創新型人才培養中的地位和作用，達到全面提高教學效果的目的，將培養目標真正落到實處。
1 明確教學目的
教學目的是培養創新型人才的指南和方向。熱能動力工程專業設置有電廠熱能動力工程、電廠集控運行、制冷與空調工程等三個專業方向。三個方向雖有不同，但其專業基礎課均為工程熱力學、流體力學和傳熱學，是學習各后續專業課的前提和基礎。這三門課程既相互獨立，又相互銜接，如流體力學的學習需要工程熱力學的知識，傳熱學的學習又以工程熱力學和流體力學的內容為基礎，因此開課順序依次為工程熱力學、流體力學和傳熱學。
三門專業基礎課程教學目的又各具特色。工程熱力學的教學目的是通過學習工程熱力學的基本理論和基本知識，重點掌握熱力學基本概念，熱力學第一、第二定律，水和水蒸氣性質，動力裝置循環和制冷循環等。流體力學要求學生掌握流體力學基本概念和基本理論，重點掌握流體的平衡和運動規律、勢流理論、邊界層理論、相似原理和氣體動力學基礎等。傳熱學的目的是使學生掌握有關熱量傳遞的基本理論知識（熱傳導、對流換熱、輻射換熱和換熱器），具備分析和計算傳熱學問題的能力。同時，各專業基礎課均要求掌握一定的實驗技術和實驗操作技能。
熱能動力工程專業中的諸多實際現象或科學問題，可能需要其中一門或多門課程的知識，或者可以從不同方向進行分析，進而達到全面認識的目的。因此，上述三門課程的學習不可偏廢，而且只有明確了各專業基礎的教學目的和要求，才能達到人才培養的基本要求。
2 優化教學內容
教學內容是培養創新型人才的核心。教師應根據課程教學大綱的要求，明確教學內容中的基本要求和核心要求。在此基礎上，適當拓寬、拓展教學內容，同時密切關注、跟蹤本專業不斷涌現的新的發展方向，不斷將與課程相關的新問題、新現象和新理論補充進來，通過豐富和優化教學內容，從而激發學生的學習興趣和動力。
如工程熱力學中，對于復雜動力裝置的分析以往多從熱I律（焓）角度進行研究，而目前文獻多從熱II律（焓和熵）角度出發，以找到節能降耗的薄弱環節和實現能量的梯級利用；又如流體力學和傳熱學近年來涌現了大量新問題，如微納尺度內流體的流動與傳熱，活性劑溶液鋪展過程的指進現象，負壓狀態下液滴的霧化過程等，以及新技術的應用，如高速攝像技術、PIV測速技術等等。在這些方面，教師可結合相關領域的研究和應用現狀，或自身的科研進展和興趣，將新的科學現象、科研成果融入本科教學，在拓寬知識面和提高學生科研興趣時，逐漸培養和發現創新型人才，并使部分有想法的同學提前進入預研狀態。
3 改進教學方法
教學方法是培養創新人才的關鍵環節，教學方法不同其教學效果也會有所不同。對于專業基礎課，教學內容多為經典的理論內容或方程推導，并由此展開實際應用的討論，目前這類課程多采用以教師為主的講授式方法。授課中，以教師為主體，學生基本處于被動位置，學生在課堂上很少主動提問或敢于就不同見解與教師商榷[2,3]。實踐表明，這種傳統的教學模式不僅不能發揮學生的主動性，也不利于創新型人才的培養。因此，轉變教學觀念、改進教學方法，逐步形成研究型教學的現代教育理念就成為培養創新型人才的迫切需要。當然，不同的教學內容應選擇恰當的教學模式，切不可盲目“一刀切”。對于基礎性和原理性的內容，仍以教師講授為主；在此前提下，針對課程有關內容（如持不同觀點），通過合理運用啟發式教學、討論式教學、準研討式教學[4]等形式，鼓勵學生廣開思路，敢于“于不疑處有疑”，在積極主動的教學活動中促進學生創新意識的培養。
