流体力学理论及应用

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流体力学理论及应用范文第1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

流体力学理论及应用范文第2篇

【关键词】燃料；燃烧；课程教学；教学效果；教学改革

【基金项目】本文系2013年哈尔滨工程大学教学改革项目“基于创新型人才培养的《燃料与燃烧》教学模式改革研究与实践”（JG2013YB09）的研究成果。

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）18-0057-02

现代社会能源主要来源于化石燃料的燃烧，能源短缺已成为世界各国面临的迫切问题，寻求新型燃料以及研发高效低污染燃烧装置已成为各国面临的重大任务。 “燃料与燃烧”是一门研究化石燃料及其燃烧规律的传统学科，同时又是一门反映最新燃料及燃烧技术，并与之保持同步的新学科。

作为高等院校热能与动力专业方向的重要专业基础课，“燃料与燃烧”以“高等数学”、“大学物理”、“大学化学”、“工程热力学”、“传热学”和“流体力学”等传统基础课程的知识为基础，由于涉及学科多，应用知识繁复，与其他基础课程相比，具有课程理论难度大、跨度大、知识点多且零散和对数学要求高等特点[1，2]。为此，针对我校热能与动力工程专业人才培养特点和要求，结合多年教学实践经验，对“燃料与燃烧”课程教学内容的制订及教学手段的选择提出自己的建议。

一、课程内容及特点

1.课程内容

“燃料与燃烧”包括燃料、化学热力学、化学动力学、燃料的着火理论、火焰的传播与稳定理论、预混燃烧理论和扩散燃烧理论等基础理论，液体燃料、固体燃料的燃烧过程及其经典的模型等教学模块；课程主要包含：（1）燃料、（2）燃烧过程的物质平衡与热平衡、（3）化学反应动力学、（4）燃烧系统守恒方程、（5）着火和燃烧界限、（6）预混气的燃烧、（7）层流预混火焰、（8）层流扩散燃烧、（9）气体湍流燃烧、（10）液体燃料的扩散燃烧、（11）固体燃料的燃烧、（12）燃烧污染与防治、（13）船舶动力装置的燃烧等教学内容。

2.课程特点

实际燃烧过程涉及质量、动量和能量的交换和变换，涉及燃料和氧化剂之间的化学反应，具体过程十分复杂。“燃料与燃烧”课程知识点多、理论性强、学科交叉性强。因此，一方面，该课程的学习要求学生很好地掌握前期“大学物理”、“大学化学”、“工程热力学”、“传热学”和“流体力学”等专业基础课程的内容；另一方面，该课程的学习又可以促进了学生对上述课程知识点的理解。

“燃料与燃烧”课程理论性强、知识涉及面广，是一门典型的理论和实验相结合的学科。由于燃烧过程的复杂性，截至目前，燃烧科学的研究仍然以实验研究为主。先进诊断技术的不断出现使得燃烧实验获取的数据更加可靠、准确[3]。20世纪以来，着火模型、火焰传播理论、反应流体力学和计算流体力学等的建立使燃烧理论有了长足的发展。并且，随着大型计算机的出现，使得采用数值模拟方法研究燃烧过程已经成为发展趋势[4]，这些都有力地促进了燃烧技术的发展。但这些理论模型对于本科生而言很难理解。这就要求授课老师探索适合本科生知识结构及认知水平的教学内容和教学手段。

二、教学方法

1.教材的选择

“燃料与燃烧”这门课程知识点多、理论性强、概念抽象，如何上好这门课，选择适合的教材是非常重要的环节。好的教材有利于制订合理的教学内容和教学计划，可以有效促进教师的教学和学生的学习。目前市面上发行的教材主要有国外教材的国内翻译版和国内教材两类，比如Kuo. Kenneth K.的《Principles of Combustion》和Turns. S. R.的《An Introduction to Combustion》以及国内顾恒祥编著的《燃料与燃烧》教材和严传俊的《燃烧学》等，这两类教材各有特点。合适的教材应该能够与学生的知识结构及认知能力相适应，与该课程的教学目标相适应[5]。

