流體力學的基礎

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流體力學的基礎范文第1篇

Key words： the CDIO Engineering Educational Model；engineering fluid dynamics；teaching innovation；third-grade project

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）11-0217-04

0 引言

隨著中國工業化進程的不斷推進和“再工業化”戰略的提出[1]，我國需要一大批有著扎實的專業知識、具備良好工程能力的工程師人才。應用型本科院校承擔著培養創新能力和工程能力人才的重任。如何使畢業生具備良好的自主學習能力、團隊合作意識、系統分析和動手能力，已成為我國高等工程教育改革的重點和難點。

CDIO是一種強調創新與工程實踐的新型高等教育模式，其核心是將教學與工程實踐緊密結合，以滿足企業對工程人才知識結構和工程能力的需求，解決傳統工科高等院校在人才培養中出現的重理論教學輕實踐問題。按CDIO模式培養的學生，學習遷移能力、理論聯系實踐能力強，具備自主學習能力和“終生學習”的習慣，深受社會與企業歡迎[2，3]。

工程流體力學是力學的一個重要分支，側重在生產生活上與氣體和液體相關的工程實際應用，它不追求數學上的嚴密性，而是趨向于解決工程中出現的實際問題[4]。要求學生對試驗研究、理論分析和數值計算有深入的理解，才能對實際工程問題進行定性、定量分析。將CDIO教學模式引入工程流體力學的課程教學改革中，更有利于提高學生的工程實踐能力和水平。

1 工程流體力學課程存在的問題

1.1 理論教學困難

隨著教學計劃改革的進行，工程流體力學課程的教學計劃課時由傳統的50課時縮減為目前的32課時。其中，教學學時為26課時，實驗學時為6課時，學時少，內容多，學生理解困難。

1.2 學生學習主動性差

傳統課程理論性較強，需要熟練掌握的公式復雜，內容較為抽象，學生存在理解困難、理論與實踐脫節等問題。同時實驗環節學生的參與度很低，看多于做，更談不上思考和理解。

1.3 考核方式單一

傳統的筆試考核方式造成了學生學習依賴心里嚴重，學習遷移能力差等問題。只在乎基本理論的死記硬背和卷面考試，面對實際問題無從下手，難以判斷學生對課程的掌握情況。

2 CDIO工程教育理念

CDIO工程教育模式是由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究團隊于2001年創立的新型的工程教育模型。CDIO即構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate），包括了三個核心文件：1個愿景、1個大綱和12條標準[5]。根據工程師應具備的能力以逐級細化的方式表達出來，為工程教育改革提供了系統全面的指導，代表了當代工程教育的發展趨勢。

CDIO工程教育模式從2005年引進我國以來，取得了令人矚目的成就。燕山大學作為教育部機械類、電氣類的CDIO工程教育模式研究與實踐課題組試點的第一批高校之一，積極推進CDIO工程教育改革進程。自2008年春季學期開始實施基于CDIO模式的教學改革以來，已經培養了七屆畢業生，積累了豐富的教學改革經驗，并不斷進行創新，為CDIO工程教育模式在中國的發展做出了一定的貢獻。

3 規劃調整基于現代工程環境下的“工程流體力學”課程體系

傳統的工程流體力學教學體系已經不能滿足當今社會對工程人才素質的需求。基于CDIO思想構建的新的課程體系，加強了對學生基礎知識積累和運用的要求，強化工程實踐環節，重視對學生動手能力的培養。同時，重點介紹工程流體力學的最新科學技術領域和工程領域的發展，以構建新型多層次課程教學體系。在實際改革進程中，要強調基礎素質的培養，采用課堂理論教學、課下多層次實驗和三級項目相結合的方法，注重與學生之間的交流與反饋，將基于CDIO的課程教育改革平穩、有序地進行[6]。

4 基于CDIO的課程具體教改內容

4.1 理論教學環節改革

針對工程流體力學學科基礎性強，理論難度大，應用范圍廣的特點，基于CDIO思想的課程改革采用將授課內容精簡，關鍵知識點精講，綜合性知識點布置主題性任務的方法，讓學生主動學習，拓展知識面，培養了學生進行獨立思考的能力。充分利用互聯網資源以及教師的實際工程經驗，對知識點進行剖析，增強學生對知識點的感性認識。同時制作大量的流體流動動畫，展示最新工程流體力學學科應用資料，極大地豐富了教學資源，便于理解重要知識點，激發學生的學習興趣和主動性。

