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流體力學(xué)及其工程應(yīng)用范文第1篇

論文摘要：根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)特點(diǎn)，分析了該專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課“工程流體力學(xué)”和主干專業(yè)課“水污染控制工程”在教學(xué)中存在的問題，文章從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、師資配置、考核方式四個(gè)方面提出了“工程流體力學(xué)”和“水污染控制工程”教學(xué)改革思路。

論文關(guān)鍵詞：環(huán)境工程專業(yè)；工程流體力學(xué)；水污染控制工程；教學(xué)改革

“工程流體力學(xué)”是研究流體（液體、氣體）處于平衡狀態(tài)和流動(dòng)狀態(tài)時(shí)的力學(xué)規(guī)律、流體與固體之間的相互作用及其在工程技術(shù)中應(yīng)用的一門科學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)獨(dú)立分支，有其自身的理論體系，其基礎(chǔ)理論主要由三部分組成：流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)?！八廴究刂乒こ獭笔顷P(guān)于控制水體污染途徑以及各種廢水處理方法（包括物理處理方法、化學(xué)處理方法、生物處理方法等）的基本理論、工作原理及設(shè)計(jì)計(jì)算的一門科學(xué)?！肮こ塘黧w力學(xué)”是環(huán)境工程專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，“水污染控制工程”是環(huán)境工程專業(yè)的核心專業(yè)課，這兩門課程在環(huán)境工程專業(yè)本科教學(xué)中有著舉足輕重的作用，同時(shí)兩者之間也存在著重要的相互理論關(guān)系。

“工程流體力學(xué)”是水利、環(huán)境、能源、土木、機(jī)械、動(dòng)力等學(xué)科的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，該課程的教學(xué)內(nèi)容紛繁豐富，其特點(diǎn)是理論性和綜合性比較強(qiáng)，概念抽象，難于理解?！八廴究刂乒こ獭闭n程內(nèi)容與“工程流體力學(xué)”內(nèi)容結(jié)合相對比較緊密，如城市排水溝道系統(tǒng)、各種污水處理構(gòu)筑物等的設(shè)計(jì)計(jì)算，以及在構(gòu)筑物中的生化反應(yīng)、化學(xué)絮凝反應(yīng)中水力條件的控制等均是工程流體力學(xué)理論知識(shí)在水污染控制工程中的實(shí)際應(yīng)用。目前，在環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)方面，“工程流體力學(xué)”和“水污染控制工程”課程正面臨著比較尷尬的局面：一方面課程內(nèi)容趨于復(fù)雜和廣泛；另一方面在課時(shí)量逐漸壓縮的情況下，“工程流體力學(xué)”和“水污染控制工程”教學(xué)內(nèi)容沒有起到應(yīng)有的相互銜接，教學(xué)內(nèi)容彼此脫離。由此形成環(huán)境工程專業(yè)“工程流體力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)課銜接不夠，在教學(xué)過程中學(xué)生感到內(nèi)容枯燥，概念抽象；而在“水污染控制工程”教學(xué)過程中，學(xué)生感到工程流體力學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)不扎實(shí)，不能夠熟練應(yīng)用工程流體力學(xué)基礎(chǔ)理論解決水污染控制工程方面的實(shí)際問題。

針對目前環(huán)境工程專業(yè)課程設(shè)置及教學(xué)內(nèi)容的狀況，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、師資配置、考核方式四個(gè)方面提出“工程流體力學(xué)”與“水污染控制工程”教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。

一、改革教學(xué)內(nèi)容

對“工程流體力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)特點(diǎn)，重構(gòu)環(huán)境工程專業(yè)的“工程流體力學(xué)”課程，對該課程中的主要內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，緊密結(jié)合后續(xù)專業(yè)課“水污染控制工程”的內(nèi)容進(jìn)行改編，為“水污染控制工程”的講授奠定基礎(chǔ)理論知識(shí)?！肮こ塘黧w力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容主要包括理論教學(xué)和實(shí)踐性教學(xué)兩部分，其中在理論教學(xué)內(nèi)容部分，如“工程流體力學(xué)”中涉及到的流體粘滯性、流體內(nèi)摩擦定律等內(nèi)容，結(jié)合水污染控制工程的斜板斜管沉淀池中水的流態(tài)所需要的雷諾數(shù)內(nèi)容為實(shí)例進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革；“流體靜力學(xué)”中絕對壓強(qiáng)、相對壓強(qiáng)、真空度等概念、理論在水污染控制工程中虹吸濾池、脈沖澄清池以及沉淀池、污泥濃縮池重力式排泥所需要的靜水頭壓力等實(shí)際工程中的應(yīng)用為實(shí)例進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革；流體運(yùn)動(dòng)學(xué)中基本理論對“水污染控制工程”中的數(shù)學(xué)模式的建立為實(shí)例進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革；“流體動(dòng)力學(xué)”中壓力損失理論在水污染控制工程中的水力計(jì)算，水射器理論在水污染控制工程中的計(jì)量作用、加藥作用、射流曝氣作用為實(shí)例進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革等。其次，“工程流體力學(xué)”實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容部分，改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，除驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)之外，增加工程應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)，如文丘里流量計(jì)、三角堰流量計(jì)、巴氏計(jì)量槽、畢托管測速儀、虹吸管、孔口與管嘴的工程應(yīng)用等內(nèi)容，既加強(qiáng)了動(dòng)手操作能力，也培養(yǎng)了學(xué)生將基礎(chǔ)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的綜合分析與應(yīng)用能力，不僅使教學(xué)內(nèi)容豐富，也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性。