针对本课程的特点，教材的内容要全要新，应能够较好地反映当前燃烧理论发展水平及技术发展现状。教材内容应当包括燃料、化学热力学、化学动力学、燃烧物理基础、预混燃烧及扩散燃烧、液体及固体燃料的燃烧等。由于是面向本科生的教材，应当内容简单易懂、表述深入浅出、实例丰富直观、结构逻辑清晰，能有效衔接理论分析与工程实例，这样才能提高学生学习兴趣。目前国内出版的《燃料与燃烧》教材要么理论性太强，要么涵盖内容不全面，要么内容深度不够，总之都存在这样或那样的问题。为此，根据我校本科热能与动力工程专业方向学生培养的目标和特点，我校“燃料与燃烧”课程组的老师编写了适合我校学生使用的《燃料与燃烧》教材，该教材系统地阐述了燃烧的基本原理和理论；详细讲述了燃料动力学燃烧的计算方法，详细论述了燃烧热力学和燃烧化学反应动力学，着重介绍了船舶动力装置涉及的预混燃烧和油滴蒸发控制的扩散燃烧；最后，为及时反映燃烧技术的最新研究进展，增添了新型船舶动力装置所采用的燃烧技术[6]。在教材的编撰过程中，大量引用了我校教师及研究生们的研究成果。教材针对性强、内容新颖，强调了“燃料与燃烧”课程的理论性和工程应用性，培养了学生学以致用、理论联系实际的能力和素养。

2.教学内容设计

“燃料与燃烧”课程教学内容应该具有目标性、实效性、科学性、启发性，为此在其教学内容的设计过程中，应该注意以下几点：

①内容要重点突出。“燃料与燃烧”课程内容包括化学热力学、反应动力学基础、着火理论、火焰传播与稳定理论、液体燃料及固体燃料的燃烧等部分，但在各部分内容的讲解上要有重点。课程中化学热力学和化学动力学基础是整个课程的理论基础，讲解内容包括化学平衡、热化学、化学反应速率、质量作用定律、反应级数、活化分子碰撞理论及链锁反应理论等。其中，化学反应速率、质量作用定律、阿累尼乌斯公式和链锁反应理论可作重点讲解。关于着火理论，授课重点放在闭口系统着火理论模型的建立和结果分析上，并分析燃烧放热量和散热量随温度的变化曲线，确定着火温度与初始温度、物理化学因素和散热强度的关系。对于火焰传播与稳定理论，授课的重点在火焰传播概念、气体的动力燃烧与扩散燃烧及火焰稳定的基本原理与方法的讲解。对于预混燃烧，授课的重点在瑞利公式、郎肯-雨果尼奥公式的推导，以及爆震波、缓燃波的性质，并分析层流火焰的传播速度。对于扩散燃烧和液体燃料的燃烧，重点在伯克-舒曼理论、燃料射流的唯象分析、液体燃料的雾化、蒸发模型及液滴的质量燃烧速率。对于固体燃料的燃烧，碳的燃烧化学反应及碳粒的燃烧速度可作为授课重点。

②理论与实践相结合。“燃料与燃烧”是一门理论性及实践性都很强的学科。课程涉及的相关理论模型比较抽象，不易掌握。因此，该课程的教学内容必须与工程或生活实践紧密结合。在课程教学内容设计过程中必须将理论与具体工程案例或燃烧相关生活案例相结合，以具体案例作为切入点，将复杂抽象的理论概念穿插到生动、具体的案例中进行讲解。对于热能与动力专业的本科生，笔者结合船舶柴油机，利用燃烧学理论讲解燃烧室结构设计、燃油燃烧过程、过量空气系数、着火等这些具体设计方案背后的理论依据，从而强化对燃烧理论的理解；结合汽油机和柴油机，讲解点燃和压燃，讲解不同燃烧方式对汽油机和柴油机的影响，讲解烃类燃料着火点和自燃点的区别；结合家用燃气灶台，讲解燃料的扩散燃烧。通过以上措施，使学生课本理论与实践统一。

