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關鍵詞：計算流體力學；課程改革；應用型本科；項目驅動

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）22-0123-02

計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）是一門集成了流體力學、計算數學與計算機科學的交叉學科。計算流體力學的基本思想為[1]：通過計算機數值計算和圖像顯示，對包含流體流動和傳熱等相關物理現象做出系統的分析。隨著計算機技術的發展，計算流體力學在各行各業得到了廣泛的應用。

《計算流體力學》課程開設的主要目的在于使學生掌握流動及傳熱問題數值模擬的基本理論與建模思路、掌握常用商用CFD軟件的使用方法，能夠利用計算流體力學方法解決實際研究問題[2]。課程內容涉及了流體力學理論、數值計算理論、計算機程序設計以及計算軟件的工程應用等。課程理論內容較多，學生學習起來較為吃力，常處于被動學習狀態，因此需要改進教學策略，培養學生學習興趣，改被動學習為主動學習[2]。同時該課程還與實際應用聯系緊密，如何將理論與工程實際相結合，培養學生解決實際工程問題的能力，也是本課程教學中需要探討的問題。經過多年在教學過程中的改革和摸索，下面淺談一下我們在《計算流體力學》課程改革方面的一些探索。

一、計算流體力學課程內容

計算流體力學包含內容甚廣，從總體上講，可按照不同的應用領域分為兩個主要方向：

1.將計算流體力學自身作為對象的課程體系。該體系的研究對象為計算流體力學本身，主要以流體力學數學物理模型模型構建、數值離散方法、高性能數值計算算法開發為主要內容，側重點為計算流體力學理論及其實現方法。

2.以算流體力學應用為主的課程體系。此體系以如何更好地將計算流體力學方法應用于工程作為研究對象，主要以應用技能為課程目標，側重點為現實物理問題的簡化建模、利用計算機程序解決物理問題以及對計算結果的科學解釋等。

對于應用型本科《計算流體力學》課程來講，應當更多地關注計算流體力學在工程中的應用，將計算流體力學作為一項解決工程問題的工具，培養學生在利用該工具解決實際工程中的流體問題的能力[3]。

二、原有教學方法的弊端

西南石油大學機械工程專業較早開設了《計算流體力學》課程，培養了多屆學生，積累了一些寶貴的教學經驗。然而，該課程教學方式仍不夠成熟，存在一些弊端，教學效果受到影響。這些弊端主要表現為：

1.教學內容偏于理論。在教學過程中，當前的教學內容還延續中傳統的計算流體力學的基本內容，即：流體流動控制方程的推導、離散方法及線性方程的解法等，在課程講解過程中，仍以有限差分法、有限體積法及這些數值算法的收斂性、穩定性、計算精度等方面作為主要的講解對象，教授過程中涉及到大量的理論推導及數學理論的應用。在教學過程中，學生們普遍反映教學內容難懂難學，枯燥乏味。同時大量的理論教學還影響了上機教學時間。

2.工程實踐能力轉化不足。當前教學計劃中雖然搭配了16個課時的上機教學，但仍顯不足。經過多次的上機練習，部分學生能夠掌握利用計算流體動力學方法解決工程問題的一般流程，但是大部分學生仍然不具備解決新問題的能力。在上機練習過程中，學生按照教師提供的上機指導書中的計算模型操作完成，而對于計算中非常重要的如計算區域創建、網格劃分、數值計算模型選擇、邊界條件、初始條件及計算控制參數等缺乏自主的思考。針對上述問題，迫切需要對課程進行教學改革，提出新的教學理念，利用合理的教學方式，提高教學質量。

三、課程改革措施

計算流體力學課程改革主要從三方面進行。

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1.1目標定位不明確，教學內容不完善

物流管理專業屬于新興熱門專業，一些學校為了擴招、抓住發展機遇而開設此專業。而在物流管理專業開設過程中，學校并沒有對市場、社會進行充分調研、論證，專業培養方案制訂缺乏科學依據，從而存在教學目標、專業培養目標不明確、課程體系不科學、實踐教學內容不符合專業發展需求等問題，從而導致學生技能水平、知識結構不能滿足市場需求。同時，在實踐教學中，一般實踐教學包括校內實訓、畢業設計、認識實習、校外實習等環節，但在具體教學中，高職院校存在實踐教學流于形式、實踐教學內容體系設計不合理、實踐課程安排不科學等問題。例如，校內實訓教學中，實訓與理論課相脫離，多在理論課結束后安排2周左右的實訓，且實訓形式多是在機房中簡單操作演示物流軟件，實際動手操作能力得不到培養。此外，高職院校缺少與企業的合作，畢業崗位實習多是學生自己聯系單位、自主實習，實習不統一、缺乏教師跟蹤指導，學生不能很好得從實習中補充知識，實習效果差。

1.2實踐教學管理不到位，教學保障不足

在實踐教學中，項目管理至關重要，通過項目管理豐富實踐內容、制定實踐標準。但是，目前許多高職院校沒有設置專門的實踐實訓項目管理負責機構，不能及時調研市場、社會，不利于與企業良好合作關系的建立，且校內外實訓基地管理制度缺失。例如，在具體的實訓項目中，在學生實訓前，高職院校沒有結合學生情況及合作企業、實訓項目制定可操作性強、任務明確的任務書，學生實訓指導性不足。同時，在實訓開展過程中，沒有及時與學生、與實訓負責人溝通，不能全面了解學生實訓情況，不能及時給予學生指導。在實訓完成后，實訓評價流于形式，實訓考評缺乏依據，無法對以后實踐教學提供參考。此外，在高職院校實踐教學設施投入方面，多數院校資金投入不足，沒有建設專門的與實踐、實訓相配套的硬軟件設備，如校內實訓基地主要是簡單的軟件模擬，校外實訓應用模式單一，基地參差不齊，為學生提供的動手操作機會少。

