计算流体力学的基本知识精选(九篇)

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第1篇：计算流体力学的基本知识范文

[关键词]工程流体力学 教学方法 改革 工程实践

一、提炼课程核心思想、调整教学内容

近几年来，随着我国及上海市海洋战略布局和海洋经济的发展，上海海洋大学作为一所以海洋、水产和食品为特色的高校，在学科和专业建设方面取得了较大进步，《工程流体力学》作为一门专业基础理论课，其地位愈来愈显得重要。其中海洋学院、食品学院和工程学院几十年来在本科和研究生教育中，一直将《工程流体力学》和《高等流体力学》作为一门相当重要的专业基础课。特别是，工程学院的机制专业将《工程流体力学》作为该专业学生的一门必修课，随着学校的发展，这门课程必将渗透到生命学院的水产、水生物、设施渔业、水环境等专业和方向中。目前根据已定的教学计划，每学年有近650名学生学习这门课，由于各专业对其内容眼球的不同，需要结合各专业的特点，提炼课程核心思想、调整教学内容，通过不同的模块组合，确实提高学生的学习兴趣，促进教学质量的提高。

上海海洋大学《工程流体力学》任课教师根据多年的教学大纲及要求编写了“工程流体力学”教材，同时完成了配套教材的ppt电子教案，要求学生掌握流体力学的基本知识、原理和计算方法，主要包括：静平衡微分方程、流体对固壁的总压力、流体运动的描述、伯努利方程、动量（矩）方程、量纲分析、相似原理、绕流阻力等。在弄清概念，掌握理论的基础上，能够学会运用基本理论分析解决实际问题，并掌握基本的实验技能，为从事专业工作、科研和其他专业课的学习打下基础。为了便于学生的自主学习，又出版了配套教材的“工程流体力学习题解析”一书。同时根据实际工程需要，将《工程流体力学》的教学内容分为3个层次，即流体力学的基础理论、流体力学知识与进展、流体力学应用与实践， 克服了以往过分重视理论知识的介绍，轻视其应用的弊端。此外，还相继开出了流体力学独立实验课、计算流体力学等。

同时，根据不同专业的具体需求，在课程设置、教学内容上都作了许多相应的调整。例如在全校新开了“工程流体力学的应用”课程，受到了学生们的欢迎，选修这门课的学生相当多，容量达95%以上。并设计了不同的模块组合，对机械专业的学生，在已完成《工程流体力学》教材的二版修订中，在第8章中增加了明渠流动内容，增加了水波理论等内容；针对食品专业的需要，增加了气体及热力学类内容，并补充五套自测题供学生选用，确实提高了学生的学习兴趣，并促进了教学质量的提高。

二、改进教学手段，优化教学过程，加强教学互动

由流体力学团队编写的《工程流体力学》教材，于2006年由上海交通大学出版社出版，同时出版了与之配套的“工程流体力学习题解析”，为了便于教师教学，同时制作了与本教材配套的制作精美、图文并貌的CAI课件，生动地描述了流体力学的一些理论及现象，大大减轻了流体力学理论的学习难度，提高了学生学习的兴趣和效率。这些系列教材的出版，对该课程的建设和质量提升，起到了非常重要的作用。不但受到了本校学生的好评，同时还受到陕西理工大学、中国民航大学、浙江海洋学院及天津城市建设管理职业技术学院等许多学校的欢迎，这些学校对系列教材给予了充分肯定。图书发行突破2万本，出版方已无库存。

充分利用网络资源，将课堂理论教学教案、主讲教师课堂教学的部分录像进行网上共享，使用录像片、流体力学演示实验教学片、电子教材等多媒体教学手段，使学生感到难以接受的流动力学概念变得十分生动具体，加深对教材内容的理解，提高教学质量。使学生能够随时复习、预习相应的课堂教学内容。同时充分利用上海海洋大学的E-Class网络平台，进行网络实时习题、例题解答，以及课后答疑网络资源及软硬件的建设，形成师生交流的互动平台，真正提高网络教学的实用性。强调计算机在流体力学教学中的应用

在充分利用现代教学手段的同时，不能忽视传统教学方法的作用。本课程采用多媒体与板书相结合的教学模式，充分利用多媒体教学信息量大,图像清晰生动的特点, 结合传统板书讲解复杂理论推导的优点，不仅直观清晰，一目了然，而且对重点部分又能反复讲解，以达到学生基本理解并具有一定想象能力。例如在讲解研究流体运动的两种方法：质点法和空间点法时，多媒体上会出现公交车客流量观察方法的动画，使学生既易于分清这两种方法的不同，同时又强调一个相同的目的。又如在讲到流体的漩涡运动时，有龙卷风作强烈旋转运动的画面；讲到伯努利方程时，有踢任意球进球门的画面。理论教学上严谨，但是动画及多媒体生动、形象，使得学生在学习时既不感到枯燥，同时又能加强对基本理论的理解。由于学生数很多，教学上采用大班课的形式（基本上每个教学班有近100名学生），多媒体教学发挥了很大的作用。它使繁冗的公式推导成为一个简单的讲解过程，将复杂的流体运动生动形象地表现出来，同时对重点和难点反复在黑板上演示讲解。这两个方法相辅相承，取得了很好的教学效果。这种授课方式既有利于避免研究生因长时间精力高度集中而产生疲劳,又有利于他们理解并掌握复杂的流体力学基本理论。

2008年“工程流体力学”教材获上海海洋大学教学成果一等奖。作为普通高校重点教材建设项目之一，2009年被上海市教委评为优秀教材三等奖，2011年获得上海市教委重点课程建设项目（沪教委高〔2011〕48号），极大地提高了上海海洋大学来在流体力学行业的影响力。

三、完善实验教学条件，形成完整的教学实验体系

在注重理论教学的同时，加强实验教学环节，2011年3月由上海海洋大学主编的《力学基础实验指导-理论力学、材料力学、流体力学》，由同济大学出版社正式出版发行，其中的流体力学部分（第三大部分），从根本上解决了实验指导书与实验仪器不配套的问题，有效提高了流体力学实验教学质量。2009年下半年新添置了多功能流体力学实验装置、动量定理实验仪、流动图形显示仪、毕托管测速实验仪、虹吸管实验仪、势流叠加仪、空化实验仪等流体力学实验设备，新开设了大量的设计型和创新型流体力学实验，使学生、教师互动，用实验数据来验证理论，来观察抽象的流体运动；用理论知识解释一些流体现象，发现新的现象。这种教学手段提高了教学效果。同时在互动中，将有关科研上对于流体力学的一些热点问题以讨论的形式引入教学，充分地调动了学生的学习热情。通过实验验证加强感性认识：在许多重点和难点的地方，基本上有配套的实验，从实验中学习，既能培养学生从实践中发现问题并进行深入分析的思维习惯，激发他们的学习热情，同时也是加强印象、加深理解、克服难点的手段之一。

针对个别专业的特殊需要，开设了流体力学独立实验课。实际的流体运动非常复杂，因此通过流体力学实验是揭示流体运动规律的一种重要手段，为了帮助学生加深对所学理论的理解，更好的用所学理论解决生产实际中的问题，经过多方筹建，2009年我校海洋环境专业开设流体力学独立实验课，共16学时，实验内容主要包括：能量方程实验、雷诺实验、动量定律实验、沿程水头损失实验、局部水头损失实验、毕托管测速实验、管道测流量实验、流动显示实验、虹吸实验及势流叠加实验等；针对食品专业的需要，开设了气体及热力学类实验。

四、实现教学和科研的互动

在任课教师积极参加各类相关的学习与培训的同时，强化任课教师的科研观念，以科研带动教学，以教学促进科研，进行有效的纵、横向科研联合。任课教师积极参与各类教学改革和科研项目，如深水网箱水动力研究、渔船螺旋桨软件系统设计、人工鱼礁流场分析、海洋结构物的流固偶合分析、海洋波浪能的研究开发等。通过这些项目的研究，加深了对流体力学在海洋科学中实际应用和最新进展的了解。在毕业设计环节，每年选作以流体力学基础理论及其工程应用为毕业论文课题的本科学生20余人，研究生10人。取得多项教学改革和教学研究成果，并在生产实践中得到应用，如流体力学团队教师编制的“渔船螺旋桨系统设计软件”获得2007年上海海洋大学科技成果三等奖，该软件目前已被潍坊柴油机厂、玉林柴油机厂等国内主要柴油机生产厂家广泛应用。我校工程学院羊晓晟、侯淑荣、马利娜、沈小青同学的“一种新型海洋波浪能发电装置”项目，参加2011年由、中国科协、教育部、全国学联和地方政府共同主办的、在大连理工大学举行的第十二届“挑战杯”终审决赛，在全国1935所高校选送的16976件作品中突颍而出，获得“全国竞赛三等奖”。该项目由流体力学老师指导，并突破了波浪及流固耦合理论，极大地激发了学生对本课程的学习热情。今后，本课程将在大学生科技创新中发挥更大的作用。