3.教学方法设计

①采用启发式教育。在“燃料与燃烧”课程教学过程中从学生的知识结构及认知能力出发，结合具体的教学内容和教学目标，采用提问、讨论和案例分析等多种方式，让学生参与教学过程，激发学生的学习热情，使他们在活跃、开放的教学氛围中理解掌握燃料与燃烧相关的知识点，并逐步掌握应用相关知识点分析解决实际问题的能力和提升团队合作能力。

②多媒体与板书的有机结合。随着计算机技术的发展，多媒体技术已成为课堂教学的重要手段。多媒体教学课件图文并茂、内容丰富、信息量大。就“燃料与燃烧”而言，燃烧过程细节可以被生动地显示出来，危险实验也可被充分地展示出来，使学生能够更加深刻、有效地理解相关燃烧理论和燃烧过程。但是，使用多媒体技术授课，老师讲课速度加快，课程信息量增加，学生课堂紧张度增加，易造成学生的思维跟不上授课速度，影响教学效果。板书比较灵活，便于控制授课节奏，适合于讲解复杂理论模型，教师在授课过程中，可以通过板书引领学生的思维，进行详细的讲解和推导，学生易于理解和融会知识。但是，板书速度慢、效率低。因此，在“燃料与燃烧”课程教学过程中，将多媒体教学与传统板书有机结合，扬长避短，充分发挥各自优势，以达到最佳的教学效果。

③多种考核手段的结合。在教学过程中，采用多样化的考核手段，了解学生对课程知识点的掌握情况，督促学生的学习。平时成绩、课堂提问、课后作业、案例分析、阶段考试和小论文等都可以作为考核手段。但无论采用何种形式的考核手段都应当从激发学生的学习热情、提高学生的学习效果和增加学生对本课程本专业的认识出发。

三、结论

综上所述，“燃料与燃烧”融合了“大学物理”、“工程热力学”、“传热学”、“流体力学”、“气体动力学”和“高等数学”等课程的知识。在教学过程中应点面集合，重点突出，理论联系实际，加强对学生实践能力、团队合作能力和创新能力的培养，不断更新教学内容。同时，作为老师，需要不断学习，及时掌握该课程新的知识点，及时更新教学内容。

参考文献：

[1]邓文义，苏亚欣. “燃烧学”课程建设与探讨[J]. 中国电力教育， 2012（27）：70-71.

[2]苏磊. 燃烧学-教学有感[J]. 中国科教创新导刊，2009（34）：134.

[3]Kuo， Kenneth K. Principles of Combustion

[4]严传俊， 范玮. 燃烧学[M]. 西安： 西北工业大学出版社， 2008.

[5]王保文， 王为术， 高传昌. 电厂热能动力工程专业“燃烧学”教学内容设计[J]. 中国电力教育， 2010， （30）：100-102.

[6]周松，孙凤贤.燃料与燃烧[M]. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2015（即将出版）.

流体力学理论及应用范文第3篇

“培养物理学家的物理学家”――彭桓武

“两弹一星功勋奖章”的获得者有很多，钱学森、钱三强、郭永怀等名字为许多人所熟知，但也有很多人隐身在了集体的身后，彭桓武便是其中一位。

彭桓武师从名家，在清华大学读研究生期间，他师从中国理论物理奠基人之一周培源教授，并以优异的课业成绩获得周教授的赏识。之后他曾在英国爱丁堡大学理论物理系学习期间，师从世界量子力学奠基人之一、著名物理学家马克思・玻恩（Max Born），成为玻恩的第一个中国学生，并得到了玻恩教授的认可。玻恩教授曾在写给爱因斯坦的信中，多次提到他的得意门生彭桓武。

1941年，玻恩教授将彭桓武推荐到了诺贝尔物理学奖获得者薛定谔担任所长的爱尔兰都柏林高等研究院理论物理研究所从事博士后研究。20世纪40年代初，彭桓武在爱尔兰都柏林物理研究所从事研究期间，与量子化学的创始人之一W・海特勒和爱尔兰数学家、物理学家哈密顿合作，发表了一系列有关介子场的研究成果，并最终形成了以三人姓氏头字母命名的HHP理论，首次对宇宙线的能量分布和空间分布进行了解释。借助HHP理论，彭桓武在国际物理学界获得了越来越多学者的认可，并在33岁时成为爱尔兰皇家科学院院士。

