導(dǎo)語：如何才能寫好一篇流體力學(xué)的研究方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

    the development and application of a flow chamber for platelet research

    cheng hong，yuan yanhong，fan yubo，li deyu，dai keisheng

    （department of bioengineering，beihang university，beijing，100083，china）

    abstract： objective  to establish an in vitro model for observing the realtime interaction between platelets and vascular vessel.methods  thin glass tubes coated with von willebrand faeter ( vwf) were used to form the flow chambers.siphonage system，peristaltic pump and a constant flow syringe pump were adopted to supply different kinds of flow and well defined shear rates.with inverted microscope and chargecoupled device （ccd），a series of reactions of platelets and chinese hamster ovary（cho） cells transfected with glycoprotein ibⅸ under flow conditions were recorded simultaneously.results  platelets and cho cells transfected with glycoprotein ibⅸ rolled and steadily adhered on the tube wall through binding to vwf under different kinds of flow and well defined shear rates.conclusion  this flow chamber allows realtime observation and record of the interaction between platelets and vwf under welldefined shear rate.this approach can be applied to platelet adhesion research.

    key words：  flow chamber； platelet； glycoprotein ibⅸ（gp ibⅸ）； von willebrand factor

    血小板表面膜糖蛋白（glycoprotein，gp）ibα與受損血管內(nèi)皮表面血管性假性血友病因子（von willebrand factor，vwf）的結(jié)合是血小板血栓形成的起始步驟。這一結(jié)合使得血小板與血管內(nèi)皮表面發(fā)生瞬時的結(jié)合，并以滾動的方式黏著于血管內(nèi)皮表面，與此同時，啟動血小板內(nèi)一系列的細胞信號傳導(dǎo)途徑，發(fā)生ca2+濃度增加，pi3k活化等反應(yīng)[1]，使得血小板表面整合素αⅱbβ3活化[2]。αⅱbβ3與vwf和血漿中纖維蛋白原結(jié)合，最終使得血小板牢固附著于血管表面，并相互聚集成團，形成血栓。可見，gp ibα與vwf的結(jié)合在血小板血栓形成中起著起始、關(guān)鍵的作用。這一過程的研究對預(yù)防和治療血栓形成性疾病有著重要價值。

    血小板和vwf的相互作用通常的研究方法有：使用血小板聚集儀檢測瑞斯托霉素（ristocetin）誘導(dǎo)的血小板聚集；流式細胞儀技術(shù)或elisa直接檢測血小板和vwf的結(jié)合等。但這些方法很難反映體內(nèi)血管流動條件下血小板與血管內(nèi)皮的直接相互作用的實時情況。在本研究中，我們將vwf包被于細玻璃管表面以模擬血管受損的情況，同時分別使用負壓裝置、蠕動泵和恒定注射泵以產(chǎn)生不同流態(tài)和精確剪切率的流體環(huán)境，成功地建立了體外流體條件下血小板與vwf相互作用的流體模型，為血小板相關(guān)的基礎(chǔ)研究，以及抗血小板相關(guān)的抗血栓藥物研究，提供了一種切實有效的研究方法。

    1  材料和方法

    1.1  試劑和儀器

    1.1.1  實驗材料  轉(zhuǎn)染gpibⅸ的中國倉鼠卵巢細胞（cho）[3]，vwf（本實驗室自備），新鮮健康人全血。

    1.1.2  儀器  倒置顯微鏡（ix71，olympus），color uideo camera （tkc1381，jvc），照相軟件（mpegⅱ capture player），負壓水柱的控制系統(tǒng)（st2s兩軸信號控制器，上海億奧信息光學(xué)科技有限公司），蠕動泵（755030，北京中科科爾儀器有限公司），注射泵（wzb50，長沙維科特科技有限公司），玻璃細管（gc1207.5，內(nèi)徑0.69 mm，外徑1.2 mm，長7.5 cm，harvard apparatus inc.）。

    1.2  實驗方法

    1.2.1  vwf的包被  用0.1m的nahco3（ph 8.3）把vwf稀釋到30 μg/ml，注入玻璃管，置于濕盒中4℃孵育過夜。pbs沖洗玻璃管3次。pbs液配制5%的牛血清白蛋白室溫下封閉2 h。pbs沖洗玻璃管3次。

    1.2.2  血小板懸液制備  取健康獻血者新鮮的靜脈血，加入1/7的acd（2.5%檸檬酸三鈉，2.0%d葡萄糖，1.5%檸檬酸）抗凝。300 r/min離心10 min取上清得到血小板富集血清（prp）。prp，1 500 r/min，離心15 min。cgs（0.12 m nacl，0.0129m檸檬酸三鈉，0.03m d葡萄糖，0.1%牛血清白蛋，ph 6.5）洗2次，modified tyrode’s buffer（2.5 mm hepese，150 mm nacl，2.5 mm kcl，12 mm nahco3，5.5 mm d葡萄糖，1 mm cacl2，1 mm mgcl2，1mg/ml bsa，ph 7.4）重懸浮血小板。37℃下靜置1～2 h使血小板重新恢復(fù)到靜息狀態(tài)。

    1.2.3  轉(zhuǎn)染gpibⅸ的cho  表達gpibⅸ的cho細胞生長至100%蓋滿培養(yǎng)瓶，取出75%重植在新培養(yǎng)瓶生長過夜。消化下cho細胞，modified tyrod’s buffer重懸浮細胞。室溫下靜置1/2 h。

    1.3  流動腔實驗  把包被了vwf的玻璃管裝在倒置顯微鏡上，分別使用負壓裝置、蠕動泵、恒定注射泵3種動力系統(tǒng)，根據(jù)公式r=4qπr3精確計算玻璃管中的剪切率[4]，使得血小板或cho細胞懸液通過玻璃管。流動起始后，顯微錄像系統(tǒng)顯示并記錄玻璃管中的情況。最后用modified tyrode’s buffer在同樣剪切率調(diào)節(jié)下沖洗玻璃管5 min，仍然黏附的細胞即為激活了整合素αⅱbβ3的穩(wěn)定黏附。

    2  結(jié)    果

    血小板血栓的形成與血管中的血流情況密切相關(guān)[5]。病理性剪切力能誘導(dǎo)血小板的黏附、聚集[6]。有研究者采用平板流動腔和錐板黏度計來模擬體內(nèi)血液流動。我們采用細玻璃管簡單而直觀的觀察到流動條件下血小板與vwf結(jié)合的全過程（示意圖見圖1）。gpⅰbα與vwf的相互作用使得血小板在vwf表面以滾動的方式發(fā)生瞬時的黏附，同時啟動血小板內(nèi)一系列細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，最終激活整合素αⅱbβ3導(dǎo)致血小板發(fā)生穩(wěn)定的黏附。

    圖1  實驗系統(tǒng)示意圖

    把包被了vwf的玻璃管裝在倒置顯微鏡上，通過硅膠管連接到提供動力裝置，樣品分別在負壓裝置、蠕動泵、恒定注射泵的帶動下流經(jīng)玻璃管，在流出口收集樣品。同時通過ccd系統(tǒng)將圖像傳輸?shù)接嬎銠C，同步顯示并錄像。

    2.1  負壓系統(tǒng)  利用虹吸原理，根據(jù)液面差的不同，可提供相對較恒定流態(tài)的流體環(huán)境。但限于裝置本身的特點，往往只能提供較低剪切率的流體環(huán)境，本研究中使用的流體剪切率為315.817s1。

    2.1.1  血小板  將血小板懸液流經(jīng)包被有vwf的玻璃管，可見不斷有血小板以滾動方式黏附到玻璃管表面，這是gpⅰbα與vwf的相互作用所介導(dǎo)的血小板在玻璃管表面的瞬時結(jié)合。其中大部分滾動的血小板經(jīng)過一段時間后便不再滾動，牢固地結(jié)合在玻璃管表面，表明αⅱbβ3已被激活。也有一小部分血小板在短暫的停留即瞬時黏著后，又開始滾動，然后被沖走。見圖2。

    2.1.2  cho細胞  由于血小板是無核細胞碎片，無法對其進行基因調(diào)控以及蛋白表達變化情況進行研究。為克服這一缺陷，我們將gpⅰbα、gpib和gpⅸ 基因?qū)隿ho細胞，建立了能表達完整的gp ibⅸ的cho細胞。為研究表達gp ibⅸ的cho細胞在該系統(tǒng)中的作用與血小板有無差別，我們將cho細胞懸液流經(jīng)玻璃管，也同樣觀察到和血小板一樣的黏附現(xiàn)象。說明該系統(tǒng)也同樣適合于對表達gp ibⅸ復(fù)合物的細胞與vwf的相互作用情況進行研究。見圖3。a．剪切率1034.166s1，血小板濃度1.32×107/ml。由于濃度降低，血小板黏附的數(shù)目明顯減少。

    b．剪切率1034.166s1，細胞濃度1.6×105/ml。由于細胞沒有吹散，有連在一起的2個細胞一起發(fā)生黏附。黏附的細胞數(shù)比低剪切率情況下多，說明高剪切力有利用gpib與vwf的結(jié)合。

    2.2  蠕動泵  蠕動泵產(chǎn)生流量近似為正弦式的脈動流，更類似于血液流動的情況，而且，蠕動泵的動力系統(tǒng)可機械調(diào)控，能提供一個相對較高的剪切力環(huán)境，因此，我們選擇蠕動泵對作為動力來源，對血小板在該流態(tài)下與玻璃管表面vwf的結(jié)合情況進行了研究。本研究中使用的流體剪切率為1034.166s1，相當于41.4 dynes/cm2，略高于正常人動脈中的剪切力范圍20～30 dynes/cm2。有研究顯示[7]，隨著剪切力從低變高，gp ibⅸ介導(dǎo)的血小板黏附增多。為進一步驗證這一結(jié)論，我們分別對在本條件下，對血小板和cho細胞與vwf相互作用情況進行研究，并與2.1中的結(jié)果進行比較。

    2.2.1  血小板  我們把血小板的濃度稀釋1倍，血小板流經(jīng)玻璃管壁與vwf相互接觸的幾率就變小，因此發(fā)生穩(wěn)定黏附的血小板數(shù)目必然減少。血小板懸液經(jīng)蠕動泵產(chǎn)生的剪切率為1034.166s1的流態(tài)通過vwf包被的玻璃管后，仍然有一定數(shù)量血小板發(fā)生了穩(wěn)定黏附。見圖4

    圖4  在注射泵提供的流態(tài)下血小板和表達gpibⅸ的cho細胞在vwf表面的黏附情況

    a．剪切率250s1，血小板濃度3×108/ml。正常生理濃度情況下，大量的血小板與vwf結(jié)合。

    b．剪切率250s1，細胞濃度1.0×106/ml。傳代多次后，gpib的表達量降低，黏附的細胞數(shù)減少。細胞黏附的數(shù)目與細胞膜表面gpib的表達量正相關(guān)。

    2.2.2  cho細胞  我們把與2.1中相同濃度表達gp ibⅸ復(fù)合物的cho細胞，在蠕動泵較高的剪切力作用下通過vwf包被的玻璃管，可見，與低剪切力（負壓裝置）條件相比，有更多的細胞穩(wěn)定黏附到玻璃管壁上。

    結(jié)果表明，在蠕動泵產(chǎn)生的脈動流態(tài)下，可以觀察到血小板膜蛋白gp ibⅸ和vwf的相互作用；在相對較高剪切力條件下，gpibⅸ介導(dǎo)的血小板在vwf表面的黏附增多。

    2.3  注射泵  注射泵可以提供一個比較寬的剪切率范圍（217 000 s1），雖然其流態(tài)仍然是脈動流，但相對于蠕動泵要平穩(wěn)的多，因此，我們用注射泵作為動力來源，對血小板在該流態(tài)下與玻璃管表面vwf的結(jié)合情況進行了研究。選擇剪切率為250s1。

    2.3.1  血小板  正常生理濃度的血小板（300×108/l）懸液流經(jīng)vwf包被的玻璃管時，視野中有大量的血小板黏著到玻璃管的表面。穩(wěn)定黏附的血小板的數(shù)目與血小板懸液的濃度是正相關(guān)的。

    2.3.2  cho細胞  表達gpibⅸ的cho細胞（1.0×106/ml），流經(jīng)vwf包被的玻璃管時黏附到玻璃管的表面。但由于經(jīng)傳代多次后，gpib的表達量有所降低，因此黏附的細胞數(shù)明顯減少，進一步表明細胞黏附的數(shù)目與細胞膜表面gpib的表達量正相關(guān)。

    3  討    論

    血小板發(fā)揮止血功能和產(chǎn)生血栓需要血小板黏著到內(nèi)皮下基質(zhì)，而這一過程是由血小板膜糖蛋白ibα與vwf相互作用所起始的。gpⅰbα與vwf的結(jié)合誘導(dǎo)一系列的細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)使得黏附的血小板被激活：ca2+濃度的改變，蛋白激酶c、pi3k、蛋白磷酸化酶和酪氨酸激酶等的活化，并發(fā)生血小板肌動蛋白的重新排列[8]，活化整合素αiibβ3介導(dǎo)更穩(wěn)定的黏附，致密顆粒釋放出內(nèi)容物誘導(dǎo)血小板聚集。gpⅰbα與vwf的結(jié)合是血小板發(fā)揮其功能的關(guān)鍵步驟。