2利用“一體化”工學結合教學模式開展物理管理專業教學

2.1轉變教學觀念，重構課程結構

在高職院校物流管理專業教學中，實現“一體化”工學結合教學，首先需要教師全面、正確認識“一體化”工學結合教學內涵、意義，從而轉變傳統的教學觀念、轉變教學行為。教師應認識到學生是“一體化”工學結合教學主體，而教師是教學的引導者，引導學生學習、工作。同時，教師還應認識到工學結合不是簡單的“學”多少學時、“工”多少學時，而是兩者的相互融合，應根據具體教學情況合理調整兩者比例，確定何時學、何時工。其次，根據教學目標、學生需求，以課程整體性、實用性為原則，結合服務的經濟區域、學科的內在邏輯重構課程結構，盡可能避免課程內容重復，同一規劃教學環節。例如，一般情況下，可將物流管理專業教學分為三個階段，即第一、二學期為第一階段，第三、四、五學期為第二階段，第六學期為第三階段。其中，第一階段主要開設理論課程，實踐穿插的理論教學中，以基本素質課程學習為主;第二階段等量設置實踐課程，而第三階段學生進行企業。

2.2完善實踐教學體系，豐富教學體系內容

物流管理專業實踐教學體系的基礎是人才培養，要素是能力、知識、素質。同時，實踐教學體系教學環境包括課堂實訓教學環境、校內實訓教學環境、校外實訓教學環境。其中，教學組織的基本方式是課堂教學，教師施教、學生學習的主要場所是教室，因此，課堂教學環境建設至關重要，需要根據不同課型進行不同設計。例如，根據不同課型通過案例分析、角色扮演、項目設計、分組討論等方式開展教學，利用角色道具、多媒體的模擬工作場景，營造真實的職業氛圍，使學生更加真實的認識、了解職業工作，并通過合理教學環境設計，為學生提供一個輕松的學習環境，調動學生的課堂參與性，激發學生主動性，提高教學效率。此外，實踐教學體系內容主要包括教學目標、組織、內容、評價四方面，需要院校、教師結合人才培養目標、學生需求、市場需求確定教學目標，并設計理論課程、實訓課程、企業實訓內容等。而在實踐教學評價監督體系方面，應組建專門的教學評價小組，開展定期的學生自評、學習指導老師評價、企業指導老師評價，動態了解學生，調整教學內容，提高學生綜合素質。

2.3加大實訓教學硬軟件設施投入，全面建設實訓基地

硬軟件設施是物流管理專業實訓課開展基礎保障，因此，在“一體化”工學結合教學開展中，院校應加大硬軟件設施采購資金投入，根據課程需求、專業發展需求配置硬件裝備、完善軟件系統功能，為實訓教學提供良好環境。例如，在校內實訓中心建設中，硬件系統建設主要內容包括配送中心作業、倉儲作業、物流信息技術等，從而實現貨位驗收、分配等。而實訓設備主要包括傳送設備、托盤貨架、超市貨架、輕型貨架等。軟件系統主要包括第三方物流模擬系統、國際貨代與報關管理系統、綜合運輸管理系統等。其中，第三方物流模擬系統需要符合國際慣例操作流程，而業務環節主要包括模擬倉儲、運輸、配送、客戶管理等。此外，在此基礎上，院校還應加強物流綜合實訓室、新建校內物流綜合實訓室、校外實訓基地建設。例如，在現有校內實訓室基礎上，院校整合物流運營中心，結合物流行業具體情況，搭建新的校內實訓平臺，開設TPL項目教學課程，更新電子商務等實訓室，確保學生實訓的高效開展。

3結束語

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關鍵詞：項目化教學法；流體力學泵與風機；可行性分析

1 前言

最近幾年，國內很多高職高T盒？設了與熱能與動力工程（火力發電方向）相近的專業。我校也于2009年開設了電廠熱能動力裝置專業，而流體力學泵與風機作為其專業基礎課在課程體系建設中占有及其重要的地位并分的大量學時。項目化教學法則是近年來高職院校教學中一直推廣的教學方法，主要是為使學生學習時化被動為主動。此方法對于我校學生來說，在其他專業已經得到了很好的驗證，的確能夠提高學生的學習積極性和主動性。本文將對項目教學法運用于流體力學泵與風機課程教學的可行性進行分析探討。

2 項目教學法的基本理論

（一）項目化教學法的起源及定義

在18世紀的歐洲產生了勞動教育思想思潮下，產生了項目化教學法的初步思想，最終到了19世紀美國與合作教育融合產生了項目化教學法，經過了一百余年的發展，到1955年后逐漸趨于完美，并最終成為了一種新的教學理論。

（二）項目化教學法的基本要求

要求一是，學生成為項目化課程的主體，教師以一種配角的形式出現在課堂教學上，這樣學生就多了更多的獨立思考，更多的動手機會，這樣有利于培養創新能力；要求二是，執行項目化教學法的主張。其主張強調學生自主學習，自己查閱，分析的能力，先練后講，邊學邊教。

3 項目化教學法在流體力學泵與風機教學中的特點

（一）目的性

項目化教學法的目的性很明確，就是通過一個個圍繞知識點設置的項目來鍛煉學生的領導能力，并培養分析解決實際問題和團隊合作的能力，以此掌握課程所要求的知識內容和崗位能力；而對于教師來說，項目化教學的目的就是改變現行的教學模式，使自身從課堂教學的主體，轉變成一個在學生實際完成項目時的促進者，并掌握其中的相關知識和技巧。

（二）授課周期短，效果明顯

項目化教學的另一個特點就是效率高，經歷過項目化課程的學生都可以迅速完成到職工之間的轉變。結合流體力學泵與風機教學內容設置的項目，可以迅速的使學生對實際操作上手。

（三）注重理論與實踐相合

在項目設計之初要依據理論原理設計項目，那么在要完成一個項目時，必然涉及如何才能完成這樣的問題。這就需要理論與實踐相結合。

項目化教學法與其他任何教學手段一樣，都會隨著時間而組建消沉，其如果想用力不敗之地就必須不斷隨著社會而發生變化。而變化的依據是根據不同的課程或內容而有所不同。通過流體力學泵與風機課程各項目的實施，使學生掌握連續性方程，伯努利方程的應用及具備泵與風機的檢修和運行的基本知識和專業知識。

