有趣的流体力学现象精选(九篇)

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第1篇：有趣的流体力学现象范文

关键词：流体力学；多媒体；交互式学习

作者简介：叶学民（1973-），男，河北邢台人，华北电力大学能源动力与机械工程学院，副教授；李春曦（1973-），女，河北唐山人，华北电力大学能源动力与机械工程学院，副教授。（河北?保定?071003）

基金项目：本文系华北电力大学2010年本科教育教学改革教育教学重点项目的研究成果。

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）22-0052-02

一、“流体力学”教学现状

“流体力学”作为能源动力类专业的一门专业基础课，以研究流体的运动规律为主要内容，并为后续的传热学课程学习提供必要的基础。由于教学内容涉及面较广，既有工程应用性，又包括大量的理论性内容，且运用高等数学知识较多，因此学生普遍感到该课程概念模糊、内容抽象且理论性较强，这在一定程度上影响了教学效果。[1-3]究其原因，一方面，传统的板书教学模式虽然在公式推导、理清思路、强化记忆、深入思考方面具有不可替代的优势，但同时也存在缺乏生动、活泼、形象的一面；另一方面，由于学生尚未具备对多数基本概念的物理直觉、对于呆板文字描述的理解需要丰富的想象力，难以激发其积极性。

多媒体技术作为一种新的教学手段，通过教材内容与动态文本、图像、动画、音频、计算机模拟技术的有机整合，使得原来抽象的概念形象化、枯燥的方程式清晰化、晦涩的物理过程机理生动化，可从多方面激发学生的积极性和创新思维，并且通过与传统教学模式相结合起到了相得益彰的作用。近年来，随着多媒体技术在计算机辅助教育领域的深入应用，多媒体辅助教学模式在高等教育中发挥了愈来愈重要的作用。[4-5]本文通过介绍自行开发的多媒体流体力学辅助教学系统，分析了该辅助教学系统在教学实践中的应用效果，为进一步提高教学效果起到了积极的示范作用。

二、辅助教学系统简介

以Visual C++作为编程语言，结合Windows Media Player多媒体功能，在遵循软件开发一致性、易用性、容错和联机帮助等设计原则基础上，通过对教学内容的系统性和连贯性梳理，并参考国内外多媒体流体力学的基础上，[6]开发了多媒体流体力学辅助教学系统，其界面如图1所示。该系统包括动力学、边界层、运动学、名人堂、虚拟实验室、演示、模拟、模拟器、图片和表格、流动可视化等模块，涵盖了流体力学的绝大部分内容。

动力学包含了流体的经典研究方法、牛顿第二运动定律、纳维尔-斯托克斯方程和各种边界条件等。边界层包含了边界层概念、平板突然启动产生的边界层、层流边界层、边界层分离、不稳定现象和紊流边界层等，其中的教学短片不乏趣味性、生动性。运动学涵盖了由质点到场和由物质导数到各种流动线等内容，生动细致地描述了迹线、流线、脉线和等时线等抽象概念，通过运用丰富的流动显示技术将运动过程展示出来。虚拟实验室将动力学、运动学和边界层等模块中需要深入讨论的部分细化出来，结合Java虚拟技术，让使用者亲自实现对流体流动等方面的模拟演示。演示将一部分录像短片组织起来，作为特殊的演示呈现给使用者。模拟器基于Java虚拟机，将分子动力学模拟器、流体势流构造器和边界层微分方程数值解等独立出来，从使用者亲自实践。图片和表格将一些纷繁芜杂的图片和教学短片有机地综合起来，通过表格或视频播放的形式，将这些信息归纳整理起来。流动可视化通过可视化手段将不可见的流体流动清晰演示出来。名人堂中阐述了十五位具有杰出贡献的科学家的生平和卓越贡献。

三、教学实践效果分析

在“流体力学”的教学实践中，适时地应用了多媒体流体力学辅助教学系统（以下简称辅助教学系统），取得了良好的教学效果，现分析如下。

1.激发学生的求知欲

激发学生的兴趣和求知欲是开展学习并获得良好学习效果的前提。如果学生对于课程内容的学习缺乏基本的兴趣，很难想象他能投入到课程的有效学习之中，更无从谈起知识的综合运用。因此，提高学习兴趣就成了摆在授课教师面前的首要问题和关键所在。流体力学的内容浩如烟海，涉及日常生活和工业应用的方方面面，辅助教学系统的各模块中提供了大量的鲜活实例，从而可有效地激发学生的求知欲。

在讲解绪论和各章节时，可通过观看录像、图片集、名家事迹等提高学习兴趣和动力。如因人体与外界环境存在温差产生的自然紊流对流及鼻孔处的强迫紊流（图2a），又如自然界中水蜘蛛在水面上运动形成的毛细波（图2b），再如通过数值模拟获得的肺部气管和支气管在呼吸过程中气体的速度分布（图2c）。这样的生动活泼的实例让学生感到大量有趣的流体力学现象就在身边，但对其内部物理机理的理解又需学习流体力学知识，从而可激发学习动力。另外，辅助教学系统中的名人堂模块，不仅可使学生了解诸如达芬奇（图2d）、牛顿、冯卡门等15名著名流体力学家的生平，也使其对流体力学和其他学科的卓越贡献有了较为全面的认识，从而激发学生探索自然科学的积极性和主动性。

2.建立物理直觉

第2篇：有趣的流体力学现象范文

关键词：工程意识；流体输配管网；教学改革

作者简介：谷志攀（1983-），男，山东济宁人，嘉兴学院建筑工程学院，讲师；刘静（1982-），女，河南周口人，嘉兴学院商学院，助教。（浙江 嘉兴 314001）

基金项目：本文系嘉兴学院2012年一般教改课题“基于‘工程意识’培养的专业基础课教学改革与探索——以‘流体输配管网’为例”、嘉兴学院重点建设专业——建筑环境与设备工程专业研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0085-02

建筑环境与设备工程专业隶属于土木工程一级学科，该专业是1998年由“供热通风与空调工程”和“燃气供应工程”两个专业合并、调整、组建而成的。[1]嘉兴学院建筑工程学院建筑环境与设备专业于2011年被确定为嘉兴学院重点建设专业，建环专业培养学生具备从事建筑环境控制与能源供给系统以及建筑设施智能化工程的规划、设计、施工、安装、设备调试、运行管理、设备研发、产品营销等工作所需的基础理论与专业技术知识、实践与创新能力，能在设计研究院、工程公司、能耗设备制造企业、管理部门等从事规划、设计、研发、生产、施工、管理等岗位工作的复合型、应用型高级专门人才。对建环专业学生工程意识和实践能力的培养是教学改革的当务之急。工程意识指的是，工程技术人员在建环专业相关的设计、施工或技术管理过程中，能够全面、严格地从工程的角度出发，来研究解决工程勘测设计、工程施工、施工材料的选择，工程施工设备和建环专业产品的设计制造的责任意识，可归纳为认识客观世界和改造客观世界的活动中，作为专业技术人员应有的可以影响工程活动的能力和技术，是决定工程活动能否有效完成的心理特征。[2]

