導語：如何才能寫好一篇工程流體力學概念，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：工程流體力學；環境類；教學難點；教學方法；銜接技巧

作者簡介：齊旭東（1981-），男，河北唐山人，河北工業大學能源與環境工程學院，講師。（天津 300401）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0130-02

一、環境類工程流體力學的學科特色分析

環境類專業涉及流體力學的內容廣泛，而且與機械、熱能動力、水利等傳統學科對流體力學的要求有明顯不同。[1-3]河北工業大學（以下簡稱“我校”）環境工程專業采用聞德蓀先生編著的《工程流體力學》教材，由高等教育出版社出版，分上下兩冊，上冊為《理論流體力學基礎》，下冊為《應用流體力學》。該教材與其它傳統學科所采用的流體力學教材相比區別較大：由于人類生活和生產主要局限在生物圈，生物圈中水和氣是無處不在的，環境類專業主要圍繞水和氣，因此，上冊《理論流體力學基礎》的覆蓋面極大，包括靜力學、運動學、動力學、恒定平面勢流、流動相似原理、流動阻力和能力損失等模塊；下冊《應用流體力學》包括孔口和管嘴出流、有壓管流、明渠流、堰流、滲流等模塊。下冊以水為主，旁及氣體，實際上是水力學基礎。但是，與傳統水力學又有著明顯的不同，這一不同并不是教材主要內容的差異，而是學科體系的構建不同。傳統水力學在學科構建上有著鮮明的學科特色，而環境類專業所學習的《應用流體力學》（教材下冊）是采用更加簡單的方式初步介紹水力學。換言之，是上冊《理論流體力學》的動力學在幾種特殊邊界流場中的具體應用，這些特殊流場的研究對于設計和計算環境類的反應器、構筑物的形式和尺寸，以及流體輸配具有重要意義。

工程流體力學與三大力學（理論力學、材料力學、結構力學）相比，其主要概念和原理幾乎沒有相似之處，[4-6]與大學物理學相比也無相似之處。[7]換言之，在工程流體力學中涉及的概念和原理對本科生來說幾乎是全新的。工程流體力學建立在連續介質假設基礎上，是通過牛頓經典力學和高等數學知識對流體靜止和運動規律進行研究，通過歐拉法或拉格朗日法對流動現象建立數學模型，從而用微積分等高等數學方法解決流體流動問題。該學科的基本概念和原理在三大力學或大學物理學中幾乎是從未提及過的。

可見，工程流體力學的學科特點鮮明，是環境類專業的重要骨干課程。筆者從事工程流體力學教學7年有余，并主動向老教師或其他同行學習探討，發現除了要把握好該課程的學科特點外，對教學難點也要廣泛篩選、收集和研究，并結合教學方法進行探討論證，[8-12]具體分析見表1及下文。

表1 若干教學難點與教材章節對應一覽表

序號 教學難點 教材章節[1]

1 連續介質假設 第一章緒論

2 隔離體受力分析 第一章緒論

3 流體相對平衡 第二章流體靜力學

4 流體靜力學基本方程、阿基米德原理 第二章流體靜力學

5 拉格朗日法、歐拉法 第三章流體運動學

6 亥姆霍茲速度分解定理 第三章流體運動學

7 理想流體動力學、實際流體動力學 第四章理想流體動力學和平面勢流、第五章實際流體動力學基礎

8 牛頓一般相似原理、單項力相似準則 第六章量綱分析和相似原理

9 普朗特混和長度理論 第七章流動阻力和能量損失

10 孔口、管嘴出流和有壓管流 第九章有壓管流和孔口、管嘴出流

11 堰流 第十章明渠流和閘孔出流及堰流

12 滲流 第十一章滲流

二、環境類工程流體力學的教學難點與教學方法銜接技巧分析

連續介質假設（序號1）是工程流體力學的基礎，其重要性不言而喻，但是作為一門新課程的開始，學生往往很難接受這樣的模型假設。因此，宜采用討論法處理該問題，討論法的難點是避免討論課的無計劃性。質點的概念對于研究流體運動是至關重要的，但是有大半學生掌握不到要領。具體體現在，把流體質點的概念與物理學剛體質點的概念混淆，覺得二者完全一致，沒有特殊涵義。面對這一問題，與學生針對兩個“質點”概念進行詳細的機理分析是很必要的。連續介質假設的核心理念是流體質點概念的提出，流體質點是這樣定義的：流體質點是指尺度大小同一切流動空間（流場）相比微不足道又含有大量分子，具有一定質量的流體微元；物理學中的剛體如果只發生平移運動的話，該剛體可簡化成質點處理，即用一個質點代替剛體，使物理運算變得很方便。因此，這兩個“質點”概念有著不同的涵義，流體的主要特點之一就是易流動性，流場的形狀受制于邊界條件，流場在流動過程中，邊界形狀不斷變化，所以，流場形狀也在不斷變化，因此，流體質點不能替代流場，而是由大量的流體質點組成連續介質，填充整個流場。

工程流體力學本質上講是力學問題，需要在解題前進行受力分析（序號2）。在中學物理學中，受力分析貫穿始終，為中學生所熟知。所以，該部分的學習推薦采用自學指導法和對比分析法，這樣可以充分調動學生的學習積極性。由于流場形狀受制于邊壁，流體的受力分析規律性不明顯，這與中學物理學的剛體受力分析區別較大。流體受力分析，均可從兩個方面進行，即質量力和表面力。質量力包括重力和慣性力，屬于遠程力，作用在整個流場的所有質點上，其中，慣性力的存在與否取決于坐標系的選擇。如果選擇慣性坐標系，則慣性力肯定不存在；如果選擇非慣性坐標系，則慣性力肯定存在。表面力包括切應力和壓應力，概念的內涵與剛體的表面力相似，切應力和壓應力之間的區別在于作用力方向的不同。

很多學生不了解學習流體相對平衡（序號3）的意義何在，根據該知識的特點，可采用探究發現法處理該部分內容。流體相對平衡的意義，在于將特殊的運動問題轉化成相對靜止的問題，從而使計算得到簡化。當整個流場與固體邊壁無相對運動時，選擇非慣性坐標系，根據達朗貝爾原理引入慣性力，可用相對平衡條件來處理該問題，即對隔離體采用受力平衡條件，可使計算過程大大簡化。

中學物理學所熟悉的流體靜力學基本方程（）和阿基米德原理（F浮=ρgV排），二者如何從流體靜力學的角度來重新定義（序號4），也是這一章的難點。該難點的講解宜采用啟發性談話法，該方法一定要注意談話內容的設計合理性，以期對整個談話過程有的放矢。流體靜力學基本方程的限定條件是質量力僅有重力，也就是說，坐標系為慣性坐標系。如果將其推廣到非慣性坐標系，則計算方法應為歐拉平衡微分方程的積分式，歐拉平衡微分方程是建立在牛頓第二定律基礎上的。該部分需要學生將流體靜力學基本方程與歐拉平衡微分方程積分式進行對照。阿基米德原理是計算浮力的基本原理為中學生所熟知，在中學物理中往往解釋成由實驗研究獲得，實際上在大學工程流體力學中可以解釋成曲面所受靜壓力的合效應使其意義更廣泛。

流動現象如何用數學語言描述，這是流體力學建立的基礎，該難點的處理宜采用講授法。描述流體運動的方法有兩種，即拉格朗日法和歐拉法（序號5）。拉格朗日法是從流場中選擇關鍵性流體質點組成流體質點系，跟蹤每一個流體質點，研究其運動規律，進而總結出質點系運動規律，從而推演出整個流場運動規律，該方法概念清晰，但是分析和計算過程復雜。歐拉法是從流場中選擇有代表性的空間點，分析這些空間點的運動規律，從而總結出整個流場運動規律。在計算流體力學中，常常采用拉格朗日法，在工程流體力學中常常采用歐拉法。

流體微元運動的基本形式包括平移、轉動、角變形、線變形等。在流體微元內部，如果已知其中一點的運動要素，在微元內其他空間點的運動要素可以用已知點的運動要素表達出來，該定理稱為亥姆霍茲速度分解定理（序號6）。很多學生對該定理存在疑問：微元內部這兩個空間點之間怎么會存在聯系？該問題適合采用探究發現法進行介紹，教師可首先將其轉化成高等數學的模型，提示學生用微積分的方法來處理，具體而言，二者之間的聯系是通過高等數學中的泰勒公式建立的。

理想流體動力學和實際流體動力學（序號7）在工程流體力學中是可以合并講授的，采用系統講授法更合適，這樣更有利于知識的完整性。流體動力學主要涉及三大方程的后兩個，即能量方程和動量方程。首先介紹理想流體運動微分方程和實際流體運動微分方程，前者也稱為歐拉運動微分方程，后者也稱為N-S方程，這兩個重要方程均由牛頓第二定律推導獲得，二者可作為計算流體力學基礎，由此也可推導出能量方程。另一點需要注意，能量方程有兩種形式，理想流體能量方程和實際流體能量方程，前者可以統一到后者中去，由于實際流體存在粘滯力，可產生能量損失，即單位重量流體從計算斷面1-1運動到計算斷面2-2時的平均能量損失；如果是理想流體，則粘滯力不存在，產生的能量損失為0。