對“水污染控制工程”教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革包括理論教學(xué)內(nèi)容改革和實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容改革，強(qiáng)調(diào)“工程流體力學(xué)”基礎(chǔ)理論知識(shí)在水污染控制工程中的應(yīng)用。在理論教學(xué)內(nèi)容方面，“水污染控制工程”中的污水溝道系統(tǒng)水力計(jì)算、水處理構(gòu)筑物中水力參數(shù)的確定、污水在構(gòu)筑物中的最佳流態(tài)、各水處理構(gòu)筑物之間高程布置、混合反應(yīng)池中攪拌強(qiáng)度的確定、過濾池中配水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其濾速確定等一系列涉及工程流體力學(xué)問題的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行必要教學(xué)改革，加強(qiáng)學(xué)生對“工程流體力學(xué)”基礎(chǔ)理論知識(shí)在水污染控制工程中的工程應(yīng)用有一個(gè)更清晰的認(rèn)識(shí)，理解“工程流體力學(xué)”基礎(chǔ)理論知識(shí)在水污染控制工程中的重要性，使學(xué)生既掌握了“水污染控制工程”應(yīng)用設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)原則、計(jì)算方法等知識(shí)，也加強(qiáng)了學(xué)生對“工程流體力學(xué)”基礎(chǔ)知識(shí)在水污染控制實(shí)際工程的應(yīng)用。在實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容方面，加強(qiáng)工程性應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，從不同的工業(yè)企業(yè)和居民生活區(qū)采集不同的廢水水樣，根據(jù)化驗(yàn)所得廢水水質(zhì)，確定所采用的處理技術(shù)和處理工藝，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在各種廢水處理工藝中所選擇的工程流體力學(xué)水力參數(shù)，基于“工程流體力學(xué)”基礎(chǔ)理論知識(shí)分析廢水處理工藝水力參數(shù)的合理性。

二、改革教學(xué)模式

“工程流體力學(xué)”特點(diǎn)是理論性、綜合性、系統(tǒng)性較強(qiáng)，概念抽象、邏輯結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)。目前傳統(tǒng)的教學(xué)模式基本上是教師講、學(xué)生聽，“授—受”型單一模式，盡管在學(xué)的過程中采用了多種形式的多媒體教學(xué)方式，但仍沒有改變學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的被動(dòng)地位，學(xué)生缺乏主動(dòng)性和實(shí)踐性。改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，實(shí)施探究式、啟發(fā)式、開放式的創(chuàng)新教學(xué)模式，結(jié)合水污染控制工程中的實(shí)際問題，以工程實(shí)例為背景，應(yīng)用工程流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際工程問題，誘導(dǎo)學(xué)生積極思考，在教學(xué)過程中形成教學(xué)互動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和參與性。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容性質(zhì)，“工程流體力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容可以分為基礎(chǔ)理論和實(shí)際工程應(yīng)用兩個(gè)部分。在流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)三個(gè)基礎(chǔ)理論部分，采用形象化的多媒體演示、軟件模擬、小型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合探究式、啟發(fā)式教學(xué)模式，鼓勵(lì)學(xué)生課堂討論；在實(shí)際工程應(yīng)用教學(xué)部分，如孔口管嘴、有壓管流和明渠流部分，以水污染控制工程中的工程實(shí)例為背景，采用適量的實(shí)際工程圖片，豐富教學(xué)信息量，刺激學(xué)生的感官，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)生的思路，開闊學(xué)生的視野，可以使枯燥、乏味的內(nèi)容變得趣味盎然，使抽象、晦澀的內(nèi)容變得直觀生動(dòng)。

“水污染控制工程”特點(diǎn)是實(shí)踐性、工程應(yīng)用性強(qiáng)，因?yàn)椴煌膹U水水質(zhì)達(dá)到處理要求所采用的處理技術(shù)、處理工藝不同；即便相同的廢水水質(zhì)，如果污水量不同，所采用的處理工藝也不同；一個(gè)廢水處理工程，即廢水水質(zhì)、水量數(shù)據(jù)相同，也可以采用不同的處理技術(shù)和處理工藝，工程流體力學(xué)參數(shù)的選擇是確定不同廢水處理技術(shù)、工藝的主要影響因素之一。因此，在“水污染控制工程”的教學(xué)過程中，改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，實(shí)施探究式、啟發(fā)式、開放式的實(shí)踐教學(xué)模式，以工程實(shí)例為背景，通過開放性的實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)正確選擇工程流體力學(xué)參數(shù)，并通過實(shí)驗(yàn)研究對參數(shù)的選擇、廢水處理效果等進(jìn)行科學(xué)驗(yàn)證。通過工程實(shí)例和實(shí)踐性教學(xué)改革，使學(xué)生既對廢水處理工程設(shè)計(jì)過程有一個(gè)清晰的思路，又能達(dá)到舉一反三的效果。

三、優(yōu)化師資配置

師資隊(duì)伍優(yōu)化，一靠資源，二靠制度，師資隊(duì)伍優(yōu)化也是一個(gè)相對的漸進(jìn)過程，優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)和措施與所處時(shí)代、社會(huì)背景及其自身所處發(fā)展階段和學(xué)科特色有關(guān)。環(huán)境工程專業(yè)特點(diǎn)要求師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量可靠?！肮こ塘黧w力學(xué)”與“水污染控制工程”是本專業(yè)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課和主干專業(yè)課，兩門課程在講授過程中存在著千絲萬縷的必然聯(lián)系，這就對師資配置和師資隊(duì)伍建設(shè)提出了更高的要求。首先，建立高質(zhì)量的師資隊(duì)伍，定期或不定期對教師進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)和實(shí)踐工程訓(xùn)練，要求講授“工程流體力學(xué)”和“水污染控制工程”兩門課程的教師對兩個(gè)學(xué)科均有一定的研究，或者承擔(dān)一定量研究科研工作，洞悉當(dāng)前“工程流體力學(xué)”和“水污染控制工程”發(fā)展的最新前沿理論和技術(shù)；其次，在師資配置方面，要求講授“工程流體力學(xué)”的教師對“水污染控制工程”有一定的研究或承擔(dān)相關(guān)科研項(xiàng)目，講授“水污染控制工程”的教師對“工程流體力學(xué)”有扎實(shí)的理論研究或承擔(dān)相關(guān)的科研項(xiàng)目；第三，建立教師研討會(huì)制度，講授“工程流體力學(xué)”的和講授“水污染控制工程”的教師定期或不定期舉行教學(xué)研討會(huì)，避免兩門課程的講授內(nèi)容出現(xiàn)彼此分裂現(xiàn)象。如果在師資配置中，講授“工程流體力學(xué)”的教師畢業(yè)于力學(xué)專業(yè)，即使講授“工程流體力學(xué)”的教師對力學(xué)有很高的造詣，對該門課程的講授有聲有色，但如果該教師對環(huán)境工程專業(yè)“水污染控制工程”專業(yè)理論知識(shí)或?qū)嵺`工程知之甚少，那么在教學(xué)過程中，必然不能夠?qū)ⅰ肮こ塘黧w力學(xué)”與“水污染控制工程”教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，對環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生來說，這樣的師資配置，必定不是最優(yōu)化的師資配置。