“流体输配管网”是建环专业一门基础课，其课程内容除了系统地阐述流体输配工程技术原理与方法之外，还涵盖了建筑环境与设备工程专业的暖通空调工程、城市燃气工程、热工程、冷热源工程、建筑给排水工程、建筑消防工程、工厂动力工程等共同的流体输配原理和管网性能设计与调控方法。[3]“流体输配管网”课程，是流体力学、工程热力学和传热学课程基础上的拓展，又是将来学习空调工程、供热工程和给排水工程的基础，因此课程内容多，既有理论推导，又有工程实践内容，学生学习起来比较困难。基于以上的情况，本文以建环专业“流体输配管网”为例，对基于“工程意识”的专业基础课程进行了教学改革与探索研究。

一、课堂教学：突出工程意识，培养学生的学习兴趣

现在有相当部分学生在学习中缺乏积极性和主动性，因此在课堂教学中，需要大力突出工程意识，用以培养学生的学习兴趣，提高教师的教学效果与学生的学习效果。在课堂教学中培养工程意识，首先就是以工程实例启发学生，激发学生的学习动机。学生一旦产生较为强烈的学习动机，学习态度就会积极，最终可以取得比较良好的学习效果。第二个方法便是通过对具体的工程实践与理论结合讲解，可以使枯燥的理论教学更具生动性和直观性，从而激发起学生对学习的兴趣。

为了使学生全面深刻地理解和熟练应用一些基础理论知识，避免学习中产生枯燥和太抽象的感觉，增加其学习兴趣，可以尝试在教学中介绍相关有趣的工程方面的知识，也就是在讲解课堂知识的同时，加入一些工程实践中有趣的见闻，用以激发学生的学习兴趣，这样就可以使学生在笑声中获得专业知识，这种效果优于枯燥的讲解。

二、教学方法：体现工程意识，课堂教学讲授方式多样性

“流体输配管网”的课程特点是：内容多、概念多、公式多，课程教学内容抽象，针对这种特点，要想培养学生的创新思维能力和提高教学质量，就必须采取一些新颖的教学方法。[4]

1.注重师生互动

即以学生为主体，教师为主导的“双向运动”。在教学中，教师不能单向灌输理论知识，需要利用各种资源和手段充分调动学生的积极性，启发学生进行思考，把学生由“单向”的知识的接受者变为“双向”的知识的探索者。要想达到这种有效的双向互动，可以采用以下的步骤进行：首先提问，提出生活中遇到的流体输配管网的问题，再组织学生讨论，让学生先提出自己的看法，最后讲授教学内容，揭开问题的答案，这样学生和教师都参与到教学中，学生和教师有了更好的互动，学生在对问题的思考中理解和掌握了知识。

2.强化理论联系实际，重视工程应用

引导学生关注身边的流体输配管网现象，变“抽象”为“形象”。首先，带领学生观察生活中各种不同建筑物的输配管网系统，例如：学校教学楼和宿舍楼的生活给水管路、消防水管路，大型商场超市的空调水系统和消防系统等，让学生有直观的认识；然后在授课过程中，依靠学生熟悉的建筑物的实际工程设计图纸，来讲述输配管网系统的基本组成和输配管网各种系统，由于都是生活中实际的例子，因此学生在学习过程中理解起来也更容易，能更快掌握知识。因此在教学过程中强化理论联系实际，可以使教学取得意想不到的效果。

3.注重公式的应用和学生能力的培养，弱化理论推导过程

“流体输配管网”课程中涉及到大量的公式，例如气体输配管网单位长度管道摩阻R就有几个不同的计算公式，根据本科教育的培养目标，在实际讲解时理论知识时，要“重公式应用，轻公式推导”，把讲课的重点放在对公式的使用条件分析和各项参数含义的讲解，然后通过例题讲解公式的应用，最终使用公式解决实际的工程问题；同时需要留给学生必要的作业习题。作业训练和课堂教学是相辅相成的，通过作业习题训练，可加深学生对课堂知识尤其是公式的掌握，又可以提高学生分析和解决问题的能力。

4.采用多种教学手段，鼓励使用多媒体教学

随着教育改革的不断深入，各种高科技手段在教学中得到广泛应用，多媒体教学在课堂教学中的优越性越来越明显。首先，多媒体技术利用灵活的文字、声音、图形、动画等，使学生对于学习内容更加明确，能让学生较快掌握课程学习的内容，强化对基本概念、基础理论和基本知识的理解；帮助教师和学生在有限的时间下，节省下画示意图、抄写板书等时间，使教师更好地掌控教学进度，把更多的时间和精力放在讲解课程上。其次，多媒体课件可以使用生动、形象、活泼的文字和图片将抽象的东西具体化，并配上实际的工程实例中的图片资料进行分析讲解，使得教学内容形象化和具体化，可以有效调动学生情绪，让学生先对多媒体课件上的管网和设备有感性认识，再接着从理论上分析和计算，这样学生接受起来比较容易，效果显著。当然多媒体课件也存在不足，其中一个很大的缺点就是，多媒体教学课件播放速度教快，多数学生来不及作课题笔记。因此嘉兴学院专门对学生开放BB平台，“流体输配管网”也建有BB课程平台，学生在BB平台上可以把课件下载到个人电脑上，这样既方便学生课后复习，又能提高学生学习效果。通过多媒体和BB平台这两种不同的教学手段结合，可以有效提高教师教学效果和学生学习成效。

三、以工程实践为导向，培养学生抽象思维和创新思维

近年来，随着我国高等教育的发展，创新性教育越来越受到各大中专院校的重视，但是学生创造力的培养不能脱离工程实际。工程意识的培养，能帮助学生更深刻掌握所学的专业知识，并可以有效提升学生创造能力。第一，工程意识的培养可以帮助学生把理论知识和工程实际相结合，利用实际工程启发学生观察问题，然后让学生利用专业知识去思考问题，并且引导学生多角度多方面思考，开阔学生分析问题的思路，引导学生在专业知识方面举一反三，培养学生的发散性思维，这样就可以利用实际工程来使学生掌握专业知识，培养创新意识。第二，工程意识的培养还可以激发学生的创造欲望，学生在面对实际工程中的新问题时，会感觉到挑战，并会想到利用所学到的流体输配管网的知识去迎接挑战，解决实际问题，如在液体输配管网一章，讲解到供暖管路中的垂直失调现象时，不少学生提到许多新颖的想法。