五、教学效果的考核

《工程流体力学》课程具有理论性强、公式多、数理基础要求高的特点,为帮助学生的学习,仅仅通过教材讲解还远远不够,需要配套必要的习题。在现有基础上，更新试题内容，完善试题库建设，考虑到我校研究生教学的特点, 团队根据新编著教材的主要内容, 以章节为单位,精心筛选和编写了典型习题集,力图做到其中的习题一定要具有典型性。习题的数量不能多,更不能类似和重复,学生通过习题练习,能有效地掌握教材中的基本知识。提高试题质量，真正做到教考分离，促进教学质量的提高。该试题库具有以下功能：平台提供自动组卷、手动组卷、互动组卷，条件设定灵活全面；试卷自动转换成WORD文档，方便打印输出；自定义追加试题入库，采用WORD文档格式编辑批量入库。

在考核中，平时成绩、实验课成绩和期末成绩比例为15%、20%和65%。实践证明，该考核方法取得了很好的效果。

六、结语

总之，对于《工程流体力学》课程教学内容改革的初步探索分析，可以促进教学观念的改变，按此目标授课，对教师提出了更高的要求。同时，还可以促进教材建设、实验室建设及其仪器设备的更新，提高学生的动手能力及科研能力，从而实现“学有所用”，“教学相长”。

高等教育教学改革，特别是专业基础课程体系及教学内容的改革，是一个系统和长期艰巨的实践过程，专业教师任重而道远。只要不断努力和探索实践，就可以开拓出一条符合各个专业需求的、更加富有成效的新途径，取得更好的教改成果。

本文受“2011年度上海市教委重点课程建设项目（沪教委高〔2011〕48号）”资助

[参考文献]

[1]袁恩熙.工程流体力学[M].北京:石油工业出版社,2002.

[2]James A.Fay.Introduction to Fluid Mechanics.Cambridge: MIT Press,1994

[3]Bruce R Munson, Donald F.Young and Theodore H.Okiish. Fundamentals of Fluid Mechanics,5th Edition, New Delhi:John Wiley &Sons,2002

[4]Robert W.Fox,Philip J.Pritchard and Alan T McDonald. Fluid Mechanics,7th Edition. Hoboken:John Wiley&Sons,2009

[5]Frank M.White.Fluid Mechanics,6th Edition.New York: McGraw-Hill,2008

[6]毛根海.应用流体力学.北京：高等教育出版社,2006

第2篇：计算流体力学的基本知识范文

论文关键词：高职院校；流体力学；学习兴趣

“流体力学”课程是我国高等院校工科专业的一门主干专业基础课，涉及土木、能源、医学、环境、化工等许多领域。该课程是联系前期“高等数学”、“理论力学”等基础课程和后续专业课程的桥梁和纽带，在学生能力培养和知识体系构建过程中起着“承上启下”的作用。流体力学因曾经在20世纪五六十年代对航空航天事业的巨大推动而倍受世人瞩目。近年来，流体力学广泛深入地向边缘学科交叉渗透，这就要求相关领域的工作者要善于从错综复杂的工程实际中独立地提出问题和解决问题。

民办高职院校的学生入学成绩较差、自主学习的能力较差。很多学生对流体力学现象认识模糊，学生普遍感觉流体力学概念抽象，难以理解，对“流体力学”产生畏难情绪和厌学现象，学习积极性不高。2011年，江苏省高职院校招生实行注册入学，更意味着生源素质的良莠不齐，这对工科专业的民办高职院校的“流体力学”课程教学是个严峻的挑战。

一、民办高职院校学生的特点

1.入学成绩较差

民办高职院校在高等院校中处于较低的地位，这尤其体现在招生中，往往是录取批次的最后一批。这就意味着入学的学生往往入学成绩较差，从这几年金肯职业技术学院（以下简称“我校”）的录取成绩来看，从90分～330分都有，大多是在180分左右。因此民办高职院校的学生往往数学物理基础较差，计算能力较差，影响他们对工科课程的学习。

2.自主学习的能力较差

从和学生的交流情况来看，学生在课后很少主动学习、看相关的书籍，甚至连作业都有不能按时保质完成的时候。

二、如何调动学生学习“流体力学”的主观能动性

民办高职院校和公办本科院校以及公办高职院校有很大的区别，使得在“流体力学”课程教学中不能照搬上述公办院校的方法，而要根据民办高职院校的特点来实行教学。

陶行知在《中国教育改造》中指出：“大凡选择职业科目之标准，不在适与不适，而在最适与非最适。所谓最适者有二，一曰才能，二曰兴味。才能足以乐业。”学习最有兴趣的专业，因其兴趣，才会有乐趣，才会安于学习。托尔斯泰说过：“成功的教学所需要的不是强制，而是激发学生的兴趣。”对民办高职院校的学生更应注重兴趣的培养。

1.教学内容优化，降低难度

（1）教学内容精简，理论够用为度。鉴于高职院校学生的特点，再结合高职专业所实现的目标——技能性人才，根据各专业的侧重点，对教学内容进行优化。理论难度够用为度，不求理论的系统性和完整性。以给排水工程专业为例，流体静力学经优化后，保留静压强及其特性、静力学基本方程的应用、平面和曲面的静水总压力的内容，侧重基本概念、基本定律和方程式，取消了平衡微分方程的内容。对我校学生而言，难以听懂，不如加强基本知识的介绍，如能透彻理解，对工作和生活更有用。

（2）教学内容体现职业特点。应该在教学内容中体现本专业的专业内容。对于面向给排水工程专业开设的“流体力学”课程，其专业和自来水、污水的运输和输送紧密相关，都离不开管、泵的设计与使用，这就涉及到流体力学的许多方面。例如，分析流体在管道内的流动规律、压力、阻力、流速和输量的关系时，应向学生指出此处知识点的学习是为了根据流动规律和各参数关系来设计管径、校核管材强度、布置管线以及选择泵的大小和类型、设计泵的安装位置等，把知识点融入到职业特点中，编成例题进行讲解。有些概念和理论是学生首次在“流体力学”里学到的，并且会贯穿到整个专业知识的学习过程中，例如雷诺数、水头损失、沿程水损等，所以，对于此类知识的反复强调也是非常必要的。把“流体力学”和“泵与风机”、“管道工程”、“水处理工程”等专业课联系在一起，相关知识点能做到心中有数，为以后专业知识的学习打下坚实的基础。优化内容的同时，也不同程度地降低了学习内容的难度，这在客观上为提高学生的学习积极性铺平了道路。

2.活跃教学课堂气氛，营造轻松的学习环境

（1）用重大事件激发学生学习“流体力学”的自觉性、主动性和积极性。在教学中适当地穿插讲述一些有关的重大事故、重大灾害和重大建设项目（统称“重大事件”），对于学生认识现在的学习与未来工作之间的关系、提高学习自觉性、培养热爱专业的思想和严谨的科学作风很有帮助，同时也有助于活跃课堂气氛。

在讲授“流体静力学”这一章节内容时，可举1993年青海沟后水库垮坝事件。1993年8月27日夜间，库容为330万m3的青海省海南藏族自治州沟后水库在库水位低于设计水位0.75m3的情况下突然垮坝失事，造成288人死亡，40人失踪，直接经济损失1.53亿元。水利部专家组调查认定，沟后水库在设计上有缺陷，施工中又存在严重质量问题，运行管理工作薄弱，这次垮坝属于重大责任事故。结合流体静力学讲述这一事件时指出：不管在什么岗位，责任心和专业技术素质也许会关系到千百人生命财产的安全。

