工程流体力学概念精选(九篇)

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第1篇：工程流体力学概念范文

关键词：流体力学；制冷与低温工程；教学改革

作者简介：尹雪梅（1979-），女，四川资中人，郑州轻工业学院机电工程学院，讲师；张文慧（1980-），女，河南焦作人，郑州轻工业学院机电工程学院，讲师。（河南郑州450002）

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）10-0098-02

目前，郑州轻工业学院（以下简称“我院”）的制冷与低温工程专业已被评为国家级特色专业。为了加强制冷与低温工程专业学生能力的培养，造就人才，有必要对制冷与低温工程专业的教学进行全面的改革。

“流体力学”是制冷与低温工程专业的一门重要的专业基础课，主要分为流体静力学和流体动力学，研究流体平衡、运动规律、流体和周围物体之间的相互作用力及其实际应用的科学。由于流动现象和流动规律及其影响因素十分复杂，故其具有理论性强、概念抽象和公式较多、实际工程应用广、对学生的综合分析处理问题的能力要求较高等特点。[1]加上学生对流体流动机理普遍缺乏感性认识，导致“流体力学”课程历来被公认为是教师难教、学生难学难懂的课程之一。[2]因此，迫切需要进行“流体力学”课程教学改革，使学生学好本门课程，提高课程教学质量，使学生能更深刻地理解和掌握专业理论知识，培养学生的综合分析应用能力和创新能力，全面提高专业素质。

分析目前我院制冷与低温工程专业“流体力学”课程教学的现状，发现存在以下主要问题：首先，“流体力学”理论性强，概念多而抽象，难以理解，学生普遍缺乏对流体力学问题的感性认识，学习兴趣不高；其次，课程中公式繁多，推导过程复杂，且大多涉及到“高等数学”的偏微分方程，另还涉及到“大学物理”、“理论力学”、“材料力学”等方面的知识，学生理解困难；另外，学生对所学的知识不能灵活应用。因此怎样激发学生的学习兴趣，选择合适的教学模式组织教学，全面实现该课程教学目标，提高教学质量，是该课程教学亟待解决的问题。

一、改革教学方法

学好“流体力学”这门课对于制冷与低温工程专业的学生来说至关重要。让学生理解流体静止和运动的规律及其影响因素，不仅能为学生学习后续的专业课程提供必要的理论基础，也能为学生以后分析解决实际工程中的实际问题提供理论指导。怎样才能让学生学好这门课，笔者结合自己的教学经验，认为可以从以下几方面着手。

1.激发学生学习兴趣

学生是学习的主体，而“流体力学”又是大家公认难学的课程，因此学生的学习积极性高低决定着“流体力学”这门课教学的成败。

要提高学生学习“流体力学”的积极性，首先要上好“绪论”课。“绪论”课是学生接触和了解“流体力学”这门课的窗口，也是教师的教学水平和教学方式的第一次展示，“绪论”课上得好不好直接影响到“流体力学”课程教学的成功与否。通过“绪论”课让学生对“流体力学”的发展及其广泛的工程实际应用有一个大致的了解，使他们充分意识到“流体力学”知识和我们的生活及国家的建设密切相关，深刻理解“流体力学”知识在今后的学习和解决实际工程问题中的重要作用。[3]

教师在讲授一些理论知识之前，可先举出很多贴近生活的有趣实例或者先提一些问题来激发学生的学习兴趣，启发引导学生积极地思考。例如在讲液体的粘性之前，可以先问学生：在水中游得快还是在油中游得快？为什么？又如在描述流体运动有两种方式――拉格朗日法和欧拉法时，可以将在座的学生和教室里的每个座位作为研究对象来进行类比，从而让学生很容易的理解两种方式。通过举例和提问的方式，让学生带着问题去学习，让学生亲身感受到参与教学活动是一件乐事、趣事，由愿学到爱学再到乐学。实践表明：列举事例或提问的方式可以避免学生学习的枯燥感，活跃课堂气氛，不仅可以吸引学生的注意力，激发学生学习的主观能动性，还可以使学生充分意识到本课程对今后学习和工作的重要意义，并且能加深学生对所学知识的理解和记忆，使学生分析问题和解决问题的能力得以提高。

另外，还应充分利用多媒体，通过图片、动画让学生直观了解各种流动现象，而不是停留在抽象层面，从而提高学生学习“流体力学”的兴趣。

2.巧妙讲解公式

为了定量地描述流动现象和分析流动机理，需要应用数学工具。学生要真正理解基本概念、重要公式，首先就要读懂数学，然而读懂了数学不一定意味着明白了数学符号背后所代表的物理意义。“流体力学”教学实践表明，学生从读懂数学到理解流动问题的物理本质有一个过程。教师的一个重要任务就是做好各方面的工作，帮助学生完成从读懂数学到理解流动的物理本质这一过程的转变，进一步建立起科学的思维方式。

“流体力学”在分析介绍欧拉平衡微分方程、欧拉运动方程、连续方程、动量方程、伯努利方程等理论知识时都有大量的公式，这些公式涉及一些高数、物理、力学方面的知识，特别是大量的偏微分方程，加上“流体力学”的公式推导采用欧拉法，与物理及其他力学不同，学生的观念不易改变，而且推导过程复杂，学生理解掌握很困难。如果过分强调“流体力学”知识的严密性和完整性，对每个公式的每个推导细节都逐一介绍，推导过程将会枯燥无味，学生只会被弄得糊里糊涂，兴趣全无。而如果直接给出公式，让学生死记硬背，只能让学生不知其所以然，当然也就不能真正用所学知识来解决实际问题了。

根据多年的教学经验，笔者认为：“流体力学”中公式的讲解应将重点放在概念引入、理论模型建立的思想、基本原理和主要步骤以及公式的物理意义与应用限制上。首先对基本概念力争讲透，概念清楚了，公式的讲解推演才有意义。然后重点使学生明确公式的物理意义及公式中各项参数的物理意义和几何意义，只有真正理解了公式的物理意义，才能灵活使用公式解决实际工程问题。最后应强调公式的应用范围及应用注意事项。由于流动的多样性，“流体力学”中的很多方程都是在一定的条件下得到的，如伯努利方程就有多种形式（理想流体、实际流体、流体是否可压等），在具体运用时，要根据具体情况选用正确的形式。

3.充分利用作业

学习的最终目的是让学生能够独立自主地解决实际工程问题。如果基本原理掌握了，接下来就是如何用这个原理去解决实际问题。课后作业是检查学生对所学知识理解、掌握程度的一种手段，同时也是培养学生分析、解决问题能力的一种方法。

首先应由学生独立地完成一定量的课后练习题，这是“流体力学”学习过程的重要组成部分，解题过程实质就是利用“流体力学”的基本原理和基本方程分析和解决实际问题的一个训练过程，课后习题可以帮助学生加深对基本概念和基本理论知识的理解。

然后再由教师通过习题课的方式，利用具有代表性的习题和一些学生普遍认为困难、出错多的习题，讲述流体力学原理在工程实例中的应用。在讲解习题时，重在提供条理清晰的解题思路、详细具体的解题步骤，使学生在此过程中掌握解决问题的正确方法和技巧，以便在以后的学习工作中举一反三、触类旁通、学以致用。这一过程增强了学生对流动过程物理本质的理解，将物理问题与数学工具有机地结合起来，有助于学生对与专业相关联的实际工程问题进行认真思考，有效的增强了学生分析并解决实际问题的能力。

二、改革教学手段

多媒体教学以其形象、直观、生动、具体、易于理解的教学特点，丰富的教学内容，被高等院校广泛采用，并深受广大师生的欢迎。[4]

多媒体教学在“流体力学”教学过程中发挥着重要的作用。利用多媒体，可将“流体力学”中那些难以用语言描述的流动图像、抽象难懂的知识点，如拉格朗日和欧拉法的描述，流线与迹线、层流、湍流等，通过图片、动画和视频资料直观形象地展现给学生，使其从感性认识开始建立清晰的物理概念，较容易地掌握相关内容，并使学生的逻辑思维、综合分析能力得以提升。另外一些需占用大量时间写板书表述的和不易通过板书表述的内容也可利用多媒体制作Power Point课件。如莫迪图、水头线、各种流场和一些典型的例题习题等。采用多媒体教学，授课的信息量增多了，教学内容更丰富了，学生在有限的时间内接收的知识更多了，学生的学习兴趣提高了，学生的思路拓宽了，教学质量也提高了。

