流体力学教程

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流体力学教程范文第1篇

关键词：流体力学；教学改革；现状；思考

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2013）-01-0148-01

流体力学是土建类专业的一门专业基础课，也是全国勘察设计注册工程师基础考试必考科目。流体力学作为力学的一个重要分支，主要研究流体在静止或运动时所遵循的基本规律及其在工程中的应用，是高等学校众多工科专业的必修课。流体力学也是一门理论性和工程实际意义都较强的课程，具有理论不易掌握、概念和方程较多且易混淆、对学生高等数学知识及综合分析和处理问题能力要求较高等特点，与枯燥、繁多的理论以及教学时数的减少形成了尖锐的矛盾。因此，寻求一种新的有效的教学手段，视听结合，充分发挥多媒体教学的优越性，加大课堂教学的信息密度和知识密度，拓宽课堂教学的新思路成为必然。

一、流体力学课多媒体教学现状

根据在流体力学教学中应用多媒体课件的情况来看，多媒体课件的应用使单位时间内教学内容大为增加得到公认，但对教学效果的看法反映并不一致。为了解使用多媒体课件的教学效果，我们两次发出不记名问卷。其中一次让学生给打分，30名同学中认为现在使用的流体力学多媒体课件有较大帮助和有所帮助的各有10名，合计占67%。经讨论分析，多媒体课件之所以会出现授课效果不佳的情况，主要是因为在课件的制作和使用的过程中，存在如下这些“问题”：

1.原有课件的制作和应用没有充分体现以学生为主体，只是将教师从粉笔、黑板中解放出来。有些章节内容单调甚至照抄课本内容，成了文本教材的电子化；有些则忽略了教学内容的连贯性和逻辑性。

2.多媒体课件中，图片、动画的选择不符合整体教学的安排。要么简单拼凑，造成课件的形式缺乏多样性；要么将简单的问题复杂化，缺乏合理的思路，其结果是大量的图片分散了学生的注意力，浪费了时间，造成教学质量下降。

3.课件包含知识过多，文字描述繁琐。为了让学生能够在有限的课时内学到更多的知识，教师过于扩大多媒体课件的知识量，造成了屏幕上显示的内容过多、讲解时屏幕翻滚过快，学生对教师所讲授的内容没有留下印象，也不知道大量的知识点该从何处着手记录，导致学生不容易跟上教师的思路，不易复习。

4.课件内容“乏味”，不能吸引学生注意力。部分课件内容陈旧，有些内容与讲课内容结合不紧密，还有一些音像不够清晰，影响视听效果。

二、课程多媒体教学改革的思考

1.总方案设计。通过问卷调查及调研等方法，对流体力学多媒体教学的需求性、优缺点、教学效果等方面进行全面分析。调查研究存在于各个主要教学环节中的问题，并进行汇总分析，以确定出总体方案。

2.教学设计。根据《流体力学》教学目标，对教学内容、教学方法和教学过程等方面进行安排，建立课程层次结构。多媒体课件内容的选取要以教材为蓝本，从实现教学目标、完成教学任务的需要出发，但又不能为课本所束缚，要充分增加课件的含金量。一个优秀的课件不能只是教材的幻灯片演示，而应该增加它的生动直观的作用，因此教材内容的选取很关键。随着对课件制作认识的提高，我们做课件的每一部分时，都应该做到心中有数，对于每一页面的制作都要做到精益求精，这样做出的课件才能流畅的运行。

3.结构设计。设计合理的流程，使教学内容通过多媒体课件的方式表现出来。多媒体教学摆脱了黑板加粉笔的呆板表现形式，依赖于大量的多媒体素材，把以往受时间和空间限制的内容搬进课堂，体现了其特有的优势。素材的选取依授课内容而决定。制作课件时，老师本身就是一名导演，怎样把“演员”（即素材）放到适合的位置，并使它表演得出色，全部依赖于导演的水平。因此教师要吃透教学内容，在参透文字稿本的基础上，反复构思，进行创作，设计出符合教学的课件来。

4.版面设计。设计技术性、艺术性以及应用性良好的版面，提高课件的教学效果。课件制作过程要求熟悉电脑的基本操作、掌握相关软件的使用方法。做课件并不是说我只要掌握了课件制作软件的使用就可以了，它需要多种软件协同工作，比如图像制作、声音录制、文字编辑、动画制作等等，所以要求我们平时注意多学一些操作方法，或在计算机专业人员的配合下共同完成课件的制作，以使课件不仅具有教学内容的教育性、科学性，而且要有课件的技术性，艺术性。

5.收集使用反馈意见。为保证课件的正常使用，还需要多次测试，以便能够发现课件在运行当中存在的问题，及时修改，不断完善。一个课件的好与坏，只有通过实践才能真正得出结论。课件制作完成后，应用于课堂教学，然后根据学生的反馈信息，再将课件加以修改，从而使其达到最优。如果制作的课件引不起学生的兴趣，在课堂上起不到应有的效果，那么这样的课件无疑是失败的。因此还需要不断地对课件进行修改、完善与升级，使之更加适合教学的要求。