四、教学给予学生更多的实习和实践机会

所有的工程实践问题都是在理论指导下解决的，因此为了将学生培养成一名合格的工程技术人员，需要学生更多将理论知识与实践很好地结合，这就需要学生在学习阶段就开始积累工程实践经验。因此，学生在学习理论知识后，教师可以邀请有较多工程经验的设计师、施工人员来课堂举办讲座，引导学生培养工程意识；同时嘉兴学院建环专业在第四学期让学生参与认识实习，教师带领学生进入各个实训现场，让专业工程人员讲解，通过现场实物来加强学生工程意识，这样可以使学生在学习期间就不断接触到工程实际中的问题，学生从实习中得到学习锻炼。因此，从课堂教学和工地现场中培养学生工程意识，有利于学生把理论知识和实际技能结合起来，达到“流体输配管网”课程教学目的，从而达到大学教育的培养目标。

五、改革考核方式

传统的专业基础课考试方法是采用形式单一的闭卷考试，这样使得学生死记硬背公式，不需要过多的思考便可以取得较高的分数，这样的考核方式不能考核学生的综合能力。基于以上的原因，我们对考核方式进行了改革，采取笔试、工程素质考核、平时表现三部分组成总成绩。其中，笔试内容以期末考试题为主，占总成绩的70%。工程素质考核题目以基本概念题和实际应用题为主，基本概念题目主要选取基本的理论知识，实际应用题目在学期开始前布置给学生，这些应用题目都是来源于实际工程，这些题目具有开放性，需要学生在平时学习中理论结合实践去思考，才能得到一个较为符合工程实践要求的答案。工程素质考核可以活跃学生思维，为学生提供较好的创新空间，培养学生灵活运用基本理论分析工程问题、解决工程问题的能力，使得学生的工程意识得到培养，综合素质得到锻炼。平时表现主要体现在学生课题考勤、课堂表现和作业。通过改革考核方法，使学生重视对基本理论知识的学习，更加全面掌握知识，工程意识和创新意识得到锻炼和提高。[4]

六、结论

在“流体输配管网”课堂教学中，突出工程意识，培养学生的学习兴趣；教学方法上，体现工程意识，课堂教学讲授方式多样；以工程实践为导向，培养学生抽象思维和创新思维的能力；教学给予学生更多的实习和实验机会；改革考核形式，以激发学生的学习兴趣，实现应用型创新人才培养目标。建环专业的学生在其他课程的学习中，也需要得到工程意识的教育。培养学生工程意识，使学生的学习和教师的教学都是从工程观点出发提出问题，分析问题，思考问题，解决问题，从而激发学生自主学习的兴趣，增强学生实践应用能力的培养，形成良好的学习方法，发挥学习的主观能动性，更好地实现应用型创新人才培养目标。

参考文献：

[1]吴晅，王丽芳，何丽娟.西部地区高校建环专业实习教学改革的一些思路[J].中国电力教育，2011，（14）：128-141.

[2]杨艳.在《水力学》教学中培养学生的工程意识[J].长江工程职业技术学院学报，2008，（2）：73-74.

[3]张丹，孟凡茂，刘靖，等.“流体输配管网”三位一体课程教学体系的构建[J].中国电力教育，2011，（19）：99-100.

第3篇：有趣的流体力学现象范文

关键词：教学理念；兴趣；独立思考；情感教育；探究；评价体系

中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-01-0220-02

目今的教育体系下，受外部环境的影响，学生学习的主动性和自觉性不可同年而语，欲培养他们良好的学习习惯实属不易。如何提高课堂教学质量？扩大教学的影响力？窃以为应从以下几个方面展开工作，谨与大家商榷。

一、增强语言趣味性

语言是人与人之间交际的工具，课堂教学中，风趣幽默的语言会起到意想不到的响应效果，而生硬死板的语言会使听者感觉索然无味，昏昏欲睡，上课感觉就是一种难耐的“煎熬”，为了扭转这种“课荒”，教师就要随时把握课堂氛围，及时调整课堂气氛，利用生动有趣的语言，讲述与课堂主题贴近的现象和情景，活跃课堂气氛，凝聚学生注意力，改枯燥呆板的“煎熬”型为生动活博的“享受”型教学。使学生在乐中学，学中乐。

二、培养、提高学生思维能力

课堂教学中，往往好多疑难问题需要应用所学基本原理和知识来解答，而解答这个现象或者问题的方法不止一种，这时，老师只要在旁边加以积极引导，对学生提出思维要求，不必全部做答，给学生一定的空间，让其独立思考。在思考过程中，他们的思维逐步起着自觉调控作用，从而拓展学生的独立思考能力。

三、学习方法的多重性体现

在教学活动中，老师和学生分别扮演着不同的角色。传统的教学方式以老师为主，采用一言堂的方式进行灌输，大多数学生会听得云里雾里，一筹莫展。改变这种状况的主要方法就是实现教学对象的角色转变，即以学生为主，老师在旁加以引导，只给出解决问题的方法，而不直接给出答案，这样，既调动了学生学习的积极性，又使每一个学生身临其境，带着问题思考，教学效果明显，学生也因此受益终生。

同时，本着教书育人的职业道德习惯，授课教师要不失时机地、自然地、巧妙地寓德育教育于教学之中，对学生进行遵纪守法、团队合作、吃苦耐劳、坚韧不拔的职业道德教育，使学生有明确的学习目的和强大的学习动力。

四、认真备课，灵活授课

提高教学效果的另一个途径是备课，在短短的50分钟内要解决一个疑难问题，是需要我们认真进行课堂设计的。

根据教学计划，备课时，一方面制定课时数，明确课时目标、体现出重点和难点，要不要增加实验环节？实验的目的是什么？仅仅是教师演示还是让学生动手做？要解决那些问题？通过实验能否帮助学生把握重点和理解难点等等。另一方面，授课对象的情况如何？愿意学的学生有多少？学习好的学生有多少？差等生差在何处？其心理障碍是什么？容易失误的地方在哪里？所有这些因素都做到了了如指掌，再按课时授课，就会有的放矢，逐渐达到教学目标。

在教学互动中，往往我们会遇到在备课程序中始料未及的问题，学生的行为没有按照备课设计意图进行，这时，我们不能再抱住死的教案按部就班往下进行，而要改变策略，调整备课，及时发现学生有创意的闪光点，并加以肯定和鼓励，同时在调整中，师生分享彼此的见解、交流彼此的心得，从而丰富了教学内容。

