有趣的流体力学现象

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有趣的流体力学现象范文第1篇

关键词：流体力学；多媒体课件；学习理论

作者简介：宿程远（1981-），男，河北晋州人，广西师范大学环境与资源学院，讲师；黄智（1972-），男，壮族，广西桂林人，广西师范大学环境与资源学院，教授。（广西　桂林　541004）

基金项目：本文系新世纪广西高等教育教改工程项目（项目编号：2011JGB018）的研究成果。

中图分类号：G642.1?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）34-0088-02

“流体力学”是环境工程专业一门重要的专业基础课程。其主要任务是通过各教学环节运用各种教学手段和方法，使学生掌握流体运动的基本概念、基本原理、基本计算方法；培养学生分析、解决问题的能力和实验技能，为学生学习后继课程、从事工程技术工作和科学研究以及开拓新技术领域打下坚实的基础。该课程具有较强的理论性和工程实际意义，具有理论不易掌握、概念和方程较多、对学生高等数学和物理知识要求较高等特点。在实际教学过程中，如果只借助于书本、教师的语言和板书这些方法难以实现良好的教学效果，学生也会因枯燥的理论及公式推导而产生厌学的现象。因此，本文提出了基于“情·知·感”理论的“流体力学”多媒体课件的制作与开发。

一、设计理念

本课题以“情·知·感”为支撑，以认知学习理论、建构主义学习理论、人本主义学习理论等学习理论为指导，将身边问题、工程实例、教学科研成果等有机的融入到“流体力学”多媒体课件的制作和开发过程中，同时注意“流体力学”多媒体课件和实验教学的有机结合，重视“流体力学”多媒体课件制作的简约美、和谐美与立体美。以“情·知·感”为支撑的多媒体课件的制作为“流体力学”教学提供了先进的手段，为加强学生的自主学习提供了现实可能，可以充分发挥学生学习的主动性，培养学生“乐学”、“会学”的能力；[1，2]同时向学生展示教学情境，使学生“闻其生、见其形、入其境”，更快、更准、更深地把握“流体力学”教学的重点和难点。

二、实施措施

1.“情”——以多种学习理论为指导

在设计制作“流体力学”多媒体课件时，充分运用多种学习理论为指导，制作出既适合学生自主学习，也适合“流体力学”课堂教学使用的多媒体课件。[3]

（1）基于认知学习理论的观点，组织“流体力学”多媒体课件内容与目录导航设计。制作“流体力学”多媒体课件时，将流体力学基本教学内容划分为四个模块：流体的物理性质及分析方法、流体静力学、流体运动学和流体动力学。这种结构以图示的方式在课件中显示，使学生对课件内容形成清晰的概念，养成“流体力学”课程的思维图式。学习流体力学的关键是理解和掌握核心的基本的概念、原理、态度和方法，抓住它们之间的联系，形成一个有联系的整体。如在讲解等压面时，可以将等压面的基本概念、特征及应用紧密联系在一起，形成一个有机的整体，以加深学生的认识。

（2）基于建构主义学习理论的观点，在设计课件时，提供丰富的多媒体情境资源以支持学生的学习。在制作与开发“流体力学”多媒体课件时，将北京奥运会“水立方”水面扰动时产生的阻力情况、中央电视台记录片《水问》以及“神舟七号”飞船的资料等，以优美的文字、活灵活现的画面、动听的声音进行展示，能使教师轻松地授课、学生愉快地学习。而且能够将教学重点和难点化难为易，向学生展示教学情境、提供丰富感知、激发形象思维，使学生闻其声、见其形、入其境，让学生更快、更准、更深地把握教学的重点和难点，能够起到很好的教学效果。

（3）基于人本主义学习理论，设计与表达流体力学知识的价值与文化。人本主义学习理论重视学生学习时的情感需求，主张教育的目的不只限于教授学生知识或谋生技能，更重要的是针对学生的情感需求，从而培养其健全的人格。[3]在“流体力学”多媒体课件制作中，增加其人文色彩、文化意味，以适时地向学生传达人生哲理，开启他们的心智。在绪论部分，可用古代的诗词引出学生对流水的思索，“一道残阳铺水中，半江瑟瑟半江红”，“问君能有几多愁，恰似一江春水向东流”，“抽刀断水水更流，举杯消愁愁更愁”；在讲授虹吸原理时，可向学生讲述宋代苏轼《东坡志林》卷四中，四川盐井中用唧筒把盐水吸到地面的故事等，这样我们的课堂教学就被赋予了灵气。

（4）基于行为主义学习理论的观点，在课件中设计练习模块。在“流体力学”多媒体课件中设计练习模块，以提供覆盖重要知识点的习题及反馈。让学生的学习有了一个循序渐进的过程，给学生留有思考余地。同时也突出了“流体力学”课件的交互性，将更能促进学生的横向思维，延长课件的生命周期；同时设计了部分流体力学的英语题目，实现了双语教学理念的渗透。

2.“知”——以“三引入”与“一结合”为指导

为了结合课程内容有效地实施素质教育，培养学生的兴趣，激发学生的思维与创造力，在“流体力学”多媒体课件制作中强调“三引入”与“一结合”，以突出“流体力学”教学的宽泛性、时代性和应用性。[4]

（1）将身边问题引入多媒体课件。在“流体力学”多媒体课件制作时，结合具体课程内容，设计具有新颖、独特、能够牢牢抓住学生注意力的问题，力争做到在每一章的“流体力学”课件开讲前都提出一个问题，启发学生的思维，避免平铺直叙地讲授。同时在教学中注意收集身边有趣的流体力学问题，比如一滴牛奶的流体力学问题，让学生认识到其实流体力学离我们并不遥远。

（2）将工程实例引入多媒体课件。为了将所学的理论与实际相结合，扩大学生的知识面，增加学生的学习兴趣，增强学生运用流体力学知识解决问题的能力，可将工程实例引入多媒体课件。如在讲授液体作用在平面上的总静压力和恒定总流动量方程时，补充三峡水坝的视频，让学生对恒定总流动量方程有更为深刻和直观的认识。