根据《流体力学》课程教学内容的特点，精心设计、制作多媒体素材，集图、文、声、像的综合表现功能，融教育性、科学性、艺术性、技术性于一体的课件，可以有效调动和发挥学生学习的积极性和创造性，最大限度地发挥学生的潜能，强化教学效果，提高教学质量，从而促进大学生对流体力学基础知识的掌握和应用，并提高利用所学知识解决实际问题的能力。

参考文献

流体力学教程范文第2篇

关键词CDIO；流体力学；能力培养；教学改革

1引言

“流体力学”作为理工科的一门专业基础课和必修课，它的重要性是众所周知的，作为力学分支，其在安全工程专业有着广泛的应用，与泄漏、火灾、爆炸、通风等有着密切的关系，是后续工业通风、消防工程等专业课程学习的重要基础。近年来流体力学学科发生深刻变化，对流体运动认识加深，测量手段更为先进，对流体运动分析和处理的能力空前强大，与工程应用结合更加紧密。然而“流体力学”这门课程概念抽象、数学公式多，在以往课程教学过程中更多重视理论知识的传授，人才培养过程中存在着过分偏重理论知识学习，缺乏对学生工程能力的培养等不足之处。因此，本文借鉴国际流行的CDIO工程教育理念，拟对安全工程专业“流体力学”课程进行教学改革，使理论知识服务于后续的安全知识学习及工作实际，将知识教育和能力培养有机地结合起来，增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，使学生专业理论知识的学习真正地更好地融入之后的安全工作中。

2CDIO工程教育理念

CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Imple-ment）和运行（Operate）的简称。“C”构思指系统性的构想、思考，明确产业需求。“D”设计是把将要被实现的计划通过视觉的形式描述出来的活动过程；“I”实施是执行、施行实际的行为，指把设计转变为产品的过程；“O”运行是指产品实现之后（即实施之后）使用其来达到想要的价值的过程。从构思、设计、实施到运行的全过程就是产品的整个生命周期，用它来代表工程的范畴[1]。CDIO教育模式提倡培养具有较高专业理论水平和符合产业需求的综合性应用能力并重的高等工程教育专业学生，这种模式在安全工程专业领域具有一定的借鉴意义[2]。CDIO强调在系统和产品构思、设计、实施、运行的真实工程实践环境中培养学生的工程能力，通过引导学生以主动的、实践的、知识之间有机联系的方式培养学生的工程能力，使学生在创新思维能力、终生学习能力、团队合作能力和工程实践能力等方面得到全面的训练和提高。

3基于CDIO理念的流体力学课程实施

3.1优化教学内容

在教学时，教材的选取是非常重要的，首先要选择一本好的教材，然后围绕教材的内容，进行全方位的内容设计。湖南工学院安全工程专业选用的教材为蔡增基、龙天渝主编的《流体力学泵与风机》，该教材详细介绍了流体力学及泵与风机的基础知识，并配有丰富的习题供学生课后练习巩固，另围绕教学大纲，每章设置了思考题。但教材内容多是从供热通风空调类专业角度出发，内容较多。按照安全专业职业能力与素质需求为导向，结合我校安全工程专业对该课程课时安排较少，学生文科生多，理科基础薄弱的特点、安全工程专业需求及其与后续专业课程之间的关系，课程教学内容分为四部分：（1）流体静力学。掌握流体平衡的规律，对其中与安全工程关系不大的小节进行删除。（2）流体动力学。研究流体在运动状态时，作用于流体上的力与运动要素之间的关系，以及流体的运动特征与能量转换等。（3）有关流体静力学和流体动力学在生产和生活中的应用，如孔口与管嘴恒定流、管道恒定流等。注重与工业通风、消防、安全工程中常见的泄漏等问题相结合。（4）泵与风机工作原理及运行知识，重点掌握如何选择泵与风机。由于课时有限，其他知识可通过学生自主学习来完成。内容设置注重培养学生的创新能力、学习能力和分析解决问题的能力，不因课时少而删除其物理背景、力学建模和求解过程等方面的学习，只讲授结果、计算公式、图表等这种短视的做法培养出来的学生只是现成公式的计算机器，面对新的问题将束手无策，学生没有创新能力，没有利用所学知识解决实际问题的能力。只有掌握正确的基本概念和流体运动一般规律，才能认识特殊规律，才能有分析实际问题的能力，才能正确应用和处理流体力学商业软件。