4 項目教學法在流體力學泵與風機教學中的應用（以流體力學泵與風機一次課為例）

（一）項目計劃階段

我校電廠熱能動力裝置專業的流體力學泵與風機課程項目化課程整體方案與單元設計部分結合學校實際條件和課程的教學目的進行設計。在教材方面我校正在編寫該課程的項目化教材，這樣，首先是能夠對所需要學習的內容章節總結和具體化的作用；另一方面，結合實際操作條件的教材，可以起到理論聯系實際的作用，培養學生的應用能力。

（二）實施階段

第一次課是預備課，教師對課文中的新單詞和詞組進行講解，將每個單元的課文劃分成幾個部分，并設計學習環境。同時完成班內的分組活動，可以依照學號，也可以按照寢室，更可以通過課堂出的設計游戲觀察的結果分組。本課程每六人一組，每組內不能有超過1名女生，6人一組。每個小組負責一個部分內容的講解。然后進行分組的實際操作

（三）評估階段

后幾次課是具體的項目實施階段，讓各小組展示其成果，項目的呈現形式可以是圖片、ppt、實物，設計圖等。檢查評估是本課程的主要不僅可以讓老師在實踐中檢驗學生掌握語言的情況，也可以讓學生通過小組活動來提高語言的交際能力。這不僅鍛煉了學生的語言表達能力，也鍛煉了學生專業知識的掌握。學生在講解中充分發揮特長，學習他人的優點，彌補自身不足。

（四）成績評價階段

每個小組都設置一份評分表（此處以項目1-1為例），評分的權利不僅僅在老師，同樣將打分權利很大一部分交給各個小組的組長，取其平均分，有利于公平公正和公開。但在評分時要注意，學生之間因為關系親疏而帶來的分數評價的偏差，并在發現問題存在時，及時糾正問題，并及時改正。教師的評分表是另外一張，本文不附上了，但宗旨是考察學生的評分而不是項目結果。

（五）注意事項

1、項目不能憑空亂設。要根據學校的實際情況設計項目，例如學校電腦齊備，再購買軟件就可以有充分的空間可以安裝，這就是充分利用學校資源；而學校沒有實物泵，如果設計實物泵相關是項目，能實現的可能性就大大降低了。

2、上課時一定要記住學生才是這個課堂的主人，老師不要過多干涉，喧賓奪主，這樣都是不好的。即時是需要理論上的指導，也要適可而止，指明方向讓學生自學或是適當點撥都是不錯的選擇。

3、項目教學法對教師的課堂組織管理和知識儲備提出了更高的要求。每次的項目成績可以匯總成平時成績，便于老師在期末總評時一目了然。

（六）結束語

流體力學泵與風機作為專業基礎課程，在專業課的授課過程中起著承上啟下的作用，基礎課程的扎實學習會為日后的專業課學習起到事半功倍的作用。能夠讓學生自主學習，創新培養模式起到了主導的作用，電廠熱能動力裝置專業教學改革和探索還在邊實踐邊總結，教學改革模式也會日漸完善。

參考文獻

[1]黃蔚雯，朱飚.建設流體力學泵與風機精品課程的實踐與認識[J].安徽電氣工程職業技術學院學報，2006，7（21）：200-202.

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關鍵詞：流體力學；教學方法；應用型本科院校

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2013）12-0033-02

流體力學是宿遷學院土木工程專業的一門重要的專業基礎課。流體力學具有基本概念多、公式復雜、內容抽象等特點，是一門既有較強理論性又有較強工程實際意義的課程，因此，該課程既可以培養學生良好的邏輯思維能力和分析推理能力，又可以培養學生分析問題和解決問題的能力。然而學生的實際情況是由于在大學前兩年接觸最多的是固體力學，已形成一定的思維定式，而且由于精簡學時的原因很多流體力學課程中需要的高等數學知識沒有講解，到了大三一旦遇上流體力學這個新鮮事物，可能接受起來會碰到許多困難[1]。學生普遍感覺該課程枯燥乏味、難學，存在畏難、厭學情緒，期末考試不及格率較高。在學校提倡培養應用型人才的大背景下，有必要根據課程性質從提高教師教學水平和提高學生學習效果進行探討。

一、引導學生重視，激發學生的學習興趣

（一）強調課程的地位和重要性

教師除了說明流體力學在整個專業教學中的地位和作用外，還可補充說明它是注冊結構工程師基礎考試中公共基礎考試科目。此外，還可說明往年期末考試通過率的情況，以給學生適當加壓。當然，更重要的是還要說明該課程的學習方法，以幫助學生樹立信心。

（二）通過人物、工程實例及專業應用調動學生的學習興趣

“興趣是最好的教師，而教師則是點燃學生學習興趣的火炬”。如何調動學生的學習興趣是教師考慮的首要問題。在教學過程中可以穿插舉出古今中外的科學家、工程師生平事跡和工程實例以調動學生的學習興趣。如大禹采取疏壅導滯的方法治水三過家門而不入；理想流體力學奠基人歐拉16歲就獲得碩士學位，雙目失明后仍然從事科學研究直至去世當天還在進行科學研究等[2]。如兩千多年前李冰利用“深淘灘，低作堰”建造的都江堰；大約在同時期，古羅馬人建成了大規模的供水管道系統等。除此之外，還可以介紹流體力學在土木專業及其他專業的應用，如美國華盛頓州塔科馬大橋被大風摧毀、汽車“風阻”和飛機“音障”等事例。

（三）將CFD技術引入課堂調動學生興趣

計算流體動力學（簡稱CFD）技術日趨成熟，已經成為研究流體力學的一種重要方法。在流體力學教學過程中引入CFD技術，不但可以將理論性較強的內容形象化，加深學生對基礎理論的理解，而且可以開闊學生的眼界，激發學生的學習興趣和探索精神。如對歐拉法中流線的模擬、圓管中層流和湍流流速的分布、局部阻力損失的流場分析[3]。

二、教學內容的取舍和教學環節設計

（一）教學內容的取舍

流體力學知識面廣，內容繁多，在學時限制的條件下要結合專業教學要求合理取舍。對土木工程專業而言需要掌握的內容有：（1）流體物理性質；（2）流體靜力學；（3）流體運動學和流體動力學；（4）阻力損失；（5）管道流、明渠流及滲流。