（3）将教学科研成果引入多媒体课件。在多媒体课件制作时，适时地介绍一些教师的研究成果以及正在开展研究的工作，一方面可以调节课堂教学气氛，另一方面也会极大地提高学生学好课程的积极性，让学生对当前相关学科的热点问题有一定的了解，从而引发学生的思考，激起他们对科研的浓厚兴趣。正如张爱玲所说“出名要趁早”，对于学生科研素质的培养，也要趁早。

（4）注意多媒体课件和实验教学的有机结合。实验教学是学习流体力学不可缺少的重要环节，贯穿于课程始终。采用多媒体方式如录像、Flas等增加演示性实验，既丰富了实验内容、扩展了学生视野，又可达到意想不到的教学效果。特别是在讲解流体力学最重要的“伯努利方程”时，除了传统的公式推导之外，可辅以实验、Flash等多种教学手段，从而实现教学重点与难点的突破。

3.“感”——以美学理论为指导

教学是一种艺术，课件也应是教学与艺术的完美结合。要实现“流体力学”多媒体课件中科学性和艺术性的和谐统一，关键在于设计中美学的运用。[5]

（1）“流体力学”课件制作的简约美。“流体力学”多媒体课件开发时，背景画面的设计要做到：简单大方，清新淡雅，不能分散学生的注意力；同时“流体力学”多媒体课件的文字内容应言简意赅，简明扼要。

（2）“流体力学”课件制作的和谐美。首先背景图片应服务于课件内容，不能喧宾夺主，在色调处理上应保持统一性，不出现突跃；其次应根据各种字体的表现力，选择一种与课件内容相和谐的字体；再次应选择与背景色协调的文字颜色；最后应注意文字经投影仪投影后的效果。

（3）“流体力学”课件制作的立体美。图像所表现的内容应围绕课件内容展开，通俗易懂，可将水利工程、航天工程等工程图面以及身边的流体力学图面有机的穿插到多媒体课件中，简洁明快地使学生认识、理解和掌握主题。首先动画设计在构图上要做到布局合理，造型优美，以求达到最佳的视觉效果。其次动画构图要形象且具有鲜明的直观效果，并符合学生的视觉规律，如在雷诺实验、伯努利方程的讲述中，应合理运用动画技巧，以扩大课件的表现力。

三、结语

以“情·知·感”为支撑，以认知学习理论、建构主义学习理论、人本主义学习理论等学习理论为指导，将身边问题、工程实例、教学科研成果等有机的融入到“流体力学”多媒体课件的制作和开发过程中，同时应注意“流体力学”多媒体课件和实验教学的有机结合，重视“流体力学”多媒体课件制作的简约美、和谐美与立体美。以“情·知·感”为支撑的多媒体课件的制作为“流体力学”教学提供了较为先进的手段，为加强学生的自主学习提供了现实可能，将充分发挥学生学习的主动性，培养学生“乐学”、“会学”的能力；同时向学生展示教学情境，提供丰富感知、激发形象思维，以促进“流体力学”教学。

参考文献：

[1]张婷婷.情·知教学理论指导下的网络课程之情感设计[J].现代教育技术，2008，18（10）：47-51.

[2]赵青.多媒体教学软件的研究[J].中国现代教育装备，2008，（2）：153-155.

[3]叶涛，刘传明，章战士.基于多种学习理论的多媒体课件设计实践探讨[J].中国医学教育技术，2009，23（2）：157-159.

有趣的流体力学现象范文第2篇

[关键词]大学物理；农业院校：教学效率；自主探索；教学模式

[中图分类号]G40―057

[文献标识码]A

[论文编号]1009―8097(2009)13―0269―02

一　问题的引入

物理学是自然科学和现代工程技术的基础，它对人类社会的进步、科学技术和经济发展产生了巨大的推动作用。在21世纪高素质人才培养中，物理学具有比其他科学更优越的育人功能。大学物理学作为高等农业院校重要的基础课之一，已越来越广泛地应用在农学、生命科学中。通过大学物理课程的学习，能够提高学生的抽象思维能力、分析问题和解决问题的能力。由于农业院校的特殊性质，与理工科类学生不同，很多学生的物理基础相对较差，学习热情不够。加之教学内容陈旧，教学方式落后，导致教学效率低下。如何提高学生的学习积极性，如何提高课堂教学质量等应是教师积极探索而又具有重要意义的问题。

二　传统教学方式的缺陷

传统的教学方式，习惯于传递现成的知识，注重聚合性思维和形象性思维的培养。不可否认，传统的教学方式系统性强，逻辑性强，但传统的教学方式多采用直接“灌输式”，太注重教师的主导作用，教师在课堂上像演独角戏，只是将知识机械地单方向输送给学生，学生被动地跟着教师学，而对于学什么、学多少、如何学，完全由教师确定。学生学习的独立性消失了，就难以调动起学生的积极性。一堂课讲下来，老师很辛苦，学生也听的辛苦，但效果却并不理想。时间一久，学生很容易产生逆反心理。这样，课程不断走向孤立，走向封闭，走向萎缩，走向繁、难、偏、旧，而教学也不断变得死板、机械、沉闷，这样下去，教师越教，学生越不想学。这样的教与学只是一种简单的机械式叠加，而不能相干叠加，难以产生共鸣。而且传统的教学重知识而轻能力，重理论而轻实践。显然，这种教学模式不符合现代教育的本质。

三　自主探索式教学初探

教育心理学告诉我们，学习动机中最积极、最活跃的因素是学习的兴趣和求知欲望，兴趣和欲望是接受知识内在心理特征和思维活动的基本条件。“问渠那得清如许，为有源头活水来”，要想提高大学物理的教学质量。无疑需要提高学生的学习热情，激发学生的求知欲望。教师的教学方式是实现教学目的的关键，因此，需要我们改进传统的教学方式而采用新颖的教学方式。