五、注重情感教育

先哲曾言，对一切来说，只有喜爱才是最好的老师。普通教育的规律亦是如此。

往往我们所喜爱的任课老师，对其担任的课程进行考核，学生的学习成绩大多比较突出，经过调查发现，这些老师有良好的课堂沟通能力，能够注入丰富的情感教育，引发学生积极的思维，营造情感交融的学习气氛，给学生充分的心里安全感、求知愉悦感和释疑成就感，一改传统教育的枯燥单调感、朦胧晦涩感和无奈灰色感。使“传道、授业、解惑”教育模式在新的时日得到发扬和完善。

在情感教学中，通过沟通，还能够了解学生的学习动态，根据学生学习状况，围绕“学有所长” 的教学理念及时给以调整，使学生带着信心和勇气自觉地投入自主性的学习。

六、培养探究学习的良好习惯

众所周知，一个良好的习俗不是一朝一夕养成的，探究学习习惯也不可一蹴而就。

探究学习首先表现为自主学习，是在自主学习的基础上，增设了探讨、钻研环节，有利于学生理解并掌握基本知识，在充分了解基本原理的同时，应用所学知识解决实际问题，力求一七、求多解的艺术效果。

七、但目前大部分学校对这一先进教学方法的态度是模糊的

在采用探究学习方式时，由于受基础知识和理解能力的限制，学生既提不出有争议的疑难问题，又无法解答在讨论当中出现的新问题，互相之间面面相觑，等待老师解答，老师也不想长时间冷场，不断地加以引导，在效果仍然不佳的情况下，只能喋喋不休的讲个不停。或者有时遇到调皮学生借题发挥，讲一些离题万里的笑话，严重影响到课堂的秩序和授课效果。

然而如何新生事物的出现都有其坎坷曲折的一面。探究学习的出现也一样，我们不能因为学生基础知识匮缺，就舍弃、否定探究学习本身。其实，失败和成功都是我们学习的宝典，只不过在后进学生中开展探究活动，教师要做更充分更详实的准备，需要了解学生的需求和心里活动， 因此，探究学习的过程仅仅坐在课堂里还远远不够，需要师生走出教室，走进实验室、融入社会、接轨网络世界。

八、先进教学设备多媒体的应用

近几年，多媒体教学以其直观性、真实性、快捷性、前瞻性在现代教学当中得到广泛应用，并被学生所喜爱。尤其在抽象概念的 诠释，机构模拟仿真，制图，流体力学，模具制造及调试等等教学方面，有着传统教学方法无法比拟的突出效果，既便于通过观察真实现象，理解教材内容，又增强了教学互动，活跃了课堂气氛。

九、评价方式的选择

学生学习效果的检查，不仅仅只注重最后结果的评判，同时也要兼顾学习的整个过程，因而采用形成性评价方式比较适宜。采用这样的课程评价方式，可以减缓因一次考试失误而带来的心理负担，进而激发或保持学生的学习兴趣，渐近学习目标。

第4篇：有趣的流体力学现象范文

航空器是在大气层内活动的飞行器，其飞行也就离不开大气。因此，在进一步介绍航空器专业知识前，有必要了解大气的特性，才能更好地掌握和理解飞行的其它相关知识。

在地球引力作用下大气聚集在地球周围。大气层总质量的90%集中在离地球表面15km高度以内，总质量的99.9%集中在距地球表面50km高度以内。在2000km高度以上，大气极其稀薄，并逐渐向行星际空间过渡。大气层没有明显的上限，它的各种特性沿铅垂方向变化很大，其中空气压强和密度都随高度增加而降低，而温度随高度变化的情况则有很大差异。例如，在离地球表面10km高度，压强约为海平面压强的1/4，空气密度只相当于海平面空气密度的1/3。

1．大气的分层

根据大气中温度随高度变化的情况，可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层5个层次（图1）。航空器的主要飞行区域是对流层和平流层。

（1）对流层

大气中最低的一层为对流层，其气温随高度增加而逐渐降低。对流层的上界随地球纬度、季节的不同而变化。就纬度而言，对流层上界在赤道地区平均为16～18km；在中纬度地区平均为9～12km；在南北极地区平均为7～8km。

对流层的主要气象特点为：气温随高度升高而降低；风向、风速经常变化；空气上下对流激烈，严重时甚至导致飞机剧烈颠簸；有云、雨、雾、雪等天气现象。对流层是天气变化最复杂的一层，飞行中所遇到的各种天气变化几乎都出现在这一层中。当气温很低同时空气湿度又大时，甚至还有可能引起飞机外表面结冰，使得气动外形发生变化，从而导致飞机空气动力特性恶化，甚至引起飞行事故。因此，在飞行之前要事先了解当天的天气情况，以确保飞行安全。载人飞机飞行之前及飞行过程中除了要及时关注起降机场和途经地区的天气预报外，部分飞机还能通过机载雷达探测前方云层的情况，以便及时对航线做出调整。

航模的主要飞行区域是在对流层中。通常早、晚两个时间段对流层空气比较稳定，比较适合航模飞行。

（2）平流层

平流层位于对流层的上面，其顶界约为50km，大气主要是水平方向的流动，没有上下对流。随着高度的增加，起初气温基本保持不变（约-60℃）；到20～32km以上，气温升高较快，到了平流层顶界，气温升至5℃左右。平流层的这种气温分布特征，与这一层大气受地面影响较小和存在大量臭氧有关。平流层的主要特点是空气沿铅垂方向的运动较弱，因而气流比较平稳，能见度较好。

（3）中间层

中间层离地球表面50～85km，气温随高度升高而下降，且空气有相当强烈的铅垂方向的运动。当高度升到80km左右时气温降到-100℃左右。

（4）热层

从中间层顶界到离地平面800km之间的一层称为热层，空气密度极小。由于直接受太阳短波辐射，空气处于高度电离状态，温度随高度增高而上升。

（5）散逸层

热层顶界以上为散逸层，是地球大气的最外层，空气极其稀薄，又远离地面，受地球引力很小，因而大气分子不断地向星际空间逃逸。这层内的大气质量只是整个大气质量的10-11。大气外层的顶界约为2000～3000km的高度。

2．大气的特性

大气与飞机空气动力学相关的特性有连续性、粘性和可压缩性。

（1）连续性

气体和流体一样具有连续性。大气是由大量分子组成的，在标准大气状态下，每一立方毫米的空间里含有个2.7×1016个分子。每个分子都有自己的位置、速度和能量。在气体中，分子之间的联系十分微弱，以至于它们的形状仅仅取决于盛装容器的形状（充满该容器），而没有自己固有的外形。