多媒体教学的发展并不意味着要摒弃传统的板书教学。有很多学生认为板书能让他们有更多的时间去思考消化一些抽象的东西，更有利于对基础知识的理解和掌握。根据“流体力学”既有抽象复杂的流动机理又有大量的基本概念、基本方程的特点，在教学过程中应将多媒体教学与板书教学相结合，扬长避短，发挥各自的优势，为教学工作更好地服务。如对某些特定的流动现象，可以通过多媒体教学，加深学生对流动现象和机理的理解。而对于较重要的公式及一些重点难点内容还是采用板书教学，例如流体力学基本方程的推导过程依然使用传统教学中的板书，有利于学生集中注意力，让学生更清楚地看清步骤、方法和解题思路。这样既可留给学生足够的思考时间，又可加深学生对重要知识的理解，从而获得良好的教学效果。

三、 结束语

总之，高等教育教学改革，特别是专业课程的教学改革，是一个长期而艰巨的实践过程。“流体力学”是制冷与低温工程专业的一门重要的专业基础课，在教学中要根据学校的具体情况改革教学方法和教学手段，借助现代教育技术与手段，充分调动学生的学习兴趣，结合生活、生产、科研中的实际问题，进行深入浅出、生动活泼的讲解，揭示问题的本质，向学生传授治学方法，扩大学生的知识面，培养学生独立思考问题、分析问题、解决问题的能力，培养学生的创新精神，以取得更好的教学效果。

参考文献：

[1]王伟.土木专业工程流体力学课程教学研究[J].山西建筑,2008,34(21).

[2]吴光林.《流体力学》课程教学改革的思考[J].科技信息(科学教研),2008,(14):172-173.

第2篇：工程流体力学概念范文

关键词 工程流体力学教学 学习 教改

中图分类号：G642 文献标识码：A

“工程流体力学”是动力类各专业及相近专业的一门重要技术基础课，它为该类专业主要专业课程的学习打下必要的理论基础。工程流体力学是流体力学的一个重要组成部分，它侧重于解决工程实际中出现的问题，而不去过分追求数学上的严密性。它在一定程度上借助于实验研究， 得出经验或半经验公式。其研究对象为流体，考察流体中大量分子的宏观平均运动规律。所以，“工程流体力学”是能源动力类专业的最主要的专业基础课程之一。

工程流体力学作为一门技术学科，研究方法也遵循“实践- 理论- 实践”的基本规律。但由于它的研究对象的特殊性，使得对它的学习也有一定的难度。在实际教学过程中， 我发现学生最大的问题在于――不会学这门课，不是学不会，而是根本不懂如何去学它，即没有找到适合这门课的学习方法。本文即针对这个问题谈谈自己的看法。

1工程流体力学和工程力学的研究对象的性态是不同的

工程力学的研究对象是静态的，而工程流体力学的研究对象是动态的。就其力学行为来讲， 流体可以承受很大的压力，但往往几乎不能承受拉力。学习过程中，学生不能用工程力学的“静态”思维来研究工程流体力学的“动态”对象，要用“动的”和“相对静止”这些概念去阐述它。

本文在回顾热能与动力工程专业基础建设的基础上，总结了三十多年来的人才培养工作。文章提出，今后要继续以“流体机械”省级重点实验室的建设为依托，结合实验室建设与实验教学改革，特别是以重点学科开放实验室建设为突破口，为热能与动力工程专业人才培养提供有力支撑，达到不断提高本科人才培养质量的目标。

2注意工程流体力学中的基本模型的含义及运用

从微观角度来看，流体和其它物体一样，是由大量分子组成的。这些分子总是不停地、杂乱无章地运动着，分子之间存在着间隙。因此，流体实际上并非是连续充满空间的物质。如果从分子运动入手来研究流体流动的规律，将十分困难，甚至难以进行。而流体力学是研究在外力（ 如重力、压力、摩擦力等） 作用下流体平衡和运动的规律，所研究的是大量分子的平均行为，没有必要专注于每个分子。另外， 流体力学所研究的实际工程尺寸要比分子间距大得无法比拟。因此，必须建立适应流体自己的模型。《工程流体力学》中将实际的由分子组成的结构用一种假想的流体模型―“流体微元”来代替。“流体微元”由足够数量的分子组成，连续充满它所占据的空间，彼此间无任何间隙。这就是：连续介质模型。另外， 流体是连续的。因此“工程流体力学”中，连续性方程及其具体表现形式伯努利方程始终贯穿其中。

3抓住“工程流体力学”课程的主要内容去学习

热能动力类《工程流体力学》的教学大纲中规定， 学生学习本课程，必须达到：（1）全面了解流体的主要性质和基本模型；（2）熟练掌握平衡流体的压强分布规律， 善于计算流体与壁面间的作用力；（3）深刻理解流体连续性、能量、动量方程，并能熟练应用于求解工程实际问题；（4）懂得流体运动阻力和水头损失的计算方法等。针对这些要求，学习过程中应重点掌握连续介质假说、流体的物理性质及参数、牛顿内摩擦定律、液体的相对静止、静止流体的压强分布、欧拉平衡方程、静止液体作用在平面壁和曲面壁上的总压力、连续性方程、伯努利方程、流线与迹线方程、动量方程、描述流体运动的两种方法、总流的伯努利方程、圆管中的层流、圆管紊流的沿程损失系数K、局部水头损失、边界层的概念、粘性流体中的应力、量纲分析法、流动相似原理等知识点。学校为了适应国家经济建设的需要，适应水电开发宏伟事业的需要。针对这些知识点，多查阅资料、多做习题以求掌握它们，并将这些知识点延伸至工程实践，力求找到解决工程实际问题的方法或手段，把所学知识举一反三，灵活运用。

4注重实验过程，加深知识理解

热能动力类“工程流体力学”课程安排了自己的实验教学大纲，针对课程知识点的要求，框定了几个常见的实验项目。如伯努利方程验证、流量系数的测量、雷诺实验、沿程阻力系数的测定 。其中伯努利方程验证为必做项目，因为伯努利方程的运用贯穿课程始终，需加深对它的理解。总之，“工程流体力学”不同于其它力学，有其自身的规律性。要想学好它，必须搞清这门课自身的特点和针对它的研究规律， 并辅之以扎实的学习态度和不怕困难的精神。

参考文献

[1]陈卓如， 金朝铭， 王洪杰， 王成敏编. 工程流体力学 [M].北京：高度教育出版社，2004，6.

第3篇：工程流体力学概念范文

关键词：流体力学；教学模式；改革

作者简介：杨卫波（1975-），男，湖北安陆人，扬州大学能源与动力工程学院，副教授；毛红亚（1976-），女，湖北天门人，扬州大学财务处，会计师。（江苏 扬州 225127）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0083-02

“流体力学”作为土木、机械、能源、动力、环境、化工等学科的一门主干技术基础课程，由于其理论性强、概念抽象、方程繁琐、难以理解与记忆，导致学生学习的难度较大，从而影响教学进程和专业人才培养的质量。因此，如何针对“流体力学”课程自身特点，结合专业建设目标，探索出一套新的适合各专业培养目标的流体力学教学模式具有非常重要的意义。本文结合工科院校学生的实际情况及笔者教学实践与体会，从教学内容、教学方法及考核方式三方面对流体力学教学模式改革进行了深入的探析。

一、教学内容

1.教学内容的选择

教学内容的选择对于提高教学质量、改善教学效果具有重要的意义。根据教育心理学理论，[1]在教学中应把课程中具有广泛迁移价值的科学成果作为教材的主要内容，从而可实现利用已有知识来同化现有知识的作用，提高学生的接受能力。“流体力学”作为大学工科专业的一门课程，虽然其内容相对比较陌生，但其所包含的基本知识却贯穿于中学相关课程之中。如流体力学中的速度、压力、压强、质量守恒方程、能量守恒方程及动量守恒方程等，学生均在中学物理中均学过，因此在讲述相关内容时可以将其与中学内容相联系，从而提高学生的理解能力。又如在讲述管路的串联与并联特性时，其流量、阻力及阻抗特性正好与中学物理中电学的串联与并联电路的电流、电阻特性一致，如果在讲述之前引出中学的电路串并联原理，则可大大加强学生对管路串并联水力特性的理解能力。因此，根据学习迁移理论，将相关内容与学生已有知识进行对接，并阐述其相互之间的关系，不仅可以有效发挥学生利用所学知识来同化现有知识的作用，而且对于改善教学效果具有积极作用。

