流体力学的重要性精选(九篇)

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第1篇：流体力学的重要性范文

一、流体力学课堂的教学方法

流体力学是工程技术专业的基础课程，其课程性质决定了其课堂教学的内容理论性知识多、记忆量大，比较枯燥。学生在进行学习的过程中，容易产生乏味感和懈怠感，导致流体力学的课堂效果不佳，学生对知识点的掌握情况不好等问题。在课堂上学生无法做到全神贯注地学习和理解，也就使学生无法做到对知识点的有效掌握，就会使学生的学习兴趣下降。特别是流体力学与其他学科和行业都有一定的联系，学生在学习过程中如果不能理解所学的知识点，对其在其他相关学科中的学习也有一定的阻碍。由于流体力学是一门基础性学科，学生在进行学习时，其基本的任务是要将流体力学的理论知识与重点深入地理解和掌握，但学生往往忽视了基础知识以及理论知识的重要性，过分地关注在例如方程推导等内容上，使学生的学习出现断层，无法做到整体的理解和掌握。针对这些问题，教师可以在课堂中进行一定的改革和变化。首先，教师可以在每日上课前对本次课程所要讲解的内容进行引导。通过精彩的引言，将本次课程所讲的内容与前后知识点相结合，使学生能够得到具有极大吸引力以及趣味性的课堂形式。在进行讲解过程中可以将流体力学知识与生活中的自然现象以及科学原理进行阐释，从生活中带入，使学生产生共鸣，进而做到有效的学习。而在课堂结束后，为了保证学生的学习效果，检查学生的记忆效果，则可以为学生进行别致的课后作业，在课后作业的帮助下，使学生能够有效地记忆知识点和概念，使学生能够改善知识点掌握不良的情况，为学生在其他学科的学习中增添助力。而教师在教学过程中，对学生的引导也十分重要。学生在学习过程中，容易出现学习内容理解偏颇、学习方法不当以及学习的重点掌握不明等问题，这时教师应对学生进行积极有效的引导，特别是在概念的记忆方面，引导学生以记忆概念为主的学习方法，防止学生过分追求解题而导致的知识点记忆断层。教师在每章节的教学后，应对学生进行一定的复习教学与指导，帮助学生明确每一章节的重要内容，并对学生的知识理解做到有效的掌握和补充。

二、多媒体教学与传统教学相结合

多媒体教学作为当前较为先进的教学方式，对丰富教学内容，增添教学形式都有重要的地位和作用。多媒体教学目前也成为流体力学教学过程中重要的教学形式之一。多媒体教学与传统教学不同的地方在于，教师不需要在课堂上利用板书进行教学内容的展示和讲解，在教学过程中，能够加快教师的教学进度，使学生能够轻松地完成繁重的教学任务，并通过多媒体教学形式，在较为复杂且理解性较强的知识点的学习过程中，能够通过动画、图像、视频以及声音等内容进行辅讲解，使学生更好地理解所要掌握的内容。但多媒体教学也存在着一定的缺陷，例如在多媒体教学的模式下，教师不需要通过板书进行讲解和推导，学生理解和记忆的时间短，无法保证所有学生都能够做到对所讲知识有效地理解和掌握，而多媒体教学在师生互动方面也存在一定的缺陷，学生与教师的互动减少，教师则无法通过学生的反馈调整教学的进度和速度，使学生在高压高速的课堂氛围下进行学习，长时间就会造成学生注意力不集中，教学效果大打折扣。可见，多媒体教学与传统教学，在教学过程中缺一不可。可以通过对二者的结合，将多媒体教学与传统教学的优势与劣势互补，以做到最有效最积极的课堂教学形式和效果。

三、结语

第2篇：流体力学的重要性范文

1、病例与方法

1.1病例：20例患者中，有机磷农药中毒4例，安定类镇静药物7例，毒鼠强中毒2例，氨苯碱中毒1例，噻庚啶中毒1例，高度酒精中毒3例，毒蛇咬伤1例，除糖灵中毒1例。其中男11例，女9例，年龄16～80岁，平均44.2岁，中毒至血液净化时间约6～72 h，所有20例皆为出现昏迷，呼吸不规则及呼吸机危重患者，设立对照组18例，是同期收治的因非医疗原因，不能做血液净化治疗的危重型中毒患者，两组一般情况，经统计学处理，差异无统计学意义（P>0.05）。

1.2治疗方法：本研究的36例患者均经口服中毒，有2例患者（有机磷中毒）通过皮肤吸收中毒，发病12 h内给予洗胃治疗，12 h以上患者不予洗胃，全部患者给予吸氧―呼吸机支持（其中8例患者给予气管插管给予有创呼吸机治疗）及其他生命支持治疗，有机磷中毒患者均给予解磷定及阿托品治疗，使患 者达到阿托品化逐渐减量维持治疗，治疗组在基础治疗上加用HP+HD治疗，血液灌流器采用珠海丽珠公司生产的HA-230、HA-330型，树脂血液灌流器，所有治疗组患者均采用深静脉插管建立血管道路。血液灌流器串联于透析器之前，采用低分子肝素立迈青抗凝及治疗，根据患者凝血系列化验及有无明显出血倾向选择肝素用量，血流量150～200 ml/min，每组治疗时间3 h，对服毒量大、病情极危重的患者，中间更换灌流器，继续治疗，治疗周期为每天1次或隔日1次，所有灌流器及透析器均采用肝素盐水预冲。

1.3统计学处理、计量资料用均值±标准差（~x±S）表示，组间比较采用t检验，计数资料用X2检验，P

2、结果：治疗组患者昏迷持续时间，呼吸机撤机时间，平均住院天数，明显短于对照组，治愈率明显高于对照组，病死率明显低于对照组，临床疗效两组对比见表1。

第3篇：流体力学的重要性范文

关键词：工程流体力学；教学改革；第一次课

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）24-0218-02

工程流体力学课程在我校这一工科院校中，长期以来，本科生在未学习之前，已经从他人那里了解到，这门课很难，不好学，不好过关。学生认为流体力学难学的后果，直接反映在多年来很少有人、甚至无人报考我校工科流体力学方向的硕士和博士，致使我校工程流体力学方向后续人才短缺，学科建设出现重重困难。那么作者希望学生在学习这门课程的过程中，是轻松、主动而有兴趣地去学习。为了帮助学生克服畏难情绪，对工程流体力学课程学习产生兴趣，轻松学好这门课，作者在十几年的教学过程当中，积累了一些经验。开好头，为课程打好良好的第一印象非常关键，所以作者非常重视第一次课的讲授内容，以增强学生学习信心和培养学习兴趣为主要目的，为顺利完成该课程的学习奠定基础。

一、第一次课的教学内容

在第一次课，首先自我介绍，然后点名相互认识，留下联系方式，介绍教材和参考书，授课的章节和学时安排等常规内容外，讲授内容主要分为两大块：（1）上课要求；（2）绪论。

1.上课要求。上课要求主要包括课程学习目的和意义、出席和上课纪律要求、作业和实验报告要求、考核方法等内容。①学习目的和意义。学习目的和意义按照大纲要求，掌握流体力学的基本知识，及其解决问题的基本方法和基本实验技能。强调“基本”的含义，因为是首次接触本课程，系统介绍流体力学知识，对大家的要求是“基本”的，同时也强调仅这些即将学的基本知识也能够解决一些工程应用的问题，并简单举例。②出席和上课纪律要求。出席和上课纪律应该遵守学校规定，但是考虑到学生个体的不同。所以有必要让学生清楚什么样的行为是被接受的、允许的，不要出现行为困难的问题。③作业和实验报告要求。作业和实验报告会出现抄袭现象，回避是没有用的，所以上课时直接指出来，希望将抄袭现象弱化。指出要借鉴，而不是抄袭。这样大大降低了学生不经过理解地抄袭作业现象。④考核方法。将考核方式明确地告诉学生，是平时成绩和课程结束后的闭卷考试成绩各占一定比例，综合评出成绩。并计算出考核通过的最低考试成绩。同时强调不存在不通过比例。这样可以避免两种不良现象发生，一是学生会盲目认为很难学，不能过关而放弃学习，二是成绩差的学生会因为排名总在后面，而放弃学习。

