流體力學概念匯總范文
時間:2023-12-21 17:18:45
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篇1
關鍵詞:流體力學;教學改革;現狀;思考
中圖分類號:G640 文獻標識碼:A 文章編號:1003-2851(2013)-01-0148-01
流體力學是土建類專業的一門專業基礎課,也是全國勘察設計注冊工程師基礎考試必考科目。流體力學作為力學的一個重要分支,主要研究流體在靜止或運動時所遵循的基本規律及其在工程中的應用,是高等學校眾多工科專業的必修課。流體力學也是一門理論性和工程實際意義都較強的課程,具有理論不易掌握、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,與枯燥、繁多的理論以及教學時數的減少形成了尖銳的矛盾。因此,尋求一種新的有效的教學手段,視聽結合,充分發揮多媒體教學的優越性,加大課堂教學的信息密度和知識密度,拓寬課堂教學的新思路成為必然。
一、流體力學課多媒體教學現狀
根據在流體力學教學中應用多媒體課件的情況來看,多媒體課件的應用使單位時間內教學內容大為增加得到公認,但對教學效果的看法反映并不一致。為了解使用多媒體課件的教學效果,我們兩次發出不記名問卷。其中一次讓學生給打分,30名同學中認為現在使用的流體力學多媒體課件有較大幫助和有所幫助的各有10名,合計占67%。經討論分析,多媒體課件之所以會出現授課效果不佳的情況,主要是因為在課件的制作和使用的過程中,存在如下這些“問題”:
1.原有課件的制作和應用沒有充分體現以學生為主體,只是將教師從粉筆、黑板中解放出來。有些章節內容單調甚至照抄課本內容,成了文本教材的電子化;有些則忽略了教學內容的連貫性和邏輯性。
2.多媒體課件中,圖片、動畫的選擇不符合整體教學的安排。要么簡單拼湊,造成課件的形式缺乏多樣性;要么將簡單的問題復雜化,缺乏合理的思路,其結果是大量的圖片分散了學生的注意力,浪費了時間,造成教學質量下降。
3.課件包含知識過多,文字描述繁瑣。為了讓學生能夠在有限的課時內學到更多的知識,教師過于擴大多媒體課件的知識量,造成了屏幕上顯示的內容過多、講解時屏幕翻滾過快,學生對教師所講授的內容沒有留下印象,也不知道大量的知識點該從何處著手記錄,導致學生不容易跟上教師的思路,不易復習。
4.課件內容“乏味”,不能吸引學生注意力。部分課件內容陳舊,有些內容與講課內容結合不緊密,還有一些音像不夠清晰,影響視聽效果。
二、課程多媒體教學改革的思考
1.總方案設計。通過問卷調查及調研等方法,對流體力學多媒體教學的需求性、優缺點、教學效果等方面進行全面分析。調查研究存在于各個主要教學環節中的問題,并進行匯總分析,以確定出總體方案。
2.教學設計。根據《流體力學》教學目標,對教學內容、教學方法和教學過程等方面進行安排,建立課程層次結構。多媒體課件內容的選取要以教材為藍本,從實現教學目標、完成教學任務的需要出發,但又不能為課本所束縛,要充分增加課件的含金量。一個優秀的課件不能只是教材的幻燈片演示,而應該增加它的生動直觀的作用,因此教材內容的選取很關鍵。隨著對課件制作認識的提高,我們做課件的每一部分時,都應該做到心中有數,對于每一頁面的制作都要做到精益求精,這樣做出的課件才能流暢的運行。
3.結構設計。設計合理的流程,使教學內容通過多媒體課件的方式表現出來。多媒體教學擺脫了黑板加粉筆的呆板表現形式,依賴于大量的多媒體素材,把以往受時間和空間限制的內容搬進課堂,體現了其特有的優勢。素材的選取依授課內容而決定。制作課件時,老師本身就是一名導演,怎樣把“演員”(即素材)放到適合的位置,并使它表演得出色,全部依賴于導演的水平。因此教師要吃透教學內容,在參透文字稿本的基礎上,反復構思,進行創作,設計出符合教學的課件來。
4.版面設計。設計技術性、藝術性以及應用性良好的版面,提高課件的教學效果。課件制作過程要求熟悉電腦的基本操作、掌握相關軟件的使用方法。做課件并不是說我只要掌握了課件制作軟件的使用就可以了,它需要多種軟件協同工作,比如圖像制作、聲音錄制、文字編輯、動畫制作等等,所以要求我們平時注意多學一些操作方法,或在計算機專業人員的配合下共同完成課件的制作,以使課件不僅具有教學內容的教育性、科學性,而且要有課件的技術性,藝術性。
5.收集使用反饋意見。為保證課件的正常使用,還需要多次測試,以便能夠發現課件在運行當中存在的問題,及時修改,不斷完善。一個課件的好與壞,只有通過實踐才能真正得出結論。課件制作完成后,應用于課堂教學,然后根據學生的反饋信息,再將課件加以修改,從而使其達到最優。如果制作的課件引不起學生的興趣,在課堂上起不到應有的效果,那么這樣的課件無疑是失敗的。因此還需要不斷地對課件進行修改、完善與升級,使之更加適合教學的要求。
根據《流體力學》課程教學內容的特點,精心設計、制作多媒體素材,集圖、文、聲、像的綜合表現功能,融教育性、科學性、藝術性、技術性于一體的課件,可以有效調動和發揮學生學習的積極性和創造性,最大限度地發揮學生的潛能,強化教學效果,提高教學質量,從而促進大學生對流體力學基礎知識的掌握和應用,并提高利用所學知識解決實際問題的能力。
參考文獻
篇2
Abstract: This paper first presents the necessity of application of Mathematical Experiment in Complex Function and Integral Transformations curriculum in order to improve the practical process of education and emphasize the training of application of Mathematics in college education. Then, the teaching mode, teaching content, teaching method, teaching innovation and the method of examination of Mathematical Experiment in Complex Function and Integral Transformations curriculum are introduced in our university.