四、改革考核方式

流體力學(xué)及其工程應(yīng)用范文第2篇

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；課程改革；考核方式；教學(xué)方法

0引言

《流體力學(xué)》是工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，在各工程領(lǐng)域也有著非常廣泛的應(yīng)用[1-3]。通過對流體力學(xué)的學(xué)習(xí)掌握就可以為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而在實(shí)地教學(xué)中卻存在諸多問題。因?yàn)榇蟛糠直究粕郧敖佑|的力學(xué)都是簡單的固體力學(xué)，研究的是看得見摸得著的事物。而流體力學(xué)著重研究流體的靜止及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的規(guī)律，研究流體的質(zhì)量守恒、能量守恒及動(dòng)量守恒三大定律及其應(yīng)用，對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)要求較高，課程中的概念較抽象、公式較復(fù)雜[4]，使很多學(xué)生難以理解其知識(shí)點(diǎn)，難以把握學(xué)習(xí)的要領(lǐng)，進(jìn)而容易遺忘或者產(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此，根據(jù)安全工程專業(yè)特點(diǎn)，對流體力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等進(jìn)行改革是非常必要的。

1課程教學(xué)特點(diǎn)及現(xiàn)狀

《流體力學(xué)》是安全工程專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)必修課程，是一門多學(xué)科交叉融合的課程，涉及數(shù)學(xué)、物理學(xué)、力學(xué)等，理論性和工程實(shí)用性都較強(qiáng)。課程的研究對象為流體，區(qū)別于固體的主要特點(diǎn)是易流動(dòng)，課程中的許多概念較為抽象，且方程的推導(dǎo)需要運(yùn)用數(shù)學(xué)的方法，對學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析問題的能力要求較高，總體來說，學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。目前，《流體力學(xué)》的課堂教學(xué)以理論知識(shí)講解為主，習(xí)題練習(xí)為輔，要求學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、理解能力、邏輯思維能力較好，課上認(rèn)真聽講，課后及時(shí)復(fù)習(xí)鞏固。但是學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性不高，課程作業(yè)的完成質(zhì)量不高，只是單一的應(yīng)付考試。

2課程改革探討

為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，適應(yīng)新形勢下應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生分析及解決流體力學(xué)問題的能力，及運(yùn)用流體力學(xué)方法進(jìn)行科學(xué)研究的基本能力，并為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。本文擬從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核形式三個(gè)方面對《流體力學(xué)》課程進(jìn)行改革。

2.1教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)《流體力學(xué)》在安全工程專業(yè)中的課程定位，將流體力學(xué)的內(nèi)容分為流體靜力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、流動(dòng)阻力及能力損失、管路流動(dòng)、相似原理及因次分析等五大模塊。課程內(nèi)容圍繞流體靜止、運(yùn)動(dòng)兩個(gè)狀態(tài)及力學(xué)的三大方程展開，由淺入深。培養(yǎng)學(xué)生的工科思想及意識(shí)，能夠?qū)Π踩こ虒I(yè)的流體力學(xué)問題進(jìn)行分析。

2.2教學(xué)方法

整合傳統(tǒng)和現(xiàn)代教學(xué)手段，采用不同的教學(xué)方式，如課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)相結(jié)合，將相關(guān)的習(xí)題解答方法及課堂練習(xí)同步至超星在線課堂，給學(xué)生課后復(fù)習(xí)鞏固提供資料，并通過網(wǎng)絡(luò)資源及時(shí)進(jìn)行解答；多媒體教學(xué)與板書結(jié)合，將復(fù)雜的流體流動(dòng)過程以多媒體動(dòng)畫的形式展現(xiàn)出來，讓學(xué)生更直觀的了解某種現(xiàn)象，增加對理論知識(shí)的理解和掌握；增加課堂習(xí)題練習(xí)及講解，注重師生互動(dòng)，注重理論練習(xí)實(shí)際，在課堂組織教學(xué)中通過師生互動(dòng)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，并通過該環(huán)節(jié)了解學(xué)生課堂知識(shí)的掌握情況，及時(shí)調(diào)整講授方法。

2.3考核方式

采用多元化的考核方式，變單純的期末考試為平時(shí)和期末多層次考試，建立平時(shí)成績考核機(jī)制。平時(shí)成績考核包括章節(jié)測試、期中測試、課后作業(yè)、課堂練習(xí)及課考勤四部分內(nèi)容，其中每一部分成績占總成績的10%；期末考試成績占總成績的60%。章節(jié)測試一般是針對每一章的重點(diǎn)難點(diǎn)，用3-5道典型習(xí)題，耗時(shí)45min，檢測學(xué)生的掌握情況。要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，章節(jié)測試的平均成績計(jì)入期末綜合評定成績。對于章節(jié)測試的習(xí)題進(jìn)行批改、統(tǒng)計(jì)成績、分析成績，并對教學(xué)方法進(jìn)行反饋，及時(shí)調(diào)整。課堂練習(xí)一般針對課堂中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行測試，習(xí)題主要以填空、選擇、判斷的形式出現(xiàn)，方便、靈活、易于控制時(shí)間。通過練習(xí)，讓學(xué)生查缺補(bǔ)漏，同時(shí)根據(jù)練習(xí)情況及時(shí)調(diào)整授課進(jìn)度及方法，確保學(xué)生對課程知識(shí)的主要內(nèi)容了解和掌握。課后練習(xí)是對課程內(nèi)容的鞏固和補(bǔ)充，是對學(xué)生理論知識(shí)運(yùn)用情況的檢測，但課后作業(yè)易出現(xiàn)抄襲現(xiàn)象，對于疑似抄襲的作業(yè)，作業(yè)的分值不會(huì)給高分，通過課堂的互動(dòng)可以判斷抄襲者的范圍，在課后習(xí)題講解過程中有意讓抄襲者進(jìn)行講解，同時(shí)通過作業(yè)重復(fù)練習(xí)，讓學(xué)生真正理解作業(yè)的解題思路及方法。