2.绪论。绪论主要包括工程流体力学研究内容、课程特点、研究方法、解题步骤、学习方法和大学生认知阶段，等等方面。重点讲前三点涉及的内容。①流体力学研究内容。讲述工程流体力学研究内容首先展开讲解的是研究对象为流体，此时虽然没有讲流体的定义，但是还是提出请学生举例哪些物质是流体？让学生从最简单的问题开始流体力学知识的学习。学生说对了予以肯定。学生会将多相流和塑性物质列进来，也要说清楚与本课程所学流体的区别和联系，并将学生想不到的流体补充出来，还告诉学生目前最新研究方向在处理流固相互作用时有提出将固体处理为特殊流体，以简化流固交界面的处理；还有已有研究表明固体颗粒的高速运动遵循流体力学规律，以及当车流量和人流量很大时，被称为交通流，犹如流体流动一样，那么在后续课程讲解中可将高密度、大流量的人群流动现象用来形象化的阐述流体的运动规律，帮助学生理解抽象的流体运动规律，使问题直观。还需要指出，最常见的流体是空气和水，人类无时无刻不处于空气和水当中，提醒学生在学习的过程中，可以将所学知识放到自己熟悉的环境中去理解，比如池塘或小河中的水、教室里的空气，等等。将理论知识与生活结合起来，既能帮助理解所学知识，又能将知识应用起来，提高学习兴趣。②流体力学课程特点。流体力学课程的特点主要讲三点，一是一门技术（专业）基础性课程；二是用场的观点研究问题；三是概念多、公式多。它是一门专业基础课，从实践中抽象出来，再应用到实践中去；所以课程知识可用于解决工程实际问题。用场的观点研究问题。首先提问，说到“场”大家会想到什么？有的同学很高端大气上档次地回答重力场、电场、磁场，那我继续问还有呢？有的学生开玩笑说操场，好像在说操场不够档次、不够科学。而我肯定“操场”，因为是相同的“场”字嘛，而且还有工场、商场、广场等。然后引导学生思考，既然用相同的“场”字，其中必有共同点，它是什么？学生想出来了，是某某占据的空间。以此类推，流体占据的空间就是“流场”，概念很容易就被理解了。同时还让学生意识到科学不是高不可攀的，做科学时不要端起架子，它是很贴近生活的。流场的概念出来了，但是其空间的大小呢？这个问题也必须解释清楚。首先提出两个问题让学生思考：海洋是海水占据的空间，是一个流场吗？大气层是空气占据的空间，是一个流场吗？其实流场的大小与我们要研究的空间范围有关。比如，我们现在想知道教室内空气的温度分布，那么要分析的流场就是教室内空气占据的空间；如果要预报中国天气，那么中国上空的大气层或者更大范围就是要研究的流场；如果想了解南海海洋环流、潮汐流动等，南海海水占据的空间就是要求解的流场。将抽象概念与实际结合，在易于理解的同时，引起学习兴趣。在此基础上，进一步与物理量场联系起来，流场中的物理量，比如速度，是时间和空间函数，被称为速度场，还有压力场，等等。场是具有连续无穷维自由度的系统，那么流场的速度场、压力场，等等具有连续性，与第一章中连续介质假设内容一致，在这里提到，为后面学习埋下伏笔。概念多、公式多的原因是因为在以前的学习过程中鲜有接触与流体力学有关的知识，导致大量的专业术语集中出现。但是这些概念、公式并不是全新的。比如流体质点的概念与以前物理中所学的质点概念是很一致的；多的公式其实是质量守恒定律、牛顿定律、能量守恒定律、动量定理，等等在流体力学中的表达形式，比如连续性方程是质量守恒定律的表达形式，伯努利方程与能量守恒定律相吻合，欧拉方程、Navier-Stokes方程是牛顿运动定律的表现形式，动量方程是动量定理的表达，把要学到的主要方程名称在此叙述一遍，目的是让学生有个初步接触，为后续学习打下铺垫。③流体力学研究方法。流体力学研究方法主要有三种：解析方法、实验方法和数值计算方法。本课程主要介绍解析方法，有一章是专门介绍实验研究方法的，而数值计算方法本课程几乎不涉及，由计算流体力学讲解。并强调，求解的基本方程是连续性方程、欧拉方程或Navier-Stokes方程，那么为什么基本方程一样，可以求解出各种不同的流动？于是提出边界条件和初始条件的概念，使边界条件和初始条件的重要性一目了然；也为后续学习打下基础，并引起学生的兴趣和重视。

二、结论与展望

通过第一次课，使学生对整个课程的要求、特点、内容有一个整体了解，做到心中有数，克服不良情绪，从不同方面让学生做好学习的心理准备。第一次课，如果是一个良好开端，并为后续学习做了大量铺垫，使学生获得了自信，并激发了其学习的兴趣，学生后面的学习将会顺利很多。工程流体力学是大部分工程专业的重要基础课程，作者希望学生灵活掌握流体力学知识，并能够在工作中活学活用。

参考文献：

[1]许维德.流体力学[M].北京：国防工业出版社，1979.

[2]张也影.流体力学[M].北京：高等教育出版社，1999.

第4篇：流体力学的重要性范文

[论文摘要]论文结合教学实践，提出了以传统教学模式为主、以现代化教学手段为辅的教学方法。结合实例讲清楚基本概念，够用为度重点突出理论公式的应用是常规教学应遵循的模式，并与多媒体辅助教学手段有机地结合起来，力求课堂教学的形式和方法多样化，既能保证课堂信息量大，又能避免单纯多媒体授课的不足，达到提高教学效果、提升教学质量的目的。

一、前言

《流体力学》是研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间的相互作用规律的科学，它建立在现场观测、实验室模拟、经典理论分析、数值计算基础上，具有严谨的理论性、原理的抽象性、概念多、方程推导繁杂等特点，对学生具备高等数学知识及综合分析与处理问题能力的要求较高，因而大部分学生觉得该课程抽象、枯燥、难懂，普遍缺乏对流体力学理论的感性认识，都有某种程度的畏惧感，导致教师难教、学生难懂成为较普遍的现象。

我校机械设计制造及自动化、过程装备与控制工程、土木工程、安全工程、采矿工程、环境工程、矿物加工工程、建筑环境与设备工程、工程力学等专业的学生都须具备不同程度的流体力学知识和技能，它是各专业后续课程如：液压传动、水力学、流体机械、空气调节、传热学等课程的基础。

为此，作者通过教学实践，就多样化的教学方法、更新的教学内容、引入高科技的教学手段等方面进行探讨，以期提高《流体力学》的教学质量。

二、以传统课堂教学为主

《流体力学》的课程体系分为基本理论、基本应用和专门课题三大知识模块，它要求学生具备扎实的微积分知识、力学知识等。学生在接触流体力学课程伊始，对抽象的理论理解速度慢，对枯燥的公式及其推导过程容易厌烦，因而《流体力学》的教学应该以传统教学方法为主。因为在传统的课堂教学中，学生获取知识主要是听教师讲课，通过板书教师细致耐心地阐述概念、推导公式、突出重点、强调难点，以学生容易接受的讲课速度，留给学生更多的思考和消化的时间，再配合上教师的表情、手势、师生之间的互动，会达到很好的教学效果。

(一)结合实例，讲清楚基本概念

流体力学的概念多、现象多，且很多概念和现象比较抽象，难以理解，诸如：拉格朗日法、欧拉法、流线、迹线、边界层等。因而利用身边的实例对这些抽象的概念进行讲解，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，学生们很难理解。为了将概念通俗化，上课时笔者以城市公共交通部门统计客运量所采用两种方法为例：①在每一辆公交车上安排记录员，记录每辆车在不同时刻（站点）上下车人数，此法类似于拉格朗日法的质点跟踪，它与迹线的定义对应；②在每一公交站点安排记录员，记录不同时刻经过该站点车辆的上下车人数，此法等同于欧拉法，与流线的定义对应。

在讲解伯努利方程原理的时候，例举1912年“豪克”号铁甲巡洋舰与同行疾驶“奥林匹克”号远洋轮相撞的船吸现象，让学生清楚掌握流体的压强与它的流速有关，流速越大，压强越小；反之亦然。

概念是公式推演的基石，没有准确的概念，后续的公式推演几乎难以为继，清晰的概念会使公式的讲解和推演变得更加简易。利用浅显易懂的生活实例来阐述抽象的概念及其之间的内部联系和区别，教师易教、学生易懂，将会达到事半功倍的效果。