3.2转变教学方法

在课堂教学中注重学生综合思维、系统思维和工程能力的培养。结合传统的教学方法，采用以问题学习的形式，要求学生基于问题学习。（1）首先要讲授该门课程的性质及作用，让学生掌握该课程在整个专业培养中的作用以及工程实践中的具体应用价值，以及该课程与其他课程之间的关系，从而在学生的整体知识架构中建立起清晰的课程逻辑联系[3]，培养学生的系统思维能力。（2）各知识点的教学过程采用启发式教学法，先由老师设置问题，让学生带着问题进行学习；学完之后让学生思考学了什么，有什么用；除了基本的教学过程外，在课程中设置一些小专题讨论，培养学生分析问题、解决问题的能力。（3）传统的教学模式由于缺乏对知识的应用，学生通常将通过考试作为学习目标而专注于记忆考试内容。因此在教学中注重相应知识点的讲解的同时，注重对各知识点的应用和拓展，各知识点多方面地与安全工程专业相结合（如在讲述孔口管嘴出留时与危险化学品物质泄漏进而导致火灾、爆炸、中毒事故相结合；讲述流动阻力时与工业通风管道设计、消防水管道设计相结合），强调其对专业的支撑作用，要求理论知识必须服务于安全工作实际，将知识教育和工程能力培养有机地结合起来。

3.3实验教学改革

实验环节是CDIO模式下教学环节的非常重要的组成部分，学生工程能力的培养和综合应用能力的提高，有赖于此环节[4]。实验教学方面通过建设流体力学实验室，将实践教学贯穿于学生的整个学习过程，实现对学生的动手实践能力、技术应用能力、研究创新能力的培养。实验模块分为基础验证类实验模块、综合性实验模块和开放性实验模块。基础验证类实验主要包括雷诺实验、能量守恒验证实验、沿程阻力实验、局部阻力实验、文丘里管实验、流量计实验、离心泵实验等[5]。这些实验过程简单，能帮助学生更好地理解流体力学的基本原理和定律，但缺乏创造性，没有与安全工程专业实际相结合。综合性实验如与工业通风课程相结合，设计一个通风除尘管道模型，学生通过流体力学知识制定实验方案，使用仪器测量风速、压强等相关参数计算通风阻力。让学生把流体力学知识更好地与安全工程专业相结合，解决专业实际问题。综合类型的实验相对较复杂，采用团队协作的方式，通过互相交流讨论解决实验过程中遇到的问题，发散思维，实验结束后进行汇报，培养学生的团队协作能力和沟通能力。开放性实验模块通过建设开放性实验室，为学生参加各类学科竞赛、科技创新活动、自主实验、参与大学生研究性与创新性实验项目、参与教师科研项目提供实践平台。如学生可进行计算机虚拟流体力学实验、利用flunet软件模拟火灾发生时烟气流动过程。开放性实验可锻炼学生创新能力。

4结论

1）安全工程专业“流体力学”课程作为一门学科基础课，其教学改革应以专业能力需求为导向、学生能力培养为目标，引入CDIO理念进行教学改革，可提高学生创新思维能力、系统思维能力、和工程能力的培养，提高学生的工程意识及大工程观。2）基于CDIO理念的“流体力学”课程教学改革应注重学生主体作用的发挥，以学生为主体、教师为主导，采用问题学习的形式进行教学，培养学生用基础理论分析、解决实际问题的能力。3）在“流体力学”课程教学改革中，应注重实验教学环节，实验教学除了基本的基础验证类实验外，组织学生做一些综合性、设计性、开放性实验，教学中注重学生团队协作能力，人际交往能力和创新能力的培养。

参考文献

[1]顾佩华,等.重新认识工程教育一国际CDIO培养模式与方法[M].北京:高等教育出版社,2009.

[2]张景钢.基于CDIO的创新型安全工程培养方式研究[A]//安全科学理论与创新[C].郑州:郑州大学出版社,2016:92-96.

[3]赵庆贤,葛秀坤,毕海普,等.“变焦式”教学法在专业基础课程教学中的应用[A]//第26届全国高校安全工程专业学术年会论文集[C].北京:气象出版社,2014:262-265.

[4]王海江,彭静,杨玲,等.CDIO模式下的信号处理课程群建设[A]//2009年中国高校通信类院系学术研讨会文集[C].北京:电子工业出版社,2009:593-596.

流体力学教程范文第3篇

[关键词]工程流体力学 教学方法 改革 工程实践

一、提炼课程核心思想、调整教学内容

近几年来，随着我国及上海市海洋战略布局和海洋经济的发展，上海海洋大学作为一所以海洋、水产和食品为特色的高校，在学科和专业建设方面取得了较大进步，《工程流体力学》作为一门专业基础理论课，其地位愈来愈显得重要。其中海洋学院、食品学院和工程学院几十年来在本科和研究生教育中，一直将《工程流体力学》和《高等流体力学》作为一门相当重要的专业基础课。特别是，工程学院的机制专业将《工程流体力学》作为该专业学生的一门必修课，随着学校的发展，这门课程必将渗透到生命学院的水产、水生物、设施渔业、水环境等专业和方向中。目前根据已定的教学计划，每学年有近650名学生学习这门课，由于各专业对其内容眼球的不同，需要结合各专业的特点，提炼课程核心思想、调整教学内容，通过不同的模块组合，确实提高学生的学习兴趣，促进教学质量的提高。