量綱分析和相似原理主要涉及到（動力）相似準則里的牛頓一般相似原理和單項力相似準則之間的辯證關系（序號8）。該部分知識瑣碎，宜采用講授法。兩個流動，即原型和模型流動，如果要實現流動相似，幾何相似和初始條件、邊界條件相似是基礎，動力相似是保證，運動相似是目標。如果要實現動力相似，需要對應空間點處各個同名力方向相同，大小成固定比例，這稱為牛頓一般相似原理。但如果在幾何相似和牛頓一般相似原理都成立的前提下，原型和模型的幾何形狀和大小完全一致，失去了模型實驗可縮小原型幾何尺寸的意義。正是基于此，所以提出單項力相似準則，在流動中起主導作用的力往往只有一種，這是流動現象的特點，所以如果在原型和模型中，起主導作用的力相似的話，可認為二者的動力相似已實現。

普朗特混和長度理論（序號9）是學生學習的難點，大多數學生感覺該部分不知所云。比如說，該半經驗理論的意義是什么，問題從何而來？該部分宜采用討論法。流體處于湍流狀態時，運動參數可以分為時均流速和脈動流速，時均流速產生時均切應力，脈動流速產生附加切應力，時均切應力的計算采用牛頓內摩擦定律，附加切應力計算采用脈動流速計算，即，其中脈動流速ux’和uy’計算困難，需要通過普朗特混和長度理論進行計算，該理論通過將湍流脈動與理想氣體自由程理論進行類比，提出自由程概念，從而將脈動速度與時均速度建立聯系，實現了附加切應力的計算可行性。

孔口、管嘴出流和有壓管流（序號10）是研究水力設備和輸配水管網的基礎，這一部分的模型主要涉及孔口、管嘴、短管、長管、管網，對這些模型的深入研究需要采用上冊流體動力學的連續性方程和能量方程，在深入分析流動規律后，可得最一般的規律性，即流量和斷面平均流速的計算公式。這部分可以看成針對幾種特殊邊界應用動力學方程來求解計算題，所以在介紹了孔口或短管以后，其他形式的邊界流動由學生通過練習法和討論法來自學，最后由教師進行總結。

在緩流中，為控制水位和流量而設置的頂部溢流的障壁稱為堰，緩流經堰頂溢流的局部水流現象稱為堰流（序號11）。在環境類專業中，堰是常用的溢流集水設備和量水設備，在一確定的堰流中，流量與其它特征量的關系明確。薄壁堰可在環境類構筑物中作為出水設施，如二次沉淀池出水等。該部分內容生疏，宜采用演示法和講授法。

滲流（序號12）是指流體在孔隙介質中流動，該流動狀態在地下水中廣泛存在，對地下取水井的設計往往要采用該模型的相關理論。該部分多在研究生階段深入學習。

三、結語

工程流體力學在環境類專業中的現實意義和理論意義重大，在注冊環保工程師基礎考試中份額可觀。該課程學習難點頗多，對于本科生來說學習的壓力較大，需要教師在知識點梳理、難點篩選、師生溝通、教學方法總結等方面多做工作，筆者通過對環境類專業工程流體力學教學的自身體會完成此文，希望對教學一線的教師有所幫助。

參考文獻：

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關鍵詞：流體力學；教學改革；探討

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

流體力學是一門研究流體運動基本規律以及流體與物體之間的相互作用力的學科，它作為一門嚴密的且應用面很廣的專業基礎學科，是以數學、物理學為基礎發展起來的，也是土木、機械、動力、水利、環境等學科的一門技術基礎課程。改革開放以來，雖然各院校在該課程教學實踐中都積累了豐富的經驗并取得了不少成果，但是在該課程建設中仍存在著許多問題。論文結合教學現狀，從學生興趣培養、教學方法改革以及師資隊伍建設三方面探討提高流體力學教學水平的方法。

一、 流體力學教學現狀

流體力學是一門主要研究流體平衡和運動規律及其實際應用的技術科學，具有理論性強、工程實際應用廣、概念和方程較多且易混淆、對學生高等數學知識及綜合分析和處理問題能力要求較高等特點。流體力學建立在理論、計算、實驗三大技術手段之上，是化工、土木、機械等眾多學科或專業的基礎學科。另外，流體力學在環境工程設計和實際工程中也有著廣泛的應用，是水處理設備設計與應用的必備知識，以及生態分析的重要理論基礎。同時，流體力學是環境工程與其他學科體系溝通的橋梁，這個橋梁作用是其他基礎課或專業課無法替代的，直接影響到環境工程學科體系的完善性。因此，提高流體力學課教學質量，使學生學好本門課程，培養學生分析問題的能力和創新能力，對流體力學課程教學進行改革以適應學科發展顯得十分必要。

目前國內院校的流體力學課程教學過程大體可歸納為“課前預習、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，這種傳統的教學模式在強化理論教學成果以及動手能力的培養方面效果比較顯著，然而在創新意識培養方面卻收效甚微。原因在于：①理論教學中注重經驗理論與公式的講解，而公式多且乏味，導致教師難教，學生難懂，課堂教學缺乏生動性。另外，本科流體力學理論教學模式多為填鴨式教育，對學生而言，流體力學課缺少客觀體驗，理論抽象，不易理解，而由此帶來了一系列的問題是現在流體力學課程教學的主要障礙；②目前，大部分院校的流體力學實驗教學多采用傳統驗證性實驗，每一學生進行的實驗完全相同，教師由實驗報告的數據評定實驗成績。雖然實驗有利于增進學生對理論知識的理解，但此手段不能激發學生的積極性，無法體現學生的主體性，也不能培養學生的創造性[1]。由于實驗教學內容多數為驗證性實驗，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、引導與糾錯，甚至有時會耳提面命，因此學生作為學習主體的創造性很難有機會得到展示。

因此，采用一種有效的教學方法進行流體力學理論和實驗教學的改革，激發學生的學習積極性和主動性，以提高流體力學課程教學質量，并對相關專業產生積極的影響，從而促進學生創新性的培養非常有必要。

二、 培養學生對邏輯思維的興趣

學生對任何概念和公式的形成、理解有一個過程，而在流體力學中，這些概念、公式又較為抽象，要求學生具備較強的邏輯思維能力，因此，根據學生掌握知識的快慢，耐心引導學生進行邏輯思維，培養學生對邏輯思維的興趣，使他們產生對邏輯推理的愛好，就成為教學中的關鍵。例如，流體力學中的三大方程――連續性方程、動量方程和能量方程需通過輸運公式逐步推導而來，如此的教學安排便使知識較為系統、連貫、緊湊，并有利于認識各個方程的物理意義。而輸運公式的推導由于邏輯性較強，講授時就需要花費較多的學時和精力來理清邏輯思路，理解每一步推導中的物理含義和數學要領，使學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量、動量、能量即可得出連續性方程、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更加清晰明了，而且會使學生對將要學習的知識接受產生極大興趣，具有更加強烈的探索感和求知欲。

三、 教學方法探討

教學方法作為聯結教師和學生的重要紐帶，在提高教學質量方面起著重要的保證作用。為了更好地適應學科發展要求，工科“流體力學”課程方法的改革勢在必行，作者結合自身多年的教學經驗，針對該課程特點，認為應該在以下幾個方面進行課程教學方法改革。

（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活動的成功與否起了至關重要的作用，它不僅是學生了解流體力學課程的窗口，也是教師教學水平的第一次展示。

講授緒論課的較好方法是介紹流體力學的成就、發展方向、廣闊前景及其在國民經濟中的重要作用等。教師要注重講解流體力學知識在工程中的應用，特別是教師自己承擔的科研項目，以展示流體力學在科學和工程技術中所取得的輝煌成就[2]。例如，通過介紹流體力學理論在“神舟號”系列飛船上的廣泛應用，使學生明白流體力學這門相對古老的學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會造成巨大的災難[3]。另外，流體力學的發展史對于激勵學生的學習熱情也有著非常重要的作用。在上課的同時，要善于借助互聯網，及時的將一些重要理論的發展過程、重要研究成果展現在學生的面前[4]。

（2）從實例中引出教學內容

流體力學雖有概念多、邏輯性強、理論上較難理解的特點，但卻與生活和生產實際密切相關。在具體教學內容的講解過程中，穿插一些生活中的現象，并結合課本中的理論“雙管齊下”，利用學生求趣、求新、求知的心理，引導學生學習并掌握教學內容。例如，在講流體粘性時，比較水的粘性和油的粘性；在講流體靜力學知識時，可講一些水庫垮壩事件，主要是設計時有缺陷和施工存在著質量問題，不能承受水對壁面的靜壓力。另外，還可以進行一些相關事例的延伸，如是否建設三峽工程時流體力學專家的爭論，通過分析得到的建設三峽工程必要性的結論等，使學生切實體會到學好流體力學的重要性[5]。利用這些鮮活的事例，使課堂教學更生動、更有意義。