流體力學(xué)及其工程應(yīng)用范文第3篇

關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；動(dòng)量方程；科研能力培養(yǎng)

作者簡介：韋魯濱（1962-），男，江蘇揚(yáng)州人，中國礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，教授；曾鳴（1957-），男，重慶人，中國礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，教授。（北京 100083）

基金項(xiàng)目：本文系中國礦業(yè)大學(xué)（北京）課程建設(shè)與教學(xué)改革項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：K120304）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-0079（2013）10-0085-01

“工程流體力學(xué)”涉及數(shù)學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)內(nèi)容和必要的工程背景。作為礦物加工、化工等學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課，“工程流體力學(xué)”課程理論性強(qiáng)、概念多、公式煩雜、工程應(yīng)用廣，對學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)和聯(lián)系實(shí)際的能力要求較高，是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)、科學(xué)研究和工程應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。因此，教師在傳授課程知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，更要注重學(xué)生學(xué)習(xí)、綜合運(yùn)用以及科研實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

一、注重課程導(dǎo)論，激發(fā)求知興趣

“工程流體力學(xué)”學(xué)時(shí)少、任務(wù)重，教師講授課程導(dǎo)論時(shí)要確保學(xué)生在對課程有整體認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，激發(fā)他們對課程的求知欲望和學(xué)習(xí)興趣，豐富學(xué)生的想象力。流體力學(xué)是研究流體運(yùn)動(dòng)及其作用的學(xué)科，從數(shù)學(xué)的角度看，流體力學(xué)是對有解方程在不同定解條件下的求解；從美學(xué)的角度看，流體力學(xué)將變化萬千的流體世界，按照相對簡單的數(shù)學(xué)規(guī)律給予描述，體現(xiàn)了客觀世界的內(nèi)在美與和諧；從物理和工程的角度看，流體力學(xué)是一個(gè)由一般到特殊，再由特殊到一般的過程，即對現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行簡化，提出方程并構(gòu)造定解條件，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)法、解析法和數(shù)值模擬法等手段去尋求問題的答案，再回到所設(shè)定問題，根據(jù)所解的特定問題尋找?guī)в衅毡樾缘囊?guī)律，從而指導(dǎo)進(jìn)一步研究和實(shí)踐的過程。這樣的講授能使學(xué)生從不同角度理解流體力學(xué)的美與價(jià)值。

引入學(xué)生感興趣和當(dāng)今工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題，分析流體力學(xué)知識(shí)在其中的應(yīng)用。如運(yùn)載火箭整流罩形狀變化對火箭飛行過程的作用；鯊魚皮泳衣對運(yùn)動(dòng)員游泳速度的影響等。通過相關(guān)問題的討論，學(xué)生了解學(xué)習(xí)這門課以后，能夠運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際生活和工程實(shí)踐中的問題，從而增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力，調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性。

二、注重深入淺出，促進(jìn)消化吸收

“工程流體力學(xué)”的講授過程要求內(nèi)容深入淺出、淺顯易懂，由靜力學(xué)到動(dòng)力學(xué)，由理想流體到粘性流體。學(xué)生在對簡單知識(shí)充分了解和掌握的基礎(chǔ)上能夠更容易接受相關(guān)的擴(kuò)展和推廣的知識(shí)點(diǎn)。以恒定不可壓縮流體的動(dòng)量方程為例，具體說明深入淺出的授課過程：將問題簡化，給出限定條件，即在恒定漸變流的過水?dāng)嗝嫔狭蟹匠蹋挥蓜?dòng)力守恒的角度給出質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量方程；假設(shè)將流體看成系統(tǒng)，利用拉格朗日觀點(diǎn)解釋；結(jié)合不可壓縮流體連續(xù)性方程得出：

（1）

其歐拉觀點(diǎn)的物理解釋為，作用于控制體上的合力等于單位時(shí)間流出控制體的動(dòng)量減去流入控制體的動(dòng)量；由物理解釋可知其在漸變流過水?dāng)嗝?，速度分布不均勻的情況下仍然成立；由恒定不可壓縮流體總流動(dòng)量方程對任意封閉管面的控制體均成立，可進(jìn)一步推廣為雷諾輸運(yùn)方程：

（2）

其中，P為任何物理量。

上述循序漸進(jìn)的過程表明，先對問題進(jìn)行適當(dāng)簡化，后逐漸由淺入深、層層推進(jìn)，有助于學(xué)生對較難知識(shí)點(diǎn)的接收、理解和掌握。

三、注重物理解釋，加強(qiáng)理解記憶

“工程流體力學(xué)”涉及的數(shù)學(xué)公式較多，授課過程中若過分強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)推導(dǎo)會(huì)使得學(xué)生提不起興趣且難于理解和記憶，注重相關(guān)公式的物理解釋可以加強(qiáng)學(xué)生對公式的理解程度，便于記憶和應(yīng)用。如，理想流體恒定元流的伯努利方程一般給出的是歐拉描述法解釋，還可給出更為直觀的拉格朗日描述法解釋：重力作用下的恒定不可壓縮理想流體，給定質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能在流動(dòng)過程中保持不變。