但彭桓武最终还是义无返顾地放弃了在欧洲光明的发展前景，回到中国从事科学研究工作，并在中国原子弹和氢弹研发的过程中发挥了极为重要的作用。但在两弹研制成功后，他便悄然隐身于“集体”的身后，直到1999年才获得“两弹一星功勋奖章”。

最具影响力的华人科学家――杨振宁

即使不太关注科学界动态的人，也不会对杨振宁这个名字感到太陌生。美国物理学家、诺贝尔奖得主，赛格瑞（E. Segre）曾评价杨振宁为20世纪继爱因斯坦和费米之后，第三位具有全面的知识和才能的“物理学全才”。

原籍中国安徽的杨振宁，在1944年从西南联合大学研究生毕业之后赴美留学，并在芝加哥大学获得博士学位。之后，杨振宁留在美国发展，曾在芝加哥大学、普林斯顿大学和纽约州立大学石溪分校等科研院所从事教学和研究工作。

1957年，杨振宁因与另一华裔科学家李政道合作提出的“弱相互作用中宇称不守恒理论”，而共同获得了诺贝尔物理学奖，两人成为最早获得诺贝尔奖的华人。杨振宁还率先与米尔斯（R.L.Mills）提出了“杨-米尔斯方程”，并与巴克斯特（R.Baxter）创立了“杨振宁-巴克斯特方程”。

1971年，出国已27年之久的杨振宁回国访问，之后在推动中美的科学文化交流方面做出了一定的贡献。

多才多艺的物理学大师――王竹溪

作为中国热力学统计物理研究的开拓者，王竹溪在促进中国物理学研究发展的过程中所发挥的作用是不容置疑的，他在表面吸附、超点阵统计理论和植物细胞的吸水等方面都做过许多工作，对推动我国物理学研究、传播和交流都做出了卓越的贡献。

王竹溪初进清华研究院，便跟随周培源教授研究湍流理论。周培源对王竹溪十分器重，借量子力学的奠基人英国理论物理学家狄拉克到中国访问之际，他通过狄拉克将王竹溪推荐给了剑桥大学的R.H.福勒教授。于是，1935年王竹溪便前往剑桥大学跟随福勒做统计物理研究，并于1938年以《吸附理论及超晶格理论的一个推广》为毕业论文获得博士学位，随后便回国担任清华大学教授一职。

从英国学成归国后，王竹溪先后在清华和北大执教40多年，而执教的课程也是从低年级物理到高年级物理，直至研究生的专门课程悉数囊括。他教过的学生更是达数千人之多，其中不乏多名杰出的物理学家、诺贝尔物理学奖获得者，同样是“清华四杰”之一的杨振宁就是其中之一。杨振宁曾坦言，“王先生把我引进了物理的这一领域。”

王竹溪在物理学研究和教学方面所作出的贡献是有目共睹的，但很少人知道这个大物理学家其实在文字上还很有造诣。他不仅发明了汉字的新部首检字法，而且凭借一己之力独自编纂了《新部首大字典》。

“应用数学之父”――林家翘

1937年毕业于清华大学物理系的林家翘，曾于1939年与郭永怀、钱伟长等人同期考取庚子赔款留英公费生，但因时局动荡，最终未能成行。直到1940年，林家翘才获得了赴加拿大多伦多大学深造的机会，并在获得硕士学位后，前往美国加州理工学院攻读博士。

林家翘是国际公认的力学和应用数学权威。他曾在20世纪40年代带动一代人在流体力学的流动稳定性和湍流理论方面进行研究和探索。他曾与被誉为“航空航天时代的科学奇才”的冯・卡门一起提出了各向同性湍流的湍谱理论，并发展了冯・卡门的相似性理论，形成了早期湍流统计理论的主要学派。从20世纪60年代起，林家翘进入了天体物理研究领域，创立了星系螺旋结构的密度波理论，成功地解释了盘状星系螺旋结构的主要特征，克服了困扰天文界数十年的“缠卷疑难”，并发展了星系旋臂长期维持的动力学理论。