（3）師生互動，培養良好學風

調動學生主動的學習，培養學生良好的學風，提高學生綜合素質，是加強流體力學教學效果的重要條件。作者在每次講課后都會對本次課程的內容進行總結，然后下次課隨機抽取部分學生回顧上次課的內容，并讓其他學生作出補充和建議。在課堂上，多為學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動了學生的主觀能動性，課堂氣氛活躍，有利于拓寬學生的思維深度，查漏補缺。學風對于任何一門課程教學的成功與否都起到了非常關鍵的作用，所以從第一堂課、第一次作業就要嚴格要求學生，對作業的批改做到一絲不茍，指出其作業中的各種問題并要求其修改。例如，要求學生對作業中的每道題，在解答時必須寫出已知、求解，并畫出相應圖示，這些小細節可以幫助學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

流體力學按研究方法可以分為理論流體力學、實驗流體力學和計算流體力學。實驗流體力學是理論流體力學發展的基礎，是計算流體力學的檢驗依據。因此，實驗教學在流體力學教學中有著極其重要的地位。流體力學中的公式繁多，難以記憶，難以理解，通過實驗可以加強學生對公式的感性認識，有助于學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，可以使學生非常直觀的理解伯努利方程中每一項對應的意義。對于沒有開的實驗課，通過在網絡上收集照片、視頻等展示給學生，也可提高學生對理論知識的理解[6]。

（5）傳統教學方式和多媒體技術互補

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

四、師資隊伍的建設

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

五、 結論

論文結合流體力學教學現狀，從學生興趣培養、教學方法改革及師資隊伍建設三方面論述的教學方法，將教與學有機結合起來，使枯燥的流體力學課堂變得生動活潑，多方面激發學生的主動性、積極性及創造性。將上述方法運用于教學實踐后發現，該方法能夠有效的提高流體力學課程的教學效果。

參考文獻

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[2]王發輝，桑俊勇，張丹.“流體力學”立體化教學體系的構建[J].電力教育，2009（12）：102-103

[3]鄒惠芬，張培紅，葉盛.流體力學多媒體教學的探討[J].沈陽建筑大學學報（社會科學版），2008（4）：507-509

[4]潘良明，何川，陳紅.流體力學立體教學法初探[J].中國電力教育，2008（11）：73-74.

[5]陳霞.流體力學教學方法的探討和研究[J].科技文匯，2011（9）：104-108

[6]岳建芝，李剛.流體力學教學中的幾點體會[J].科技信息，2009（29）：187

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（甘肅農業大學 工學院，甘肅 蘭州 730070）

摘要：啟發式教學是現代教育研究當中的一個重要課題，尤其是在高等教育全面改革的大背景下，通過啟發式教學引導學生自主學習，勇于創新，讓學生的個性自由發揮，充分調動學習的積極性和熱情，促進學生身心的健康發展。本文主要探討的是啟發式教學在《工程流體力學》課程教學中的運用，徹底摒棄傳統的教學觀念，讓學生成為教學活動的主體，通過教師的啟發引導，讓學生更加主動地學習。

關鍵詞 ：工程流體力學；啟發式教學；教學實踐；運用

中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1673-2596（2015）03-0274-02

一、引言

《工程流體力學》是我國普通高等學校工科專業的基礎課程，是一門研究液體和氣體的機械運動規律以及應用的學科。工程流體力學在土木工程、能源、動力、環境、設備、化工、航空以及國防等領域都有很重要的應用，尤其是熱能與動力工程專業的學生需要掌握系統、全面的《工程流體力學》理論知識，通過學習本課程，確保學生能夠熟練地掌握流體力學的基本概念和原理，通過實驗操作能夠將理論知識運用到實際當中，為日后的工作和學習打下堅實的基礎。鑒于此，本文主要探討啟發式教學在《工程流體力學》課程教學中的運用。

二、《工程流體力學》傳統教學理念的轉變

《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。①

（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。②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”。③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。④

三、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。⑤

（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。⑥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。⑦

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。⑧

（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。⑨

綜上所述，啟發式課堂教學強調學生在學習過程中的主體地位。只有充分調動起學生的積極性，才能夠提高《工程流體力學》課堂教學的質量。為此，本文總結了傳統教學模式下《工程流體力學》課堂教學的種種弊端，然后在此基礎上對啟發式教學的有效途徑進行了深入研究。通過營造和諧的學習氛圍以及建立良好的師生關系，使《工程流體力學》課堂教學變得更加生動、形象。

注釋：

①張曉宏.高校研究型教學范式之探究——啟發式教學[J].教育探索，2007(3).

②朱昌流.論啟發式教學的有效實施[J].教育與職業，2007(18).

③李小川.工程流體力學教學改革模式的探索與實踐[J].中國現代教育裝備，2012(10).

④吳翊.啟發式教學再認識[J].中國大學教學，2011(1).

⑤劉全忠.關于工程專業流體力學課程教學改革的探討[J].教育教學，2014(1).

⑥Wuhan University、scientific Research Publishing.The Heuristic Teaching Practice Based on Innovative Thinking [A].Proceedings of Conference on Creative Education（CCE2012）.2012(5).

⑦朱輝，陳洪杰，劉飛.CDIO教育模式下工程流體力學課程教學改革與實踐[J].桂林航天工業學院學報，2013(12).

⑧劉瑩.解立平.基于“卓越工程師”培養計劃的工程流體力學課程教學改革初探[J].時代教育，2014(2).

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[論文摘要]論文結合教學實踐，提出了以傳統教學模式為主、以現代化教學手段為輔的教學方法。結合實例講清楚基本概念，夠用為度重點突出理論公式的應用是常規教學應遵循的模式，并與多媒體輔助教學手段有機地結合起來，力求課堂教學的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，達到提高教學效果、提升教學質量的目的。

一、前言

《流體力學》是研究流體所遵循的宏觀運動規律以及流體和周圍物體之間的相互作用規律的科學，它建立在現場觀測、實驗室模擬、經典理論分析、數值計算基礎上，具有嚴謹的理論性、原理的抽象性、概念多、方程推導繁雜等特點，對學生具備高等數學知識及綜合分析與處理問題能力的要求較高，因而大部分學生覺得該課程抽象、枯燥、難懂，普遍缺乏對流體力學理論的感性認識，都有某種程度的畏懼感，導致教師難教、學生難懂成為較普遍的現象。

我校機械設計制造及自動化、過程裝備與控制工程、土木工程、安全工程、采礦工程、環境工程、礦物加工工程、建筑環境與設備工程、工程力學等專業的學生都須具備不同程度的流體力學知識和技能，它是各專業后續課程如：液壓傳動、水力學、流體機械、空氣調節、傳熱學等課程的基礎。

為此，作者通過教學實踐，就多樣化的教學方法、更新的教學內容、引入高科技的教學手段等方面進行探討，以期提高《流體力學》的教學質量。

二、以傳統課堂教學為主

《流體力學》的課程體系分為基本理論、基本應用和專門課題三大知識模塊，它要求學生具備扎實的微積分知識、力學知識等。學生在接觸流體力學課程伊始，對抽象的理論理解速度慢，對枯燥的公式及其推導過程容易厭煩，因而《流體力學》的教學應該以傳統教學方法為主。因為在傳統的課堂教學中，學生獲取知識主要是聽教師講課，通過板書教師細致耐心地闡述概念、推導公式、突出重點、強調難點，以學生容易接受的講課速度，留給學生更多的思考和消化的時間，再配合上教師的表情、手勢、師生之間的互動，會達到很好的教學效果。

(一)結合實例，講清楚基本概念

流體力學的概念多、現象多，且很多概念和現象比較抽象，難以理解，諸如：拉格朗日法、歐拉法、流線、跡線、邊界層等。因而利用身邊的實例對這些抽象的概念進行講解，例如在講授描述流體運動的兩種方法——拉格朗日法和歐拉法時，學生們很難理解。為了將概念通俗化，上課時筆者以城市公共交通部門統計客運量所采用兩種方法為例：①在每一輛公交車上安排記錄員，記錄每輛車在不同時刻（站點）上下車人數，此法類似于拉格朗日法的質點跟蹤，它與跡線的定義對應；②在每一公交站點安排記錄員，記錄不同時刻經過該站點車輛的上下車人數，此法等同于歐拉法，與流線的定義對應。

在講解伯努利方程原理的時候，例舉1912年“豪克”號鐵甲巡洋艦與同行疾駛“奧林匹克”號遠洋輪相撞的船吸現象，讓學生清楚掌握流體的壓強與它的流速有關，流速越大，壓強越小；反之亦然。

概念是公式推演的基石，沒有準確的概念，后續的公式推演幾乎難以為繼，清晰的概念會使公式的講解和推演變得更加簡易。利用淺顯易懂的生活實例來闡述抽象的概念及其之間的內部聯系和區別，教師易教、學生易懂，將會達到事半功倍的效果。

