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【關鍵詞】人才培養模式 高層次人才 教學改革 轉型

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）31-0233-01

一、引言

流體力學是一門基礎性很強和應用性很廣的學科，它涵蓋自然科學的諸多領域。我校于1980年獲得流體力學學科碩士授予權，是全軍最早的流體力學碩士點，具有深厚的歷史積淀和成果積累，承擔了我校氣象學、海洋學和環境工程等專業流體力學基礎教學培訓任務，和流體力學碩士生的培養任務。經過30多年的建設與發展，根據部隊人才崗位需要，在人才培養中融合了大氣、海洋、軍事等多學科理論體系，具備了明顯區別于國內流體力學學科的特色和優勢，在國際或國內流體力學領域具有較大影響力。隨著軍隊綜合性大學訓練任務和人才培養模式的根本轉型，流體力學作為基礎性突出、作用面廣、應用性強的專業基礎學科，對于培養相關專業高素質新型軍事人才的重要性也日益突出。

二、軍隊轉型條件下基礎學科如何求發展

在軍隊改革的關鍵時期，我校傳統的人才培養模式也面臨著適應新的轉變，教學方法也不斷創新[1]，探索有特色的流體力學人才培養新模式，對于提高學科的自身建設和促進人才培養，都具有十分重要的意義。

1.創新教學理念，注重信息化手段的應用。我們針對流體力學學科特點，在人才培養上提出的教學思路是：強化理論基礎，注重專業應用，理論聯系實際，達到學研結合的目標[2]。流體力學的特點是概念多、邏輯性強、理論上較難理解，但流體力學的很多現象卻與生活和生產實際密切相關。在講授的過程中要理論聯系實際，同時將生活中的例子和他們熟悉的概念引入流體力學課堂，利用生活中的流體力學引導學生學會思考。我們以流體力學學科專業網站為平臺，建立并正在完善網絡教學應用系統，包括教學公告、課程標準、教學計劃、學習方法、學習重點、參考資料和一系列微課等信息資源，學生可以在該網站上了解流體力學最新研究動向和研究熱點問題，作為知識的拓展和延伸。同時擬進一步完善和學生討論交流的相關板塊，給學生營造一個全方位、直觀的信息空間。教學與網絡技術的完美結合是現代信息社會中教學手段的根本性改革。通過網絡進行教與學的互動，不受空間和時間的限制，是一種社會性、全民性的學習形式，為加強學生的自主學習提供了現實可能。

2.教學方法改革，完善考核評價體系。借鑒國內外高水平院校在流體力學研究生課程教學上的先進做法和成功經驗，以“學為主體”的教學理念指導教學方法改革，采用“小班化”教學模式，貫穿啟發式、研討式、研究式的教學方法，因材施教。在授課過程中一方面強化基礎理論的教學，打牢基礎；一方面滲透實踐的環節、前沿的要求、方法的意識。完善考核評價體系，改變傳統的單一題目解答的課程作業形式，布置計算模擬和實驗報告等相關作業，實現學研結合。建立課程筆試和日常考核相結合的考核機制，注重過程考核，綜合評定成績。筆試成績屬于總結性評價，又稱事后評價，信息來源是課程結束后的考試，主要功能是對教學質量作出評價。日常考核屬于形成性評價，這是一種發展性評價，注重對學習過程的關注，以及評價結果對教學的反饋，信息來源主要是學生學習過程中的表現、參與和動手能力的考核。對教學內容、組織形式、考核方法、任務設計等課程教學模式實施整體改革，提高學員的科學素質和學習能力。

3.優化研究方向，緊貼部隊需求。學科建設與研究生教育是研究型大學建設的重要任務，二者相輔相成[3]。依托流體力學學科，在前期的幾個研究方向的基礎上，我們緊貼部隊的需求和發展，凝練和優化了幾個具有鮮明的軍事特色和優勢的學科方向，形成了艦潛分層流體動力學與海洋環境適應性研究、湍流機理及數值模擬研究等穩定的特色研究方向。建成了軍內領先國內先進的現代流體力學實驗室，具有先進的實驗儀器設備和關鍵技術，成為我軍新型軍事人才培養和高水平科技創新的重要實踐基地。