發揮學生主體作用是培養創新人才的催化劑。為此，教師應逐步樹立教師主導、學生主體的教學理念[5]。教學中，積極創造良好的課堂氛圍，充分調動學生的主觀能動性，激發其學習動機和興趣，使其逐步成為教學活動的主角，從而將知識轉化為能力、將興趣轉化為動力、將質疑和問題轉化為研究課題。例如流體力學中，機翼理論中關于機翼升力的形成過程，又如關于邊界層分離現象中的分離位置，這些內容在不同教材有著不同的觀點，同學可自行查閱書籍和文獻，進而展開討論；傳熱學中，如何正確理解外掠圓管換熱局部換熱系數在不同雷諾數下的回升現象與邊界層發展和分離的關系，以及各種新型高效換熱器的型式和機理，而且同學均充分發揮想象力，從理論上提出新型換熱器。另外，有些拓展性內容也可讓學生講解，如流體力學講到超聲速流動及其現象時，對于音障現象及其對飛機的影響，可由1名同學來講，既拓展了知識面，又激發了學習興趣。
教學之外，針對學生對知識的求知欲、對新問題和未知現象的探索精神，充分發揮其主觀能動性和獨立思考的能力，鼓勵學生敢于想象，大膽提出自己的設想和觀點，逐步達到學以致用、能力和水平逐步提高的目的。目前，部分學生在專業教師指導下，利用動力系實驗基地，積極參與全國和學校大學生創新計劃、數學建模比賽、大學生挑戰杯和大學生節能大賽等科技活動，以及教師的一些縱、橫向科研項目中。通過主持或參與具體的科研項目，不斷發現和解決新問題，逐步提高了自身的創新能力，同時也鍛煉了組織能力，培養了團隊精神，綜合能力得到明顯提升。通過上述實踐活動，目前已涌現出一些具有一定創新意識和創新能力的學生，或發表了學術論文，或授權了實用新型專利。而且也作為保送研究生的優選條件之一，也進一步促進了學生的參與熱情和科研積極性。
4 挖掘實驗教學內容
實驗教學是培養創新人才的有力手段。實驗教學不僅是對理論內容的實際驗證，更重要的是培養學生實驗技能和分析能力的重要措施[6]，也是發揮學生主體作用的最有效的實踐環節之一。專業基礎課實驗分為驗證性和綜合性實驗，驗證性實驗側重對基本原理的驗證和再現，綜合性實驗則側重于較復雜現象的分析，二者側重點各有不同。實驗中，若能充分發揮學生的主體作用和探究精神，通過深挖實驗教學內容的內涵，鼓勵對有關邊緣性現象的觀察和深層次問題的探索，勢必能在很大程度上提高培養學生的創新意識和能力。因此，實驗中，強調學生親自動手操作實驗、主動分析實驗現象、獨立思考問題和解釋問題。
驗證性實驗也能在很大程度上提高學習效果。如流動演示實驗中，在突然擴大的流動通道內，可清晰地觀察到突擴前的截面上其流線為接近于平行直線，這也是為何在理論分析中可以把該截面近似作為緩變流截面的原因所在，若不通過實驗現象，僅靠想象既不直觀又缺乏說服力，而且可通過改變流速，進一步驗證這一假設是否始終成立。又如流體力學中的伯努利方程實驗，該實驗再現了各測點處的總水頭和靜水頭在不同流量下沿流動方向的變化規律，若脫離實驗過程，也可以從能量守恒和能量轉換的角度得出上述規律，這當然需要扎實的理論基礎和分析能力，但理論和實驗教學的有機結合，可起到事半功倍的效果。
綜合實驗更能全面考察學生的學習效果和運用知識的能力。如換熱器綜合實驗中，為何對于相同的換熱器結構，逆流情形下的傳熱系數要小于順流情形；并聯管路特性及流量分配實驗中，為何具有相同結構的各并聯管道其流量不同，壓力損失也不同；離心泵并聯及工況調節實驗中，在不同負荷下，采用共用閥和非共用閥進行調節其經濟性為何不同；邊緣性現象，如泵性能實驗中的汽蝕特征及噪聲特性也值得進一步研究。
另外，對于實驗數據的處理，坐標系選用線性坐標還是對數坐標，參數是以有量綱還是無量綱形式進行整理，實驗數據壞點的正確剔除和有效數據的保留等，都有充分發揮的余地，也是培養學生科學思考問題和獲得正確結果的關鍵之處。
5 改革考試方法和內容