4.2 實踐教學環節改革

華裔諾貝爾物理學獎獲得者李政道先生，在關于杰出科學人才培養的問題上特別強調實驗精神和實驗能力。基于CDIO思想課程改革的實踐環節，以三級項目為主，多層次實驗教學為輔，全面鍛煉學生的知識檢索能力，團隊協作交流能力，多學科、大系統的掌控能力，并能夠對學生知識的掌握情況進行深入的了解[7]。

工程流體力學三級項目包括：系統全面的任務要求，靈活多變的題目選擇，細致的團隊任務分工，明確的節點匯報形式，以及一套合理的考核機制。

以2014年秋季學期工程流體力學三級項目為例，要求每個班級的學生自行組隊，3-5人一組，每組選出一個組長，分別從表1的六個題目中任選一個為題，對該題目進行分析、求解，明確組內成員分工，按時進行節點匯報，最后提交三級項目的課程報告和項目感想，抽簽進行PPT匯報。

通過對學生的反饋信息和實際表現進行分析可以看出，三級項目的方法可以將CDIO教育改革理念與課程知識完美融合。不僅讓學生對所學知識有了更加深刻的理解，鍛煉工程實踐能力，而且讓教師的參與者和引領者作用得到充分發揮。

4.3 學風建設環節改革

工程流體力學課程的理論難度較大，采用傳統的課堂式教學和單一卷面考核的方式，使學生只關注考試得高分，做實驗不提前準備、不關注原理，更讓一部分學生產生了課程學了也毫無用處的想法。

基于CDIO工程教育的流體力學課程改革，嚴格按照CDIO的12條標準與能力大綱的要求，設計出一套合理的、循序漸進的三級項目考核機制。在項目的進展過程中，學生需要付出很多的課余時間，對項目的相關內容進行廣泛的搜索和學習，通過軟件仿真、理論計算以及與工程應用對比等方式，使學生對所學知識有了更深刻的認識。同時，學生充分體會到了團隊合作過程中，成員間交流、溝通、共享的重要性，體會到了集體智慧帶來的沖擊，以及團隊合力完成項目的成就感。在聽取其他小組匯報的過程中，對整個課程也有了更加深刻的理解。

4.4 教師身份轉換環節改革

根據CDIO工程教育改革方案的要求，教師不僅僅是知識的傳播者，更是知識交流的參與者和引導者[8]。教師在自身知識和工程經驗積累的基礎上，嚴格按照CDIO工程教育改革能力大綱要求，系統、全面地整理出獨具特色的課堂教學教案。表2給出了工程流體力學課程某一個單位學時的部分課堂教學教案，只有按照詳盡的能力大綱的要求，才能充分保障教學質量。在三級項目考核機制的進程中，每個小組都要與教師在課下進行深入的溝通和交流。這種輕松、愉悅的溝通方式，不僅拉近了教師與學生之間的距離，而且使教師能夠更加充分地發揮參與者和引領者的作用，積極地引領學生走向自主學習和探索的階段。

4.5 考核機制環節改革

與傳統單一卷面考核的方式相比，基于CDIO工程教育改革的考察機制更加注重對學生學習態度和學習能力的考察。目前采用的考核方法是：課堂出勤0.1，平時作業0.1，實驗成績0.1，三級項目0.1，考試卷面成績0.6。其中，三級項目由二部分組成：

①組內互評等分，總分5分，最優分和最差分相差不得小于1分，組內人均得分為4分；

②導師評分，總分5分，最優分和最差分相差不得小于1分。

實踐證明，CDIO工程教育改革的考核機制更加公平、合理，克服了學生對卷面考試的依賴，提高了學習的積極性，同時保證了課程、實驗和三級項目的正常有序進行。近三年的課程合格率由改革前的低于75%，穩步增長并保持在90%以上，獲得了學生們的廣泛認可。

5 結束語

流體力學的基礎范文第2篇

關鍵詞 應用型大學 流體力學 教學改 革CFD

應用型教育是以培養知識和能力全面發展，面向生產實踐一線的應用型人才為目標的高等教育。流體力學作為我校理論與應用力學專業的一門重要的專業基礎課，非常廣泛地應用在實際工程中，如管道水力計算以及城市管網設計等。流體力學基本概念多、公式復雜、內容抽象，有較強理論性和較強工程實際意義。然而作者在多年的流體力學教學過程中發現學生普遍感覺該課程比較枯燥難學，學習積極性不高，期末考試及格率較低，應用性不。因此，在我校向“應用型特色科技大學”轉型的大背景下，如何適應“應用型本科教育”的要求，是流體力學教學及實踐中必須面對的問題。