1.重要問題的處理。首先，要從力學角度分析流體的流動性。流體與固體的主要區別在于流體的流動性，其根本原因是流體和固體對承受剪切力的表現。為了形象說明，可以引用“抽刀斷水水更流”的詩句[4]。當然，還需說明無論流體靜止還是運動均不能承受拉力。

其次，要理解連續介質假設的概念。微觀上，流體是由大量分子構成的，是離散的，不連續的，這給我們研究流體力學問題帶來了困難。連續介質假設認為流體是由內部無間隙的連續流體質點構成。這里要理解流體質點微觀上“充分大”、宏觀上“充分小”的含義。如此流體在空間上就變為連續的，可以借助高等數學的方法來研究。

2.公式推導的處理。流體力學學習過程中會遇到大量復雜的公式，特別是實際流體伯努力方程的推導讓人很難掌握。筆者在處理公式推導問題時強調公式推導的目的是讓學生學習一種思想，學習一種處理問題的方法，將精力集中在公式建立的基本原理和適用條件上，從思路上進行分析整理，淡化煩瑣的數學推導過程。這樣學生有了獨立思考的空間，教師也有了更多的時間來講解基本概念和基本方法。需要強調的是，流體力學中很多公式都是在一定條件下推導出的，因此其應用也是具有一定范圍的，公式的應用往往也有一定的技巧，如伯努力方程的“三選一列”。

（二）教學環節的設計

1.調整習題或考題構成，重視習題課。這里有兩個問題需要注意。一方面，流體力學習題歷來存在重計算、輕概念的現象，特別是考題如果全是計算題，就會形成無形的指揮棒。這就不利于學生從整體上掌握該課程的重點，習題或考題的題型應豐富，除了計算題之外，還應有填空、選擇、判斷、作圖、名詞解釋等考查基本概念的題目。另一方面，在精選題目時，要注意將理論教學和實際應用結合起來，如查找資料的技能培養。在流體力學的牛頓內摩擦定律、能量損失計算和管道流等部分很多數據都是要查有關工程手冊和圖表的[5]。

習題課是流體力學教學的重要環節，為了能夠在學時緊張的前提下開展習題課，教師必須重視習題選擇和習題評講兩個方面。一方面，教師應選擇具有代表性的題目，另一方面，習題講評應使學生從解題過程中獲得解決問題的思路、方法和技巧，達到觸類旁通的效果。

2.重視實驗教學，強化實踐環節。實驗教學是流體力學教學中的重要組成部分，通過實驗，不但可以加深學生對流體力學基本原理的理解，而且有助于培養學生的動手能力、獨立工作能力和創新能力。如通過水靜壓強試驗，學生明確了測壓管水頭的含義；通過雷諾實驗，學生加深了層流、湍流及臨界雷諾數的理解。當然，由于實驗室條件的限制，目前的實驗主要以驗證性居多，在條件許可的情況下應進行設計性實驗。

此外，每學期筆者都會布置一個任務，讓學生留意身邊感興趣的流體力學現象，然后根據課堂所學知識和個人理解撰寫論文，以此增強學生的實踐應用能力和培養其創新能力。

三、教學方法和手段的改進

（一）注重討論法與案例教學法的運用

1.討論式教學方法。教學活動應該是雙向的師生互動過程，不應是教師的一言堂。教師應創造和諧、輕松的課堂氣氛，鼓勵學生積極發言，表達自己的疑問、見解，激發學生的學習積極性和創造性。如在課堂上通過提問的方式回顧上次課的主要內容，通過“自學―提問―討論―總結”的方法學習新內容，在考慮學生接受能力的前提下，甚至可以讓學生來講一次課。如通過反證法證明流體靜壓強的方向，通過隔離體分析法證明流體靜壓強的大小。通過討論式的教學方法不但可以調動學生的學習積極性，樹立信心，而且還可以培養學生勤于思考、善于發現問題、分析問題、解決問題的能力。

2.案例式教學方法。通過將生活和工程案例引入課堂，不但可以增強學生的學習興趣，而且可以加深學生對理論知識的理解，提高學生運用所學理論知識解決實際問題的能力。生活案例有馬利奧特容器原理應用于點滴吊瓶和家用飲水機[6]、洗衣機為什么老翻衣服兜[7]、撈面條的學問等。工程案例如1993年青海省溝后水庫在低于設計水位0.75m的情況下突然垮壩的事故；三峽工程如何在最大流量10×104m3/s、水頭高達100m、最高流速高達45m/s的情況下不會產生巨大的破壞力等[8]。

（二）綜合運用各種教學手段

流體力學概念抽象、繁多，僅靠傳統的一塊黑板、一支粉筆不能激發學生的學習興趣。借助于多媒體技術，利用其形象、生動、直觀、易于理解并可加強記憶的優點，通過動畫、視頻資料、數值模擬等手段將復雜的流動現象展示給學生，可取得事半功倍的效果。但是，考慮到多媒體技術授課和傳統的授課方法各自的優缺點，結合流體力學課程特點，采用取其長而避其短、兩者兼顧而又兩者不棄的原則。

“教學有法，但無定法，貴在得法”。我們要不斷更新教學理念，努力提升自身的綜合素質，及時總結教學過程中出現的問題并加以改進，注重教學過程中的每一個環節，多管齊下，才能保證學生取得良好的教學效果。

參考文獻：

[1]王偉.土木專業工程流體力學課程教學研究[J].山西建

筑，2008，（21）.

[2]張志宏，顧建農，王家楣.“流體力學”課程教學改革的實

踐與探索[J].高等理科教育，2006，（5）.

[3]趙琴，楊小林，嚴敬.CFD技術在工程流體力學教學中的

應用[J].高等教育研究，2008，（1）.

[4]劉建龍，王漢青，寇廣孝.激發學習興趣提高流體力學教

學效果[J].中國電力教育，2008，（20）.

[5]徐艷萍.《工程流體力學》教學探討[J].江西電力職業學

院學報，2003，（2）.

[6]毛根海.應用流體力學實驗[M].北京：高等教育出版社，

2008：8-10.

[7]武際可.拉家常?說力學[M].北京：高等教育出版社，

2008：1-7，25-30.

