流體力學的基本原理范文

導語：如何才能寫好一篇流體力學的基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

Measurement in Fluid

Mechanics

2005, 354pp.

HardcoverUSD85.00

ISBN 978-0-521-81518-5

S.塔沃拉里斯 著

本書全面闡述流體力學中的各種測量方法，既有經典的方法，又有最新的技術，內容包括流量、壓力、速度、溫度和壁的切應力等參數的測量，以及流動可視化。書中涉及大量有關系統響應、測量的不確定性、信號分析、光學、流體力學儀器和實驗室實踐等基本素材，還有豐富的插圖，大量的參考文獻和100多個練習，是流體力學研究的有用工具。

全書分為兩部分含15章。第一部分一般概念，含第1~7章。第1章流動的性質和基本原理，論述流體力學的基本原理；第2章測量系統，介紹各種測量系統中所用的定義和概念；第3章測量的不確定性，討論測量的不確定性的定義和估計的方法；第4章信號調節、識別和分析，敘述信號調節、識別和統計處理所需的儀器操作和程序方面的基礎知識；第5章光學實驗的基礎，介紹光學測量所需的概念和基本知識；第6章流體力學的設備，匯集流體力學測量設備的基本元素，供讀者在設計時選擇參考；第7章走近完美的試驗，討論進行完美的試驗所需的一些因素。第二部分測量技術，含第8~15章。第8章流動壓力的測量，介紹在流體動力學試驗室測量壓力所用的相關設備；第9章流量的測量，闡述測量流量所用的一般儀器和技術；第10章流動的可視化技術，簡單介紹流動顯示技術的通用方法；第11章局部流動速度的測量，討論流動速度測量的幾種方法；第12章溫度的測量，闡述一般的溫度計和在流體力學研究中使用的其他測量溫度方法；第13章成分的測量，敘述混合流體中識別成分和相對比例的方法；第14章壁切應力的測量，簡述流體流動時，與流體接觸的表面上流體的切向力；第15章展望，指出實驗流體力學發展的方向。

本書自成一體，通俗易懂，可作為流體力學測量相關領域的大學生和研究生的教科書，也可供流體力學測量技術的工程師和科學家參考和閱讀。

吳永禮，研究員

(中國科學院力學研究所)

篇2

關鍵詞 工程流體力學 成人教育 教育對象 互動教學

中圖分類號：TB126-4 文獻標識碼：A

流體力學的研究對象包括液體和氣體兩大物質形態，流體力學的基本任務是建立描述流體運動的基本方程，確定流體經各種通道及繞流不同物體時速度、壓強的分布規律，探求能量轉換及各種損失的計算方法。在實際工程的許多領域里，流體力學一直起著十分重要的作用。就某種意義而言，也正是在流體力學的研究工作不斷取得成就的前提下，才促進了這些工程領域的大力發展。工程流體力學是在闡述流體力學的基本理論基礎上，重點闡述和研究流體力學在工程上的應用，工程流體力學廣泛應用于動力、水利、機械、化工、石油、土建、冶金、航空、航海、氣象、環境等眾多領域，是這些領域相關專業的主干技術基礎課程。

1教材與教學內容選取

“工程流體力學”教材種類繁多，但是目前為止還沒有一本針對能源類本科成人教育《工程流體力學》教材，筆者通過對多種教材的研讀，以及往年成教上課的經驗，根據各教材所涵蓋的基本理論，及描述流體特性表達式推導過程的深度和難度、教材內容的廣度，最終選用楊建國等人編著的《工程流體力學》（北京大學出版社，2010年1月第1版）作為成教熱能專業的臨時教材。

“工程流體力學”的內容繁雜、學科綜合性強，流體力學內容很抽象，偏微分方程幾乎貫穿全部課程。流體力學歐拉方法的思路與物理及其它力學不同，學生理解、掌握起來有困難。鑒于成人教育對象數學基礎和力學基礎相對薄弱的特點，在授課中應盡量避免大量的數學公式的推導和微元的受力分析，把第七章相似原理與量綱分析作為自學內容，在講解動量定理、動能定理和質量守恒定理時，把輸運定理作為主要的公式推導工具，著重強調基本概念和基本原理的學習和掌握。

2授課目標及教學方法

2.1 明確教育目標的職業性和教育內容的實用性

成人教育是以提高社會從業人員的履職能力和適應職業變化能力為目標的教育，其教育內容與職業需求聯系緊密，以補充、改善成人的職業知識和技能為目的，實用性較強。

對于成人教育一定要明確教育目標的特點，做到有的放矢，才能起到事半功倍的效果。成人教育對象（以下稱為“成人”學生）的特點可以歸結為以下幾點：

（1）“成人”學生職業性強；

（2）“成人”學生都有固定的工作崗位，有著豐富的實踐經驗，在某些方面的認識和能力要強于授課老師；

（3）“成人”學生專業基礎課，例如數學和物理等的基礎知識比較薄弱，很難理解深度較高、難以理解的原理和公式推導；

（4）“成人”學生渴望獲取知識，尤其是能幫助其解釋工作中遇到的實際問題的理論知識。

總之，授課內容的實用性是教學的關鍵問題之一，授課內容實用“成人”學生才愛聽，效果才好。

3教學手段和教學方法

3.1加強理論知識的講授

成人教育的對象多數為參加工作多年和未受過正規高等教育的成年人，即“成人”學生，他們又有著豐富的實踐經驗。從筆者實際函授授課的經驗來看， “成人”學生專業基礎課尤以高等數學的基礎最為薄弱，然而流體力學的主要工具就是數學。

3.2采用導學+啟發式方法授課

實行“導學式”教學模式。即，貫徹“學生為主體、教師為主導”的教學理念，在教學中實行啟發式教學，充分發揮現代教育技術在提高教學效率和教學質量方面的重要作用。所謂互動式教學，是在教學中教與學雙方交流、溝通、協商、探討，在彼此傾聽、彼此接納、彼此坦誠的基礎上，通過理性說服甚至辯論，不同觀點碰撞交融，激發教學雙方的主動性，拓展創造性思維，以達到提高教學效果的一種教學方式。這種講課的方式，不是老師一個人講，而是啟發學生思考。

“工程流體力學”基礎理論講解比較枯燥，為了提高教學效果，經常在課堂上提出問題和例題，鼓勵學生積極回答，激發學生的主觀能動性，從而加深理解。在教學中要把握“成人”學生的獨特特點：那就是有自己固定的工作崗位，有著豐富的工作經驗，對設備的結構和運行了如指掌，對設備處于非常規運行時有自己的處理方法，但是為什么這么處理他們并不清楚。

4結語

針對熱能與動力工程專業“成人”學生的特點，對“工程流體力學”的教學進行了探討，使課程更適合“成人”學生的特點，擴大了他們的知識面，增強了其主動思考的能力。在今后的教學過程中要進一步探索新的教學方法和手段，不斷提高自身的綜合素質和專業理論知識，立足學校特色優勢，繼續努力進行“工程流體力學”課程的建設和探索，以期積累更多的經驗和取得更大的成績。

參考文獻

[1]陳卓如等.工程流體力學[M].北京：高等教學出版社，2006.

[2]楊建國，張兆營等.工程流體力學[M].北京：北京大學出版社，2010.

[3]孫恒朱，鴻梅，舒丹.“啟發―聯想式”教學方法在流體力學教學中的應用[J]. 中國電力教育.2010，（5）.

[4]黃裕華.成人教育要突出“成教化”特色[J].福建信息技術教育，2005，（7）.