如何才能使教与学从简单的机械式叠加转变为相干叠加进而产生共鸣?孔子说过“疑是思之始，学之端。”著名心理学家鲁宾斯坦也说过“思维通常是开始于疑问或问题，开始于矛盾。”学生只有对事物产生了好奇与疑问时，才能真正发自内心的去探究它。由此，采用新颖的自主探索式教学。所谓的“自主探索”式教学是指在教学过程中诱导学生主动参与，引导学生自主探索，启发学生发现规律，达到开发学生创新潜能，提高整体素质的教学形式。在教学实践中，教师从日常生活现象入手而设置疑问，激发学生的探疑兴趣，在教师的启发引导下，以学生自主探索为主，引导学生利用已有的知识从理论上分析推证出新的知识，理解各种生活现象产生的缘由并加深巩固新知识。最终教师适当地给予评价，进行归纳总结，指引学生利用新的知识来解释相关的生活现象，而又由这些现象来反证新的知识，如图1所示。下面以教学实例加以说明。

农科大学物理中表面张力部分知识比较抽象，不容易被理 解，是学生较难掌握的一个知识点。为此，在具体课堂教学中首先根据生活现象设疑，为什么早晨的露珠呈现椭球状?为什么身体密度比水大的水黾可在水面上自由行走而不沉入水中?为什么肥皂膜里松弛的弦线在某一侧皂膜被刺破后立即张紧了?疑问一出，学生们的精神立即振奋起来，纷纷表述自己的观点。针对这些疑问，引导学生思考流体具有哪些特性?为什么流体可以呈现确定的形状?膜中的弦线为什么会张紧?学生们可立即意会到有力的存在。那这个力是什么样的力?进而从理论上进行分析推证：液体的表面与内部其分子的分布以及分子间的相互作用力等造成了液体的表面就像绷紧的橡皮膜一样，具有收缩的趋势，所表现出的作用力称之为表面张力。从能量的的观点来看，表面张力就是液体表面增加时所增加的表面自由能，这又说明了液体的表面张力的影响因素。从而推证出新的内容――液体的表面张力及其影响因素。此时还应引导学生用新知识来解释前面的疑问，同样，这些疑问又可从另一方面证明刚才的理论分析。通过这样一种自主探索式的教学过程，学生们基本上都能准确掌握表面张力这个知识点。为了更进一步加深巩固，提高学生的应用能力，还可根据学生的具体专业进行拓展。比如说在喷洒农药时，如何才能使植物尽快吸收?植物的根茎如何输送养分等?

再如在讲授流体力学中的伯努利原理时，首先根据足球比赛中的“香蕉球”设疑，为什么球会沿弧线运动?针对此疑问，提醒学生：物体运动状态发生改变需要什么条件?学生们都知道需要受力。那空中(流体)飞行的足球又受到那些力呢?足球运动时其状态如何(旋转)?适时地插入一段视频“香蕉球的奥秘”，让学生对足球运动中的香蕉球有所认识。此时进行课堂讨论，要求学生根据所学的流体力学知识进行分析，为什么旋转的足球不走直线?引导学生根据自然界普遍成立的能量转化与守恒定律来分析流体的流动问题。在学生思考的时候，适时根据学生的思维情况适当进行提示。在适当的时候引入新内容――伯努利原理。通过这种方式，绝大部分学生都能正确利用伯努利原理分析出“香蕉球”的力学原理。最终老师进行归纳总结，以加深学生的理解。如此下来，不仅使学生充分理解了伯努利原理，而且充分调动了学生的学习兴趣，提高了教学效率。另外，为了更进一步加深学生的具体运用能力，还可以根据实际情况再适当拓展，让学生仔细观察并研究乒乓球运动中旋转球的形成，普通飞机的起飞原理等。

在教学实践中，教师不仅要善于“传道、授业、解惑”，更要善于“激励、唤醒、鼓舞”。通过自主探索式教学的实施，可有效激发起学生的学习热情，让学生主动地去学。实现了学生从“学会”到“会学”、从“学中做”到“做中学”的飞跃。这改变了以往波澜不惊，温如死水的课堂气氛，提高了课堂教学效率。当然，应用“自主探索”式教学时还必须注意到一些问题。首先，应用“自主探索”式教学需要教师广泛收集教学素材，努力提高自身素质，只有当教师具有相对丰富的知识时才能巧妙设疑，适当引导学生进行思考。其次，应用“自主探索”式教学需要较多的课时量，但在当前大学物理课时量越来越少的情况下，难以对每个知识点都采用该方法。最后，自主探索需要学生具有良好的基础知识，能够较好地跟上教师的引导而进行思考，如若学生基础较差则难以应用此教学方式。

有趣的流体力学现象范文第3篇

关键词：机电工程；液压与气压传动；高校

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2017）04-0006-03

当今世界科学前沿的重大突破、重大原创性科研成果的产生，大多是多学科交叉融合的结果。因此，多学科交叉融合促进了优势学科的发展，新兴学科的产生，以及重大创新的推出，同时也对拥有交叉学科知识技能人才的培养提出了新的要求。机电工程作为一个典型的交叉学科，在其专业教学中越来越多的课程呈现出学科交叉性。相比其他一些专业基础课程，其在课程内容和课程实践等方面具有自身的特点。其中“液压与气压传动”课程是机械工程方向中机电结合比较典型的一门传统课程[1]。该门课程融合了流体力学、机械设计及原理以及自动化控制等多门相关课程的知识运用，是一门将机械与电子控制技术相结合的具有交叉学科代表性的一门课程。

“液压与气压传动”课程知识点繁杂，理论性、系统性和逻辑性都较强，部分内容较抽象。同时作为一门传统课程，虽然其教学理论基础比较丰富，但是随着当前应用领域和场景的变化，目前的课程体系已经不适应社会发展对创新型、应用型人才的需求，因此在课程教学上还需要与时俱进，进行相应的教学改革和调整。