1目前，我校流體力學課程教學存在的問題

（1）教材內容設計偏重理論推導。目前我校使用的流體力學教材主要強調課程的完整性和系統性，偏重于理論推導，選用的例題和練習題的設計過于理想化，與實際應用相脫離，應用性設計不夠突出，偏重于介紹流體力學可以解決工程問題這一點，造成學生剛接觸工程問題時就手足無措，這與應用型大學的培養要求不相適應。

（2）課堂教學效果不好。作者在流體力學課堂教學中發現，通過緒論課的大量工程實例以及視頻教學能調動學生學習的積極性，開學初期，教學效果相對較好，而隨著課程的進行、課程難度的加深，學生的學習積極性越來越低。主要原因有：①學生對流體力學涉及的高等數學、理論力學等課程的知識掌握不盡如意；②流體力學理論性較強，公式推導多，與實際應用相脫節。

（3）缺乏計算流體力學仿真軟件實踐教學。計算流體力學（CFD）技術作為一種數值模擬方法，在實際工程中的應用越來越廣泛，借助CFD技術，可以得到流動細節，如速度、壓力、能量損失、湍動量、漩渦等，從而在產品結構設計和優化方面發揮重要的作用。這就要求技術人員掌握流體力學分析、數值模擬及優化設計的能力。而現階段我校的流體力學教學中并未引入CFD技術，僅安排了一次課來介紹計算流體力學的內容，且完全進行理論教學，學生學了一大堆理論公式，但拿到實際工程問題卻無從下手。

2教學目標和內容設計

針對上述問題，作者在結合本校“應用型特色科技大學”的發展方向下對流體力學課程課堂教學方式及實踐環節進行改革。從課程教學內容，教學方式方法，實踐環節等方面進行設計，解決學生學習興趣低，課堂教學效果較差，理論與應用相脫離的問題。同時，通過借助CFD豐富教學內容，增強實用性，使學生會用仿真軟件求解工程問題。具體改革內容：

2.1突出應用性教學

以培養應用型人才為教學目標，結合流體力學的課程特點，將教學內容分為基礎理論教學部分和考慮應用的專題教學部分。

基礎理論教學內容包括流體力學基本概念、基本原理和基本方程，這是應用的基礎，要求學生重點掌握。授課過程中強調對基本概念的理解和基本理論的應用，而弱化對方程的數學推導，但應明確方程的意義、適用條件以及如何應用方程解決實際問題。專題教學以實際工程問題為切入點，例如以均質液體對平壁和曲壁的總壓力為例，從為什么對平壁和曲壁總壓力進行計算（壓力容器，水壩，潛艇等結構安全），引申出相關知識點（平壁和曲壁總壓力的大小、作用點、壓力體等）和基本理論（流體靜力學基本方程、歐拉平衡方程等），以此加強學生解決實際工程問題的能力。

2.2課堂教學方法設計具有針對性

課堂教學方法也是影響教學效果的重要因素。傳統教學方法以教師主講為主，缺乏與學生的有效互動和交流，教學效果較差。本課程采用師生互動的方式進行教學，對理論教學部分采用教師主講和提問、學生回答的方式；對專題教學的課后練習，集中安排一次課進行分組上講臺匯報，學生自己當評委，自己打分，鍛煉學生主動思考和動手能力，增強對課程應用性的理解。同時，采用多媒體授課，圖片和視頻能形象直觀地表現文字和語言不能描述的現象，如雷諾實驗、卡門渦街等。在成績的構成上除課后作業和專題匯報外，還布置一個課外小任務一觀察生活中的流體力學，例如空調掛機安裝位置問題，讓學生發現生活中的流體力學現象，并結合課堂所學理論知識進行分析，增強學生發現問題、解決問題的能力。

2.3將CFD技術引入課堂教學

在理論教學和專題教學完成后將CFD技術應用于教學之中，做到數值仿真計算與理論推導相結合，增強流體力學的應用性。

（1）授課時對流體力學商用數值仿真軟件Fluent的操作步驟做簡要介紹，結合我校的數值仿真中心，完成代表性例題的數值分析計算，將數值仿真結果與理論解進行對比。

（2）將工程實際問題引入流體力學教學，提高學生面對具體問題的實際操作能力。每學期邀請兩位具有豐富工程實際問題經驗的校外人員來校給學生做一次報告，向學生介紹其建立工程問題的簡化模型和簡化過程，以及采用Fluent求解過程和結果，讓學生學會面對工程問題時準確建立力學模型的能力，同時開闊學生的視野，提高學習積極性。