（二）以用为度，重点突出理论公式的应用

伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的具体应用，是流体静力学和流体动力学的基础，始终贯穿着整篇教材。在讲解该理论公式的时候，先从容易理解的静力学平衡微分方程推导开始，强调公式所依据的原理是牛顿第二定律，假设条件是平衡、理想、静止的流体，重点引导学生如何理解公式各项的几何意义和物理含义，掌握公式的实际应用。这样学习到后面的动力学伯努利方程时，先易后难、循序渐进，学生就觉得不会那么深奥。在讲解相对平衡的流体压强分布规律时，就要求学生必须掌握推导过程，因为它在解决一般平衡流体内部的压强分布规律及其对固体壁面的作用力问题时非常重要。而对于连续性方程和动量方程的学习，只强调记住结论和理解公式中各个物理量的含义。这样做，有效地避免了大量公式繁琐的推导给学生带来的畏难情绪，也能够做到以用为度、重点突出。

不可否认，依靠粉笔与黑板的教学条件、以教师为主体的传统教学模式，教学形式单一，教学手段不先进，教学效率不高，适应不了课程教学学时少、受教育学生数增加的情况。

三、以现代化的教学手段为辅

当前以计算机多媒体技术为主的现代化教学手段已经普遍地应用于高校的教学中。制作教学用的视频、多媒体软件、电子课件等素材，作为课堂教学有力的辅助教学手段，可以在有限的时间内，利用图文并茂的信息传播方式，将课程内容及有关背景资料以影像、图片等形式，直观地传播给学习者，将流体力学中抽象的概念和理论具体化、形象化，激发学生学习兴趣，使得学生能够从感性认识开始，逐步上升到理性认识，进而能够达到运用知识解决问题的能力。

结合流体力学精品课程的建设，教学团队制作了流体力学多媒体电子教案，并在教学过程中不断完善，逐步取得了良好的教学效果。在设计与制作多媒体课件时，遵循课堂教学的基本规律，既发挥传统板书教学中容易带动学生思路、逐条在黑板上书写的特点，在课件制作中根据讲解的进度逐条展现公式条目等内容，同时又将难以理解、难以用语言描述的拉格朗日法和欧拉法、流线、边界层和紊流等抽象概念和流动现象，以多媒体的方式在课堂上直观地呈现出来，帮助学生建立清晰的印象。教学团队收集、制作了大量的多媒体素材，例如在讲解雷诺判据的时候，制作了雷诺实验的FLIASH素材，以动画的形式向学生展示了流体流动的两种不同状态，以及流态判据—雷诺数与流动速度、管径、流体种类有关系。运用多媒体辅助手段表达后，能够帮助学生很好地理解课程的重、难点，提高教学效率。利用多媒体技术，还可以制作需占用大量时间板书和不易通过板书表述的内容，提高了教学效率。

多媒体教学的内容一定要做到提纲挈领、重点突出，有所为有所不为。多媒体技术没有好坏之分，只有合理使用与不当使用之别。但是实践应用中，发现有的教师完全抛弃以往的黑板式教学模式，离开多媒体手段就上不了课；有的教师将教材内容全部照搬到了课件中，自己就成了的幻灯片放映员，“照机宣科”；有的教师制作的多媒体课件过分追求课件的美观性，界面过于华丽，淡化了教学重点；也有的教师忽略学生对课件内容理解消化的时间，致使学生的思维跟不上教师讲解的速度，降低了教学效果。上述现象将会造成一种新形式的“满堂灌”，只不过是由“人灌”变成“机灌”而已。

四、总结

流体力学作为一门专业基础课程，其重要性不言而喻。传统教学模式能够将前后知识贯通，突出重点，化烦就简、引入实例形象阐述概念原理，促进知识的系统化进程；多媒体教学能将难于理解的知识通过图文、音像生动地显现出来，帮助学生理解性记忆。借助于先进的教学手段，将多媒体辅助教学手段与传统教学方法有机地结合起来，力求课堂教学的形式和方法多样化，既能保证课堂信息量大，又能避免单纯多媒体授课的不足，才能提高教学效果、提升教学质量。以上是笔者在流体力学教学实践中的体会，愿与同行共同切磋。

基金项目：2009年安徽省教育厅《流体力学》精品课程

[参考文献]

[1]许贤良,王传礼,张军等．流体力学[M]．北京:国防工业出版社,2006．

第5篇：流体力学的重要性范文

Key words： the CDIO Engineering Educational Model；engineering fluid dynamics；teaching innovation；third-grade project

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）11-0217-04

0 引言

随着中国工业化进程的不断推进和“再工业化”战略的提出[1]，我国需要一大批有着扎实的专业知识、具备良好工程能力的工程师人才。应用型本科院校承担着培养创新能力和工程能力人才的重任。如何使毕业生具备良好的自主学习能力、团队合作意识、系统分析和动手能力，已成为我国高等工程教育改革的重点和难点。

CDIO是一种强调创新与工程实践的新型高等教育模式，其核心是将教学与工程实践紧密结合，以满足企业对工程人才知识结构和工程能力的需求，解决传统工科高等院校在人才培养中出现的重理论教学轻实践问题。按CDIO模式培养的学生，学习迁移能力、理论联系实践能力强，具备自主学习能力和“终生学习”的习惯，深受社会与企业欢迎[2，3]。

工程流体力学是力学的一个重要分支，侧重在生产生活上与气体和液体相关的工程实际应用，它不追求数学上的严密性，而是趋向于解决工程中出现的实际问题[4]。要求学生对试验研究、理论分析和数值计算有深入的理解，才能对实际工程问题进行定性、定量分析。将CDIO教学模式引入工程流体力学的课程教学改革中，更有利于提高学生的工程实践能力和水平。

1 工程流体力学课程存在的问题

1.1 理论教学困难

随着教学计划改革的进行，工程流体力学课程的教学计划课时由传统的50课时缩减为目前的32课时。其中，教学学时为26课时，实验学时为6课时，学时少，内容多，学生理解困难。

1.2 学生学习主动性差

传统课程理论性较强，需要熟练掌握的公式复杂，内容较为抽象，学生存在理解困难、理论与实践脱节等问题。同时实验环节学生的参与度很低，看多于做，更谈不上思考和理解。

1.3 考核方式单一

传统的笔试考核方式造成了学生学习依赖心里严重，学习迁移能力差等问题。只在乎基本理论的死记硬背和卷面考试，面对实际问题无从下手，难以判断学生对课程的掌握情况。

2 CDIO工程教育理念

CDIO工程教育模式是由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究团队于2001年创立的新型的工程教育模型。CDIO即构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate），包括了三个核心文件：1个愿景、1个大纲和12条标准[5]。根据工程师应具备的能力以逐级细化的方式表达出来，为工程教育改革提供了系统全面的指导，代表了当代工程教育的发展趋势。

CDIO工程教育模式从2005年引进我国以来，取得了令人瞩目的成就。燕山大学作为教育部机械类、电气类的CDIO工程教育模式研究与实践课题组试点的第一批高校之一，积极推进CDIO工程教育改革进程。自2008年春季学期开始实施基于CDIO模式的教学改革以来，已经培养了七届毕业生，积累了丰富的教学改革经验，并不断进行创新，为CDIO工程教育模式在中国的发展做出了一定的贡献。

3 规划调整基于现代工程环境下的“工程流体力学”课程体系

传统的工程流体力学教学体系已经不能满足当今社会对工程人才素质的需求。基于CDIO思想构建的新的课程体系，加强了对学生基础知识积累和运用的要求，强化工程实践环节，重视对学生动手能力的培养。同时，重点介绍工程流体力学的最新科学技术领域和工程领域的发展，以构建新型多层次课程教学体系。在实际改革进程中，要强调基础素质的培养，采用课堂理论教学、课下多层次实验和三级项目相结合的方法，注重与学生之间的交流与反馈，将基于CDIO的课程教育改革平稳、有序地进行[6]。

4 基于CDIO的课程具体教改内容

4.1 理论教学环节改革

针对工程流体力学学科基础性强，理论难度大，应用范围广的特点，基于CDIO思想的课程改革采用将授课内容精简，关键知识点精讲，综合性知识点布置主题性任务的方法，让学生主动学习，拓展知识面，培养了学生进行独立思考的能力。充分利用互联网资源以及教师的实际工程经验，对知识点进行剖析，增强学生对知识点的感性认识。同时制作大量的流体流动动画，展示最新工程流体力学学科应用资料，极大地丰富了教学资源，便于理解重要知识点，激发学生的学习兴趣和主动性。