    目前體外研究血小板功能的方法主要可分為2類：一類是在靜止的條件下，例如流式細胞術(shù)，elisa，免疫熒光染色，聚集儀。但是以上的這些方法都不能反應(yīng)流動狀態(tài)下血小板發(fā)生的黏附、聚集反應(yīng)；另一類是采用平板流動腔和錐板黏度計研究剪切力對血小板的功能的作用[9]。平板流動腔結(jié)合顯微鏡、錄像系統(tǒng)主要被應(yīng)用于觀察、檢測流動狀態(tài)下血小板的黏附反應(yīng)，錐板黏度計主要應(yīng)用于研究剪切誘導(dǎo)的血小板聚集（shearinduced platelet aggregation，sipa）。這兩種裝置可以記錄下流動條件下血小板黏附、聚集的全過程。

    我們所建立的方法可觀察和記錄特定剪切率條件下，血小板或轉(zhuǎn)染細胞發(fā)生黏附的過程。與通常使用的平行平板流動腔和錐板黏度計相比，我們的方法有以下幾個優(yōu)點：（1） 裝配簡單，剪切力不會因為裝配的誤差而產(chǎn)生影響。平行平板流動腔提供的剪切力與上下平板間距離的平方成反比，裝配時的誤差會對計算剪切力帶來較大的影響。而錐板黏度計的錐尖由于長期使用會產(chǎn)生磨損，改變了錐體與平板間原有的角度，這樣所產(chǎn)生的剪切力將不再是一致的。我們的方法不存在裝配誤差對剪切力的影響。（2） 樣品使用量小，節(jié)約了樣本。（3） 便于觀察。由于玻璃管是透明的，我們在光學(xué)顯微鏡下就能清楚地觀察到血小板懸液流動和黏附的情況。我們的系統(tǒng)也可以對血小板或細胞進行熒光染色觀察。而目前還沒有商品化的可視化的錐板黏度計，需要實驗室自己加工。（4） 表面處理簡單。當我們研究剪切力對血小板直接作用的機制時，必須消除血小板表面同實驗系統(tǒng)間的相互作用。使用錐板黏度計時通常采用硅油或其它非血栓形成材料表面來消除這些相互作用。而使用玻璃管只需要采用bsa封閉就可以達到要求，操作簡單又方便。

    我們的方法也存在一些缺點。當負壓系統(tǒng)提供動力時，是由于虹吸原理把細胞懸液吸入到玻璃管中，可在此過程中，水柱的液面高度差逐漸縮小，使得流速緩慢地發(fā)生改變。蠕動泵是在流動腔技術(shù)中廣泛采用的，但是產(chǎn)生的是正弦流動，這與我們希望的穩(wěn)定恒流不同。注射泵流速穩(wěn)定，但不能建立循環(huán)的流動系統(tǒng)，由于血小板黏附反應(yīng)時間較短，所以使用注射泵完全能夠滿足要求。本系統(tǒng)除了可以研究血小板和vwf的相互作用外，還可以用于研究血小板各種黏附因子與其受體的相互作用。本方法高效易行，能廣泛應(yīng)用于體外血小板的功能研究，在揭示止血和血栓的形成機制，以及診斷血栓疾病等方面有重要的應(yīng)用前景。

【參考文獻】

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篇2

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；教學(xué)改革；探討

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

流體力學(xué)是一門研究流體運動基本規(guī)律以及流體與物體之間的相互作用力的學(xué)科，它作為一門嚴密的且應(yīng)用面很廣的專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，是以數(shù)學(xué)、物理學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，也是土木、機械、動力、水利、環(huán)境等學(xué)科的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程。改革開放以來，雖然各院校在該課程教學(xué)實踐中都積累了豐富的經(jīng)驗并取得了不少成果，但是在該課程建設(shè)中仍存在著許多問題。論文結(jié)合教學(xué)現(xiàn)狀，從學(xué)生興趣培養(yǎng)、教學(xué)方法改革以及師資隊伍建設(shè)三方面探討提高流體力學(xué)教學(xué)水平的方法。

一、 流體力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

流體力學(xué)是一門主要研究流體平衡和運動規(guī)律及其實際應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)，具有理論性強、工程實際應(yīng)用廣、概念和方程較多且易混淆、對學(xué)生高等數(shù)學(xué)知識及綜合分析和處理問題能力要求較高等特點。流體力學(xué)建立在理論、計算、實驗三大技術(shù)手段之上，是化工、土木、機械等眾多學(xué)科或?qū)I(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科。另外，流體力學(xué)在環(huán)境工程設(shè)計和實際工程中也有著廣泛的應(yīng)用，是水處理設(shè)備設(shè)計與應(yīng)用的必備知識，以及生態(tài)分析的重要理論基礎(chǔ)。同時，流體力學(xué)是環(huán)境工程與其他學(xué)科體系溝通的橋梁，這個橋梁作用是其他基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課無法替代的，直接影響到環(huán)境工程學(xué)科體系的完善性。因此，提高流體力學(xué)課教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生學(xué)好本門課程，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力和創(chuàng)新能力，對流體力學(xué)課程教學(xué)進行改革以適應(yīng)學(xué)科發(fā)展顯得十分必要。

目前國內(nèi)院校的流體力學(xué)課程教學(xué)過程大體可歸納為“課前預(yù)習、課堂教師講授、實驗室實驗、課后教師評閱”的四段串行模式。實踐證明，這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式在強化理論教學(xué)成果以及動手能力的培養(yǎng)方面效果比較顯著，然而在創(chuàng)新意識培養(yǎng)方面卻收效甚微。原因在于：①理論教學(xué)中注重經(jīng)驗理論與公式的講解，而公式多且乏味，導(dǎo)致教師難教，學(xué)生難懂，課堂教學(xué)缺乏生動性。另外，本科流體力學(xué)理論教學(xué)模式多為填鴨式教育，對學(xué)生而言，流體力學(xué)課缺少客觀體驗，理論抽象，不易理解，而由此帶來了一系列的問題是現(xiàn)在流體力學(xué)課程教學(xué)的主要障礙；②目前，大部分院校的流體力學(xué)實驗教學(xué)多采用傳統(tǒng)驗證性實驗，每一學(xué)生進行的實驗完全相同，教師由實驗報告的數(shù)據(jù)評定實驗成績。雖然實驗有利于增進學(xué)生對理論知識的理解，但此手段不能激發(fā)學(xué)生的積極性，無法體現(xiàn)學(xué)生的主體性，也不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性[1]。由于實驗教學(xué)內(nèi)容多數(shù)為驗證性實驗，在按既定的理論知識和實驗方案實踐的過程中，學(xué)生所得到的主要是從理論知識到實踐成果的收獲，而教師的作用主要是理論知識的傳授，具體實驗的演示、引導(dǎo)與糾錯，甚至有時會耳提面命，因此學(xué)生作為學(xué)習主體的創(chuàng)造性很難有機會得到展示。

因此，采用一種有效的教學(xué)方法進行流體力學(xué)理論和實驗教學(xué)的改革，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習積極性和主動性，以提高流體力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量，并對相關(guān)專業(yè)產(chǎn)生積極的影響，從而促進學(xué)生創(chuàng)新性的培養(yǎng)非常有必要。

二、 培養(yǎng)學(xué)生對邏輯思維的興趣

學(xué)生對任何概念和公式的形成、理解有一個過程，而在流體力學(xué)中，這些概念、公式又較為抽象，要求學(xué)生具備較強的邏輯思維能力，因此，根據(jù)學(xué)生掌握知識的快慢，耐心引導(dǎo)學(xué)生進行邏輯思維，培養(yǎng)學(xué)生對邏輯思維的興趣，使他們產(chǎn)生對邏輯推理的愛好，就成為教學(xué)中的關(guān)鍵。例如，流體力學(xué)中的三大方程――連續(xù)性方程、動量方程和能量方程需通過輸運公式逐步推導(dǎo)而來，如此的教學(xué)安排便使知識較為系統(tǒng)、連貫、緊湊，并有利于認識各個方程的物理意義。而輸運公式的推導(dǎo)由于邏輯性較強，講授時就需要花費較多的學(xué)時和精力來理清邏輯思路，理解每一步推導(dǎo)中的物理含義和數(shù)學(xué)要領(lǐng)，使學(xué)生對輸運公式有一個清晰準確地理解。最后，將輸運公式中的物理量換成質(zhì)量、動量、能量即可得出連續(xù)性方程、動量方程和能量方程，如此便形成了較為完整的邏輯演繹體系。此種方式不僅使理論教學(xué)更加清晰明了，而且會使學(xué)生對將要學(xué)習的知識接受產(chǎn)生極大興趣，具有更加強烈的探索感和求知欲。

三、 教學(xué)方法探討

教學(xué)方法作為聯(lián)結(jié)教師和學(xué)生的重要紐帶，在提高教學(xué)質(zhì)量方面起著重要的保證作用。為了更好地適應(yīng)學(xué)科發(fā)展要求，工科“流體力學(xué)”課程方法的改革勢在必行，作者結(jié)合自身多年的教學(xué)經(jīng)驗，針對該課程特點，認為應(yīng)該在以下幾個方面進行課程教學(xué)方法改革。

（1）重視緒論課的作用

部分教師認為緒論課僅是對流體力學(xué)的簡單介紹，作用不大，所以對緒論的授課過程照本宣科、枯燥無味。其實緒論課對整個教學(xué)活動的成功與否起了至關(guān)重要的作用，它不僅是學(xué)生了解流體力學(xué)課程的窗口，也是教師教學(xué)水平的第一次展示。

講授緒論課的較好方法是介紹流體力學(xué)的成就、發(fā)展方向、廣闊前景及其在國民經(jīng)濟中的重要作用等。教師要注重講解流體力學(xué)知識在工程中的應(yīng)用，特別是教師自己承擔的科研項目，以展示流體力學(xué)在科學(xué)和工程技術(shù)中所取得的輝煌成就[2]。例如，通過介紹流體力學(xué)理論在“神舟號”系列飛船上的廣泛應(yīng)用，使學(xué)生明白流體力學(xué)這門相對古老的學(xué)科還具有旺盛的生命力；通過介紹美國華盛頓州的塔科馬懸索橋在1940年秋天的大風中倒塌的例子，說明在實際工程中忽視流體力學(xué)會造成巨大的災(zāi)難[3]。另外，流體力學(xué)的發(fā)展史對于激勵學(xué)生的學(xué)習熱情也有著非常重要的作用。在上課的同時，要善于借助互聯(lián)網(wǎng)，及時的將一些重要理論的發(fā)展過程、重要研究成果展現(xiàn)在學(xué)生的面前[4]。

（2）從實例中引出教學(xué)內(nèi)容

流體力學(xué)雖有概念多、邏輯性強、理論上較難理解的特點，但卻與生活和生產(chǎn)實際密切相關(guān)。在具體教學(xué)內(nèi)容的講解過程中，穿插一些生活中的現(xiàn)象，并結(jié)合課本中的理論“雙管齊下”，利用學(xué)生求趣、求新、求知的心理，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習并掌握教學(xué)內(nèi)容。例如，在講流體粘性時，比較水的粘性和油的粘性；在講流體靜力學(xué)知識時，可講一些水庫垮壩事件，主要是設(shè)計時有缺陷和施工存在著質(zhì)量問題，不能承受水對壁面的靜壓力。另外，還可以進行一些相關(guān)事例的延伸，如是否建設(shè)三峽工程時流體力學(xué)專家的爭論，通過分析得到的建設(shè)三峽工程必要性的結(jié)論等，使學(xué)生切實體會到學(xué)好流體力學(xué)的重要性[5]。利用這些鮮活的事例，使課堂教學(xué)更生動、更有意義。

（3）師生互動，培養(yǎng)良好學(xué)風

調(diào)動學(xué)生主動的學(xué)習，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)風，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，是加強流體力學(xué)教學(xué)效果的重要條件。作者在每次講課后都會對本次課程的內(nèi)容進行總結(jié)，然后下次課隨機抽取部分學(xué)生回顧上次課的內(nèi)容，并讓其他學(xué)生作出補充和建議。在課堂上，多為學(xué)生提供隨堂練習的機會，師生互相之間進行探討和思考，針對練習中的問題講解做題思路和方法，給予糾正和補充。這種授課模式充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性，課堂氣氛活躍，有利于拓寬學(xué)生的思維深度，查漏補缺。學(xué)風對于任何一門課程教學(xué)的成功與否都起到了非常關(guān)鍵的作用，所以從第一堂課、第一次作業(yè)就要嚴格要求學(xué)生，對作業(yè)的批改做到一絲不茍，指出其作業(yè)中的各種問題并要求其修改。例如，要求學(xué)生對作業(yè)中的每道題，在解答時必須寫出已知、求解，并畫出相應(yīng)圖示，這些小細節(jié)可以幫助學(xué)生以簡明的方式加深理解題意，取得了較好的效果。

（4）重視實驗教學(xué)

流體力學(xué)按研究方法可以分為理論流體力學(xué)、實驗流體力學(xué)和計算流體力學(xué)。實驗流體力學(xué)是理論流體力學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，是計算流體力學(xué)的檢驗依據(jù)。因此，實驗教學(xué)在流體力學(xué)教學(xué)中有著極其重要的地位。流體力學(xué)中的公式繁多，難以記憶，難以理解，通過實驗可以加強學(xué)生對公式的感性認識，有助于學(xué)生深刻理解公式和概念的物理意義。例如，在講解伯努利方程意義的時候，單從公式上講解并不形象，通過能量方程實驗，可以使學(xué)生非常直觀的理解伯努利方程中每一項對應(yīng)的意義。對于沒有開的實驗課，通過在網(wǎng)絡(luò)上收集照片、視頻等展示給學(xué)生，也可提高學(xué)生對理論知識的理解[6]。