2.教学内容的编排

要合理编排教学内容就必须使教材结构化、一体化，以使构成教材内容的各要素具有科学、合理的逻辑关系。目前，国内“流体力学”课程的教学体系一般包括流体静力学、流体动力学（理想流体流动与实际流体流动）、流动阻力损失、孔口管嘴管路流动及特殊流动现象等。每部分内容既独立，同时各部分之间又有相互的联系。为了使学生容易学习，可以按照流体力学实际应用路线由简单到复杂的方式来编排教学内容。如可以从最简单的流体静力学部分开始，因为静力学部分中学物理中已讲授，生活中很常见，学生容易接受。由于静止是相对的，运动才是绝对的，自然界流体应用中更多的是运动着的流体，让学生明白这个道理后很自然将教学内容过渡到流体动力学部分，从而可提高学生继续往下学习的兴趣。在讲述流体动力学部分时，先从简单的一元理想流体运动部分着手，然后逐步过渡到多元理想流体流动及实际流体运动。在讲到实际流体运动时，由于能量方程中出现了阻力损失项，这样就很自然将内容过渡到流动阻力损失计算这一部分内容。由于生活中的复杂管路往往是由简单管路串联与并联而构成，因此，复杂管路的水力特性（流量、阻力等）需要确定，这样就可以根据流体力学实际应用需要将内容由阻力损失部分转移到孔口管嘴管路流动部分。最后，根据各专业培养需要，选择适合的特殊流动现象内容进行讲解，以加强流体力学的实际工程应用。这种以流体力学实际应用路线由简单到复杂作为主线的教学内容选择模式，内容组织层次感较强，讲起来更加引人入胜和重点突出，教学过程相对简化。

3.教学内容的弹性化

教学内容弹性化有两个方面的含义：一方面要根据每届学生不同的知识背景和不同的定位要求，采用不同的表达方式，以满足学生多样化的学习需要。另一方面是要根据时代的发展，不断更新教学内容，以适应最新科技发展的需要。[2]例如在“流体力学”教学过程中，为了让学生更容易接受，可以删去大量的数学公式推导，如流体连续性方程、动量方程、能量方程的推导等，这些内容对于学生是否掌握流体力学基本知识并无影响。又如，对于不同的学生群体，应根据学生今后的定位不同选择适当的教学内容，对于高职高专的学生，由于其毕业后大多数要走出校门从事实际工作，因此，在讲述时应侧重于流体力学实际应用方面的知识。而对于普通本科院校的学生而言，毕业后有相当一部分的学生要继续从事相关的研究工作（如考研等）。因此，应加强学生流体力学理论方面的教学与培养，以提高学生将来的研究能力。随着时代的发展和计算机的普及，将计算机用于求解流体力学问题的计算流体力学已越来越显示出其重要的作用。所以，流体力学教学中，适当介绍当今常用的计算流体力学商业软件，如Fluent、Star-CD、CFX及Ansys等，以扩充学生的知识视野，为今后有意继续深造的学生提供铺垫。

4.教学内容与工程实际相结合

兴趣是最好的教师。教育心理学[1]的研究表明：当学习内容与学生已有的知识和生活实际相联系时，才能激发学生学习和解决问题的兴趣。因此，在流体力学教学过程中，应结合专业目标尽可能多地介绍流体力学广泛的工程应用背景，引导学生提高自主学习流体力学的兴趣和积极性。如在讲述流体静力学中液体作用在曲面的总压力计算时，可以介绍1998年特大洪水灾害长江决堤事件等；在讲到流体静力学中平面总压力计算时，可以适当引入长江三峡水坝闸门的设计与计算；在讲到沿程与局部阻力损失[3]时，可以讲述如何选择水泵，并以每天生活用水管道供水为例来分析等；在讲到动量方程应用时，引入如何确定弯管及分叉管路中水流对管道的冲击力，从而可计算出管道支墩所受的推力；在讲述毕托管时，可讲述如何测量风管的风量与风压，在讲述倾斜式微压计时，可与毕托管一起讲述如何利用两者来测量正压与负压风管段的动压、静压及全压等。任课教师在平时授课过程中，结合专业培养目标适当穿插讲述一些发生在我们身边的与流体力学有关的实例，使学生认识到流体力学在生活及工程中的重要性，激发其学习兴趣，以提高教学效果。

二、教学方法

目前课堂授课中常用的教学方法主要有传统教学模式与以多媒体技术为代表的现代教学模式。传统教学模式是指教师通过口授、板书完成特定教学内容的一种课堂教学形式，该模式学生容易接受，可以达到预期教学目标。但缺乏创新与探索知识的功能，尤其是在当今知识快速更新的年代，更是面临严峻的挑战。现代教学模式是指在课堂教学中引入多媒体技术，通过形象逼真的动画的运用，生动形象地展示教学内容，从而可以充分发挥学生学习的积极性，使教学方式形象生动，有利于培养学生的思维能力、想象能力和创造能力。

考虑到传统与现代教学模式各自的优缺点，在流体力学教学过程中应将两种教学方法有机结合起来。如在讲述相关理论公式时，就以传统的板书教学为主，对公式的推导和例题的讲解，用板书的方式条理化，通过板书一边写、一边对学生提问，一边推导相关公式，让学生参与到教学中，从而可以加强学生与教师间的互动，激发与调动学生的学习积极性。而在流体力学理论的工程应用部分则较多地采用多媒体课件，例如在讲授层流与紊流[3]这部分内容时，单纯地板书讲解其概念很抽象，用多媒体课件展示雷洛实验讲解则直观生动，容易理解。在讲解孔口管嘴管路流动及虹吸现象时，用生动动画显示其流动全过程，可说明其流动过程中截面收缩及可能出现的真空现象，从而给学生留下深刻的印象。

三、考核方式

考核的作用主要是了解教师教与学生学的情况，及时发现问题以便改进。考核方式的合理性不仅能激发学生学习的兴趣，同时还可以提高教学效果。“流体力学”作为一门理论性极强的基础课程，传统的考核通常采用平时考核与期末闭卷考试相结合的方式，两者所占比例通常为30%与70%。平时考核主要是学生的出勤率与作业完成情况，而期末考试主要是卷面所取得的成绩。这种考核方式存在一定的问题，不仅不能激发学生的学习热情，在某种程度上还会使学生产生抵触心理。由于流体力学中有大量的经验公式和图表，如阻力系数计算公式与莫迪图、纳维-斯托克斯方程等，若采取闭卷考试，则势必要求学生背熟这么多的公式，容易陷入死记硬背的怪圈。

事实上，这部分内容的教学要求是让学生能熟练应用这些公式和图表解决工程实际问题，而不需要死记硬背。因此，在考核方式中可以尝试平时开卷考核与期末闭卷考核相结合的考核方式。即将不适合闭卷考试的一些无法记忆而又要求学生掌握与应用的内容，放在平时教学中进行开卷考核，而将一些基本原理、基本概念、基本计算方法的考核放在期末闭卷考试中。这样，一方面，通过平时不定期的考核能提高平时学生的出勤率，另一方面，通过平时考核也可以激发学生平时的学习兴趣，提高学习效率；此外还可以通过考核及时发现问题，改善教学方法。通过这样的考核方式，既能激发学生平时的学习兴趣，同时还可以提高教学效果，考试结果能较真实地反映学生对本课程知识的掌握和应用能力。

四、结语

教学不仅是一门科学，也是一门艺术。每一种教学模式都有其特定的适用范围和条件。流体力学作为工科院校相关专业的一门主干技术基础课，由于其理论性强、概念抽象、经验公式多，给其教与学带来难度。如何根据专业特点将其与各专业培养目标进行有机结合，通过教学模式的探索使其教学融入到各专业人才培养中，将是“流体力学”教学模式改革的进一步目标。

参考文献：

[1]谭顶良.高等教育心理学[M].南京：河海大学出版社，2006.