4.2 实践教学环节改革

华裔诺贝尔物理学奖获得者李政道先生，在关于杰出科学人才培养的问题上特别强调实验精神和实验能力。基于CDIO思想课程改革的实践环节，以三级项目为主，多层次实验教学为辅，全面锻炼学生的知识检索能力，团队协作交流能力，多学科、大系统的掌控能力，并能够对学生知识的掌握情况进行深入的了解[7]。

工程流体力学三级项目包括：系统全面的任务要求，灵活多变的题目选择，细致的团队任务分工，明确的节点汇报形式，以及一套合理的考核机制。

以2014年秋季学期工程流体力学三级项目为例，要求每个班级的学生自行组队，3-5人一组，每组选出一个组长，分别从表1的六个题目中任选一个为题，对该题目进行分析、求解，明确组内成员分工，按时进行节点汇报，最后提交三级项目的课程报告和项目感想，抽签进行PPT汇报。

通过对学生的反馈信息和实际表现进行分析可以看出，三级项目的方法可以将CDIO教育改革理念与课程知识完美融合。不仅让学生对所学知识有了更加深刻的理解，锻炼工程实践能力，而且让教师的参与者和引领者作用得到充分发挥。

4.3 学风建设环节改革

工程流体力学课程的理论难度较大，采用传统的课堂式教学和单一卷面考核的方式，使学生只关注考试得高分，做实验不提前准备、不关注原理，更让一部分学生产生了课程学了也毫无用处的想法。

基于CDIO工程教育的流体力学课程改革，严格按照CDIO的12条标准与能力大纲的要求，设计出一套合理的、循序渐进的三级项目考核机制。在项目的进展过程中，学生需要付出很多的课余时间，对项目的相关内容进行广泛的搜索和学习，通过软件仿真、理论计算以及与工程应用对比等方式，使学生对所学知识有了更深刻的认识。同时，学生充分体会到了团队合作过程中，成员间交流、沟通、共享的重要性，体会到了集体智慧带来的冲击，以及团队合力完成项目的成就感。在听取其他小组汇报的过程中，对整个课程也有了更加深刻的理解。

4.4 教师身份转换环节改革

根据CDIO工程教育改革方案的要求，教师不仅仅是知识的传播者，更是知识交流的参与者和引导者[8]。教师在自身知识和工程经验积累的基础上，严格按照CDIO工程教育改革能力大纲要求，系统、全面地整理出独具特色的课堂教学教案。表2给出了工程流体力学课程某一个单位学时的部分课堂教学教案，只有按照详尽的能力大纲的要求，才能充分保障教学质量。在三级项目考核机制的进程中，每个小组都要与教师在课下进行深入的沟通和交流。这种轻松、愉悦的沟通方式，不仅拉近了教师与学生之间的距离，而且使教师能够更加充分地发挥参与者和引领者的作用，积极地引领学生走向自主学习和探索的阶段。

4.5 考核机制环节改革

与传统单一卷面考核的方式相比，基于CDIO工程教育改革的考察机制更加注重对学生学习态度和学习能力的考察。目前采用的考核方法是：课堂出勤0.1，平时作业0.1，实验成绩0.1，三级项目0.1，考试卷面成绩0.6。其中，三级项目由二部分组成：

①组内互评等分，总分5分，最优分和最差分相差不得小于1分，组内人均得分为4分；

②导师评分，总分5分，最优分和最差分相差不得小于1分。

实践证明，CDIO工程教育改革的考核机制更加公平、合理，克服了学生对卷面考试的依赖，提高了学习的积极性，同时保证了课程、实验和三级项目的正常有序进行。近三年的课程合格率由改革前的低于75%，稳步增长并保持在90%以上，获得了学生们的广泛认可。

5 结束语

第6篇：流体力学的重要性范文

关键词：圆柱绕流；卡门涡街；压差阻力

工程流体力学是机械、农工及能源动力等诸多学科的重要专业基础课程，在理工科课程体系中占有重要地位。工程流体力学理论性强、公式繁杂，仅通过教师的语言描述和公式推导来阐述问题，学生容易感到抽象，难以理解复杂流动问题的本质，因此在工程流体力学课程体系中，均设有不同比重的实验内容，帮助学生理解理论教学中难以形象描述的问题，加深对基础知识和各种流动现象的认知。其中圆柱绕流是一个既基础又复杂的流动问题，对学生流体力学基础知识和相关流动现象的学习与理解有重要的帮助。

1圆柱绕流现象描述

实际流体的圆柱绕流与理想流体有很大差异，随着雷诺数Re的变化，可能出现附面层的转捩和分离、旋涡的生成和脱落、旋涡相互干扰等现象。在不同的雷诺数下，圆柱绕流的流动特点及阻力的组成如下[1]：Re<1时，流场与理想流体圆柱绕流类似，流动左右和前后对称，圆柱阻力仅有摩擦阻力。当雷诺数增大到2<Re<30时，在粘性和逆压梯度的综合作用下，圆柱背面附面层发生分离并产生旋涡，诱发压差阻力。但由于粘性力较大，圆柱背面的旋涡是对称的。圆柱的阻力由摩擦阻力和压差阻力组成，两种阻力同等重要。雷诺数40<Re<90时，流动的惯性力增大，圆柱背面的旋涡开始变得不稳定，对称涡开始摆动。此时摩擦阻力和压差阻力仍都不能忽略。雷诺数继续增大时，摆动的旋涡开始周期性地脱离圆柱表面，形成两排向下游运动的涡街，即卡门涡街。当90<Re<150时，整个流场为层流状态，而当150<Re<300时，圆柱背后的尾流开始从层流向湍流过渡，圆柱的阻力仍由摩擦阻力和压差阻力构成，但压差阻力开始逐渐占据主导地位。当300<Re<2×105时，卡门涡街变得不稳定，逐渐失去其规律性和周期性，开始随机性脱落，随着雷诺数的继续增大，旋涡脱落的随机性也逐渐增大，最终形成混乱的回流区，圆柱背面的尾流为湍流状态，而边界层内的流动为层流状态。在这个雷诺数范围内，随着雷诺数的增加，圆柱表面的流动分离点逐渐前移，最终分离点可从圆柱背面移动到圆柱迎流面，圆柱的阻力主要是压力阻力。当Re>3×105时，流动分离点前边界层由层流状态转捩为湍流状态，湍流边界层能够抵抗较高的逆压梯度，抑制了流动分离，分离点从圆柱迎流面向下移动到背流面，尾迹区的宽度变窄，压差阻力迅速减小。虽然湍流边界层的摩擦阻力较大，但由于摩擦阻力只占总阻力的一小部分，圆柱的总阻力出现突然下降。通常把阻力下降的点称为临界点，临界点之前的状态称为亚临界状态，临界点之后的状态称为超临界状态。研究表明，粗糙表面圆柱体的临界点比光滑表面圆柱体要小得多，因此可通过将物体表面粗糙化来达到减阻的目的，如高尔夫球。当雷诺数继续增大到Re＞3×106，卡门涡街又会自动出现。