3主要特色

（1）突出實用性。在流體力學課程教育中調整教學內容，添加CFD技術的實踐，同時邀請經驗豐富的校外人員進課堂，為學生講解企業中的實際問題，教會學生學以致用，學生通過課程教學掌握該工具之后能更好地跟進企業工作并提高就業質量。（2）主次明確。強調實用性的同時，也不完全放棄對公式推導能力的教學，采取理論聯與工程實際相結合的方式，在提高學習主動性的同時，增強對基礎理論的認知。

流體力學的基礎范文第3篇

關鍵詞：流體力學；多媒體課件；學習理論

作者簡介：宿程遠（1981-），男，河北晉州人，廣西師范大學環境與資源學院，講師；黃智（1972-），男，壯族，廣西桂林人，廣西師范大學環境與資源學院，教授。（廣西　桂林　541004）

基金項目：本文系新世紀廣西高等教育教改工程項目（項目編號：2011JGB018）的研究成果。

中圖分類號：G642.1?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）34-0088-02

“流體力學”是環境工程專業一門重要的專業基礎課程。其主要任務是通過各教學環節運用各種教學手段和方法，使學生掌握流體運動的基本概念、基本原理、基本計算方法；培養學生分析、解決問題的能力和實驗技能，為學生學習后繼課程、從事工程技術工作和科學研究以及開拓新技術領域打下堅實的基礎。該課程具有較強的理論性和工程實際意義，具有理論不易掌握、概念和方程較多、對學生高等數學和物理知識要求較高等特點。在實際教學過程中，如果只借助于書本、教師的語言和板書這些方法難以實現良好的教學效果，學生也會因枯燥的理論及公式推導而產生厭學的現象。因此，本文提出了基于“情·知·感”理論的“流體力學”多媒體課件的制作與開發。

一、設計理念

本課題以“情·知·感”為支撐，以認知學習理論、建構主義學習理論、人本主義學習理論等學習理論為指導，將身邊問題、工程實例、教學科研成果等有機的融入到“流體力學”多媒體課件的制作和開發過程中，同時注意“流體力學”多媒體課件和實驗教學的有機結合，重視“流體力學”多媒體課件制作的簡約美、和諧美與立體美。以“情·知·感”為支撐的多媒體課件的制作為“流體力學”教學提供了先進的手段，為加強學生的自主學習提供了現實可能，可以充分發揮學生學習的主動性，培養學生“樂學”、“會學”的能力；[1，2]同時向學生展示教學情境，使學生“聞其生、見其形、入其境”，更快、更準、更深地把握“流體力學”教學的重點和難點。

二、實施措施

1.“情”——以多種學習理論為指導

在設計制作“流體力學”多媒體課件時，充分運用多種學習理論為指導，制作出既適合學生自主學習，也適合“流體力學”課堂教學使用的多媒體課件。[3]

（1）基于認知學習理論的觀點，組織“流體力學”多媒體課件內容與目錄導航設計。制作“流體力學”多媒體課件時，將流體力學基本教學內容劃分為四個模塊：流體的物理性質及分析方法、流體靜力學、流體運動學和流體動力學。這種結構以圖示的方式在課件中顯示，使學生對課件內容形成清晰的概念，養成“流體力學”課程的思維圖式。學習流體力學的關鍵是理解和掌握核心的基本的概念、原理、態度和方法，抓住它們之間的聯系，形成一個有聯系的整體。如在講解等壓面時，可以將等壓面的基本概念、特征及應用緊密聯系在一起，形成一個有機的整體，以加深學生的認識。

（2）基于建構主義學習理論的觀點，在設計課件時，提供豐富的多媒體情境資源以支持學生的學習。在制作與開發“流體力學”多媒體課件時，將北京奧運會“水立方”水面擾動時產生的阻力情況、中央電視臺記錄片《水問》以及“神舟七號”飛船的資料等，以優美的文字、活靈活現的畫面、動聽的聲音進行展示，能使教師輕松地授課、學生愉快地學習。而且能夠將教學重點和難點化難為易，向學生展示教學情境、提供豐富感知、激發形象思維，使學生聞其聲、見其形、入其境，讓學生更快、更準、更深地把握教學的重點和難點，能夠起到很好的教學效果。