關鍵詞: 復變函數與積分變換;數學實驗;教學改革
Key words: Complex Function and Integral Transformations;Mathematical Experiment;reform of education
中圖分類號:O1-0 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)03-0210-02
0 引言
針對《復變函數與積分變換》課程教學的現狀,分析傳統課程教學中存在的不足,利用數學實驗案例教學推動問題驅動式教學,結合西安交通大學作為研究型大學的定位,提出在該課程中引入分層次的數學實驗教學。這些思想也已經初步在我們申請2009年《復變函數》國家級精品課程中得到體現。
1 當前國內數學實驗課程教學的現狀
教育部在“面向21世紀教學內容與課程體系改革計劃”中明確提出要加強數學教學過程中的實踐環節,加強數學理論學習與實際應用相結合,培養學生應用數學知識解決實際問題的能力,提高學生的綜合素質。當前,在高校中普遍開展的《數學實驗》課程的教學是近年工科數學教學改革的一個亮點,它順應時代對當前工科數學教學改革提出的要求。西安交通大學自2001年開始,在全校學習《工科數學分析基礎》和《高等數學基礎》的班級全面進行《高等數學》中的數學實驗課程的教學,其教學管理,教學改革,課程建設等方面已經比較成熟[1,3]。通過幾年《高等數學》中的數學實驗的教學,我們發現部分學生完成了高質量的實驗報告,顯示出了較強的分析能力、動手能力、數學知識的應用能力和創新能力[2]。結合現代數學發展方向的綜合性的、開放型的數學實驗課程激發了學生前所未有的學習數學的興趣,部分學生甚至在實驗報告中寫到:“沒有實驗的數學課程是不完美的……”。
但是在工程數學之一的《復變函數與積分變換》課程中的數學實驗教學還有待進一步加強。《復變函數與積分變換》在數學的其他分支(如常微分方程、積分方程、概率論、解析數論、算子理論及多復變函數論等)中有著重要的應用,而且作為一種強有力的工具,還被廣泛應用于自然科學和工程的眾多領域,如理論物理、空氣動力學、流體力學、彈性力學、自動控制學、信號處理、圖像處理以及大型系統故障診斷等許多領域。目前,各高校普遍將《復變函數與積分變換》課程作為工科各專業的一門重要的必修課來開設。然而,《復變函數與積分變換》課程的實際授課時數往往較少,如何在有限的課時內,激發學生的學習興趣,讓學生既能掌握理論和方法,又能了解其在專業方面的應用,為后續專業課程的學習打下一個良好的基礎,這是《復變函數與積分變換》課程教學的一個挑戰。
2 《復變函數與積分變換》課程教學中存在的問題
2.1 傳統《復變函數與積分變換》教學中過分強調復變函數嚴密的數學體系,忽視對復變函數的本質理解和工程實際應用,沒有將基本概念與定理的幾何背景和實際應用背景結合起來;既便有應用也是“千年老問題”,缺乏新意,與科學發展方向脫節,無法有效調動學生的積極性,結果教師教得累,學生學得也苦,還感到學習這門課程沒有什么用。造成《復變函數與積分變換》總體教學效果不夠理想。
2.2 忽視學生主體的積極性,而一味強調教學內容的真理性、必要性,采取填鴨式的灌輸教學方式,勢必難于取得理想的教學效果。
2.3 復變函數與積分變換課程的傳統考核方式比較單一,通常采用閉卷考試的形式,主要考察學生對基本知識、基本理論、基本方法的掌握情況。這種考試方式常常引起學生死記硬背、套公式、重計算,考完后容易忘記等現象,對培養學生創新能力極為不利。加之《復變函數與積分變換》課程的講授與后續專業課程的使用有一定的時間差,在后續課程用到時往往都要花一定的時間復習,否則學生難于跟上,造成教學重復現象,課時利用率不高。