（5）傳統(tǒng)教學(xué)方式和多媒體技術(shù)互補

過去，流體力學(xué)課程在教學(xué)手段上采用板書教學(xué)，這種方式能夠在教師的書寫和同步的講解中促進學(xué)生的積極思維與參與意識，但對教學(xué)內(nèi)容中比較抽象的概念、復(fù)雜的流動現(xiàn)象和流動規(guī)律，很難用語言和文字準確、形象地描述。多媒體教學(xué)最大的優(yōu)點是形象、生動、具體、直觀、易于理解且信息量大，但也有不能突出推導(dǎo)過程和思維、學(xué)生對知識的掌握比較膚淺的一些弊端。將傳統(tǒng)教學(xué)方法和多媒體技術(shù)綜合應(yīng)用于教學(xué)過程是一種很好的方法，在講授偏重于推導(dǎo)過程的內(nèi)容時采用傳統(tǒng)授課方式，而講授直觀形象的內(nèi)容時采用多媒體教學(xué)方法，做到取長補短、優(yōu)化組合，會獲得較好的教學(xué)效果[7]。

四、師資隊伍的建設(shè)

為適應(yīng)素質(zhì)教育的需要，教師不僅要掌握先進的教學(xué)手段，而且要努力研究實施素質(zhì)教育的教學(xué)方法。在實際教學(xué)過程中，要靈活應(yīng)用各種教學(xué)方法，并且要善于歸納總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗，虛心向有經(jīng)驗的教師請教，同時要高度重視學(xué)生的反饋信息，不斷調(diào)整自己的教學(xué)思路，只有這樣才能逐步提高自己的教學(xué)水平。社會發(fā)展對教師的自身素質(zhì)提出了更高的要求，教師要明確教學(xué)水平的提高和發(fā)展是一個畢生的過程，教師應(yīng)該不斷開闊視野，更新知識體系，才能形成對流體力學(xué)更深層次的理解和認識。

五、 結(jié)論

論文結(jié)合流體力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，從學(xué)生興趣培養(yǎng)、教學(xué)方法改革及師資隊伍建設(shè)三方面論述的教學(xué)方法，將教與學(xué)有機結(jié)合起來，使枯燥的流體力學(xué)課堂變得生動活潑，多方面激發(fā)學(xué)生的主動性、積極性及創(chuàng)造性。將上述方法運用于教學(xué)實踐后發(fā)現(xiàn)，該方法能夠有效的提高流體力學(xué)課程的教學(xué)效果。

參考文獻

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篇3

《工程流體力學(xué)》是工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)學(xué)科，是力學(xué)的一個重要分支，主要目的是為了將流體力學(xué)知識充分運用到生產(chǎn)生活當中。工程流體力學(xué)的研究方法主要包括實驗研究、理論分析以及數(shù)值計算等。其中實驗研究主要是利用各種實驗儀器對流體現(xiàn)象進行觀測分析，總結(jié)出流體運動的規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上進行預(yù)測，通常采用模型進行實驗分析；理論分析主要是根據(jù)質(zhì)量守恒、動量守恒以及能量守恒等定律，加以數(shù)學(xué)分析的手段，對流體運動進行分析研究；數(shù)值計算則是利用數(shù)學(xué)語言將流體運動的普遍規(guī)律表達出來，從而獲得質(zhì)量守恒、動量守恒以及能量守恒的計算方程，這些方程組合在一起成為流體力學(xué)基本方程組?！豆こ塘黧w力學(xué)》課程設(shè)置的根本目的是為了讓學(xué)生熟練地掌握流體的機械運動規(guī)律，將其運用到實際生活當中，以此來解決各種與流體力學(xué)相關(guān)的問題，但是長久以來我們在課堂教學(xué)中所強調(diào)的是知識點的灌輸，學(xué)生進行機械化的記憶，缺乏創(chuàng)新，因此需要對傳統(tǒng)的教學(xué)理念進行徹底改變。

（一）幫助學(xué)生建立流體力學(xué)的思維方式

《工程流體力學(xué)》的教學(xué)大綱要求學(xué)生能夠了解及應(yīng)用流體力學(xué)的基本運動規(guī)律，掌握流體力學(xué)的理論研究方法。在傳統(tǒng)教學(xué)理念中，課堂教學(xué)過分注重基本概念、基本理論和計算方法的學(xué)習，學(xué)生在應(yīng)試教育的環(huán)境中對書本上的知識進行機械化的記憶，很大一部分學(xué)生對于知識點的記憶僅僅是為了完成考核任務(wù)，因此無法形成系統(tǒng)的知識體系，也無助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)的思維方式，使其在日后工作和學(xué)習當中遇到關(guān)于流體力學(xué)相關(guān)的問題時，無從下手。鑒于此，在現(xiàn)代教育理念下需要教師引導(dǎo)學(xué)生建立系統(tǒng)的流體力學(xué)知識體系，并學(xué)會運用科學(xué)的思維方式對流體力學(xué)相關(guān)的問題進行分析研究。

（二）提高學(xué)生綜合分析應(yīng)用能力

《工程流體力學(xué)》課堂教學(xué)不僅要求學(xué)生建立科學(xué)的思維方式，還需要具備對流體力學(xué)知識的綜合分析和應(yīng)用能力。在傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響下，學(xué)生被動地接受知識，嚴重缺乏學(xué)習的積極性和熱情，對知識和計算公式的機械化記憶，無助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。因此需要在《工程流體力學(xué)》課堂教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生對知識進行自主總結(jié)，通過對知識點的歸納總結(jié)，形成鮮明形象的記憶；與此同時在課后練習中需要增加綜合性，促進學(xué)生對流體力學(xué)知識的綜合應(yīng)用。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作能力

實驗是《工程流體力學(xué)》教學(xué)活動的重要組成部分，通過實驗設(shè)計來檢驗一個理論或證實一種假設(shè)而進行的一系列操作或活動，從而更加清晰地理解和認識流體力學(xué)規(guī)律。通常實驗要預(yù)設(shè)“實驗?zāi)康?rdquo;、“實驗環(huán)境”，進行“實驗操作”，最終以“實驗報告”的新聞形式發(fā)表“實驗結(jié)果”。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生只能在有限的范圍內(nèi)進行實驗操作，根本無法鍛煉學(xué)生的實踐操作能力，因此需要學(xué)生自主獨立的進行試驗操作，讓學(xué)生自行設(shè)計實驗內(nèi)容，確定實驗方案，在實踐中不斷提高自己的操作和知識的運用能力。

（四）充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位

傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)理念嚴重背離之處在于課堂教學(xué)活動中，教師往往處于主導(dǎo)地位，而作為教學(xué)活動關(guān)鍵核心的學(xué)生群體則成為了知識的被動接受者，單方面機械地完成課堂教學(xué)任務(wù)，無法真正達到教學(xué)的目的。這就要求，在課堂教學(xué)過程中，教師必須時刻關(guān)注教學(xué)同步，充分調(diào)動學(xué)生的參與熱情，通過討論、提問等方式，讓學(xué)生真正參與到學(xué)習活動當中，學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的方法。

二、啟發(fā)式教學(xué)的具體應(yīng)用

（一）啟發(fā)式教學(xué)的實質(zhì)

啟發(fā)式教學(xué)源遠流長，歷久彌新，“啟發(fā)”一詞最早源于古代教育家孔丘的“不憤不啟，不悱不發(fā)”。朱熹解釋說“：憤者，心求通而未得之意；悱者，口欲言而未能之貌。啟，謂開其意；發(fā)，謂達其辭。”憤與悱是內(nèi)在心理狀態(tài)在外部容色言辭上的表現(xiàn)。就是說在教學(xué)前務(wù)必先讓學(xué)生認真思考，已經(jīng)思考相當長時間但還想不通，然后可以去啟發(fā)他；雖經(jīng)思考并已有所領(lǐng)會，但未能以適當?shù)难赞o表達出來，此時可以去開導(dǎo)他。在現(xiàn)代教育理念當中，啟發(fā)式教學(xué)主要是指教學(xué)活動中教師依據(jù)課程學(xué)習的客觀規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生積極主動自覺地掌握知識的教學(xué)方法。啟發(fā)式教學(xué)可以很好地詮釋教育學(xué)之間的關(guān)系，通過設(shè)置問題情境，充分調(diào)動學(xué)生參與的積極性和主動性，啟發(fā)學(xué)生獨立思考，發(fā)展學(xué)生的邏輯思維能力，并且通過教師的適當引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力和獨立解決問題的能力。

（二）設(shè)置問題情境

啟發(fā)式教學(xué)的關(guān)鍵在于設(shè)置問題情境，同時也是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的一種有效方式。這就要求教師在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)中有目的、有意識地創(chuàng)設(shè)各種情境，鼓勵學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題，讓學(xué)生獨立地進行探索分析。在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)過程中，學(xué)生遇到任何疑問都應(yīng)該及時提出，向同學(xué)和老師進行探討。大量的教學(xué)實踐表明，提問可以充分調(diào)動學(xué)生的注意力和學(xué)習的積極性，通過提問鍛煉學(xué)生的探索欲和邏輯思維能力。學(xué)生在啟發(fā)式教學(xué)模式下還應(yīng)該增加主動性，尋找自己的興趣點，去鉆研。這樣學(xué)生才會有問題意識，可以提出問題，而不是在別人背后去解答問題。另外，設(shè)置問題情境要與實際生活相融合?？梢酝ㄟ^創(chuàng)設(shè)生活或工作式的教學(xué)情境，讓學(xué)生真正感受到《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)的多樣性以及前瞻性，通過不斷探索激發(fā)出學(xué)生潛在的學(xué)習興趣以及好奇心。

（三）充分調(diào)動學(xué)生的主動性

在啟發(fā)式教學(xué)過程中，需要充分調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性，讓學(xué)生真正意義上成為學(xué)習活動的主導(dǎo)者?！豆こ塘黧w力學(xué)》課程需要打破傳統(tǒng)應(yīng)試教育的束縛，讓學(xué)生的積極性和主動性得到充分釋放。教師組織學(xué)生進行討論時，要注意學(xué)生的反映，激發(fā)起學(xué)生發(fā)的求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生通過收集資料了解流體運動的基本規(guī)律以及這些規(guī)律在工程實際中的應(yīng)用，幫助他們對問題的獨立思考。例如教師可以列舉一些流體力學(xué)在生活和生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的實例，使學(xué)生了解流體處于平衡及運動狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律，加強理論概念與現(xiàn)實生活的相互聯(lián)系。總之，只有主動參與其中，學(xué)生才能對問題有一個深入的了解，并且能夠切身地投入自身全部的精力想方設(shè)法去解決當前所面臨的問題，而教師則完全不用花費大量的精力進行講解，只需要進行適當?shù)闹敢ぷ?，使學(xué)生的自學(xué)能力能夠充分發(fā)揮。實驗是檢驗學(xué)生動手操作以及對知識運用的最佳方式，借助實驗也可以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習的積極性和主動性。在問題情境環(huán)節(jié)中，學(xué)生大膽假設(shè)和創(chuàng)新提問以后，就需要通過實驗對問題進行模擬分析，并得到結(jié)論。在安全的保障下，進入實驗室，在教師的引導(dǎo)下，自己動手去做，積極探索。這樣會對學(xué)習更有幫助，而這一過程會提高學(xué)生的研究熱情，也可以提高學(xué)生團隊的協(xié)作能力。此外，在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)過程中，學(xué)生還可以自由組合進行某一問題的研究，當假設(shè)足夠成立的情況下，通過查詢相關(guān)的文獻資料，并進入實驗室去尋找答案。這樣一來，學(xué)生在今后的學(xué)習或者工作中，如果遇到問題，就可以真正獨立地進行思考和研究。

（四）建立輕松愉悅的學(xué)習氛圍

建立輕松愉悅的學(xué)習氛圍是啟發(fā)式教學(xué)實現(xiàn)的前提。而長久以的來灌輸式教學(xué)，讓教師成為課堂教學(xué)的主體，其高高在上的形象，讓不少學(xué)生產(chǎn)生畏懼感，這也使得學(xué)習氛圍過于凝重、刻板甚至拘束。因此在教學(xué)方式上需要打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，改掉以往死氣乏味的課堂教學(xué)，教師應(yīng)該是教學(xué)活動的組織者和設(shè)計者，通過營造出民主、和諧、愉悅的課堂氣氛等方式更好地幫助學(xué)生調(diào)動他們的主觀能動性和積極性，鼓勵學(xué)生親自動手，并且給學(xué)生提供更多的進行流體力學(xué)討論研究的空間和機會，讓學(xué)生在獨立思考、互相討論以及動手操作中完成問題的發(fā)現(xiàn)與解決過程。此外，教師還需要引導(dǎo)學(xué)生相互尊重、相互理解，課堂氣氛做到張弛有度。讓學(xué)生在合作交流中真正理解和掌握《工程流體力學(xué)》的理論知識和基本技能，使他們真正成為學(xué)習的主人。