（二）以用為度，重點突出理論公式的應用

伯努利方程是能量守恒定律在流體力學中的具體應用，是流體靜力學和流體動力學的基礎，始終貫穿著整篇教材。在講解該理論公式的時候，先從容易理解的靜力學平衡微分方程推導開始，強調公式所依據的原理是牛頓第二定律，假設條件是平衡、理想、靜止的流體，重點引導學生如何理解公式各項的幾何意義和物理含義，掌握公式的實際應用。這樣學習到后面的動力學伯努利方程時，先易后難、循序漸進，學生就覺得不會那么深奧。在講解相對平衡的流體壓強分布規律時，就要求學生必須掌握推導過程，因為它在解決一般平衡流體內部的壓強分布規律及其對固體壁面的作用力問題時非常重要。而對于連續性方程和動量方程的學習，只強調記住結論和理解公式中各個物理量的含義。這樣做，有效地避免了大量公式繁瑣的推導給學生帶來的畏難情緒，也能夠做到以用為度、重點突出。

不可否認，依靠粉筆與黑板的教學條件、以教師為主體的傳統教學模式，教學形式單一，教學手段不先進，教學效率不高，適應不了課程教學學時少、受教育學生數增加的情況。

三、以現代化的教學手段為輔

當前以計算機多媒體技術為主的現代化教學手段已經普遍地應用于高校的教學中。制作教學用的視頻、多媒體軟件、電子課件等素材，作為課堂教學有力的輔助教學手段，可以在有限的時間內，利用圖文并茂的信息傳播方式，將課程內容及有關背景資料以影像、圖片等形式，直觀地傳播給學習者，將流體力學中抽象的概念和理論具體化、形象化，激發學生學習興趣，使得學生能夠從感性認識開始，逐步上升到理性認識，進而能夠達到運用知識解決問題的能力。

結合流體力學精品課程的建設，教學團隊制作了流體力學多媒體電子教案，并在教學過程中不斷完善，逐步取得了良好的教學效果。在設計與制作多媒體課件時，遵循課堂教學的基本規律，既發揮傳統板書教學中容易帶動學生思路、逐條在黑板上書寫的特點，在課件制作中根據講解的進度逐條展現公式條目等內容，同時又將難以理解、難以用語言描述的拉格朗日法和歐拉法、流線、邊界層和紊流等抽象概念和流動現象，以多媒體的方式在課堂上直觀地呈現出來，幫助學生建立清晰的印象。教學團隊收集、制作了大量的多媒體素材，例如在講解雷諾判據的時候，制作了雷諾實驗的FLIASH素材，以動畫的形式向學生展示了流體流動的兩種不同狀態，以及流態判據—雷諾數與流動速度、管徑、流體種類有關系。運用多媒體輔助手段表達后，能夠幫助學生很好地理解課程的重、難點，提高教學效率。利用多媒體技術，還可以制作需占用大量時間板書和不易通過板書表述的內容，提高了教學效率。

多媒體教學的內容一定要做到提綱挈領、重點突出，有所為有所不為。多媒體技術沒有好壞之分，只有合理使用與不當使用之別。但是實踐應用中，發現有的教師完全拋棄以往的黑板式教學模式，離開多媒體手段就上不了課；有的教師將教材內容全部照搬到了課件中，自己就成了的幻燈片放映員，“照機宣科”；有的教師制作的多媒體課件過分追求課件的美觀性，界面過于華麗，淡化了教學重點；也有的教師忽略學生對課件內容理解消化的時間，致使學生的思維跟不上教師講解的速度，降低了教學效果。上述現象將會造成一種新形式的“滿堂灌”，只不過是由“人灌”變成“機灌”而已。

四、總結

流體力學作為一門專業基礎課程，其重要性不言而喻。傳統教學模式能夠將前后知識貫通，突出重點，化煩就簡、引入實例形象闡述概念原理，促進知識的系統化進程；多媒體教學能將難于理解的知識通過圖文、音像生動地顯現出來，幫助學生理解性記憶。借助于先進的教學手段，將多媒體輔助教學手段與傳統教學方法有機地結合起來，力求課堂教學的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，才能提高教學效果、提升教學質量。以上是筆者在流體力學教學實踐中的體會，愿與同行共同切磋。

基金項目：2009年安徽省教育廳《流體力學》精品課程

[參考文獻]

[1]許賢良,王傳禮,張軍等．流體力學[M]．北京:國防工業出版社,2006．

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【關鍵詞】專業認證流體力學教學改革考核方式

1.教學現狀及分析

流體力學是一門專業基礎課，其主要的先修課程有高等數學、大學物理、理論力學、材料力學等。由于流體力學對知識儲備要求高，研究對象又是不具固定形狀的流體，其理論教學比較抽象，因此教學現狀有以下幾個特點。課堂教學盡管采用多媒體方式，但流體力學的理論性太強，使得現有的多媒體教學課件形式單一，內容不夠豐富，導致教學仍以口授與板書為主，課堂互動性明顯不足，學生學習缺乏主動性、積極性；缺乏實踐性教學環節；缺少有效的師生溝通平臺。由于師生交流少，容易造成“教”、“學”分離，給課程的教學效果大打折扣。

2.考核現狀及分析

現階段流體力學的考核方式，大部分仍然采取30%的平時成績和70%期末考試成績。本課程包含大量的經驗公式及公式推導過程，對比近兩年的學生成績，目前該課程的考核方式并不理想。

3.改革措施

3.1教學改革措施

流體力學課程需要掌握的概念多、公式多，學生學習積極性不高，需要教師對課程不斷開展改革探索。為解決目前流體力學課堂教學中存在的問題，針對教學環節提出以下幾個改革方案。

3.1.1完善教學大綱

根據工程教育認證標準，應進一步修訂和完善教學大綱和教學計劃，優化學時分配。在保證《流體力學》基本概念、基本原理以及基本理論授課時間的基礎上對課程設計進行改革。比如，適當增加數學知識基礎；導入課程最好用動畫或者試驗吸引學生的注意力，提高學生學習的興趣；適當增加學生課后的作業，以討論性的分析和推導公式為主。

3.1.2增設案例及課堂討論環節

增加相關內容的案例，設置科學問題，然后分組討論，引導學生分析問題。以流體靜力學的基本公式為例，通過電視節目中模擬的桶裂實驗為引導，提出問題，留有懸念。然后通過公式推導理論驗證，最后給同學們討論的時間。另外，有條件的還可以專門設置一堂實驗課，課上分組展示并講解學生在課下自行設計的桶裂實驗。

3.2考核評價改革措施

增加平時考核的占比是課程改革的趨勢。根據專業認證的要求，增加平時的教學工作量，為學生準備與重點知識相關的小課題，增加課堂討論環節是一個新思路。根據課堂表現進行部分考核，提高學生平時考核成績。從而去除純記憶類題目，只考核綜合理解類和綜合應用類試題，適當增加期末考核難度，以督促學生平時注意積累。

3.3自編應用型教材

教材是學習的依據，作為機械類流體力學教材要體現理論與實際相結合，突出應用性。對于有經驗的教師，可以在總結多年知識積累和教學、科研成果的基礎上，結合相關流體力學書籍，撰寫屬于自己的機械類教材《流體力學》。自編教材對學生而言更實用，體現在以下幾點。一是自編教材主要以教學大綱為依據，整體上與課堂教學具備較高的統一性。內容編排按課堂教學節次循序漸進，學生自學時，邏輯和思路清晰，課上課下的自然銜接，更具有啟發性；二是可以根據課上學生的反應精簡方程式數學推導內容和過程，盡量將抽象概念形象化、簡單化和透徹化，使之通俗易懂。或者在課堂上減少推導過程，而在書中將推導過程編寫的更加詳細，甚至添加多種推導方法，便于自學；三是理論聯系實際，集教學與科研成果于一體，使得課堂內容具有較高的客觀性、有效性和科學性，如此更有利于解決實際問題，指導工程實踐和生產活動；四是豐富例題和習題，除計算題外還設有簡答題、選擇題等多種題型，并給出參考答案。

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關鍵詞 工程流體力學 成人教育 教育對象 互動教學

中圖分類號：TB126-4 文獻標識碼：A

流體力學的研究對象包括液體和氣體兩大物質形態，流體力學的基本任務是建立描述流體運動的基本方程，確定流體經各種通道及繞流不同物體時速度、壓強的分布規律，探求能量轉換及各種損失的計算方法。在實際工程的許多領域里，流體力學一直起著十分重要的作用。就某種意義而言，也正是在流體力學的研究工作不斷取得成就的前提下，才促進了這些工程領域的大力發展。工程流體力學是在闡述流體力學的基本理論基礎上，重點闡述和研究流體力學在工程上的應用，工程流體力學廣泛應用于動力、水利、機械、化工、石油、土建、冶金、航空、航海、氣象、環境等眾多領域，是這些領域相關專業的主干技術基礎課程。