例如，“工程流體力學(xué)”中經(jīng)常涉及的隨體導(dǎo)數(shù)運(yùn)算符號，除了解釋位移加速度和當(dāng)?shù)丶铀俣戎?，還應(yīng)將隨體導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用范圍自然延伸，拓展后的物理意義為：追蹤觀察場中的某一流體質(zhì)點(diǎn)，單位時(shí)間內(nèi)該質(zhì)點(diǎn)的物理量在流動(dòng)過程中的變化。隨體導(dǎo)數(shù)物理意義可用于不可壓縮流體連續(xù)性方程的導(dǎo)出，糾正了不可壓縮流體密度為常數(shù)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。綜上所述，物理解釋無論是對學(xué)生理解概念和公式，還是對知識(shí)的進(jìn)一步應(yīng)用都具有較大促進(jìn)作用。

四、注重詳略得當(dāng)，掌握重點(diǎn)知識(shí)

“工程流體力學(xué)”涉及范圍廣，知識(shí)點(diǎn)多，若面面俱到地將教材內(nèi)容一并灌輸給學(xué)生，會(huì)增加他們的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，很難達(dá)到很好的教學(xué)效果。因此，要在整個(gè)教學(xué)過程中貫穿“少而精”的原則，對于那些學(xué)生已經(jīng)學(xué)過或能夠自學(xué)理解的內(nèi)容安排課下自學(xué)，對于專業(yè)不相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)刪減；要重點(diǎn)突出、究其實(shí)質(zhì)，詳略對比，使學(xué)生能夠由此及彼，觸類旁通。例如，《工程

流體力學(xué)》教材中密度、浮力、壓力等知識(shí)點(diǎn)在普通物理的課程中已經(jīng)有所涉及，完全可以安排學(xué)生自學(xué)；而流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程、伯努利方程和動(dòng)量方程作為研究流體運(yùn)動(dòng)的核心內(nèi)容則需要多花精力，詳細(xì)講解。在學(xué)生已掌握核心內(nèi)容基礎(chǔ)上，知識(shí)點(diǎn)的進(jìn)一步擴(kuò)展和延伸可以通過對比方式給出，省去復(fù)雜的推導(dǎo)過程，使學(xué)生遇到相關(guān)問題時(shí)直接應(yīng)用即可。例如，動(dòng)量矩方程可以確定運(yùn)動(dòng)流體與邊界之間的作用力位置，在介紹動(dòng)量矩方程時(shí)可以簡單地與動(dòng)量方程對比得出，而無需進(jìn)行過程推演，進(jìn)而可知恒定不可壓縮流體的動(dòng)量矩方程，其物理意義為：

（3）

合力矩等于單位時(shí)間從控制體輸出的流體動(dòng)量矩減去向控制體內(nèi)輸入的流體動(dòng)量矩。以上過程表明，對于重點(diǎn)知識(shí)的掌握有助于相關(guān)知識(shí)的拓展，因此要詳略得當(dāng)，使學(xué)生學(xué)習(xí)過程更輕松。

五、注重工程背景，培養(yǎng)科研能力

教師在授課過程中一方面要考慮學(xué)生對各個(gè)知識(shí)點(diǎn)掌握，另一方面還要培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)以及科研和工程實(shí)踐能力，以便學(xué)生在將來的學(xué)習(xí)和工作中能夠?qū)W以致用。一個(gè)簡單的水流經(jīng)過噴管的過程就涉及伯努利方程、連續(xù)性方程和動(dòng)量方程。因此，要想很好地掌握理論知識(shí)，解決實(shí)際問題，對工程流體力學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力必不可少?！肮こ塘黧w力學(xué)”作為礦物加工工程專業(yè)的專業(yè)課，在礦物分離過程中應(yīng)用極其廣泛，教師在授課過程中應(yīng)結(jié)合選礦應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行講解，使學(xué)生在掌握理論知識(shí)的同時(shí)體會(huì)到在具體問題解決過程中如何分析和建模。例如，跳汰機(jī)可看作一個(gè)不等斷面的連通管，其水流運(yùn)動(dòng)是周期性的非定常流，各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度隨位置和時(shí)間而變，且推動(dòng)水流運(yùn)動(dòng)的源動(dòng)力也不是恒定的，而是時(shí)間的函數(shù)；水力旋流器內(nèi)流體速度切向速度可由強(qiáng)制渦和準(zhǔn)自由渦描述，顆粒在水力旋流器離心力場的分離可從顆粒重力場中分離類比推演。通過理論結(jié)合實(shí)際的方式，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐中認(rèn)識(shí)問題和解決問題的能力。

六、結(jié)束語

“工程流體力學(xué)”作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，既有較強(qiáng)的理論性，又和工程實(shí)踐緊密結(jié)合。因此學(xué)好這門課程對學(xué)生綜合運(yùn)用、科學(xué)研究、工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)都具有重要意義。教師在教學(xué)過程中，應(yīng)充分做到內(nèi)容、方法和手段相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)和綜合運(yùn)用的能力，為將來從事科學(xué)研究和工程實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]禹華謙.工程流體力學(xué)（水力學(xué)）[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2009.