考試作為教學活動的最后一環，是教學成效和學習效果的綜合反映，教學過程的各個環節，尤其是薄弱環節都可以從成績分布上反映出來。因此，考試方法和內容是否能夠有效地反映了教和學的全過程，將在一定程度上影響創新型人才的培養。為此，筆者一改過去單純采用閉卷考試的方法，從內容到形式上進行了多方面嘗試，探討了多種教學環節有機結合的考試方法，力求實現對教學效果的全過程評價。
目前，在考試內容方面，一是在符合教學大綱要求的前提下，將實驗教學內容納入考核范圍，分值為150%，內容包括實驗現象和參數變化的分析、儀器的測量原理和用途等。實踐表明，此項措施的實施在很大程度促進了對實驗教學全過程的重視，取得了預期的效果。二是增加了理論聯系實際較強的題目，或綜合性題目或拓展性題目，分值為10%，進一步提高提煉科學問題或全面綜合運用知識的能力，也有助于發現創新型的學生。在考試方法方面，采取了包括開卷考試、期中+期末考試、實驗成績+期末考試、平時測評+期末考試等在內的多種方式。無論是開卷還是閉卷，均將復雜必要的公式附在試卷上或給出相關提示，將考核重點放在知識的應用能力和分析能力上面。期中+期末和平時+期末這兩種方式通過強調平時的知識積累和復習，做到及時發現問題、及時解決問題。
總之，以專業基礎課為載體，通過深挖和細化教學活動各環節的深層次潛力，將創新型人才的培養貫穿于教學的全過程，可促進教學效果和人才質量的全面提高。
參考文獻
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工程流體力學論文范文6
關鍵詞:裂隙巖體;注漿;擴散理論;注漿參數
中圖分類號:TD743文獻標識碼:A文章編號:1009-2374 (2010)10-0188-02
一、概述
由于裂隙巖體內部構造的復雜性和多變性,給注漿理論研究帶來了很大的困難。漿液在裂隙巖體中的流動規律、擴散范圍、漿液擴散壓力以及注漿加固體強度和變形特征等與裂隙巖體幾何形狀、空間分布特征和空隙度特性等有密切的關系。
目前,人們研究漿液在構造面中流動和在孔隙中滲透擴散時均把漿液簡化為與時間無關的牛頓流體,而絕大部分漿液屬非牛頓流體的時變性賓漢姆流體,這就導致了注漿過程中的理論計算與實際相差太大。
在裂隙巖體中注漿,是長期以來尚未解決的技術難題。研究賓漢姆流體在裂隙巖體中滲透擴散過程 (運移規律)及滲流機理對注漿加固工程的設計和注漿效果預測等有重大的理論指導意義。
二、研究現狀及存在的問題
(一)研究現狀
隨著注漿實踐發展,目前已發展的注漿理論有滲透注漿理論、劈裂注漿、壓密注漿、電動化學注漿、低滲透介質注漿理論。但由于漿體運動是隱蔽于地下復雜性的地基構造中,且縫隙分布又難于模擬,因而理論方面的研究相對滯后于實踐。
注漿理論是借助于流體力學和固體力學的理論發展而來的,對漿液的單一流動形式進行分析,建立壓力、流量、擴散半徑、注漿時間之間的關系。傳統的注漿工藝是以“滲入性理論”為基礎,注漿時只采用相對較低的注漿壓力,使漿液在孔隙或縫隙中擴散時不致破壞巖土的原有結構。
滲透注漿是指在壓力作用下使漿液充填土的孔隙和巖石的裂隙,排擠出孔隙中存在的自由水和氣體,而基本上不改變原狀土的結構和體積 (砂性土注漿的結構原理),所用注漿壓力相對較小。代表性的注漿理論有球形擴散理論、柱形擴散理論和袖套管法理論。
球形擴散理論雖然考慮了漿液性質隨時間變化對滲透規律的影響,但仍然把漿液簡化為了牛頓流體,這也正是他們的不足之處。
柱形擴散理論和袖套管法理論研究中,仍然把漿液簡化為了牛頓流體,沒有考慮漿液性質隨時間變化對滲透規律的影響。