[2]刘立平，师少鹏.传热学课程教学的改革探索[J].高等农业教育，

第4篇：工程流体力学概念范文

[关键词]流体力学 板书教学 多媒体教学 教学方法

[中图分类号] TB126 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）012-0052-02

随着计算机技术的发展，越来越多课程的板书教学被多媒体教学取代。流体力学作为机械、土木、能源、采矿等专业的基础课程，主要是研究包括液体和气体在内的流体在静止和运动时的力学规律及其与固体壁面间的相互作用力的一门科学。流体力学的研究方法与理论力学、材料力学、弹性力学等有所不同，其主要反映在用场论的观点处理力学问题上。

流体力学中介绍了拉格朗日和欧拉法之间的区别，我们原来都是用的拉格朗日法来解决问题，即对物体的某个质点属性进行研究。而由于流体力学中的研究对象流体具有易流动性，因此某个质点的研究就不能代表整个流体，此时我们引入了欧拉法，即将物理参数（速度、压强、动量等）通过空间点的属性来进行研究，这是在学习中容易造成混乱的一个地方。此外，流体力学在研究不同问题时分别都做了各种假设条件。例如，N-S方程，到目前为止还没有一般解的存在，那么在对N-S方程求解时，就必须做一些假设来简化该方程使其求解，这也是不太容易理解的一个地方。

流体力学被认为是高等数学在工程力学中的应用。因此，要想学好流体力学，首先要有扎实的高等数学、工程力学及大学物理的基础。流体力学还有许多抽象的概念，如什么是黏性，在流体中体现在什么方面，黏性随温度、压力变化的关系等都需要教师去认真细致地讲解。所以学习流体力学首先要改变观念，要有比较强的建立物理模型和数学模型的能力，这样才能学好这门课。那么如何教授这门课、将复杂的数学问题转化为容易理解的物理概念，并让学生理解且记住，这就是教学方法的问题了。

一、板书教学方法

我们知道传统的教学方法就是板书加讲解，有的时候会用到一些教具，但这些都是静态的，对于一些抽象的难理解的概念很难表达清楚。流体力学这门课程具有理论性强、概念抽象等特点，传统的板书教学方法只能口述进行概念讲解，学生看不到实物，即使和实验课相结合，有部分概念还是无法表达清楚。而且除了概念以外，该课程还有大量的方程推导，很多的文字说明、画图等需要大量的板书，每次课几乎都是在不停地写、不停地擦，不仅教师感到筋疲力尽，学生也难以理解，因此很多教师和学生都反应流体力学是很枯燥无味的一门课，但是很重要，不得不硬着头皮去学。

二、多媒体教学方法

多媒体教学作为一种全新的教学方式，现在被越来越多地使用。但现在绝大多数的课程都是在幻灯片中放上讲课的内容，在上课的时候放出来进行“照本宣科”，有的干脆只是课本的扫描，上这样的课，绝大多数学生都是昏昏欲睡。

多媒体教学不仅是幻灯片在课堂上的应用，还应该包括二维及三维动画的演示，甚至是视频或者实验录像、现场工程录像等。多媒体教学为理解难懂的概念、定义提供了先进的手段，尤其是丰富的现场工程、实验的图片、录像等不仅丰富了课程的信息量，更能刺激学生的感官、激发学生的兴趣、拓宽学生的思路、开阔学生的视野。

但对于流体力学这样的课程如果仅有幻灯片加板书的内容，那么对公式的推导也不能很全面地讲解。我们知道，公式推导就是边讲解边思考边进行，这样才能更好地掌握。如果省略板书学生对于前因后果都不太容易理解，且信息量大，没有思考时间。

如何将板书和多媒体相结合并能取得最佳的教学效果，一直是很多高校教师在研究的问题。

三、板书和多媒体教学有效结合的教学方法

对于制作的课件（包括幻灯片、动画、影片等）应该与课本结合紧密，包括章节名称、讲解顺序、重难点等都要根据课本内容在PPT中按照板书表达出来。这里值得注意的一点是，不能一次出现整页的文字，这样不仅让人看得眼花缭乱，也没有时间思考，直接就能看到结果，根本不能达到预期的效果，而应该逐字逐句通过人为的控制出现。在这个过程中我们可以边讲解边让学生思考，逐渐地出现我们所需要的答案。当然这样做需要很多的时间，但教学效果会大大提高。下面具体说明怎样将多媒体与板书相结合。

首先，对于第一章绪论部分的讲解，可以结合大量的实例，如都江堰、大禹治水、足球射门、火箭升空、消防等动画或视频对学生讲解本门课程的目的、学习方法和意义，以此可得出该课程与社会各领域之间的紧密联系，让学生对流体力学课程产生兴趣，感到该课程并不难。

其次，对于难理解概念的讲解，可以制作动画来表现。例如，流体质点，我们定义的文字叙述是指体积无限小的流体微团，即宏观尺寸充分小，微观尺寸足够大。那么如何来理解这两句话呢？如何利用动画来表示？我们首先可以在一个流体中取出非常小的一个点，指出该点就是一个流体质点，由于是一个点我们可以说它是没有尺寸的，这个尺寸指的就是宏观尺寸。再利用放大功能将该点无限放大，此时该点的区域内部存在无限多个细小颗粒（点），这无限多个点就代表了足够大的微观尺寸，再将放大镜去掉，那么就又回到了宏观上一个无尺寸的点。通过这个动画很好地表达了我们的第一个概念――流体的研究对象：流体质点的定义，形象直观，并能给学生留下深刻的印象。对于其他的内容，如拉格朗日法、欧拉法的说明，以及流线、迹线等概念的解释都可以用动画来表达清楚。这样，学生对于这个生涩的定义就有了很好的理解。

再次，对于公式推导方面的讲解，可以和板书相结合。例如，在讲解静止流体对平面壁的作用力时，用幻灯片给出已知条件即平面壁面积，与水平面所成的夹角，重心、型心所在的高度等，以及示意图。但是，公式的推导过程必须使用板书，推导时给示意图添加一些当时所需要的力或假设条件，得到结论以后，就可以通过幻灯片对每一个物理量进行更深层次的讲解。例如，平面壁上的总压力P=γhcA，这里说明A是淹没面积，此时根据需要，幻灯片上的淹没面积就可以用另一种颜色表示出来，这样学生对公式的每个数学符号在计算时就不会带错值，对公式也能有很深刻的认识。

另外，对于实验方面，可以将动画和实验视频相结合播放给学生观看并讲解。以雷诺实验为例，可利用flas对该实验装置进行描述，再逐一播放动画使学生了解层流和紊流的定义，以及各自存在的条件。等学生有了最初的印象后，再播放整个实验过程的录像。这样学生在做实验之前就能对该实验有一个大概的印象，真正实验时就能更好地记住实验的条件、过程以及结论，并能很好地记住该实验的结果及一些注意事项。

最后，对于例题、作业的讲解，如果是选择题、填空题都可以直接在大屏幕上显示出来。如果是计算题、证明题可以和公式推导类似，大屏幕上显示题目和图，利用黑板进行讲解。

四、结语

多媒体教学并不意味着摒弃一切传统的教学方法和手段，而对于流体力学这门课的多媒体教学方法更需要我们不断地进行探索。多媒体教学不能完全替代传统的板书教学方法，只有将两者有机结合才能发挥出最佳的教学效果。我们最终的目标是让学生感到流体力学这门课上起来是生动有趣的，让教师感到一节课下来是轻松惬意的。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 李忠宝，王梓.生命化课堂教学的理论与实践研究[J].大学教育，2012，（12）：79-80.

[2] 陈二云.多媒体技术在工程流体力学教学过程中的应用[J].经济研究导刊，2010，（3）：247.

[3] 吴益华，谢洪勇.流体力学教学方法与教学手段初探[J].陕西教育，2009，（8）：65.

第5篇：工程流体力学概念范文

Measurement in Fluid

Mechanics

2005, 354pp.

HardcoverUSD85.00

ISBN 978-0-521-81518-5

S.塔沃拉里斯 著

本书全面阐述流体力学中的各种测量方法，既有经典的方法，又有最新的技术，内容包括流量、压力、速度、温度和壁的切应力等参数的测量，以及流动可视化。书中涉及大量有关系统响应、测量的不确定性、信号分析、光学、流体力学仪器和实验室实践等基本素材，还有丰富的插图，大量的参考文献和100多个练习，是流体力学研究的有用工具。

全书分为两部分含15章。第一部分一般概念，含第1~7章。第1章流动的性质和基本原理，论述流体力学的基本原理；第2章测量系统，介绍各种测量系统中所用的定义和概念；第3章测量的不确定性，讨论测量的不确定性的定义和估计的方法；第4章信号调节、识别和分析，叙述信号调节、识别和统计处理所需的仪器操作和程序方面的基础知识；第5章光学实验的基础，介绍光学测量所需的概念和基本知识；第6章流体力学的设备，汇集流体力学测量设备的基本元素，供读者在设计时选择参考；第7章走近完美的试验，讨论进行完美的试验所需的一些因素。第二部分测量技术，含第8~15章。第8章流动压力的测量，介绍在流体动力学试验室测量压力所用的相关设备；第9章流量的测量，阐述测量流量所用的一般仪器和技术；第10章流动的可视化技术，简单介绍流动显示技术的通用方法；第11章局部流动速度的测量，讨论流动速度测量的几种方法；第12章温度的测量，阐述一般的温度计和在流体力学研究中使用的其他测量温度方法；第13章成分的测量，叙述混合流体中识别成分和相对比例的方法；第14章壁切应力的测量，简述流体流动时，与流体接触的表面上流体的切向力；第15章展望，指出实验流体力学发展的方向。