上海海洋大学《工程流体力学》任课教师根据多年的教学大纲及要求编写了“工程流体力学”教材，同时完成了配套教材的ppt电子教案，要求学生掌握流体力学的基本知识、原理和计算方法，主要包括：静平衡微分方程、流体对固壁的总压力、流体运动的描述、伯努利方程、动量（矩）方程、量纲分析、相似原理、绕流阻力等。在弄清概念，掌握理论的基础上，能够学会运用基本理论分析解决实际问题，并掌握基本的实验技能，为从事专业工作、科研和其他专业课的学习打下基础。为了便于学生的自主学习，又出版了配套教材的“工程流体力学习题解析”一书。同时根据实际工程需要，将《工程流体力学》的教学内容分为3个层次，即流体力学的基础理论、流体力学知识与进展、流体力学应用与实践， 克服了以往过分重视理论知识的介绍，轻视其应用的弊端。此外，还相继开出了流体力学独立实验课、计算流体力学等。

同时，根据不同专业的具体需求，在课程设置、教学内容上都作了许多相应的调整。例如在全校新开了“工程流体力学的应用”课程，受到了学生们的欢迎，选修这门课的学生相当多，容量达95%以上。并设计了不同的模块组合，对机械专业的学生，在已完成《工程流体力学》教材的二版修订中，在第8章中增加了明渠流动内容，增加了水波理论等内容；针对食品专业的需要，增加了气体及热力学类内容，并补充五套自测题供学生选用，确实提高了学生的学习兴趣，并促进了教学质量的提高。

二、改进教学手段，优化教学过程，加强教学互动

由流体力学团队编写的《工程流体力学》教材，于2006年由上海交通大学出版社出版，同时出版了与之配套的“工程流体力学习题解析”，为了便于教师教学，同时制作了与本教材配套的制作精美、图文并貌的CAI课件，生动地描述了流体力学的一些理论及现象，大大减轻了流体力学理论的学习难度，提高了学生学习的兴趣和效率。这些系列教材的出版，对该课程的建设和质量提升，起到了非常重要的作用。不但受到了本校学生的好评，同时还受到陕西理工大学、中国民航大学、浙江海洋学院及天津城市建设管理职业技术学院等许多学校的欢迎，这些学校对系列教材给予了充分肯定。图书发行突破2万本，出版方已无库存。

充分利用网络资源，将课堂理论教学教案、主讲教师课堂教学的部分录像进行网上共享，使用录像片、流体力学演示实验教学片、电子教材等多媒体教学手段，使学生感到难以接受的流动力学概念变得十分生动具体，加深对教材内容的理解，提高教学质量。使学生能够随时复习、预习相应的课堂教学内容。同时充分利用上海海洋大学的E-Class网络平台，进行网络实时习题、例题解答，以及课后答疑网络资源及软硬件的建设，形成师生交流的互动平台，真正提高网络教学的实用性。强调计算机在流体力学教学中的应用

在充分利用现代教学手段的同时，不能忽视传统教学方法的作用。本课程采用多媒体与板书相结合的教学模式，充分利用多媒体教学信息量大,图像清晰生动的特点, 结合传统板书讲解复杂理论推导的优点，不仅直观清晰，一目了然，而且对重点部分又能反复讲解，以达到学生基本理解并具有一定想象能力。例如在讲解研究流体运动的两种方法：质点法和空间点法时，多媒体上会出现公交车客流量观察方法的动画，使学生既易于分清这两种方法的不同，同时又强调一个相同的目的。又如在讲到流体的漩涡运动时，有龙卷风作强烈旋转运动的画面；讲到伯努利方程时，有踢任意球进球门的画面。理论教学上严谨，但是动画及多媒体生动、形象，使得学生在学习时既不感到枯燥，同时又能加强对基本理论的理解。由于学生数很多，教学上采用大班课的形式（基本上每个教学班有近100名学生），多媒体教学发挥了很大的作用。它使繁冗的公式推导成为一个简单的讲解过程，将复杂的流体运动生动形象地表现出来，同时对重点和难点反复在黑板上演示讲解。这两个方法相辅相承，取得了很好的教学效果。这种授课方式既有利于避免研究生因长时间精力高度集中而产生疲劳,又有利于他们理解并掌握复杂的流体力学基本理论。

2008年“工程流体力学”教材获上海海洋大学教学成果一等奖。作为普通高校重点教材建设项目之一，2009年被上海市教委评为优秀教材三等奖，2011年获得上海市教委重点课程建设项目（沪教委高〔2011〕48号），极大地提高了上海海洋大学来在流体力学行业的影响力。