（3）基于人本主義學習理論，設計與表達流體力學知識的價值與文化。人本主義學習理論重視學生學習時的情感需求，主張教育的目的不只限于教授學生知識或謀生技能，更重要的是針對學生的情感需求，從而培養其健全的人格。[3]在“流體力學”多媒體課件制作中，增加其人文色彩、文化意味，以適時地向學生傳達人生哲理，開啟他們的心智。在緒論部分，可用古代的詩詞引出學生對流水的思索，“一道殘陽鋪水中，半江瑟瑟半江紅”，“問君能有幾多愁，恰似一江春水向東流”，“抽刀斷水水更流，舉杯消愁愁更愁”；在講授虹吸原理時，可向學生講述宋代蘇軾《東坡志林》卷四中，四川鹽井中用唧筒把鹽水吸到地面的故事等，這樣我們的課堂教學就被賦予了靈氣。

（4）基于行為主義學習理論的觀點，在課件中設計練習模塊。在“流體力學”多媒體課件中設計練習模塊，以提供覆蓋重要知識點的習題及反饋。讓學生的學習有了一個循序漸進的過程，給學生留有思考余地。同時也突出了“流體力學”課件的交互性，將更能促進學生的橫向思維，延長課件的生命周期；同時設計了部分流體力學的英語題目，實現了雙語教學理念的滲透。

2.“知”——以“三引入”與“一結合”為指導

為了結合課程內容有效地實施素質教育，培養學生的興趣，激發學生的思維與創造力，在“流體力學”多媒體課件制作中強調“三引入”與“一結合”，以突出“流體力學”教學的寬泛性、時代性和應用性。[4]

（1）將身邊問題引入多媒體課件。在“流體力學”多媒體課件制作時，結合具體課程內容，設計具有新穎、獨特、能夠牢牢抓住學生注意力的問題，力爭做到在每一章的“流體力學”課件開講前都提出一個問題，啟發學生的思維，避免平鋪直敘地講授。同時在教學中注意收集身邊有趣的流體力學問題，比如一滴牛奶的流體力學問題，讓學生認識到其實流體力學離我們并不遙遠。

（2）將工程實例引入多媒體課件。為了將所學的理論與實際相結合，擴大學生的知識面，增加學生的學習興趣，增強學生運用流體力學知識解決問題的能力，可將工程實例引入多媒體課件。如在講授液體作用在平面上的總靜壓力和恒定總流動量方程時，補充三峽水壩的視頻，讓學生對恒定總流動量方程有更為深刻和直觀的認識。

（3）將教學科研成果引入多媒體課件。在多媒體課件制作時，適時地介紹一些教師的研究成果以及正在開展研究的工作，一方面可以調節課堂教學氣氛，另一方面也會極大地提高學生學好課程的積極性，讓學生對當前相關學科的熱點問題有一定的了解，從而引發學生的思考，激起他們對科研的濃厚興趣。正如張愛玲所說“出名要趁早”，對于學生科研素質的培養，也要趁早。

（4）注意多媒體課件和實驗教學的有機結合。實驗教學是學習流體力學不可缺少的重要環節，貫穿于課程始終。采用多媒體方式如錄像、Flas等增加演示性實驗，既豐富了實驗內容、擴展了學生視野，又可達到意想不到的教學效果。特別是在講解流體力學最重要的“伯努利方程”時，除了傳統的公式推導之外，可輔以實驗、Flash等多種教學手段，從而實現教學重點與難點的突破。

3.“感”——以美學理論為指導

教學是一種藝術，課件也應是教學與藝術的完美結合。要實現“流體力學”多媒體課件中科學性和藝術性的和諧統一，關鍵在于設計中美學的運用。[5]

（1）“流體力學”課件制作的簡約美。“流體力學”多媒體課件開發時，背景畫面的設計要做到：簡單大方，清新淡雅，不能分散學生的注意力；同時“流體力學”多媒體課件的文字內容應言簡意賅，簡明扼要。

（2）“流體力學”課件制作的和諧美。首先背景圖片應服務于課件內容，不能喧賓奪主，在色調處理上應保持統一性，不出現突躍；其次應根據各種字體的表現力，選擇一種與課件內容相和諧的字體；再次應選擇與背景色協調的文字顏色；最后應注意文字經投影儀投影后的效果。

（3）“流體力學”課件制作的立體美。圖像所表現的內容應圍繞課件內容展開，通俗易懂，可將水利工程、航天工程等工程圖面以及身邊的流體力學圖面有機的穿插到多媒體課件中，簡潔明快地使學生認識、理解和掌握主題。首先動畫設計在構圖上要做到布局合理，造型優美，以求達到最佳的視覺效果。其次動畫構圖要形象且具有鮮明的直觀效果，并符合學生的視覺規律，如在雷諾實驗、伯努利方程的講述中，應合理運用動畫技巧，以擴大課件的表現力。