三、結(jié)語

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一、當前教學(xué)過程中存在的問題

1.學(xué)生學(xué)習興趣不高

提到力學(xué)，多數(shù)學(xué)生會覺得很難，這種先入為主的感覺會使學(xué)生對這門課程產(chǎn)生很大的抵觸情緒，不愿意學(xué)。再加上同時開設(shè)的工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)等重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論課，越發(fā)加重了學(xué)生的學(xué)習任務(wù)。另外，流體力學(xué)課程習題量大，需要學(xué)生花費大量課余時間復(fù)習和做題，就更加影響學(xué)生對這門課的學(xué)習興趣。因此如何幫助學(xué)生克服對本課程的畏難情緒，激發(fā)他們學(xué)習流體力學(xué)的興趣，是提高教學(xué)質(zhì)量的首要因素，也是教學(xué)改革的目標之一。

2.教學(xué)方式單一，課堂氣氛死板

現(xiàn)在是信息社會，對人才的要求很高，這就要求教師在教學(xué)過程中按照“厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)”的目標[2]進行專業(yè)人才的培養(yǎng)，這對傳統(tǒng)的黑板加粉筆的教學(xué)方式是一種挑戰(zhàn)。另一方面，隨著課時與學(xué)分制的掛鉤，學(xué)時被普遍壓縮，這也給課堂教學(xué)帶來很大的壓力。眾所周知，傳統(tǒng)的教學(xué)方式把很多時間用在了繪圖和板書上，無形中縮減了教與學(xué)的時間，教師要想在規(guī)定的時間內(nèi)完成教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，就必須加快講課節(jié)奏，刪減授課內(nèi)容，或者占用習題課或?qū)嶒炚n的時間，這些都將導(dǎo)致這門課程的信息量不夠，而且學(xué)生也沒有機會及時消化所學(xué)的理論知識，更談不上舉一反三了。同時，“一言堂”式的教學(xué)方法使得課堂氣氛死板，學(xué)生對課程的學(xué)習興趣銳減，也影響了教學(xué)質(zhì)量。

3.理論教學(xué)與實驗教學(xué)的脫節(jié)

在流體力學(xué)的教學(xué)過程中，實驗環(huán)節(jié)起著不可替代的作用。實驗教學(xué)不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，幫助學(xué)生更好的理解理論知識，而且可以啟發(fā)學(xué)生對理論知識的創(chuàng)新性應(yīng)用[3]，很多學(xué)校不重視實驗課的教學(xué)，實驗教學(xué)完全放在理論教學(xué)之后甚至放在考試之后集中完成，大大降低了實驗教學(xué)的作用。

二、課程教學(xué)改革的基本內(nèi)容

1.傳統(tǒng)教學(xué)方式與多媒體相結(jié)合

在現(xiàn)在的流體力學(xué)教學(xué)中，黑板加粉筆的教學(xué)方式是很多高校教師仍然采用的教學(xué)方式。這種方式對于公式的推導(dǎo)、例題的計算效果很好，但是在流體力學(xué)的教學(xué)中需要輔以很多圖片，如果全用板書來講，必然花費很多時間。傳統(tǒng)的教學(xué)方法無法滿足教師在教學(xué)中的信息量，當然也不能完全脫離板書，畢竟公式的推導(dǎo)，例題和習題的講解用板書的效果要優(yōu)于多媒體。在講緒論部分內(nèi)容時可以介紹流體力學(xué)的發(fā)展史及流體力學(xué)在現(xiàn)實生活和工程實踐中應(yīng)用的實例，如果單純用板書講，會很枯燥，達不到啟發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣的目的，如果輔以多媒體，結(jié)合圖片、短片、動畫來講就會有很好的效果。所以筆者認為，應(yīng)當將傳統(tǒng)的教學(xué)方式與多媒體教學(xué)方式很好的結(jié)合起來。

2.理論知識與專業(yè)知識相結(jié)合

流體力學(xué)這門課程不僅理論性很強，而且和工程實踐結(jié)合的非常緊密。該課程是后繼專業(yè)課程的重要理論基礎(chǔ)，所以將相關(guān)專業(yè)知識穿插在流體力學(xué)課程中進行介紹有很多好處。首先，可以幫助學(xué)生加深對專業(yè)的理解。流體力學(xué)課一般在第五學(xué)期開設(shè)，此時學(xué)生已結(jié)束公共基礎(chǔ)課的學(xué)習，開始了專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學(xué)習。調(diào)查表明很多學(xué)生此時對專業(yè)還處在迷茫的狀態(tài)，不知道建環(huán)專業(yè)具體是做什么的，自己將來能干什么。在流體力學(xué)課程的教學(xué)中采用理論知識與專業(yè)知識有機結(jié)合進行講解的授課方式可以幫助學(xué)生在學(xué)習理論知識的同時加深對專業(yè)的了解。再者，學(xué)生了解了專業(yè)也就有了學(xué)習的方向和動力，自然有助于提高學(xué)生對流體力學(xué)課程的學(xué)習興趣。比如在講授流體的熱脹性時，介紹采暖系統(tǒng)膨脹水箱的作用及系統(tǒng)膨脹水量的計算方法，使學(xué)生既掌握了液體熱脹性的計算公式，又了解了自然循環(huán)采暖系統(tǒng)的基本原理。再比如，在講授伯努利方程的應(yīng)用時，可以介紹水泵揚程的計算方法和建環(huán)專業(yè)水泵的適用場合，使學(xué)生明白水泵是建環(huán)專業(yè)最重要的設(shè)備之一。在學(xué)生學(xué)習管網(wǎng)計算基礎(chǔ)這部分內(nèi)容時，可以結(jié)合采暖系統(tǒng)和給排水系統(tǒng)或消防給水系統(tǒng)同時學(xué)習，畢竟這些系統(tǒng)在北方城市是到處可見的。在介紹氣體射流知識的時候可以結(jié)合空調(diào)房間的氣流組織進行介紹等等。

3.理論流體力學(xué)、計算流體力學(xué)與實驗流體力學(xué)在教學(xué)中的結(jié)合

研究流體力學(xué)方法有理論分析的方法、數(shù)值分析的方法和實驗研究的方法，在流體運動規(guī)律的研究中，三種方法相輔相成。但是在教學(xué)中，我們往往更多的是強調(diào)理論的重要性，而忽視了計算流體力學(xué)和實驗流體力學(xué)對理論學(xué)習的幫助。應(yīng)當充分將計算流體力學(xué)和實驗流體力學(xué)的部分補充進來，這樣才會使整個課程內(nèi)容豐滿，也可以擴寬學(xué)生的知識面，培養(yǎng)其解決問題的能力。

（1）理論流體力學(xué)與計算流體力學(xué)相結(jié)合

隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展和數(shù)值計算技術(shù)的不斷提高，計算流體力學(xué)（CFD—ComputationalFluidDynamics）技術(shù)得到了空前的發(fā)展，CFD技術(shù)可以在短時間內(nèi)模擬流場內(nèi)的溫度、速度和壓力的分布情況，可以較好地模擬流體的流動過程和傳熱過程以及污染物的擴散過程等，因此被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)。建環(huán)專業(yè)涉及大量與流動相關(guān)的問題，因此也不例外。可以用CFD技術(shù)模擬空調(diào)房間的氣流組織和溫度分布，模擬水和空氣在管道內(nèi)的流動情況，模擬火災(zāi)時建筑內(nèi)煙氣的流動規(guī)律。在CFD領(lǐng)域，目前世界上最具有代表性的計算商用軟件有PHOENICS（英國）、CFX（美國）、FLUENT（美國）、STAR-CD（日本），這些軟件均采用經(jīng)典的流體理論和通用流體計算程序作為模型的核心，并提供豐富的計算方法處理湍流流動，具有強大的前后處理功能。這些新技術(shù)的發(fā)展對流體力學(xué)課程的教學(xué)提出了新的要求。在流體力學(xué)的教學(xué)過程中除了重點講授理論流體力學(xué)的知識外，應(yīng)當增加計算流體力學(xué)的知識，一方面可以增加信息量，拓寬學(xué)生的知識面，為進一步的學(xué)習和今后的發(fā)展奠定扎實的基礎(chǔ)，另一方面可以用CFD技術(shù)模擬簡單的流動規(guī)律和流動現(xiàn)象，幫助學(xué)生加深對流體理論知識的理解，起到相互促進的作用。圖1是用CFD技術(shù)模擬的簡單流動現(xiàn)象，（a）圖驗證了圓管中的層流運動，證明斷面流速為旋轉(zhuǎn)拋物面。（b）圖給出了流體經(jīng)過彎管時的斷面壓強分布規(guī)律，充分說明了離心力的作用是彎管中產(chǎn)生渦旋的主要原因。可以將這些模擬結(jié)果通過多媒體展示給學(xué)生，讓他們在掌握理論的同時增加感性的認識，可以很好的提高學(xué)生的學(xué)習興趣。圖1只是兩個簡單的例子，流體力學(xué)中有很多例子可以通過數(shù)值計算和模擬穿插在教學(xué)過程中，得到很好的效果。

（2）授課與實驗的有機結(jié)合

與流體力學(xué)課程相結(jié)合的有8個主要實驗，分別是能量方程實驗、總水頭線實驗、動量方程實驗、畢托管實驗、雷諾實驗、沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)測定實驗以及孔口出流實驗。另外還有諸如流線、繞流等演示實驗。應(yīng)當將這些實驗的教學(xué)進度與理論的教學(xué)進度很好地結(jié)合，任課教師和實驗教師共同指導(dǎo)，與學(xué)生形成很好的互動，及時啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生進行實驗，充分啟發(fā)學(xué)生對理論知識的創(chuàng)造性理解，同時鍛煉其動手能力。實踐證明這樣做不僅可以提高學(xué)生的興趣，還可以有意識的培養(yǎng)其觀察流體現(xiàn)象的能力和分析解決問題的能力。

篇5

論文關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；教學(xué)研究；改革探索

“工程流體力學(xué)”課程在能源動力類工科專業(yè)中占有非常重要的地位，主要研究流體（液體和氣體）的平衡、運動規(guī)律及其實際工程應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)，是力學(xué)的一個重要的分支學(xué)科。通過本課程流體力學(xué)的基本概念和基本原理的學(xué)習，學(xué)生掌握分析和解決本專業(yè)中涉及流體力學(xué)問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習奠定基礎(chǔ)，然而當前的教學(xué)效果并不理想。自然界和人類生活中，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各行各業(yè)中均廣泛存在流體流動現(xiàn)象，但是由于缺乏對生活的觀察，學(xué)生很難做到對課本講授內(nèi)容形成直觀映像。此外，自然界中的流動現(xiàn)象往往包含多種流動方式，在理論分析與公式推導(dǎo)中涉及許多復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論與方法，經(jīng)驗公式多，且不易理解記憶，給學(xué)生的學(xué)習帶來很大困難，導(dǎo)致教師難教、學(xué)生難學(xué)，實踐與應(yīng)用起來更是難上加難，教學(xué)效果不理想，教學(xué)目的難以實現(xiàn)。還對后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習造成很大影響，進而影響本科教學(xué)的整體質(zhì)量。因此，“工程流體力學(xué)”教學(xué)改革勢在必行。

一、“工程流體力學(xué)”教學(xué)調(diào)查研究

“工程流體力學(xué)”課程通常是開設(shè)于熱能動力工程專業(yè)二年級階段。對揚州大學(xué)的學(xué)生的問卷調(diào)查顯示，多數(shù)學(xué)生對“工程流體力學(xué)”課程的評價是“難學(xué)”。為何會有這樣的評價，通過分析發(fā)現(xiàn)，存在幾個方面的原因。

1.研究對象比較抽象

“工程流體力學(xué)”課程本身研究對象是流體，沒有一定的形狀和具有流動性，這是流體區(qū)別于固體的本質(zhì)特征。這一特征決定了流體力學(xué)研究理論比較抽象、經(jīng)驗公式繁多且推導(dǎo)過程復(fù)雜不易理解、易混淆，進而導(dǎo)致了本課程教師難教、學(xué)生難學(xué)，教學(xué)效果不夠理想。因此，能否將前面學(xué)習過的對“固體”平衡和運動物理規(guī)律的分析方法通過比擬的方式移植到“流體”上，并使其形成正向的學(xué)習遷移是學(xué)生能否很快的掌握本門課程學(xué)習方法、學(xué)好本課程的一個很重要的方面。

2.教師與學(xué)生

“教學(xué)”包括“教”與“學(xué)”兩個方面的內(nèi)容，忽視任何一個方面都有可能造成教學(xué)效果的不理想。理論課教學(xué)是工程流體力學(xué)課程教學(xué)的主要方面，是進行實驗指導(dǎo)和應(yīng)用于工程實踐的基礎(chǔ)。某些任課教師為了自己的方便省事，教材和教學(xué)內(nèi)容仍然是多年前的老教材，對現(xiàn)階段流體力學(xué)的發(fā)展方向和研究成果，以及本學(xué)科的最新科技前沿理論及工程應(yīng)用進展不能做到及時更新，教學(xué)內(nèi)容與實際應(yīng)用嚴重脫節(jié)。

教學(xué)方法單一呆板，無法吸引學(xué)生的興趣。經(jīng)常看到這樣一種現(xiàn)象：教師在講臺上只顧著自己滔滔不絕地講，忽視了課堂教學(xué)的互動性和學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生了無興趣的在座位上睡覺、開小差、玩手機，基本上是教師在向?qū)W生單方面地傳授知識，這樣的教學(xué)效果是很低的。