（2）用工程或生活实例让学生感受到科学很奇妙，身边处处有科学。兴趣是学习的最大动力，教师应该让学生直观形象地了解流体力学的广泛应用性以及内容的趣味性，将与日常生活或生产实际有关的例子介绍给学生。“流体力学”的理论性较强，公式较多，学生理解比较困难。如果教师在课程的讲解过程中，多穿插一些实际生活中的现象，与课本中的理论结合起来讲，一定会大大提高学习兴趣，使学生更好地熟记和应用知识。在静力学章节的学习过程中，可举“人能下潜多深？”的例子，帮助理解静力学基本方程。小时候经常玩的一个游戏——吹纸条。拿出一个小纸条，让它自然下垂。沿水平方向在它上面吹气，纸条就会飘起，这是由于流动气体的压强小。而解释流动气体压强为什么小，要借助伯努利方程来解释。“站台安全线的由来”，“神奇的香蕉球”是如何踢出来的？这也要用伯努利方程来解释。身边的科学无处不在，只要仔细观察，便能从中领悟到许多道理。

从奇妙的鱼缸、小鸟喝水的杯子到饮水机的原理，介绍静力学基本方程的应用及等压面的概念。简单的原理，小小的发明，却给生活带来极大的方便，这就是创造发明的价值所在。

（3）增加语言的艺术性，让枯燥的流体力学变得优美和富有哲理。子曰：“学而时习之，不亦悦乎？”学习应该是快乐轻松的事。从幼儿园到小学，都倡导素质教育、快乐教育。高等教育也应该贯彻这一思想，学习才能持久。

传统的课堂教学极容易枯燥乏味，使学生听课索然无味，这必将不利于教学质量的提高。如果我们的授课语言优美，讲述形象生动，把美的气息、哲理的意味注入“流体力学”的教学，使学生学得轻松、自由，甚至浪漫，营造出轻松、快乐的学习氛围。

在绪论中，可以谈谈流体力学中的人文文化。水与空气都是流体的典型代表，是一切生命不可缺少的物质，自古至今人们对它的了解、探索和应用创造了丰富的文化物质成果。“楚天千里清秋，水随天去秋无际”。秋风，天水一色，是大自然的美景，也是流体的流动现象。它们赋予我们灵感，承载着我们的喜怒哀乐。古圣人喜欢从哲理上描述水性，歌颂水德。老子说“智者乐水，仁者乐山”。老子的名言是“上善若水”。通过此类讲述，使流体力学增加美的气息，使力学融入人文，既说明我们的生活与其息息相关，又轻松了课堂气氛。

在讲授粘性流体流动存在着两种流态时，可以借用古代文学中相关的名句，如描述湍流的有李白的“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”，描述层流的则有“半亩方塘一鉴开，天光云影共徘徊”等佳句。这样可以帮助学生建立对流态十分形象而深刻的印象，从而有助于学生理解、掌握相关知识。

在教学过程中，还可穿插着向学生介绍定律知识背景的形成过程，以及相关科学家的工作，让学生领悟科学思想，轻松接受相关知识。“牛顿粘性定律”是牛顿对流体力学的主要贡献之一，是流体力学教学的重点内容。我们不仅仅要教给学生科学知识的本身，还应重视如何使学生感悟科学精神。此时穿插介绍牛顿的哲学思想和科学方法。牛顿用引力理论和运动三定律把天上行星和它们的卫星运动规律，同地上重力下坠的现象统一起来，实现了天上人间的统一，这是牛顿在自然哲学上的伟大贡献。

3.突出实验教学的特殊地位，让学生乐在其中

突出实验教学的特殊地位，使教学贴近实际，贴近生活。通过演示实验、学生验证性实验、竞赛型的设计性实验、实验录像、照片、仿真实验教学等多种方式贯穿教学的全过程，让学生看到各类实验最深刻、真实的一面，从而丰富学生的经验，增强学生的见识，培养职业意识和实践能力。

（1）开发课堂演示教具和演示实验。开发一系列课堂教学演示教具，可以使学生耳目一新，课堂气氛变得活跃起来。课堂演示教具和演示实验的使用，必须简单易行，价廉物美，且能解决教学问题，这对民办高职院校的教师提出了较高的要求。讲授表面张力和毛细管现象时，可演示毛巾浸湿的现象，顺带告诉学生如何在无人时给花草自动滴灌的方法；演示移液管移液凹面的现象时，告诉学生如何读数，如何避免毛细管现象引起的误差，同时可教学生化学实验操作的细节。讲述“流体静力学”章节时，演示倒扣水杯的实验，让枯燥的方程变得形象，易于理解。从废弃饮水机上拆下的“聪明头”，介绍静力学基本方程的实际应用。这些教具都非常简单，也易于获得，甚至无需额外花钱，学生也非常感兴趣。

（2）应用多媒体教学演示。并不是所有的教学内容都能找到适合课堂演示的案例。随着多媒体在教学中应用的普及，一些复杂的演示实验和昂贵的演示教具可以通过多媒体教学来实现。如雷诺实验、水跃实验、水击现象，在生产实践中所应用的各种堰，都可一一演示，远胜贫乏的语言描述。

（3）用设计性实验让学生参与其中，乐在其中。设计性实验围绕职业特色专题，依据学生的实际情况而设，如：“自动虹吸管的改进与应用”。指导教师根据学生对所学知识的掌握及兴趣度，将他们分成几个不同的实验小组，然后指导和协助学生自己设计实验方案，动手组装，最后依据实验结果给出实验成绩。

该实验教学模式的优势体现在以下几个方面：激发学生的求知欲望和培养学生的创造能力；加深学生对理论知识的理解并向外延展；节省高校实验室资金投入。

文中所提到的方法，最终需要教师来完成，这对教师提出了较高要求。虽然高职院校的教师的教学任务很繁重，尤其是民办高职院校的教师，但这些方法都可以在平时的积累中完成，只需平时阅报、听新闻、上网浏览、注意周遭事物，多和同行交流就可以做到。

第3篇：计算流体力学的基本知识范文

关键词: 荷载与结构设计方法课程 对策 教学方法改革

20世纪末教育部对土木工程专业进行了新的划分,原建筑工程专业、交通土建专业、地下工程专业及矿山建设专业合并为土木工程专业,其课程体系设置也作了相应调整,增设了荷载与结构设计方法这门专业基础课。但是,几年来在荷载与结构设计方法课程的教学过程中,我们发现该课程的设置存在一些问题,使其教学过程面临困难。为解决这些问题,我们作了相关的探讨和实践。

一、荷载与结构设计方法课的内容及要求

荷载与结构设计方法属于专业基础课程。教学内容主要可分为两部分[1-2]:第一部分是结构在使用年限内可能遇到的各种荷载及其相应的计算方法,包括重力引起的竖向荷载计算、侧压力计算、风荷载计算、地震荷载计算、其他作用计算等。这部分内容主要是各种荷载的作用机理和计算公式的推导以及计算作用在结构上产生的荷载效应,要求学生掌握各种荷载的计算方法。第二部分是介绍结构设计方法,包括荷载统计分析、抗力统计分析、结构可靠度分析及概率极限设计方法,要求学生掌握满足可靠度的结构设计方法。因此,该课程的学习效果对于学生掌握专业基础知识,深入学习后继专业课程具有重大影响[3]。但是第二部分内容不再涉及各类荷载的计算,因此这两部分内容在概念体系上不是充分相关的。

二、荷载与结构设计方法课面临的困难

要完成荷载与结构设计方法课的教学任务,我们先要分析该课程的前修课程有哪些[4]。

重力引起的竖向荷载计算包括结构自重荷载、土的自重荷载、雪荷载、车荷载、楼屋面活荷载及行人荷载。在结构自重荷载、雪荷载、楼屋面活荷载及行人荷载的计算中,往往要将这些荷载计算到不同构件层次上。为此,我们需要知道建筑物的构造方法、结构体系及力的传递路径,而这些知识有赖于房屋建筑学、各类结构设计与板壳力学的知识。

侧压力计算包括土的侧压力、水压力、波浪荷载、冻胀力等。土的侧压力是以土的材料性能和强度理论为基础,我们必须学习土力学和弹性力学才能很好地理解和掌握。水压力和波浪荷载计算需要以流体力学为基础。

风荷载计算需要知道空气流体的特性,以及结构的动力响应特性,需要流体力学和结构动力学的知识支撑。

地震荷载计算较难,涉及到地震基本知识、结构地震设防和结构的动力响应特性等,不先学习结构抗震工程和结构动力学是不可能做到的。

其他作用中的爆炸作用需要空气动力学课的知识,而本专业一般不开设该课,因此只能直接介绍爆炸作用的计算公式。预加力涉及到预应力知识,主要在混凝土结构设计原理和施工技术里讲解。