篇3

關鍵詞：流體力學；多媒體課件；學習理論

作者簡介：宿程遠（1981-），男，河北晉州人，廣西師范大學環境與資源學院，講師；黃智（1972-），男，壯族，廣西桂林人，廣西師范大學環境與資源學院，教授。（廣西　桂林　541004）

基金項目：本文系新世紀廣西高等教育教改工程項目（項目編號：2011JGB018）的研究成果。

中圖分類號：G642.1?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）34-0088-02

“流體力學”是環境工程專業一門重要的專業基礎課程。其主要任務是通過各教學環節運用各種教學手段和方法，使學生掌握流體運動的基本概念、基本原理、基本計算方法；培養學生分析、解決問題的能力和實驗技能，為學生學習后繼課程、從事工程技術工作和科學研究以及開拓新技術領域打下堅實的基礎。該課程具有較強的理論性和工程實際意義，具有理論不易掌握、概念和方程較多、對學生高等數學和物理知識要求較高等特點。在實際教學過程中，如果只借助于書本、教師的語言和板書這些方法難以實現良好的教學效果，學生也會因枯燥的理論及公式推導而產生厭學的現象。因此，本文提出了基于“情·知·感”理論的“流體力學”多媒體課件的制作與開發。

一、設計理念

本課題以“情·知·感”為支撐，以認知學習理論、建構主義學習理論、人本主義學習理論等學習理論為指導，將身邊問題、工程實例、教學科研成果等有機的融入到“流體力學”多媒體課件的制作和開發過程中，同時注意“流體力學”多媒體課件和實驗教學的有機結合，重視“流體力學”多媒體課件制作的簡約美、和諧美與立體美。以“情·知·感”為支撐的多媒體課件的制作為“流體力學”教學提供了先進的手段，為加強學生的自主學習提供了現實可能，可以充分發揮學生學習的主動性，培養學生“樂學”、“會學”的能力；[1，2]同時向學生展示教學情境，使學生“聞其生、見其形、入其境”，更快、更準、更深地把握“流體力學”教學的重點和難點。

二、實施措施

1.“情”——以多種學習理論為指導

在設計制作“流體力學”多媒體課件時，充分運用多種學習理論為指導，制作出既適合學生自主學習，也適合“流體力學”課堂教學使用的多媒體課件。[3]

（1）基于認知學習理論的觀點，組織“流體力學”多媒體課件內容與目錄導航設計。制作“流體力學”多媒體課件時，將流體力學基本教學內容劃分為四個模塊：流體的物理性質及分析方法、流體靜力學、流體運動學和流體動力學。這種結構以圖示的方式在課件中顯示，使學生對課件內容形成清晰的概念，養成“流體力學”課程的思維圖式。學習流體力學的關鍵是理解和掌握核心的基本的概念、原理、態度和方法，抓住它們之間的聯系，形成一個有聯系的整體。如在講解等壓面時，可以將等壓面的基本概念、特征及應用緊密聯系在一起，形成一個有機的整體，以加深學生的認識。

（2）基于建構主義學習理論的觀點，在設計課件時，提供豐富的多媒體情境資源以支持學生的學習。在制作與開發“流體力學”多媒體課件時，將北京奧運會“水立方”水面擾動時產生的阻力情況、中央電視臺記錄片《水問》以及“神舟七號”飛船的資料等，以優美的文字、活靈活現的畫面、動聽的聲音進行展示，能使教師輕松地授課、學生愉快地學習。而且能夠將教學重點和難點化難為易，向學生展示教學情境、提供豐富感知、激發形象思維，使學生聞其聲、見其形、入其境，讓學生更快、更準、更深地把握教學的重點和難點，能夠起到很好的教學效果。

（3）基于人本主義學習理論，設計與表達流體力學知識的價值與文化。人本主義學習理論重視學生學習時的情感需求，主張教育的目的不只限于教授學生知識或謀生技能，更重要的是針對學生的情感需求，從而培養其健全的人格。[3]在“流體力學”多媒體課件制作中，增加其人文色彩、文化意味，以適時地向學生傳達人生哲理，開啟他們的心智。在緒論部分，可用古代的詩詞引出學生對流水的思索，“一道殘陽鋪水中，半江瑟瑟半江紅”，“問君能有幾多愁，恰似一江春水向東流”，“抽刀斷水水更流，舉杯消愁愁更愁”；在講授虹吸原理時，可向學生講述宋代蘇軾《東坡志林》卷四中，四川鹽井中用唧筒把鹽水吸到地面的故事等，這樣我們的課堂教學就被賦予了靈氣。

（4）基于行為主義學習理論的觀點，在課件中設計練習模塊。在“流體力學”多媒體課件中設計練習模塊，以提供覆蓋重要知識點的習題及反饋。讓學生的學習有了一個循序漸進的過程，給學生留有思考余地。同時也突出了“流體力學”課件的交互性，將更能促進學生的橫向思維，延長課件的生命周期；同時設計了部分流體力學的英語題目，實現了雙語教學理念的滲透。

2.“知”——以“三引入”與“一結合”為指導

為了結合課程內容有效地實施素質教育，培養學生的興趣，激發學生的思維與創造力，在“流體力學”多媒體課件制作中強調“三引入”與“一結合”，以突出“流體力學”教學的寬泛性、時代性和應用性。[4]

（1）將身邊問題引入多媒體課件。在“流體力學”多媒體課件制作時，結合具體課程內容，設計具有新穎、獨特、能夠牢牢抓住學生注意力的問題，力爭做到在每一章的“流體力學”課件開講前都提出一個問題，啟發學生的思維，避免平鋪直敘地講授。同時在教學中注意收集身邊有趣的流體力學問題，比如一滴牛奶的流體力學問題，讓學生認識到其實流體力學離我們并不遙遠。

（2）將工程實例引入多媒體課件。為了將所學的理論與實際相結合，擴大學生的知識面，增加學生的學習興趣，增強學生運用流體力學知識解決問題的能力，可將工程實例引入多媒體課件。如在講授液體作用在平面上的總靜壓力和恒定總流動量方程時，補充三峽水壩的視頻，讓學生對恒定總流動量方程有更為深刻和直觀的認識。

（3）將教學科研成果引入多媒體課件。在多媒體課件制作時，適時地介紹一些教師的研究成果以及正在開展研究的工作，一方面可以調節課堂教學氣氛，另一方面也會極大地提高學生學好課程的積極性，讓學生對當前相關學科的熱點問題有一定的了解，從而引發學生的思考，激起他們對科研的濃厚興趣。正如張愛玲所說“出名要趁早”，對于學生科研素質的培養，也要趁早。

（4）注意多媒體課件和實驗教學的有機結合。實驗教學是學習流體力學不可缺少的重要環節，貫穿于課程始終。采用多媒體方式如錄像、Flas等增加演示性實驗，既豐富了實驗內容、擴展了學生視野，又可達到意想不到的教學效果。特別是在講解流體力學最重要的“伯努利方程”時，除了傳統的公式推導之外，可輔以實驗、Flash等多種教學手段，從而實現教學重點與難點的突破。

3.“感”——以美學理論為指導

教學是一種藝術，課件也應是教學與藝術的完美結合。要實現“流體力學”多媒體課件中科學性和藝術性的和諧統一，關鍵在于設計中美學的運用。[5]

（1）“流體力學”課件制作的簡約美。“流體力學”多媒體課件開發時，背景畫面的設計要做到：簡單大方，清新淡雅，不能分散學生的注意力；同時“流體力學”多媒體課件的文字內容應言簡意賅，簡明扼要。

（2）“流體力學”課件制作的和諧美。首先背景圖片應服務于課件內容，不能喧賓奪主，在色調處理上應保持統一性，不出現突躍；其次應根據各種字體的表現力，選擇一種與課件內容相和諧的字體；再次應選擇與背景色協調的文字顏色；最后應注意文字經投影儀投影后的效果。

（3）“流體力學”課件制作的立體美。圖像所表現的內容應圍繞課件內容展開，通俗易懂，可將水利工程、航天工程等工程圖面以及身邊的流體力學圖面有機的穿插到多媒體課件中，簡潔明快地使學生認識、理解和掌握主題。首先動畫設計在構圖上要做到布局合理，造型優美，以求達到最佳的視覺效果。其次動畫構圖要形象且具有鮮明的直觀效果，并符合學生的視覺規律，如在雷諾實驗、伯努利方程的講述中，應合理運用動畫技巧，以擴大課件的表現力。

三、結語

以“情·知·感”為支撐，以認知學習理論、建構主義學習理論、人本主義學習理論等學習理論為指導，將身邊問題、工程實例、教學科研成果等有機的融入到“流體力學”多媒體課件的制作和開發過程中，同時應注意“流體力學”多媒體課件和實驗教學的有機結合，重視“流體力學”多媒體課件制作的簡約美、和諧美與立體美。以“情·知·感”為支撐的多媒體課件的制作為“流體力學”教學提供了較為先進的手段，為加強學生的自主學習提供了現實可能，將充分發揮學生學習的主動性，培養學生“樂學”、“會學”的能力；同時向學生展示教學情境，提供豐富感知、激發形象思維，以促進“流體力學”教學。

參考文獻：

[1]張婷婷.情·知教學理論指導下的網絡課程之情感設計[J].現代教育技術，2008，18（10）：47-51.

[2]趙青.多媒體教學軟件的研究[J].中國現代教育裝備，2008，（2）：153-155.

[3]葉濤，劉傳明，章戰士.基于多種學習理論的多媒體課件設計實踐探討[J].中國醫學教育技術，2009，23（2）：157-159.