三、結語

以“情·知·感”為支撐，以認知學習理論、建構主義學習理論、人本主義學習理論等學習理論為指導，將身邊問題、工程實例、教學科研成果等有機的融入到“流體力學”多媒體課件的制作和開發過程中，同時應注意“流體力學”多媒體課件和實驗教學的有機結合，重視“流體力學”多媒體課件制作的簡約美、和諧美與立體美。以“情·知·感”為支撐的多媒體課件的制作為“流體力學”教學提供了較為先進的手段，為加強學生的自主學習提供了現實可能，將充分發揮學生學習的主動性，培養學生“樂學”、“會學”的能力；同時向學生展示教學情境，提供豐富感知、激發形象思維，以促進“流體力學”教學。

參考文獻：

[1]張婷婷.情·知教學理論指導下的網絡課程之情感設計[J].現代教育技術，2008，18（10）：47-51.

[2]趙青.多媒體教學軟件的研究[J].中國現代教育裝備，2008，（2）：153-155.

[3]葉濤，劉傳明，章戰士.基于多種學習理論的多媒體課件設計實踐探討[J].中國醫學教育技術，2009，23（2）：157-159.

流體力學的基礎范文第4篇

《工程流體力學》是工科專業的一門基礎學科，是力學的一個重要分支，主要目的是為了將流體力學知識充分運用到生產生活當中。工程流體力學的研究方法主要包括實驗研究、理論分析以及數值計算等。其中實驗研究主要是利用各種實驗儀器對流體現象進行觀測分析，總結出流體運動的規律，并在此基礎上進行預測，通常采用模型進行實驗分析；理論分析主要是根據質量守恒、動量守恒以及能量守恒等定律，加以數學分析的手段，對流體運動進行分析研究；數值計算則是利用數學語言將流體運動的普遍規律表達出來，從而獲得質量守恒、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基本方程組。《工程流體力學》課程設置的根本目的是為了讓學生熟練地掌握流體的機械運動規律，將其運用到實際生活當中，以此來解決各種與流體力學相關的問題，但是長久以來我們在課堂教學中所強調的是知識點的灌輸，學生進行機械化的記憶，缺乏創新，因此需要對傳統的教學理念進行徹底改變。

（一）幫助學生建立流體力學的思維方式

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

（二）提高學生綜合分析應用能力

《工程流體力學》課堂教學不僅要求學生建立科學的思維方式，還需要具備對流體力學知識的綜合分析和應用能力。在傳統教學理念的影響下，學生被動地接受知識，嚴重缺乏學習的積極性和熱情，對知識和計算公式的機械化記憶，無助于培養學生的發散思維。因此需要在《工程流體力學》課堂教學過程中引導學生對知識進行自主總結，通過對知識點的歸納總結，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，促進學生對流體力學知識的綜合應用。

（三）培養學生的實踐操作能力

實驗是《工程流體力學》教學活動的重要組成部分，通過實驗設計來檢驗一個理論或證實一種假設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規律。通常實驗要預設“實驗目的”、“實驗環境”，進行“實驗操作”，最終以“實驗報告”的新聞形式發表“實驗結果”。在傳統教學模式下，學生只能在有限的范圍內進行實驗操作，根本無法鍛煉學生的實踐操作能力，因此需要學生自主獨立的進行試驗操作，讓學生自行設計實驗內容，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）充分體現學生的主體地位

傳統教學與現代教學理念嚴重背離之處在于課堂教學活動中，教師往往處于主導地位，而作為教學活動關鍵核心的學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任務，無法真正達到教學的目的。這就要求，在課堂教學過程中，教師必須時刻關注教學同步，充分調動學生的參與熱情，通過討論、提問等方式，讓學生真正參與到學習活動當中，學會發現問題，解決問題的方法。

二、啟發式教學的具體應用

（一）啟發式教學的實質

啟發式教學源遠流長，歷久彌新，“啟發”一詞最早源于古代教育家孔丘的“不憤不啟，不悱不發”。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，謂達其辭。”憤與悱是內在心理狀態在外部容色言辭上的表現。就是說在教學前務必先讓學生認真思考，已經思考相當長時間但還想不通，然后可以去啟發他；雖經思考并已有所領會，但未能以適當的言辭表達出來，此時可以去開導他。在現代教育理念當中，啟發式教學主要是指教學活動中教師依據課程學習的客觀規律，引導學生積極主動自覺地掌握知識的教學方法。啟發式教學可以很好地詮釋教育學之間的關系，通過設置問題情境，充分調動學生參與的積極性和主動性，啟發學生獨立思考，發展學生的邏輯思維能力，并且通過教師的適當引導培養學生的動手操作能力和獨立解決問題的能力。