本專業(yè)本科生新的培養(yǎng)方案中課程設(shè)置有這樣一個特點：課程增加，課時壓縮，總學(xué)分保持不變?！肮こ塘黧w力學(xué)”課程理論課學(xué)時從64壓縮到48學(xué)時，在教學(xué)內(nèi)容總量不變的情況下，每堂課教授的內(nèi)容，即學(xué)生需要接受的信息量就大大增加了，嚴重增加了學(xué)生的負擔?！案≡辍笔钱敶芏啻髮W(xué)生所普遍具有的心理特征，導(dǎo)致的直接結(jié)果是學(xué)生自制力差、怕吃苦，上課前不預(yù)習、課后不認真復(fù)習、作業(yè)普遍抄襲。

二、教學(xué)改革的目標

圍繞當前“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)中存在的問題，以提高課程教學(xué)質(zhì)量、實現(xiàn)教學(xué)目標為目的，進行了如下方面的改革：改變教育理念，以課程改革與教學(xué)適應(yīng)新時代的要求為目的；加強教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革，提高“教”的質(zhì)量；加強課程的應(yīng)用性，解決基礎(chǔ)理論課程的知識教育、應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)；加強課程教學(xué)評價與考核體系改革，引入全程教學(xué)評價與考核機制。

三、“工程流體力學(xué)”教學(xué)改革探索

從上面的分析可知，“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)效果不理想存在很多方面的原因，因此，教學(xué)改革也要同時從多方面入手才可以起到事半功倍的效果。以下是筆者在揚州大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)本科生課程教學(xué)中進行的探索與嘗試，取得了較好的效果。

1.教學(xué)方法的探索與實踐

（1）俗話說“良好的開端是成功的一半”，第一堂課的重要性也就不言而喻了。興趣是學(xué)生學(xué)習的直接原動力，能否在開始就激發(fā)學(xué)生對“工程流體力學(xué)”課程的學(xué)習興趣是學(xué)好本課程的關(guān)鍵。運用多媒體技術(shù)，通過生動的視頻和動畫向?qū)W生展示生活中隨處可見的流體力學(xué)現(xiàn)象。如，男孩子喜歡足球、乒乓球的比較多，可以用“香蕉球”和“弧圈球”現(xiàn)象的流體力學(xué)解釋來吸引他們的注意力，還有其他的現(xiàn)象如高爾夫球表面的凹坑設(shè)計依據(jù)，飛機機翼能夠產(chǎn)生巨大升力，跑車外形設(shè)計成流線型又是什么道理等等。此外我國正在實施的“南水北調(diào)”工程同樣涉及很多流體力學(xué)相關(guān)知識，以上這些事例都是學(xué)生所非常熟悉而又在學(xué)習之前無法用理論來解釋的現(xiàn)象，很容易引起學(xué)生的注意力和想要探索的興趣。

（2）合理使用多媒體。在流體力學(xué)的教學(xué)過程中，采用多媒體有利于學(xué)生對流動現(xiàn)象的感性認識，加深對概念的理解，提高學(xué)習興趣。但是，采用過多或華麗的多媒體也會產(chǎn)生一些負面作用，如多媒體教學(xué)替代板書節(jié)約了時間，增加了授課容量，但相應(yīng)的講課速度也就比較快，學(xué)生不易吸收和消化，容易造成學(xué)生“跟不上”進度，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此，傳統(tǒng)板書與多媒體有機結(jié)合的教學(xué)方式可以充分利用各自的優(yōu)點，達到最佳教學(xué)效果。當然，不同教學(xué)方式之間的比例分配的“度”是需要關(guān)注的問題。

2.教學(xué)內(nèi)容的選擇

“工程流體力學(xué)”課程是機械、能源、化工、動力、建筑、生物、航天等專業(yè)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，這些專業(yè)具有不同的特點，對流體力學(xué)知識需求的側(cè)重點也不同。因此，教材的選取要有針對性，即根據(jù)本專業(yè)特點和要求、學(xué)生層次來選擇教材。此外，教師要能夠跟蹤掌握現(xiàn)階段流體力學(xué)最新的發(fā)展方向與研究成果，不斷更新和補充教學(xué)內(nèi)容，做到課程內(nèi)容的與時俱進。

3.重視實驗教學(xué)

實驗教學(xué)是“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)必不可少的組成部分，屬于實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過實驗對理論進行驗證，從而加深對課程基本概念和理論的理解和掌握。在基礎(chǔ)實驗外增加設(shè)計性實驗、建立開放性實驗室，鍛煉學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

4.課程評價與考核體系

對于“工程流體力學(xué)”課程來說，學(xué)習要達到的目的是學(xué)生運用所學(xué)知識對實際工程問題的進行分析和解決的能力，而不是對課本理論知識和大量復(fù)雜公式的記憶能力。因此建立合理、公正、客觀的課程評價與考核體系非常重要。針對學(xué)生普遍存在的平時不努力、考前幾天突擊考試的現(xiàn)象，摒棄“一考定成績”的考核方式，采用靈活的、全程考核方式取得了很好的教學(xué)效果。具體做法是：提高平時成績所占最終成績權(quán)重，包括出勤率、課堂互動和討論、小測試、作業(yè)質(zhì)量等平時學(xué)習各方面的表現(xiàn)；期末考試成績權(quán)重減少，采用閉卷方式，但考題中所涉及的公式、圖表等會在試卷中集中給出，并增加一些干擾公式進去，既避免了學(xué)生花大量時間去記憶毫無規(guī)律可言、而又易忘的經(jīng)驗公式，同時也達到了考核學(xué)生選取基本理論和公式去分析、解決實際問題的能力，實現(xiàn)了教學(xué)目的。

篇6

【關(guān)鍵詞】工程流體力學(xué) 石油教學(xué) 學(xué)習 改革

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）12-0231-02

近幾年隨著后備儲量持續(xù)增長，我國的石油工業(yè)以前所未有的速度向前發(fā)展，這就要求石油工程技術(shù)人員必須掌握扎實先進的專業(yè)知識。石油工程專業(yè)有其自身濃郁的行業(yè)特點，其目標是培養(yǎng)能在石油工程領(lǐng)域從事油氣鉆井工程、采油工程、油藏工程、油氣儲運等方面人才。在油氣勘探開發(fā)儲存運輸過程中，存在廣泛而復(fù)雜的流體流動現(xiàn)象，所以工程流體力學(xué)一直以來都是石油工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課。

一、上好“緒論”課

“緒論”是教材的開篇之言，通常對全書有一個概括性的介紹。包括內(nèi)容的設(shè)置、該學(xué)科的發(fā)展簡史、與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和今后的發(fā)展方向及動態(tài)。在教學(xué)過程中，充分備課，形象生動地上好緒論課，使教師在后繼的教學(xué)工作中事半而功倍?？偨Y(jié)多年的實踐經(jīng)驗，講好“緒論”可從以下幾個方面對教學(xué)產(chǎn)生積極的作用和影響：1.可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和求知欲。知之者不如好之者，好之者不如樂知者，三個層次呈遞進狀態(tài)，樂學(xué)是最高層次的學(xué)習熱情，濃厚的興趣能推動學(xué)生獨立進行探索性的學(xué)習，而且在學(xué)習中主動克服困難，排除干擾；2.可促使學(xué)生在學(xué)習過程中將流體知識運用到專業(yè)課中，使知識融會貫通，有利于加深對專業(yè)知識的理解；3.可幫助學(xué)生了解學(xué)科的前沿動態(tài)，吸收最新知識，有利于學(xué)生對個人求學(xué)生涯的整體規(guī)劃，優(yōu)化職業(yè)生涯。

二、定位教材，擴展內(nèi)容

很多工科院校都開設(shè)了工程流體力學(xué)，針對不同的專業(yè)，流體力學(xué)的學(xué)習側(cè)重點肯定不一樣，那么對于石油工程專業(yè)而言，流體力學(xué)知識服務(wù)于鉆井、采油，偏重于工程運用，所以在講授過程中不必要求學(xué)生熟練掌握每一個公式的推導(dǎo)過程，只需了解就可以，更多講解與專業(yè)相關(guān)的實際運用，那么教材的選擇就很重要了。廣泛閱讀流體教材，選擇與專業(yè)最匹配的教材是首要任務(wù)。目前市面上有很多版本內(nèi)容不同的教材，在定位教材后，難免教材在編排上不是盡善盡美，那么就要對選定教材的內(nèi)容進行適當?shù)臄U展，可以加深加寬知識體系，更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情。

三、講究課堂內(nèi)教學(xué)方法和手段

自工作來，對于教學(xué)方法和手段進行了不斷的摸索完善，工程流體力學(xué)側(cè)重于應(yīng)用流體力學(xué)的基本原理、理論與方法研究，解決工程實際問題。研究方法也遵循“實踐-理論-實踐”的基本規(guī)律。在實際教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生最大的問題在于――不知道怎么學(xué)，不是學(xué)不會，而是沒有找到適合這門課的學(xué)習方法。所以需要教師講究課堂教學(xué)方法，采用合適的教學(xué)手段，讓學(xué)生不至于感到知識晦澀難懂，繼而失去學(xué)習興趣。例如：每次上課前提問回答上次課的學(xué)習重點內(nèi)容，集中學(xué)生的注意力，在此同時給了學(xué)生收拾情緒的時間，以利于新課的講授；在上課過程中對于有散發(fā)性的問題，可以采用提問的方式調(diào)動學(xué)生主動思考，并給予一定的獎勵；如果章節(jié)內(nèi)容相對簡單易懂，可以促使學(xué)生自己上臺講授，一方面激發(fā)學(xué)生自主學(xué)通學(xué)透，另一方面建立學(xué)生強大的自信心。

四、積極收集反饋信息

一方面在課間與學(xué)生主動溝通，了解學(xué)生的思想動態(tài)，拉近與學(xué)生的距離，才能最廣化地獲得反饋信息，師生關(guān)系。另一方面及時布置練習，既要起到鞏固的作用，又要充分發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習難點，然后有的放矢的解決難題。要想獲得預(yù)期的效果，教師在布置作業(yè)前必須精心研究習題內(nèi)容，布置有代表性的習題，既不重復(fù)也不遺漏，然后盡快批改作業(yè)，在知識遺忘的截止時間前糾正錯誤，使學(xué)生形成正確的知識結(jié)構(gòu)。

五、善用多媒體工具

隨著科技越來越發(fā)達，原本的板書形式慢慢遠離學(xué)生的視線，取而代之的是多媒體教學(xué)，在充分享受信息化的同時，要考慮學(xué)生的接受能力與接受程度。目前學(xué)生普遍反映多媒體教學(xué)雖然信息量大，但對于較大的信息量，學(xué)生難以全部接受，更容易形成抵觸心理。在充分征求學(xué)生的意見后，得到的結(jié)論是：善用多媒體工具――用于展示圖片、動畫和教學(xué)影像。

將板書與多媒體合理地結(jié)合在一起，板書用于基礎(chǔ)知識的學(xué)習，多媒體展示流體復(fù)雜的流動狀態(tài)與工程實際運用，便于學(xué)生的理解接受，最大化地保持學(xué)生的學(xué)習熱情。

六、重視實驗課

目前，學(xué)生中普遍存在重理論輕實踐的心理，做實驗敷衍了事，寫實驗報告只用粘貼復(fù)制就可以了，無論數(shù)據(jù)合理與否，應(yīng)付交差就完事了，數(shù)據(jù)不正常也不思考，實屬本末倒置。流體力學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的力學(xué)分支，實驗探究不僅是教學(xué)的內(nèi)容，更是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的手段。加強實驗教學(xué)有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣、有利于培養(yǎng)學(xué)生動手能力、有利于概念的構(gòu)建、有利于模型的建立、有利于定律的導(dǎo)出、有利于結(jié)論的檢驗、有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。特別是流體力學(xué)中很多經(jīng)驗公式，都是大量做實驗總結(jié)出來的，所以實驗是理論的源泉?，F(xiàn)在實驗課均是實驗教師演示給學(xué)生看，然后學(xué)生參照實驗指導(dǎo)書依葫蘆畫瓢做一遍，遇到問題依賴于教師，不主動思考，完全失去了做實驗的意義。

七、結(jié)論

工程流體力學(xué)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，對專業(yè)知識的學(xué)習有著至關(guān)重要的意義，對工程流體力學(xué)的教學(xué)思考是永無止境的，作為一線教師，要在工作中不斷摸索實踐，積累豐富的教學(xué)經(jīng)驗，在教學(xué)中實踐改革，提高教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)習工程流體力學(xué)的過程充滿樂趣與動力。

參考文獻：

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[2]黃衛(wèi)星，肖澤儀，伍勇，魏文韞.過程裝備專業(yè)工程流體力學(xué)課程的地位與教學(xué)要求[J].化工高等教育，2010，（1）.