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論文關鍵詞: 流體輸配管網 時間安排 教學內容 學習方法

論文摘要: 《流體輸配管網》是建筑環境與設備工程專業的一門主干課程，但目前卻存在著授課時間安排不合理、授課內容急需調整等突出問題。因此。合理安排授課時間、對授課內容進行調整、使學生掌握科學的學習方法等是擺在任課教師面前的一項重要任務。

《流體輸配管網》是建筑環境與設備工程專業一門主干課程，該課程將《空調工程》《燃氣輸配》《通風工程》《建筑給排水》《鍋爐及鍋爐房設備》《建筑消防工程》《工廠動力工程》等課程中的管網系統原理抽出，經提煉后與《流體力學泵與風機》中的“泵與風機”部分進行整合、充實而成。如何講授好本課程，處理好本課程與其他專業課程之間的銜接問題，進而提高學生的學習興趣和學習質量，是任課教師急需解決的難題。

一、授課時間安排方面存在的問題

以往，《流體輸配管網》課程曾安排在第二學年第二學期，也有安排在第三學年第一學期與第二學期的。有學者與教師認為，這門課程是專業課程 ，應安排在第四學年第一學期 ，這樣可以讓學生在學習過各專業課程之后集中學習管網理論知識 ，達到使學生融會貫通并激發學生的想象力與創造力的目的。

l將本課程安排在專業課程學習之前存在的問題

《流體輸配管網》包括“泵與風機理論基礎知識”“管網系統組成”“管網系統設計理論”及“管網系統調節理論基礎知識”等主要內容。將本課程安排在《流體力學》課程之后、相關專業課程之前，與專業基礎理論課程《傳熱學》《工程熱力學》與《熱質交換設備》等放在同一學年授課，優點是提前學習“泵與風機理論基礎知識”“泵與風機和管網的匹配”等主要內容，可以為后續的專業課程學習帶來方便 ，因為學習專業課程需要學生具備一定的泵與風機理論基礎知識。

將本課程安排在專業課程學習之前存在的問題是，在講授 “流體輸配管網系統類型及裝置”“流體管網水力特征與水力計算”等內容時學生普遍反映，雖然課程理解起來不難．但要將課程前后內容聯系起來達到融會貫通卻十分困難，原因主要有兩點：一方面，學生對管網系統還十分生疏，沒有前期專業課程的鋪墊便突然要學習管網類型、裝置及管網系統知識，對學生來說顯然有困難，因而達不到預期的教學目的；另一方面，目前《流體輸配管網》的授課主線不太突出，學習時需要學生具備一定的專業基礎知識。

2．將本課程安排在專業課程學習之后存在的問題

針對學生反映的問題．筆者所在的教研組及時修正了教學計劃，將該課程安排在第三學年第二學期 ．從教學效果上來看還是很好的．但在其他專業課程授課過程中有部分學生反映 ．由于缺少“泵與風機理論基礎知識”．在學習“管網系統水力工況分析”與“系統工況調節”等內容時有一定的難度。根據這些問題，筆者所在的教研組決定將《流體輸配管網》課程安排在第三學年第一學期，與專業課程同時講授，并對其中部分章節的順序和內容進行調整 實踐證明，這種安排的優點比較突出。

3．對本課程授課時間安排的一些想法與建議

《流體輸配管網》為專業課程，其目的就是讓學生在學習過各專業課程之后集中學習管網理論知識，以使學生融會貫通，激發學生的想象力與創造力，提高學生的創新能力。因此筆者認為，本課程應該安排在專業課程學習之后，也就是應該安排在第四學年第一學期，然后將本課程內容靈活分為兩大部分，分別在不同學年講授，其中一部分是“泵與風機理論基礎知識”．可以安排在第二學年第二學期專業課程學習之前或與專業課程同時講授：另外一部分就是“管網系統及管網設計與管網工況調節理論知識”，可以安排在第四學年第一學期專業課程學習之后。

二、授課內容存在的問題

提高學生的學習興趣，合理安排教學內容，對學生掌握本課程理論知識、提高解決實際工程問題能力具有至關重要的作用。因此筆者認為，本課程的授課主線與 目的必須突出、明確，與專業課程的銜接必須恰當。

1．對本課程授課章節順序進行調整

本課程是在專業基礎課程學習完之后開始講授，或與主要專業課程的學習同時進行，或在主要專業課程學習完成之后進行，其主要基礎知識是流體力學，流體力學內容已經包括了簡單管路、復雜管路及環狀管路組成與水力計算基礎理論部分，學生對管網知識已有了初步的了解。因此．可以結合其他專業課程的需要，對授課章節順序進行相應調整 ，以使授課主線與目的更加清晰 、明確 可以將第五章“泵與風機理論基礎”、第六章“泵與風機與管網的匹配”、第七章“枝狀管網水力工況分析與調節”中第一節“管網系統壓力分布”等內容放在前面講授．一是因為學生已經具備了掌握這些知識的能力，二是因為開設的其他專業課程需要學生首先具備這些專業理論基礎知識。這樣調整之后 ，有關管網類型、裝置，枝狀、環狀管網水力計算與工況分析調節等內容即可放在專業課程學習之后或與專業課程同時講授。從筆者這幾年的教學實踐來看，這種調整具有一定的優勢。

另外，有學生反映，第二章“氣體管網水力特征與水力計算”中第二節“流體輸配管網水力計算的基本原理和方法”應單獨列為一章，因為這一節的內容是氣體與液體管網水力計算的基礎理論知識，而這也是流體力學的主要內容。筆者認為這個意見提得較好，調整后可以使本課程授課主線更加突出與明朗。但筆者建議 ，可以將“流體輸配管網水力計算的基本原理和方法”“枝狀管網水力共性與水力計算通用方法”和“環狀管網水力計算的基本原理與方法”相結合，列為單獨的一章，這樣設置更合理，也使授課主線更突出。

2．對本課程授課內容進行調整

《流體輸配管網》是從各專業課程中將管網系統原理抽出經提煉后形成的課程，因而不可避免地會造成各門課程之間的沖突。筆者認為，本課程中“管網類型及裝置”可在專業課程中講授．“管網的水力工況分析及調節”應在本課程中講授．這樣可以更好地突出管網的水力工況分析與調節共性，使學生掌握不同管網設計、管網水力分析與調節的基本規律。

三、學習方法的問題

《流體輸配管網》課程實踐性、應用性較強，管網系統千差萬別。因此 ，要想提高學生的學習興趣 ，使學生牢牢掌握管網系統設計、管網系統調節基本原理和方法 。學習方法尤為重要。

有學生反映，這門課程理解起來并不難，但要將課程前后內容聯系起來達到融會貫通卻十分困難。筆者認為原因有兩點：一方面，盡管管網系統千差萬別，但管網系統水力特征、水力計算及管網調節理論分析卻是流體力學的基本知識，都主要是一元穩定流動能量方程的運用 ，學生對這個基本規律的運用可以說是得心應手，無論是動力確定還是壓力分布等都難不倒學生，因此“理解起來并不難”：另一方面 ，授課時間安排不合理 ，學生沒有見過這個系統，分不清系統形式與系統裝置的區別 ，這就使得學生上課時能夠理解，下課后就忘記了。要想解決這個問題。筆者認為應加強兩項主要教學工作：第一是加強學生對基本概念 、專業術語的掌握。第二就是加強實踐教學，做到理論聯系實際、實踐與理論結合、課堂與實踐結合。傳統的實驗臺實驗滿足不了教學要求，因此教師在授課時應加強實踐教學內容。如安排2~4學時或課后時間讓學生參觀不同類型的管網系統 ．繪制管網系統圖，找出系統設計合理 、不合理之處，校核泵 、風機與管網是否匹配。有條件的話還可以讓學生自己動手調節管網流體參數，在管路系統中安裝調節閥。通過實踐 ，將課本知識上升到理論分析的高度 ，這樣就能有效提高學生的學習興趣和學習效率。

參考文獻

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關鍵詞：MATLAB；流體力學實驗；雷諾實驗

作者簡介：郭煒（1975-），女，湖北荊州人，北京石油化工學院機械工程學院，講師。（北京102617）劉鋒（1974-），男，湖北荊州人，中國船級社質量認證公司體系認證部，助理工程師。（北京100006）

中圖分類號：G642.423     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）14-0106-01