2圆柱绕流实验教学设备

学者们采用粒子图像测速（ParticleImageVelocime－try，PIV）等实验方法[2-3]以及基于大涡模拟（LargeEddySimulation，LES）和直接数值模拟（DirectNumericalSimu－lation，DNS）的计算流体动力学方法（ComputationalFluidDynamics，CFD）对圆柱绕流进行了详细研究[4-5]，得到了不同雷诺数下圆柱绕流流场特性，以及圆柱的阻力系数随雷诺数的变化特性。但PIV方法实验设施昂贵、实验条件复杂，而基于LES和DNS的数值模拟则要求较高的计算资源，均难以在教学中应用。目前，针对圆柱绕流在实验教学中的开展，主要有以下几种方式。（1）圆柱绕流流线显示实验。流线显示实验侧重于借助各种流场可视化技术，例如气泡法、烟流法、油流法等方法，呈现出圆柱绕流的流线分布、边界层转捩与分离、旋涡生成与脱落等流动现象。流线显示实验的雷诺数一般较小且调节范围有限。目前的实验设备主要针对流场驻点、源、汇等知识点的势流流谱显示，以及发生卡门涡街时圆柱体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、规则排列的双列线涡，一般采用流谱演示仪、流线仪及烟气流线演示仪等完成演示实验。（2）圆柱绕流阻力测试实验。阻力测试实验侧重于通过压力计、多管差压计和压力传感器等压力测量设备测量流动分离时圆柱表面不同角度的压强分布特性，观察流动分离引起的圆柱前后压强不对称，以及旋涡生成、脱落过程中圆柱表面压强分布特性，并通过积分得到圆柱的压差阻力。实验的雷诺数较大，一般采用小型教学风洞或者小型气动成相关测量。（3）圆柱绕流虚拟仿真实验。圆柱绕流现象可利用CFD方法进行数值模拟而得到，且能借助处理软件形象呈现出圆柱绕流的流场特性。但数值模拟过程较为复杂，要求学生有一定的计算流体动力学基础和求解相关问题的经验，不适合在教学中直接应用。因此，可借助CFD软件的二次开发功能，搭建圆柱绕流虚拟实验平台[6]，学生输入雷诺数等关键参数后，即可直观获得数值模拟的计算结果，帮助学生分析不同雷诺数下圆柱绕流的流场分布及旋涡形成的机理。总的来说，目前的圆柱绕流实验教学一般是针对某一雷诺数区域特定流动现象的验证性实验，而圆柱绕流随着雷诺数的变化会相继呈现出对称涡区、摆动涡区、卡门涡街，以及附面层分离等现象，目前的实验方法和内容不够全面，现有实验设备无法满足不同的实验目的；而基于CFD方法二次开发的虚拟仿真实验中，学生的参与度不够，且流动现象不如实体实验生动形象。因此针对雷诺数范围内的圆柱绕流问题，自主开发了圆柱绕流实验设备，观测不同雷诺数下圆柱绕流的流动特征，并测量圆柱表面的压强分布。

3实验设备设计开发

3.1工作流体的选择

目前的圆柱绕流实验一般选择空气或液体作为工作介质。采用空气作为工作介质时，无需排水设施，设备结构简单易于实现，一般采用烟流法实现流场可视化，并采用压力传感器测量圆柱表面的压强分布。但研究表明，烟气发生器产生的油烟不够稳定，空气流速调节范围有限，流场可视化效果不够理想；而且由于空气的密度较小，圆柱表面的压强变化也不大，不利于测压装置的测量。此外，采用空气作为工作介质时，为保证空气流动的均匀性等品质，实验一般需采用小型风洞或气动成，实验设备的成本较高，不利于在教学中推广应用。因此本实验选择液体作为工作介质。

3.2流场可视化及测压方法

工作介质为液体时，常用的流场可视化措施有油流法、染色剂法等，为了实验简单方便，选用水作为工作流体，并采用在圆柱前方添加染色剂的方法实现流场可视化。染色剂随周围流体一起运动，通过观测染色剂形态的演化，可分析圆柱背面发生的附面层分离和旋涡生成、脱落等现象。流体力学教学实验中，常用的压力测量方式有电测式和液柱式，测压仪器包括压力传感器和测压管、差压计等，其中压力传感器使用较为方便，可实现远程大范围测量，而测压管的精度较高，适用于低压实验场所。在圆柱绕流实验中，圆柱背面的流场本身是非定常的，而压力传感器的读数一般会在基准值附近漂移，无法分辨旋涡形成和脱落过程中的流场非定常效应。因此，选择采用多管测压计进行压力测量。

3.3实验设备结构方案设计

根据所确定的工作介质、流场可视化方法和压力测量方案，设计循环式圆柱绕流实验装置，如图1所示。实验装置由储水箱、水泵、稳压水箱、示踪剂、试验件、测压计、水槽、集水器和排水管等组件构成。实验过程中，水在水泵的作用下从储水箱流入稳压水箱中间部分，液面到达额定高度后从左侧溢流并流回储水箱，同时通过稳压板流入稳压水箱的右侧，水箱中间和右侧部分的液体高度保持不变。水从水箱右侧下方的圆孔匀速流出后进入水槽，并通过稳压板对水流进行整流后流入水槽试验段。水流流过试件后，再经稳压板到达水槽出口段并从水槽底部的出口流出，进入集水器，最后经排水管流回储水箱，构成流动循环。为了清楚地观察圆柱两侧旋涡生成、脱落及其相互干扰现象，在试验件前方两侧分别布置一个示踪剂加注口，通过细管连接上方的示踪剂储存罐。实验过程中，在两个示踪剂储存罐中分别加入染色剂，染色剂通过加注口流入到水中，并随周围流体一起流过圆柱试件。通过染色剂形态和位置的演化过程，即可直观地观察到圆柱背面发生的流动分离、旋涡生成和脱落等现象，同时通过观察不同颜色染色剂的相互掺混，可以分析圆柱两侧旋涡之间的相关干扰作用。圆柱试件为中空结构，安装在水槽的中间位置。为测量圆柱表面的压强分布，在圆柱表面0°~180°范围内每隔45°布置一个测压孔，测压孔通过试件内部的软管连接到测压计，试件设计为可旋转结构。实验过程中，记录多管测压计中不同测压管的读数，并通过旋转圆柱试件，使圆柱表面的测压孔指向不同的角度，即可得到圆柱表面的压强分布。通过观察圆柱背面压强的动态变化，并结合流场可视化现象，分析旋涡生成和脱落过程中圆柱背面流场两侧压强的变化特性。

4实验效果及改进设计

4.1实验效果

按照上述圆柱绕流实验装置的整体结构方案、流场可视化方案和压力测量方案加工各组件，其中试验台采用铝合金结构，储水箱和排水管采用PVC塑料，稳压水箱、圆柱试件、集水器和水槽的侧壁采用透明亚克力玻璃，水槽底面采用白色亚克力，方便观察流场中染色剂形态的变化。将各组件按照整体结果方案组装得到了圆柱绕流实验设备。实验结果表明，水槽中流量较小即流动的雷诺数较小时，流动较为稳定，在圆柱背侧可较为清晰地观察到流线的分布以及旋涡的生成和脱落等现象，实验效果明显，如图2所示。而在大流量及雷诺数较大时，圆柱背面的流态变为湍流，可以明显观察到杂乱无章的回流状态。在大流量下，多管测压计中不同测压管的读数有一定的差别，圆柱前后的压强分布不对称，表明圆柱背面发生了严重的流动分离现象，并产生了压差阻力。图2圆柱绕流实验流场特性

4.2不足与改进设计

实验过程中发现，本文所设计的圆柱绕流实验设备满足实验教学的基本需求，但仍有一定的不足，可通过改进设计优化实验效果，主要体现在以下方面。（1）大流量下流动不稳定。实验中水从稳压水箱的圆形小孔口中流出进入面积较大的方形水槽，流道形状和面积的突然变化会在局部产生旋涡，造成流动不稳定，影响流场可视化效果。可通过在出口和水槽试验段之间增加过渡段，改善流动品质。（2）圆柱表面压差显示效果不够明显。采用多管测压计进行压强测量时，圆柱表面的压强用液柱高度来表示，由于水的密度较大，在流量不大时，测压计中的液柱高度差并不大，读数不精确。为了方便读数与观察，可采用微压计放大读数，改善实验效果。

5结束语

针对圆柱绕流在工程流体力学课程教学中的重要性以及现有实验设备不能满足教学需求的问题，设计了圆柱绕流实验装置，通过在圆柱两侧添加不同颜色的染色剂观察圆柱绕流的流态，并利用多管测压计测量圆柱表面的压强。结果表明，实验装置实现了设计目标，但仍存在一些不足，可通过优化流道和采用微压计改善实验效果。

参考文献：

[1]刘宏升，孙文策.工程流体力学[M].大连：大连理工大学出版社，2015.

[2]余英俊，胡晓，石小涛，等.基于简易PIV的圆柱绕流压力场重构[J].长江科学院院报，2019，36（6）：42-48+53.

[3]张文杰，马国印，魏新利.圆柱绕流的数值模拟与PIV测试研究[J].河南化工，2007（5）：27-29.

[4]郝乐，陈龙，倪明玖.流向磁场作用

下圆柱绕流的直接数值模拟[J].力学学报，2020，52（6）：1645-1654.