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通過對物流管理崗位群專業技能的分析，進一步進行了實訓項目和專業課程的分析。核心課程包括物流整體規劃、倉儲作業操作及管理、運輸作業操作及管理、貨運作業操作、報關報檢作業操作、配送作業管理技能、物流信息系統操作、物流綜合服務管理，相對應的實訓項目包括物流整體規劃設計、倉儲作業操作和倉儲管理、運輸作業操作和運輸管理、貨運作業操作、單證操作、配送中心作業管理、物流信息系統操作、物流綜合服務管理。從而確定開設的專業課程包括供應鏈管理、倉儲管理、運輸管理、貨運、報關報檢、配送中心作業管理、物流信息技術、物流服務管理。

二、物流管理專業實踐教學改進策略

為構建與完善物流管理專業“三維一體，三階遞進，二元并重”的實踐教學體系，培養物流管理一線高素質技術技能人才，在現有實踐教學體系的基礎上，繼續做好以下方面的工作。

（一）建設專業拓展課程，滿足單項實訓項目物流項目管理訓練和物流成本與績效管理訓練的建設物流管理專業有選擇有規劃地建設專業拓展課程《物流項目管理》和《物流成本管理》，在這兩門課程的教學實施中融入實際物流企業典型案例和情景數據進行物流項目管理訓練和物流成本與績效管理訓練。

（二）建設融多項倉儲、運輸、配送、包裝、加工、貨代、報關報檢、物流綜合服務、物流沙盤模擬等項目的綜合性實訓基地

目前專業已申報專項建設“物流綜合實訓中心”，2015年已申報，資金總額為252.6萬元。該基地目前準備在2016～2017年建設完成。該物流綜合實訓中心重點強調物流中心的倉儲、運輸、配送、包裝、加工、連鎖服務等物流職能，集教學、培訓、職業技能鑒定和技術服務為一體，以企業化的硬件設施為運作管理基礎，以物流軟件為載體，搭建現代物流企業運營、作業、崗位職責等真實環境，模擬物流企業各種崗位的典型作業操作和綜合服務管理項目，從而達到理論聯系實際,教、學、做一體化的教學目標，全面提升學生物流專業操作技能，提高其動手操作和綜合運用能力。本物流綜合實訓中心建設包括的主要包括供應商模擬設備、制造商模擬設備、第三方物流平臺設備、快遞業務模擬操作設備、零售商終端設備。

（三）強化校外實訓基地建設

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關鍵詞:農林高校;熱工基礎及流體力學;課程教學;實踐創新

當前，在“綠色發展理念”深入人心的時代背景下，農林類高校迎來了很好的歷史發展機遇;同時社會和企業對農林類專業人才的需求更加重視質量，對人才的知識深度、廣度和對專業基礎課、專業特色課核心知識的實踐運用能力，均提出了更高要求。提高機械設計制造及其自動化專業學生林業裝備系統總體及其子系統技術的掌握程度，拓展學生在林業裝備系統上運用專業基礎課、專業特色課中核心知識的科研能力，是農林類高教工作者面臨的共同課題［4］。

1課程教學剖析

1．1課程內容

“熱工基礎及流體力學”這門課程是機械設計制造及其自動化專業的一門綜合性專業基礎課，是后續液壓與氣體傳動、泵與風機、林業機械等專業及特色專業課的重要基礎。課程目標包括:掌握工質的熱力學性質、熱力學第一定律、第二定律、熱工轉換的規律和理想氣體的熱力學過程，學會基本的理論分析與計算方法;通過對熱量傳遞的三種基本方式、導熱基本理論、對流換熱基本規律、黑體輻射基本定律等內容的學習，使學生具備對基本的傳熱學問題進行分析和總結的能力;掌握流體的主要物理性質和流體靜力學的基本理論知識，學會流體上的作用力分析，能夠推導流體動力學方程的連續性方程和伯努利方程，針對黏性流體，能對管內流動狀態進行判斷;能夠對“傳熱學”“工程流體力學”的實驗結果進行分析和解釋，通過實驗數據綜合分析工程中的現象及問題，并得到合理有效的結論?？傮w來看，本課程講授內容包括工程熱力學、傳熱學以及工程流體力學三大板塊的內容，是在高等數學、大學物理、理論力學、材料力學的基礎上進行深化學習，拓展到實際的工程問題，所以本課程不僅理論性強，而且工程應用性也很強;與機械設計制造及其自動化專業其他課程相比，該課程涵蓋了本應三門獨立開設的課程內容，知識難點聚集、微積分公式眾多、三大知識板塊思維跨度大、學生融會貫通掌握難。但是，學生對課程內容的掌握程度直接影響后續專業特色課程的學習情況。

1．2教學思路

目前，本課程總學時為48學時，理論授課42學時，實驗授課6學時。三大板塊的教學內容多，理論授課課時較少，矛盾突出:(1)學生由固體學科切換到流體學科的學習需要較長適應期;(2)課程中較多章節內容抽象，且涉及大量公式推導及專業的概念鋪墊，加之為了跟上教學進度教學內容更新較快，學生普遍反映課程難度較大;(3)教學內容和后續專業及特色專業課內容銜接性不夠緊密;(4)從內容的充實性和課程的結構上來看，“熱工基礎及流體力學”這門課程的教學內容已經滿足要求，但是對接林業機械領域最新技術，強化學生創新思維方面，當前的課程建構仍無能為力;(5)由于本課程的學習不涉及具體的機械裝備系統，使得同學們對本課程在專業中的地位認知不足，學習積極性欠佳，這些現狀使得提升教學效果難度較大。針對上述課程特點及教學現狀，結合農林類高?！皺C械設計制造及其自動化”專業的實際情況，制定了如下教學思路:(1)授課時，使學生從機電系統、固體力學等學科的思維中切換出來，將空間觀測法跟同學們探討透徹，基于空間觀測法開展“熱工基礎及流體力學”的課程教學。(2)在教學大綱中刪除過于抽象、應用面較窄的教學內容，深入講解與后續“液壓與氣體傳動”“泵與風機”“林業機械”等課程關聯度較深的內容，為專業及特色專業課的學習做好扎實鋪墊。(3)結合在林業機械領域與“熱工基礎及流體力學”緊密關聯的科研經歷，探索寓教學于科研、科研反哺教學的授課模式，強化同學們對“熱工基礎及流體力學”在“機械設計制造及其自動化”專業里占有重要地位的基礎認知，顯著提升同門們自愿學習、自主學習的熱情。(4)注重思維方式、終身學習意識的培養。教學過程中注重切入問題角度的講解，使得同學們在明白問題的同時更養成學習思考問題方法的習慣;從固體學科到流體學科是一個較大的跨越，在跨越的過程中，使同學們樹立終身學習意識，為以后培養同學們提出、解決林業機械領域學科前沿性、熱點性問題的能力打下堅實基礎。