流體力學實驗涉及的實驗數據較多，數據處理工作量較大，兼有作圖，有的要多次重復使用一個或幾個公式計算。在傳統的實驗教學方式下，學生把主要時間花在煩瑣的數據計算方面，從而不再關注實驗中的現象，整個實驗沒有充分發揮出實驗教學應有的效能，學生沒有通過實驗加深對理論的理解和運用理論思考實驗中的現象。其次，實驗作為對理論知識掌握程度的一種量度，在傳統的實驗教學形式下其反饋周期過長，學生只有在實驗報告返回之后才能知道實驗過程是否操作正確，不能在實驗過程中考慮錯誤實驗數據的問題出現在哪里。因此，對傳統實驗教學進行創新成為提高實踐教學質量的有效方法。

MATLAB是美國Math Works公司于1984年推出的科學計算軟件，它以矩陣的形式處理數據，將高性能的數值計算和可視化集成在一起，提供了大量的內置函數，從而廣泛地應用于科學計算、控制系統、信息處理等領域的分析、仿真和程序語言設計工作，使繁瑣、枯燥的數值計算變成一種簡單、直觀的可視化操作過程，能較準確地標記樣本數據點和繪出擬合曲線，已成為國際公認的最優秀的科技應用軟件。其主要特點如下：語言簡潔靈活，庫函數豐富；運算符豐富，兼有結構化語句和面向對象編程特性；程序限制不嚴格，自由度大，可移植性好；圖形功能強大，數據可視化簡單；有功能強大的學科工具箱和功能工具箱，內部函數豐富；開放性強的源程序，用戶易于構建自己的工具箱。

基于上述MATLAB的功能及其特點，在流體力學實驗中引入MATLAB軟件，以上問題不但可以得到解決，而且可以提高學生應用計算機處理數據的能力。根據流體力學實驗的教學內容，結合MATLAB軟件的特點與功能，我們在流體力學實驗教學中進行了實驗設計。以流體力學中的雷諾實驗為例，簡要介紹了MATLAB語言在數據輸入、數值計算以及圖形可視化方面的功能，展示了MATLAB在流體力學實驗數據處理中簡潔、快捷與直觀等特點。

一、MATLAB在雷諾實驗中的應用

在流體力學的教學中，為了使學生理解和掌握流體運動的兩種主要狀態――層流和紊流的判別，雷諾實驗占有很重要的地位。

1.實驗原理

實際流體的流動會呈現出兩種不同的型態：層流和紊流。它們的區別在于：流動過程中流體層之間是否發生混摻現象。在紊流流動中存在隨機變化的脈動量，而在層流流動中則沒有。圓管中恒定流動的流態轉化取決于雷諾數，d是圓管直徑，v是斷面平均流速，是流體的運動粘性系數。

圓管中定常流動的流態發生轉化時對應的雷諾數稱為臨界雷諾數，又分為上臨界雷諾數和下臨界雷諾數。上臨界雷諾數表示超過此雷諾數的流動必為紊流，它很不確定，跨越一個較大的取值范圍。有實際意義的是下臨界雷諾數，表示低于此雷諾數的流動必為層流，有確定的取值，圓管定常流動的下臨界雷諾數取為Re=2300。

2.實驗數據處理

在實驗中把顏色水注入實驗臺管內，為了測量下臨界雷諾數，將實驗臺調節閥打開，使管中呈完全紊流，再逐步關小調節閥使流量減小。當流量調節到使顏色水在全管剛呈現出一穩定直線時，即為下臨界狀態。整個實驗過程，調節閥門，水流速度由大到小，紊流狀態測2次水量和時間，下臨界狀態測1次水量和時間，層流狀態測2次水量和時間，每個狀態均用體積法測定流量。5次實驗數據記錄表如表1。

在雷諾的實驗中，編寫簡單的MATLAB的* . m 文件，對實驗數據進行處理，求出雷諾數，并做出雷諾數與流量的關系曲線圖如圖1所示。

二、討論

從上面的程序可以看出，用MATLAB語言編寫應用程序處理實驗數據比C及Fortran更加簡單易用，編程如同列算式一樣，不易出錯，且利于調試和修改，數據和處理結果可視化。因此可成為高效的處理流體力學實驗數據的幫手。從實踐效果看，利用MATLAB軟件進行流體力學實驗教學對于學生理解和掌握課程的基本原理內容是非常有幫助的，同時隨著該軟件計算功能的進一步增強和課程實驗設計的深入開展，充分利用以MATLAB為代表的計算軟件包進行專業課程的輔助實驗教學不但提高了學生的學習積極性，加深了學生對實驗原理的認識，而且十分有助于對專業課程課堂理論教學內容的理解和掌握，對學生熟悉和應用MATLAB軟件也起到一定的積極作用。

參考文獻：

[1]張錚,楊文平,石博強,等.MATLAB 程序設計與實例應用[M].北京:中國鐵道出版社,2003.

[2]胡敏良.流體力學[M].武漢:武漢理工大學出版社,2003.

[3]曹桂萍,孫杰,潘亮,閆亭亭.雷諾實驗的創新性教學[J].高師理科學刊,2011,31(2):110-112.

[4]喬善平,商樹桓,閻虹.用計算機模擬雷諾實驗的體會[J].實驗室研究與探索,2002,21(2):39-40.

篇6

【關鍵詞】精品課程建設　工程流體力學　教學改革

為了進一步深化教學改革，加強課程建設，浙江工商大學建立了校級預選精品課程及責任教師制，為校級精品課程、省級精品課程以及國家級精品課程奠定良好的基礎。而環境科學與工程學院的《工程流體力學》于2006年即被選為校級預選精品課程，目前正以校精品課程的標準進行建設。

一、課程建設的指導思想

精品課程建設是本科教學的一項重要的基礎性工作，代表著學校的辦學特色和學科專業優勢，是學校重點專業建設、培養高層次專門人才、開展科學研究、解決經濟建設和社會發展過程中重大問題的重要基礎。各學院必須充分認識到校級精品課程建設的重要性和迫切性，切實采取措施。加大課程體系優化和課程整合的力度，加快教學內容、方法和手段的改革，抓緊課程教學隊伍建設，造就一支結構合理、教學水平高、教學效果好的課程教學隊伍，努力使這些課程進入相關專業領域的全省乃至全國先進行列。

二、精品課程建設的主要任務

1.圍繞經濟建設和社會發展中的問題，根據社會經濟發展及產業結構調整的需要和學校課程發展規劃，堅持優化學科專業結構，提高專業人才的培養質量。

2.利用學科專業具備的科研、教學等基礎條件，以專業人才培養模式改革為切入點，以專業課程建設為核心，以加強課程教學基本條件建設為保障，提高學校課程的整體教學質量。

三、精品課程建設的實施方法

1.強化教師的學科意識和團隊精神

在工程流體力學的教學改革中，采用多名教師協作教學，形成教學梯隊，加強團隊協作。形成新的教學模式。針對課程的結構，學院成立了課程教學課題組，聘用不同專業背景的教師擔任這門課程的講授任務，從而形成有專業特色的課程教學團隊。在團隊建設中。形成了老中青三個層次的教學骨干，共有教師7人，其中3位教師主講，2位小班討論，2位輔導，具有博士學位教師5人，占教師總數的71％；副高職以上3人，占教師總數的43％；40歲以下教師6人，占到教師總數的85.7％；形成了較為合理的學歷結構、年齡結構和學緣結構。課程負責人孫培德教授長期從事工程流體力學教學，具備良好的師德和較高的學術造詣，人才培養成績顯著，教學經驗豐富，教學效果良好，同時言傳身教培養年輕教師開展工程流體力學課程的教學工作，使得課程教學隊伍教學水平大幅度提高，教師之間團結協作精神好。團隊成員承擔各種教學研究課題并發表多篇教改論文，解決學生的創新能力與工程能力培養問題。對環境工程專業與工程流體力學課程的教學改革起到積極引導和促進作用。

授課教師分工協作，分別負責基礎理論知識、能量水力計算以及工程實際應用三部分的內容，突出理論知識的系統性和完整性，同時又增加了部分討論內容提高學生的學習興趣，通過教學與科研結合，將任課教師的科研經歷及最新學術成果溶入教學中，對教學過程起到深化作用。在教學過程中。根據每位教師的知識體系結構和專業背景的不同，配合不同的課程教學內容進行講課，發揮團隊合作精神，避免授課內容重復以及內容講授不完全等問題，將課程內容完整化，統一化。