流体力学理论及应用范文第4篇

论文摘要： 多媒体教学提供了提供了一种新的、有效的教学手段。本文分析了《工程力学》课程使用多媒体教学的必要性， 并针对教学中出现的问题以及如何提高教学质量与教学效果阐述了一些观点。 

 

引言 

《工程力学》是工科类专业一门重要的技术基础课程，主要包括理论力学和材料力学两部分内容。该课程能否学好，对后续课程，如《机械设计基础》、《流体力学》有着比较重要的影响。不同于理论力学或是材料力学的单独学习，学生在学习过程中，普遍感到难学，究其原因，主要有以下几点：第一，《工程力学》内容相对较多，课时相对较短，学生在学习初始就感到很困难；第二，《工程力学》是一门与工程实际联系非常紧密的专业基础课，许多内容有着强烈的工程背景，例如点的合成运动，是解决机构运动中各构件的运动关系，涉及很多后继课程才研究的机构，学生缺少对这些机构的了解和认识，特别在有多个刚体组成的系统运动时，各构件的运动及相互联系难以想像；第三，这门课程的特点是概念公式繁多，并有着独特的思考分析方法，尤其是在材料力学部分的四种基本变形中，涉及很多新的概念，需要有较强的空间想象及分析能力才能很好地理解。笔者结合在该课程课堂教学中引入多媒体教学手段的实践和体会，提出了在工程力学课程教学中采用多媒体电子教案，以提高教学质量和教学效果。 

1.多媒体辅助教学的必要性 

按照课程教学基本要求，学生要熟练掌握基本概念和基础知识，具备较熟练的计算能力和初步的实验分析能力。《工程力学》课程的教学内容多而时间短。传统的教学模式，即“粉笔＋黑板＋教师讲述”的方式，其优势在于可以使学生跟随教师的思路，明白逻辑推理的每一个步骤，比较适合人的思维过程。但由于板书、画图、语言说明需要占用大量的课堂时间，教学内容有限，教学效率较低，随着课内教学的计划学时数量的减少，传统的教学模式已不适应课程的教学情况。学生在《工程力学》的学习过程中普遍感到较难，理论力学部分抽象，材料力学部分公式繁多，整体课程单调、枯燥，提不起兴趣。这就要求课堂教学的形式要在活跃性和激发学生学习兴趣上下功夫，避免学生对《工程力学》课的认识误区。因此，改革传统教学模式，引入新的教学方法是非常必要的。 

多媒体辅助教学设计是近年来出现的先进教学模式。它集影像、图形、文字、动画、声效于一体，给学生营造了一种全新的、动态的学习情境，使一些抽象的概念、理论变得直观，使一些无法言传的知识具体化、形象化，激发了学生的学习兴趣和积极性。同时可节约大量板书的时间，让大量的工程实例轻松走进课堂，增加课堂的信息量，从而加快教学节奏，增强教学效果。 

2.多媒体辅助教学的实践 

在现今的工程力学教学实践中，学生普遍认为能较好地把重点、难点及教师难以表达的知识点通过图片、动画等形式生动地表现出来，有助于他们对工程力学基本概念和基本理论的理解，从而达到应用多媒体进行教学的目的。 

通过多媒体课件的制作对有关教学重难点分类显示，引导学生深入浅出、系统地掌握有关知识，如：约束的种类，力系的分类，点的运动形式，刚体的运动形式，动力学的求解方法，以及材料的基本变形等。同时也可以利用多媒体的特殊优势将一些平时难以表达的教学内容清楚地展现在学生面前，如：静力学部分约束的解除与受力分析，运动学部分中各种构件的运动形式，材料力学中的杆件的基本变形形式以及其中的内力应力分析等等。通过多媒体中的动画模拟，学生能更真实地获得直观经验，解除学生在传统教学中的凭空想象之苦，激发学习的主动性。再有，工程力学课程中的一些常规实验也可利用多媒体技术在课堂上展示，如：灰口铸铁和低碳钢的拉伸实验，可以清晰地演示出试件在整个过程中的破坏形式及最后的断口形状，绘出相应的σ-ε曲线，标明相应的四个变形阶段，清晰明了；又如铸铁发生扭转变形破坏时的最终断口的螺纹形式，等等。通过多媒体演示实验也填补了力学实验学时少的缺点。 