荷载的统计分析和结构抗力的统计分析涉及到概率与统计知识。

综上所述,荷载与结构设计方法的前修课程有概率与统计、房屋建筑学、结构力学、弹性力学、土力学、流体力学、结构抗震工程、结构动力学、混凝土结构设计原理和施工技术等课程,特别是概率与统计、土力学、结构动力学和建筑抗震工程。没有这些前修课程的支撑,要学好荷载与结构设计方法课中的第一部分内容犹如空中建楼,是不可能实现的。由于荷载与结构设计方法课是专业基础课,在教学计划中这些课程不可能全部安排在该课程之前,否则不利于教学活动的组织。混凝土结构设计原理、结构抗震工程和施工技术等课程一般安排在大学后期学习。

另外,荷载与结构设计方法课的很多内容与其他专业课程重复,如土的侧压力与土力学知识重复,地震作用与结构抗震工程内容重复,水压力与流体力学内容重复,等等。由于该课程学时有限,内容涉及面广,但又没有相关课程内容讲的深入,教师只能点到为止,不能深入其里,学生容易产生混淆和负迁移。我们在课堂教学过程和学生的问卷调查中均发现,学生在学习第一部分内容时新鲜感大打折扣;而第二部分内容理论性强,没有具体结构作为讲解载体,学习起来较为枯燥乏味。这就使得教学效果不理想,教学过程面临困难。

三、问题与对策

荷载与结构设计方法课对前修课的要求及其与现有教学计划的矛盾属于教学计划层面上的结构性矛盾,其根本解决思路应从结构调整上入手。我们在教学实践经验基础上,对这问题作了探讨,认为要解决这个问题,可以取消荷载与结构设计方法课,把该课程的教学内容拆分,再重组到相应的课程上讲解。

第一部分内容不再强调荷载的作用机理和计算公式的推导,致力于从应用层面上讲解各种荷载的计算。把与土有关的荷载在土力学课上讲解,与水有关的荷载在水力学课上讲解;地震作用在结构抗震工程上讲解;风荷载和爆炸作用可在流体力学课上讲解;雪荷载、结构自重荷载和楼屋面荷载相对比较简单,可以在混凝土结构设计大作业或课程设计中讲解;温度作用和变形作用可以在结构力学中讲解。如此一来,既能使学生学习各种荷载的计算方法,又能解决荷载与结构设计方法课这部分内容所面临的矛盾。

第二部分内容是结构设计方法,不再涉及各类荷载的具体计算,混凝土结构设计课程也涉及到结构设计方法。因此可以把两门课程的这部分内容结合起来,放在混凝土结构设计课程中讲解。把结构可靠度设计理论和结构设计方法应用到具体结构的设计上,从应用层面上来讲解,直观形象,学生感觉这部分内容学来即用,比单纯的理论学习效果要好。

把荷载与结构设计方法教学内容拆分重组,既可以保证教学计划的系统性,又可以避免教学内容上的重复。现在有不少学校在实践这种方法,如东南大学将荷载与结构设计方法和混凝土结构设计两门课程结合起来,统称为工程结构设计原理。

四、教学方法改革

在课程体系尚未执行,不能从教学计划上作调整时,为了提高教学效果,权宜之计是在教学方法方面进行改革。我们发现,在教学中若过于重视荷载的产生机理和计算公式的推导,很容易使学生陷入概念、符号、公式系数中,产生畏惧感,丧失信心、失去兴趣。因此教学方法改革很有必要。

1.创设启发式、讨论式教学氛围。

为调动学生学习的主动性,促使其养成勤于思考的习惯,教师在一开始就要形成问题情景,启发学生进行初步探索,激发学生的探究心理,调动学习积极性。我们采用课前、课中、课后提问,将问题情景贯穿教学全过程。在讲授教学内容前提出问题,学生大都能积极思考、预习,因为学生有思考和准备,所以回答问题很踊跃,自然形成了讨论式、师生互动的氛围。而课前提问即是将要进行课堂教学内容的关键、核心所在,所以教师是在引导学生积极思考、与自己同步思维,在回答问题的过程中使教学层层深入,最终解决问题。提出课后问题以帮助学生进一步理解、吸收所学知识。教师在精心创设的问题情景中,对每个问题都不是单向灌输,学生在回答问题的过程中也在体会学习的方法、解决问题的方法。

2.以工程实例为载体,授课方法以知识应用型为主。

教师在课程中,应积极引进案例、提出需要完成的任务,在授课中注重教学互动,并利用校内实训场进行现场模拟教学,特别是典型恶性事故的讲解、观察分析身边工程结构思考开放性问题、录像、大作业训练、课程设计、参观实习等,在整个教学过程的各个环节中多侧面、多角度将理论联系实际,帮助学生加深对理论知识的理解,增强工程意识,尽量缩短理论与实践之间的差距。在可能的环节中尽量让学生动手参与,使他们成为课堂上的主体[5]。这样的教学方式能够激发学生强烈的求知欲望,强化他们的创造性思维能力。

3.提供网络平台,为学生课外学习营造良好环境。

教师可以充分利用现代教学手段与方法,建立荷载与结构设计方法的课程网站,通过网络平台承载更多的信息,上传多媒体课件、工程图片、作业习题,对一些难点和重点进行知识延伸和链接,解决课程内容多、学生感性认识少、平面表达难度大的问题,教学课件与大量工程资料图片、录像结合,利用分析软件模拟工程结构工作状态与动画演示,等等,加大信息量,可以激发学生的学习兴趣,提高教学效果。

4.建立从“整体到局部”的教学模式。

长期以来荷载与结构设计方法遵循“从局部到整体”的教学模式,即由各种荷载计算到荷载组合,两部分内容相互割裂,缺乏联系,任何结构不可能只承受一种荷载,而总是同时有几种荷载作用在结构上。从单个荷载出发的教学模式,一开始就缺乏整体感,没考虑到学生能否自己完成把各种荷载组合成结构的受力状态,其结果是学生孤立地学习了一些荷载知识,却未建立起较清晰的整体结构荷载概念,不清楚基本工程结构在多种荷载作用下的工作性能、受力特点,更不清楚一个工程结构应承受和传递哪些荷载,以及为保证传递过程的完成而应采取的各种措施。教师在教学过程中,从整体结构出发展开教学,易于以工程应用为目的直接面向工程,实现理论与实践相结合,将工程实例贯穿教学始终,使学生充分理解其工程背景和目标。由于面对的是整体,考虑问题必须从整体出发,分析解决问题需考虑各种枝节问题,学生整体思维能力、整体结构概念及工程意识、综合分析及解决工程问题的能力能得到培养,思维品质会得到提升。

参考文献:

[1]柳炳康.荷载与结构设计方法[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003.

[2]白国良,刘明.荷载与结构设计方法[M].北京:高等教育出版社,2003.

[3]张小刚,林小嵩.适应大土木要求的荷载与结构设计方法知识点讲解研究[J].高等建筑教育,2006,15,(4):74-78.

第4篇：计算流体力学的基本知识范文

【关键词】复变函数 教学方法 实变函数

【中图分类号】O174 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）06-0124-02

复变函数是高等院校工科专业的必修课，它对于培养学生的抽象思维，逻辑推理、空间想象和科学计算能力都起着重要的作用。其广泛涉及理论物理、自动控制、信号处理、流体力学、弹性力学等众多领域。复变函数的理论与方法是许多相关学科的重要解析工具，因此，学好复变函数这门课程是十分重要的，笔者结合多年教学经验，总结了一些复变函数的教学体会。

一、复变函数课程的特点

复变函数是在微积分的基础上形成发展起来的一门数学学科，它将数域由实数域扩充到复数域构建了新的数的表示形式x=x+iy，形成了特有的理论和计算技巧。定义了复变函数的初等函数，也由此建立三角函数和指数函数的关系，对欧拉公式eiθ=cosθ+isinθ给出了很好的解释。由于数域的扩充使复变函数对应两个二元实函数w=f（z）=u（x，y）+iv（x+iy），这就将实变函数的极限、导数、微分、级数从基本定义到计算方法推广到复变函数，使得复变函数的理论更简洁，方法更巧妙。复变函数的积分是复变函数理论的重要部分，积分将复变函数的导数、微分，级数，留数联系到一个理论线索上。复变函数通过复平面建立了两个平面的点的对应关系，构成了平面到平面的二维映射，这是复变函数的一个重要贡献。

由于复变函数的很多概念理论和计算方法直接借助于高等数学知识，要求学生有很好的高等数学基础，同时也要求教师在教学中做到边复习高等数学边讲授复变函数，使学生的知识体系得以连贯，真正学到新的知识。随着高等教育改革的不断深入和多媒体的使用，复变函数课时相对减少， 如何才能让学生在有限的时间内高效的学好这门课，是复变函数教学的首要任务。