一、“液压与气压传动”课程教学现状

随着我国高等教育由精英化向大众化阶段的稳步发展，人才培养的多元化格局日益明显，将应用型本科人才作为学校主要的人才培养目标是很多普通高校的必然选择。应用型人才指的是一切从事非学术研究性工作的实际操作者，他们需要把科学原理应用到社会实

践中，以创造直接的经济利益和物质财富。“液压与气压传动”作为一门经典的机械类专业基础课，已经形成了“理论教学、验证实验、课程设计”的课程体系。在该体系下，结合我国高等教育的应用性趋势，通过本课程的学习，学生要掌握液压与气压传动技术的基本概念和基本原理，掌握常见的液压和气压元件的结构、工作原理、特点、应用和选用方法，熟悉各类液压基本回路的功用、组成和应用场合，了解和掌握现有的系统，能够分析系统和设计系统。本课程要使学生具有液压设备的维护技能和自学能力，同时注重培养学生的工程实践能力和创新能力。但是和上述课程定位矛盾的是，现有的教学内容安排和教学方式都无法完全达到相应效果和要求[2]。

（一）教材内容编排不合理，内容陈旧

现有的教材内容仍然是以流体力学基本理论、液压气压传动元件、液压气压传动回路为主，各章节的编排关联性并不明显，而且部分章节内容过于陈旧，与实际应用结合的部分比较缺乏，使得学生在学习过程中，难以抓住重点，对课程没有形成整体准确的认识，造成学习兴趣不高，学习效果不好的结果。例如，大部分传统教材在传动力学理论这一章中介绍了流体三大方程，引入了“液动力”的概念和计算方法。但是在举例时，选择的是比较抽象的示例，其和实际应用关联不大，而且在后续的元件介绍章节中却没有对“液动力”做相关的介绍，导致学生在学习这部分内容时，感觉抽象难懂，且和液压与气压传送课程相关性不高，使得他们对此的学习兴趣不高。

（二）教学方式单一

受教材和教学资源的限制，传统教学方式还是以多媒体演示的方式进行辅助教学，即将部分教学内容以图片或动画的方式展示给学生，配以教师的讲解，使得学生比较直观地学习液压系统工作原理。但是这种方式的缺点在于学生缺乏学习的自主性和互动性，学生学习还是处于被动，同时原理的展示与系统的实际应用关联性较小，因此教学效果仍然差强人意。例如，在介绍各种液压泵的工作原理时，传统的教学材料是以简化后的动画来进行展示，这种方式的优点是原理性展示简单直观，但是展现不出实际元件的特征，例如在介绍齿轮泵的困油现象时，就无法展示清楚现象发生的所在位置和原因。

（三）实验环节

在实践实验环节，目前的实验平台主要以液压和气压传动系统搭接平台为主。其中以液压传动系统为例，受硬件配置的限制，搭接的回路比较有限，另外接口的拆装费时费力，导致实验环节的时间大部分浪费在连接系统元件上，而在系统的设计与整体认识上着力过少，导致学生对实验学习的内容没有清晰的认识，进而对实验学习的积极性不高。

二、“液压与气压传动”教学策略

（一）优化教学内容

早期高等教育以精英教育为培养目标和培养群体，而随着高教规模的扩大，高等教育逐渐向着普及性教育方向l展，教学培养的目标也针对群体需求逐渐多样化，大学教育培养的不再仅仅是研究型人才，更多的是应用型人才。对于研究型人才，教学内容可着重放在课程的理论和推导部分，而对于应用型人才则应把教学内容重点放在工程应用上。前者的自学能力相对较强，其培养目标在于学科课程的继续深造和学科理论知识的研究，而后者的培养目标在于实际工程应用系统设计和操控能力的培养[3]。因此在进行教学内容的选择和组织时，不能再把时间花费在基本公式的推导和演算上，而

是把系统实际情况和流体理论基础结合起来，强调理论的应用，而非理论的证明和推导。

作为一门综合应用型的课程，“液压与气压传动”系统融合机电专业多门课程的内容。例如，系统中采用的各种液压元件涉及了机械原理、机械设计等课程的相关知识，系统的控制部分涉及了传感器、电路控制、PLC控制等课程的相关知识。因此，在讲授这门课程时，不能将其看作一门独立的课程进行介绍，而应该在讲授过程中，引导学生结合之前所学的相关课程知识进行拓展性、思考性的学习。图1所示为讲授液压溢流阀时的思路拓展。

当前大学毕业生到社会，特别是到企业工作，虽然需要有广泛的知识，但由于任何工作单位都有重点有分工，因此，即便是到液压元件或系统制造企业工作，也有不同的针对性和着重点。例如，做液压元件设计的，需要对元件的设计及制造比较了解；而做系统设计的，则只需要了解元件的使用功能，而不需要掌握元件的设计制造过程。因此，在教学过程中，可以针对授课对象的学习兴趣和特长，从这两个方面分别进行引导和讲解。如表1所示，两种教学引导方向决定了讲授内容的重点，以及对学生学习的重点要求不同。

表1 教学引导方向与教学内容重点

每一个学生的学习基础不同，学习兴趣不同，设定的学习重点方向也不同。在机电专业的“液压与气压传动”教学中，有些学生对机械设计方向感兴趣，有些学生对机电系统控制技术感兴趣，由此也决定了他们未来就业的方向，这样在课程教学中教师应针对这些不同的方向，对其进行有针对性的引导，使得他们在各自感兴趣的领域进行更多的课程实践和学习。例如，对机械设计方向感兴趣的学生，可引导他们着重液压与气压传动元件的机械结构设计的学习，如分析实用性较强且比较典型的元件结构设计方法，利用CAD软件进行元件的设

计和图纸的绘制等。而对机电系统控制方向感兴趣的学生，则引导他们着重液压与气压自动化系统的O计方面的学习，如机电伺服转换技术、PLC控制等技术的应用，掌握自动化系统设计软件的使用，完成液压与气压传动系统图的绘制和软件设计。