2課程構建探討

在“碳達峰、碳中和”的硬性發展要求及“綠水青山就是金山銀山”的發展理念加速推進的浪潮之下，農林高校“機械設計制造及其自動化”專業的畢業生在高等教育系統中的地位不斷提升，所以基礎專業課程構建更需獲得與之地位匹配的重視。一方面，基礎專業課課程構建要體現基礎知識的深度和廣度;另一方面，內容要很好銜接并服務于核心專業課、特色專業課，為學生后期畢業設計、研究生科研深造做好鋪墊。

2．1課程內容深度銜接核心專業課

“林業機械”是南京林業大學“機械設計制造及其自動化”專業的核心專業課，內容涵蓋林業動力、整地、清理、苗圃、造林、撫育、保護、防火、采伐、采摘、智能化等機械。其中，和“熱工基礎及流體力學”專業基礎課相關的包括動力、清理、保護、采摘等板塊。林業動力機械(包括泵、風機)涉及“工程熱力學”中熱能和機械能之間的轉化問題，同時也涉及“工程流體力學中”可壓縮混合氣體壓強、溫度變化和裝置的動力匹配問題;林業清理機械涉及“工程流體力學中”不可壓液態水在管道內部的流動，在霧化器內的流態分布、出口后霧化粒徑分布等復雜多相流問題，如圖1所示;林業保護機械中噴霧射程、噴霧穿透涉及“工程流體力學中”可壓縮流體空氣的外部流動及耦合風場、霧滴的多相流動問題，如圖2所示;林業采摘機械中，基于負壓的采摘系統涉及可壓縮流體空氣的管內流動問題。從銜接核心專業課的角度來看，一方面，農林類高?！盁峁せA及流體力學”這門專業基礎課程應該深耕“工程熱力學”和“工程流體力學”，而“工程流體力學”應該是重點中的重點;另一方面，也好兼顧課程內容的完整性，“傳熱學”也要適度調整。

2．2匹配三大板塊關系，優化課程結構

建議協調、平衡三大板塊的課時占比，同時明晰課程內容的內在邏輯關系，在此基礎上進一步優化課程結構。在“工程熱力學”(熱能的間接應用)板塊中，我們將實現熱力學能向機械能轉化的媒介稱之為“工質”，媒介一般是“單一氣體”或者“混合氣體”，熱力學第一定律、熱力學第二定律、工質熱力學性質及理想氣體的熱力過程等課程內容和專業核心課程林業機械吻合度較好。“工程流體力學”中，對流體的終結性定義是“抓不起來的物體”，一般性的定義是“氣體和液體”的總稱，但課程內容中流體基本概念的鋪墊、流體靜力學、流體運動學、流體動力學及黏性流體等課程內容都是基于不可壓的液體，同為流體，但氣體和液體的性質及研究重點相差甚遠，“氣體”這種流體相關課程內容的缺失為后續專業核心課程的學習帶來很大知識結構缺陷。“傳熱學”(熱能的直接應用)中，對導熱、對流傳熱(混合傳熱，主要是流體和固體之間)、輻射傳熱的基本原理、工程應用等課程內容做了比較詳細的講解，但是后續專業核心課程對傳熱學中的知識需求很少，僅僅在脈動燃燒技術這一研究領域有所涉及?？傮w來看，不管是“工程熱力學”中的“工質”，還是“工程流體力學”中的“氣體”，再或者“對流換熱”中的“流體”，其中“氣體”是課程的“最大公約數”，也是和林業機械這一專業核心課程相關的“最大公約數”。鑒于此，“工程熱力學”教學內容總體上可以維持不變，部分章節可以簡化，不重要的知識點減少不必要的推導，側重理論、公式概念的理解和應用，這樣可省出一部分課時。總課時不變的情況下可以合理縮減“傳熱學”的課時，對輻射傳熱只做一般性介紹;考慮到相似原理在流體力學的試驗研究中也有重要應用，可以在這里對相似準則進行深入講解，省出較多課時。將“工程流體力學”放在最突出的位置，省出來的課時分配給這一部分;增加可壓縮流體“漩渦勢流理論”“相似理論中的量綱分析法”、包括氣體動力學中“擾動在外空間流場中的傳播”及“管內氣體的流動”等內容，以匹配林業機械核心專業課。

2．3樹立自主學習、終身學習意識

目前，流體力學板塊中關于可壓縮流體的課程內容匱乏，教學中會鼓勵同學們在MOOC上尋找優秀資源進行線上學習，使同學們樹立自主學習意識。通過工程流體力學板塊，我們在體力學的范疇內將研究運動的方法由拉格朗日法提升到歐拉法，這是一個顯著的改變，也是重要的進步，通過這一步，有助于培養同學們的終身學習意識。

結語

篇7

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.