[5]闵强利.基于LES方法的三维瞬态圆柱绕流模拟[J].水雷战与舰船防护，2010，18（4）：28-31+36.

第7篇：流体力学的重要性范文

论文摘要：以培养热能动力类高素质创新型人才为目标，以“研究性教学”理念为引导，整合技术基础课教学资源，加强教学团队建设，按照“拓宽基础、注重实践、注重创新”的思路全面改革课程体系和教学内容、方法、手段，优化培养过程，实现科研与教学结合，技术基础课程教学与创新研修课程教学和大学生科技创新指导相结合，进一步增多实践性教学环节加强对学生科研能力的培养，在实践中取得较好的效果。

高等教育肩负着培养高素质专门人才和拔尖创新人才的重要使命。为适应我国经济社会的快速、健康和可持续发展，全面贯彻落实科学发展观，教育部先后实施了“本科教学工作水平评估”和“高等学校本科教学质量与教学改革工程”等重大举措，以期深化高等学校教学改革，提高人才培养的能力和水平，更好地满足经济社会发展对高素质创新性人才的需要。哈尔滨工业大学以此为契机，全校范围开展教育思想大讨论和相关专题研讨会，进一步理清了学校精英教育的办学指导思想和目标定位，通过构建通识教育与专业教育相结合的人才培养模式，面向国家与社会需求，培养“研究型、个性化、精英式”且具有国际竞争力的高素质人才。

哈尔滨工业大学能源学院教学工作具有优良的传统，主要沿袭了原苏联的教学模式，培养了一大批各领域的杰出人才，培养的学生基础扎实、动手能力强。但学院原有的培养模式的教学效果同学校确立的“研究型、个性化、精英式”培养目标的要求还有差距。传统教学方式是以知识的传授为中心的，教师传授的知识按形式逻辑演绎法的要求构建成简明的知识体系，[1]没有体现知识发现、理论形成的过程，人类在科学发现、技术发明和工程应用中许多巧妙的思维被淹没在繁杂的理论知识中，不利于学生能力培养。开展“研究性教学”、培养学生科研能力和创新能力是教学改革的方向。[2]技术基础课是基础课与专业课之间承前启后的桥梁与纽带，在学生专业能力培养方面具有重要作用，技术基础课的学生覆盖面广，教学改革能使更多学生受益。

一、确立研究性教学理念，明确基础课教学目标

研究性教学应成为现代教学理念的构成要素，它是对传统的传递式——被动接受式的教育理念的革新。研究性教学和学习的实践要求把“答案”变成“问题”，进而在对“问题”的追问中建构教学和学习的方法。研究性教学和学习越来越受到广大教师和学生的重视。[2]“组织工程流体力学”、“传热学”、“燃烧学”、“工程热力学”等技术基础课程的任课教师成立教学改革团队，针对性地开展教育思想和理念的讨论，以“研究性教学”理念为引导，按照“拓宽基础、注重实践、注重创新”的思路改革课程体系和教学内容、方法、手段，优化培养过程，在普遍提高学生综合素质、培养学生创新能力的基础上，为学有余力的学生的个性化发展提供了“创新研修课”、“科技创新”指导等环节，实现精英式培养，取得较好的效果。

围绕学校“研究型、个性化、精英式”的培养目标，进一步明确热能动力类本科生专业知识、专业能力和综合素质的培养目标。在继承哈尔滨工业大学热能动力类专业教学优良传统的基础上，开展先进教育教学理念学习研究，完成了省级教改项目三项。积极实践“研究性教学”的理念，培养热能动力类高素质创新型人才。

二、加强教学团队建设，注重对青年教师的培养

1.搭建技术基础课任课教师交流平台

过去热能动力类技术基础课程的任课教师分属不同的专业方向，承担各自的技术基础课程教学工作，交流很少。课题组成立后，建立了教学例会制度，课题组成员定期交流，讨论技术基础课的教育教学理念；分析技术基础课程之间的联系，优化教学内容，实现课程间的融会贯通、资源共享，为后续课程体系改革提供了前提条件；通过观摩名师教学录像、总结教学经验、讨论教学的难点、疑点，提高了教学团队整体的教学水平。2009年，热能动力类技术基础课程教学团队被评为国家级教学团队。

2.落实青年教师导师制

建立、完善了青年教师导师制度，为每位青年教师配备一名教学经验丰富的指导教师，通过教学示范和课堂点评等环节，青年教师教学水平迅速提高。教学团队40岁以下青年教师在学院的青年教师教学基本功大赛中都获得一等奖，在学校的青年教师教学基本功大赛中都获得二等奖以上奖励。

三、开展全方位课程建设，改进教学内容、方法和手段

1.改进教学内容

热能动力类技术基础课程原有的教学内容相对陈旧，没有突出对学生的专业能力的培养。按照专业发展需要和学科自身的科学性、系统性、完整性，逐步优化教学内容。借鉴了国际一流大学的相关教学教材，对原有教材进行修订补充，增加了本领域科学和技术的最新发展和热门问题。同时，坚持教学与科研的有机结合，在授课过程中穿插授课教师的科研经历，一方面使授课内容更为生动，另一方面也向学生们展现了专业未来前景，提高了学生学习的动力。

2.改革教学方法

针对技术基础课传统教学模式在学生创新能力和工程能力培养方面的局限性，在教学中进行一系列渐进式改革。逐步摒弃“照本宣科”、“灌输式”教学模式，根据课程和教学内容特点，灵活运用“启发式”、“案例式”、“探索式”等多种教学方法。将教学内容、教学媒体、教师活动、学生活动等课堂教学要素有机组织起来，发挥整体的最大效能。教学以“培养学生分析问题、解决问题能力，为专业课程打基础”为原则，将理论学习与实践训练有机地结合起来，强调学生通过主动探求问题解决的途径和方法，激发学生的学习兴趣，鼓励学生大胆提问、积极发言，促进师生互动，努力实现以教师为主导，学生为主体的新型教学模式。

灵活运用启发式教学方法，通过让学生从事类似于科学家发现真理的学习活动，调动其学习的主动性和积极性，掌握学习理论与发现问题的方法。例如笔者在流体力学教学的流动阻力及能量损失这一章教学中，不但讲解了教科书中要求学生掌握的知识，而且还收集了大量的史实资料，例如把雷诺、普朗特、尼古拉兹等科学家当时研究的思路、考虑问题的方法以及研究方式的特点介绍给学生，并让学生自己模拟或重现当时的发现过程，让学生学习和体会一下科学家创造性工作的过程。

尝试将专利分析引入技术基础课程的教学，从公开的发明专利细节中，分析其理论基础和发明人的创新思想及技术创新的一般规律。发明专利具有实用性，具有在工业上应用的可能性，要解决的是工程实际问题。[3]对发明专利的分析是培养学生创新能力和工程能力的有效方法。

教学过程注重基本理论在专业中的应用，学生参与程度高，积极配合，课堂教学气氛活跃，互动效果好。

3.采用传统教学手段与现代教育技术相结合

在教学过程中，笔者越来越感到传统的教学方法和多媒体技术相结合对于提高教学质量的重要性。研制的技术基础课的CAI课件集文字、图片、动画、录像、声音于一体，充分应用现代教育技术和多媒体教学的优点，使教学方法多样化、现代化，改变了传统的“黑板＋粉笔”的单一模式。流体力学CAI使抽象的流体力学概念与理论形象化、具体化。例如：流线的定义——流线是表示某一瞬时流体各点趋势的曲线，曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向相重合。传统模式无法形象地表现出抽象的概念，用多媒体技术来显示流线，结果一目了然。这些方法弥补了传统教学在时间、空间等方面的不足，特别是在调整教学计划，压缩教学学时的改革中，它是解决教学内容多与教学时数少这一矛盾的有效途径之一。变静为动，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。省时省力，使教学化难为易，增加工程或实践实例，施行理论与实践并重的教学方法，使教学效果明显提高。

授课采用多媒体形式，幻灯片形象、生动、内容丰富但不繁杂，结合CAI课件讲述，思路更加清晰，遇到相对复杂的问题，又以板书体现，板书结构清楚，让学生能够深刻理解所讲述的内容。学生认真听课、认真做好笔记，积极配合教师。将多媒体技术的运用与传统教学手段、教学形式的改革统一起来，取得较好的教学效果。