（二）运用基于问题的教学方式

“授人以鱼，不如授人以渔”，自主学习能力是现代社会中对工科毕业生的最基本要求，同时自主学习也是学习效果较好的一种学习方式，因此在课程教学过程中要引导学生的这种自主学习的主动性。在“液压与气压传动”这类与工程类的课程教学中，要实现学生的自主学习能力的培养，就是把工程实际问题引入课堂，采用“面向问题的学习”的教学法，引导学生去寻找解决问题的方法[4]。

例如，在讲解液压损失的章节时，传统的方式就是把液压损失计算的相关参数和公式演算给学生，让学生了解怎么计算液压管道的液流压力损失。但是从“面向问题的学习”角度出发，学生应该了解液压管道中液压损失的基本原则，并能应用这些原则来解决系统中设计损失的问题，还能选择适当的原则来获取解决液压损失的方案和措施，进而能够评价一个液压管道设计的优劣，或能为一个新应用设计一个相应的液压管道。

为了能够实现“面向问题的学习”，首先在教学材料的准备上，相对传统教材来说，需要准备更多开发的资料信息提供给学生。因此，开发数字信息化的教学资源平台是一种必要手段。但是传统的教学资源平台，往往只是通过网站平台提供一些课件PPT、教材插图静态信息，缺少互动性和对学生学习的渐进式引导，所以对提高学习效果并不明显。随着网络技术的发展，Web平台具有越来越强的动态特性，包括互动性、动态图形、立体图像的处理能力、移动性等。尤其是HTML5标准的Web平台，它支持离线访问、支持全媒体内容展示、支持交互式的2D/3D 图像渲染、提供丰富的API 以调用移动设备的硬件，以此为基础开发互动式数字化教学平台，可以达到“面向问题的学习”的互动性和引导性的功能。在平台中，对液压与气压传动系统的教学资源进行优化分类，采用更直观和有趣的方式进行展示，同时展示的内容要与工程实际相适应，不再用抽象简单的图片或动画来进行原理说明，而是结合工程实际，用现实系统和元件来加以展示。平台的内容要方便学生检索，同时要便于学生进行知识点的串联和总结，帮助他们能够对整个课程内容进行归纳，形成一个清晰的认识。

其次，在教学方式上，课前可提出液压与气压传动的实际工程问题，由学生自行查阅资料，课堂上展开小组讨论或问题陈述和演示，然后教师再引导进行理论性的分析，带出课程相关的知识点。目前比较有代表性的形式就是“翻转课堂式教学”。通常情况下，学生的学习过程由两个阶段组成：第一个阶段是“信息传递”，是通过教师和学生、学生和学生之间的互动来实现的；第二个阶段是“吸收内化”，是在课堂前后由学生自己来完成的。由于缺少教师的支持和同伴的帮助，“吸收内化”阶段常常会让学生产生挫败感，丧失学习的动机和成就感。“翻转课堂”对学生的学习过程进行了重构。“信息传递”是学生在课前进行的，教师不仅提供视频，还可以提供在线的辅导；“吸收内化”是在课堂上通过互动来完成的，教师能够提前了解学生的学习困难，在课堂上给予有效的辅导，学生之间的相互交流更有助于促进他们知识的吸收内化过程。

（三）改进实验教学方式

实验实践教学是对学生专业应用能力的一种训练和培养，目前国家逐渐推进本科教育向应用型大学教育的方向发展，实验实践教学的比重也越来越大，要求实验、实训、实习环节，实训实习的课时占总的专业教学课时的30%以上，并建立实训实习质量保障机制。这样使得其在课程教学中的重要性也越来越大，影响最终的教学效果。因为应用型教学的目的是要培养应用型人才，其强调专业性、职业性知识与能力的培养和训练[5]。

目前大部分高校的“液压与气压传动”课程的实验内容分为两个部分：认知型实验和验证式综合训练型实验。认知型实验主要是通过对液压与气压传动元件进行拆装实验，进而了解其工作原理及其性能；验证式综合训练型实验主要是搭建液压与气压传动系统的几个典型回路，进行性能验证性实验。因此，在进行“液压与气压传动”实验教学时，教师不能再局限于传统实验台的回路搭接，而应利用现有的仿真软件，拓展实验平台，完成多种多样的综合性的工程实际系统的设计，加强对学生系统设计能力的培养。同时，教师在实验教学过程中，引入工程实际问题，要求学生通过小组分析和讨论，完成解决工程问题的方案设计。通过这种方式，学生的专业能力、个性能力、社会能力和方法能力将得到综合性的训练和培养。例如，在进行系统设计教学时，要求学生设计完成一个实际液压与气压传动控系统，要求学生利用仿真软件，搭接出系统图，并能够完成系统的控制和运行操作。

同时在现有实验条件下，在实验实践考核方式上做一些改进，也可以提高教学效果。例如，最终的实验考核，采用抽签选题，分组搭接的方式。题目从实验项目中提取，只给学生提供所需的液压与气压元件，按要求搭接相应功能的回路。这种带有游戏色彩的考核方式，能让学生避免呆板地应对考试，而体验到考核的挑战性和趣味性。通过题目给出的元件符号，学生选择寻找正确合适的搭接元件进行回路搭接，由此体现学生平时的理论学习和实际动手的成果。

三、结语

从“液压与气压传动”作为一门机电工程学科交叉性应用课程的角度出发，提出在教学内容上从元件设计和系统设计两个方面进行有针对性的优化组织。教学方式上采用“面向问题的学习”教学方式，将工程实例更多引入教学过程，以教会学生掌握系统综合分析与设计为目的，同时开发互动性好的Web平台辅助教学，引导学生带着问题主动学习，这对提高课程的教学质量有积极的作用。

参考文献：

[1]伍，罗英姿.交叉学科人才培养的几个理论问题研

究[J].江苏高教，2010，（2）.