4.探索教學、科研和部隊實踐相結合的培養模式。近幾年，我們一直在思考基礎學科如何在軍校改革的中求機遇、促發展，如何發揮大作用。近兩年我們制定了體現流體力學學科特色的最新研究生人才培養方案、包含專業課程標準12門和教學實施計劃；以流體力學基礎實踐平臺為依托，開展研究生課程的實踐教學，激發研究生的自主創新意識；大力加強研究生課程和教材建設，完成《高等流體力學》研究生教材編寫等工作。

在研究生培養計劃中，要求研究生學員參加導師的科研項目和參加輔導授課等實踐活動。近幾年來，本學科培養的研究生學員都參與了導師的科研項目，部分學員還參與了教材編寫工作。部分研究生還參加了南海海區海洋調查任務，緊貼部隊需求，為以后盡快融入部隊適應崗位需要打下基礎。我們還積極與國內外高水平院校或科研院所聯合培養研究生，為部隊培養了許多適應一線崗位任職需求的高質量人才，在研究生創新實踐能力方面取得了突出的成績。畢業的研究生綜合素質高，創新能力突出，適應部隊能力強。

三、結論

研究生的培養是一個學科點生存和發展的基石，我校流體力學學科在研究生教育方面有著多年的經驗，前幾輩的老教授和專家為研究生的人才培養付出了畢生的心血，促進了基礎學科的內涵建設，使科研層次上臺階、學科隊伍創新能力增強、教學成果有效轉化、學科文化精神得到傳承。在軍隊院校人才戰略工程轉型的新形式下，我校傳統的流體力學人才培養模式必須面臨著適應新轉變的改革，探索具有理工大學特色的流體力學人才培養新模式，不僅對于提高學科的自身建設，而且對于促進學科在軍事科技創新和培養高質量符合當前軍事斗爭需要人才方面，都具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1]劉全忠，王洪杰，宮汝志：關于工程流體力學課程教學改革的探討，《教育教學論壇》，2014年第1期：41-42.

[2]關暉，魏崗，曾文華：軍隊院校流體力學“小班化”教學模式改革的探索與總結，《南京航空航天大學學報》（社會科學版）2015年6月，Vol.17（1）：116-119.

[3]齊昌政，郝書會，趙弘，汪志明：論學科建設與研究生教育的協調發展，《研究生教育研究》， 2014年第3期：66-70.

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[關鍵詞] 軍事物流 任職教育 實驗教學

影響我軍軍事物流發展的因素很多，但軍事物流管理人才，特別是創新型軍事物流管理人才的缺乏卻是關鍵性的，沒有人才一切就無從談起。軍事物流管理人才是稀缺資源，更是戰略資源。

一、任職教育條件下軍事物流管理實驗教學的主要任務

現代戰爭中，軍事物流在國防戰略和后勤保障中的作用日益凸顯，形成了規模大、速度快、距離遠、信息化程度高和管理復雜等諸多特點，配送式保障和“無縫隙”保障成為后勤保障的主要方式。軍事物流運作環境的改變，為軍事物流管理實驗教學提出了新的要求。因此，任職教育條件下軍事物流管理實驗教學的任務主要是使受訓的各級軍事物流管理人員在實驗教學的虛擬現實環境中，研究任職教育條件下制約軍事物流保障能力發揮的各種因素，探索提高軍事物流保障效能的方法手段。其核心就是創新任職教育條件下軍事物流管理理論和技能，有效增強受訓人員的管理能力。