3.多媒体辅助教学的体会和建议 

多媒体辅助教学使用了大量的可视性、可比性、可听性教学素材，使学生可以很形象地观察理解物体运动的规律。例如在《工程力学》讲解固定铰链约束中，就可以利用多媒体教学的特点，用动画的形式将销钉、构件及底座分离开，然后再组合成固定铰链，并演示其运动规律及约束条件。似如这种图文并茂、声形辉映、生动逼真、色彩鲜明、表现力强的表现形式，能最大限度地调动学生学习的积极性和主动性，激发学生自主学习的欲望，变被动学习为主动学习，大大提高教学效率，是传统教学模式不能达到的。 

对于习惯于满灌式的传统教学的学生来说，逻辑抽象思维能力、分析问题的能力和解决问题的能力都比较欠缺，而工程力学课程教学着重点是培养学生的空间想象力和分析问题的能力，实现从实物到受力简图、从平面力系到空间力系的延伸，从理想模型的受力分析到变形实物的平衡和运动变形规律的总结，提高学生解决实际问题的能力，例如，《工程力学》课一个很大的教学难点是培养学生的受力分析能力，而物体的受力分析又受制于空间想象力，因此，在教学中应以培养学生的空间想象力为突破口。多媒体辅助教学能突出其空间形象的表达，能够充分展示各种约束的受力特点，清晰表达物体的空间受力，让学生能够轻松自如地画出受力图，为更好地学习后续知识打好基础。 

多媒体辅助教学的人机界面不等于传统的师生面对面的交流界面，多媒体技术不等于信息量，信息不等于理解，如何把多媒体技术用好，强化多媒体时代的教师作用，将是现代教师面临的较大的难题。在多媒体课堂教学中，教学人员要知道多媒体辅助教学只是一种手段，它既不能代替教师的教，也不能代替学生的学，教、学双方的主观能动性的发挥仍是至关重要的。应该在吃透教材的基础上，利用合理的结构使其形象、生动地突出重点、难点，以达到良好的教学效果。 

多媒体辅助教学会给学生带来对教学方式不习惯、视觉易疲劳等问题。在常规教学中，黑板上的文字保留时间相对较长，这为学生自我调节精力集中提供了方便；而多媒体教学则不然，照片、文字一旦放过便不复存在，这就给听课者以压迫感，打乱了学生们头脑的思维惯性。因此，许多学生对多媒体授课存在一些反感情绪。同时由于多媒体教室都配有厚厚的窗帘，课件中的色彩刺激强烈，学生在教室中容易视觉疲劳。所以在课件的制作上应多采用暗色底纹以尽量减少学生视觉疲劳，并适当地用语言语调、手势等形体语言与学生进行直接交流和沟通。特别是配合黑板这个不可代替的媒体，它营造的教育模式以及由此产生的氛围，是多媒体做不到的。例如在点的复合运动教学中，通过黑板教学让学生了解绝对速度、相对速度、牵连速度的概念，推导出速度合成定理，再通过多媒体课件演示这些速度的合成分解与物体运动之间的关系，这样将传统教学与多媒体辅助教学适度地联合起来，能创设最佳的教学情境，从而实现教学结构的最优化。 

多媒体辅助教学须防止课堂教学本末倒置。并非所有内容都适合多媒体教学，对于内容多，主要以文字叙述为主的部分，不适用采用多媒体教学，因为这样教学会使教学更加枯燥无味，使得学生对知识点的理解不深刻。也不要一味追求表面上的新颖、动感，过多地运用强烈色彩、图片和动画，看起来热热闹闹，使学生被这种综合刺激所吸引，事实上却对学生造成误导，使他们的注意力过多地集中在多媒体技术的各种展示技巧上，而忽视教学内容、教学目标，造成本末倒置，会不知不觉地使学生把精神愉悦当作学习的最终目的，影响了教学效果。 