流體力學(xué)及其工程應(yīng)用范文第4篇

關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；教學(xué)改革；第一次課

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）24-0218-02

工程流體力學(xué)課程在我校這一工科院校中，長期以來，本科生在未學(xué)習(xí)之前，已經(jīng)從他人那里了解到，這門課很難，不好學(xué)，不好過關(guān)。學(xué)生認(rèn)為流體力學(xué)難學(xué)的后果，直接反映在多年來很少有人、甚至無人報(bào)考我校工科流體力學(xué)方向的碩士和博士，致使我校工程流體力學(xué)方向后續(xù)人才短缺，學(xué)科建設(shè)出現(xiàn)重重困難。那么作者希望學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程的過程中，是輕松、主動(dòng)而有興趣地去學(xué)習(xí)。為了幫助學(xué)生克服畏難情緒，對工程流體力學(xué)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，輕松學(xué)好這門課，作者在十幾年的教學(xué)過程當(dāng)中，積累了一些經(jīng)驗(yàn)。開好頭，為課程打好良好的第一印象非常關(guān)鍵，所以作者非常重視第一次課的講授內(nèi)容，以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)信心和培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣為主要目的，為順利完成該課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

一、第一次課的教學(xué)內(nèi)容

在第一次課，首先自我介紹，然后點(diǎn)名相互認(rèn)識(shí)，留下聯(lián)系方式，介紹教材和參考書，授課的章節(jié)和學(xué)時(shí)安排等常規(guī)內(nèi)容外，講授內(nèi)容主要分為兩大塊：（1）上課要求；（2）緒論。

1.上課要求。上課要求主要包括課程學(xué)習(xí)目的和意義、出席和上課紀(jì)律要求、作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求、考核方法等內(nèi)容。①學(xué)習(xí)目的和意義。學(xué)習(xí)目的和意義按照大綱要求，掌握流體力學(xué)的基本知識(shí)，及其解決問題的基本方法和基本實(shí)驗(yàn)技能。強(qiáng)調(diào)“基本”的含義，因?yàn)槭鞘状谓佑|本課程，系統(tǒng)介紹流體力學(xué)知識(shí)，對大家的要求是“基本”的，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)僅這些即將學(xué)的基本知識(shí)也能夠解決一些工程應(yīng)用的問題，并簡單舉例。②出席和上課紀(jì)律要求。出席和上課紀(jì)律應(yīng)該遵守學(xué)校規(guī)定，但是考慮到學(xué)生個(gè)體的不同。所以有必要讓學(xué)生清楚什么樣的行為是被接受的、允許的，不要出現(xiàn)行為困難的問題。③作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求。作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告會(huì)出現(xiàn)抄襲現(xiàn)象，回避是沒有用的，所以上課時(shí)直接指出來，希望將抄襲現(xiàn)象弱化。指出要借鑒，而不是抄襲。這樣大大降低了學(xué)生不經(jīng)過理解地抄襲作業(yè)現(xiàn)象。④考核方法。將考核方式明確地告訴學(xué)生，是平時(shí)成績和課程結(jié)束后的閉卷考試成績各占一定比例，綜合評出成績。并計(jì)算出考核通過的最低考試成績。同時(shí)強(qiáng)調(diào)不存在不通過比例。這樣可以避免兩種不良現(xiàn)象發(fā)生，一是學(xué)生會(huì)盲目認(rèn)為很難學(xué)，不能過關(guān)而放棄學(xué)習(xí)，二是成績差的學(xué)生會(huì)因?yàn)榕琶傇诤竺妫艞墝W(xué)習(xí)。