二、复变函数的教学体会

1.合理安排教学内容

复变函数课程的教材很多，西安交通大学高等数学教研室编写的工程数学《复变函数》，对于工科学生来讲，不失为一本很好的教材，教材内容充分，结构合理，理论应用相得益彰，但教师在教学中，还应对教材进行再加工，即要借重教材的优点，又要照顾学生。精心设计课程内容的引出、分析、解答等过程，通过抽象概念与具体实例结合，抽象思维与形象思维结合，渗透现代数学思想，提高学生兴趣，培养学生的数学思维能力和综合应用能力。

做为数学课程复变函数教材的章节是按着严格的逻辑顺序展开的，有着很强的系统性和整体性。对于一些重点知识、新知识可以安排较多课时，比如模函数，幅角函数的解析性，C-R方程、柯西-古萨基本定理、柯西积分公式、高阶导数公式、留数定理等复变函数的几个重要定理需要多花精力比较使用方法，介绍应用技巧。有些知识象复数及复数的计算已经下放到了高中，所以可作为复习内容，安排较少课时。

2.采用适当的教学方法

在教学过程中，可以采用多种教学方法和教学手段，由于复变函数的许多性质、概念、定义与高等数学有着相似之处，又与高等数学在某些方面有着实质不同，比较教学法是最适用于复变函数教学的。 在复变函数教学过程中，应注意将复变函数的概念、定理以及处理问题的方法与高等数学进行对比，使学生在建构新的知识体系的同时能够区分两者之间的差异。

探索一套行之有效的考试考查方法，增加单元测验，加大平时成绩比重，把考试分为开卷和闭卷。利用单元测验检查学生对知识的掌握程度。 每章结束之后上习题课，采用对话式教学方法，提出问题，引导学生思考问题、解决问题，及时发现和纠正学生的错误，以补充和巩固复变函数的教学内容。

3.充分利用多媒体教学

借助优质示范课教学平台制作《复变函数》课程的电子教案、多媒体课件，习题库、试题库，实施网络教学，实现师生互动，从而优化了学习过程、提高了学生的学习兴趣和学习效率。利用电子课件教学，使教学更生动、更立体，从而培养学生的理解力、洞察力、数学思维能力。同时将某些抽象的理论具体化，在很大程度上节约黑板书写时间，增加授课的信息量。

4.将数学实验引入课堂教学

利用MATLAB进行辅助教学可以进行复数基本运算包括计算复数的实部、虚部、模和幅角，也可以计算复变函数的导数、积分和留数，MATLAB绘制复变函数图象直观地展示复变函数的特殊映射规律。这样不但加强了学生对复变函数中的抽象概念的直观认识，而且还提高了学生运用数学和计算机解决实际问题的能力，激发了学生对复变函数的兴趣。

5.注重知识应用，培养学生应用能力

复变函数与其他学科如物理、数理方程、流体力学、电磁学等都有不同程度的联系，在教学中不仅要清晰地向学生讲述复变函数的基本知识，还应该帮助学生建立起该学科与学生专业的关系。为此，在复变函数的教学中要把握好知识应用的指导，了解学生的专业以及后续的基础课和专业课，在讲解复变函数理论的同时，向学生介绍复变函数在相应学科中的应用。如解析函数可以刻画流体流动的复势。留数和流量、环量的联系等。

总之，在复变函数的教学过程中要注意素质教育内容的融入，注重培养学生的创新能力，培养学生抽象思维能力，逻辑推理能力和分析解决问题的能力。复变函数的教学不仅在于教授学生知识，更在于培养学生的数学思想，提高学生的综合素质，促进学生的全面发展。

参考文献：

[1]钟玉泉.复变函数论[M].北京：高等教育出版社，2003

[2]张必山.试析复变函数课程教学改革[J].教育与职业，2010

[3]西安交通大学高等数学教研室.复变函数[M].第四版，高等教育出版社，2005

第5篇：计算流体力学的基本知识范文

基于以上情况，为了让学生在学习中更好地掌握相关的基本知识和原理，学到更多、更新的知识，本文对《液压气动技术》课程的教学方法作了一些改革。希望通过笔者的努力能够对相关的科研工作者、广大教师起到抛砖引玉的作用，为《液压气动技术》课程教学改革起到一定的促进作用。

关键词：《液压气动技术》；教学；改革

一、通过动画、视频、元件装拆、仿真和实际案例辅助教学

在面授教学中，采用了各种学生容易接受、容易理解的手段，把有关的知识讲清楚、讲透。例如，在介绍液压传动的工作原理时，除了讲解之外，还通过实例的视频播放，模型实验等手段，增强学生对工作原理的理解和掌握。在讲解流体力学基本知识时，因为公式、计算较多，而这却是学生的薄弱环节，针对这一点，在教学中加入了实际案例介绍、视频实验等辅助方法，使枯燥乏味的公式和计算变得生动起来，学生不用死记硬背就能灵活应用公式，加深了对公式中参数的理解。在液压元件的教学过程中，通过播放动画、元件应用视频、元件拆装实验等辅助手段，学生熟练掌握了元件的结构和工作原理，并能灵活应用。

在基本回路和典型液压系统的介绍中，借助Festo公司的Fluid-Sim仿真软件，把课本上的例图、习题中的系统图全部用软件画出来，另外还增加了许多书上没有的、非常实用的回路，在课堂上播放给学生看，书上原来不会动的原理图全都动了起来，大大地激发了学生的学习兴趣。

此外，还采用了课堂讨论的形式，让学生互相介绍自己单位中使用液压系统的情况，自己在工作遇到的问题、解决的方法，大大地提高了学生的学习热情。例如，电磁控制顺序回路的液压系统图和电气图，学生只要揿一下电路图中的铵钮，就可以观看液压系统的工作情况，以及电路的通断情况，从中学生不仅可以掌握液压原理，而且可以了解和电气的配合情况，甚至可以和PLC连接，并且可以通过编程由PLC来控制液压系统的工作。

二、加强课堂练习与课堂讨论，组建学习小组

为了使学生更好地学习，将班级分成若干个小组，增强学生之间的互帮互学，培养学生的自学能力和协同工作的能力。加强课堂练习，增加习题的讲解，进行课堂讨论，让学生对习题充分了解，并理解和掌握教材内容和概念。

三、通过网上课堂对面授教学进行补充

另外，通过网上课堂对面授教学作了较多的补充。本学期在教学改革过程中，对网上课堂的内容建设投入了大量的精力。针对学生想要学的，较难学的，以及液压气动技术的新发展，将网上课堂的内容作了较大的改动。网上课堂上除了有本课程的教学大纲、实施计划、参考教材、形考比例，以及每一章节的要点、重点、难点和习题外，还把授课的电子教案放到了网上课堂，通过这样的方式，学生即使由于工作原因不能到校上课，也能通过网上课堂了解老师的进度，知道老师讲课的内容。同时，在每一章节安排了大量的思考题和在线测试题，使学生每学完一章节就可以了解自己掌握的怎么样。

为了让学生对课本内容有更深入的了解，在网上课堂中还做了相当多的视频节目，以及许多仿真回路，学生只要下载，就能在任何时间、任何地点观看。为了让学生掌握液压气动技术的发展动态，还在网上课堂中链接了一些国际著名公司的网站，学生只要进入就可以知道更多的内容。

四、加强实践环节的教学

液压气动技术是一门实践性非常强的课程，要学好必须完成一定量的实验，因此在教学中想了很多办法，采用了多种形式的实践教学。

首先，学生可以在电脑上，通过Festo公司的仿真软件、国家开放大学的液压仿真实验进行实验；

其次，建立了液压气动实验室，学生可以在仿真无错情况下在实验室完成实验；

再次，建立了校外实训基地，借助社会力量，让学生进一步加深对课本内容的理解；

最后，带学生参观各种展览会，参观相关公司，了解书上所学知识在实际中是如何使用的。

例如采用Festo公司的仿真软件构建的进油路节流调速回路的仿真系统，学生可以通过调节节流阀的开口大小、负载大小，来验证速度负载特性。

五、邀请行业专家做专题报告

邀请行业专家以及资深工程师为学生做专题报告，介绍液压气动技术的发展动态及前景，介绍液压气动技术设计与使用过程中可能会遇到的问题以及解决方法，介绍液压气动设备使用中可能会碰到的故障及排除方法，这大大激发了学生的学习热情。

通过以上的教学改革和实践，培养了学生的学习兴趣，提高了学生的学习积极性，学生觉得这门课容易学了，更加想学了，学得好了，也学得更扎实了。有很多学生已经将所学知识用到了实际工作中，并在工作中解决了大量实际问题，这也促使我们广大教师要在今后的教学中不断调整方法，以便把课上的更好，培养出适合市场需要、符合社会发展的复合型人才。

参考文献：

[1] 许仰曾. 中国液压行业发展战略的新机遇、新格局及新思维[J]. 流体传动与控制， 2011（04）.