本书自成一体，通俗易懂，可作为流体力学测量相关领域的大学生和研究生的教科书，也可供流体力学测量技术的工程师和科学家参考和阅读。

吴永礼，研究员

(中国科学院力学研究所)

第6篇：工程流体力学概念范文

关键词CDIO；流体力学；能力培养；教学改革

1引言

“流体力学”作为理工科的一门专业基础课和必修课，它的重要性是众所周知的，作为力学分支，其在安全工程专业有着广泛的应用，与泄漏、火灾、爆炸、通风等有着密切的关系，是后续工业通风、消防工程等专业课程学习的重要基础。近年来流体力学学科发生深刻变化，对流体运动认识加深，测量手段更为先进，对流体运动分析和处理的能力空前强大，与工程应用结合更加紧密。然而“流体力学”这门课程概念抽象、数学公式多，在以往课程教学过程中更多重视理论知识的传授，人才培养过程中存在着过分偏重理论知识学习，缺乏对学生工程能力的培养等不足之处。因此，本文借鉴国际流行的CDIO工程教育理念，拟对安全工程专业“流体力学”课程进行教学改革，使理论知识服务于后续的安全知识学习及工作实际，将知识教育和能力培养有机地结合起来，增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，使学生专业理论知识的学习真正地更好地融入之后的安全工作中。

2CDIO工程教育理念

CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Imple-ment）和运行（Operate）的简称。“C”构思指系统性的构想、思考，明确产业需求。“D”设计是把将要被实现的计划通过视觉的形式描述出来的活动过程；“I”实施是执行、施行实际的行为，指把设计转变为产品的过程；“O”运行是指产品实现之后（即实施之后）使用其来达到想要的价值的过程。从构思、设计、实施到运行的全过程就是产品的整个生命周期，用它来代表工程的范畴[1]。CDIO教育模式提倡培养具有较高专业理论水平和符合产业需求的综合性应用能力并重的高等工程教育专业学生，这种模式在安全工程专业领域具有一定的借鉴意义[2]。CDIO强调在系统和产品构思、设计、实施、运行的真实工程实践环境中培养学生的工程能力，通过引导学生以主动的、实践的、知识之间有机联系的方式培养学生的工程能力，使学生在创新思维能力、终生学习能力、团队合作能力和工程实践能力等方面得到全面的训练和提高。

3基于CDIO理念的流体力学课程实施

3.1优化教学内容

在教学时，教材的选取是非常重要的，首先要选择一本好的教材，然后围绕教材的内容，进行全方位的内容设计。湖南工学院安全工程专业选用的教材为蔡增基、龙天渝主编的《流体力学泵与风机》，该教材详细介绍了流体力学及泵与风机的基础知识，并配有丰富的习题供学生课后练习巩固，另围绕教学大纲，每章设置了思考题。但教材内容多是从供热通风空调类专业角度出发，内容较多。按照安全专业职业能力与素质需求为导向，结合我校安全工程专业对该课程课时安排较少，学生文科生多，理科基础薄弱的特点、安全工程专业需求及其与后续专业课程之间的关系，课程教学内容分为四部分：（1）流体静力学。掌握流体平衡的规律，对其中与安全工程关系不大的小节进行删除。（2）流体动力学。研究流体在运动状态时，作用于流体上的力与运动要素之间的关系，以及流体的运动特征与能量转换等。（3）有关流体静力学和流体动力学在生产和生活中的应用，如孔口与管嘴恒定流、管道恒定流等。注重与工业通风、消防、安全工程中常见的泄漏等问题相结合。（4）泵与风机工作原理及运行知识，重点掌握如何选择泵与风机。由于课时有限，其他知识可通过学生自主学习来完成。内容设置注重培养学生的创新能力、学习能力和分析解决问题的能力，不因课时少而删除其物理背景、力学建模和求解过程等方面的学习，只讲授结果、计算公式、图表等这种短视的做法培养出来的学生只是现成公式的计算机器，面对新的问题将束手无策，学生没有创新能力，没有利用所学知识解决实际问题的能力。只有掌握正确的基本概念和流体运动一般规律，才能认识特殊规律，才能有分析实际问题的能力，才能正确应用和处理流体力学商业软件。

3.2转变教学方法

在课堂教学中注重学生综合思维、系统思维和工程能力的培养。结合传统的教学方法，采用以问题学习的形式，要求学生基于问题学习。（1）首先要讲授该门课程的性质及作用，让学生掌握该课程在整个专业培养中的作用以及工程实践中的具体应用价值，以及该课程与其他课程之间的关系，从而在学生的整体知识架构中建立起清晰的课程逻辑联系[3]，培养学生的系统思维能力。（2）各知识点的教学过程采用启发式教学法，先由老师设置问题，让学生带着问题进行学习；学完之后让学生思考学了什么，有什么用；除了基本的教学过程外，在课程中设置一些小专题讨论，培养学生分析问题、解决问题的能力。（3）传统的教学模式由于缺乏对知识的应用，学生通常将通过考试作为学习目标而专注于记忆考试内容。因此在教学中注重相应知识点的讲解的同时，注重对各知识点的应用和拓展，各知识点多方面地与安全工程专业相结合（如在讲述孔口管嘴出留时与危险化学品物质泄漏进而导致火灾、爆炸、中毒事故相结合；讲述流动阻力时与工业通风管道设计、消防水管道设计相结合），强调其对专业的支撑作用，要求理论知识必须服务于安全工作实际，将知识教育和工程能力培养有机地结合起来。

3.3实验教学改革

实验环节是CDIO模式下教学环节的非常重要的组成部分，学生工程能力的培养和综合应用能力的提高，有赖于此环节[4]。实验教学方面通过建设流体力学实验室，将实践教学贯穿于学生的整个学习过程，实现对学生的动手实践能力、技术应用能力、研究创新能力的培养。实验模块分为基础验证类实验模块、综合性实验模块和开放性实验模块。基础验证类实验主要包括雷诺实验、能量守恒验证实验、沿程阻力实验、局部阻力实验、文丘里管实验、流量计实验、离心泵实验等[5]。这些实验过程简单，能帮助学生更好地理解流体力学的基本原理和定律，但缺乏创造性，没有与安全工程专业实际相结合。综合性实验如与工业通风课程相结合，设计一个通风除尘管道模型，学生通过流体力学知识制定实验方案，使用仪器测量风速、压强等相关参数计算通风阻力。让学生把流体力学知识更好地与安全工程专业相结合，解决专业实际问题。综合类型的实验相对较复杂，采用团队协作的方式，通过互相交流讨论解决实验过程中遇到的问题，发散思维，实验结束后进行汇报，培养学生的团队协作能力和沟通能力。开放性实验模块通过建设开放性实验室，为学生参加各类学科竞赛、科技创新活动、自主实验、参与大学生研究性与创新性实验项目、参与教师科研项目提供实践平台。如学生可进行计算机虚拟流体力学实验、利用flunet软件模拟火灾发生时烟气流动过程。开放性实验可锻炼学生创新能力。

4结论

1）安全工程专业“流体力学”课程作为一门学科基础课，其教学改革应以专业能力需求为导向、学生能力培养为目标，引入CDIO理念进行教学改革，可提高学生创新思维能力、系统思维能力、和工程能力的培养，提高学生的工程意识及大工程观。2）基于CDIO理念的“流体力学”课程教学改革应注重学生主体作用的发挥，以学生为主体、教师为主导，采用问题学习的形式进行教学，培养学生用基础理论分析、解决实际问题的能力。3）在“流体力学”课程教学改革中，应注重实验教学环节，实验教学除了基本的基础验证类实验外，组织学生做一些综合性、设计性、开放性实验，教学中注重学生团队协作能力，人际交往能力和创新能力的培养。

参考文献

[1]顾佩华,等.重新认识工程教育一国际CDIO培养模式与方法[M].北京:高等教育出版社,2009.

[2]张景钢.基于CDIO的创新型安全工程培养方式研究[A]//安全科学理论与创新[C].郑州:郑州大学出版社,2016:92-96.

[3]赵庆贤,葛秀坤,毕海普,等.“变焦式”教学法在专业基础课程教学中的应用[A]//第26届全国高校安全工程专业学术年会论文集[C].北京:气象出版社,2014:262-265.

[4]王海江,彭静,杨玲,等.CDIO模式下的信号处理课程群建设[A]//2009年中国高校通信类院系学术研讨会文集[C].北京:电子工业出版社,2009:593-596.