[2]张国庆，刘保军.机电工程专业传感器课程的教学探索

与研究[J].课程教育研究，2014，（16）.

[3]李笑，肖体兵，杨雪荣等.液压与气压传动课程体系的改

革与实践[J].中国现代教育装备，2012，（7）.

[4]芮宏斌，周春国，高峰.以“卓越工程师教育培养计划”促

进“液压与气压传动”课程教学改革实践[J].液压与气

有趣的流体力学现象范文第4篇

关键词：课堂教学;课堂引入法;传热学

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）47-0138-03

一部成功的电影需要出奇制胜的预告片吸引观众的注意，教学亦是如此，生动有趣的教学引入对学生的课堂学习起着至关重要的作用，对传热学教学质量的提高以及人才培养也是举足轻重的[1]。

经过多年的努力，我校传热学课程建设已日臻完备，并已形成自己的特色，于2007年被评为校优秀课程，2008年被评为省精品课程。教学实践表明，对尚未接触传热学课程的低年级大学生而言，受往届传热学课程挂科率比较高等原因的影响，对传热学课程的学习仍存有畏惧心理。教师在课下与学生的交流发现，很多学生在传热学这门课的学习上不得要领，在初听多维非稳态导热问题、大容器沸腾传热实验关联式以及间壁式换热器热设计等类似问题时，就有种惴惴不安的感觉。因此，如何做好传热学课堂引入，激发学生对传热学的学习兴趣，排除畏难情绪，愈发显得关键。

一、传热学简介

传热是一种自发的不可逆过程，而传热学是一门跨行业、专业技术的基础叉学科，它是在数学（主要是微分方程理论）、热力学、流体力学等基础上发展起来的基础应用学科。热能传递的三种基本方式为热传导、热对流和热辐射。三种传递方式的主要区别在于相对位移和传递介质。

传热过程大多伴随热传导、对流换热和辐射换热的综合影响[2]。例如，生活中铁板烧的传热过程和水壶烧水的过程就兼具这三种换热方式，而不同案例下，这三种换热方式所占比例又不尽相同。由此可见，对于传热过程的理解分析，存有一定的难度。学生在学习传热学课程之初，为消除大学生的畏难情绪，尝试采用引入法从各个角度加深学生对热量传递现象的深入理解[3]，以激发大学生对传热学课程的学习兴趣。

二、引入法浅析

任课教师在传热学课堂上改变传统的授课模式，初步探讨研究出几种教学引入方法。例如，在讲到傅立叶定律时，教师通常会简要介绍让・巴普蒂斯・约瑟夫・傅立叶这位伟大的法国物理学家的生平事迹，继而提及他是如何提出导热基本定律以及求解导热微分方程的无穷级数的。此外，教师还可依据教学重点与难点，为学生设疑，让学生积极思考，开拓思维，主动发言，以此调动学生学习传热学课程的兴趣。

1.实验引入法。在课堂上，通过演示实验，鼓励学生一起参加，提高学生的动手操作能力，更重要的是，形象化的实物相比抽象的理论而言，更容易让学生接受。

在传热学第一堂课中，任课教师带着蜡烛、纸杯、托盘还有一瓶纯净水来到教室，学生都惊讶地看着教师，他们想象不到教师要在传热学课堂上为大家做一个简单的小实验，那就是用纸杯烧开水（见图1）。实验很成功，水也烧开了，但纸杯并没有烧着。学生在底下议论纷纷，猜测这到底是为什么。在大家各抒己见后，总结出正确答案：纸的燃点在180℃左右，而水的沸点在100℃左右，当纸杯中装了水，用蜡烛加热纸杯底部时，纸杯吸热升温并将热量迅速地传递给水，当纸杯中的水吸热升温至沸点时，水开始沸腾。因此，只要纸杯中有水，纸就不能达到燃点而燃烧。学生合理地解释完实验现象，教师可开始引入传热学内容，告诉学生，把水烧开的过程包含即将学习的三种换热方式。类似的趣味实验有很多，如一块30mm×30mm×5mm的冰块静止地悬挂在20℃大气中，冰块融化时的形状有什么变化，也可让学生自己动手操作观察，寻求原因，以达到课堂引入的良效。由此，学生带着好奇心与求知欲，开始这学期的传热学课程。

2.音像引入法。如今，高校教学大多是多媒体授课，在开始课程讲解前，可有效利用多媒体资源，为学生播放相关影片。当然，影片时长几分钟即可，重在引入课堂知识。

任课教师曾在开始讲对流传热这章内容时，为学生播放经典影片《泰坦尼克号》片段，男主人公Jack在海水中被冻死，而女主人公Rose却因躺在竹筏上幸存下来（见图2）。影片戛然而止，学生兴趣盎然，这时教师可以问大家为什么Jack没有像Rose那样撑到救援人员来的一刻？由于绝大多数的学生对该影片比较熟悉，各抒己见。有的说因为Jack把外套脱下给了Rose;有的说海水比较凉，Jack体质比较差。整个课堂开始活跃起来，大家争相回答，而教师告诉学生，可以用传热学理论解释：两人与环境之间属于自然对流换热，但Jack是与海水发生自然对流换热，而Rose在竹筏上，是与空气发生自然对流换热，在温度等条件相同的前提下，水的自然对流强度要远大于空气，因此Jack所处环境的换热强度要高于Rose，单位时间内Jack向水传递的热量远高于Rose向空气传递的热量，从而导致Jack被冻死，而Rose却幸免于难。虽然只有短短几分钟的交流，学生却明白课堂内容的重要性。为了获取更多的知识，更合理地解释其他一些实例，学生都开始认真听讲，使得课堂引入效果甚佳。