2.改革工程流體力學教學內容

我校是一所以商科為特色，經、管、理、工各學科共同發展的教學研究型大學，以應用型專門技術人才為培養目標，生源來自全國各地，就業面寬?！豆こ塘黧w力學》作為環境工程專業的一門專業基礎課，以研究流體(液體和氣體)平衡和機械運動規律為核心，通過各教學環節的學習，使學生掌握流體運動的基本概念和計算方法，并能應用流體力學的基本理論，加上實驗數據以及數值模擬或經驗公式來解決工程中的實際問題；培養學生分析問題的能力和創新能力，為學習后續課程，從事工程技術工作和進行科學研究打下必要的基礎。

從2001年環境工程00級學生首開“流體力學“課程，采用北京大學出版社出版的《流體力學教程》，隨后，為了更適應工商管理類大學工科學生的授課需求。從2002年環境工程01級學生開始，課程名稱改為“工程流體力學”，教材采用西南交通大學出版社出版的《水力學教程》，隨后幾年至今。課程教材從第一版更新為第三版，增加了邊界層理論簡介、有壓管路中的水擊現象等內容。具體的知識模塊課時分配計劃為：

第一章　緒論

4學時

第二章　流體靜力學

6學時

第三章　流體動力學基礎

6學時

第四章　水頭損失

6學時

第五章　有壓管道的恒定流動

8學時

水力計算可視化教學與討論

2學時

3.完善教學條件和網絡教學

(1)可視化教學

組織力量編制《工程流體力學》ppt課件、課堂全程實施多媒體課件教學，利用水力計算可視化教學軟件以動畫形式演示本課程部分內容。例如，第三章水動力學基礎部分流線和跡線、元流和總流、恒定流與非恒定流、均勻流與非均勻流、漸變流與急變流等概念非常抽象、易混淆，在教學過程中，我們通過可視化仿真軟件，以動畫形式將各種的流動形態形象展現在學生面前，原本抽象的概念變得清晰易懂，深受學生歡迎。

(2)擴充性資料

為激發學生的學習興趣，促進學生自主學習，向學生推薦了一些與本課程相關的參考書目、國內外期刊等擴充性資料，以便學生獲取與本課程相關的知識信息。包括一些參考書目：①清華大學水力學教研室編，水力學，北京：人民教育出版社，1980 ；②年，水力學，北京：中國建筑工業出版社。1998。修訂版，2002；③陳文義，張偉主編，流體力學，天津：天津大學出版社，2004；④禹華謙主編，水力學學習指導，成都：西南交通大學出版社，1999。以及一些與環境工程專業相關的外文專業期刊：EnvironmentalScience & Technology, Water Research, International Journal for Numerical antiAnalytical Methods in Geomechanics,Intemational Journal of Environmental Pol-lution, Chemosphere,Journal of Hazardous Materials. Applied Catalysis B: Envi-ronmeatal, Chemical Engineering Science. Chemical Engineering Journal.省略/，觀看該課程完整的教學文件和多媒體課件，進行預習和復習，并可通過在線答疑解決問題，較好地滿足了課程所需。

4.提高課程教學方法及手段

本課程的重點和難點主要在于流體連續介質的理論模型、公式推導應用以及實際環境工程實踐中的應用，如實際液體恒定流能量方程式的應用、管路沿程阻力系數變化規律的確定、管網計算等。因此，要解決學生難掌握理解的辦法主要是在實際教學中，采用多種教學方式和手段，突出重點，化解難點，使學生全面理解與掌握流體力學的理論與方法。

(1)以課堂講授為主，突出理論知識的系統性和完整性，同時根據本課程特色及在教學過程中發現的問題，本課程組老師正組織力量自編教材，將水力計算可視化教學及國內外最新的研究動態整合到新教材體系中，滿足環境類專業流體力學課程的教學需要。

f2)對課程的核心概念體系進行提煉，理清概念間的邏輯關聯，由簡單到復雜，由具體到抽象。讓學生建立起清晰的理論概念，并通過大量的例題來加深學生對基本原理的理解和計算公式的運用。并在課程網站上進行試題自測，考試題目從試題庫中隨機抽取，并與人為修正相結合，實現教考分離。

(3)開展實驗教學。目前，我們通過購買流體力學仿真軟件，首先在網上實現各種流體力學實驗的模擬操作，包括伯努力方程實驗、雷諾實驗、流體流動阻力測定實驗、畢托管測速實驗、局部阻力實驗、孔口與管嘴實驗、離心泵性能曲線測定等等，使學生了解這些實驗的基本流程、操作步驟、數據處理，為今后實際實驗操作提供良好的基礎。

(4)教學結合科研。將任課教師的科研經歷及最新學術成果溶入教學中，對教學過程到了很好的深化作用。該教學方法與手段使學生在畢業設計時。能應用本課知識進行設計，培養了學生的創新精神和實踐能力。

(5)開展“大班教學，小班討論”教學模式。不定期舉辦課外講座(如流體力學與日常生活、流體力學在環境工程中的應用等)，進行小班討論，也可進行網絡教學及對話，使教學手段等豐富，教學過程更深化。

四、精品課程建設的近期規劃

1.建設新教材體系，編寫與本課程配套的精品教學及實驗教材，自主開發仿真教學軟件，建設工程流體力學教學實驗室。

2.進一步完善豐富網絡教學。提供該課程國內外相關知識內容、專業資料，通過現有網站，促進國內外同類課程間交流，擴大我?！豆こ塘黧w力學》課程的社會影響力。

3.力爭成為校級精品課程。達到省級精品課程的水平，并完善成為環境工程專業領域的全省乃至全國精品課程。

篇7

關鍵詞：過程裝備與控制工程；力學課程；內容優化；教學方法

作者簡介：孫銅生（1981-），男，安徽天長人，安徽工程大學機械與汽車工程學院，副教授。（安徽 蕪湖 241000）

基金項目：本文系安徽工程大學教學研究項目“過程裝備與控制工程專業力學基礎課程教學研究與探索”（項目編號：2011xjy32）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2014）14-0110-02

我國的過程裝備與控制工程專業始建于20世紀50年代，前身為化工設備與機械專業，由于其應用于加工制造流程性材料產品即過程工業中，且隨著自動控制技術在化工機械中得到越來越廣泛的應用，1998年經過教育部批準更名為過程裝備與控制工程。該專業目標是培養從事過程裝備與控制工程領域的工程設計、安裝、檢修與科研的應用型高級專門人才，專業基礎課及專業主干課主要有：理論力學、材料力學、機械設計、機械原理、電工技術、電子技術、工程流體力學、工程熱力學、化工原理、流體機械、化工設備設計、化工容器設計、過程裝備控制技術、過程裝備制造與檢測、控制工程基礎等，可見力學類課程在專業學習中起著重要的作用。

一、力學課程在過程裝備與控制工程專業中的地位

過程裝備根據制造方法不同可分為兩類：一類以焊接為主要的制造手段，如塔器、換熱器、鍋爐等，稱為過程設備；另一類以機械加工為主要的制造手段，如壓縮機、離心機、泵等，稱為過程機器。[1]過程設備一般都承受高溫、高壓，承壓部件的設計與制造是過程設備的關鍵問題，故過程設備又是壓力容器，壓力容器又分為低壓容器（0.1MPa≤p＜1.6MPa）、中壓容器（1.6MPa≤p＜10MPa）、高壓容器（10MPa≤p＜100MPa）、超高壓容器（p≥100MPa）。為了過程裝備能夠正常工作，需要其具有一定強度、剛度及穩定性，如果裝備的結構設計不合理或選材不當，就不能保證裝備的正常及安全運行，同時還要滿足經濟性要求，這就對理論力學及材料力學提出了更高的要求。過程裝備中既有以流體能量為原動力的動力機械如蒸汽輪機、內燃機等，又有以流體作為工作介質的工作機械比如泵、各種塔器、換熱器、壓縮機等，這些過程裝備都是以流體靜力學、運動學及動力學為基礎的，故工程流體力學對過程裝備的設計尤為重要。過程裝備的主要目的是為了獲得產品，從原材料到產品要經歷一系列物理的或化學的反應，這些反應伴隨著能量的轉換，特別是熱能與機械能的轉換，而工程熱力學的研究內容就是能量的轉換規律、提高能量轉化效率的途徑及能源利用的經濟性，故工程熱力學是過程裝備與控制工程專業的一門基礎性課程?？梢?，力學類課程可為學生學習專業知識和從事本專業的科研、生產工作奠定必備的理論基礎。