4.结语 

综上所述，现代媒体有它不可抗拒的魅力。面对21世纪高质量工程人才的培养，《工程力学》现代化教学需要合理利用多媒体课件，激发学生创造性思维，调动学生的学习积极性，提高学生的洞察力。可以预见，在课堂上采用多媒体辅助教学前景光明，它的成功运用促使我们在今后的教学改革实践中不断求索，勇于创新，促进教学思想、教学理论及教学手段的改革与发展，为培养国家发展急需的高素质人才做出更多的贡献。 

 

参考文献： 

［1］哈尔滨工业大学理论力学教研组.理论力学（第6版）［m］.北京：高等教育出版社，2002. 

［2］刘鸿文.材料力学（第4版）［m］.北京：高等教育出版社，2004. 

［3］范钦珊.工程力学［m］.北京：机械工业出版社，2002. 

［4］王左辉，徐海燕，高玉华等.《理论力学》多媒体教学的探索和实践［j］.合肥工业大学学报，2002，16，（1）：34-37. 

流体力学理论及应用范文第5篇

关键词：消防工程；专业人才；培养体系

消防工程作为一门火灾规律探索、火灾预防控制理论及技术的综合性新学科，在世界很多高校中已开设了消防工程专业。在1956年，美国的马里兰大学第一个开设了消防工程专业，并在当年就招收本科学生。与国外的消防工程专业相比，我国高校开设消防工程专业是比较晚的，在1985年，我国武装警察学院设置了国内首个本科的消防工程专业，目前我国已有多所高校开设了消防工程专业。随着社会的复杂化发展，消防格式与防火内涵不断发生变化，而消防目的与方法也不断发生改变，这给消防工程的专业人才提出了更高的知识及技术要求，为培养出专业的消防人才，需要加强消防人才培养体系的完善。

一、消防工程专业人才的培养体系

消防工程专业的人才培养体系主要包含专业人才的培养目标与专业课程体系两部分，这两部分内容对消防人才培养体系的合理开展是非常重要的，其具体表现在下列两方面：

1.消防专业人才的培养目标

消防专业培养目标设置是否合理，直接影响着消防工程专业的生存及发展，通常消防专业的学历教育总目标是培养消防安全问题能有效解决的工程师，消防工程人才要有应有数学、工程及科学等方面的知识能力，有实施设计、数据处理及实验分析等方面的能力，可识别、表达及解决消防工程安全问题的能力，明确认识职业道德方面的规范，了解消防问题给社会及环境带来的影响，会应用各类先进方法、技术的能力，以及有终身学习方面的能力等。随着社会不断发展，人们的消防安全意识越来越强，对消防专业人才的培养提出更高要求，结合我国实际情况，制定地消防工程人才培养目标是：系统掌握火灾的科学理论知识及方法，拥有扎实消防技术及实践基础，会恰当应用消防工程的原理及方法，并能及时发现与有效解决消防问题，具有与他人团结合作的能力，以培养出消防监管、工程系统设计及火灾风险评估等方面的高级技术人才。

2.消防专业课程体系框架

根据消防实际与大工程观的教育理念，其专业课程体系的大体框架主要包含专业工程学的基础课程、通识教育课程、应用课程、核心课程及实践教学等模块，其中，工程基础课程模块主要包含工程的力学、流体力学、热力学与传热学等，这些课程的开设，可让学生掌握消防工程中的专业理论知识及技术。通识教育课程则包含自然学、人文社会学、信息技术、工程技术与实验等基础知识，让学生了解社会、文化、技术、科学及道德等方面的综合知识背景，便于学生的社会协调力与价值判断力方面的培养。专业核心课程主要包含消防燃烧学、火灾动力学、人与火灾及消防工程的系统分析设计等模块，让学生了解火灾的相关物理及化学知识，对火灾能给予系统分析，控制及预防火灾，并能够及时救出火灾下的人群，最大程度保障人们的生命安全，降低火灾事故带来的灾害。实践教学模块包含专业课程的设计、专业实验及工程实习等内容，与专业课程的教学过程紧密相连，贯穿在教育全过程，让学生了解消防专业对社会及经济发展的重要性。