当飞行器在空气介质中运动时，由行器的外形尺寸远远大于气体分子的自由行程（一个空气分子经一次碰撞后到下一次碰撞前平均走过的距离），故在研究飞行器和大气之间的相对运动时，气体分子之间的距离完全可以忽略不计，即可把气体看成是连续的介质。这就是在空气动力学研究中常说的连续性假设。采用连续介质假设后，不仅给描述流体的物理属性和流动状态带来很大方便，更重要的是为理论研究提供了采用强有力的数学工具的可能性。

航天器所处的飞行环境为高空大气层和外层空间，那里空气非常稀薄，空气分子间的平均自由行程很大，气体分子的自由行程大约与飞行器的外形尺寸在同一数量级甚至更大，在此情况下，大气就不能看成是连续介质了。

（2）粘性

大气的粘性是空气在流动过程中表现出的一种物理性质。大气的粘性力是指相邻大气层之间相互运动时产生的牵扯作用力，也叫大气的内摩擦力，即大气相邻流动层间出现滑动时产生的摩擦力。流体的粘性和温度有关，随着温度的升高，气体的粘性将增加，而液体的粘性反而减小。

大气流过物体时产生的摩擦阻力与大气的粘性有关系，因此，大气的粘性与飞机飞行时所产生的摩擦阻力也有很大关系。不同流体的粘性不同，水的粘性是空气的好几百倍。由于空气的粘性很小，因此在空气中低速运动时其摩擦力很不易察觉。但当飞行速度很大时，粘性力的影响就非常明显。速度如果达到3倍声速以上，因摩擦力的作用，空气会对飞行器产生严重的气动加热，导致飞行器结构的温度急剧上升，以至于不得不采用防热层和耐高温材料。

在描述空气粘性对机空气动力学特性的影响时，通常用雷诺数来表示。雷诺数是一个表示流体惯性力和粘性力比值的无量纲量。雷诺数和流体的密度、速度和特征长度（如机翼的弦长）成正比，和流体的粘度成反比。雷诺数较小时，粘性力对流场的影响大于惯性力。关于雷诺数的更进一步的描述，感兴趣的读者可以参考其它相关的书籍。

（3）可压缩性

气体的可压缩性是指当气体的压强改变时其密度和体积改变的性质。不同状态的物质可压缩性也不同。由于液体对这种变化的反应很小，因此一般认为液体是不可压缩的；而气体对这种变化的反应很大，因此一般认为气体是可压缩的物质。

当大气流过飞行器表面时，由行器对大气的压缩作用，大气压强会发生变化，密度也会随之变化。当气流的速度较小时（一般指100m/s以下），压强的变化量较小，其密度的变化也很小，因此在研究大气低速流动的有关问题时，可以不考虑大气可压缩性的影响。但当大气流动的速度较高时，由于可压缩性的影响，使得大气以超声速流过飞行器表面时与低速流过飞行器表面时有很大的差别，在某些方面甚至还会发生质的变化。这时就必须考虑大气的可压缩性。关于高速飞行所引起的空气被压缩，从而导致的一系列飞行器空气动力特性的变化，感兴趣的读者可以参考一些有关的专业书籍。

七、奇妙的升力

前面我们已经了解，飞机要飞上蓝天，产生升力是最为关键的一个要素。为此，有必要和大家一起探讨升力产生的原理。

介绍升力产生的原理之前，先来做一个小小的试验（图2）：手持一张白纸的一端，由于重力作用，白纸的另一端会自然垂下；接下来将白纸拿到嘴前，从纸的上端沿着水平方向吹气。结果看到了一个有趣的现象：白纸不但没有被吹开，垂下的一端反而飘了起来。这是什么原因呢？

此现象涉及到了流体力学的基本原理——伯努利定理：流动的液体或气体中，流动慢的地方压强较大，而流动快的地方压强较小。基于这一原理，白纸上部分的空气被吹动，流动较快，压强比白纸下部分不动空气的压强小，因此白纸被托了起来。

伯努利定理在很多其它的场合也有应用，足球比赛中的“香蕉球”便是一例。发角球时，脚法好的队员可以使足球绕过球门框和守门员，直接飞入球门，由于足球的飞行路线是弯曲的，形似一只香蕉，因此叫做“香蕉球”。这股使足球运动方向偏转的神秘力量也来自于空气的压力差（图3）。因为足球在踢出后向前飞行的同时还绕自身的轴线旋转，所以在足球的两个侧面相对于空气的运动速度不同，所受到的空气压力也不同，正是这种压力差使得足球以弧线运动，从而蒙蔽了守门员，飞入球门。

基于伯努利定理了解了流速和压强的关系之后，我们再来看看机翼上的升力是怎么产生的。首先来看机翼的剖面——翼剖面，通常也称为翼型，是指沿平行机对称平面的切平面切割机翼所得到的剖面，如图4和图5所示。翼型最前端的一点叫“前缘”，最后端的一点叫“后缘”，前缘和后缘之间的连线叫“翼弦”，翼弦与相对气流速度ν之间的夹角α叫“迎角”。

如果要想在翼型上产生空气动力，必须让它与空气有相对运动，或者说必须有具有一定速度的气流流过翼剖面。大部分机翼的翼型，其上表面凸出，下表面平坦。将这样一个翼型放在流速为ν的气流中（如图5所示），假设翼型有一个不大的迎角α，当气流流到翼型的前缘时，被分成上下两股分别流经翼型的上、下翼面。由于翼型的作用，当气流流过上翼面时流动通道变窄，气流速度增大，压强降低，并低于前方气流的大气压；而气流流过下翼面时，由于翼型前端上仰，气流受到阻拦，且流动通道扩大，气流速度减小，压强增大，并高于前方气流的大气压。因此，在上下翼面之间就形成了一个压强差，从而产生了一个向上的合力R。这个合力的垂直向上的分量即为升力Y，向后的分力即为阻力D。机翼产生升力的这一原理，还在帆船中得到了广泛的应用，能够帮助帆船逆风行驶，如图6所示。读者可以自己分析一下，帆船能够逆风航行的原因。

机翼上产生升力的大小，与翼型的形状和迎角有很大关系，迎角不同产生的升力也不同。一般来说，不对称的流线翼型在迎角为零时仍可产生升力；而对称翼型和平板翼型这时产生的升力却为零。随着迎角的增大，升力也会随之增大，但当迎角增大到一定时，气流就会从机翼前缘开始分离，尾部会出现很大的涡流区，这时，升力会突然下降，而阻力却迅速增大，这种现象称为“失速”，如图7所示。失速刚刚出现时的迎角叫“临界迎角”。飞机不应在接近或大于临界迎角的状态飞行，否则会产生失速，严重时造成飞行事故。关于失速的相关问题，将在后面进行详细介绍。