[2]2010年液压件和密封件将向市场前端冲刺[J]. 液压气动与密封，2010（02）.

[3] 走出去，引进来――记中国液压气动密封件工业协会欧洲之行[J]. 现代制造， 2003（20）.

[4] 李硕卫，张国贤.现代液压技术的发展现状[J]. 机械工程师，2009（02）.

第6篇：计算流体力学的基本知识范文

【关键词】机械基础课程；教学策略；实践与探索

我国古代道家学派创始人老子有一句名言：“授之以鱼，不如授之以渔。”教师想要帮助学生获取更多的知识，不也是应该“授之以渔”而非仅仅是“授之以鱼”吗？单靠传统教师给予知识的传授，学生得到的知识是有限的，我们还需要通过在职业学校各类课程教学中实施研究性学习的方式“授之以渔”，充分发挥学生的主体地位，在培养学生的动手能力、科学探究能力、观察实验能力、获取信息、传递信息、处理信息的能力、分析和判断的能力及团结协作的能力的同时，也能充分培养学生的自主学习和创新意识，使学生成为真正意义上的学习的主人。

一、 培养学生的学习兴趣

产生兴趣是学好本课程的关键。只有在兴趣的驱动下，才能充分发挥学生的自觉性、主动性。为培养学生的兴趣，可结合日常生活中的具体实例来讲解相关知识。如从学生熟悉的缝纫机、汽车前窗刮雨器、公交车门的启闭、拖拉机自动卸料等入手来讲授平面四杆机构；从电影放映机的卷片机构引入槽轮机构这一间歇运动机构；结合自行车、汽车的变速系统来介绍链传动、齿轮传动等有关内容。这些实用性很强的实例对学生有很大的吸引力，使学生既想学、又能学；既激发了其学习兴趣，又调动了其积极性和主动性。巴尔扎克说：“打开一切科学殿堂的钥匙毫无疑问是问号。”有效的提问不仅能激发学生的学习兴趣，同时还能启发思维，激励学生积极思考。课堂教学是师生情感交流的场所，教师要充分给予学生参与的权利和机会，充分体现教师的主导地位和学生的主体地位。教育家叶圣陶先生说：“所谓教师之主导作用，盖在善于引导启迪，俾使学生自奋其力，自致其知，非谓教师滔滔讲说，学生默默取受。” 实践证明，教师滔滔讲说，呕心沥血，方法不当，事倍功半。尤其机械基础这门枯燥、繁杂且不系统的课程，若照本宣科，不进行教学信息的双向交流，学生必学之无味，学之困难。

二、采用多种手段，加强直观教学

本课程涉及到许多常用机构的运动过程和机械的内部结构，为了能清晰地讲解有关知识，使学生能真正了解其本质，在教学中大量应用实物、教具、录像及多媒体技术等多种手段，增强直观性教学，从而便于有关原理、理论知识的讲解。例如，我们在讲解有关铰链杆机构等内容时，借助可变模型，演示杆长的变化、机架的改变与机构类型的变化规律及杆长的变化及机架的变化与机构类型间的内在联系。我们在讲授液压传动中的换向阀工作原理、液压基本回路工作原理等内容时，借助自己制作的多媒体课件辅助教学，利用课件的图文可变、生动活泼的特点，清楚的反映了换向阀工作时各油路的通断情况。而介绍液压回路的课件能清楚反映油液的流动方向、各控制元件的动作顺序及执行元件的工作情况，清晰、生动、直观的讲解，教学效果明显，学生真正弄懂了许多问题，学到了有用的知识。

三、贯彻够用原则，突出重点

《机械基础》这门课程由三部分内容组成：（一）常用机构，（二）常用零件，（三）液压传动。各个内容既有自身的特点和知识体系，但他们之间也有一定的内在联系，特别是（一）（二）部分的知识相互渗透。但学生在学习这门课时总感到内容多而复杂、知识比较散乱的感觉。怎样使学生在学习中能抓住重点和难点，这是我们在教学中经常思考的一个问题。在这门课程的理论教学过程中，我们坚决贯彻“必需、够用”的原则。对于理论偏深、偏多的推导、证明等内容大量删减，而实用性较强、与生产实践结合紧密的内容加强和多讲，突出教学重点。在具体讲授过程中，打破原有的编排顺序，将常用的机构和常用零件的有关内容结合起来讲授，加强知识的连贯性，有利于学生的理解、接受和记忆。加强有关零件的结构设计、维修、安装、调试等内容的讲解。在介绍液压传动的有关内容时，除了介绍液压传动的必备基本知识外，重点介绍液压元件作用、安装和维护及基本回路的作用、检修和故障诊断等内容。这些内容正是生产第一线技术人员经常碰到、需要解决的问题。

四、加强实践性教学环节，提高基本技能

第7篇：计算流体力学的基本知识范文

【关键词】高校 土木工程教学 改革

一、高校土木工程教学计划分析

1.高校土木工程教学的培养目标。土木工程是建造各类工程设施的相关科学技术的统称，它力图培养应用型的工科专业人才，主要通过学习培养适应当前社会发展需要的、能够熟练掌握土木工程学科基本知识和理论的高级工程技术人员。高校土木工程专业毕业生要具有一定的研究开发和项目规划能力，能够从事与土木工程相关的设计、施工及管理工作。

2.高校土木工程教学的培养规格。首先，在德育方面，通过学习土木工程专业。树立专业学生的远大理想，为步入工作岗位奠定重要基础。同时应该培养学生的人生观、价值观和世界观，形成良好的职业道德、社会公德和思想品德，培养团结协作的团队精神和刻苦钻研的实干精神。其次，在智育方面，通过土木工程专业的相关学习，不断强化学生建筑工程、工程力学、结构分析和工程材料等方面的基本知识。同时应该具有计算机应用、工程制图、工程仪器使用等方面的能力，保证自己在步入工作岗位之后能够得心应手。最后，在整体素质方面，土木工程是一个非常辛苦的专业，毕业之后的工作地点可能就是一些建筑工地等，因此，毕业学生除了具备良好的业务素质外，还应该具备良好的身体素质和心理素质，要有坚强的意志、健全的人格和积极向上的精神风貌。

3.高校土木工程教学的主要课程情况。高校土木工程的课程非常系统，主要包括理论力学、材料力学、土木工程材料、混凝土结构基本管理、钢结构、流体力学等十门课程，这些课程都为土木工程教学奠定了重要的理论基础，能够保证学生在之后的工作实践中正确处理各种问题，从而保证土木工程教学的系统性和完整性。

二、当前高校土木工程教学存在的一些问题

从当前一些高校的土木工程教学情况而言，教学过程中还存在一些问题，在一定程度上阻碍了土木工程教学及土木工程人才的培养。首先，教学计划和课程设置不尽合理。在具体的课程设置中，课程设计的弹性程度不够，很难从课程角度提高老师和学生教与学的积极性和主动性。与此同时，专业课的教学内容存在一定的滞后性，不能够紧跟实际研究情况，与生产研究的实际问题不相符合，出现脱节现象，不利于理论与实践的有机统一。其次，教学方法单一。从当前土木工程教学的情况来看，课堂教学方法还没有打破传统教学模式，在很大程度上学生还是被动接受知识，阻碍了学生积极性和主动性的提高，对培养学生的独立性和创新性非常不利。再次，土木工程实践教学的设计和实习情况有待进一步强化。从很多学校的实际情况来看，实践课教学中的考核方法、内容设置还不够完善，还没能够充分发挥实验教学实验中心、生产单位及实习基地的作用，土木工程专业的学生在毕业设计、课程设计中存在形式主义，这样就失去了实践教学的意义，不利于学生动手能力的提高，对之后步入工作岗位会造成很大的不利影响。