3.设置悬念法[4]。教师还可以尝试根据课堂重点内容，在一堂课开始前先给学生留下几个预先设计好的相关问题，让大家思考，然后互相讨论，激发学生的学习主动性。

例如，在讲到辐射换热这一章时，教师可以先问大家，我国北方地区在深秋季节的清晨，树叶叶面上常常会结霜（见图3），那么是树叶上表面结霜还是下表面结霜？根据常识与经验，大家异口同声地回答是树叶上表面结霜。教师可紧接着继续问为什么？这时没有学生能准确说出其中的原因。这时，教师要告诉学生，学完这堂课，你们就会找到其中的奥妙。这一堂课，大家带着疑问听得津津有味，而且全神贯注。课堂最后，学生也可以自己找到答案。这是由于清晨时分，树叶上表面朝向太空，下表面朝向地面，而太空温度低于地表温度，即相对树叶下表面来说，其上表面需要向太空辐射更多的能量，导致树叶上表面温度低于下表面温度。在寒冷天气，树叶上表面温度会先于下表面达到零度，还有可能低于零度而出现结霜的现象。设置悬念的方法可以有效地引发学生的好奇心与积极探讨的情绪，该方法实施的关键在于问题应符合教学内容，难度不应太大，使学生有一种“跳一跳，摘得到”的感觉。

4.联系生活法[5]。在结束导热、对流换热与热辐射的讲解之后，教师开始对热流传递的三种基本方式进行总结。即便是这样的复习课，教师也可选取生活中的一些小事例进行课堂引入。这时的课堂引入不但是为了引发学生的兴趣，更重要的是学以致用，回顾学过的知识，用学到的知识科学地解释生活现象，提高思考能力与总结能力。

例如，人们都有这样的经历，对于相同的室温，假设25℃，夏天在该温度的房间内穿着单薄衣物，可能仍然觉得热，而冬天在这样的房间内穿着棉服，却还有冷的感觉，这是什么原因？这是由于人体表面与室内环境发生对流与辐射产生的复合换热量在冬夏之间差别巨大造成的。再如，许多人喜欢在冬天的阳光中晒被子（见图4），棉被经过白天在太阳底下暴晒后，晚上盖起来会很暖和，经过拍打后，效果更明显。这时教师可以让学生用传热学知识解释原因，即：棉被经过晾晒后，棉花空隙中会进入更多的空气，而空气在狭小的棉絮空间中的热量传递方式主要是导热，由于空气的导热系数较小，具有良好的保温性能，当棉被经过拍打后，可让更多的空气进入，效果更明显。

5.工程实践法。课本中的理论知识往往是枯燥乏味的，学生懂得应用传热学知识解释相关生活现象，仅仅是基础要求，但作为工科生，其最理想的学习效果是把已学知识合理应用到工程实践中。往届的很多学生虽然结束了一学期的传热学课程学习，但却从未了解过工程实践中的传热问题。因此，教师将联系生产实例作为课堂教学引入方法，不仅可以开阔学生视野，同时也会把抽象的理论知识融合到具体的生产实例中，让学生愿意听，印象也更加深刻。

在讲到传热过程分析与换热器的热计算这一章内容时，任课教师可以教室中的暖气片（如图5）为例，告诉学生暖气是我国北方地区必不可少的家用设备，其重要性不言而喻。暖气片是一种简单的换热器，其设计与安装都有一定的学问。为使其能更有效地散热，设计者会为其设计若干肋壁，以此加大散热表面积，降低对流换热的热阻，增强传热作用。在安装时，由所学对流换热分析可知，应尽量将暖气片安装在窗户下方，使进入室内的冷空气加热后上升，在房屋上空循环冷却后，下降回流到暖气片周围进行再次加热，从而使房间达到一个有效的空气对流循环。这一引入法可让学生明白专业知识在生产实例中的重要性，内心产生一种使命感和责任感，更踏实地投入专业学习中。

工程实践引入法主要适用于有经验的教师，对刚刚踏上讲台的教师来说，需要在后续工作和生活中积累经验，才能有效地引导学生把理论知识与实际生产结合起来。

总之，课堂引入方法不胜枚举。例如，断桥残雪是杭州西湖十景之一，可采用美景欣赏法为学生讲述其中的传热原理;窗玻璃对红外线几乎不透明，但隔着玻璃晒太阳却使人感觉很暖和，可采用亲身感受法引入课堂内容。通过各种示例的引入、分享，逐步加深学生对热量传递现象的认知理解。

三、结语

高等学校专业课程课堂教学引入法的目的是旨在提高学生的学习兴趣，激发好奇心，提高教学质量，从而提高专业教学水平。但在课堂引入法的应用上，应注意引入方法的简洁有效，要妙趣横生，紧贴教学内容，具有科学依据。

在传热学课堂教学中，教师应针对每堂课的具体教学内容选择行之有效的引入方法吸引学生，让他们感受到传热学的魅力，学会用传热学基础理论解释生活中的现象，学会用所学专业知识指导生产实践。

参考文献：

[1]蔡恒玲，龙双涟.“卓越工程师计划”学校工作方案的探索与实践[J].中国电力教育，2014，（2）：11-12

[2]杨世铭，陶文铨.传热学[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]吴香侠.谈课堂教学的引入法[J].剑南文学，2012，（11）：275.

有趣的流体力学现象范文第5篇

【关键词】教学；现代教育技术；问题；建议

长期以来，“一支粉笔一张嘴”传统的教学方法，使化学课堂教学不能激发和维持学生学习化学的兴趣，更好地提高教学质量，以至造成学生学习兴趣淡化甚至厌学。要改变这一现状，就要改革和优化教学手段。而伴随着我国电子信息技术和现代传媒科技的飞速发展，现代教育技术——多媒体教学走进了课堂。多媒体辅助教学手段的运用，就是为实现这一目标服务的。

运用电教媒体的图形、动画、声音等多维集成效应，能对学生的感官产生强烈的刺激，使课堂教学新颖别致，直观生动，灵活多样。为学生营造对知识深入理解、形象记忆、兴趣盎然的优良的学习环境，从而缩短学生的思维时间，压缩思维内容，拓展学生的视野，开启其创新性思维。多媒体技术把图、文、声、像等媒体结合在一起，通过计算机进行综合处理和控制，形成一系列即时、交互操作的信息。随着计算机的迅猛发展，运用多媒体技术是今后计算机辅助教学的主要发展方向。下面就多媒体教学在化工专业教学中的运用谈一些体会。