1教材與教學內容選取

“工程流體力學”教材種類繁多，但是目前為止還沒有一本針對能源類本科成人教育《工程流體力學》教材，筆者通過對多種教材的研讀，以及往年成教上課的經驗，根據各教材所涵蓋的基本理論，及描述流體特性表達式推導過程的深度和難度、教材內容的廣度，最終選用楊建國等人編著的《工程流體力學》（北京大學出版社，2010年1月第1版）作為成教熱能專業的臨時教材。

“工程流體力學”的內容繁雜、學科綜合性強，流體力學內容很抽象，偏微分方程幾乎貫穿全部課程。流體力學歐拉方法的思路與物理及其它力學不同，學生理解、掌握起來有困難。鑒于成人教育對象數學基礎和力學基礎相對薄弱的特點，在授課中應盡量避免大量的數學公式的推導和微元的受力分析，把第七章相似原理與量綱分析作為自學內容，在講解動量定理、動能定理和質量守恒定理時，把輸運定理作為主要的公式推導工具，著重強調基本概念和基本原理的學習和掌握。

2授課目標及教學方法

2.1 明確教育目標的職業性和教育內容的實用性

成人教育是以提高社會從業人員的履職能力和適應職業變化能力為目標的教育，其教育內容與職業需求聯系緊密，以補充、改善成人的職業知識和技能為目的，實用性較強。

對于成人教育一定要明確教育目標的特點，做到有的放矢，才能起到事半功倍的效果。成人教育對象（以下稱為“成人”學生）的特點可以歸結為以下幾點：

（1）“成人”學生職業性強；

（2）“成人”學生都有固定的工作崗位，有著豐富的實踐經驗，在某些方面的認識和能力要強于授課老師；

（3）“成人”學生專業基礎課，例如數學和物理等的基礎知識比較薄弱，很難理解深度較高、難以理解的原理和公式推導；

（4）“成人”學生渴望獲取知識，尤其是能幫助其解釋工作中遇到的實際問題的理論知識。

總之，授課內容的實用性是教學的關鍵問題之一，授課內容實用“成人”學生才愛聽，效果才好。

3教學手段和教學方法

3.1加強理論知識的講授

成人教育的對象多數為參加工作多年和未受過正規高等教育的成年人，即“成人”學生，他們又有著豐富的實踐經驗。從筆者實際函授授課的經驗來看， “成人”學生專業基礎課尤以高等數學的基礎最為薄弱，然而流體力學的主要工具就是數學。

3.2采用導學+啟發式方法授課

實行“導學式”教學模式。即，貫徹“學生為主體、教師為主導”的教學理念，在教學中實行啟發式教學，充分發揮現代教育技術在提高教學效率和教學質量方面的重要作用。所謂互動式教學，是在教學中教與學雙方交流、溝通、協商、探討，在彼此傾聽、彼此接納、彼此坦誠的基礎上，通過理性說服甚至辯論，不同觀點碰撞交融，激發教學雙方的主動性，拓展創造性思維，以達到提高教學效果的一種教學方式。這種講課的方式，不是老師一個人講，而是啟發學生思考。

“工程流體力學”基礎理論講解比較枯燥，為了提高教學效果，經常在課堂上提出問題和例題，鼓勵學生積極回答，激發學生的主觀能動性，從而加深理解。在教學中要把握“成人”學生的獨特特點：那就是有自己固定的工作崗位，有著豐富的工作經驗，對設備的結構和運行了如指掌，對設備處于非常規運行時有自己的處理方法，但是為什么這么處理他們并不清楚。

4結語

針對熱能與動力工程專業“成人”學生的特點，對“工程流體力學”的教學進行了探討，使課程更適合“成人”學生的特點，擴大了他們的知識面，增強了其主動思考的能力。在今后的教學過程中要進一步探索新的教學方法和手段，不斷提高自身的綜合素質和專業理論知識，立足學校特色優勢，繼續努力進行“工程流體力學”課程的建設和探索，以期積累更多的經驗和取得更大的成績。

參考文獻

[1]陳卓如等.工程流體力學[M].北京：高等教學出版社，2006.

[2]楊建國，張兆營等.工程流體力學[M].北京：北京大學出版社，2010.

[3]孫恒朱，鴻梅，舒丹.“啟發―聯想式”教學方法在流體力學教學中的應用[J]. 中國電力教育.2010，（5）.

[4]黃裕華.成人教育要突出“成教化”特色[J].福建信息技術教育，2005，（7）.

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關鍵詞：計算流體力學;CFD數值模擬;項目驅動;實踐教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）06-0141-02

計算流體力學CFD是流體力學的一個分支，是能源與動力工程類專業的重要基礎課。課程講授CFD數值模擬的基本思想、基本方法以及常用CFD數值模擬工具的使用，通過教學使學生了解、掌握CFD數值模擬的基本知識，為將來在涉及流體流動問題的研究和設計工作中應用CFD數值模擬打下基礎。在計算流體力學教學中，可將仿真技術以項目驅動的方式加入到實踐教學環節，以加深對概念、公式以及數值方法的理解，進而激發學生探索性學習能力。如何利用好仿真軟件的專業優勢，將其引入到計算流體力學實踐教學中來，提高教學效果是本文要探討的主要問題。

一、CFD數值模擬在項目驅動實踐教學中的優勢

根據課程教學任務及其特點，選擇適用的教學方式是提高教學效果的關鍵。傳統的教學模式以教師授課為中心，注重基礎理論知識的傳授與講解。在教學過程中，教師往往花費大量的時間和精力介紹計算流體力學的基本原理并進行相關理論公式的推導，學生并不能理解計算流體力學的工程應用背景和意義，學生所接受的理論知識絕大部分來源于授課教師的灌輸。

由于計算流體力學課程涉及內容的復雜性，傳統的教學方法與手段，使得教師和學生在此課程的講授和學習中都遇到一定的困難和問題。涉及基本方程和數值方法公式推導的部分，傳統的板書教學方式可使學生對推導過程進行邏輯思維，對推導得到的公式和結果也會更加印象深刻。對于比較復雜、抽象的教學內容以及公式的應用，則可借助計算機仿真平臺的方式進行輔助教學，讓學生直觀地了解不同公式的應用過程和數值模擬結果。由于流體力學控制方程一般是非線性的，只有極少數情況下才能得到解析解，與工程相關的復雜流體力學問題幾乎不能得到解析解，而實驗研究一般是在模擬條件下完成的，幾乎所有的地面實驗設備都不能完全滿足所有參數和相似定理的要求。通過CFD數值模擬技術，可以設計一些虛擬的實驗，過程中可選用不同公式模型和數值方法，數值模擬所得的結果直觀，彌補了理論教學內容的不足。

項目驅動教學，或稱項目驅動下的學習、基于項目的學習，是一種以學生為中心的教育方式。要求學生通過一系列個人或合作完成的任務，借助他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，解決現實中的問題，獲取知識和技能[1]。在項目驅動實踐教學中，借助CFD數值模擬形象的模型分析與演示，既便于教師對計算流體力學應用于工程問題的知識講述，又使學生對計算流體力學理論知識有更加深刻的理解。

二、CFD數值模擬在項目驅動實踐教學應用中的關鍵問題

1.根據計算流體力學教材，結合學生的具體學習情況，對某些重點、難點以及不宜課堂講解的地方，考慮能否應用CFD數值模擬進行輔助教學。在教學過程中，需要根據具體的教學內容選擇恰當的項目案例，結合傳統教學方法與現代教學方法，使其發揮各自優勢才能獲得更好的教學效果。

2.在教學過程中，向學生展示CFD數值模擬在計算流體力學領域的前沿應用、經典案例。在課程教學中可以隨時調用視頻錄像或仿真軟件，將計算流體力學的一些前處理、流場計算和后處理等復雜問題進行動態仿真演示。這樣可以激發學生利用相關數值模擬軟件對理論知識進行進一步的學習的積極性和主動性，為后續課程設計、畢業設計乃至展開創新創業項目打下基礎。

3.選取若干具體案例為“項目”任務以達到對前一階段課堂講授知識、技能傳授的總結與升華;項目內容中含有學生從來未遇到的問題，需要具備有一定難度。應用CFD數值模擬軟件建立計算流體力學仿真分析實例庫，這樣老師就可以方便地進行講解，并給學生提供直觀、形象的過程與結論，學生理解起來會更容易。

三、CFD數值模擬在項目驅動實踐教學的應用案例

1.概念設計。氣力輸送過程非常復雜，過去和現在多依靠試驗數據、經驗數據來解決問題。對一般粉體材料，在經驗數據充分時，可以得到比較可靠的結果。傳統方式靠人工計算過于費時間，現在可以利用計算機進行數值模擬，能較快地得到計算結果。計算機能在較短的時間內繪出初步的圖紙，因此在粉體的氣力輸送過程中能做更多的方案比較，使設計更加合理。數值模擬可以提供一些實驗測量中無法提供的數據。在概念設計階段，老師和學生進行項目的討論。教師起初先不必框定具體的設計內容，而是要引導學生根據工程應用的實際情況進行頭腦風暴，獲得設計的大方向，進而指導學生進一步通過閱讀文獻和資料收集，確立實施思路和初步的方案，獲取可借鑒的工程案例。