八、翼型

如上节所述，机翼的升力来源于气流作用在机翼上、下表面的压力差。而这种压力差则直接取决于机翼的翼型。翼型还会影响空气阻力的大小。翼型的升力和阻力特性的好坏，对航模性能的影响很大。要想得到性能优良的航模，首先要选择好的翼型。

1. 翼型的描述

从翼型的设计和分析来说，可以将它看成是由中弧线和基本厚度翼型叠加而成的。

与翼型上、下表面等距离的点所组成的曲线称为中弧线，即翼型上下表面弧线内切圆圆心的连线（图8）。中弧线与上表面和下表面的外形线在前端的交点称为前缘；在后端的交点称为后缘；前缘和后缘端点的连线称为弦线，这也是测量迎角的基准线；中弧线和弦线的间隔称为弯度，其最大值的位置称为最大弯度位置。

另外，翼剖面在中弧线垂直的方向测量到的上表面和下表面的距离称为翼型厚度，其最大值称为最大厚度。对于普通的翼剖面，将垂直于弦线(除去前缘附近)的上下表面的距离作为翼型厚度差别也不大。翼型厚度沿弦线的变化称为厚度分布。翼型的最大厚度与弦长的比值即相对厚度。比如，厚度10%的翼型，表示最大厚度和弦长的比是10％。

接下来对用于描述翼型的几个常用的关键要素做一简单归纳（图9）。

（1）前缘、后缘

翼型中弧线的最前点和最后点分别称为翼型的前缘和后缘。

（2）弦线、弦长

连接前缘、后缘的直线称为弦线。弦线被前缘、后缘所截长度称为弦长，用c表示。

（3）弯度

a. 最大弯度

中弧线坐标y的最大值ymax称为最大弯度，简称弯度，以f表示。相对弯度定义为弯度f与弦长c之比，以表示，即＝f/c。

b. 最大弯度位置

最大弯度的x坐标，称为最大弯度位置，以xf表示。最大弯度位置与弦长之比称为最大弯度的相对位置，以表示，即＝xf/c。

（4）厚度

a. 最大厚度

通常将翼型的基本厚度坐标y的最大值的2 倍称为最大厚度，以t表示，简称厚度。最大厚度与弦长之比称为最大相对厚度，以表示，即=t/c。

b. 最大厚度位置

最大厚度的x坐标称为最大厚度位置，以xt表示。最大厚度位置与弦长之比称为最大厚度的相对位置，以表示，即=xt/c。

（5）前缘半径

翼型前缘曲率圆的半径称为前缘半径，以r1表示。前缘半径与弦长之比称为前缘相对半径，以=r1/c表示。

（6）后缘角

翼型后缘上、下两弧线切线的夹角称为后缘角，以Γ表示。

2.翼型的分类

翼型的种类很多，国内外有不少国家机构和个人研制了多种翼型，这其中大部分翼型适用机，也有少部分是专门针对航模而研制的。航模上常用的翼型，有双凸翼型、平凸翼型、对称翼型、凹凸翼型和S形翼型5大类。

（1）双凸翼型

双凸翼型的上、下弧线都向外弯曲，中弧线向上弯曲，如图10所示。这类翼型阻力通常较其他类型的翼型小，升阻比（翼型产生的升力和阻力的比值，也是翼型性能的一个重要参数）也小，安定性也较好。双凸翼型大都用于要求阻力小的竞速模型机翼上，也可用于要求具有良好操纵性能的遥控特技模型机翼上以及像真模型机翼上。

（2）平凸翼型

平凸翼型的上弧线向上弯曲，下弧线较为平直，中弧线向上弯曲，如图11所示。从严格意思上讲，平凸翼型的下弧线很难做到完全平直，因此实际上也是双凸翼型的一种，只是为了加以强调其下弧比较平坦而专门列为一类。这类翼型的稳定性比较好，制作和调整也比较容易，但升阻比不大，常用于初级遥控模型机翼以及弹射模型机翼和竞时模型尾翼。

（3）对称翼型

对称翼型的上下弧线对称，中弧线与翼弦重合成一根直线，如图12所示。从严格意思上讲，对称翼型也是双凸翼型的一种。这类翼型的升力很小，阻力很小，升阻比也很小，但安定性很好。由于这种翼型是对称的，因此在迎角等于0°时，不产生升力，只有在一个不大的迎角下，才能产生一定的升力。这类翼型大都用在要求阻力很小、升力不大的竞速模型机翼上及要求具有良好操纵性能（既要正飞，又要倒飞）的线操纵特技或遥控特技模型的机翼上。

（4）凹凸翼型

凹凸翼型的上、下弧线和中弧线，都向上弯曲，如图13所示。这类翼型升力大、阻力大，升阻比较大，且俯仰力矩也非常大。这里所说的俯仰力矩是翼型的升力对翼型焦点所产生的力矩，即通常为使飞机低头的力矩。焦点是飞机空气动力学和飞行力学中一个非常重要的概念，关于焦点的物理含义，将在后面进行详细介绍。大家先记住，低速翼型的焦点一般位于前缘后面1/4弦长处。这类翼型常用在低速的竞时模型和室内模型的机翼上。凹凸翼型薄而弯，要达到机翼所必需的强度，就得有较好的结构方式，因此制作比较困难。

（5）S翼型

S翼型的中弧线形状像横放的S翼型，如图14所示。但这种翼型一般很难从翼型的轮廓上看出S形，需要画出中弧线后才能看出。S翼型通常用于没有水平尾翼的飞翼式模型上。

以上的分类只是为了便于记忆和辨认的非常粗略的分类。在观察一个翼型时，最重要的是找出它的中弧线，然后再看中弧线两旁厚度分布的情形。中弧线弯曲的方式和程度大致决定了翼型的特性，弧线越弯升力系数就越大。在进行模型设计时要想更准确地了解和比较翼型的空气动力特性，还需要获得不同雷诺数下翼型的升力、阻力和俯仰力矩随迎角变化的曲线。这些曲线可以通过专门的分析软件(如Profili软件)计算得到，也可以通过风洞试验获得。图15为Clark Y 12% 翼型的外形。图16～图19为该翼型的升力、阻力、升阻比和俯仰力矩随迎角变化的曲线。

3．翼型选取的一般规律

影响翼型空气动力性能的主要因素是：翼型中弧线的弯曲度和形状、中弧线最高点距前缘的距离以及翼型的厚度和厚度分布。翼型中弧线弯曲度越大，在相同迎角下升力越大，阻力也稍微增大；在迎角变化时，空气动力的压力中心位置变化也越大，使得模型飞机的安定性变差。中弧线形状一般都是椭圆形的一段或是抛物线的一部分。中弧线呈横放的S形的翼型，在不同的迎角下其压力中心的变化非常小，能提高飞机和模型飞机的安定性。翼型的厚度主要影响阻力，一般来说厚度越大阻力越大。