三、创新高校土木工程教学改革的对策

1.制订合理有序的土木工程教学计划。在土木工程教学中，制订合理完善的教学计划非常重要。首先，加强基础课教学，奠定重要的理论基础。对于土木工程专业的学生而言，掌握扎实的理论知识和基本技能是必需的。所以，在制订教学计划的时候，应该重视基础理论课的重要性，最大限度地拓展专业面，不断扩大基础学科的范围，加强学科之间的有机联系，提高学生的综合能力和创新能力。其次，不断强化实践课教学。对于土木工程专业的学生而言，动手实践能力非常重要，因此，要不断强化土木工程实践教学环节，加强实验、实习、毕业设计各环节的有序性、实用性和真实性，提升学生的实际操作能力。最后，加强人文精神培养，提高学生的综合素质。不管是哪个专业学生，都应该具备良好的道德素质和综合素质。所以要进一步培养学生的综合素质，为学生之后步入工作岗位奠定重要的基础。

2.健全土木工程课程体系。随着当前经济的快速发展和土木工程专业人才需求的增大，培养“宽口径、多能力”的土木工程人才势在必行。因此，我们应该改变过去单一的专业人才培养模式，合理优化课程体系。首先，优化土木工程课程内容。在课程内容的设置过程中，内容的选择除了要满足专业知识的层次结构之外，还应该根据市场需求进行适当调整。比如，在课程设置的过程中，可以适当增加一些法律课程、经济学课程、计算机课程等，让学生除了掌握专业知识之外，还增强法律意识、计算机技能和经济学观念，不断提高毕业生的全方位能力。其次，优化土木工程课程体系。课程体系作为一个系统工程，内部之间是相互联系、相互补充的。在整合过程中，对于一些相近、重复的内容进行删减和优化，加强实践课程环节的训练，完善毕业设计、课程设计。再次，拓宽专业基础，构建专业公共基础平台。土木工程培养的人才所涉及的行业是与工程相关的，包括建筑工程、交通土建、矿井建设等多方面，专业人才必备的基础知识和专业基础知识基本相同，诸如：力学、结构设计原理、岩土力学、材料学、计算机技术、工程概论等课程，这些都可列为专业公共基础平台，作为基础课程组开设。

3.加强课外实践教学的比重，建设校外基地。土木工程专业重在实践，学生不仅要重视理论知识，还要高度重视实践能力的培养，提高动手能力。为了让学生具备一定的工程实践能力，在校外与很多建筑公司、监理公司建立了联系，与有关单位签订了协议，学生在生产实习及寒、暑假期间可以去工地进行工程实践，这样使学生开阔了眼界。通过一系列课程教学改革研究与实践，不仅完善了该课程基本建设，规范了教学管理，深化了教学改革，提高了师资队伍整体水平，而且大大提高了教学水平和教学质量。通过该课程的教学改革，学生较好地掌握了本课程基本理论和基本知识，培养了分析问题和解决问题的能力，为以后的工作打下了坚实的基础；学生的综合素质和创新能力普遍提高，强化力学教学，学生结构方面的知识明显加强；学生养成了自主学习的良好习惯，自学能力明显提高；培养了学生认真负责的工作态度和一丝不苟的工作作风，课程教学改革成效显著。

第8篇：计算流体力学的基本知识范文

关键词：理论力学 独立学院 土木工程专业 教学改革

一、独立学院学生的特点

独立学院学生群体相对于一、二本高校学生而言，有明显特点：接触面广泛，思维比较活跃，价值取向多元化；技能特长优势明显，但综合发展不够均衡；缺乏自信心和恒心，缺乏主动性和压力感；不独立思考，依赖性强；基础知识薄弱；有较强的求学欲望，但学习毅力与刻苦精神不够持久；有较强的组织纪律观念，但缺乏持久的自我约束性。

针对上述特点，相应地在课程教学内容和方式上，应该区别于普通高校的教学模式，有必要进行具有针对性的改革。

二、力学教指委对土木工程专业理论力学的要求

国家力学教学指导委员会分别按理论力学与材料力学组、结构力学与弹性力学组、流体力学与水力学组制定了对力学课程的基本要求，其中理论力学按照A类(机械、土木、航空航天等专业)、B类、C类分别适用不同专业。

对于A类专业，明确了课程的性质和任务；确定了基本内容分为基础和专题两部分，对基础部分，要求着重对三大块内容（静力学，运动学和动力学）进行了详细说明，对专题部分，要求对刚体定点转动等作详细说明；提出应使学生在建模能力，分析能力和自学能力方面得到提高；强调应加强实践性教学环节；建议在教学中采用多种教学媒体、根据难易不同进行分层教学；建议基础64学时，专题16学时。

三、理论力学在整个土木工程专业力学体系中的作用

理论力学研究物体的机械运动（含静止）及物体间相互机械作用的一般规律，是整个土木工程力学体系的基础，是学习其它力学课程及技术课程的前提。工程专业一般都需要接触机械运动问题，大都需要运用理论力学基本理论加其它专门知识来解决，学好理论力学是为解决工程问题打下基础；理论力学研究力学中最普遍，最基本的问题，许多工程专业的课程，如材料力学，结构力学，震动原理等都要以理论力学为基础，故理论力学是学习后续系列力学等课程的重要基础。

四、理论力学与大学物理、微积分的整合

大学物理在课程内容和基本要求上，与理论力学有很多相似之处。大学物理的内容包括普通物理基本知识，经典物理力学，热学，电磁学，波动学与光学和近代量子物理学。对比理论力学与大学物理的教学内容，可以发现，理论力学在本质上是大学物理更深层次的拓展和研究。在很多方面，理论力学都是在大学物理的基础上深入谈论问题。所以，理论力学和大学物理在本质上属于基础和深入拓展的关系，特别是经典力学方面的重点内容，两者都有涉及，但深度和教学要求有所不同。

理论力学和微积分的依存也很紧密，理论力学在定律的推导、问题的计算等方面几乎全部依靠微积分的相关知识。微积分主导的微分思想和解决问题的方法在理论力学的计算方面得到了充分的体现。微积分在教学过程中，也利用了理论力学中的某些具体工程问题来引出计算思想和数学定理，这些具体问题有助学生更好地理解数学定理的含义。

所以，理论力学的教学大纲应充分考虑大学物理及微积分的相关内容和思想。学学物理，是为学习理论力学铺垫基础知识；而学习微积分，是为解决理论力学问题寻找到了一个强有力的运算工具。三者紧密结合，互相渗透，成为整个土木工程专业教学体系中的重要一环。

五、理论力学课堂教学形式改革

考虑到独立学院的生源因素和人才培养目标，在满足理论力学教学基本要求的情况下，课堂教学形式改革应该从以下几个方面进行：简化计算、削减公式的推导过程，着重使学生理解公式的思想和物理意义；积极调节课堂气氛；注重布置作业的效果；加强实践教学环节。作为全国独立学院的典型，我校土木工程专业在理论力学的教学上，已经做了些改革研究和实践。

1.作业布置不同。理论力学的课后作业题量比较小，但是针对性非常强，在所针对的内容上，作业没有重复的地方，每道题目都切中要害，这一改革深受学生的欢迎。所以，理论力学的作业几乎没有少交迟交的情况，质量也是非常不错。由于题目量少，时间又比较充裕，所以学生有足够的时间回顾本周的学习内容，并且为了作业的正确率，有不少学生主动去图书馆寻找相关辅导书进行课后辅导，这在其他课程中是很少见的。

2.在课程考评方面，充分考虑了学生的具体情况，提出在期中和期末考试中，如果学生对自己的成绩不甚满意，可以申请补考，专门为要求补考的学生安排一次考试，最终成绩会综合两次考试成绩给出。从学生的反映来看，这个举措深得人心。一方面，缓解了学生的考试压力；另一方面，也可以全面深入地了解学生对于本课程的掌握情况，可谓一举两得。这个办法，可以借鉴到其它课程中去。

3.最为重要的一点是理论力学课程在课题教学上提出了一个创举。每周三节课的教学中，最后的一节课都会安排学生作报告，报告形式都是以PPT为主，报告内容必须与本课程或者本专业相关，同学可以自由发挥，或介绍建筑，或讲解专业知识。从一学期的经历来看，该举措充分调动了学生的积极性，各种报告内容层出不群，既令人启发，又愉悦人心。每当一个学生做完报告，老师都会对其做些许点评，不乏连珠妙语、画龙点睛。这个改革，深得同学们的喜爱，既促进学生对本专业的认识，又调动了学生学习本课程的积极性。同时，通过做报告的形式，提高了学生收集整理资料、制作PPT、交流演讲能力，也提高了学生的自信心，符合CDIO人才培养目标。

六、结语

本校的理论力学课程改革从细节出发，深入了解学生的需求，同时加强师生互动，在教学形式及内容上坚持以学生为本，以教学大纲为依据，在具体内容上推陈出新。同时，从学生的反映来看，也普遍认为这些改革恰到好处。学生是教学的对象，是课程教学的根本，只有学生发自内心地喜爱这门课程，积极主动地学习这门课程，课程教学才能顺利地进行下去。理论力学课程改革就是充分考虑了学生的感受，才取得不错的成效，进而提高学生的知识、能力和素质，为社会输送应用型人才。

参考文献：

[1]曾琳.注重独立学院学生特点提高大学英语教学效果[J].黑龙江科技信息，2009，(15).