2.詳細設計。在詳細設計階段，教師需要預先講授CFD數值模擬工具的使用，以Fluent為例，該軟件是目前國際上比較流行的商用CFD軟件包，它具有豐富的物理模型、先進的數值方法和強大的前后處理功能，在航空航天、汽車設計、石油天然氣和渦輪機設計等方面都有著廣泛的應用。在這個階段，學生通過對現場氣力輸送過程的調研資料和文獻資料，結合氣力輸送設備工藝特點，利用計算流體力學仿真軟件Fluent建立可靠的氣力輸送三維數學模型。對所建立的數值模擬模型進行網格劃分，如圖1所示，在此過程中，教師可以為學生講解計算域離散成網格點的過程。在此基礎上，利用所建立的氣力輸送三維數學模型對飛灰的氣力輸送進行數值模擬，將數值模擬結果和實驗測量值進行對比，由此對所建立的數學模型的可靠性和適用性進行驗證。

3.發現問題。項目驅動的教學中教師需要著重引導學校在工程應用中發現問題，挖掘導致問題產生的根源，在CFD模擬過程中，要確定邊界條件、數學模型和求解方法。氣力輸送屬于大型工業輸送物料設備，雖然輸送管道幾何形狀簡單，但是總長度較長，并且管道內的輸送過程涉及到固相和氣相相互作用、物料顆粒湍動粘度以及顆粒間的相互碰撞，過程非常復雜。在此過程中，老師可以為學生講解各種邊界條件的優缺點以及選擇依據、數學模型的原理和應用范圍、求解格式的選擇及相應的計算方法和方程。

4.改進設計。將模型預測結果與實驗測量值進行分析和比較，分析邊界條件、數學模型和求解方法對結果產生的影響，通過查閱文獻了解最新CFD數值模擬技術和方法，并嘗試應用到項目驅動實踐教學中，提高數值模擬預測結果的準確性。可以利用該數值模擬數據研究氣力輸送旁管道內壓降隨著顆粒直徑、顆粒密度的變化規律，并通過改變旁通管幾何比以及壁面粗糙度的大小，研究管道結構和管道特性對壓降的影響。

從“概念設計”、“詳細設計”、“發現問題”和“改進設計”這幾個項目驅動的實踐教學環節可以看到，項目驅動式教學的最主要的特征就是教師引導學生通過尋找完成工作任務的途徑與方法，圍繞工作項目完成調查研究、網絡信息搜集、文獻查閱、個人獨立思考、討論答辯、團隊合作學習等各項相關的實踐與創造活動[2]。

在實施過程中，教師應引導學生查閱資料獲取類似項目的技術路線、解決方案與相關專業知識點，對錯誤明顯的方案做適當的引導、糾正，使方案盡量集中在合理的范圍之內[3]。需要選擇貼近實踐的項目案例，將CFD數值模擬軟件融入到分組學習和應用指導的整個過程，使學生在項目學習及完成過程中加深對理論知識的理解及實際應用，提升學生分析問題、解決問題的能力。

四、結束語

項目驅動教學在實施的過程中，表現出以項目為本位、以學生為主體的重要特征。教師教授和引導的是項目實施所需的技能、系統知識和應用知識，最終考核的是學生對知識的理解、應用、創新和總結。將CFD數值模擬技術應用到計算流體力學理論教學，可以使教學質量得到明顯提高，可以幫助克服客觀實際條件對理論教學的制約，加深學生對理論知識的理解，并激發學習和研究的興趣。

參考文獻：

[1]馬玲玲.項目驅動教學法培養學生自主學習能力研究[J].山西廣播電視大學學報，2010，（3）.

[2]王福軍.計算流體動力學分析――CFD軟件原理與應用[M].清華大學出版社，2004.

[3][美]約翰D.安德森（John D. Anderson）.計算流體力學基礎及其應用[M].吳頌平，劉趙淼，譯.北京：機械工業出版社，2007.

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關鍵詞： 《工程流體力學》 能源與動力工程專業 教學改革

一、引言

《工程流體力學》是研究流體的機械運動規律及其實際應用的科學[1]，是能源與動力工程、車輛工程、機械工程、石油工程、化學工程專業等諸多工科專業的一門重要的專業基礎課，在各個工程領域都有廣泛的應用。其特點是，工程流體力學內容抽象，概念性強，涉及大學物理、材料力學、高等數學等，綜合性極強，且教學里包括眾多數學公式和偏微分方程的相關推導計算，需要學生有較強的綜合能力。而我校是一所二本工科院校，學生在高等數學、大學物理、材料力學等方面的基礎良莠不齊，因此存在老師難教、學生覺得枯燥難學的現象[2]，導致《工程流體力學》被公認為是本科中最難學的課程之一。為提高學生學習興趣和教學質量，有必要對該門課程進行必要的教學改革[3]。

二、教學改革

（一）教學方法改革

針對學生在高等數學、大學物理、材料力學等方面的基礎存在良莠不齊的情況，為了更好地增強學生學習《工程流體力學》的學習效果和教學效果，需要在教學實踐過程中對教學方法進行相應的改革。首先，為了避免學生覺得枯燥無趣，在教學過程中注意理論聯系實際。比如，在《工程流體力學》的第一堂課上，我通過提出如“汽車在行駛過程中所受到的阻力主要來自前部還是尾部”，以及“高爾夫球表面和飛機表面為什么一個是粗糙一個光滑呢”等眾多涉及流體力學知識的實際問題，一下子就把學生的興趣提起來，整整一堂課學生學習興趣高漲，沒有懨懨欲睡的情況存在。在后續的課程中，由于主要圍繞連續性方程，伯努利及動量方程等展開，因此在講授的課程中，為了避免數學基礎不夠扎實的學生在上課中覺得無趣，我主要是通過講例題的研究思路、方法，盡量避免變成單純的數學推導過程，主要告訴學生如何分析，重點介紹公式的成立條件及如何使用。然后通過具體的例題講解如何使用該公式來解決問題。比如對雷諾公式的理解應用，通過在課堂上播放雷諾試驗的視頻，并在課后安排學生到實驗室進行雷諾實驗，以加深對該公式所涉及相關因素的理解。在課程的后面章節，根據學生的認知發展水平重點講解工程流體理論在實際中的具體應用實例，并選擇適當的課題讓學生積極參與，并總結出規律，建立適當的數學模型，這樣既使學生保持了濃厚的學習興趣，又很好地做到理論與實際的結合，大大提高學生解決實際問題的能力。

（二）教學內容改革

《工程流體力學》內容涉及面廣，如何根據專業培養目標和課程體系的要求，制定合理的教學大綱，教學內容及教學計劃顯得尤為重要。首先，針對目前《工程流體力學》教材存在理論性強，數學公式推導眾多的特點，在教學過程中有意識地弱化公式的數學推導過程，重點突出公式的適用條件和在實際問題中如何應用，尤其是如何利用這些公式來解決實際問題。比如實際流體恒定總流的伯努利方程，通過弱化過程的復雜推導，重點講解其應用條件，讓學生很快就明白該方程的意義，并掌握如何在實際過程中進行應用。

同時通過案例講學，與學生所在能源與動力專業系緊密結合。比如在講到流體運動的連續性方程及伯努利方程時，可以講講其在內燃機等設計中所起的作用，通過掌握空氣和燃油的流動規律，才能設計好空氣和燃料的流量比例、流動速度、溫度控制等眾多流體力學方面的知識。同時選取適當的跟能源與動力系緊密相關的習題，以幫助學生進一步鞏固和消化課堂所學。因為現有教材習題偏水利和建筑的居多，所以需要老師在平時多收集和編撰相關的習題，以更好地促進學生掌握相關知識。

（三）考核方式的改革

由于《工程流體力學》所涉及學科多，綜合性強，內容難，以前通常采用期末閉卷的方式加平常課后作業進行考核，存在學生平常作業抄襲、習慣老師劃重點、考前死記硬背的問題，且考試內容基本都是學生平常見過、練習過的題型，不能很好地體現出該門課程的知識體系和價值，也無法讓學生發揮他們的主觀能動性。因此，針對以前的考核形式存在的問題，有必要對其進行改革，以更好更全面地反映學生掌握知識和相應能力的情況。

首先，增加課堂與平時考勤環節。現在的學生基本人手一部手機，盡管上課紀律三令五申，仍然存在部分學生上課偷偷玩手機的情況，再加上有些學生平常對自己要求不嚴，存在上課遲到、曠課、打瞌睡的情況。因此增加課堂考核環節，對上課不遵守課堂紀律、缺勤等，累積到一定次數后會有相應的懲罰措施。在課堂上表現積極，能主動回答老師問題等會有一定鼓勵措施，適當地加分以激發學生更濃的學習興趣，加強學生在課堂上和老師的互動，營造出更好的學習氛圍。