选择翼型是一件非常专业的工作，既要进行分析也要结合实践经验。选择时应主要考虑升力，但也要综合考虑阻力、升阻比和俯仰力矩的大小，还要考虑模型所需的安定性和操纵性，以及结构制作的简单性，并保证机翼具有足够的强度和不易变形等方面的要求。

对于航模及一些小型无人机，选择翼型时一般要求升阻比大；最大升力系数高；最小阻力系数小；低阻范围宽；失速过程缓和。这类翼型的外形特点是头部丰满，最大厚度靠前。

在选择航模或小型无人机翼型时，通常还应该遵循以下几个翼型基本规律：

（1）要先确定航模或小型无人机的用途、大小、重量、速度，再根据翼面负载、雷诺数来选择合适的翼型；

（2）薄翼型阻力小，且失速特性不佳，不适合大迎角飞行，但适合较高速度飞行；

（3）厚翼型虽然阻力稍大，但升力特性较好，不易失速；

（4）对于特技型航模可选用对称翼型，以满足正飞和倒飞的需要；

（5）对行速度低、特技性能要求高的航模，应优先考虑选用前缘半径较大的翼型；

（6）对于模型滑翔机要优先考虑选择升阻比大的双凸或平凸翼型，以增加滑翔比；

（7）对于竞时模型，由于需要尽可能长的留空时间，增加升力并保证一定的升阻比是关键，因此需要选择升力大的凹凸翼型；

（8）对于竞速模型，由于需求达到最大的飞行速度，减小机翼的阻力是关键，因此通常选择双凸翼型。

4．航模常用翼型

航空发展100多年来，相当多的机构及个人对翼型进行了非常系统的研究，已有非常多的翼型供设计者使用。翼型的名称，一般用研究机构的名称或设计者的名字缩写加上数字来表示。这其中与航模有关的比较重要的机构及个人有：

（1）NACA：美国国家航空咨询委员会NACA（即美国太空总署NASA的前身），有一系列翼型研究，比较有名的翼型是“四位数”翼型及“六位数”翼型。NACA翼型很好辨认其特征。如NACA2412，第一个数字2 代表中弧线的相对弯度是2%，第二个数字4 代表中弧线最大弯度位于从前缘算起40%弦长的位置，第三、四数字12 代表翼型的最大厚度是弦长的12%。

（2）哥庭根：德国哥庭根大学对低速翼型有一系列的研究，所研究的翼型在遥控模型滑翔机和自由飞模型上非常适用。

（3）Eppler：德国的Eppler教授最初研究滑翔机翼型，后期改研发航模翼型。

第5篇：有趣的流体力学现象范文

其实，即使是在1971年，人类的脑科学技术早已经发现，人脑和CPU的结构完全不同，CPU对于人脑的设想纯属臆测。打开人脑，科学家们惊奇地发现，里面并不是我们所想象的样子。到今天，越来越多的生命科学家认为，人脑其实是一个“超级有机体”，里面有着不同功能表面相似的脑细胞。在我们今天还没有完全搞清楚机制的控制下，超过百亿的细胞形成一个没有中枢控制，却具有明确工程的“人脑”。

这种看不见控制方式的控制，不像心脏，也不像军队的中军帐，更像我们今天所说的“云”，只不过“云无心”。

“云”不仅在今天的计算机世界中存在。生物学家经常发现一些有趣的事情，在生物界中，像“云”一样的超级有机体总是让人匪夷所思。有人在海岸线上发现成千上万的海龟每到一定的产卵季节就会涌向海岸。海龟上岸的时间会错开好几天，这吸引了大量的海鸟前来觅食。等小海龟出壳的时候，海鸟们可以饱餐一顿。按照海鸟的食量，海龟们一只也跑不掉。可是，大自然的奇妙在于，海龟们是不会被海鸟灭种的。到今天科学家都没有完全搞明白的机制就是海龟在某种机制的诱导下，选择一个时间出壳，海鸟们自然可以饱餐一顿。可是，一顿是吃不完的，于是多数海龟就可朝着大海的方向溜之大吉。偶然的时候，海龟一个时间出壳，虽然没有被海鸟吃完，却有很多没有朝向大海的方向，而是爬向了堤岸选择自杀，科学家们发现这些海龟是把灯光当作了月光，当科学家们把路灯全部关掉时，海龟们就又回归了大海。

在上面这个案例中，海龟更像是在互联网大潮中的网民，月光就是它们的WiFi，你永远不知道网民们下一步会转发什么信息。就如思潮，很明显，单个网民是无序的，但作为超级有机体的网民，就像这些海龟一样，表现出的群体智慧超出你的想象。

海龟和网民一样，具有以下特征：个体具有相对一致的行为模式、信息传递充分、没有人喊着口号集体行动，却表现出群体的智慧。人的大脑几百亿个细胞也具备这样的特点，能够表现出非常智慧的群体现象，在系统科学中，科学家们称这种现象为“涌现”。

更加奇特的涌现，出现在蚂蚁、蜂群、鸟群、羊群中。在科学不太发达的年代，我们按照人类的组织模式想象这些生命群体的“领导者”，称它们为：蚁后、蜂王、领头羊，似乎整个群体复杂的群体行为，如蚂蚁的宫殿、蜂群的精密的窝、鸟群空中的奇特形状和流体力学精妙的组合、羊群与狼群的斗法，都是智慧的“村长”指挥的结果，事实上并非如此。就拿蜜蜂群体来说，蜂王的生理机构和一般的工蜂并没有什么区别，小时候的食品不同决定了它们由姐妹变成了君臣。不断吃蜂王浆变成蜂王的雌性蜜蜂，体型具大、生殖能力强、被姐妹们照料、甚至失去了行动能力。但是，生物学家们发现，与其称蜂王为“王”，还不如称之为“奴”，因为蜂王根本不具备发号施令的智慧，蜜蜂们使用一种类似“蚂蚁算法”的东西进行沟通交流，自动组织成为一个超级有机体，这里没有王，只有群体，共同完成造巢、移窝、觅食、战斗等复杂的社会活动。

关于超级有机体的研究已经进行了超过50年。科学家们发现，一旦有洪水暴发，在南美和非洲的蚂蚁们会事先得到“云预感”，自动向蚁后靠拢。蚂蚁们可没有人类复杂而又不稳定的道德系统。蚂蚁头脑中有一种自私的基因，沿着蚁后的气味（不能确定）快速靠拢，跑得越快的，就越接近蚁后，跑得越慢的，就越在，蚂蚁们迅速形成了一个球团，自私的本性让他们紧紧拥抱，球团越积越大、越积越紧。等大水来了，靠近蚁后的蚂蚁安全系数最高，而在最的蚂蚁最先死去。等大水退去或者蚂蚁团靠岸，活着的蚂蚁快速散去，继续造巢、移窝、觅食、战斗，开始新生活。