（二）設置問題情境

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

（三）充分調動學生的主動性

在啟發式教學過程中，需要充分調動學生的主動性和積極性，讓學生真正意義上成為學習活動的主導者。《工程流體力學》課程需要打破傳統應試教育的束縛，讓學生的積極性和主動性得到充分釋放。教師組織學生進行討論時，要注意學生的反映，激發起學生發的求知欲望，引導學生通過收集資料了解流體運動的基本規律以及這些規律在工程實際中的應用，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在生活和生產中廣泛應用的實例，使學生了解流體處于平衡及運動狀態下的力學規律，加強理論概念與現實生活的相互聯系。總之，只有主動參與其中，學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，只需要進行適當的指引工作，使學生的自學能力能夠充分發揮。實驗是檢驗學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動學生學習的積極性和主動性。在問題情境環節中，學生大膽假設和創新提問以后，就需要通過實驗對問題進行模擬分析，并得到結論。在安全的保障下，進入實驗室，在教師的引導下，自己動手去做，積極探索。這樣會對學習更有幫助，而這一過程會提高學生的研究熱情，也可以提高學生團隊的協作能力。此外，在《工程流體力學》課程教學過程中，學生還可以自由組合進行某一問題的研究，當假設足夠成立的情況下，通過查詢相關的文獻資料，并進入實驗室去尋找答案。這樣一來，學生在今后的學習或者工作中，如果遇到問題，就可以真正獨立地進行思考和研究。

（四）建立輕松愉悅的學習氛圍

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

三、結語

流體力學的基礎范文第5篇

關鍵詞：工程流體力學；教學改革；第一次課

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

工程流體力學課程在我校這一工科院校中，長期以來，本科生在未學習之前，已經從他人那里了解到，這門課很難，不好學，不好過關。學生認為流體力學難學的后果，直接反映在多年來很少有人、甚至無人報考我校工科流體力學方向的碩士和博士，致使我校工程流體力學方向后續人才短缺，學科建設出現重重困難。那么作者希望學生在學習這門課程的過程中，是輕松、主動而有興趣地去學習。為了幫助學生克服畏難情緒，對工程流體力學課程學習產生興趣，輕松學好這門課，作者在十幾年的教學過程當中，積累了一些經驗。開好頭，為課程打好良好的第一印象非常關鍵，所以作者非常重視第一次課的講授內容，以增強學生學習信心和培養學習興趣為主要目的，為順利完成該課程的學習奠定基礎。

一、第一次課的教學內容

在第一次課，首先自我介紹，然后點名相互認識，留下聯系方式，介紹教材和參考書，授課的章節和學時安排等常規內容外，講授內容主要分為兩大塊：（1）上課要求；（2）緒論。

1.上課要求。上課要求主要包括課程學習目的和意義、出席和上課紀律要求、作業和實驗報告要求、考核方法等內容。①學習目的和意義。學習目的和意義按照大綱要求，掌握流體力學的基本知識，及其解決問題的基本方法和基本實驗技能。強調“基本”的含義，因為是首次接觸本課程，系統介紹流體力學知識，對大家的要求是“基本”的，同時也強調僅這些即將學的基本知識也能夠解決一些工程應用的問題，并簡單舉例。②出席和上課紀律要求。出席和上課紀律應該遵守學校規定，但是考慮到學生個體的不同。所以有必要讓學生清楚什么樣的行為是被接受的、允許的，不要出現行為困難的問題。③作業和實驗報告要求。作業和實驗報告會出現抄襲現象，回避是沒有用的，所以上課時直接指出來，希望將抄襲現象弱化。指出要借鑒，而不是抄襲。這樣大大降低了學生不經過理解地抄襲作業現象。④考核方法。將考核方式明確地告訴學生，是平時成績和課程結束后的閉卷考試成績各占一定比例，綜合評出成績。并計算出考核通過的最低考試成績。同時強調不存在不通過比例。這樣可以避免兩種不良現象發生，一是學生會盲目認為很難學，不能過關而放棄學習，二是成績差的學生會因為排名總在后面，而放棄學習。