二、力學課程教學問題及內容優化

1.課程存在的問題

通過對開設過程裝備與控制工程專業的部分院校走訪及對各力學教材的分析，發現目前專業力學課程存在的主要問題有：

（1）基礎課程和專業課程的銜接不好。比如在工程流體力學里講述了流體動力學方程式及管中流動等，而在流體機械中這些基礎知識重復出現；工程熱力學中的壓氣機熱力過程及制冷循環在流體機械中也有重復；理論力學中的摩擦在機械設計中也有相關內容，材料力學中的平板彎曲分析理論與過程設備設計中有關內容重復等；工程流體力學中的流體靜力學基本方程式、流體在管中流體的連續方程式和能量方程式、流體粘性和牛頓定律、層流及湍流、流體流動的沿程阻力及局部阻力等內容均在化工原理中出現。

（2）力學課程之間也存在內容交叉。比如工程流體力學和工程熱力學中都有關于氣體和蒸汽的流動、定熵和絕熱氣流的基本方程式的章節，工程流體力學中的流體狀態參數和工程熱力學的工質狀態參數內容重復；理論力學中的動量矩定理在工程流體力學中重復出現。

綜上可見，目前力學基礎課停留于教學計劃中的自身建設，課程規劃缺乏有機協調，課程結構需要進一步優化，避免重復建設和教學資源的浪費。

2.課程內容優化

由于理論力學是學習材料力學的基礎，可將將理論力學和材料力學合并為工程力學，工程流體力學及工程熱力學單獨開設，將專業課中所需要的理論知識全部歸并到力學課程中進行講解，力學課程中的交叉內容按照先上課程先安排的規則進行調整，優化后的主要教學內容有：

（1）工程力學。[2]平面匯交力系；平面力偶系；平面一般力系；空間力系；點的運動及合成運動；鋼體的基本運動和平面運動；質點的運動微分方程；剛體轉動的微分方程；質點及質點系的動能定理；剛體的慣性力系；動量定理與動量矩定理；虛位移法；軸向拉伸與壓縮；剪切的計算；圓軸的扭轉；梁的彎曲內力、彎曲應力及彎曲變形的計算；第一、二、三、四強度理論；組合變形及強度計算；壓桿穩定性計算。

（2）工程流體力學。[3]流體的基本參數及粘性；流體平衡的微分方程式；重力場中的流體平衡及流體的相對平衡；流體靜壓強的計算與測量；流體運動的連續方程式；流體運動的微分方程式；伯努利方程式；層流及湍流；管路的沿程阻力及局部阻力計算；薄壁孔出口流；厚壁孔出口流；平面縫隙流體；環形縫隙流動。

（3）工程熱力學。[4]熱力系統與熱力學狀態；功和熱的概念；熱力學第一定律；開口和閉口系統能量方程式；氣體和蒸汽的比熱容、熱力學能、焓和熵；氣體和蒸汽的基本熱力過程；熱力學第二定律；卡諾循環與卡諾定理；孤立系統熵增原理；壓氣機的熱力過程；制冷循環；氣體動力循環；蒸汽動力裝置循環；實際氣體性質及熱力學表達式。

三、力學課程教學方法探索

1.理解記憶教學法

教學中發現學生學習過程中存在以下兩個問題：

（1）部分同學覺得力學課程太難，書上隨便哪一頁都可以看到公式，一本書學下來接觸的公式基本上都在幾百個，便放棄了課程學習。

（2）部分同學認為既然力學就是公式的組合，那么平時上課不需要聽講，考試前把公式背一遍就可以了。其實這兩種態度都是不可取的，力學課的公式雖多，但大多數公式都是基于一些基本的定理推導來的，只要理解這些定理的實質就能靈活應用，大多數的公式都可以通過簡單的推理得來，所以在教學中要特別注意基本定理的講解。比如工程熱力學課程內容基本是建立在熱力學第一定律和第二定律的基礎上，在進行熱力學第一定律講解時，首先應從能量守恒原理講起，能量不生不滅，熱力系統存儲能量的增量等于進入系統能量與離開系統能量的差值，而熱力系統又分為開口系統和閉口系統，因此第一定律表達式有兩種形式，難點在于開口系統表達式的推導，只要逐次分析進入系統的能量的組成、離開系統的能量組成及系統儲存能量組成并用表達式表示，那么開口系統能量表達式就不難理解了。再如，工程力學中講解如何提高梁抗彎能力的措施時，結合梁彎曲時的正應力強度條件。因此，不難理解如下措施：第一，選用合理的截面：由正應力強度條件可知，梁的抗彎能力還取決于抗彎截面系數。而材料的重量又取決于梁的截面積，因此可把抗彎截面系數除梁截面積作為一個衡量指標，以達到既提高強度，又節省材料的目的。第二，采用變截面梁：從正應力強度條件可以看出，橫力彎曲時，梁的彎矩是隨截面位置而變化的，位置不同彎矩的大小不同，在某個截面處彎矩最大，若設計成等截面的梁，只有最大彎矩所在截面處正應力達到許用應力值，材料強度得不到充分發揮。為了減少材料消耗、減輕重量，可把梁制成截面隨截面位置變化的變截面梁。第三，適當布置載荷和支座位置：從正應力強度條件可以看出，在抗彎截面模量不變的情況下，最大彎矩越小，梁的承載能力越高，應合理地安排梁的支承及加載方式以降低最大彎矩值。

2.工程實踐教學法

力學課程主要任務在于：通過對課程的學習，可提高學生力學基礎理論水平，培養學生分析和處理問題的抽象能力和邏輯思維能力，為學生從事過程裝備本專業的設計工作奠定必備的理論基礎，同時可訓練學生在實際工程中的理論聯系實際的能力。因此在力學課程講解過程中，要注重將力學知識和工程實例結合起來進行講解。[5，6]一方面可以加深同學們對課程的認識，訓練并提高從事設備設計工作的實踐能力；另一方面可激發同學們的學習興趣，從枯燥的公式推理中解脫出來，提高學習效率。例如，在進行逆向卡諾循環講解時，逆向卡諾循環又分為制冷循環和熱泵循環，通過理解記憶教學法推出制冷系數和供暖系數分別為：

（1）

（2）

這里，q1為工質向高溫熱源的放熱量，q2為工質從低溫熱源的吸熱量，T1為高溫熱源溫度，T2為低溫熱源溫度。這四個參數在理解時往往會混淆，為什么會從低溫熱源吸熱向高溫熱源放熱？為什么在同一個循環下會有制冷和供暖兩種效應？為什么制冷系數用從低溫熱源的吸熱量除循環凈功而供暖系數卻用向高溫熱源的放熱量除循環凈功呢？這里就可以引入空調的實例，夏天時把模式調到制冷上，空調就會吹出涼風，冬天時把模式調到供暖時，空調就會吹出暖風。夏天，室外比室內溫度高，室外就是高溫熱源，室內是低溫熱源，制冷的原因就在于把室內（低溫熱源）的熱量排向室外（高溫熱源），這就實現了從低溫熱源吸熱向高溫熱源放熱，同時室內制冷效果就在于從室內吸收的熱量的多少，因此制冷系數把q2作為分子。冬天，室內比室外的溫度高，室外就是低溫熱源，室內是高溫熱源，供暖的原因在于把室外（低溫熱源）的熱量排向了室內（低溫熱源），同樣實現了從低溫熱源吸熱向高溫熱源放熱，室內供暖的效果在于從室外吸收的熱量的多少，所以供暖系數把q1作為分子。

3.知識串聯教學法

過程裝備的設計過程中往往需要把所學力學課程的知識進行綜合，在一門力學授課課程中不能與其他力學課程獨立，要注意將力學課程知識進行銜接，使同學們對力學課程形成一個整體思維，以便在今后能靈活應用并有機結合力學基本原理來解決工程實際問題。

例如，在工程流體力學中講解流體靜壓強的方向性時，可將其與工程力學中的空間匯交力系知識進行串聯，先分別把作用在微元四面體上的力向三個坐標方向進行投影，寫出表面力方程為：

（3）

而微元體上的質量力為：

（4）

再根據空間匯交力系的平衡方程，表面力和質量力的合力在三個坐標方向的投影都為零，從而可得出在三個坐標方向的壓強相等，也即流體靜壓強無方向性的結論。

四、結束語

力學課程在過程裝備與控制工程專業建設中要引起足夠重視，教學內容優化可避免重復教學，使學生在有限的課堂中能學習更多的專業知識，在教學過程中要不斷探索教學方法，提高教學效果，營造良好的教學氣氛，全面提高學生的綜合素質。

參考文獻：

[1]鄒廣華,劉強.過程裝備制造與檢測[M].北京:化學工業出版社,

2012.

[2]北京科技大學,東北大學.工程力學[M].北京:高等教育出版社,2010.

[3]張也影.流體力學[M].北京:高等教育出版社,2005.