三、完善实验教学条件，形成完整的教学实验体系

在注重理论教学的同时，加强实验教学环节，2011年3月由上海海洋大学主编的《力学基础实验指导-理论力学、材料力学、流体力学》，由同济大学出版社正式出版发行，其中的流体力学部分（第三大部分），从根本上解决了实验指导书与实验仪器不配套的问题，有效提高了流体力学实验教学质量。2009年下半年新添置了多功能流体力学实验装置、动量定理实验仪、流动图形显示仪、毕托管测速实验仪、虹吸管实验仪、势流叠加仪、空化实验仪等流体力学实验设备，新开设了大量的设计型和创新型流体力学实验，使学生、教师互动，用实验数据来验证理论，来观察抽象的流体运动；用理论知识解释一些流体现象，发现新的现象。这种教学手段提高了教学效果。同时在互动中，将有关科研上对于流体力学的一些热点问题以讨论的形式引入教学，充分地调动了学生的学习热情。通过实验验证加强感性认识：在许多重点和难点的地方，基本上有配套的实验，从实验中学习，既能培养学生从实践中发现问题并进行深入分析的思维习惯，激发他们的学习热情，同时也是加强印象、加深理解、克服难点的手段之一。

针对个别专业的特殊需要，开设了流体力学独立实验课。实际的流体运动非常复杂，因此通过流体力学实验是揭示流体运动规律的一种重要手段，为了帮助学生加深对所学理论的理解，更好的用所学理论解决生产实际中的问题，经过多方筹建，2009年我校海洋环境专业开设流体力学独立实验课，共16学时，实验内容主要包括：能量方程实验、雷诺实验、动量定律实验、沿程水头损失实验、局部水头损失实验、毕托管测速实验、管道测流量实验、流动显示实验、虹吸实验及势流叠加实验等；针对食品专业的需要，开设了气体及热力学类实验。

四、实现教学和科研的互动

在任课教师积极参加各类相关的学习与培训的同时，强化任课教师的科研观念，以科研带动教学，以教学促进科研，进行有效的纵、横向科研联合。任课教师积极参与各类教学改革和科研项目，如深水网箱水动力研究、渔船螺旋桨软件系统设计、人工鱼礁流场分析、海洋结构物的流固偶合分析、海洋波浪能的研究开发等。通过这些项目的研究，加深了对流体力学在海洋科学中实际应用和最新进展的了解。在毕业设计环节，每年选作以流体力学基础理论及其工程应用为毕业论文课题的本科学生20余人，研究生10人。取得多项教学改革和教学研究成果，并在生产实践中得到应用，如流体力学团队教师编制的“渔船螺旋桨系统设计软件”获得2007年上海海洋大学科技成果三等奖，该软件目前已被潍坊柴油机厂、玉林柴油机厂等国内主要柴油机生产厂家广泛应用。我校工程学院羊晓晟、侯淑荣、马利娜、沈小青同学的“一种新型海洋波浪能发电装置”项目，参加2011年由、中国科协、教育部、全国学联和地方政府共同主办的、在大连理工大学举行的第十二届“挑战杯”终审决赛，在全国1935所高校选送的16976件作品中突颍而出，获得“全国竞赛三等奖”。该项目由流体力学老师指导，并突破了波浪及流固耦合理论，极大地激发了学生对本课程的学习热情。今后，本课程将在大学生科技创新中发挥更大的作用。

五、教学效果的考核

《工程流体力学》课程具有理论性强、公式多、数理基础要求高的特点,为帮助学生的学习,仅仅通过教材讲解还远远不够,需要配套必要的习题。在现有基础上，更新试题内容，完善试题库建设，考虑到我校研究生教学的特点, 团队根据新编著教材的主要内容, 以章节为单位,精心筛选和编写了典型习题集,力图做到其中的习题一定要具有典型性。习题的数量不能多,更不能类似和重复,学生通过习题练习,能有效地掌握教材中的基本知识。提高试题质量，真正做到教考分离，促进教学质量的提高。该试题库具有以下功能：平台提供自动组卷、手动组卷、互动组卷，条件设定灵活全面；试卷自动转换成WORD文档，方便打印输出；自定义追加试题入库，采用WORD文档格式编辑批量入库。

在考核中，平时成绩、实验课成绩和期末成绩比例为15%、20%和65%。实践证明，该考核方法取得了很好的效果。

六、结语

总之，对于《工程流体力学》课程教学内容改革的初步探索分析，可以促进教学观念的改变，按此目标授课，对教师提出了更高的要求。同时，还可以促进教材建设、实验室建设及其仪器设备的更新，提高学生的动手能力及科研能力，从而实现“学有所用”，“教学相长”。

高等教育教学改革，特别是专业基础课程体系及教学内容的改革，是一个系统和长期艰巨的实践过程，专业教师任重而道远。只要不断努力和探索实践，就可以开拓出一条符合各个专业需求的、更加富有成效的新途径，取得更好的教改成果。

本文受“2011年度上海市教委重点课程建设项目（沪教委高〔2011〕48号）”资助

[参考文献]

[1]袁恩熙.工程流体力学[M].北京:石油工业出版社,2002.