其次，增加考試內容，豐富考試題型。從以往考試題型看，主要有填空題、選擇題、判斷題和計算題四大類型。因為考試內容比較依賴教材，所以不能很好地反映學生對相關知識的理解掌握。鑒于此，增加一些比較貼近相關專業和實際生活的問答題，比如“汽油在油箱里的存貯涉及流體力學里面的什么知識”、“汽車上的中央空調上平行的風扇葉片起什么作用”等，體現了考試內容的靈活性，又考察了相應的考點，能體現出學生對相關知識的具體分析和應用。

最后，完善最終成績的評定方法。以前的成績評定主要是期末考試成績占60%，平時作業占40%，且存在許多同學課后作業照抄的情況。由于平時作業成績占比過高，增強了不努力同學的僥幸心理，間接也會挫傷努力學習的學生的積極性。為了更好地反映學生的學習態度和對該門課程相關知識的掌握應用情況，綜合評定學生的學習能力和實踐能力，最終成績的評定將計入課堂環節、實驗環節等，將成績比例改為：期末考試成績70%，課堂環節包括考勤10%，平時作業10%，實驗成績10%，促使學生重視課堂紀律，增加課堂互動環節，減少平時作業的比例，增加動手實驗的成績，更能全方位、多元化地評定學生。

三、結語

本文對能源與動力工程專業所學《工程流體力學》的教學方法、教學內容及考核方式等進行了教學探討與改革。通過在實踐中的應用，取得了很好的教學效果，有利于學生學習能力提高和教學效果的增強。

參考文獻：

[1]禹華謙.工程流體力學[M].高等教育出版社，2011.

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關鍵詞 流體力學 工程實例 教學模式改革

0引言

“流體力學”課程是工科專業的一門重要的專業基礎課，綜合了張量、場論、復變函數、數值方法等數學知識，在水利、土木、建筑和熱能等工程技術領域中都涉及許多流體力學問題。目前許多高校教師在講授該門課程時還是采用傳統的以教師為主導的單向傳授方式，課堂中注重基本概念的講解和公式的推導，課堂教學與實驗教學環節聯系較弱，導致學生學習過程中對所學知識點理解不夠深刻，逐漸失去了學習興趣。因此此次教學模式改革提出以工程實例為導向，在授課中采用工程案例分析、增加實踐環節和第二課堂等綜合形式教學模式，培養學生的學習熱情，調動學生積極性，提高學生分析問題和解決問題的能力。

1教學改革思路

第一，由于在流體力學教學過程中，知識點比較抽象，學生難理解。因此，打破以往“滿堂灌”式授課方式，針對某些重要知識點，首先教師課前布置任務，學生初步了解課堂內容，培養學生的發現問題和主觀學習能力。在授課過程中，教師針對課堂講授的內容，運用多媒體教學方式，向學生展示圖片、視頻、動畫等信息，比傳統方式更直觀、更容易被學生接受，與傳統板書教學方式相結合，優勢互補，尤其對于推導繁瑣公式，教師運用多媒體方式可以強化學生的理解。并且，教師應注重理論聯系實際，通過工程案例分析和討論等方法，講授某些特定知識點對應的工程問題，培養學生學習流體力學課程的興趣，激發了學習的主觀能動性，加深學生對該課程內容的理解和認識，激發學生學習熱情，培養學生分析流體力學問題和建立相應模型和分析計算的能力。學生通過工程案例分析，可以理解不同流態流體所對應的工程背景及其理論基礎，利用課堂所學理論知識總結其流動規律。課中針對某重要知識點，教師布置相關綜合訓練內容，學生自主完成綜合報告，在此過程中學生能夠充分理解相關知識點，建立知識體系，掌握該知識點在實際工程中應用，并能夠在實際生產生活中合理運用該知識點。另外，對于某些特殊的知識點，教師還可以從學生的生活經驗出發，列舉生活中的流體力學問題，聯系生活進行講授，具體內容為：

第二，通過理論與實踐相結合的方式，在保證課堂教學的基礎上，采用多種形式的實踐活動，增加實驗教學環節。實驗教學是理論與實踐相結合，是培養學生創新能力和工程實踐能力的重要環節，鞏固所學基礎理論，能夠幫助學生更好地理解理論知識，培養學生實踐動手能力。在學校工科專業，實驗教學顯得尤為重要。在實驗的教學過程中，為使學生更好地掌握重點和難點，加深學生對實驗操作技能的掌握，采用“教”、“學”、“做”相結合的教學方法，以精講多練為主。在實驗操作之前，讓學生理解實驗流程中的每一步驟，培養學生發現問題和解決問題的能力，對知識的重點和難點有進一步的理解。此外，在實驗教學環節中，重視培養學生創新能力，鼓勵學生創新，為學生提供創新空間。學生通過工程流體力學實驗，直觀明了地觀察不同流態的流動現象，量測不同流態的流動參數，分析其流動特點，再與理論相結合總結流動規律，培養學生的學習興趣，激發學生學習的主觀能動性與創新性，為學生將來更好地投入工程實際奠定基A。

第三，采用工程性質形式的試題幫助學生掌握知識點及其應用。同時，授課時增加課堂對話、采用互動式教學方法，及時了解學生掌握情況并對課程教學內容進行調整。另外，開設理論學習和實踐操作的第二課堂，充分調動學生學習的積極性，并加大課外作業量，使學生通過作業消化課堂教學內容，每次作業批改結束后，通過習題課幫助學生辨析原理理解的誤區、概念混淆之處等習題中出現的問題。任課教師定期進行教學研討，對教學中的難點、重點進行討論，群策群力，尋求好的解決方法。平時注意收集教學中的難點、重點問題，組織老師進行研究，在教學研討時集中交流。

2教學組織過程

2.1課堂講授

以學生為中心，以教師為導學、助學為主，利用工程案例分析、生活實例和小組討論等形式，激發學生學習參與熱情與積極性。課前布置工程案例分析，學生自行查閱資料，課堂上分組討論，引導學生提出問題、分析問題、解決問題，培養學生主動獲取已有知識和創造新知識的能力。以工程問題為主線，提出與之相互對應的課程內容，進而解釋課程內容的性質、原理以及適用條件，總結解決此類工程問題的方法和規律，使得學生對于知識點內容的理解更加生動具體。

2.2增加實踐環節

本專業流體力學課程共64學時，此次教學模式改革準備通過理論與實踐相結合的方式，融入實踐教學環節。傳統體系中實驗環節為輔助教學部分，各實驗互相獨立，綜合性不強，造成學生被動學習，學生學習積極性較差。目前學校擁有兩個流體力學實驗室，不僅可以開展流體力學基礎演示實驗，學生還可以動手參與伯努利方程實驗、畢托管測速實驗等相關實驗。在實驗操作過程中，結合工程中流體流動問題，學生能夠更加直觀明了地觀察到流體處于不同工程問題中所對應的流動現象和規律，量測不同流態的流動參數，進而結合課堂講授的內容驗證實踐結果。同時，教師應為學生留有一定空間，學生可以在充分理解所需知識內容的基礎之上，開展創新型實驗設備的設計，這一過程充分調動學生科學研究熱情，突出培養學生創新意識，教師引導學生提出問題并解決問題，培養學生科學嚴謹的邏輯思維及創新能力。

2.3第二課堂

流體力學課程包括流體靜力學、流體運動學和流體動力學三大部分，課程講述內容較多。針對這種知識內容多而學時短的情況，此次課程建設增加理論第二課堂和實踐第二課堂。對于理論學習第二課堂，學生可通過微信或QQ等網絡通訊工具，隨時給授課教師留言或在線溝通，說明不懂的知識點，教師可以在網上給予學生詳細的解答，既利用了課余時間答疑，又為同學提供了方便，同時又解決了課程學時的限制，極大地調動學生學習的積極性。實踐第二課堂主要體現在實驗室全天開放制度，在保證學生一定數量的前提下，學生可提前預約做實驗。這樣學生就有充足的時間來完成實驗過程，既豐富了學生的課余生活，又充分地培養了學生自己動手的能力。

2.4增加綜合訓練

針對重點章節知識點，如伯努利方程、N-S方程等，結合工程案例，教師布置綜合訓練任務。學生通過上網、借閱相關書籍，獲取相關資料并獨立深入學習分析，再與小組成員討論，集思廣益，進而理解工程案例中方程應用原理，并與所學理論知識相聯系，掌握相關知識點及模型建立方法，集中答辯匯報所學知識內容和實驗數據。通過綜合訓練，學生可以構建相關知識體系，并聯系工程實際，將其融會貫通，真正實現“理論聯系實際”。在此過程中，也培養了學生團隊合作、人際交往、自主探究、分析問題、解決問題及應用實踐的能力。

2.5考核方式改革

對于流體力學課程考核方式，應注重教學過程中的質量控制，主要采取課堂考核、實驗考核和期末考核相結合的形式，加大平時成績所占比重，課堂考核主要包括工程案例分析大作業、課堂考試、出勤和課堂提問等形式；實驗考核以培養學生動手能力為主，重點考核學生的實踐操作能力和創新能力，如能設計出工程方面的創新型實驗裝置可以加分；期末考試就是學生的卷面成績。