2.緒論。緒論主要包括工程流體力學(xué)研究內(nèi)容、課程特點(diǎn)、研究方法、解題步驟、學(xué)習(xí)方法和大學(xué)生認(rèn)知階段，等等方面。重點(diǎn)講前三點(diǎn)涉及的內(nèi)容。①流體力學(xué)研究內(nèi)容。講述工程流體力學(xué)研究內(nèi)容首先展開講解的是研究對象為流體，此時(shí)雖然沒有講流體的定義，但是還是提出請學(xué)生舉例哪些物質(zhì)是流體？讓學(xué)生從最簡單的問題開始流體力學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)。學(xué)生說對了予以肯定。學(xué)生會(huì)將多相流和塑性物質(zhì)列進(jìn)來，也要說清楚與本課程所學(xué)流體的區(qū)別和聯(lián)系，并將學(xué)生想不到的流體補(bǔ)充出來，還告訴學(xué)生目前最新研究方向在處理流固相互作用時(shí)有提出將固體處理為特殊流體，以簡化流固交界面的處理；還有已有研究表明固體顆粒的高速運(yùn)動(dòng)遵循流體力學(xué)規(guī)律，以及當(dāng)車流量和人流量很大時(shí)，被稱為交通流，猶如流體流動(dòng)一樣，那么在后續(xù)課程講解中可將高密度、大流量的人群流動(dòng)現(xiàn)象用來形象化的闡述流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，幫助學(xué)生理解抽象的流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使問題直觀。還需要指出，最常見的流體是空氣和水，人類無時(shí)無刻不處于空氣和水當(dāng)中，提醒學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，可以將所學(xué)知識(shí)放到自己熟悉的環(huán)境中去理解，比如池塘或小河中的水、教室里的空氣，等等。將理論知識(shí)與生活結(jié)合起來，既能幫助理解所學(xué)知識(shí)，又能將知識(shí)應(yīng)用起來，提高學(xué)習(xí)興趣。②流體力學(xué)課程特點(diǎn)。流體力學(xué)課程的特點(diǎn)主要講三點(diǎn)，一是一門技術(shù)（專業(yè)）基礎(chǔ)性課程；二是用場的觀點(diǎn)研究問題；三是概念多、公式多。它是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，從實(shí)踐中抽象出來，再應(yīng)用到實(shí)踐中去；所以課程知識(shí)可用于解決工程實(shí)際問題。用場的觀點(diǎn)研究問題。首先提問，說到“場”大家會(huì)想到什么？有的同學(xué)很高端大氣上檔次地回答重力場、電場、磁場，那我繼續(xù)問還有呢？有的學(xué)生開玩笑說操場，好像在說操場不夠檔次、不夠科學(xué)。而我肯定“操場”，因?yàn)槭窍嗤摹皥觥弊致?，而且還有工場、商場、廣場等。然后引導(dǎo)學(xué)生思考，既然用相同的“場”字，其中必有共同點(diǎn)，它是什么？學(xué)生想出來了，是某某占據(jù)的空間。以此類推，流體占據(jù)的空間就是“流場”，概念很容易就被理解了。同時(shí)還讓學(xué)生意識(shí)到科學(xué)不是高不可攀的，做科學(xué)時(shí)不要端起架子，它是很貼近生活的。流場的概念出來了，但是其空間的大小呢？這個(gè)問題也必須解釋清楚。首先提出兩個(gè)問題讓學(xué)生思考：海洋是海水占據(jù)的空間，是一個(gè)流場嗎？大氣層是空氣占據(jù)的空間，是一個(gè)流場嗎？其實(shí)流場的大小與我們要研究的空間范圍有關(guān)。比如，我們現(xiàn)在想知道教室內(nèi)空氣的溫度分布，那么要分析的流場就是教室內(nèi)空氣占據(jù)的空間；如果要預(yù)報(bào)中國天氣，那么中國上空的大氣層或者更大范圍就是要研究的流場；如果想了解南海海洋環(huán)流、潮汐流動(dòng)等，南海海水占據(jù)的空間就是要求解的流場。將抽象概念與實(shí)際結(jié)合，在易于理解的同時(shí)，引起學(xué)習(xí)興趣。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步與物理量場聯(lián)系起來，流場中的物理量，比如速度，是時(shí)間和空間函數(shù)，被稱為速度場，還有壓力場，等等。場是具有連續(xù)無窮維自由度的系統(tǒng)，那么流場的速度場、壓力場，等等具有連續(xù)性，與第一章中連續(xù)介質(zhì)假設(shè)內(nèi)容一致，在這里提到，為后面學(xué)習(xí)埋下伏筆。概念多、公式多的原因是因?yàn)樵谝郧暗膶W(xué)習(xí)過程中鮮有接觸與流體力學(xué)有關(guān)的知識(shí)，導(dǎo)致大量的專業(yè)術(shù)語集中出現(xiàn)。但是這些概念、公式并不是全新的。比如流體質(zhì)點(diǎn)的概念與以前物理中所學(xué)的質(zhì)點(diǎn)概念是很一致的；多的公式其實(shí)是質(zhì)量守恒定律、牛頓定律、能量守恒定律、動(dòng)量定理，等等在流體力學(xué)中的表達(dá)形式，比如連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律的表達(dá)形式，伯努利方程與能量守恒定律相吻合，歐拉方程、Navier-Stokes方程是牛頓運(yùn)動(dòng)定律的表現(xiàn)形式，動(dòng)量方程是動(dòng)量定理的表達(dá)，把要學(xué)到的主要方程名稱在此敘述一遍，目的是讓學(xué)生有個(gè)初步接觸，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下鋪墊。③流體力學(xué)研究方法。流體力學(xué)研究方法主要有三種：解析方法、實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)值計(jì)算方法。本課程主要介紹解析方法，有一章是專門介紹實(shí)驗(yàn)研究方法的，而數(shù)值計(jì)算方法本課程幾乎不涉及，由計(jì)算流體力學(xué)講解。并強(qiáng)調(diào)，求解的基本方程是連續(xù)性方程、歐拉方程或Navier-Stokes方程，那么為什么基本方程一樣，可以求解出各種不同的流動(dòng)？于是提出邊界條件和初始條件的概念，使邊界條件和初始條件的重要性一目了然；也為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，并引起學(xué)生的興趣和重視。

二、結(jié)論與展望

通過第一次課，使學(xué)生對整個(gè)課程的要求、特點(diǎn)、內(nèi)容有一個(gè)整體了解，做到心中有數(shù)，克服不良情緒，從不同方面讓學(xué)生做好學(xué)習(xí)的心理準(zhǔn)備。第一次課，如果是一個(gè)良好開端，并為后續(xù)學(xué)習(xí)做了大量鋪墊，使學(xué)生獲得了自信，并激發(fā)了其學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)生后面的學(xué)習(xí)將會(huì)順利很多。工程流體力學(xué)是大部分工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，作者希望學(xué)生靈活掌握流體力學(xué)知識(shí)，并能夠在工作中活學(xué)活用。

參考文獻(xiàn)：

[1]許維德.流體力學(xué)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1979.

[2]張也影.流體力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1999.

流體力學(xué)及其工程應(yīng)用范文第5篇

Fluid Mechanics Course Teaching Design

Based on Virtual Experiment Platform

GAO Junxia

（Department of Mechanical and Electrical Engineering， Tangshan College， Tangshan， Hebei 063000）

Abstract Fluid mechanics courses for abstract concepts， theories and strong， fluid movement and the lack of student perceptions of the characteristics of the fluid dynamics of virtual experiment platform designed to integrate into the classroom session， with pictures， animations and other media means and application of knowledge engineering background to explain the point， explain the physical meaning of the concepts and formulas， and combine classroom teaching with virtual experiment teaching， not only preview to help students hydrodynamic theory and the basic operation of the experiment， but also makes the students' theoretical and experimental phenomena inherent in a more thorough understanding， further enhance the overall quality of students and so the effect is obvious.

Key words fluid mechanics； virtual experiment platform； teaching design； classroom teaching； experimental teaching

1 流體力學(xué)課程改革現(xiàn)狀

由于流體力學(xué)概念抽象、理論性強(qiáng)，學(xué)生對流體運(yùn)動(dòng)又缺乏感性認(rèn)識(shí)，流體力學(xué)課程歷來被認(rèn)為是學(xué)生難學(xué)、教師難教的課程之一。為了講清概念、交代眾多公式的來龍去脈、介紹豐富的工程背景和應(yīng)用知識(shí)，流體力學(xué)授課需要大量課時(shí)，這與目前國內(nèi)提倡的教學(xué)改革縮減理論授課課時(shí)相矛盾。不加強(qiáng)基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用知識(shí)難以提高教學(xué)質(zhì)量，局促的課時(shí)除了教會(huì)學(xué)生做題、應(yīng)付考試外沒有多少時(shí)間講解其他內(nèi)容。如何更好地處理少課時(shí)與大教學(xué)量之間的矛盾，國內(nèi)不少高校進(jìn)行了此方面的改革，比如研制流體力學(xué)多媒體電子教案，加大網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源等等彌補(bǔ)課時(shí)的不足。這些措施對于課堂教學(xué)幫助很大，但均無法替代實(shí)驗(yàn)教學(xué)，無法幫助學(xué)生更加深刻地理解理論、應(yīng)用理論。而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)重點(diǎn)卻是教學(xué)生如何操作儀器，如何記錄處理數(shù)據(jù)，而不會(huì)關(guān)注于讓學(xué)生知道為什么要“那么做”。因此課堂教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容之間缺乏有效的銜接與溝通，導(dǎo)致很多學(xué)生只知如何做實(shí)驗(yàn)，而不知為何做實(shí)驗(yàn)。