[2]James A.Fay.Introduction to Fluid Mechanics.Cambridge: MIT Press,1994

[3]Bruce R Munson, Donald F.Young and Theodore H.Okiish. Fundamentals of Fluid Mechanics,5th Edition, New Delhi:John Wiley &Sons,2002

[4]Robert W.Fox,Philip J.Pritchard and Alan T McDonald. Fluid Mechanics,7th Edition. Hoboken:John Wiley&Sons,2009

[5]Frank M.White.Fluid Mechanics,6th Edition.New York: McGraw-Hill,2008

[6]毛根海.应用流体力学.北京：高等教育出版社,2006

流体力学教程范文第4篇

根据流体力学课程的性质、特点，结合自身的工程实践经历和教学体会，文章从优化教材内容、提炼讲授方法、发挥传统教学模式优势、挖掘多媒体教学潜力、培养学生科研能力等方面，探讨了流体力学课程教学改革的具体措施和成效，提出了有益于学生理解流体力学重点内容的教学方法。此研究对改善流体力学课程的教学效果、探索大专业背景下的专业基础课教学模式有一定的参考意义。

关键词：流体力学； 教学改革； 实践教学； 创新能力

中图分类号：G420 文献标志码：A 文章编号：

10052909（2013）04004103

流体力学是关于流体机械运动规律及其应用的一门学科，是力学的一个分支。中国各高校的土木工程、流体机械、农林、石油化工等专业均开设了流体力学课程，它属于专业基础课。

该门课所涉及的基本原理和基础理论对专业课的学习、课程设计、毕业设计以至解决工程实际问题等起着非常重要的理论支撑作用和指导意义。尤其对于工科学生，他们毕业后大部分在生产一线从事技术管理工作，必须具备一定的专业基础、技术应用和现场协调能力。这就要求流体力学课程教学将理论知识与实践能力培养相结合，将课堂教学与实践教学相结合，不断改进教学方法，积极探索适应工科学生专业设置和就业主导方向的课程教学新模式。兰州交通大学在土木工程、环境工程、市政工程、建筑环境与设备工程、热能动力工程等专业均开设了流体力学课，在长期的教学实践中积累了一些该课程的教学体会。

一、优化教材内容，课堂讲解力求深入浅出

流体力学课程体系的主要内容包括基本理论和实验两大部分。由于流体力学学科的快速发展以及社会对各专业学生知识结构要求的不断变化，有些在用教材已不能满足教学要求。因此，教师在备课时要尽可能多地参阅质量高、实用性强的教材，力求对同一个问题进行多角度分析。教学中应将不同教材版本的不同提法告诉学生，让学生课后独立思考并提出自己的见解。在制定教学计划时，应该从课程内容的系统性和完整性出发，将教材原有章节顺序重新调整，便于学生对相关知识的理解。比如，在讲解流体运动学基础、动

力学基础时，先从粘性流体三维不可压缩流动的运动微分

方程（即N-S方程）入手，对实际流体的流动特征进行描述，学生就可获得流体动力学的基本轮廓，进而了解只要该方程中粘性力项为零就可得到理想流体运动微分方程。在此基础上，再令加速度项为零（即流体处于静止状态或相对平衡状态），就可得到流体平衡微分方程（即欧拉方程）。通过这一调整，省去了许多推导过程，而且也能让学生对流体质点运动的力学机制有更明晰的认识。

在课堂讲解上，教师要力求做到深入浅出。流体力学中的一些公式或方程的推导过程很繁杂，教师过多地罗列推导内容会导致学生的厌学情绪，甚至有些听不懂的干脆就放弃学习。比如，在讲解流体微团运动分析时，可以将多数学生儿时玩的“泥球沿坡面下滚”游戏作为例子来讲解，因为大部分学生有过这样的亲身体验，他们很容易理解泥球在滚动的同时将伴随变形和旋转，这样后面的推导就容易被学生接受了。在讲解管嘴出流时，可以学生每天接触的水龙头用水的例子。比如在12∶00-13∶00期间用水，12∶00时流出水龙头的水流速度很大，随着锅筒内水位的逐渐下降，到接近13∶00时用水，在同样的水龙头开度下，水龙头内的水流速度明显要比12∶00时的流速小，学生由此很容易理解有效作用水头与排水量的关系。

二、发挥传统教学模式的优势

传统教学模式即教师以讲解、板书的形式将知识传授给学生的一种教学方法。该方法在不同层次的教学活动中发挥了积极的作用。教师生动、形象的描述以及肢体语言能使学生有身临其境之感，这种教学模式有利于教师主导作用的发挥，教师可以根据课堂上学生的反应来适时调整讲解速度和思路，并以板书的形式突出重点和难点。流体力课程中有相当一部分内容是力学知识和数学知识的综合，只有通过严密推导或作图才能比较透彻地讲清其基本原理。比如连续性方程、能量方程、动量方程、（N-S）方程等是流体力学中的经典理论，也是难点所在。只有通过板书推导，学生才能理解其物理事实，明确其解决工程问题的一般思路和步骤。流体微团运动分析一节是运动学中的核心内容，许多学生很难理解流体微团能同时具有“平动、变形（线变形和角变形）、旋转”三种运动趋势。这就要求教师从介绍速度分解定理入手，通过理论推导和对流体微团运动变形的图示两种方法来讲解。水击现象中伴随管道中压力和流速交替变化从而引起压力波的“顺向”及“逆向”传播过程，如果不通过在黑板上逐步图示的方法，学生很难明白水击发生的物理实质。另外，传统教学方法也能展示教师的板书和绘图功底。如果教师的书法很漂亮，徒手绘图效果好，能增加学生对教师的敬重感，从而激发他们对流体力学课程的学习兴趣。