[4]沈維道,童鈞耕.工程熱力學[M].北京:高等教育出版社,2010.

篇8

[關鍵詞]專業認證；液壓與氣壓傳動；教學大綱；評價體系

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）04-0090-02

概述

工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保證制度，是檢查專業設置是否適應國家和地區經濟建設的需要，是否適應社會發展的標準。[1][2]專業認證工作是職業工程師認證工作的基礎，通過專業認證工作的開展，可以更新教育思想，促進真正意義的以學生為中心的教育觀念的形成，保證受教育者的權益。[3][4]

2006年，我國教育部正式組織開展了工程教育專業認證工作，成立了全國工程教育專業認證專門機構，目前已有機械制造及其自動化等10個專業開始了專業認證的試點工作。[5]河南工業大學2015年開始進行機械制造及其自動化專業的認證申請，根據專業認證對該專業的要求進行系統改革，包括培養目標、畢業要求、課程體系、師資條件，其中課程體系是改革的重中之重。以專業認證為契機，機電學院液壓與氣壓傳動課程組對該課程進行了較全面的改革。

一、液壓與氣壓傳動課程在機械制造及其自動化專業中的地位

液壓與氣壓傳動課程在機械制造及其自動化專業的課程體系中屬于專業基礎課，是主干課程，其在機械類R悼緯燙逑抵釁鹱懦猩掀糲碌鬧匾作用。課程主要通過授課、實驗等教學環節，使學生熟悉流體傳動的基礎知識，讓學生掌握各種液壓與氣動元件的結構特點、工作原理及其應用，掌握基本回路的組成和分析方法，進而掌握液壓與氣動系統的分析及設計方法。學生通過對本課程的學習，能為后續專業課程的學習打下基礎。

本課程在專業認證的畢業要求部分共支撐5個指標點，2個課堂講授目標，3個實驗目標。課堂講授目標包括：1.理解數學、自然科學基本原理，能夠將其與實際工程應用相結合；2.理解工程基礎知識原理，能將其應用于復雜工程問題的表述、建模和求解過程中。實驗目標總結起來為能夠利用課堂講授知識制訂合理的實驗方案，并利用正確的方法搭建實驗平臺，實施實驗過程，得到實驗數據；同時能夠對所得實驗數據進行分析，得出正確結論。

針對以上所提的畢業要求，我們對原課程進行了較大程度的改革，提出了最新課程目標，具體包括以下幾個方面。1.要求學生掌握流體傳動的流體力學基礎（包括流體靜力學、運動學、動力學），并能與實際相結合推導實際應用問題的靜、動力學數學模型。2.掌握各種流體傳動元件（動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件）的工作原理、結構及設計方法；理解、分析基本液壓回路（方向回路、壓力回路、流量回路）；能夠運用工程知識，通過類比、改進或創新等方式，提出滿足特定需求的典型流體傳動系統的合理設計方案，并體現創新意識。3.能夠針對流體傳動與控制裝置的性能等有效制定研究或驗證實驗方案，并根據實驗方案建立簡單實驗系統進行實驗；解決實驗過程中出現的問題，得到實驗數據后能正確分析，解釋實驗數據，并通過信息綜合得到合理有效的結論。

二、課程改革

（一）調整課程大綱

1.內容調整。針對新的課程目標，課程大綱的調整首先從學時入手，將原來的46學時調整為54學時，擴充了原課程第二章流體力學基礎部分的內容。這一部分在原大綱里的講授內容包括：（1）液壓油的主要物理性質及選用；（2）液體靜、動力學基礎；（3）液體流動能量損失與流量計算。由于學時的限制，教師在講解這一部分內容的時候大多采取簡單帶過的做法，學生則無法真正理解流體力學與以往學過的固體力學之間的關系，這就導致部分學生只能機械地記住一些教師強調過的公式以應付考試。

新大綱在（1）部分增加了流體的概念及連續性介質假設部分。這部分內容的增加對于學生理解流體與固體的區別，理解流體力學與固體力學的聯系至關重要。此外，新大綱在內容（2）中增加了流體運動學基礎部分內容。這部分內容的增加主要是為了讓學生更好地了解流體動力學部分公式推導的基礎，更好地理解掌握連續性方程、伯努利方程及流量方程的來龍去脈，為學生在后續液壓傳動內容中應用這些公式打下堅實的理論基礎。

2.調整實驗大綱。根據畢業要求調整實驗項目，增加設計型實驗項目，減少驗證型實驗項目。通過設計型實驗的方案搭建、論證，實驗的過程記錄，數據分析等過程，主要培養學生將課堂所學知識應用于實際的能力。與此相適應，實驗報告中增加實驗方案設計、論證部分，并有相應的評分標準。

3.增加“成績考核評定”部分。新大綱中增加了考核成績評定辦法的表格，表格中規定了成績組成、考核評價環節、分值、評價細則與對應畢業的要求項，這為課程的后續評價提供了定量標準。通過這張表格，任課教師可以很清楚課堂教學中的每個環節對于學生相應能力培養的作用，從而使得各環節的實施更具有目的性和方向性。此外，表格中項目的具體內容由任課教師自主設置，教師可以根據課程特點設定平時成績、考試成績等的比例，并制訂行之有效的評價細則，這樣更有助于提高課程評價的科學性與合理性。

（二）建立課程評價體系

課程結束后，如何評價課程達到的效果是教學中至關重要的一環，這一環節涉及后續的改進。合理、科學的評價體系是持續提高課堂效果，達到課程教學目標的基礎。以往的教學大部分以課程結課考試作為教學終點，并不會對結束后得到的教學資料進行客觀的分析，僅僅以簡單的試卷分析報告作為最終資料歸檔。

通過對專業認證要求的分析，我們建立了液壓與氣壓傳動課程的評價體系，具體環節如圖1所示。課堂教學環節結束后，課程負責人需要填寫課程自評表，自評教學過程是否支撐對應的畢業要求。如滿足要求，則進入考核環節。教師根據教學過程，對應畢業要求給出考核學生的題目――試卷，并根據試題的具體情況填寫課程試卷命題檢查表。表中總結了對應于每個課程目標的試題分值，通過這張表出}教師可以一目了然地看出所出試題是否與教學環節相適應，即是否可以對學生在教學環節的表現做出客觀評價。如果滿足要求，則試題可以用來作為課程是否達成課程目標，學生通過課程的學習是否達到相應畢業要求的評價基礎。

考試結束并得到學生的考試成績后，教師需要對成績進行匯總，根據匯總結果填寫分析報告。同時，學生需要填寫課程問卷調查，包括課堂教學過程以及試卷等方面，問卷調查的結果要在分析報告中體現。至此，本課程告一段落，分析報告作為重要的存檔材料將對課程的總體教學效果起到持續指導的作用。

（三）課程達成度評價

任課教師對自己任課的班級進行自我評價后，由課程負責人對課程的總體情況進行課程目標達成度評價，給出達成度的數值，填寫課程達成度評價表，對課程的總體效果給出客觀評價。

三、結論

改革優化了課程內容，增加了流體力學部分在本課程中所占的比重，使學生在課程初期對力學，包括固體力學與流體力學有了全面的認識，能夠做到融會貫通，為后續液壓與氣壓內容打下堅實的理論基礎。改革建立了學生―任課教師―課程負責人為主的課程評價體系，通過各個環節的監控與評估，使學生達到課程所服務的畢業要求。

[ 參 考 文 獻 ]

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[2] 陳平，專業認證理念推進工科專業建設內涵式發展[J].中國大學教學，2014（1）.

[3] 韓楚.以專業認證為契機促進學風建設之探究[J].新校園（上旬），2016（2）.