二、消防工程专业的人才现状

消防工程专业的人才作为消防工作开展的主要力量，对消防事业的发展具有重要的作用，由于诸多因素影响，我国的消防事业发展受到了一定影响，随着我国经济不断发展，消防工程的专业人才培养得到一定发展，但消防专业的人才素质还有待提高，其问题主要表现如下：

一是综合素质有待提高。消防专业人员具有相关学科知识，例如基础学科知识、通识教育知识、消防应用知识与核心知识等。同时，其掌握的知识结构具有应变性与前卫性，这样才能成为消防专业的合格人才，而在实际生活当中，消防人员的知识结构相对滞后，相关方面的学科知识掌握不够，其综合素质有待提高。

二是消防人才投入不足。消防教育作为消防工程人才培养的主要场所，是基本学历的教育体系，但在消防工程人才培养中，因资金投放比较困难，资金投入力度不够，对现代知识经济下的消防工作新格局难以有效适应，社会所需的消防安全也就不能有效满足，投入力度不够成为消防工程人才培养的制约因素之一。

三是创新人才欠缺。在新形势下，创新是人才基本的要求，对于消防工程来说，专业人才的创新意识、心理素质与思维等，可有效推动实际消防工作的发展，而我国消防专业的人才在创新方面还有所欠缺。

三、完善消防工程人才培养体系的方法

1.注重创新，完善消防工程的教学内容与课程体系

消防工程的专业人才培养是靠高校教育实现的，要有效提高消防工程人才的专业性，需要从高校课程设置与教学内容方面着手，加强课程设置的完善性，重视消防工程人才的创新能力培养。要注意课程体系的整体与局部、微观与宏观、创新与继承、非基础及基础等方面的关系处理，在继承传统教学的精髓内容同时，从全局观念出发，科学设置课程，增加新专业技术的发展状况与学科新内容，结合自身优势，大胆创新，让消防工程知识更具应变性与前瞻性。

2.增强综合素质，借助社会力量搭建消防工程人才培训平台

在消防工作中，消防对象涉及人们生活及工作的各方面，依据工作对象的发展特点，又具有不同特征，对消防工程人才培训时，可依据科研单位及院校条件，采用合作方式，开展多种方式的助学教育，并选派专业技能强、综合素质高的消防人员，开展长短期的消防培训，对后期专业的知识缺陷进行弥补，根据消防人员个性特征，开展多样化与个性化的培训教育。

3.加大资金投入，并改革教学方法

在消防工程人才培养中，资金投入是重要的保障，立足实际国情下，加强消防专业资金投入，积极研制各类训练方法与措施，并创建模拟实训基地，强化模拟训练力度，可有效提高消防人才的消防应用能力与综合理论知识。为了进一步提高学生的创新思维及动手能力，应改革教学方法，由原来的灌输式、验证性与考试应答性等教学方法，向探索性、设计性实验与创作性教学方法转变，合理运用参与型与案例型等教学方法，并注重教学中的实践环节，以培养学生的实践力。

4.提高专业师资教育力量

在消防工程人才培养中，专业师资队伍发挥了重要的作用，消防专业教师素质的高低直接影响着消防专业人才的培养，因此，加强专业师资队伍水平的提高是必须的，消防专业教师要具有宽广的知识面，实践能力强，能力结构宽等，培养出复合型教师以及工程师、教师相结合的双型教师，同时，业务教师及辅导员一体化，辅导员不仅管理学生的日常行政工作，还要成为消防学生人生上的导师，提高自身的人生感悟、经验与责任心，促进消防工程专业的持续发展，并培养出高素质的合格消防专业人才。

结语：

在消防工程的专业人才培养中，要有效提高消防专业人员的业务能力及综合素质，需要不断完善消防专业的人才培养体系，明确人才培养目标，设置合理的课程体系及教学内容，注重专业人才的创新能力及实践力培养，并提高消防专业教师的综合素质，以促进消防工程专业的良好发展。

参考文献：

[1]仝艳民，崔巍.某高校消防工程专业毕业生就业去向调查[J].中国教育技术装备，2011（33）