查閱國內外大量文獻資料發現,在目前的滲透注漿理論研究中,人們多是把漿液簡化為牛頓流體,而且沒考慮漿液的時變性,沒有任何一個公式能真正準確地反映出漿液在多孔介質中的滲流規律,這些公式各自存在著某些缺陷,甚至與實際之間相差很大,公式的結論多為指導性的,因此,大多數注漿工程報導或論文中,只介紹注漿工藝過程和注漿效果,很少進行注漿理論的分析研究。因缺乏完善的理論指導,影響了注漿效果和技術經濟指標的提高,造成人力物力的許多浪費。
(二)存在的問題
1.大多漿液為非牛頓流體,而目前的理論研究中均簡化為牛頓流體。
2.在注漿過程中,漿液的性質隨時間而變化,而目前的理論研究中視漿液的性質與時間無關。
目前,人們研究漿液在構造面中流動和在孔隙中滲透擴散時均把漿液簡化為牛頓流體且與時間無關,而絕大部分漿液屬非牛頓流體的賓漢姆流體,且具有時變性,這就導致了注漿過程中的理論計算與實際相差太大,甚至是荒謬的。理論研究落后于工程實際需求,尚需進行研究的方面有:漿液流體力學及其本構方程、漿液在多孔松散介質中的滲透擴散規律、多孔松散介質的滲透力學模型、多孔松散介質的空隙度特征、漿液的充填機理、注漿加固的力學作用、注漿基本理論與觀念、注漿工藝等。
3.注漿設計隨意性太大,注漿效果難以估計。注漿方法主要是壓入法,漿液在壓力差的作用下從注漿孔向巖體裂隙內擴散,其擴散距離 (常稱為擴散半徑)決定著注漿孔的布置和漿液消耗量,也是選擇工藝參數、評價注漿效果的重要依據。但漿液在裂隙巖體內的擴散過程是隱藏的,目前還不可能在施工中對這一過程進行監測,這樣,漿液的擴散距離只能靠理論或經驗公式計算。而現有的計算漿液擴散距離的理論公式還遠未成熟,實用價值有限,經驗公式又往往是針對某些特定漿液 (主要是化學漿液)總結的,不具有普遍意義。因此,目前在裂隙巖體中注漿還沒有可靠的預先確定漿液擴散距離的方法。
由于這一理論缺陷,給裂隙巖體注漿帶來了如下問題:(1)注漿工程的投資和效果難以預計。當工程目的明確、場地條件清楚時,由于漿液的擴散距離不能預先準確確定,鉆孔數量和材料消耗量的預算便沒有依據。如果憑經驗或工程類比法確定了鉆孔數量和材料消耗量,則在這些工程量完成之后所能取得的效果又難以準確預計 (如注漿帷幕是否已形成要求的封閉條件),這樣,在方案論證階段,難以將注漿法與別的方法作對比。由于這一原因,注漿法的應用受到了一定程度的負面影響。國內礦山帷幕截流技術的推廣中便遇到了這一問題,國外有些水利工程的業主也是因為這一原因而不愿進行壩基注漿。(2)確定孔距、漿液配比和注漿壓力時的隨意性太大。許多工程都需要通過多孔注漿,且要求注入的漿液能形成連續、穩定的膠結體。這時注漿孔的距離必須依漿液的擴散距離而定。當地質條件一定時,漿液的擴散距離又主要取決于漿液的性質和注漿的工藝參數。因此,孔距應該根據所選用的漿液在允許壓力和時間內可能達到的擴散距離來確定。但在目前的注漿設計和施工中,注漿孔距和注漿材料都主要是憑經驗確定的,這樣便很可能因孔距太大或太小而出現工程質量問題或投資上的浪費。
三、結論
1.部分學者已驗證了裂隙巖體結構面的分布具有統計意義上的自相似性,因此,裂隙巖體結構面分布應具有分形特征,并可計算出其分維數。
2.巖體的分維數可以反映出巖體的破碎程度、節理發育程度、可灌性。而裂隙巖體的這些特征又嚴重影響著注漿擴散規律及注漿效果,因此可以嘗試將分形理論應用于注漿工程,用裂隙巖體結構面的分維數來定性的確定注漿參數。
3.工程巖體往往被節理和結構面所切割形成明顯的節理巖體,具有明顯的不連續性,用離散單元法可以得到較好的處理,因此,可以將分形理論與離散元方法相結合,模擬出漿液在裂隙中擴散的真實情況。
參考文獻
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