二、任職教育條件下軍事物流管理實驗教學體系的構成

1.實驗教學內容

首先是基礎理論實驗教學。任職教育條件下的基礎理論實驗教學，應當以多媒體演示和軟件輔助模擬為主。其次是技術理論實驗教學，軍事物流管理應用技術和信息化設備管理技術是軍事物流管理技術理論的主要部分。在實驗教學中，應積極運用軍事物流管理模擬訓練器材，給學員提供在實踐中學習的機會，通過實際操作演練，學員會主動地理解和體驗各種管理技巧，運用所學知識分析、判斷、做出決策。最后是應用理論實驗教學，這是軍事物流管理實驗教學的核心，教學過程中應著重加強軍事物流管理綜合教學軟件的研制與運用，運用網絡技術，實現各層次管理人員利用同一保障想定方案，進行同步管理活動訓練，提高各級受訓人員的管理能力及協同意識。

2.實驗教學手段

一是崗位體驗式實驗教學。主要是指教員按照預先制訂的教學實施方案，以信息化戰爭為背景，把實驗教學環境設定成軍事物流管理活動現場，并賦予受訓人員一定的崗位職責，組織其根據給定的約束條件和行動規則，開展軍事物流管理工作，提高學員的組織管理能力。二是案例式實驗教學。實驗教學過程中，要注意通過再現實際工作中軍事物流管理的真實事例，讓學員在既定的情景中進行體驗、分析、決策，從而培養他們獨立思考能力和解決問題能力。案例式實驗教學的難點是選準案例，提高案例質量，實現教員和學員之間的良性互動。

3.實驗教學管理

包括實驗計劃管理、實驗組織管理和實驗考核管理。

實驗計劃管理指根據軍事物流管理教學大綱、實驗室教學管理規定，確定實驗教學內容，合理制訂實驗計劃，并采取有力措施確保計劃順利實施；實驗組織管理指明確軍事物流管理實驗教學的指導思想，選取有效的實驗組織方法，確保實驗教學過程有條不紊；實驗考核管理，可以借助信息化手段，以計算機自動化考核系統為主，人工考核為輔，盡量減少考核過程中人為因素的干擾，充分體現考核過程的公平性和指導性。

4.實驗教學保障

實驗教學保障要點在于軟件設計、硬件配置和教員隊伍建設。軟件設計要充分體現信息化特點，包括設計開發軍事物流管理綜合教學軟件、實驗教學信息資源庫、技術設施設備數據庫等。軍事物流管理的組織過程，就是物流信息在各硬件設施設備之間流轉的過程，實驗教學中要配置軍事物流實訓基地、實驗室、實驗設備和與之相配套的教材。教員隊伍建設是實驗教學保障的中心環節，軟件設計和硬件配置都要圍繞其展開，確保任課教員能合理運用各種信息化的教學手段和實驗設備，提高實驗教學質量。

三、提高任職教育條件下軍事物流管理實驗教學效果的措施

1.立足軍事斗爭準備需要，完善軍事物流管理實驗教學內容

首先要不斷吸納軍事物流管理新知識、新理論，特別是信息化程度較高的新技術，深入研究未來信息化戰爭對軍事物流保障方式、管理程序和人員素質的新要求，充實軍事物流管理實驗教學內容。其次要有目的的設置與崗位任職需求相適應的軍事物流管理實驗教學內容，可以是獨立的訓練科目，訓練內容要偏重于實際操作、管理等；也可以與部隊的訓練、演習相結合，既能節省實驗教學成本，更重要的是增強了教學效果。

2.緊跟任職教育發展步伐，創新軍事物流管理實驗教學手段

創新軍事物流管理實驗教學手段，要遵循以學員為中心，提高其軍事物流管理實際應用能力的原則，充分利用各種現代教育技術，如計算機模擬教學系統、虛擬教室技術以及遠程教育技術等。教學管理部門要改變“重硬輕軟”的思想，在大量配置高性能實驗硬件設施的同時，還要加大投入人力、物力，研究新型的實驗教學手段。