為了解決上述問題,我們認為,任課教師可以通過教學內容的合理安排,進一步開設數學實驗課程,結合“案例式教學”,即“問題提出一建立數學模型一分析研討一計算機處理一小結或進一步思考”的過程,以及考核方式的配套跟進來加以解決。我們正在編寫適合研究型大學的工科《復變函數與積分變換》數學實驗教學案例,采取問題驅動的數學教學模式和相應的考核方式,依托西安交通大學工科數學基地的開放式數學實驗教學的網絡化管理系統和網絡服務平臺,開展工程數學實驗教學。
3 《復變函數與積分變換》中的數學實驗教學內容與方法
3.1 編寫適合研究型大學的工科《復變函數與積分變換》數學實驗教學案例,包含基礎數學實驗,綜合數學實驗,數學建模實驗。
基礎數學實驗主要是復變函數與積分變換課程的基本內容,借助于計算機,使學生充分利用計算軟件如MATLAB或者MATHEMATIC進行相關內容的數值分析與實驗,利用計算機的圖形功能,形象地展示某些基本概念和結論,加強直觀性教學,使學生加深對數學知識的理解和對數學規律的發現;綜合數學實驗主要是以復變函數與積分變換內容為中心向相關的邊緣學科輻射,涉及到數值計算方法、矩陣計算、微分方程等學科,及現代新興的學科,如分形與混沌、小波分析等。通過建立一些簡單的數學模型解決一些實際問題,向學生展示計算過程和數值模擬過程,對算得的結果進行分析、比較,最后給出可行的或是最優的解決方案,加強學生應用數學知識解決實際問題的能力;數學建模實驗主要針對部分在大一數學實驗課程中表現優秀的學生,培養他們綜合應用數學知識解決實際問題的能力,為他們參加全國及北美大學生數學建模競賽作好準備。
3.2 建立《復變函數與積分變換》數學實驗多媒體教學資源素材庫 注重數學實驗課程的特點,借助計算機多媒體教學模式,結合數學軟件MATLAB或者MATHEMATIC形象生動地演示數學規律,完成數學實驗教學內容的多媒體素材,供授課教師參考。在《復變函數與積分變換》課程網站上成熟的課件,供學生上網瀏覽,自學。
3.3 根據章節內容定期安排學生小組討論并印發優秀學生報告和數學實驗通訊 為了鼓勵先進,激發學生學習數學的興趣,倡導學生自主應用所學的數學知識解決實際問題,我們將按照課程內容在每章開始時結合數學實驗案例給學生提供部分討論題目,定期組織學生自行分小組討論,開展“研究式學習”,作為學生的平時表現成績和數學實驗以及期末考試成績綜合起來記錄在最后成績中,避免一次考試定“終身”。對部分優秀學生的讀書報告和數學實驗報告定期匯總印發,在大學生中進行交流。
4 《復變函數與積分變換》課程數學實驗教學特點
4.1 我們在《復變函數與積分變換》課程中結合“案例式教學”開展分層次數學實驗教學,遵循數學科學的發展,采取問題驅動的教學模式,輔助該課程基礎理論教學,激發學生自主創新學習的熱情,培養學生應用數學知識解決實際問題的能力,提高學生的綜合素質;根據課程內容,將教師講解和學生自行探索結合起來,利用事先給定的題目或者學生自由選擇的題目定期舉行分組討論,開展“研究式學習”。
4.2 針對不同層次的學生提供不同層次的數學實驗教學案例,實驗內容涉及不同門類學科,選題新穎。綜合學生的平時表現,數學實驗和期末考試給出學生的最后成績,定期印發優秀學生的討論報告和數學實驗報告通訊會大大地激發學生學習數學的興趣,充分發揮學生自身的主觀能動性。
今后,我們將根據我校研究型大學的特點,依托西安交通大學國家工科數學教學基地的網站和國家級精品課程《復變函數》,逐步完善我們在工科《復變函數與積分變換》中進行數學實驗教學的教學模式、教學內容和教學方法等方面的教學改革與嘗試。
參考文獻:
[1]李繼成,朱旭,王綿森,武忠祥.《數學實驗》課程建設及分層次教學與實踐[J].大學數學,2005,21(6):29-31.