篇9

1.1課堂內容過分側重造船方面的知識，理論性過強

該?！按办o力學”課程教材選用《船舶原理》（上冊），教材側重講授船舶性能的基本理論，追求理論的完整性和嚴密性；公式的推導繁雜，涉及到的數學、工程力學和流體力學等基礎理論知識很多，對船舶設計中的航海性能的分析較少，這些都很不適合航海類專業的培養目標。這點問題無論在初修班還是重修班均存在。

1.2課堂到課率、學習積極性和課堂參與度較低

重修班的學生均為第二次參加“船舶靜力學”的課堂學習，對于課程內容和重難點已有一定的了解，再次學習課程內容感覺到很乏味，缺少新鮮感，造成學習積極性和課堂參與度不高，甚至出現很嚴重的缺課現象。

1.3作業自主思考較少，抄襲現象嚴重

對于重修班同學來說，由于缺課造成對知識點掌握不到位，無法做到真正的理解，在完成課后作業時就感覺到吃力，進而只能通過抄襲來完成課后作業。怎樣使船舶與海洋工程專業的學生更好地掌握“船舶靜力學”的課程內容，更好地與培養目標相適應，作者通過這幾年的授課，提出一些對于重修班教學方法的幾點想法。

2“船舶靜力學”重修班教學方法的幾點建議

為適應船舶工業發展對人才多元化的需求，激發學生學習的熱情，該?！按办o力學”的教學方法可分別采用講授、案例、復習以及模塊專題相結合，配套的教學手段采用多媒體教案，交互性、啟發性的教學案例，體現教學相長的教學原則。

2.1復習型和模塊專題型教學方法

鑒于重修班學生對課程內容已有一定的了解，采用復習型和模塊專題型教學方法，目的是幫助學生對各性能模塊進行歸納總結，進而提煉問題，得出解決問題的思路和方法。如采用討論加歸納的方式對課程內容進行復習。

2.2問題實例教學法

采用問題實例教學實踐環節，采用參與性的教學，目的是做到理論與實踐結合，幫助學生鞏固，加深理解和掌握教學重點，難點的基本概念，基本方法，基本計算及其技能。案例教學的運作階段主要包括4個環節:給出實例描述、提出問題；分析問題，形成初步解決方案；課堂討論予以解決；點評總結解決方法。如“裝卸液體載荷”的問題，通過問題實例教學的各個環節，要求學生能總結出解決這一類問題的一般思路，并能從中牢記計算公式，使學生對問題的解決有深層次的理解。

2.3分組討論式教學

考慮到學生解決實際問題能力的缺乏，可結合上述提到的實例教學法，將學生進行分組，對上述實例舉一反三，衍生出多個問題，在各個小組內執行討論式教學，將討論結果形成解決問題的思路進行交流。通過這種方法激勵學生的團隊協助和合作能力，鼓勵刺激更多學生參與討論參與學習。

3結語

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關鍵詞：課外教學；過程化考核；強化；教學質量

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）01-0148-02

《水力學》課程是高等院校水利類專業的一門骨干專業基礎課。該課程主要是研究液體（主要是水）的平衡和機械運動規律及實際應用?！端W》課程由兩大部分組成：水力學基本原理和工程水力學。《水力學》課程由于具有“三多兩強”（概念多，推導多，公式多；綜合性強，工程實踐性強）的特點，許多學生反映《水力學》是一門難學的課程。鑒于《水力學》課程在專業培養中的重要地位，一直以來，各高校都非常重視該課程的教學，并且不斷進行教學內容、方法與手段的改革，并取得許多值得借鑒的寶貴成果。筆者主要根據多年的教學實踐經驗對目前《水力學》教學仍存在的問題及改革的方法進行探索與實踐。

一、水力學課程教學現狀及存在問題

1.隨著高等教育的改革與發展，高等教育的體制、課程設置和學時分配都發生了重大變化，水力學教學課時正不斷被壓縮，而具有承上啟下作用的水力學課程內容并不能減少，這就要求教師在較少的學時數下講授較多的內容，課堂信息量過大，學生在在短時間內很難消化及吸收，更談不上應用。

2.勤學好問的學生不斷減少，學生的學習態度從總體上看一屆不如一屆，學習積極性不高。主要表現在有相當一部分學生不上課、不完成作業或抄作業、上課玩手機等。為此，筆者通過走訪、問卷調查等途徑調查分析學生學習積極性不夠高的原因。有20%左右的學生學習目標明確，學習努力；有60%左右的學生對專業的認識不夠，不能意識到《水力學》對后續專業課及今后專業工作的基礎作用，再加上課程抽象、概念多、公式多、課時少，課堂信息量較大，課后沒有及時復習、做作業鞏固，導致一環差環環差；有10%左右的學生因為沉迷于玩游戲、自主創業等，無心學習；還有10%左右的學生由于基礎較差，學習困難。

3.高校的擴招使一般高校學生平均素質降低，使教學資源日益緊張。目前各高校在校本專科生人數劇增，而大部分學校的教室、實驗室乃至操場等教學及學生活動場地面積并沒有大量增加，都面臨硬件設施不足、基礎教學和專業課教學教師短缺的情況。為了解決教學資源不足的問題，各學校都努力挖掘現有教學資源的潛力，如充分利用教室，80%的教室從早上8：00至晚上10：00都被用于上課，學生沒有固定教室可以用于課后的學習，大部分時間只能在宿舍完成作業和復習、預習。此外，學生上課的時間分配不夠合理，部分學生可能一天有10多學時的課，但又可能接連2～3天都沒有課，這嚴重影響了學生良好學習習慣的培養。

4.目前的教學改革存在“重課堂教學，輕課外教學”的現象。《水力學》課堂教學手段改革已從板書教學發展為板書、多媒體、實物和模型有機結合的形式，已從“滿堂灌”到參與式、案例式、問題式等有利于激發學生學習興趣、提高課堂教學質量的教學方式。但由于教師教學、科研、生產任務重，學生學習態度不夠端正，各級教學檢查大都限于課堂教學，課外教學情況無人問津等原因，目前普遍存在課外教學中教師課后指導及批改作業不及時，大都1～2星期才收1次作業，學生大都是在交作業前1～2天才做作業或抄作業，課堂教學內容不能及時消化、吸收，嚴重影響了教學質量的提高。

5.《水力學》目前考核成績評分實施情況見表1，形式上仍以期末終結性、傳統的閉卷筆試為主，學生成績期末一次性考試成績比例高，導致一些存在僥幸心理的學生不重視平時的學習過程，到考試前，把希望寄托在一些不知從哪里弄來的模擬卷上，幻想通過“臨陣磨槍”靠“運氣”過關。

二、強化課外教學，提高教學質量

針對目前《水力學》課程課堂教學學時少、內容多、學生學習困難、完成作業滯后、抄作業現象嚴重、學習積極性不高等問題，筆者在強化課外教學，努力提高教學質量方面做了一些實踐，具體做法如下：

1.每周根據《水力學》課程課堂教學時間安排2次課外作業輔導，每次時間2～3小時，一般安排在課堂理論教學當天晚上7：30～10：30，學生必須在該時間段獨立完成老師布置的作業并經批改、改錯、登記后方可離開。此外，每2～3星期在課外教學時間中安排1～2小時的小組討論，學生分組對前面學習過的重點、難點進行討論學習。

2.為保證課外教學的有序進行，筆者每次課外輔導都安排3～4名大四正在進行畢業設計的本科學生參與輔導、批改作業，這些大四的學生需先完成并吃透要批改的作業及作業涉及到的相關知識，并交給筆者提前看。

通過實施上述課外教學方式，一方面，學習《水力學》課程的學生能在老師的監督下及時完成作業，鞏固課堂上所學的知識，解決課堂上沒聽懂或沒吃透的問題，由于學生能及時吸收、消化所學知識，學生課堂內外的學習積極性都明顯提高，上課時絕大部分學生都能跟著老師的思路走，積極思考并回答問題，幾乎沒有學生睡覺、玩手機；另一方面，通過每星期與大四學生2個晚上的學習交流，可增強學生對《水力學》課程在后續專業課學習中重要性的認識，進一步激發學生的學習興趣；另外，對于大四的學生來說，可以利用這一機會，進一步加深理解水力學的知識，為今后進行專業技術工作奠定良好基礎，同時可以提高口頭表達能力、社交能力及解決問題的能力等。

通過實施上述課外教學方式，學生的學習積極性有了明顯提高，整體學習成績有了明顯提升，相比沒有實施的班級，考試成績全班平均分要高出10～20分。

三、強化過程考核，提高教學質量

考試不是目的，而是手段，考試方式的改革要做到以考促學，以考督教?！端W》課程由水力學基本原理和工程水力學兩大部分組成?；驹聿糠掷碚撔詮?，基本概念多；工程水力學部分實踐性強，經驗公式圖表多?；驹硎枪こ趟W部分的基礎，若基本原理學不好，就直接影響到工程水力學部分的學習，這就要求學生要一步一個腳印地學好每個知識點。鑒于《水力學》課程特點及現有考核方式的弊端，采取開卷與閉卷結合、開始到結束、課內到課外的過程化考核是《水力學》課程較好的考核形式。《水力學》過程考核成績評分情況見表2。

采取過程化考核后，學生不再把考核過關希望寄托在期末的“臨陣磨槍”上，學習積極性有了明顯提高，促進了教學質量的提高。

參考文獻：

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