3.著眼軍事教育訓練信息化，加強軍事物流管理實驗教學教員隊伍建設

一是建立人才選拔激勵制度。真正做到“能者上、平者讓、庸者下”，選拔出一批既有學術功底，又有創新精神的教學能手，作為骨干力量，充實軍事物流管理實驗教學隊伍。二是要完善教員隊伍結構。包括年齡結構、學歷結構和職稱結構，建立一支以資深教授為帶頭人，中青年講師為主體的擁有較高學歷和能力的實驗教學教員隊伍。三是更新教員隊伍的知識技能。擔負軍事物流管理實驗教學任務的教員，除了要掌握傳統的實驗教學知識技能，還要不斷挖掘自身潛力，學習新的知識理論和教學方法，更加適應任職教育條件下的軍事物流管理實驗教學。

參考文獻：

[1]王豐等:軍事物流學[M].北京:中國物資出版社,2004

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一、上好緒論課，提高學生的學習熱情

緒論是流體力學的第一部分內容，是學生了解該課程的窗口，也是教師教學水平的第一次展示，學生對一門課程的興趣和認識都是從緒論的講解中得到的。多講一些自然界與工程實際中的流體力學現象，而一般的流體力學教材忽視了這一點，或涉及很少。如：大氣與海洋相互作用、相互影響形成龐大的流體系，如龍卷風、海嘯等現象都屬于流體力學的范疇；化工與石油工業上的應用，如石油的運輸；流體機械上的應用，如水輪機、汽輪機等；航空和航天中飛行器的某些部件能提供升力如機翼；環境保護上的應用，如泥石流、沙塵暴、熔巖流；土木與建筑上的應用，講解1 940年美國華盛頓州的塔科馬峽谷吊橋被颶風破壞等都涉及流體力學問題，高樓群、冷卻塔群等建筑容易發生風的震動渦旋，如與建筑物的結構發生共振，造成嚴重破壞；交通運輸，如輪船、潛艇、高速列車的設計都涉及流體力學問題。流體力學的應用如此廣泛，使學生了解到學習流體力學的重要性，學生自然就產生了濃厚的學習興趣，為學好流體力學奠定了基礎。

二、在講解理論知識時，做到重點突出，避免降低學生的學習興趣

數學和力學之間的緊密關系在流體力學這一力學分支中得以充分體現，無論是連續性方程還是能量方程的推導，沒有扎實的數學功底，流體力學不可能得到很好的提高。只有掌握扎實的數學知識，在公式的推導過程中才不會感到枯燥；對于數學知識基礎差的同學很容易在老師的推導過程中產生厭煩心理，而漸漸失去學習流體力學的興趣，所以在學習流體力學時應備一本高等數學書。

有的教師過分強調知識的嚴密性和完整性，而忽略了學生的接受能力，把每個推導細節都逐一介紹，學生被弄得糊里糊涂、知難而退。有的教師直接給出公式，讓學生直接照背。筆者每次在講解理論公式之前，首先應強調本次公式推導的一般步驟和重點，用到了哪些數學知識，哪些推導步驟需要掌握的，哪些推導步驟是不太重要的，是只需要記住結論的。如果步驟不重要為什么還要講呢，因為講的是理論研究的方法――如何用數學等方法解決流體力學問題，目的是讓學生掌握一種處理問題的方法，拓寬學生思路，通過這些方法的介紹掌握定理的產生和適用條件，加深對定理的理解和記憶以及應用。比如說在講相對平衡的流體的壓強分布規律時，我首先告訴學生這個推導應該會，因為這個推導步驟在解決一般平衡流體內部的壓強分布規律和平衡流體對固體邊壁的作用力問題時非常有用；而在講動量方程時，強調記住結論并理解公式中各個物理量的含義。這樣做到重點突出，學生就會有的放矢的選擇性的集中注意力，避免了一個公式推導不理解而導致對整堂課的學習興趣的喪失。

三、多講一些實際生活中熟知的例子或重大事件，提高學生的學習興趣

采用直觀有趣的實例來激發學生的學習積極性，在初等教育和中等教育中用得較多，而在高等教育中則較為少見，一方面大學的課程專業性較強，對許多課程來講，列舉出與我們日常生活有關的具有一定深度的一些有趣實例來，并不是一件十分容易的事；另一方面，各門課程均存在著學習內容不斷加大而授課時數不斷減少的情況，很多教師不愿將寶貴的課堂時間用在列舉實例上來。