第7篇：工程流体力学概念范文

关键词：工程流体力学；动量方程；科研能力培养

作者简介：韦鲁滨（1962-），男，江苏扬州人，中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，教授；曾鸣（1957-），男，重庆人，中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，教授。（北京 100083）

基金项目：本文系中国矿业大学（北京）课程建设与教学改革项目（项目编号：K120304）的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0085-01

“工程流体力学”涉及数学、力学、物理学内容和必要的工程背景。作为矿物加工、化工等学科的专业基础课，“工程流体力学”课程理论性强、概念多、公式烦杂、工程应用广，对学生综合运用知识和联系实际的能力要求较高，是后续专业课程学习、科学研究和工程应用的重要基础。因此，教师在传授课程知识点的同时，更要注重学生学习、综合运用以及科研实践能力的培养。

一、注重课程导论，激发求知兴趣

“工程流体力学”学时少、任务重，教师讲授课程导论时要确保学生在对课程有整体认识的基础上，激发他们对课程的求知欲望和学习兴趣，丰富学生的想象力。流体力学是研究流体运动及其作用的学科，从数学的角度看，流体力学是对有解方程在不同定解条件下的求解；从美学的角度看，流体力学将变化万千的流体世界，按照相对简单的数学规律给予描述，体现了客观世界的内在美与和谐；从物理和工程的角度看，流体力学是一个由一般到特殊，再由特殊到一般的过程，即对现实问题进行简化，提出方程并构造定解条件，应用实验法、解析法和数值模拟法等手段去寻求问题的答案，再回到所设定问题，根据所解的特定问题寻找带有普遍性的规律，从而指导进一步研究和实践的过程。这样的讲授能使学生从不同角度理解流体力学的美与价值。

引入学生感兴趣和当今工程领域的热点问题，分析流体力学知识在其中的应用。如运载火箭整流罩形状变化对火箭飞行过程的作用；鲨鱼皮泳衣对运动员游泳速度的影响等。通过相关问题的讨论，学生了解学习这门课以后，能够运用所学的相关知识解决实际生活和工程实践中的问题，从而增强学生发现问题与解决问题的能力，调动起学生学习的主动性与积极性。

二、注重深入浅出，促进消化吸收

“工程流体力学”的讲授过程要求内容深入浅出、浅显易懂，由静力学到动力学，由理想流体到粘性流体。学生在对简单知识充分了解和掌握的基础上能够更容易接受相关的扩展和推广的知识点。以恒定不可压缩流体的动量方程为例，具体说明深入浅出的授课过程：将问题简化，给出限定条件，即在恒定渐变流的过水断面上列方程；由动力守恒的角度给出质点系的动量方程；假设将流体看成系统，利用拉格朗日观点解释；结合不可压缩流体连续性方程得出：

（1）

其欧拉观点的物理解释为，作用于控制体上的合力等于单位时间流出控制体的动量减去流入控制体的动量；由物理解释可知其在渐变流过水断面，速度分布不均匀的情况下仍然成立；由恒定不可压缩流体总流动量方程对任意封闭管面的控制体均成立，可进一步推广为雷诺输运方程：

（2）

其中，P为任何物理量。

上述循序渐进的过程表明，先对问题进行适当简化，后逐渐由浅入深、层层推进，有助于学生对较难知识点的接收、理解和掌握。

三、注重物理解释，加强理解记忆

“工程流体力学”涉及的数学公式较多，授课过程中若过分强调数学推导会使得学生提不起兴趣且难于理解和记忆，注重相关公式的物理解释可以加强学生对公式的理解程度，便于记忆和应用。如，理想流体恒定元流的伯努利方程一般给出的是欧拉描述法解释，还可给出更为直观的拉格朗日描述法解释：重力作用下的恒定不可压缩理想流体，给定质点的机械能在流动过程中保持不变。

例如，“工程流体力学”中经常涉及的随体导数运算符号，除了解释位移加速度和当地加速度之外，还应将随体导数的应用范围自然延伸，拓展后的物理意义为：追踪观察场中的某一流体质点，单位时间内该质点的物理量在流动过程中的变化。随体导数物理意义可用于不可压缩流体连续性方程的导出，纠正了不可压缩流体密度为常数的错误认识。综上所述，物理解释无论是对学生理解概念和公式，还是对知识的进一步应用都具有较大促进作用。

四、注重详略得当，掌握重点知识

“工程流体力学”涉及范围广，知识点多，若面面俱到地将教材内容一并灌输给学生，会增加他们的学习负担，很难达到很好的教学效果。因此，要在整个教学过程中贯穿“少而精”的原则，对于那些学生已经学过或能够自学理解的内容安排课下自学，对于专业不相关的内容进行适当删减；要重点突出、究其实质，详略对比，使学生能够由此及彼，触类旁通。例如，《工程

流体力学》教材中密度、浮力、压力等知识点在普通物理的课程中已经有所涉及，完全可以安排学生自学；而流体运动的连续性方程、伯努利方程和动量方程作为研究流体运动的核心内容则需要多花精力，详细讲解。在学生已掌握核心内容基础上，知识点的进一步扩展和延伸可以通过对比方式给出，省去复杂的推导过程，使学生遇到相关问题时直接应用即可。例如，动量矩方程可以确定运动流体与边界之间的作用力位置，在介绍动量矩方程时可以简单地与动量方程对比得出，而无需进行过程推演，进而可知恒定不可压缩流体的动量矩方程，其物理意义为：

（3）

合力矩等于单位时间从控制体输出的流体动量矩减去向控制体内输入的流体动量矩。以上过程表明，对于重点知识的掌握有助于相关知识的拓展，因此要详略得当，使学生学习过程更轻松。

五、注重工程背景，培养科研能力

教师在授课过程中一方面要考虑学生对各个知识点掌握，另一方面还要培养学生综合运用知识以及科研和工程实践能力，以便学生在将来的学习和工作中能够学以致用。一个简单的水流经过喷管的过程就涉及伯努利方程、连续性方程和动量方程。因此，要想很好地掌握理论知识，解决实际问题，对工程流体力学知识的综合运用能力必不可少。“工程流体力学”作为矿物加工工程专业的专业课，在矿物分离过程中应用极其广泛，教师在授课过程中应结合选矿应用实例进行讲解，使学生在掌握理论知识的同时体会到在具体问题解决过程中如何分析和建模。例如，跳汰机可看作一个不等断面的连通管，其水流运动是周期性的非定常流，各点运动速度随位置和时间而变，且推动水流运动的源动力也不是恒定的，而是时间的函数；水力旋流器内流体速度切向速度可由强制涡和准自由涡描述，颗粒在水力旋流器离心力场的分离可从颗粒重力场中分离类比推演。通过理论结合实际的方式，培养学生实践中认识问题和解决问题的能力。

六、结束语

“工程流体力学”作为一门专业基础课，既有较强的理论性，又和工程实践紧密结合。因此学好这门课程对学生综合运用、科学研究、工程实践能力的培养都具有重要意义。教师在教学过程中，应充分做到内容、方法和手段相结合，培养学生学习和综合运用的能力，为将来从事科学研究和工程实践打下坚实基础。

参考文献：

[1]禹华谦.工程流体力学（水力学）[M].成都：西南交通大学出版社，2009.

第8篇：工程流体力学概念范文

关键词：教学目标；流体力学；理念

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）07-0199-02

一、引言

随着新信息技术的发展，高等院校课程的教学模式已从粉笔加黑板传统单一的授课方式进化为应用现代化教学设备如多媒体课件、微课、幻灯片等多元化的授课模式。现代化的教学手段使枯燥的理论知识、复杂的运行状态、难解的装置结构呈现在屏幕上，化解了问题难点，开阔了学生视野，拓展了学生思维，节省了授课时间，为更新内容创造了条件。本人作为教学一线教师，充分认识到有些课程，特别是专业基础课和专业课的概念抽象，理论晦涩难懂，学生产生了抵触情绪。经十余年教学经验总结，以流体力学课程为例提出采用现代化教育手段激发学生发散性思维从而达到提高学习兴趣的目的，在讲授过程中与实际应用紧密联系在一起，使学生达到举一反三、触类旁通，并通过课上提问、随堂测验、实验检测与期末考试来考核学生学习效果的理念。流体力学课程在教学过程中遵循“以人为本”的教育理念，充分发挥教师的主导作用和尊重学生的主体地位，根据学生特点精心做好教学设计方案；教学队伍成员教学思想活跃，积极开展教学改革和教学研究工作，承担校级教学研究课题，大大推动教学改革工作；课堂教学采用启发式教学方法，加强习题课、讨论课比重，注重学生能力培养等等。