2.緒論。緒論主要包括工程流體力學研究內容、課程特點、研究方法、解題步驟、學習方法和大學生認知階段，等等方面。重點講前三點涉及的內容。①流體力學研究內容。講述工程流體力學研究內容首先展開講解的是研究對象為流體，此時雖然沒有講流體的定義，但是還是提出請學生舉例哪些物質是流體？讓學生從最簡單的問題開始流體力學知識的學習。學生說對了予以肯定。學生會將多相流和塑性物質列進來，也要說清楚與本課程所學流體的區別和聯系，并將學生想不到的流體補充出來，還告訴學生目前最新研究方向在處理流固相互作用時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動遵循流體力學規律，以及當車流量和人流量很大時，被稱為交通流，猶如流體流動一樣，那么在后續課程講解中可將高密度、大流量的人群流動現象用來形象化的闡述流體的運動規律，幫助學生理解抽象的流體運動規律，使問題直觀。還需要指出，最常見的流體是空氣和水，人類無時無刻不處于空氣和水當中，提醒學生在學習的過程中，可以將所學知識放到自己熟悉的環境中去理解，比如池塘或小河中的水、教室里的空氣，等等。將理論知識與生活結合起來，既能幫助理解所學知識，又能將知識應用起來，提高學習興趣。②流體力學課程特點。流體力學課程的特點主要講三點，一是一門技術（專業）基礎性課程；二是用場的觀點研究問題；三是概念多、公式多。它是一門專業基礎課，從實踐中抽象出來，再應用到實踐中去；所以課程知識可用于解決工程實際問題。用場的觀點研究問題。首先提問，說到“場”大家會想到什么？有的同學很高端大氣上檔次地回答重力場、電場、磁場，那我繼續問還有呢？有的學生開玩笑說操場，好像在說操場不夠檔次、不夠科學。而我肯定“操場”，因為是相同的“場”字嘛，而且還有工場、商場、廣場等。然后引導學生思考，既然用相同的“場”字，其中必有共同點，它是什么？學生想出來了，是某某占據的空間。以此類推，流體占據的空間就是“流場”，概念很容易就被理解了。同時還讓學生意識到科學不是高不可攀的，做科學時不要端起架子，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？這個問題也必須解釋清楚。首先提出兩個問題讓學生思考：海洋是海水占據的空間，是一個流場嗎？大氣層是空氣占據的空間，是一個流場嗎？其實流場的大小與我們要研究的空間范圍有關。比如，我們現在想知道教室內空氣的溫度分布，那么要分析的流場就是教室內空氣占據的空間；如果要預報中國天氣，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流、潮汐流動等，南海海水占據的空間就是要求解的流場。將抽象概念與實際結合，在易于理解的同時，引起學習興趣。在此基礎上，進一步與物理量場聯系起來，流場中的物理量，比如速度，是時間和空間函數，被稱為速度場，還有壓力場，等等。場是具有連續無窮維自由度的系統，那么流場的速度場、壓力場，等等具有連續性，與第一章中連續介質假設內容一致，在這里提到，為后面學習埋下伏筆。概念多、公式多的原因是因為在以前的學習過程中鮮有接觸與流體力學有關的知識，導致大量的專業術語集中出現。但是這些概念、公式并不是全新的。比如流體質點的概念與以前物理中所學的質點概念是很一致的；多的公式其實是質量守恒定律、牛頓定律、能量守恒定律、動量定理，等等在流體力學中的表達形式，比如連續性方程是質量守恒定律的表達形式，伯努利方程與能量守恒定律相吻合，歐拉方程、Navier-Stokes方程是牛頓運動定律的表現形式，動量方程是動量定理的表達，把要學到的主要方程名稱在此敘述一遍，目的是讓學生有個初步接觸，為后續學習打下鋪墊。③流體力學研究方法。流體力學研究方法主要有三種：解析方法、實驗方法和數值計算方法。本課程主要介紹解析方法，有一章是專門介紹實驗研究方法的，而數值計算方法本課程幾乎不涉及，由計算流體力學講解。并強調，求解的基本方程是連續性方程、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？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；也為后續學習打下基礎，并引起學生的興趣和重視。

二、結論與展望

通過第一次課，使學生對整個課程的要求、特點、內容有一個整體了解，做到心中有數，克服不良情緒，從不同方面讓學生做好學習的心理準備。第一次課，如果是一個良好開端，并為后續學習做了大量鋪墊，使學生獲得了自信，并激發了其學習的興趣，學生后面的學習將會順利很多。工程流體力學是大部分工程專業的重要基礎課程，作者希望學生靈活掌握流體力學知識，并能夠在工作中活學活用。

參考文獻：

[1]許維德.流體力學[M].北京：國防工業出版社，1979.

[2]張也影.流體力學[M].北京：高等教育出版社，1999.