目前，關(guān)于虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)開發(fā)的案例也很多，但多數(shù)集中于研究如何使其更好地輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而對于將虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與課堂教學(xué)相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的研究相對較少，唐山學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)流體傳動(dòng)課程組教師針對此種情況，開發(fā)了基于Flash的流體力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并將之與課堂教學(xué)相結(jié)合，進(jìn)行了基于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的理論教學(xué)與虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)設(shè)計(jì)與探索。

2 基于Flash的流體力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡介

用Flash做動(dòng)畫比較靈活，如表現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)理、物理過程、動(dòng)作分解等，也可編程。流體力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基于Flash語言而編制，主要是為建立一種創(chuàng)造和引導(dǎo)模擬實(shí)驗(yàn)的交互環(huán)節(jié)，通過與實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師接洽，利用Flash將實(shí)驗(yàn)設(shè)備虛擬化，并用動(dòng)畫的手段將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象演示出來，學(xué)生根據(jù)需要選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。以“動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)”為例，在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上運(yùn)行該實(shí)驗(yàn)，界面如圖1所示，既可以通過“原理”標(biāo)簽學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)還可以觀測到動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)演示。虛擬實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)流程、處理一些常見的難點(diǎn)問題。學(xué)生如果需要，也可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí)，直至熟悉掌握實(shí)驗(yàn)操作技能。

3 教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

教學(xué)的目的在于使學(xué)生真正掌握應(yīng)知應(yīng)會(huì)的內(nèi)容，并且獲得能力上的鍛煉和提高。下面以唐山學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)流體力學(xué)課程教學(xué)為例，簡介基于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的流體力學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)。

3.1 基于虛擬實(shí)驗(yàn)的研討式教學(xué)

首先教師帶學(xué)生一起溫習(xí)中學(xué)時(shí)的動(dòng)量定理內(nèi)容，而后提出疑問：當(dāng)介質(zhì)不再時(shí)固體，而是液體時(shí)，動(dòng)量定理還適用嗎？如何用？以啟發(fā)式教學(xué)思想為基礎(chǔ)，在教師的引導(dǎo)下啟發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)地思考問題，并在同學(xué)之間、師生之間進(jìn)行相互交流和互動(dòng)式思考和學(xué)習(xí)，進(jìn)而公式推導(dǎo)獲得動(dòng)量方程，而后利用流體力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)演示動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)過程，請學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，討論分析該實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證原理。這種將課堂教學(xué)與虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的方式，不僅幫助學(xué)生進(jìn)行了流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)，而且使得學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的理論理解得更加透徹深入，提高了學(xué)生的思維能力和對一些重要概念的理解力。

3.2 操作訓(xùn)練與思維訓(xùn)練相結(jié)合

沿程阻力損失的計(jì)算是流體力學(xué)課程的教學(xué)重點(diǎn)之一，而其中的沿程阻力系數(shù)的正確選擇尤其關(guān)鍵，同時(shí)這里也涉及到一個(gè)很著名的實(shí)驗(yàn)：尼古拉茲實(shí)驗(yàn)。唐山學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)流體力學(xué)課程的理論授課教師和實(shí)驗(yàn)教師并不是同一人，該課程有6學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)為“沿程阻力系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)”。在最終的實(shí)驗(yàn)操作考核中，理論授課教師通過觀察學(xué)生 “沿程阻力系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)” 實(shí)驗(yàn)操作過程，發(fā)現(xiàn)學(xué)生操作很熟練，記錄數(shù)據(jù)整齊認(rèn)真，并且很快地利用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中給出的層流狀態(tài)下的計(jì)算公式算出了沿程阻力系數(shù)的數(shù)值，但其中存在一個(gè)問題被學(xué)生忽略了，即根據(jù)計(jì)算的結(jié)果核實(shí)是否真正是層流流動(dòng)狀態(tài)。如果閥門開度合理，大部分同學(xué)的結(jié)果應(yīng)該是可信的，但是任何實(shí)驗(yàn)過程中，均無法排除一些其他人為因素。操作技能訓(xùn)練的同時(shí)，學(xué)生并未注意到分析并解決問題的嚴(yán)密性，思維訓(xùn)練未達(dá)到與操作訓(xùn)練同步。

將虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)引入課堂教學(xué)后，授課教師在學(xué)生們完成此實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，再次在課堂上演示實(shí)驗(yàn)過程，并將兩組往屆學(xué)生的實(shí)驗(yàn)考核記錄數(shù)據(jù)（一組數(shù)據(jù)正常，一組異常）以及得出的沿程阻力系數(shù)結(jié)果記錄在黑板上，教師提出質(zhì)疑，即該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊穹从砇e與尼古拉茲實(shí)驗(yàn)曲線的內(nèi)在聯(lián)系？因是小班授課（共28名學(xué)生），將全班學(xué)生分成7個(gè)小組，在討論中，學(xué)生反復(fù)研究教材內(nèi)容，推敲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最后幾乎每個(gè)小組都得出了較全面的結(jié)論。此種方式的開展，比填鴨式的反復(fù)做題強(qiáng)化訓(xùn)練得到的學(xué)習(xí)效果好很多。

如果授課教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中能夠充分利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，則教學(xué)效果可大大提高，學(xué)生收效顯著。