三、深挖多媒体教学潜力

随着科技的飞速发展和国家对教学投资力度的加大，现代化的教学手段在提高课程教学质量上发挥了重要作用。在流体力学课程教学中，通过播放课件、视频、教学片等，能让学生很直观地理解流体流动的具体特征。比如，漩涡的形成、管嘴出流时真空区的形成、两个相邻局部阻碍之间的干扰等现象，这些内容用枯燥的文字描述是很难理解的，但利用多媒体演示，学生从动态的、形象逼真的图像中就很容易理解流体力学现象。紊流是一种高度复杂的三维非稳态、有旋流动。对其流动规律的研究一直是流体力学学科领域的热点和难点。紊流中，存在高流速层的流体质点进入低流速层，并与低流速层质点发生动量交换，以及低流速层流体质点进入高流速层与高流速层质点发生动量交换的过程。过去教师通过板书图示讲解之后，仍有近70%的学生不理解雷诺应力与紊流脉动的因果关系。但是，通过动漫形式显示具有不同初速度的流体质点进入另一流层后对两个流体质点速度在不同方向的影响过程，使这一复杂问题简单化，学生也容易接受。另外，利用教学录像，学生对流体力学现象尤其是大海的潮起潮落、龙卷风运动、桥墩后尾流变化，以及1940年美国塔科马海峡大桥由于风振而坍塌的整个过程印象深刻。多年的经验表明：多媒体在教学中的运用对于激发学生学习流体力学的兴趣、增强求知欲、开阔视野起到了积极的作用。但是，多媒体教学潜力的开发取决于教师的前期投入，也就是说，授课前教师必须投入大量的精力制作多媒体课件，使其包含丰富的教学内容，同时还能调动学生积极的参与意识[1]。只有这样，作为传统教学方法辅助手段的多媒体教学，才能在帮助学生理解难点、掌握重点、提高学习效率上发挥越来越重要的作用。

四、加强科研实训，开阔学生视野

引导学生参与科研活动，在科学研究中增长学生的专业知识，开阔学生的学术视野。教师在完成课堂教学任务之后，就课内某一知识点引导学生查阅相关文献，开展科学研究，培养学生的科研意识，提高其认知水平。学生以书面形式定期反映自己在查阅文献和学习研究中的收获。教师根据学生书面总结的完成情况给予评价。此外，教师也鼓励学生主动参与校内外的科研活动，并定期写出自己的体会交指导教师评定[2-3]。学生参与的科研内容即使与其所学专业的学科领域有一定距离，也将得到支持，因为参与科研活动对学生能起到开阔视野、激发科研热情、训练科研思维的作用[4]。同时还将进一步密切科学研究与专业学习之间的关系，为学生进入更高层次的学习和工作打下坚实的基础[3]。

流体力学是一门系统性和理论性都较强的课程，它既体现了经典力学的基本思想，也反映了数学、物理、机械等多学科在现代工程中的交叉应用。在学分制教学管理体制和大专业背景下的人才培养模式，根据学生的基础和专业培养目标来寻求合适的教学方法，构建有创新特色的流体力学课程教学改革体系，是一个艰难而漫长的过程，还需要在今后的教学工作中作出更多的努力。

参考文献：

[1] 杨小林， 杨开明， 严敬，等.流体力学课程教学改革探析[J].高等教育研究， 2006， 22（2）：47-48.

[2] 王烨， 孙三祥， 张济世.《水泵及水泵站》课程设计教学新模式研究[J].高等建筑教育， 2010， 19（3）： 117-119.

[3] 王烨， 陈焕新.《水泵及水泵站》课程设计教学改革[J].高等建筑教育， 2011， 20（3）： 91-94.

[4] 马宝峰，李岩， 郭辉，等.基于科研问题的力学综合实验教学研究与实践[J].力学与实践， 2012，34（1）： 103-105.

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：

流体力学教程范文第5篇

关键词：流体力学 教学改革 教学方法

中图分类号：G641 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2013）12-0220-01

一、重视“绪论”课

在正式绪论课之前，先以“引子”的方式引入流体力学的概念，并列举生活中存在的流体力学现象，例如球类运动，运输行业，长距离体育项目激发学生对流体力学的兴趣，并强调流体力学存在于自身身边，并不是高深的学问，打消学生对学习困难的顾虑。

再列举流体力学在专业中的应用，例如水力学中的管道、渠道等，空气动力学中的气象污染扩散、室内通风等，强调流体力学对于专业来说是一门重要的专业基础课，在流体力学课程的基础上架设的多门专业课如《化工原理》、《水污染控制工程》、《大气污染控制工程》均需要流体力学课程相关理论的支撑，使学生知晓学好流体力学课程的重要性与必要性。