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[3]教育部高等学校力学教学指导委员会.理工科非力学专业力学基础课程教学基本要求[M].北京：高等教育出版社，2008.

[4]浙江大学城市学院物理教学组.浙江大学城市学院物理课程教学大纲(内部资料).2008.

第9篇：计算流体力学的基本知识范文

[关键词]材料化学；机械设计基础；教学方法；教学内容

1机械设计基础课程特点以及教学过程中遇到的问题

1.1机械设计基础课程特点。机械设计基础课程是以一般尺寸通用零件的设计为核心的基础设计性课程，是一门理论性、实践性很强的技术基础课程。与材料化学专业其他课程相比，该课程具有明显不同的特点。该课程知识面广，具有“关系多”、“要求多”、“门类多”、“公式(符号)多”和“图表多”等特点[1]。“关系多”指该课程与多门先修课程关系密切。在课程的学习中需要用到高等数学、机械制图、材料成型基础、理论力学等多个先修课程的内容来解决通用化的机械零部件的设计问题。然而，由于专业培养目标的特殊性，该课程的部分先修课程，如高等数学、理论力学等，同该课程安排在同一学期进行讲授学习，这就造成课程和知识体系之间不能很好的衔接。“要求多”需要学生在设计过程中从零件的强度、刚度、寿命、工艺、经济性和安全性等诸多方面统筹考虑。“门类多”则是指不同的零部件具有不同的特点，其设计方法也不尽相同。此外，“公式多”是指计算多，有解析式、半解析式、经验的、半经验的及定义式，不同公式具有不同的应用范围。“符号多”、“图表多”则要求学生在学习过程中充分认识符号物理意义以及图表的正确识别和应用。由于材料化学专业学生在以往的知识构架中没有相关的概念，学生学习基本符号、公式和相关设计计算的难度较大。此外，针对于抽象的机械构型和物理运动方式，构思并分析其结构和运动过程也相对较为复杂，因此该课程的学习具有较大的难度[2]。1.2教学过程中遇到的问题。以往的机械设计课程教学过程中，老师多以讲授和讨论的方式进行教学，忽略了材料化学专业的知识体系与其他专业知识架构之间的差异和学生的个体差异。学生的基本读图能力、零件的精度要求、理论力学中的材料应力、应变、刚度、强度等多方面基础均较为薄弱。采用板书、多媒体课件和简单的实物教具等途径很难直观地将抽象的物理概念、机械构型和运动过程展现给学生，进而很难在课堂上引发学生共鸣，导致教学效果较差。比如在齿轮传动章节，直齿轮的啮合传动相对简单，传动过程较为容易理解；但是斜齿轮和锥齿轮的传动过程则相对复杂，理解起来较为困难。在这一部分的课程学习过程中能够明显感觉到学生学习状态的差异。相对于文字或公式较多的多媒体课件，包含flash动画、视频影像的课件内容则能够激发学生学习兴趣，在一定程度上增加学生对于复杂运动过程的理解。对于零部件的设计计算、强度校核等问题，学生学习仍然较为吃力。比如V带传动设计、螺纹连接设计和强度校核等内容，不仅要求学生从多个角度分析设计问题，同时计算过程复杂，一般需要用到多个公式并查询数个参数图表。这就导致学生在零件的设计计算和强度校核的教学过程中往往不知所云，丧失学习兴趣，难以达到人才培养大纲既定的教学目标。重新组织教学内容，设计合理的教学方法和教学过程对于提升学生的学习兴趣和学习效果显得至关重要。

2教学内容的再组织和教学方法的探索

2.1教学内容的再组织。材料化学专业机械设计课程的教学目的在于培养材料化学专业学生工程知识能力的和创新素养，其专业目标在于培养应用型的技术型人才。因此，在课程教学过程中没有必要进行复杂的理论推导过程，只需要让学生明白如何使用公式以及公式的适用范围和情况即可。比如，在滑动轴承章节中涉及到的“流体动力理论基本方程”和“油膜承载机理”的推导过程。这一推导计算过程中涉及到流体力学、微积分等知识，超出学生的已有知识范围。因此在教学过程中该内容可以酌情略去，保留液体动压油膜形成的必要条件。即只需要让学生明白液体动力轴承正常工作的必要条件。学生学完后能够运用这一基本原理进行相对应的工况分析。经过教学内容的重新组织，不仅能够让学生感受到学有所用，学以致用，还能够增强学生学习的信心、获得感和成就感。基于以上分析和考虑，在满足人才培养目标的基础上，将教材中内容进行适当缩减显得十分必要[3]。在综合考量学生学习能力和课时安排的基础上，摒弃以往的“填鸭式”教学。以学生的接受能力为出发点，在保证知识体系完备的情况下，进行教学内容的再组织。轻理论分析，重应用实践，力求讲授内容少而精，深入浅出，对于提升教学效果具有重要作用。2.2教学方法探索。目前，多数机械设计课程的讲授仍然采用传统的教学方式，即以教师为教学活动的主体。这一教学方法存在诸多缺点。比如，“满堂灌”式教学过程缺乏互动，学生被动接受知识，学生在课堂中的参与度较低，课堂氛围较差。不仅如此，教师也很难把握学生的学习情况，也就不能适时调整教学内容和教学进度。如果这些问题得不到解决，机械设计课程很难取得良好的教学效果。确保学生在教学过程中的主体地位、采用线上线下混合教学模式以及安排合理的课程设计对于提升教学效果具有重要作用。(1)强调学生主体，增加课堂互动。学生始终是教学的对象和主体，学生的有效参与是课堂良好教学效果的保证。如何增加学生的课堂参与度，将学生置于课堂的主体地位值得教师在教学过程中不断探索和调整。随着教学改革的深入，诸如案例教学法、问题教学法等教学方法不断涌现，结合课程特点和章节内容特点，尝试适用的教学方法能够增加师生互动，提升学习效果[4-5]。比如在学习滚动轴承的组合设计一节时，教师先对一个典型的轴系固定形式进行讲授，抛砖引玉，然后组织学生分组讨论，并分析给出其他组合设计中轴系时如何实现固定的，最后则由学生完成其他组合设计内容的讲解[6]。这一过程不仅能够活跃课堂气氛，增加师生互动，防止学生在课堂上“置身事外”。同时以学生为主体地位的课堂，显著增加了学生在课堂的参与度，提高学生在课堂上的学习效率。(2)线上线下混合教学模式的应用。针对于课程内容多，课时安排少的基本情况，采用线上线下混合教学模式，充分调动学生在课外时间的学习积极性。借助河南城建学院“学在城建”网络教育平台，教师课外在教学平台上传学习资料，供学生课外时间学习。部分简单知识通过这一线上平台后，作为学生预习或自学的内容。课后，通过平台上传相关习题测验，进行教学效果把控。此外，教师在平台教师端口还可以掌握学生在课下的学习行为，而且能够对学生课下学习情况进行综合评判。将这一评判结果与课程的平时成绩进行挂钩，进而带动学生课下参与的积极性。此外，还可以依据平台反馈结果适时调整后续课堂的教学内容。(3)重视课程设计。课程设计作为机械设计基础课程教学重要的一个环节，其目的在于培养学生运用基础知识进行综合设计的能力[7]。基于专业培养目标适当调整课程设计内容，并将其与其他专业课程进行关联，不仅有助于机械设计课程的融会贯通，也有利于学生加深对其他专业课程的理解。此外，新颖的设计题目能够避免学生从网络上直接下载课程设计结果。比如，电极材料涂布机减速器的设计，这一课程设计完成的先决条件在于学生了充分解电极材料涂布机的基本工作原理和电极材料涂布的工艺参数，在此基础上进行相关设计参数的收集。通过参与这一课程设计，不仅能够加深其对新能源材料相关内容知识的掌握程度，又能够满足机械设计课程的综合能力培养，进而达到既定的教学目标。