篇8

[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?。环粗嗳弧?/p>

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．

篇9

關鍵詞 流體力學 游泳 柔體 實踐探究

中圖分類號：G861 文獻標識碼：A

0 引言

柔軟物體的形狀容易發生改變，以魚為例，當魚在水中來回游動時，魚尾的擺動使其在水中獲得一個很快的速度，魚尾擺動其實就是對水流特性的一種利用，將此原理運用到人類的游泳中，對人的游泳速度研究意義重大。柔體的形狀和流體的阻力有著很大關系，如何減小阻力、提高速度是當前游泳討論的熱點，有必要加強相關研究。

1魚與人體力學的研究

1.1水流體的特性

1.1.1粘滯性

即是所謂的阻力，它是水分子之間相互吸引而產生的，在流體力學中稱為“內聚力”，對水中的物體起牽制阻攔的作用。一般情況下，粘滯性和溫度呈負相關，溫度越高，粘滯性越小。水流體處于靜止狀態時，受力比較穩定，粘滯性幾乎不起作用。若受的外力比本身內聚力大，水分子間固有的結構被破壞，在相互吸引下會產生摩擦，和外力抗衡，外力越大，摩擦越是激烈，從而對水中的物體形成阻力。

1.1.2流動性

若受的外力比本身內聚力大，水層壓力將會發生改變，產生局部高于其他水層的壓力，此時為了保持壓力平衡，高壓區和低壓區會有壓力的轉換，這個過程就是水流體的流動性。按照力學原理，施力必須有支撐點，而水流體在流動中，壓強隨速度在不斷變化，物體在水中沒有固定的支撐點，在獲得反作用力時，許多沖量都被流動的水消耗掉了，難以取得陸地上的效果。

1.1.3難以壓縮性

許多物體之所以能夠浮在水面上，是因為水流體具有難以壓縮性，當大氣壓增強時，水壓縮極小。在受到外力的作用時，不管外力多大，水的體積是不會變的，因此，水的密度也比較穩定。對于水中的物體，水會根據物體的體積大小換取等量水的容積，所以物體在水中會受到等量容積水的作用力，使物體重量被水的重量平衡。水是人體最多的成分，從這一點來看，人也具有一定的不可壓縮性。

1.2魚尾的流體力學分析

當魚保持一個平衡姿勢處于靜止狀態時，有其中心平衡線，魚尾在這條線周圍來回擺動，在水中會形成一定的作用力，總體是向前的，為魚提供向前游動的力。魚靠魚尾的擺動獲得向前的推動力，在擺動的過程中，若是從右側向中心平衡線擺動，右側的壓強較低，相反的左側壓強較高，假設水作用于魚尾的總力為F，此時便會分成兩個力F1和F2，分別與中心平衡線平行、垂直，而平行于中心線的力F1 就是魚游動的推動力。當魚尾從中心平衡線向左側擺動時，右側仍是低壓，左側是高壓，但此時與中心平衡線向平行的力F1在方向上有所改變，從向前的力轉變到了向后的力，從推動作用變成了阻力作用。魚在水中游動要有足夠的推動力，所以在魚尾擺動時總是高速擺至中心平衡線，離開時的速度則比較低，而且在擺動的過程中，為保證魚能夠正常前行，阻力必須小于所受的推動力，因此，其擺動幅度總是在魚體的寬度范圍之內。

1.3物體形狀和流體阻力的關系

魚在游動時，魚尾擺動后肌肉放松，受水流體的阻力作用，此時魚尾與中心平衡線在同一條線上，整個魚體相當于處于靜止狀態。以龍睛魚為例，從其肌肉緊張的狀態來看，此時的魚尾和劃翅呈扇形的張開狀，形成阻力且阻力點較多，方便其停止前進運動。當龍睛魚在向前游動的過程中，魚尾和劃翅呈收縮狀緊貼身體，以減少在水中的阻力，阻力點也逐漸消失，靠魚尾擺動獲得推動力。

2 流體力學原理在游泳中的應用

首先，魚在靜止時有其中心平衡線，人體也有，在雙腿擺動的過程中，幅度不能過大，如果腿向下擺動的幅度較大，很容易增加身體對水截面，從而形成形狀阻力；如果向上擺動的幅度較大，當腳露出水面時，水的壓力下降，必會對動作有所影響，在蝶泳或仰泳等方式中，腿部的受力原理是一樣的。由于在游泳教學中對此方面的忽視，許多教練缺少足夠的理論依據，采取的教學方法也有諸多不合理之處，以至于運動員在訓練腿部技術時沒有科學明確的概念，導致訓練效果并不是很理想。

其次，將上述理論應用到個蛙泳、蝶泳、自由泳等游泳方式中，分別觀察其在水中蹬腿時的表現，對其進行分析，從中不難看出，當運動員的蹬腿動作結束時會有短暫的間歇時間，如果此時腿部肌肉緊張，就會收縮，則容易形成阻力，尤其是腳背，會出現很明顯的阻力點，這種現象在蛙泳和蝶泳中更為明顯，因為這時是兩腿同時完成動作，腳背的面積大，受力也大，差不多為自由泳的兩倍。如果在間歇時間內，運動員腿部的肌肉呈放松狀，則會減少阻力，阻力點也會逐漸消失，而且在腿上抬時，還能夠對腳底形成一種推進力。所以，在游泳中，人體必然會受到水流體的阻力作用，此時若肢體能夠保持順著水流方向的姿勢，則能取得更好的蹬腿效果，而且有利于節省體能，進而提高游泳速度。

3 結束語

游泳速度的快慢與力學的諸多方面都有緊密聯系，當手、腿等身體部位當水中運動時，會對水產生一定的作用力，水也會產生相應的反作用力，推動人體向前游動，但同時也會產生阻力，如何將阻力降到最低是研究的重點。在學習游泳時，要充分利用水流體的特性規律，找準人體中心平衡線，合理運用肌肉緊張與放松的效果，從而達到理想效果。

參考文獻

[1] 蘭亞紅.游泳技術之流體力學理論探析[J].科技信息，2010，22（28）.

篇10

關鍵詞：伯努利方程；虛擬實驗；創新

由于流體運動的復雜性，使得流體力學研究離不開科學實驗，伯努利方程實驗是高等院校航天工程、能源動力工程、水利工程、建筑工程、土木工程等專業必須學習的一個重要實驗之一。傳統的伯努利方程實驗，存在著一定的弊端：在教師講解后學生直接做實驗，對實驗操作、實驗過程的示范教學及描述缺乏認識，實驗過程中出現的問題得不到充分的探索和討論，無法體現學生的思考過程、實驗興趣及創造性思維。而基于虛擬實驗的伯努利方程實驗，調動了學生參與實驗的積極性，充分啟發學生的創造性思維，實現了學生自主學習、師生交流互動，能夠充分利用虛擬仿真實驗教學中心的虛擬實驗平臺，提高了實驗的效率，有利于培養具有創新精神和創新能力的高素質人才。