4.改革课程考核方式，突出能力考察，推行累加式考试

革新传统的考试模式，借鉴欧美大学的考核目标、考试方法与考试思路，结合热能动力类技术基础课程特点，深化考核内容和考试方式改革。全面采用累加式考试方法，以综合评价与过程评价为主，考试手段多样，不仅限于笔试，根据课程情况，采用闭卷考试、开卷考试、课堂讨论、平时作业、阶段测试、课程设计、计算机编程、课程报告、专业外语资料阅读、长摘要撰写、实验等多种形式，全面考察和评价学生对所学知识的综合运用和解决实际问题的能力，充分挖掘课程的教学深度和广度，从而培养学生运用所学知识解决问题的能力，考察学生的创新精神和实践能力。通过考试方法改革，改变过去期末一张考卷定成绩的做法。实践表明，考试方法改革对提高学生出勤率、促进学生听讲和培养专业能力都是有益处的。

四、注重实践环节，提高学生科研实践能力和创新能力

1.整合实践教学资源，建立开放式实验平台

实验教学是书本知识与工程实际相结合的重要纽带，是培养学生独立工作能力、解决工程问题的综合能力、自主创新能力的主要途径，对提高本科教学质量起着十分关键的作用。通过成立学院实验教学中心，整合学院原有的技术基础课程实验教学资源，构建了相互配套、资源共享、类别层次清晰、结构优化、充满活力的实验教学管理新体系。强化实验教学建设，部分知识完全通过实验来认识和学习，实验教学突出对学生实验操作技能和学生动手能力的培养，技术基础课任课教师参与开发引进了多个新实验项目和实验装置，增加设计性试验，开阔学生视野，启迪思维，提高了学生的创新意识和动手能力。与研究所共建科技创新实验室，为本科生科技创新提供实验平台。

2.技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合，实现精英式培养

由于授课学时等因素限制，技术基础课的研究性教学效果受到制约。所以笔者认为应以学生科研能力培养为主线，统筹规划研究性教学的教学环节，将技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合，在教师相对稳定的科研方向上，将科研项目内容引入教学，教师将科研成果与所讲授内容有机结合，理论联系实际，能够激发学生的兴趣，活跃学生的思维，提高学生分析问题、解决问题的能力。学生通过参与科研项目，加深对专业基础课知识和理论的理解，科研能力和创新能力得到显著提高。

五、教学改革效果

以“研究性教学”理念为引导，开展教学团队建设和课程建设，效果显著。热能动力类技术基础课程教学团队被评为国家级教学团队，教学团队的青年教师成为教学骨干，40岁以下青年教师在学院的青年教师教学基本功大赛中都获得一等奖，在学校的青年教师教学基本功大赛中都获得二等奖以上奖励。“工程流体力学”、“传热学”课程被评为国家精品课程、“燃烧学”课程评为黑龙江省精品课程，“工程热力学”课程被评为哈尔滨工业大学优秀课程。完成黑龙江省新世纪教学改革项目三项，以上教学成果实现网上共享。

本课题提出的热能动力类技术基础课程创新教学模式，经过多年实践，在对学生科研能力、创新能力培养方面取得了很好的效果，指导本科生多次在国家级和校级科技竞赛获奖。本科生参与申请发明专利，并在核心以上专业期刊。

六、结语

在“研究性教学”理念引导下，整合技术基础课教学资源，教学团队成员分布于不同专业方向，相互间的研讨和交流促进了教学理念和教学水平的提升，全方位改革课程内容、教学方法、教学手段，将教学和科研、技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合，实现多元化专业教育和精英式培养。

参考文献

[1]于歆杰，陆文娟，王树民.专业基础课中的研究型教学——清华大学电路原理课案例研究[J].高等工程教育研究，2006，（1）：118-121.

第8篇：流体力学的重要性范文

关键词：牛顿-莱布尼茨公式；拉普拉斯变换；分部积分法

Abstract：In this paper，an overview of the relevant contents of higher mathematics and engineering mathematics，this paper expounds the importance of both in practical application ，and through a simple example to illustrate the relation and distinction between ，and further proved the existence significance.

Key Words：Newtow leibniz formula；Laplace transform；division of integral method

中图分类号：G648文献标识码：B文章编号：1672-1578（2015）01-0023-01

1.高等数学与微积分

高等数学有着其特殊的位置，它既是一个专门的领域，又为其他领域提供科学的指导工具，而高等数学的核心内容是微积分。其一，微分的思想是微分学的基本思想方法之一，即在局部范围内用线性函数近似代替非线性函数，在几何上就是用直线代替曲线，这种思想在工程问题中经常被采用。微积分以简洁的方式将最值问题、曲线的切线问题、曲线长度及曲面面积问题归纳在一起，因此，微积分对解决实际问题是十分重要的。如已知物体运动的路程与时间的函数关系，求速度和加速度，在实际生活中可以判断汽车是否超速等。其二，积分也是高等数学的重要内容，是科研领域中重要的数学工具。积分包括不定积分和定积分：不定积分的解题方法有第一类换元法即凑微分，第二类换元法如三角代换、倒代换，分部积分法，有理函数的积分，其中分部积分法应用非常广泛。定积分的定义是由曲边梯形的面积引出的，先对曲边梯形进行分割，再近似替代，最后求和取极限，应用了有限与无限的思想。

牛顿-莱布尼茨公式是联系微分和积分的纽带，因为微分与积分共处于牛顿-莱布尼茨公式之中，在一定条件下可以相互转化。原函数求微分转化为导函数，导函数求积分转化为原函数。微积分在实际工程中的应用非常广泛，因此学好它是有必要的。

2.工程数学中的复变函数与积分变换

工程数学是在高等数学的基础上的知识延伸，也是更深入的研究，注重实用，它是工科学生处理工程中常见问题的理论工具，对解决实际问题有很大的贡献。

工程数学比高等数学较难理解一些，范围更宽一些，不同的专业侧重点不同，例如电子专业主要学习复变函数和积分变换。工程数学在工程应用方面涉及理论力学、材料力学、流体力学、弹性力学、电工学等领域的相关内容，被广泛的应用于自然科学、社会科学和工程技术中。

复变函数是以复数作为自变量的函数，它的许多理论和概念是由实数域拓展到复数域的。复变函数在实际中的应用很广泛，如解决流体力学、热学、电磁学、弹性理论中的平面问题等。它作为工程数学的重要分支之一，对解决实际问题有着重要的意义。在学习过程中，可以借助高数中的极限思想、连续和可导定义、初等函数、格林公式、定积分和曲线积分问题、实数域数项级数等知识，通过对比进行学习。在对比的过程中，通过比较二者的相同点和不同之处，可以加深同学对知识点的理解，使同学能更好地对知识点加以应用，进而提升学生的学习兴趣。积分变换是一种非常有用的数学工具，其中傅里叶变换、拉普拉斯变换最重要，应用较为广泛的有梅林变换和汉克尔变换。积分变换可以把微分方程变为初等方程，求解方便。

3.二者的区别与联系

复变函数和积分变换是工程数学的重要分支，下面比较一下与高等数学的区别和联系。

3.1联系。

3.1.1与复变函数的简单联系。

（1）复变函数中导数的定义与实变函数中导数的定义在形式上完全相同，且复变函数中的极限运算法则也和实变函数中的一样，因而实变函数中的求导法则可以推广到复变函数中；

（2）把高等数学中三角函数、双曲函数、反三角函数、反双曲函数的定义推广到自变量为复数，如 ；chz=ez+e-z2；shz=ez-e-z2当z为实数x时，显然它们与高等数学中的定义完全一致；

（3）对于复数而言，欧拉公式仍然成立eiz=cosz+isinz；

（4）复变函数中的柯西-古萨基本定理、复合闭路基本定理、高阶导公式都是依据格林公式推导而来的，因此，复变函数与高等数学密不可分；

（5）P级数判别法、调和级数、交错级数在复变函数中同样适用。

3.1.2与积分变换的简单联系。在高等数学学习中，定积分的背景和几何意义不容易掌握，有时积分区间和被积函数复杂，使一个定积分的求解要花费很长时间，如果我们利用积分变换中的拉普拉斯变换的思想去解决这些问题就会很快、很简单。