篇7

根據(jù)流體力學(xué)課程的性質(zhì)、特點，結(jié)合自身的工程實踐經(jīng)歷和教學(xué)體會，文章從優(yōu)化教材內(nèi)容、提煉講授方法、發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)模式優(yōu)勢、挖掘多媒體教學(xué)潛力、培養(yǎng)學(xué)生科研能力等方面，探討了流體力學(xué)課程教學(xué)改革的具體措施和成效，提出了有益于學(xué)生理解流體力學(xué)重點內(nèi)容的教學(xué)方法。此研究對改善流體力學(xué)課程的教學(xué)效果、探索大專業(yè)背景下的專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)模式有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)； 教學(xué)改革； 實踐教學(xué)； 創(chuàng)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(xué)是關(guān)于流體機械運動規(guī)律及其應(yīng)用的一門學(xué)科，是力學(xué)的一個分支。中國各高校的土木工程、流體機械、農(nóng)林、石油化工等專業(yè)均開設(shè)了流體力學(xué)課程，它屬于專業(yè)基礎(chǔ)課。

該門課所涉及的基本原理和基礎(chǔ)理論對專業(yè)課的學(xué)習、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)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(dǎo)意義。尤其對于工科學(xué)生，他們畢業(yè)后大部分在生產(chǎn)一線從事技術(shù)管理工作，必須具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)、技術(shù)應(yīng)用和現(xiàn)場協(xié)調(diào)能力。這就要求流體力學(xué)課程教學(xué)將理論知識與實踐能力培養(yǎng)相結(jié)合，將課堂教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合，不斷改進教學(xué)方法，積極探索適應(yīng)工科學(xué)生專業(yè)設(shè)置和就業(yè)主導(dǎo)方向的課程教學(xué)新模式。蘭州交通大學(xué)在土木工程、環(huán)境工程、市政工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、熱能動力工程等專業(yè)均開設(shè)了流體力學(xué)課，在長期的教學(xué)實踐中積累了一些該課程的教學(xué)體會。

一、優(yōu)化教材內(nèi)容，課堂講解力求深入淺出

流體力學(xué)課程體系的主要內(nèi)容包括基本理論和實驗兩大部分。由于流體力學(xué)學(xué)科的快速發(fā)展以及社會對各專業(yè)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)要求的不斷變化，有些在用教材已不能滿足教學(xué)要求。因此，教師在備課時要盡可能多地參閱質(zhì)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(xué)中應(yīng)將不同教材版本的不同提法告訴學(xué)生，讓學(xué)生課后獨立思考并提出自己的見解。在制定教學(xué)計劃時，應(yīng)該從課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性出發(fā)，將教材原有章節(jié)順序重新調(diào)整，便于學(xué)生對相關(guān)知識的理解。比如，在講解流體運動學(xué)基礎(chǔ)、動

力學(xué)基礎(chǔ)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(xué)生就可獲得流體動力學(xué)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(chǔ)上，再令加速度項為零（即流體處于靜止狀態(tài)或相對平衡狀態(tài)），就可得到流體平衡微分方程（即歐拉方程）。通過這一調(diào)整，省去了許多推導(dǎo)過程，而且也能讓學(xué)生對流體質(zhì)點運動的力學(xué)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(xué)中的一些公式或方程的推導(dǎo)過程很繁雜，教師過多地羅列推導(dǎo)內(nèi)容會導(dǎo)致學(xué)生的厭學(xué)情緒，甚至有些聽不懂的干脆就放棄學(xué)習。比如，在講解流體微團運動分析時，可以將多數(shù)學(xué)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(xué)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(zhuǎn)，這樣后面的推導(dǎo)就容易被學(xué)生接受了。在講解管嘴出流時，可以學(xué)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(nèi)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(nèi)的水流速度明顯要比12∶00時的流速小，學(xué)生由此很容易理解有效作用水頭與排水量的關(guān)系。

二、發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)模式的優(yōu)勢

傳統(tǒng)教學(xué)模式即教師以講解、板書的形式將知識傳授給學(xué)生的一種教學(xué)方法。該方法在不同層次的教學(xué)活動中發(fā)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(xué)生有身臨其境之感，這種教學(xué)模式有利于教師主導(dǎo)作用的發(fā)揮，教師可以根據(jù)課堂上學(xué)生的反應(yīng)來適時調(diào)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(nèi)容是力學(xué)知識和數(shù)學(xué)知識的綜合，只有通過嚴密推導(dǎo)或作圖才能比較透徹地講清其基本原理。比如連續(xù)性方程、能量方程、動量方程、（N-S）方程等是流體力學(xué)中的經(jīng)典理論，也是難點所在。只有通過板書推導(dǎo)，學(xué)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(jié)是運動學(xué)中的核心內(nèi)容，許多學(xué)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(zhuǎn)”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(dǎo)和對流體微團運動變形的圖示兩種方法來講解。水擊現(xiàn)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(xué)生很難明白水擊發(fā)生的物理實質(zhì)。另外，傳統(tǒng)教學(xué)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(xué)生對教師的敬重感，從而激發(fā)他們對流體力學(xué)課程的學(xué)習興趣。

三、深挖多媒體教學(xué)潛力

隨著科技的飛速發(fā)展和國家對教學(xué)投資力度的加大，現(xiàn)代化的教學(xué)手段在提高課程教學(xué)質(zhì)量上發(fā)揮了重要作用。在流體力學(xué)課程教學(xué)中，通過播放課件、視頻、教學(xué)片等，能讓學(xué)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(qū)的形成、兩個相鄰局部阻礙之間的干擾等現(xiàn)象，這些內(nèi)容用枯燥的文字描述是很難理解的，但利用多媒體演示，學(xué)生從動態(tài)的、形象逼真的圖像中就很容易理解流體力學(xué)現(xiàn)象。紊流是一種高度復(fù)雜的三維非穩(wěn)態(tài)、有旋流動。對其流動規(guī)律的研究一直是流體力學(xué)學(xué)科領(lǐng)域的熱點和難點。紊流中，存在高流速層的流體質(zhì)點進入低流速層，并與低流速層質(zhì)點發(fā)生動量交換，以及低流速層流體質(zhì)點進入高流速層與高流速層質(zhì)點發(fā)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(xué)生不理解雷諾應(yīng)力與紊流脈動的因果關(guān)系。但是，通過動漫形式顯示具有不同初速度的流體質(zhì)點進入另一流層后對兩個流體質(zhì)點速度在不同方向的影響過程，使這一復(fù)雜問題簡單化，學(xué)生也容易接受。另外，利用教學(xué)錄像，學(xué)生對流體力學(xué)現(xiàn)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(jīng)驗表明：多媒體在教學(xué)中的運用對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習流體力學(xué)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(xué)潛力的開發(fā)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(xué)內(nèi)容，同時還能調(diào)動學(xué)生積極的參與意識[1]。只有這樣，作為傳統(tǒng)教學(xué)方法輔助手段的多媒體教學(xué)，才能在幫助學(xué)生理解難點、掌握重點、提高學(xué)習效率上發(fā)揮越來越重要的作用。

四、加強科研實訓(xùn)，開闊學(xué)生視野

引導(dǎo)學(xué)生參與科研活動，在科學(xué)研究中增長學(xué)生的專業(yè)知識，開闊學(xué)生的學(xué)術(shù)視野。教師在完成課堂教學(xué)任務(wù)之后，就課內(nèi)某一知識點引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)文獻，開展科學(xué)研究，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識，提高其認知水平。學(xué)生以書面形式定期反映自己在查閱文獻和學(xué)習研究中的收獲。教師根據(jù)學(xué)生書面總結(jié)的完成情況給予評價。此外，教師也鼓勵學(xué)生主動參與校內(nèi)外的科研活動，并定期寫出自己的體會交指導(dǎo)教師評定[2-3]。學(xué)生參與的科研內(nèi)容即使與其所學(xué)專業(yè)的學(xué)科領(lǐng)域有一定距離，也將得到支持，因為參與科研活動對學(xué)生能起到開闊視野、激發(fā)科研熱情、訓(xùn)練科研思維的作用[4]。同時還將進一步密切科學(xué)研究與專業(yè)學(xué)習之間的關(guān)系，為學(xué)生進入更高層次的學(xué)習和工作打下堅實的基礎(chǔ)[3]。

流體力學(xué)是一門系統(tǒng)性和理論性都較強的課程，它既體現(xiàn)了經(jīng)典力學(xué)的基本思想，也反映了數(shù)學(xué)、物理、機械等多學(xué)科在現(xiàn)代工程中的交叉應(yīng)用。在學(xué)分制教學(xué)管理體制和大專業(yè)背景下的人才培養(yǎng)模式，根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)和專業(yè)培養(yǎng)目標來尋求合適的教學(xué)方法，構(gòu)建有創(chuàng)新特色的流體力學(xué)課程教學(xué)改革體系，是一個艱難而漫長的過程，還需要在今后的教學(xué)工作中作出更多的努力。

參考文獻：

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[3] 王燁， 陳煥新.《水泵及水泵站》課程設(shè)計教學(xué)改革[J].高等建筑教育， 2011， 20（3）： 91-94.

[4] 馬寶峰，李巖， 郭輝，等.基于科研問題的力學(xué)綜合實驗教學(xué)研究與實踐[J].力學(xué)與實踐， 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：

篇8

從中國科技館獲悉，中國科學(xué)院力學(xué)研究所研究員、博士生導(dǎo)師、中國科學(xué)院院士、力學(xué)研究所學(xué)術(shù)委員會主任李家春日前在中國科技館開辦主題為“身邊的流動”的講座，通過唐代詩人李白和張繼的名詩《早發(fā)白帝城》和《楓橋夜泊》解釋古人觀察到的流動現(xiàn)象。探尋日本“3?11”海嘯與福島核泄漏、2011年極端氣象災(zāi)害和美國航天飛機退役等事件當中的流體力學(xué)的原理。

我們身邊存在著很多流體現(xiàn)象，也許看不見、摸不著，然而它們就像空氣和水，是一種重要的存在，影響著我們的生活。氣象災(zāi)害、日本海嘯、美國航天飛機的退役等均與流體力學(xué)有著密切的關(guān)系。由此可見，身邊的流體現(xiàn)象無處不在。日前，中國科學(xué)院力學(xué)研究所研究員，博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院院士李家春來到了中國科學(xué)技術(shù)館與廣大市民面對面，為我們詳細講解“身邊的流動”。

李家春說，2011年，人們遭遇了眾多極端事件：日本海底地震導(dǎo)致海嘯和福島電站核泄漏；澳大利亞颶風、我國干旱與洪水災(zāi)害等異常氣候問題，而它們的預(yù)測、預(yù)警都是流體力學(xué)的前沿問題。同樣是在這一年，美國航天飛機歷經(jīng)30年，共飛行130余次，而后全面退役。在其退役的種種原因中，防熱系統(tǒng)不可靠等安全問題，成為流體力學(xué)工作者需著力解決的重要課題。

日本海嘯與流體有關(guān)

“日本‘3?11’地震海嘯災(zāi)害傷亡慘重，并導(dǎo)致了福島第一核電站的核泄漏。海嘯災(zāi)害的發(fā)生需要幾個條件，其中包括6.5級以上的海底地震、震源深度小于50公里、海底板塊垂向運動等。傳播到淺海海灣和海灘地區(qū)，因水的積聚和涌升而致災(zāi)，在夾帶雜物以后沖擊力更強。利用地震波與海嘯傳播的速度差，可以預(yù)警防災(zāi)?！崩罴掖赫f，“為什么日本這次沒有做好呢？原因有兩個，一個是震源很近，離海岸線僅133公里，時間差很短；第二在于日本沒有預(yù)見到九級地震會造成如此大海嘯，防波堤設(shè)計標準低。如果核電站建在西海岸就要好得多?！?/p>

氣候異常緣于大氣環(huán)流非常不規(guī)則

2011年氣候的異常使人類遭受很多損失。澳大利亞百年難遇的“雅斯”颶風；韓國首爾百年一遇的暴雨；包括北京城區(qū)內(nèi)洪水也相對嚴重。氣候異常究竟緣由何在？李家春對此解釋：“由于海陸分布、地形高低、植被覆蓋、土壤干濕等因素，還有諸如地球自身的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)、日地關(guān)系、太陽活動、火山爆發(fā)等自然原因，大氣環(huán)流是非常不規(guī)則的。近百年來，還有溫室氣體排放等人類活動的干擾，導(dǎo)致全球變暖，大氣活動增強，表現(xiàn)為平均值緩慢上升，在平均值上下幅度的變化也增大。”

美國航天飛機退役，因為防熱系統(tǒng)沒有設(shè)計好

美國航天飛機退役原因也是矚目的焦點之一。我們知道，航天飛機的好處是運送量大，把人和物資運到空間站去，所以人能夠長期地在空間站進行科學(xué)活動；可以多次往返，似乎可以節(jié)省費用；還有一個好處就是回地落點比較準確。李家春說：“航天飛機退役最重要的原因是，防熱系統(tǒng)沒有設(shè)計好，維修費用很高，失事率高。兩次失事，一次是挑戰(zhàn)者號，一次是哥倫比亞號，犧牲了14個人，這樣就不經(jīng)濟、不安全了。所以在2011年的2月、5月、7月，發(fā)現(xiàn)號、奮進號和亞特蘭蒂斯號最終退役。兩架失事，三架放到博物館。”

詩詞里的“流動”

有誰想到古人的詩詞中蘊藏著豐富的流體現(xiàn)象呢？在講座上，李家春先以大家耳熟能詳?shù)钠哐越^句《早發(fā)白帝城》為例，“朝辭白帝彩云間，千里江陵一日還。兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山?！边@首詩將詩人遇赦后愉快的心情以及江山的壯麗多姿融為一體，描寫的淋漓盡致，而“輕舟已過萬重山”這順水行舟的流暢輕快則體現(xiàn)出了一種流動現(xiàn)象。

李家春說：“為什么三峽建成前后，船的航速不一樣？沒建三峽之前可以輕快如飛。三峽工程建成以后，‘高峽出平湖’，流速就大大減緩了。實際上，這是由于河道的比降不同，也就是說水面的坡度不同所致。河水流動的動力，來自于重力沿著底坡的分量，比降大，該分量也大，所以流速也就增加了?！?/p>