一、创设动态情景，激发学生的学习兴趣，使学生学习变被动为主动

动态的事物比静态的事物更能引起学生注意，更能激发学生学习的兴趣。多媒体技术为教学创设一个生动有趣的教学情境，化无声为有声，使静止变运动。如，一串文本可以沿轨迹运动，几幅图片可以形成连续的动画，色彩可以变化，速度可以控制等。这些能营造出课堂教学的良好氛围，调动学生的学习积极性，使学生易于接受，从而学得愉快，学得轻松。

例如：讲《无机化学》中的电解原理时，课堂上的演示实验，实验设备及安装复杂烦琐，距离稍远不易观察，效果极差。而使用多媒体，将其制成动态过程：盛有HC1水溶液的电解池中，带正电荷的氢离子向阴极移动，得电子后放出氢气，阴极上不断有气泡生成；同时，带负电荷的氯离子向阳极移动，失去电子后氯原子结合成氯分子，产生黄绿色气体。电子在导线中移动时可显示动态，同时计算机发出“嘀、嘀”的声音。电解原理的演示过程十分生动、形象，学生看了兴趣十足，大大激发了学生的学习兴趣，诱发了学生在情感和行为上的参与意识，主观上产生了对新知识追求的动力，将过去的“要我学”的被动局面，改变为“我要学”的可喜现象，从而使学生主动探索，主动学习和思考，真正成为学习的主人，成为教学过程的主体。

另外，《无机化学》中的某些原理，如缓冲溶液的缓冲作用原理，可溶固体的溶解过程等，都可以用动画的形式呈现出来。

二、多媒体教学有助于突破知识的重点、难点

（一）变繁为简

计算机多媒体教学，不仅能将文字、图片、图像、声音集于一体，将学生带进形象生动、色彩缤纷的教学情境，还能利用三维动画把物体各部分及其相互关系完整、清楚地呈现出来，起到化整为零，由零到整的作用。通过逼真的模拟，拓展学生的空间概念，使复杂问题简单化，抽象问题形象化，微观问题宏观化，从而使学生多感官接受刺激，激发思维能力，降低理解问题的难度，加深学生对事物本质的认识，大大提高了课堂教学的效果。

在化工机械制图课中，讲解组合体投影时，先将组合体范体（轴承座）中各基本体几何形状和相互位置关系投到大屏幕上，让学生观察，并借机作形体分析。将由基本体按照其相互位置关系到组合体设计成动态效果。再确定出主视图投影方向。同时让学生考虑：为把轴承座各部分的形状和相对位置完整地、清楚地表达出来，还应选择什么视图？学生带着问题，对着画图积极地思考，选定其他视图并确定好图幅比例后，逐步用粗细、色彩不同的线条，以动态效果演示轴承座的画图过程和步骤：画基准线及底板——画圆筒——画支撑板——画筋板——画修改后的三视图。这样，在有限的时间里，学生即学习了形体分析法，又清楚了复杂的作图步骤和方法，获取了必要的知识和技能，突破了教学难点。

（二）化抽象为形象

化工专业的某些课程中介绍的反应机理、操作原理以及一些概念等过于抽象，决定了学生对其记忆、理解和应用的难度。计算机多媒体把文本、图形、图像和声音等载体融合在一起并形成可控的交互式操作，可向学生提供形式多样、功能各异的感性材料，使学生的注意力、情感、兴趣等因素保持良好的状态，认知心理得到充分发展。这样，枯燥的概念学习变为形象的直观学习，抽象的符号和呆板的图像，就会在学生的感官“活”起来，学生已有的感性认识可迅速向理性认识飞跃。

又如：精馏一单元的操作，是化工生产中重要的传质操作之一。在《化工原理》中介绍精馏原理时，大多数学生感到太抽象，看不见，摸不着，难于理解。于是我们把精馏过程制成多媒体课件，展示给学生一个动态过程：物料在塔釜内加热后，蒸气上升，通过塔板上的泡罩（或浮阀）与塔板上的液体接触，进行热量交换和物质转化。蒸气中难挥发成分（褐色）冷凝为液体，液体中易挥发成分（黄色）蒸发升入高一层塔板。随着蒸气的不断上升，上升蒸气中含有较多的易挥发组分（黄色），每下降（下转第61页）（上接第168页）一块塔板，液体中的难挥发组分（褐色）就会增加，下降到塔釜的液体几乎全是难挥发组分（褐色），并且在旁边同步出现“精馏过程t-x-y图”。

《有机化学》中大多数有机反应机理也可制成课件。如，把反应物化学键的断裂部位，生成自由基以及新的产物的形成过程；化学原理中流体力学，液体黏度、流速、管道阻力等，都可以用多媒体的形式形象、生动地展示在学生们的面前。

这样，多媒体技术通过图像、声音、色彩和动画等传递教学信息，延伸和拓宽了教学时空，解决了由于时间和空间的限制造成的教学难点，使学习内容变得易于理解、掌握。

三、增大教学容量、提高课堂效率

在传统的教学模式中，教师板书占用时间太多，定义、公式及其推理、图形、例题等必须板书。板书时间长了，新授内容必然受到限制，教师与学生之间沟通交流的时间以及学生动脑思考的时间也会缩短。这样，学习效果就难提高。使用多媒体技术可减少板书，以前觉得不够用的45分钟变得宽裕，不仅可让学生学习更多的知识，增加知识容量，还可将较多的时间留给学生，让学生去思考，去探索，去实践，拓宽知识面。

多媒体教学在新授课中用得比较多，在复习课中也具有明显的优势。采用计算机辅助教学可以加大知识密度，形成连贯的知识体系，是提高教学效率的有效途径。