3結語

篇10

關鍵詞：流體力學 教學方法 自主實驗 抽象到具體 工科院校

中圖分類號：O35 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（c）-0199-02

流體力學是力學的一個重要分支，是流體機械專業重要的專業基礎課，在航空、航天、航海、水利、機械等領域擁有廣泛的應用，因此學生學好這門課對后續課程的學習以及日后從事相關研究工作非常重要。但流體力學不同于理論力學、材料力學等力學學科，流體力學研究對象比較抽象，通俗來講就是研究對象看不見、摸不著，理論性強、數學表達式復雜非線性強，講課好像有點空對空的感覺。一些關鍵概念比如雷諾輸運定理、隨流導數等學生理解起來比較困難，如果純粹從數學角度開展教學，學生聽起來比較枯燥、積極性不高、課堂互動性不強。為了提高教學效果，目前國內很多流體力學教學工作者已經探索了很多教學方式方法，比如哈爾濱工業大學的“流體力學的多尺度創新性實驗課”[1]、南京航空航天大學的“流體力學設計性實驗競賽”[2]、北大通過結合重大事件與自主試驗調動學生積極性、培養創新精神[3-4]等。

本人目前承擔工程流體力學、實驗流體力學、計算流體軟件應用分析以及流體教學實驗開發等與流體力學相關的教學工作并從事一定的科研工作，本人能從理論、實驗、計算等不同層面并結合自己的科研工作對流體力學教學方式方法進行一些嘗試，中心理念是站在學生的角度，從流動本質講授，讓抽象的知識具體化、形象化。該文將結合自己的教學經歷談幾點這方面的體會。

1 賦予公式物理含義，讓公式形象化、理論生活化

流體力學與學生在基礎課學習階段學習的大學物理、理論力學、材料力學中的力學在本質上是相同的，依然要滿足牛頓第二定律，同時滿足質量守恒定律、能量守恒定律，但在研究方法與研究對象方面存在很大的差異。流體力學所采用的研究方法主要是歐拉方法，研究對象是流場。流場是個空間概念，而質量守恒、動量守恒、能量守恒這三大守恒定律僅適用于流體質點或者流體質點組成的體系。這就需要把流場與質點或者體系兩種研究對象、歐拉方法與拉格朗日方法兩種研究方法聯系起來，換句話講就是如何用空間流場參數的分布與變化表示流體質點或者體系運動參數的變化，隨流導數和雷諾輸運定理就是建立這種關系的橋梁。隨流導數在數學形式上是某種物理量對時間的全微分，從數學角度講解學生沒有任何異議，但這不代表學生理解了它的物理內涵。隨流導數由當地導數與遷移導數構成，首先需要讓學生明確隨流導數對象是流體質點，三大守恒定律適用于它；當地導數與遷移導數針對流場，其中當地導數表征流場參數隨時間變化，即流動是定常的還是非定常的，遷移導數表征流場參數空間分布均勻性，在此三大守恒定律不適用。下面的問題是讓學生如何理解兩者之間的關系。首先舉個簡單的例子，讓學生從感性上認可這種關系，即可以用空間流場的變化與分布表示流體質點運動參數的變化。比如以教室里溫度分布為例，夏天或者冬天開空調，教室里面溫度分布不均。假定空調功率穩定，此時可以認為溫度空間分布是穩定的。一個人在教室里面走動，感受到溫度的變化，并且走動速度越受到的溫度變化越快，這時人感受到的溫度的變化是教室溫度場分布均勻度與人走動速度兩者的綜合效應，這部分由溫度空間分布不均導致，對應隨流導數中的遷移導數。假如空調功率不穩，那教室里溫度也不穩定，此時即便站在一個位置不動，也能夠感受到溫度的變化，這部分對應隨流導數中的當地導數。假如人走在一個空調功率不穩定、溫度空間分布不均勻的教室里，這時人感受到的溫度變化就是以上兩種作用的綜合效應，對應隨流導數，也就是質點溫度對時間的變化率。人比擬到流場里面就是一個質點的角色，流體質點溫度隨時間的變化率可以用流場溫度的空間分布與變化表征，即可以用流場的信息獲得流體質點運動參數的變化。這樣學生理解起來比較容易、比較具體，并且對公式的物理內涵理解也比較深刻。雷諾輸運定理其實是隨流導數的積分形式，這部分給學生講透了，雷諾輸運定理理解起來也就比較容易。隨流導數、雷諾輸運定理的理解非常重要，它是一種研究方法、思維方式的轉變，是開展流體動力學研究的基礎。

任何一個數學公式都有其物理含義，授課過程中要力爭從學生理解的角度，從公式背后的物理含義與物理過程角度講解，并輔以生活中的例子，讓公式形象化、理論生活化。

2 開設自主創新實驗，讓問題具體化，提高學生積極性、提升學生綜合能力

第一部分立足于學生對關鍵知識點的理解，這部分談談如何讓學生帶著興趣去學習、創造性應用所學知識。

與理論相比，學生更喜歡自己動手去開展一些探索性試驗。同時結合數值仿真讓看不見摸不著的流場具體化、圖像化，這對提高學生學習、探索、思考問題的積極性非常有益。在教學過程中可以給學生布置一些探討性課題，讓學生組成團隊，獨立從理論分析、數值仿真及試驗驗證方面開展課題研究，采用答辯的方式把講臺交給學生，提高學生的應變能力以及學生的參與度，針對一個課題讓大家共同探討。理不辯不明，通過辯論加深了學生對問題的認識，增強了學生學習的積極性，培養了學生獨立分析問題的能力與團隊協作精神，而獨立分析問題能力與團隊協作精神是大學教學一個關鍵的落腳點。下面舉一個教學中的例子。

圓柱繞流以及圓柱在流場中所受阻力是一個經典的流動現象，可以讓學生從試驗、數值仿真的角度去研究分析影響阻力的因素并給出影響規律。試驗設備方面實驗室提供拖拽力實驗設備，主要功能為測量圓柱在流場中所受阻力。該實驗設備提供了3種測量阻力的方法：（1）用天平直接測力；（2）測量出口速度分布，采用動量定理計算出阻力；（3）測量圓柱表面壓力分布計算所受阻力，同時可以調節來流速度。計算軟件方面提供給學生相關計算流體軟件并講授軟件基本功能與操作。讓學生自由組團，獨自開展研究方案設計、試驗與數值仿真、結果對比分析與報告撰寫，公開答辯、互動參與。這樣學生結合實驗與數值仿真結果進行對比分析，對流速、流態對圓柱阻力的影響理解就比較深刻，同時學生在這個過程中鍛煉了獨立分析解決問題的能力，培養了協作精神。

3 貼近生活，學習趣味化

人類生活在流體中，很多生活中的現象都可以用流體知識解釋，因此在教學中可以嘗試著讓理論走進生活，讓學習充滿趣味。

比如好多男學生喜歡踢足球，估計弧線球很多學生也會踢，但足球的軌跡為什么呈弧形，可能好多學生不知道，可以把這個問題提出來讓大家討論。上課時，提出這個問題后整個課堂氛圍一下就活躍起來了。這時候與學生一起分析足球近壁面流動并結合伯努力方程講解足球的受力，學生一下就明白了足球軌跡為什么可以呈弧形。再比如還可以播放一些生活中有趣流動現象的視頻與圖片，引導學生分析與討論。

4 考核多元化

流w力學要想充分調動學生的積極性，還需要對考核方式做調整，不再唯卷面分數論。本人在教學實踐中從以下幾個方面進行考核：（1）卷面成績；（2）創新性綜合實驗，綜合考慮試驗效果、結果分析、答辯情況等；（3）課堂互動，對于在課堂上積極互動提出疑問的同學給予平時成績加分，甚至可以將講臺交給學生，讓學生給大家講解；（4）課后作業與講解，鼓勵學生給大家講解，并給予加分鼓勵。

5 結語

流體力學是一門學生認為比較難的專業基礎課，作為授課老師應該站在讓學生容易理解的立場，從流動的物理概念和物理過程出發，賦予抽象難解的理論、公式具體的物理含義，并結合常見的流動現象讓理論形象化、生活化；開展自主創新綜合試驗結合數值仿真，讓抽象的流動具體化、圖形化，提高學生的積極性、激發學生的創造性、培養學生的團隊合作精神；把講臺交給學生，通過課題答辯、習題講解，增強學生互動；讓理論走進生活，引導學生用流體力學理論知識分析生活中的流動現象，提高學習的趣味性；通過多元化的考核，增加學生學習的積極性。總之，以學生為本，從物理本質上講解理論知識，讓理論走進生活貼近生活，從抽象到具體，多層次增強學生對知識的理解。

參考文獻

[1] 李小斌，李鳳臣，姜寶成，等.基于創新意識培養的流體力學實驗教學探索[J].實驗實踐教學，2014（15）：119-121.

[2] 金志光.工科高校培養創新思維的流體力學設計性實驗競賽[J].科技創新導報，2009（8）：145-146.