此外李家春還舉出《楓橋夜泊》里的一句“姑蘇城外寒山寺，夜半鐘聲到客船?！睆谋硪鈦碇v，是說蘇州城外的寒山古寺，半夜敲響的鐘聲傳到了詩人的船頭。那為什么晚上寒山寺的鐘聲能傳過來？“這里面反映了一個科學(xué)原理，”李家春說，“聲波在大氣當中的折射現(xiàn)象。到了晚上，大氣的密度處于穩(wěn)定層結(jié)，上輕下重，這樣聲音就會全反射回來，而白天的分層情況不同，所以可能聽不到鐘聲?！?/p>

延伸閱讀

現(xiàn)代流體力學(xué)具有先導(dǎo)作用

什么是流體力學(xué)？在講座上李家春通過解答流體和固體的差別、流體的相態(tài)以及流體運動的表現(xiàn)形式等問題，說明了流體力學(xué)是研究流體介質(zhì)的對流、擴散，以及相伴的物理、化學(xué)、生物過程，導(dǎo)致質(zhì)量、動量、能量輸送的現(xiàn)象。

流體力學(xué)既是一門經(jīng)典學(xué)科又是一門現(xiàn)代學(xué)科。在17世紀，牛頓基于前人的天文觀測和力學(xué)實驗，發(fā)明了微積分，并總結(jié)出機械運動三大定律和萬有引力定律，發(fā)表了著名的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書。由于原理是普適自然與工程各個領(lǐng)域的規(guī)律，從而使力學(xué)成為自然科學(xué)的先導(dǎo)。

自20世紀60年代以來，由于超級計算機、先進測試技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，力學(xué)進一步凸顯宏微觀結(jié)合和學(xué)科交叉的特征，并進入現(xiàn)代力學(xué)發(fā)展新階段。李家春說：“現(xiàn)代流體力學(xué)在航空航天、海洋海岸、環(huán)境能源、生物醫(yī)學(xué)、材料信息等諸多工程領(lǐng)域都發(fā)揮著不可或缺的作用。因此，現(xiàn)代流體力學(xué)不僅是一門重要的基礎(chǔ)學(xué)科，而且在同國家經(jīng)濟、社會發(fā)展相關(guān)的各個工程技術(shù)領(lǐng)域仍具先導(dǎo)作用?！?/p>

流體力學(xué)的發(fā)展歷程

流體力學(xué)歷史悠久，它發(fā)展的過程可以分成四個階段：基于實踐經(jīng)驗的古代流體力學(xué)，基于嚴密數(shù)學(xué)理論的經(jīng)典流體力學(xué)，基于物理洞察力的近代流體力學(xué)，以及基于現(xiàn)代高新技術(shù)的現(xiàn)代流體力學(xué)。

西方的古代力學(xué)，最早的有阿基米德的浮力原理和提水機，達?芬奇的撲翼機和降落傘，以及哈根?泊肖葉的管流實驗。這些也都是流體力學(xué)，而且西方關(guān)于定量化的研究做得好，并上升為規(guī)律和理論。經(jīng)典力學(xué)則以牛頓力學(xué)體系的建立為代表，主要推廣到連續(xù)介質(zhì)――就是像水、空氣這樣的介質(zhì)。李家春說，經(jīng)典力學(xué)可以得到很多理論公式，但是也面臨困難，比如說解決不了飛機的問題。而近代力學(xué)靠的是物理思想，在1904年，普朗特在海德堡數(shù)學(xué)會上提出了邊界層理論，解決了阻力和飛機設(shè)計問題。如果沒有這個理論，到現(xiàn)在為止，我們不可能坐飛機在十幾個小時到達紐約。

“中國古代的流體力學(xué)有很多好成就和貢獻，最重要的一個貢獻，就是2000多年前的都江堰水利工程?！崩罴掖赫f，“魚嘴分水堤嚴格控制內(nèi)外江的水沙量，飛沙堰溢洪道控制洪水量，寶瓶口起著一個水庫的作用，這些都是流體力學(xué)原理。”

專家答疑

疑問：要解決比如說航天、海洋、能源、環(huán)境問題，是用數(shù)學(xué)模式、物理思想、現(xiàn)代的超級計算機，還是兼而有之？

李家春：關(guān)于研究手段，比如氣候預(yù)報，需要的計算量非常大，單純靠手算是不現(xiàn)實的。100年以前曾有一位天文學(xué)家預(yù)測一個天體運動，推導(dǎo)了100多項，后來發(fā)現(xiàn)計算錯了，結(jié)果算了一輩子都白算了，所以沒有計算機不行。但是現(xiàn)在有另外一種趨向，就是年輕人不愛學(xué)數(shù)學(xué)、物理，單單學(xué)計算機，而且公式不推了，程序也不編了，為什么??？因為有軟件。人家編好程了，他只需要輸進去數(shù)據(jù)，結(jié)果就能出來，挺不錯啊，就是他不了解里邊的含義，錯了也沒法改，這是不行的。只有學(xué)習了數(shù)學(xué)、物理中基本的知識以后，才能了解算出來東西對還是不對，了解里邊的規(guī)律是什么，才能做到創(chuàng)新。

疑問：如果某些力學(xué)問題解決了，它能夠帶動哪些技術(shù)，解決人類的哪些問題？

李家春：我舉個例子――湍流，這是一個百年的難題。湍流是1883年雷諾發(fā)現(xiàn)的，實際上在我們周圍到處都是，水流里邊、大氣里邊到處是湍流現(xiàn)象。但解決它又非常難，因它是無規(guī)則運動。20世紀以來有很大進步，第一條，就是把它的發(fā)生原因、轉(zhuǎn)變過程、統(tǒng)計規(guī)律以及它的結(jié)構(gòu)弄清楚了，但現(xiàn)在要預(yù)測它，對飛行力學(xué)、空氣阻力、傳熱這些現(xiàn)象十分重要。另一方面，因為它的尺度非常小，計算機能力還不行，現(xiàn)在十的七次方已經(jīng)很多了，它可能要算到十的十五次方，現(xiàn)在做不到，所以還要靠大腦的智慧。大家要知道，不必要把所有物質(zhì)都分辨到原子、分子，這不可能，只有依靠物理思想對小尺度的現(xiàn)象建立模型，進行簡化，計算量就大大減少了。所以還要學(xué)普朗特的精神。如果這個問題解決了，實現(xiàn)了減阻，每年都能省很多石油，可以把環(huán)境污染問題做得更好。

另外，污染處理問題。流水不腐，戶樞不蠹。水流動起來了就不會發(fā)生污染，這是非常簡單的原理。但是處理污染事件時，做環(huán)境的人往往只用化學(xué)的方法，或者只用生態(tài)的方法，而不用流動的辦法。實際上處理蘇州河的時候，做流體力學(xué)就考慮利用潮水漲落把污染物帶出去，這能提高效率、節(jié)省費用。昆明的滇池到現(xiàn)在為止也沒有解決好。所以光靠化學(xué)不行，一定要用流體力學(xué)原理，利用或產(chǎn)生流動，使得水活起來，污染就可以治理好了。

篇9

論文摘要:通過工程流體力學(xué)教學(xué)實踐,探討多媒體教學(xué)在授課過程中產(chǎn)生的效果。提出了在工程流體力學(xué)教學(xué)活動中將多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合,活躍課堂氣氛,提高學(xué)生學(xué)習的積極性和主動性,達到優(yōu)化教學(xué)效果的目標。  

 

一、前言 

 

隨著計算機技術(shù)的普及和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展,多媒體教學(xué)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(xué)手段開發(fā)學(xué)習資源,構(gòu)建新的教學(xué)模式,達到最佳教學(xué)效果,成為國內(nèi)外提高教學(xué)質(zhì)量、改革教學(xué)方式的重要手段。 

本文通過工程流體力學(xué)教學(xué)實踐,探討多媒體教學(xué)在授課過程中產(chǎn)生的效果。提出了在工程流體力學(xué)教學(xué)活動中將多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合,活躍課堂氣氛,提高學(xué)生學(xué)習的積極性和主動性。達到優(yōu)化教學(xué)效果的目標。 

 

二、傳統(tǒng)教學(xué)模式的利與弊 

 

傳統(tǒng)教學(xué)模式歷史悠久,教育理論成熟,已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗。在傳統(tǒng)教學(xué)中,通過教師的形象、生動的講述,學(xué)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(xué)而言,教學(xué)內(nèi)容不可避免地會涉及到數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo),傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式即可以留給學(xué)生更多的思考時間,同時又可以加深學(xué)生對公式推導(dǎo)過程的理解,加強記憶。然而傳統(tǒng)式教學(xué)主要依靠粉筆與黑板的教學(xué)條件,是以教師為主體的教學(xué)模式,從而大大降低了教學(xué)效率,也扼殺了學(xué)生個性的發(fā)揮和創(chuàng)意的產(chǎn)生。 

 

三、多媒體教學(xué)的特點 

 

多媒體教學(xué)以其鮮明的教學(xué)特點,豐富的教學(xué)內(nèi)容,形象生動的教學(xué)情景,在教學(xué)過程中發(fā)揮了重要的作用: 

第一,激發(fā)學(xué)習興趣,有利于提高課堂效率。興趣是學(xué)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(shù)綜合應(yīng)用文字、圖片、動畫和視頻等資料來進行教學(xué)活動,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣,從根本上改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式的單調(diào)性。而且多媒體教學(xué)可以充分發(fā)揮學(xué)生聽覺、視覺等器官對信息的接收,對學(xué)生的眼、耳等器官進行多重刺激,從而活躍學(xué)生的思維,增強學(xué)生記憶力,提高課堂效率。第二,直觀、易懂,有利于提高教學(xué)質(zhì)量。流體力學(xué)是從力學(xué)的觀點出發(fā),主要研究流體所遵循的宏觀運動規(guī)律以及流體和周圍物體之間的相互作用規(guī)律的科學(xué),在日常生活和各種工程實際中具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,是動力工程和流體機械專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。與固體的運動規(guī)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(fù)雜現(xiàn)象。

多媒體教學(xué)手段能夠通過圖片、動畫和視頻資料等直觀、清晰地觀看復(fù)雜的流動現(xiàn)象,使學(xué)生較容易地掌握相關(guān)內(nèi)容,提高教學(xué)質(zhì)量。第三,增加教學(xué)容量,節(jié)約空間和時間。工程流體力學(xué)研究內(nèi)容較多,涉及范圍較廣,在有限的課時內(nèi)傳授給學(xué)生的信息量較大。傳統(tǒng)教學(xué)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(xué)充分地利用了電腦能夠存貯大量信息的優(yōu)勢,授課的信息量明顯增多,教學(xué)內(nèi)容更加豐富,使學(xué)生在有限的時間內(nèi)接收更多的知識,開闊了學(xué)生視野,增加課堂知識的容量,提高了教學(xué)的效率。 

 

四、多媒體教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合 

 

多媒體教學(xué)的發(fā)展并不意味著摒棄一切傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段,而是將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合,揚長避短,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,更好地服務(wù)于教學(xué)工作。 

工程流體力學(xué)教學(xué)內(nèi)容主要包括兩大部分,理論教學(xué)和流體力學(xué)實驗教學(xué)。 

工程流體力學(xué)理論教學(xué)部分包含大量流體力學(xué)的基本概念、基本方程和一些復(fù)雜的流動現(xiàn)象。例如在教學(xué)過程中,流體靜力學(xué)基本方程的推導(dǎo)過程依然使用傳統(tǒng)教學(xué)中的板書,這樣既可以留給學(xué)生足夠的思考時間,又可以加深學(xué)生對公式推導(dǎo)過程的理解,加強學(xué)生的記憶能力。而對于某些基本概念和特定的流動現(xiàn)象,可以通過多媒體教學(xué)手段,加深學(xué)生對基本概念和流動現(xiàn)象的理解。 

流體力學(xué)實驗是流體力學(xué)教學(xué)中的重要組成部分之一,貫穿于課程始終。現(xiàn)行流體力學(xué)教學(xué)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(shè)備等多種因素的影響,學(xué)生選擇的范圍極小,在很大程度上制約了學(xué)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(xué)實驗教學(xué)的要求。然而引入多媒體教學(xué)手段以后,學(xué)生可以靈活地改變實驗條件,演示各種實驗現(xiàn)象。 

 

參考文獻: 

篇10

【關(guān)鍵詞】實驗考核體系；實驗?zāi)芰?；流體力學(xué)實驗

實驗教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)工作的重要組成部分。高校實驗教學(xué)應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?，滿足高等教育應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。學(xué)生在實驗室通過觀察、思考和操作，來提高判斷能力和創(chuàng)新能力，做到有思想地做實驗，自主完成實驗任務(wù)。實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)應(yīng)該配合實驗考核來具體實施，文章就此提出了一套旨在提高學(xué)生實驗?zāi)芰Φ牧黧w力學(xué)實驗考核體系，對實驗前、實驗中、實驗后的各個環(huán)節(jié)列出了具體的考核方法，主要包括五個考核部分：實驗準備、實驗操作、實驗報告、實驗創(chuàng)新和實驗考試。