蚂蚁的组织让人们重新认识了人类的组织。管理学家和社会学家们发现，人类历史中所谓的集权的机械似的组织方式，也并不能总显示优势，在大多数时候甚至显示劣势。在南美的印加帝国，当初面临欧洲移民的入侵，由于有皇帝这种中枢神经的存在，几乎亡种。原因很简单，一旦失去了中枢控制的印第安人，就完全失去了组织能力，只要把国王杀死，数百万的印第安人就毫无组织能力，完全任人宰割。而印加部落中有一个阿帕奇部落，由于没有中枢系统控制，却在以后的200年中给入侵者造成了极大的麻烦。

组织行为学家发现，以机械的和集权的CPU模式控制的组织，可以高效地完成简单明确的组织目标，但在外部环境复杂多变、组织目标不明确的情况下，这种组织就非常不稳定且办事低效。

天下之事，合久必分、分久必合，在创新和规范性的矛盾中，人类周期性的分合，恰恰是自我调整和优化的智慧选择。合了比较久的中国教育，集中力量办了几十年的大事，标准化地培养了简单和明确的现代化人才，然而在高端和创新性人才方面，却摔了一个大跟头，个中道理也许也是如此。

扯了这么远的组织行为学和生命体，和云有什么关系呢？和教育有什么关系呢？

腾讯的李小龙开发出来微信的第八个月，就有3亿用户，到现在已超过6亿用户。我们注意到，这已经成为人类历史上用户最多的一个产品。这个产品几乎没有做什么宣传，大家都使用的原因是它很好用。2013年，我在美国的匹兹堡打开手机第一次使用微信，已经能发现很多周边的中国人了，到了2014年2月我到匹兹堡打开微信，发现周边有一半美国人在使用微信。微信就像月光一样，很自然地照耀在我们思潮的大海，而我们在网络世界就像一个个刚出壳的海龟，到时间会不约而同地爬向大海深处。

问题来了，实际上，没有人教我们使用微信，微信连一个像样的产品说明书也没有，我们似乎天生会使用它，就连我2岁的女儿也会打开手机，打开微信，找到妈妈。

网络世界的学生，已经变成了一个个海龟，他们只认识月光，不认识妈妈。

从2007年开始，我在“网络工程管理”这门课中尝试使用网络进行教学。最早，我使用开源的MOODLE和SAKAI把展现多年心得的课件放上去，后来我放上去所有的研究成果，再后来我把企业全部的真实案例放上去，可后来我发现，我这些东西原本可以不要，也可以不那么认真。因为在网络世界中，教师越弱势，学生越聪明。

2015年，我做了最大胆的实验，尝试教学生自己根本不会的一些技能。我把18周的课程分成三段：

前6周为第一阶段的知识段，讲解OSI七层结构和网络原理，第六周就进行在线考试，考试在几千道题中进行抽取，学生其实不用我教，也能背会这些东西，教课的目的是引起学生对网络的兴趣，这就像我是母海龟下的一个蛋，其他的就不用管了。

第二阶段，我安排了6周让学生们做各种各样的网络基础实验：水晶头的制作、交换机的配置、DOS命令的熟悉、VLAN的划分、端口的聚合。这些知识在以往每年教课，我非常辛苦地引导学生熟悉命令，学生们也认真地一步步跟着做，自主学习时间很少，效果也很差。而在2015年，我的这个课程的学生陡然增加了一倍，达到144位，再也无法驾驭。于是，我将实验指导书和实验视频用微课形式发给学生，不再教学生，只是在第12周的时候现场考试，结果所有的学生全部过关，成绩也比以往好很多。

最惊奇的是第三阶段，我发现学生们对过去的技能和纯理论的技能毫无兴趣，但对最新的知识和技能乐此不疲：树莓派、物联网、创客、网站、机器人、3D打印，等等。但是这些我都不会。于是，我找一些公司合作，网上也搜集了一些资料放到SAKAI平台，让14名学生为一个小组，完成每个人一个任务的小组协作，最终完成软件、硬件、设计、概念、标书制作、工程质量、数据库、课程中心、数据可视化的招投标环节。一共6周，学生们让我大吃一惊，这些涵盖极广的知识与技能，学生们互相影响，全部完成了任务。在预答辩的现场，每个小组的学生都能完成真实的系统和不同的物联原型展示，根本不亚于我在卡内基梅隆大学所看到的美国顶尖学生的作品。而我，这些知识根本不会。

云无核，教有形。虽然这些东西我根本不会，但我有网络工程20年的高管经验，动用社会的资源搭建了一个基于云的资源配置系统；在基础的支持方面，我给了学生一个在线课程和在线实验的基础开源平台；在学生学习方面，我充分调动他们的积极性，让企业老总在最后一次课程评判学生的作品；更加重要的是，学生们使用全世界的知识系统，通过国内的资源和国外的资源，结交朋友，快速地学习会了我都不会的技能。

由此，我想到了一个问题：在信息完全的云世界，教师和学生会发生什么变化呢？我想，教师也许和学生完全不是一个专业了。在西安欧亚学院，我看艺术学院的课程，百十位学生按照小组在一个很大的空间内自组织任务学习，而隔壁的20多位教师用摄像头观察着学生的行为，并适当调整进度。我看到有一个时间段，所有的教师都很焦急，因为他们发现学生出现问题了，他们不能确定学生自己是否能解决这些问题，教师是否要干预进程。这种教学方法，与我的方法非常类似。

在现代网络世界，每位学生的手机就是一个信号系统，他们连成一个网络，相互影响。作为教师，最重要的就是给学生适当的任务和环境，让他们形成自组织的生命体，教师变为观察者而不是参与者。学生们在信息可达的情况下，会展现出今后踏入社会所需要的协作能力、组织能力、学习能力和群体智慧。

2005年，我家有了一片地，小小一亩，我种上了葡萄。那年，葡萄丰产，我想酿葡萄酒。就在那年，我发现淘宝网上已经有人专门卖葡萄酒引、酒罐子、生产器具和葡萄防鸟罩，这一切只为我这种自己家偶然种葡萄酿酒的人准备的，当年这个葡萄淘宝店只服务于我这样的大城市“葡萄创客”，在没有云的时代，根本没有这个市场。今天，你如果在网上找这样的店，已经有几百家，服务于几万个全国的葡萄发烧友。在这些发烧友的葡萄酿酒俱乐部中，是没有教师的，但比起有教师的年代，大家的装备更加专业、学习更加高效。