如 ，在利用数学方法时，需要反复使用分部积分法，计算起来十分复杂，容易出错，利用拉普拉斯变换计算出的结果与高等数学方法计算出的结果相同，但相比之下计算过程要简单很多。

4.学习工程数学和高等数学的意义

学习高等数学能够训练学生在数学上的逻辑性和严密性，使学生具有运用逻辑关系领悟抽象事物的能力。工程数学偏重于工程应用，广泛应用于自然科学、农业科学、工业与技术科学等方面，对于实际生活与生产有着重要的意义。通过对高等数学和工程数学知识的学习，学生可以学会如何建立数学模型并求解，从而更好地解决实际需求问题。近些年，工程数学和高等数学的相关知识对加强经济竞争力也有重大意义，此外，工程数学和高等数学也迅速应用于一些新型领域之中，如人口、地质、生态问题等，为人们的生活带来了新的便利条件。

参考文献：

[1]高等数学上册.同济大学数学系编.-第六版.北京：高等教育出版社，2007.6

[2]高等数学下册.同济大学数学系编.-第六版.北京：高等教育出版社，2007.6

[3]工程数学解析：数学在力学中的应用.陈和等译.-上海：同济大学出版社，2002.10

[4]工程数学：复变函数/陆庆乐主编；王绵森编.-4版.-北京：高等教育出版社，1996（2003重印）

[5]张元林编工程数学《积分变换》高等教育出版社，第四版

第9篇：流体力学的重要性范文

Abstract As the core basic course of undergraduate mechanical engineering， fluid transmission plays a key role in the training of mechanical engineering talents. According to the drawbacks of the traditional teaching of fluid transmission course teaching method， the teaching model based on the classical ADDIE design， explore the feasibility study on the teaching mode used in the course of fluid transmission teaching， students learning initiative and improve teaching efficiency.

Keywords fluid transmission teaching； ADDIE instructional design model； bisection classroom

0 引言

在高校本科?C械类专业人才的培养中，流体传动作为一门专业核心基础课，在机械专业的课程体系中占有重要地位。随着本科教学课程体系改革的不断深化，流体传动课程的教学内容、要求、目标也不断地优化和提高。随着信息技术的发展，网络和其它新媒体等新兴的传播方式逐渐成为本科学生获得知识信息的新渠道，并且具有多元化、个性化、快速性和广泛性等特点。相比之下，传统教师讲授式的授课方式越发枯燥乏味，学生听课的认真度下降严重，并随之暴露出越来越多的问题。教育部在《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》[1]中指出，要求本科教学在信息技术与教育深度融合的基础上，建立新型信息化教学环境，优化教育模式，推动教学改革。结合本科流体传动课程教学的特点，如何提高学生学习课程的积极主动性，实现学生的个性化学习，并在较短的课时内让学生能够掌握更多内容，是目前流体传动教师开展教学工作关注的焦点。本文基于经典的ADDIE系统教学设计模型，开展新型“对分课堂”授课方式在流体传动课程教学中的应用探索研究。

1 本科流体传动课程教学特点

本科流体传动课程的教学内容综合了流体力学、液压及气动技术专业知识，其教学目标旨在，通过本课程的教学使得学生掌握流体力学基础理论知识、液压及气压传动的基本工作原理和应用。[2，3]作为专业核心基础课，学好流体传动课程对帮助学生针对机械工程问题选择、建立有效模型，并进行正确地论证和求解，有着重要意义。在传统的流体传动教学模式中，多采用以教师为中心的讲授式教学模式。然而，随着多媒体技术兴起，学生获取知识的渠道呈多元化发展趋势，在多样性、有趣性等上是传统教学模式无法比拟的。传统教学模式存在以下问题：

（1）多节连续的授课方式无法令学生保持长时间的注意力，灌输的教学内容也难以令学生全部接受，课堂学习效率低。

（2）由于教学方案变更需要较长的时间周期，无法及时引进其他优秀的教科书，难以实现教学材料的多元化呈现，导致授课教材陈旧，与学科前沿内容脱节。

（3）教师课上授课与学生课后学习之间脱节严重，学生普遍反映很多知识还没有掌握好就要开始新内容的学习，课堂学习效果差。

在现阶段本科教育中，最重要的一点就是对学生创新思维和探索精神的培养，然而传统的以教师为导向的教学模式已无法满足这一教学需求。为此，我们基于经典的ADDIE教学设计模型，以学生为导向，开展“对分课堂”教学模式在流体传动课程教学中的探索研究，力求提高学生学习课程的积极主动性以及创新思维，在较短的课时内让学生能够掌握更多的课程内容。

2 基于ADDIE模型的流体传动教学对分课堂设计

2.1 ADDIE教学设计模型

ADDIE[4]教学设计模型是一种用以引导系统化教学设计的经典模式，ADDIE代表了教学设计系统的“分析（Analysis）”、“设计（Design）”、“开发（Development）”、“实施（Implementation）”、“评价（Evaluation）”五个阶段，如图1，各个阶段工作主要有：

分析阶段是指在教学设计的初期，对学习需求、学习者特征以及学习内容等的分析，确保教学设计内容能够满足各层面的需求。

设计阶段是指课程目标、教学策略、教学流程等的设计，确保教学设计内容之间的关联性和系统性。

开发阶段是指利用信息技术制作教学内容所需的配套多媒体，确保课程系统能够配合教学实践环境。

实施阶段是指课程的实践以及教学过程的推进，确保课程系统能够配合教学实践。

评价阶段是指通过反馈对课程设计进行修正，并判定课程设计的价值，促进教师总结和反思，包括形成性评价和总结性评价。

通过上述我们知道，ADDIE模型是一个全面、系统的教学设计模式，具有多重评价反馈体系、清晰的学习目标以及精确架构的内容。

2.2 基于ADDIE教学模型的流体传动教学对分课堂设计

在网络和多媒体的冲击下，以传统教学模式授课的高校教师，耗费大量时间和精力对课堂内容进行了精心的准备，但在课堂上却受到学生的冷遇，未能达到预期的授课效果。这种教学模式下，学生学习课程的积极性差，教学效果不佳。复旦大学张学新[5]于2014年提出了“对分课堂”的课堂教学改革模式，这种课堂授课模式联合了传统的讲授式课堂和新兴的讨论式课堂，通过将课堂讲授和师生讨论的时间错开，留给学生充分的自主安排学习时间，提高了学生主动学习的意识。基于ADDIE教学设计模型的五个阶段，我们开展了“对分课堂”教学模式在流体传动课程教学中的应用研究，如图 2所示。

围绕流体传动课程教学内容，将流体传动课程内容拆分为模块化的知识小单元，便于对分课堂教学模式的开展。基于ADDIE教学设计模型，在每次对分课堂上将每个知识单元依次划分为讲授、吸收和讨论三个环节：

讲授阶段，作为当次知识单元的首节课，由教师主导对学习内容进行学习重点和难点的框架式讲解，如学习目标、章节逻辑关系等，并对本部分学习内容的学习方法进行引导性的介绍；

吸收阶段，设定在课堂外由学生自由开展，与讲授阶段有一段时间间隔（通常是隔堂或隔周），该阶段由学生自主完成个性化的学习投入，并?ψ饕敌问讲蛔龉潭ㄒ?求，以期给学生以具有开放性、选择性、梯度性的学习任务，在吸收的过程中，促使学生完成对学习内容的反思；

讨论阶段在当次学习单元的第二次课上开展，包括两部分内容，前部分通过学生自由讨论，交流自学成果与互助答疑，随后由老师集中进行疑难解答，将学生可能遗漏的、需要深化的内容进行总结和讲解；后部分则继续开展下个学习单元的讲授阶段，依次类推。

考试作为教学成效的重要检验手段，对实现课程教学的闭环组织有着关键的反馈作用。在基于“对分课堂”的流体传动课程教学中，由于教学模式改变导致学生的学习方式发生改变，传统的“一卷定全程”考核形式已无法体现教学评价，需要对考核方式做相应的调整。为了体现流体传动课程学习中的过程性评价，基于ADDIE教学设计模型的对分课堂授课方式增加了平时成绩的比重，包括学生在吸收阶段的学习报告质量、讨论阶段的课堂表现成绩等。通过教师引导讲授与学生自主学习相结合，培养学生的团队意识和自主学习能力，使得流体传动专业学生能够建立本专业所需的知识体系，并开阔专业眼界，提高学生的工程创新意识。