1．實驗準備考核

實驗準備要求學(xué)生在實驗前理解實驗原理，明確實驗要求，熟悉實驗內(nèi)容及步驟，并按照要求言簡意賅地編寫實驗預(yù)習報告。通過實驗準備培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，加深對流體力學(xué)理論知識的理解。實驗教師根據(jù)學(xué)生的實驗準備情況進行具體考核，對實驗預(yù)習報告打分，對未完成實驗準備的學(xué)生，取消其實驗資格。實驗準備考核占實驗總成績的10%，詳細評分標準見表1，取所有實驗準備考核分值的平均分作為實驗準備考核成績。通過實驗準備考核，可以起到兩個作用：一是實驗準備考核成績組成實驗總成績的一部分；二是實驗準備考核對學(xué)生進實驗室起到一個篩選作用。

表1 流體力學(xué)實驗準備考核評分標準

序號

評分標準

分值

1

實驗準備充分，實驗預(yù)習報告規(guī)范認真，有預(yù)習思考

10

2

實驗準備比較充分，實驗預(yù)習報告規(guī)范認真，有預(yù)習思考痕跡

8

3

實驗準備基本充分，實驗預(yù)習報告規(guī)范認真，但僅是抄書，無思考痕跡 6

4

實驗準備不充分，實驗預(yù)習報告馬虎，不規(guī)范，無思考痕跡

4

5

未完成實驗準備，未完成實驗預(yù)習報告

在實驗準備這一階段，實驗教師需要給學(xué)生準備具體的預(yù)習資料，包括：學(xué)生實驗守則，規(guī)定學(xué)生進實驗室需要遵守哪些規(guī)則；流體力學(xué)實驗要求細則，對學(xué)生說明參加流體力學(xué)實驗的具體要求；流體力學(xué)分室平面布置圖，以便學(xué)生了解實驗室情況；流體力學(xué)實驗指導(dǎo)書，主要給學(xué)生提供每個實驗的具體指導(dǎo)，如：實驗?zāi)康囊?、實驗儀器、實驗原理、實驗方法與步驟、實驗成果及要求、實驗分析與討論、實驗數(shù)據(jù)記錄表、實驗數(shù)據(jù)計算表；另外，還可以補充說明一下，實驗預(yù)習報告書寫要求、原始實驗數(shù)據(jù)記錄要求、實驗報告要求書寫哪些內(nèi)容等等。

特別是實驗儀器這一塊，因為學(xué)生事先不熟悉儀器，實驗時操作儀器比較困難，所以一定要先讓學(xué)生熟悉儀器設(shè)備，有必要提供實驗儀器的說明書。另外，實驗教師還可以提供一些經(jīng)典實驗的介紹，如雷諾實驗的工作環(huán)境，增加學(xué)生的學(xué)習興趣。實驗教師可以把這些資料編寫成流體力學(xué)實驗指導(dǎo)書，印發(fā)給每位學(xué)生，還可以把相關(guān)資料放到實驗室網(wǎng)站上去，讓學(xué)生自行下載查閱學(xué)習。

2．實驗操作考核

實驗操作考核作為實驗教師對學(xué)生連續(xù)評估的主要形式，在平時實驗當中對學(xué)生進行觀察，并將觀察記錄作為對學(xué)生操作能力的直接評價。實驗操作主要考核學(xué)生實驗操作技能和分析問題、解決問題的能力[1]。實驗教師在實驗指導(dǎo)過程中，以啟發(fā)學(xué)生思維為主，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，在學(xué)生提問時予以適當指點和提示，主要考察學(xué)生的動手能力和排除故障能力。因為這部分考核以實驗教師的主觀判斷為主，所以在實驗操作考核過程中要作定性定量處理，以便實驗操作考核具體實施。實驗操作考核占實驗總成績的20%，具體評分標準見表2。下面簡要介紹一下流體力學(xué)實驗操作考核的過程。

實驗開始時，實驗教師對每組學(xué)生的實驗情況進行觀察，簽字確認。如能量方程（伯努利方程）實驗開始時，檢查每組學(xué)生是否將能量方程實驗儀的所有測壓管液面調(diào)整到齊平狀態(tài)，簽字確認。

實驗過程中，實驗教師檢查學(xué)生的實驗操作情況。如實驗操作時間是否符合要求，實驗次數(shù)是否達標等等。

實驗結(jié)束時，實驗教師對每位學(xué)生的實驗原始數(shù)據(jù)記錄進行初步分析，判斷實驗結(jié)果是否符合規(guī)律，確保實驗質(zhì)量。引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生分析歸納實驗結(jié)果，撰寫好實驗報告。對實驗有重大錯誤、失敗或不能完成者，安排其在實驗室開放時間重做。

實驗結(jié)束后，要求學(xué)生按要求關(guān)閉儀器，清理現(xiàn)場，做好環(huán)境清潔工作。實驗教師檢查每組學(xué)生儀器設(shè)備整理情況，電源是否關(guān)閉，水桶（水杯）水是否倒入水箱中，雷諾實驗的有色水閥門是否關(guān)閉，桌面是否整理，并作相應(yīng)記錄。

表2 流體力學(xué)實驗操作考核評分標準

序號

評分標準

扣分值

1

測壓管齊平缺認可/次

–0.5

2

測壓管測點未達到實驗要求/次

–0.5

3

排氣泡缺核查/次

–0.5

4

操作時間未達到實驗要求/次

–0.5

5

操作次數(shù)未達到實驗要求/次

–1

6

儀器電源未關(guān)、閥門未關(guān)水未處理、桌面未整理/項 –0.5

7

實驗結(jié)果不符合規(guī)律/組數(shù)據(jù)

–0.5

8

沒參加實驗操作/個實驗

–5

注：流體力學(xué)實驗操作考核滿分20分，如在實驗過程中，發(fā)生上述情況，則扣除相應(yīng)的分值，扣完為止。

3．實驗報告考核

實驗報告作為考核的依據(jù)，自身存在不足的地方，既不能反映學(xué)生的操作技能，不能表現(xiàn)學(xué)生動手解決實際問題的能力。即使學(xué)生不動手或不作為主要參與者，也可以寫出一份較好的實驗報告。另外，由于實驗報告是在實驗室外完成的，可能會出現(xiàn)修改數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，實驗教師也很難了解學(xué)生對某些問題的理解程度和真實的看法。因此，實驗報告需要補充一些主觀方面的報告成果，比如實驗作業(yè)、實驗總結(jié)等等。實驗報告考核占實驗總成績的30%，由三部分組成：實驗報告成績、實驗作業(yè)成績和實驗總結(jié)成績。

實驗報告主要考核學(xué)生實驗后對所做實驗進行的分析和評價，以及撰寫報告的能力，達到總結(jié)和提高的目的。實驗報告成績滿分20分，取所有實驗報告分值的平均分作為實驗報告成績，詳細評分標準見表3，主要根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算是否正確，實驗現(xiàn)象分析是否客觀完整等評定。對于實驗報告其固有的缺陷，流體力學(xué)實驗報告考核采用數(shù)據(jù)記錄復(fù)份，來避免學(xué)生修改數(shù)據(jù)。

表3 流體力學(xué)實驗報告評分標準

序號

評分標準

分值

1 實驗報告規(guī)范認真，圖表清晰，實驗數(shù)據(jù)計算正確，實驗現(xiàn)象分析客觀完整，能做較深層的探研，優(yōu)秀 20

2 實驗報告規(guī)范認真，圖表清晰，實驗數(shù)據(jù)計算正確，實驗現(xiàn)象分析比較客觀，良好

16

3 實驗報告規(guī)范，圖表清晰，實驗數(shù)據(jù)計算基本正確，實驗現(xiàn)象分析基本客觀，及格

12

4 實驗報告格式規(guī)范，實驗數(shù)據(jù)計算不正確，實驗現(xiàn)象分析不正確，不及格

8

5 未完成實驗報告

實驗作業(yè)是根據(jù)實驗內(nèi)容和實驗要求精心設(shè)計的，可以加深學(xué)生對實驗的認識、補充和擴展。實驗準備時，教師對將要進行的實驗提出問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。學(xué)生通過查找資料，操作實驗，編寫實驗報告，將問題引入深層次的探究，然后回答問題。如能量方程實驗，提出問題：“測點2、3和測點10、11的測壓管讀數(shù)分別說明了什么問題？[2]”學(xué)生進行一系列思考后探究答案。實驗作業(yè)成績滿分5分，每個實驗作業(yè)以5分制為標準進行評分，最后求平均分作為實驗作業(yè)成績。

實驗總結(jié)在流體力學(xué)全部實驗結(jié)束后完成。此時，學(xué)生對實驗知識、技能、儀器設(shè)備等都有了真切的體會、深刻的認識，每個人都會有不同程度的收獲。學(xué)生可以在實驗總結(jié)中寫：實驗后的收獲和感想，對實驗教學(xué)的意見和建議，對實驗室發(fā)展的建設(shè)性意見。這些信息反饋給實驗教師，可使教師進一步了解學(xué)生對實驗的真實感受，從而總結(jié)出寶貴的經(jīng)驗和教訓(xùn)，改進實驗教學(xué)方法。實驗總結(jié)是教師提高實驗教學(xué)水平的基礎(chǔ)。實驗總結(jié)成績滿分5分，以5分制為標準打分。

4．實驗創(chuàng)新考核

實驗創(chuàng)新主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。流體力學(xué)實驗創(chuàng)新分兩個方向：學(xué)習性實驗創(chuàng)新和創(chuàng)造性實驗創(chuàng)新。實驗創(chuàng)新考核占實驗總成績的20%。

對于那些創(chuàng)新能力比較薄弱的學(xué)生，可以從學(xué)習別人的已有成果開始，讓學(xué)生收集現(xiàn)有的實驗創(chuàng)新實例，運用學(xué)過的流體力學(xué)理論知識和實驗知識重新剖析，在規(guī)定的時間內(nèi)闡明自己的觀點，進行答辯。學(xué)習性實驗創(chuàng)新成績滿分10分。

對于創(chuàng)新能力較強的學(xué)生，鼓勵學(xué)生在現(xiàn)有儀器設(shè)備基礎(chǔ)上，進行創(chuàng)新性、設(shè)計性研究與探索，組合成為新的實驗或量測新的內(nèi)容，也可以通過電腦進行模擬。實驗創(chuàng)新也鼓勵改良改進設(shè)計實驗設(shè)備裝置。另外，鼓勵教師教改項目、科研項目帶進實驗室，開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗，研制開發(fā)教學(xué)儀器設(shè)備，更新和改造舊的實驗內(nèi)容和手段。

開展實驗研究可由團體進行，研究的一般步驟包括：確定題目、收集資料、制訂研究計劃、實驗測試、分析與概括、反復(fù)論證或?qū)嵺`驗證、完成實驗報告或論文。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，自主選題、自主進行研究性學(xué)習、自主進行實驗方法設(shè)計、開展實驗性研究、進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析處理，撰寫研究性論文和總結(jié)報告等工作。實驗創(chuàng)新小組向全體參加同學(xué)和指導(dǎo)老師介紹實驗設(shè)計思路、實驗過程、創(chuàng)新點等主要內(nèi)容，并回答同學(xué)和教師的提問，由同學(xué)和實驗教師一起打分考核。創(chuàng)造性實驗創(chuàng)新成績滿分20分。

通過實驗創(chuàng)新求得學(xué)生的發(fā)展，教師的發(fā)展，實驗室的發(fā)展。

5．實驗考試考核

流體力學(xué)實驗考核分兩種形式：教師與學(xué)生的交談、閉卷考試。實驗考試考核占實驗總成績的20%，實驗考試成績滿分100分，其中教師與學(xué)生交談成績50分，閉卷考試成績50分。

教師與學(xué)生的交談，可以了解學(xué)生在實驗室獲得知識的掌握情況，可以評估學(xué)生對知識的理解及口頭表達的技巧，以及對實驗結(jié)果的解釋等，具有教高的表面效度。

閉卷考試可以克服實驗報告的某些缺陷。流體力學(xué)實驗考試內(nèi)容側(cè)重于實驗方法與原理的理解，流體流動的某些基本概念和基本原理的認識，靜態(tài)流動參數(shù)測試方法的掌握。

綜合流體力學(xué)實驗五個部分的考核，可以給出完整的流體力學(xué)實驗考核體系，如表4所示。

表4 流體力學(xué)實驗操作考核體系

序號 實驗考核

比例

分值 備注

結(jié)束語：

隨著實驗課程的獨立開設(shè)，需要更精確、更契合實際的實驗考核方法來適應(yīng)實驗課程的發(fā)展建設(shè)需要。實驗考核要求能夠公平合理地評價每個學(xué)生的實驗成績，能夠?qū)W(xué)生實驗學(xué)習起到較好的引導(dǎo)作用，激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，規(guī)范學(xué)生的實驗過程，提高學(xué)生的實驗?zāi)芰3]。流體力學(xué)實驗考核體系根據(jù)實驗教學(xué)的過程，對實驗前、實驗中、實驗后各個環(huán)節(jié)，分別進行具體考核，提出了一套新的實驗考核體系。該實驗考核體系從實驗整體出發(fā)，注重培養(yǎng)學(xué)生各項實驗?zāi)芰Γ岣邔W(xué)生綜合素質(zhì)，提倡自主實驗來提高學(xué)生的學(xué)習自主性，通過定性定量的實驗操作考核來提高學(xué)生的實際動手能力，以實驗創(chuàng)新考核來推動學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而真正提高實驗教學(xué)效果。

參考文獻

[1]　葛年明、周泉.電子電工實驗考核方法的改革〔J〕.實驗技術(shù)與管理，2008(4):146-147，166