之后再少量列举专业外流体力学的应用，如水力发电、火力发电、心脑血管疾病、石油的开采和运输、航空航天、给排水等向学生传达学好流体力学不仅可以在本专业有所发展，还可以向相关专业进行渗透，进一步激发学生学习的兴趣。

二、教学手段的改革

1.利用辅助教学手段，将抽象教学转换为形象教学

1.1针对流体力学课程制作助教型和助学型两套多媒体辅助教学软件。利用目前国际上比较前沿的软件Fluent（在美国的市场占有率为60%。凡跟流体，热传递及化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。其在石油天然气工业上的应用包括：燃烧、井下分析、喷射控制、环境分析、油气消散/聚积、多相流、管道流动等等）、Flash、虚拟现实、录像等手段针对流体力学课程制作助教型和助学型两套多媒体辅助教学软件。

1.2充分利用助学型教学软件，使授课系统化。授课前先将流体力学助学型教学软件下发至每一位学生，要求部分内容自学，部分内容课堂讨论、部分内容自行设计、搭建模型并求解，充分解决传统讲授部分学时占用过大，大部分的学时均被教师用来课堂推导、计算、分析、总结，没有充分调动学生的积极性和主动性的缺点。并将一些涉及到科技前沿应用的知识点、和日常生活非常接近的知识点以及涉及到的相似相近内容体现在助学型教学软件中，增加学生对课程学习的兴趣。

1.3充分利用助学型教学软件，加强学生实践环节训练。流体力学实验不仅涉及到经典的流体力学模型建立、计算、求解、验证还包括可以将各种模型相互组合，组合后验证经典流体力学经典公式、模型在新模型建立及求解过程中的应用。在助学型多媒体课件软件中，设计各种经典流体力学实验环节，规定学生在课余时间自己动手在虚拟的助学型教学软件中进行实验环节，达到使学生锻炼动手动脑能力的目的。另外，还可利用助学型课件软件中的典型模型组合功能，在课余辅导中，让学生自己动手建立模型。

1.4充分利用助教型教学软件，使教学不再枯燥乏味。在流体力学教学过程中，经常会遇到简单口述和简单二维图片无法阐述清楚的内容，在教学过程中辅助老师的讲授进行演示，不仅可以减少教师的无谓劳动也可以增强学生对这些知识点的理解。

2.增加习题课比例，注重实践性习题

之前的教学过程中只是对课后习题中出错率较高的习题进行课堂专门讲解，但经过一段时间的教学探索，发现这样的方式对学生的学习积极性并没有起到大的促进和改善，因此将课堂教学时间的一部分专门开设为习题课，选择有实践性甚至是直接从实践环节总结出的习题，习题给出后，并不由教师直接讲授解题思路与方法，而是选择学生上讲台，一边解题一边向大家介绍自己的解题思路，在解题的过程中有的学生就能够发现自己考虑的不周全的地方，或者下一位学生就能够指出上一位学生的出错点，这样全班学生的思想都被调动起来进行思考，题目也在大家的讨论中得到了正确的解答，学生对于这个知识点的掌握也就更加清楚明了。这样的做法虽然会压缩理论课教学时间，但是学生对于相应概念、公式、理论的理解却更加深入。让学生真正成为课程学习的主体，达到“教”与“学”的同步。

三、考核方式的改革

传统教学模式中，考试卷子可谓“分量最重”，学生对该门课程的掌握程度完全凭借一张试卷中的十几道试题体现，在题目的设置、试卷的审阅、批改过程中难免会遇到平时课堂表现不错但实际考分却并不理想的学生，因此，笔者将《流体力学》课程考核方式设定为40%平时成绩+60%考试成绩组成，平时成绩由课堂随机提问、习题课习题完成情况、作业成绩、课堂出勤率共同组成，强调在随机提问与习题课中，只要积极回答问题就会得到相应的加分，鼓励学生积极参与课堂讨论。考试试卷也由原先的重视计算题和应用题转为多种题型增强多种形式的考核，从多方面考查学生对知识的掌握程度。

也可以通过开卷或大作业形式考核学生灵活运用基本理论分析问题、解决问题的能力，题型可为一些综合性的计算题和分析题，如：简单管网的计算、简单管网系统运行工况的分析等，分值可计算入平时成绩并在平时成绩中占60%～70%的比例。

总之，改革课程考核内容是“流体力学”教学综合改革的又一项重要内容。必须多能力、全方位地考核学生，全面反映学生掌握该课程基本知识的程度和综合运用能力，动手能力。

四、结语

《流体力学》是面向应用型工程技术人才的课程，教师在教学时要注重教学理念的转变，不断进行教学方法的改革，使学生全面学习和掌握知识，进一步提高“工程流体力学”课程的教学水平。

参考文献

[1]朱俊锋，梅群，李一帆. 浅谈土木工程专业工程流体力学课程教学改革[J]. 山西建筑，2010， 36（23）： 224～225

[2]施雯，王琪. 油气储运专业“工程流体力学”课程教学改革[J]. 中国电力教育， 2011， 16：129