流体力学课程是我校建筑环境与设备工程、给排水科学与工程、环境工程、热能动力工程等多个专业中核心专业基础课程之一，是其他专业的主要专业基础课程，在专业培养方案及整个教学体系中处于承上启下的重要位置。但由于该课程理论性较强，概念抽象，学生普遍缺乏对流体的感性认识，使流体力学课程历来被认为是教师难教、学生难学的课程之一。因此，需要在教学方法、内容及形式上做出改进，在此基础上本文提出了基于IAE（Interest，Apply，Exam）理念的教学模式。

二、学习的兴趣――Interest

流体力学学科既是基础学科，又是用途广泛的应用学科，它不但涵盖了经典理论而且与各类工程专业紧密结合。所以又可以称之为既古老又充满活力，不断发展的学科。在教学内容上我们科学地处理了“基础”与“前沿”、“经典”与“现代”、“理论”与“实际”的关系，建立了完善的培养方案和课程体系，流体力学课程体系可分为基本理论、基本应用与专门课题三大模块。对于这样一个课程如何提高学生学习兴趣，首先，从开课伊始便让学生对授课老师产生兴趣，继而对该课程产生兴趣。为此需老师通过丰富的阅历、发散性的思维、渊博的知识、新颖的教学方法等来吸引学生、激发其学习兴趣。课程内容固定，但教学方法是灵活的，结合实际生活、学科的前沿知识引导学生去提问、思考和探索。比如讲到流体的物理学性质――粘性，学生看到教材上枯燥的长篇理论，深奥的道理很可能兴趣全无，在讲授过程中将日常生活中常用的水与食用油作为切入点，对比两者粘性大小，引起学生好奇，达到活跃思维，激发创新的目的。另外，在高科技技g引领下，每个人都离不开智能手机，学生也不例外，甚至课堂上玩手机，既然离不开手机，索性将一些枯燥的理论制作成生动的视频，与学生共享，在枯燥的课堂上用现代的技术手段（微课或慕课）活跃气氛，激发学生学习的积极性。这样学生通过发散性的思维模式去理解抽象的概念往往会有意想不到的结果，进而将书本知识内容融会贯通、学以致用，即使是再枯燥的理论也会产生浓厚的兴趣。

三、实际的应用――Apply

当前流体力学课程的发展进入了一个崭新时期，分析手段更加先进，与其他学科的交叉渗透更加广泛深入，与实际工程联系更为紧密。为有效提高教学效果，更好地实现培养目标，经过多年的摸索，我校形成了能够理论联系实际，课内外结合，融知识传授、能力培养和素质教育于一体的显著教学效果组织形式，即理论课教学―实验实习―课程设计互动的综合教学模式。遵循了从实践中来到实践中去的原则，符合学生对知识从感性认识到理论学习再应用到实践的认识规律。这种教学内容的组织与安排模式各环节紧密衔接，理论与实践结合得更加紧密，使学生在学习知识时能够融会贯通，对培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力具有较好的效果，促进了学生综合素质的提高。该课程的基本应用是指应用流体力学的基本理论及相关方程求解与专业相关的典型工程流动问题，如孔口、管嘴及有压管路流动，以及气体射流流场特征与参数求解等。专门课题是指对流体力学领域中的一些典型或热点课题，如“流体减阻理论与方法”及“有压管中的水击现象”等给予生动形象的讲解。并将该课程应用到专业前言知识中去，比如海绵城市建设，智慧水务与智慧城市构建、水资源开发利用存在问题等，能够达到更好的教学效果。

四、考核的方式――Exam

学生考核的可靠性和可行性问题一直是我们探讨的问题。教学过程中全面考核学生的能力，主要方式有以下几种：

1.随堂测验与课后作业：流体力学知识点较多，每次课都需留3―4道习题练习，以便学生掌握巩固课堂所学内容，考核知识积累能力。教师通常批改一半作业，另外通过辅导答疑了解学生的学习情况，从而在课堂上有针对性地进行教学总结，提出存在的问题，研究解决办法，提出改进措施，教师对每个学生每次的作业都要有成绩记录。

2.实验考核：该考核可检测学生理论联系实际、分析问题的实践能力，实验指导教师对实验报告全批全改。学生完成作业和实验报告质量较高，教师对作业和实验报告的批改量≥70%，且有成绩记录。通过基础性实验教学加强学生对基本概念、理论的理解掌握，使学生掌握静压强、动压强、流量、水头损失等基本参数的测量方法及基本技能；通过综合性实验，培养学生对实际工程中涉及的流体力学问题进行实验研究的兴趣，使其在实验的安排与设计、仪表的选用、现象的观察、实验数据的处理、结果的分析及报告的撰写等方面均得到较好的训练，从而为学生创新能力和综合素质的培养创造条件。

3.期末考试：该环节主要考核学生综合分析和解决问题的能力。通常考试是检验学习效果的一个重要途径，但是我们要避免一考定最终成绩的现象，因这样有些同学会在考前死记硬背课本上的内容，或“临阵磨刀”，甚至“越磨越糟”，往往适得其反。多年来，流体力学一直使用试题库出题，考题难易适度，试卷内容包括基础知识与基本理论、分析计算能力、灵活应用知识，符合教学大纲要求，体现了教学过程中加强基础知识、基本理论及基本能力的教学思想。

4.总评成绩：综合以上几方面确定学生的最终成绩，即平时成绩、实验成绩与期末考试成绩的加权组合。实践证明此计分方法，既激发了学生的学习积极性，又全面考核了学生全学期的学习成绩。

除此以外，我们利用校园网络平台，建立流体力学网络辅助教学体系，在网上提供教学大纲、电子教案、教学日历、自我测试题、电子版流体力学题库、题解、学习指南、模拟试卷、多媒体课件、教学录像及网上答疑系统等，建设丰富的网络教学资源，给学生课后复习、自学、辅导和练习创造条件。

五、结语

本文提出的基于IAE理念的教学模式已在我校部分院系逐步发展，但仍处于探索阶段，为了提高教学质量，有效地实施高等院校的素质教育，培养创新型人才，我们应该随着时代的步伐，技术的革新不断地去调整教学模式与方法，更好地适应时代的发展。通过采用有效的教学方法、先进的教学手段和灵活的教学方式，使教学更加科学化、规范化、生动化和形象化，将所要讲授的内容与一系列问题相结合，启发学生思考和研究，鼓励学生提出问题，开展课堂讨论，鼓励学生大胆发表不同见解。有效地调动学生的学习积极性，使学生容易掌握重点和难点，所学知识能够连成线，穿成串，结成网，形成体，教学效果显著，同时培养了学生独立思考、创新意识和创造性思维能力。

参考文献：

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第9篇：工程流体力学概念范文

Abstract: Engineering fluid mechanics course is an important professional basic course for petro related majors with a strong in theory, logic and applicability which provides a broad space for developing students' innovation thinking and creativity. In the course teaching, the innovation thinking teaching is promoted and many teaching methods such as inquiry learning, self discussion learning, problem environment learning, topic study type and comprehensive practice type are adopted to cultivate students' innovation thinking and plays an important role for training students' innovation thinking ability.

关键词：工程流体力学；创新教育；创新思维；教学法

Key words: engineering fluid mechanics; innovation education; innovation thinking; didactics

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0208-02

0 引言

钻井、采油工艺、炼油设备、油品储存和运输，都离不开管、罐、泵的设计与使用，这就涉及到流体力学的许多方面，诸如分析流体在管道内的流体规律，压力、阻力、流速和输量的关系，据以设计管径，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；我们也需要用流体力学原理分析校核油罐或其他储液容器的结构强度；估计容器、油罐车、油罐的装卸时间；解释有关气蚀、水击等现象；以及了解计量用的水力仪表的原理等。有时还会遇到输送“三高”原油、增粘或降粘剂以及某些化工产品，这就涉及到非牛顿流体的力学原理。所有这些，都要求从事石油工艺技术的科学工作者必须具备工程流体力学的知识，以便在工程的建设和管理中，更好地发挥作用。因此，如何能使“工程流体力学”的基础理论知识及实际工程应用被学生更好地掌握，是授课教师面临的问题。

1 在“工程流体力学”课程中推行创新思维教学法的必要性

“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不歇动力。”时代呼唤创新性人才，而创新型人才的关键在于创新教育。创新教育是指以创新人才的培养为核心，以创新思维的激发为实施手段，以培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，促进学生全面发展为主要特点的素质教育。