1.實驗原理

如圖1所示，在實驗管路中沿管內水流方向取n個過流斷面。

可以列出進口斷面（1）至另一斷面（i）的能量方程式

z1+p1r+a1v212g=zi+pir+aiv2i2g+hwi，（i=2，3，…，n）（1）

zi為位置水頭，表示單位質量流體所具有的位能；pir稱為壓強水頭，表示單位質量流體所具有的壓強勢能；Hpi=zi+pir為測壓管水頭，是單位質量流體所具有的總勢能；hwi代表由元斷面（1）到斷面（i）所消耗的能；取動能系數a1=a2=a3=…=an=1，選好基準面，從已設置的各斷面的測壓管中讀出Hpi=zi+pir的值，測出通過管路的流量，即可計算出各斷面平均流速vi及速度水頭aiv2i2g，從而得到各斷面測壓管水頭值和總水頭值。

在同一過流斷面上：均勻流或漸變流斷面流體動壓強符合靜壓強的分布規律，測壓管水頭值為常數。z+pρg=C（2）

在不同過流斷面上：測壓管水頭不同，z1+p1ρg≠zi+piρg（3）

故z+pρg≠C。

2.特色和創新

2.1添加虛擬實驗環節

在傳統的伯努利方程實驗中引入新的實驗元素和活力，即在實驗過程中添加伯努利方程虛擬實驗環節。目前虛擬實驗在實驗教學中的應用有很多[1-3]，也有一些伯努利方程實驗在仿真方面的研究[4]。由于虛擬實驗具有操作界面直觀、方便快捷、重復性強、不受時間或場所的限制，學生可以按個人需求，不受時間、地點約束，反復進行虛擬實驗，完成實驗學習過程，還可以設計出新穎的虛擬實驗項目。教師鼓勵學生參與虛擬實驗的操作和完善，通過網上練習虛擬實驗，找出有待完善的地方，提出優化方案，再指導學生逐步修改和完善，充分發揮學生參與實驗的主觀能動性，有效拓展學生的想象空間。本實驗為綜合性實驗項目，通過對學生多方位的引導，可以培養學生對理論知識的應用能力、對實驗操作的動手能力、對實驗項目的創新能力以及團隊的寫作能力，從而實現對學生的綜合能力的培養。采用虛擬實驗和真實實驗相結合的方法，充分利用虛擬仿真實驗教學中心的虛擬實驗平臺，使學生從多角度，以多種方式參與實驗訓練，充分鍛煉學生對實驗操作的動手能力。

2.2實驗流程圖，如圖2所示

（1）虛擬實驗。做實驗之前，學生可以先在力學實驗教學示范中心的網站上對伯努利方程實驗的虛擬實驗進行操作、預覽實驗過程、掌握實驗原理、鞏固理論知識，并且可以直觀地體會做實驗的操作過程、觀察動態的實驗現象等，更重要的是學生還可以隨時隨地驗證和探索學習過程中遇到的疑難問題，對實際操作實驗進行預習。虛擬實驗的整個過程與真實的實驗相差無幾，通過適時觀察到實驗現象及測壓管液面高度的變化規律，方便模擬出真實實驗的過程。伯努利方程實驗的虛擬實驗為學生創造良好的仿真實驗條件，實現了學生自主學習、師生交流互動，激發了學生的求知欲和主動性，調動了學生參與實驗的積極性，為真實實驗操作打下堅實的基礎，提高了實驗的效率。

（2）真實實驗。學生進入實驗室進行動手操作的真實實驗，教師指導學生熟悉操作實驗裝置，例如測量流速與流量的儀表（畢托管、文丘里流量計、電磁流量計等）；啟發學生將所學理論知識結合工程實踐，采用已有的流體力學實驗教具，自主設計實驗項目，（比如利用流量計測試一下實驗室水管的流量、流速等）；引導學生利用實驗解決實際問題的能力，進行實驗驗證并進行實驗設計和創新，以及完成綜合實驗報告的撰寫。

通過虛擬實驗和實際操作實驗兩個環節的操作訓練，有利于學生更加深刻地理解和掌握課本上的理論知識。

2.3實驗成績考核

伯努利方程實驗的成績考核由實驗項目設計、虛擬實驗操作、真實實驗操作和實驗報告四部分組成。實驗操作部分由指導教師現場打分，最終通過實驗報告：實驗方法的確定、實驗儀器的選擇、實驗步驟的制定、實驗數據的處理、實驗結果的對比分析及研究總結等，可以有效地反映出學生的綜合創新能力（包括實驗項目設計、實驗技能、團隊協作能力、操作動手能力和自主創新能力）。

3.實驗成果

置身于多媒體世界中，虛擬實驗使學生能看到、聽到、感覺到實驗對象、實驗過程、實驗結果，大大增加了仿真的形象性與直觀性，從而能夠激發學生實驗的興趣和主觀能動性，提升學生進行實驗的積極性。由于虛擬實驗不受時間、場地的限制，學生可根據自己的需要安排學習時間，提高學習效率。而且虛擬與真實實驗兩者相結合，優勢互補，切實保證了實驗教學的質量。伯努利方程實驗是一個綜合性實驗，其系統的經驗成果可以為其他流體力學實驗項目提供借鑒，引領實驗項目建設方向、探索人才培養模式。一些典型教學案例的積累，豐富了實驗教學的積淀。成功的案例可以啟發下屆學生在此基礎上發展創新，避免低水平的重復實驗；失敗的案例可以供學生借鑒，盡可能避免失敗，少走彎路。

4.結束語

虛擬實驗與真實實驗相結合豐富了流體力學實驗教學內容，綜合利用了多種教學手段，提升了整個實驗教學水平。注重實驗過程設計，實驗方法科學、合理、新穎；實驗手段適當、高效先進。能充分調動學生學習的主動性與積極性，培養學生對實驗的興趣。此外，虛擬實驗促進了流體力學實驗網絡化教學的步伐，建立了流體力學虛擬實驗平臺和教學資料庫。（作者單位：南昌理工學院）

參考文獻：

[1]程立英，張志美，等.虛擬實驗在分級實驗教學中的應用探究[J].沈陽師范大學學報：自然科學版，2011.

[2]朱敏.虛擬實驗與教學應用研究[D].上海：華東師范大學，2006.