思维是人类区别于其他动物的本质特征，但若是仅有普通的感性认识和感性思维，人类就不可能取得如此绚烂多彩的发明创造。可以说，人类社会方方面面的发展进步，无不是人类创新思维的结果，无不是人类智慧的结晶。所谓创新思维就是超越固有的常态思维模式，多角度、多侧面地思考事物的特性，并通过各种实践活动积极发现问题，在发现中科学思考问题，使感性认识上升到理性认识，然后又在理性认识指导下开展活动、发现和思考。这种形式循环往复，使认识不断深化，创新意识、创新思维在活动、发现、思考中不断形成，创新成果不断涌现。

“工程流体力学”课程属于力学的一个分支。它研究流体的平衡和运动的基本规律，以及流体与固体的互相作用的力学特点，用以分析解决工程设计和使用的实际问题，是一门既有丰富理论知识，又包含大量实践经验的课程，所以在“工程流体力学”教学中推行“创新思维教学法”是本课程自身特点决定的，是本课程教学要求的需要，是新时期我国培养高素质石油工程人才的需要。

2 在“工程流体力学”课程中推行创新思维教学法的主要做法

在课程教学中，我们灵活采用了探究发现式、自学研讨式、问题情景式、综合实践式等各种教学法，以培养学生的创新思维意识，训练学生创新思维能力。

2.1 探究发现式教学 现代教育理论认为，教师的职责主要不是在于“教”，而在于指导学生“学”；不能满足于学生“学会”，更要引导学生“会学”；对学生不只是传授知识，而更重要的是激活思维，变“教”为“导”，要启发学生善于学习，勤于思考，勇于创新。由于学生的思维尚处于不成熟向成熟发展的阶段，所以教师有促进学生发展的责任，特别是促进学生积极进取、勇于探索、有所创新的发展。创新教育强调的是“发现”知识的过程，而不是简单地获取结果，强调的是创造性解决问题的方法和形成探究的精神。如对于应用型的内容，包括孔口出流及管嘴出流、有压管道流动、明渠流动问题。为了帮助学生既加深对基本概念、基本理论的理解，又能掌握解决实际问题的能力，教师应选取具有工程实际背景的典型例题作为研究内容，充分调动学生的学习积极性，引导学生通过查阅资料、课堂集体讨论等形式解决问题，并找出最合理的解答。又比如圆管层流的研究不外乎采用两种方法，一种是分布参数法，以N-S方程为基础，求其偏微分方程组的特解；另一种是集中参数法，以受力平衡法来讨论。对这两种方法来说若研究的圆管放置的位置不同，又可分为任意倾斜放置及水平放置。这样一来，实际采用的研究方法就有四种。一种为N-S方程，管道倾斜放置；二种为N-S方程，管道水平放置；三种为力平衡方程，管道倾斜放置；四种为力平衡方程，管道水平放置。让学生自己分析比较各种不同方法特征，让学生自己去探究发现不同方法的特点、规律，进而才能有全面正确深刻的理解。

2.2 自学研讨式教学法 为发挥学生的主体作用和培养学生的自主创新学习精神，我们根据课程不同教学内容的特点和要求，在适当时机安排学生自主学习，开展研讨，并在自学研讨中，注重引导学生把抽象思维训练与形象思维训练、发散思维训练与收敛思维训练、逆向思维训练与正确思维训练与正向思维等有机结合起来，从而达到创新思维训练的目的。同时，我们在课程教授的各个环节，还注重构建多维互动的创新性课程教学模式，把接受性、主动性、活动性、问题探究性等自主创新性教学模式有机结合，改变过去教师独占课堂、学生被动接受的单一教学信息传递方式，促使师生间、学生间的多向和谐互动，达到互相学习、教学相长、共同进步的目的。

在安排自学过程中，教师要注意避免学员出现“自学不学，学而不思，思而不动”等现象，有效的措施之一就是采用“任务驱动法”，即在安排自学内容时，同时给学生布置任务，用完成这个任务作为动力，让学生在完成任务的过程中达到自主学习和掌握知识的目的。比如，在讲授堰流时，宽顶堰溢流、薄壁堰溢流和实用堰溢流它们的流量计算公式都是相同的，只是公式中不同情况下的流量系数不同而已。在讲授粘性流体运动微分方程、紊流速度分布公式等内容时，只需要从物理概念上作简要说明即可，这样处理让学生有了更多的独立思考和自学的机会。

2.3 问题情景式教学法 创新教学方法，就是要改变过去的传统教法，努力创造设问题的情景与和谐宽松的学习氛围，培养学生的创新意识和能力，训练学生的创造思维，使学生通过生疑、质疑、解疑等活动提高发现、分析和解决问题的能力，充分挖掘学生的创造潜能。“学起于思，思起于疑”，疑则诱发探索，从而发现真理。为此，我们特别注重教学活动策略的选择和运用，充分借助各种教学手段，巧设问题情景，把情景创设策略、多向互动策略与问题策略结合运用，综合发挥教学策略的整体效应，促使学生主动思考探究、质疑问难、自我归纳辨析习惯的养成，达到学生能力培养、发展思维的目的。比如，在讲流体表面张力特性时，向学生提问“旧常生活中我们可以看到什么现象能表明流体的表面张力特性？”此时学生都会非常积极的思考，随后向大家举例,比如说我们常常看到的水滴悬挂在水龙头出口处，水银在平滑表面上成球形滚动等现象。通过这样的提问与回答，可以把学生的注意力完全集中在你所讲述的内容上，充分调动起学生学习的积极性。在说明课程所要掌握和了解的内容时，先提出许多与实际密切相关的问题，诸如：在讲解水坝的闸门会承受多大的力，高尔夫球表面为什么要做成凹凸不平的，暖气管道应如何设计，等等。通过这些问题的提出,学生可以知道学习这门课以后，能够运用所学的相关知识解决哪些实际问题，学生带着问题学习，就不会盲目地学，并且在学过相关章节后，教师再次提出问题并给予答案或让学生自己解答，从而不仅增强了学生解决问题的能力，同时也大力激发了学生学习这门课程的兴趣。在这门课程的一开始，学生学习的主动性与积极性就被充分调动起来了。

2.4 课题研究式教学法 现代认知心理学把知识分为陈述性知识和程序性知识。陈述性知识如食物的名称、概念、事实等，通过教师讲解可以掌握或记忆；程序性知识主要涉及原理、规则、定律等的理解与应用以及解决问题的技能、方法与策略的形成、情感体验等，这类知识不能单凭传授，还要求学生通过自主研究探索、亲身体验等具体活动才能内化和占有。“工程流体力学”中既有经典成熟的理论知识、技术方法，又有许多需要进一步完善发展、深入探寻研究的地方，尤其适宜于在教学中针对性开展专题研究，以培养学生的创新思维和创造能力。比如，在讲授“水力摩阻”时，针对钢质管线水力摩阻较大的特点，开展“水力减阻技术”研究；在讲授“压力管路水力计算及工艺设计”有关内容时，针对其涉及大量公式、过程复杂、手工计算效率低、误差大等情况，让学生编制“工艺计算软件”，等等。此外，我们在课程综合设计中，改变了过去一年同一题目，人人同一题目的传统做法，而根据不同学生的特点、特长，并结合专业发展前沿，设置多个题目，让学生自由选择，自由组合，采取“分层互促、小组合作”的形式，促使学生自己动手、自主创新、团结合作精神的培养和训练。

2.5 综合实践式教学法 如何让学生牢固并灵活、创造性地运用所学知识，我们认为仅凭课堂教学、课程设计、实验室演示等传统教学模式和方法远远不够。例如：在讲授描述流体运动的两种方法――拉格朗日法和欧拉法时，可以带学生到公园划船，在船上讲清拉格朗日法； 到水文站，在水文站上讲清欧拉法。在讲动量方程的应用时可以到有关的水文站或水泵站现场，实测镇墩的受力，与理论计算作比较。在计算曲面的静水压力的竖向分力时，需要建立压力体概念，而在有些复杂情况下，如何画出压力体，以及如何判断压力体的虚实比较困难，这就需要借助于光盘，利用电教中心的多媒体教室作动态的演示。

3 结语

《工程流体力学》课程是面向工程应用人才的课程，所以教学核心始终是学生知识应用能力的养成。为此，在课程教学中，我们始终坚持推行创新思维教学法，注重开发学生的创造力，引导学生对理论、公式等进行质疑研究、探索研究，把学生创新能力的培养融于课程教学的各个环节；应用创新教育先进的理念和思想，转变教育观、学习观、人才观，始终把培养学生创新情感、创新心理、创新个性，训练学生的问题意识、创新思维、创新技法放在首位。

参考文献：

[1]李著信.创造力开发与培养[M].第二版.北京：科学技术文献出版社，2003.