流體力學雖理論上比較難，卻與生活和生產實際密切相關，在課程的講解過程中，多穿插一些實際生活中的現象，與課本中的理論結合起來講，可大大提高學生的學習興趣。比如講流體的粘性時，比較水的粘性和糖漿的粘性，在講有旋運動時先講龍卷風的例子，通過分析現象，理解本質。可以講一些重大事件，如在講流體靜力學的知識前講解1 993年青海溝后水庫垮壩事件，造成288入死亡和40人失蹤，溝后水庫突然垮壩失事是由于在設計上有缺陷和施工存在質量問題造成的。還有三峽工程建還是不建所引起的爭論，流體力學專家的分析和參與討論決定三峽工程還是要建。這樣使學生感到學好流體力學的重要性和作為一個專業設計人員的應有的責任心。

四、采用多媒體技術與傳統的授課方法相結合的手段

多媒體教學越來越得到廣泛的應用，其最大優點是形象、生動、具體、直觀、易于理解并可加強記憶。在流體力學課程中引入多媒體教學，為這門古老學科開創了新的教學環境，注入了新的活力。

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關鍵詞：工程流體力學；教學改革；大學；專業基礎課

中圖分類號：642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2013）03-0030-02

“工程流體力學”課程是以高等數學、大學物理、工程力學、工程熱力學為基礎，集概念、公式、實際應用于一體的一門專業基礎課。該課程基本概念抽象，公式結構復雜，實際應用眾多，尤其在石油行業尤為突出。石油工業中的許多問題都要采用流體力學理論解決，諸如鉆井液循環壓力和流速的設計，套管強度的校核，采油過程中油井采出的流體在泵或井筒內的流動規律分析，地面管線的布設，管徑設計，管線強度的校核，壓差與流量之間關系的確定，輸液泵的選擇和安裝位置的確定，儲油罐強度的校核，油品裝卸時間的計算，油品和天然氣的計量，氣蝕和水擊等現象的預防等。解決這些問題，要求從事石油工程技術的科學工作者必須具備“工程流體力學”知識，以便在石油工程的建設和管理中更好地發揮作用。為了使學生能夠更好地學習掌握該課程的內容，教學環節尤為重要。對如何設計教學環節，本文主要從以下四個方面加以說明。

一、教學由多媒體與板書共同完成

教學板書是教師教學思路的整體反映，是教師在教學過程中引導學生學習，幫助學生理解和記憶，以及啟發學生思考的重要手段，是教學過程中不可缺少的組成部分。教學板書以文字、符號、圖表等手段將教學內容直接訴諸學生的視覺，豐富了學生的感知表象，有助于學生吸收和掌握知識信息。在授課過程中，筆者把學生對使用板書和多媒體的意見進行調查，90%的學生更傾向于使用板書教學。

由于“工程流體力學”課程，基本概念多、難理解，公式復雜難懂，采用板書邊寫邊講解，給學生留有足夠的時間去理解，去認知，接受起來更容易一些。但是流體本身運動復雜，沒有固定的形狀，在外力作用下，流體流動狀態、流動規律是什么樣的，在板書上表達起來可能不夠準確，不夠形象、逼真；而采用多媒體[1]，將其制作成圖片或動畫課件，則直觀明了，生動具體，給學生在視覺上以新穎的感覺，在頭腦里的印象會更深刻一些。比如：講工程流體力學的發展史，單純講授枯燥無味。此時，制作多媒體課件展示給大家， 比如弧線球也稱香蕉球，找一個足球明星踢弧線球的視頻放里面，邊放映邊講解，學生很感興趣，還學到了知識，同時也激發了學生的學習熱情，起到了很好的引導效果。

二、將計算流體動力學軟件融入到理論教學中

“工程流體力學”一般采用理論方法、實驗方法和數值計算三種方法研究，其中，數值計算就是使用計算流體動力學軟件計算[2]，是當今比較常用也比較流行的方法。計算流體動力學（簡稱CFD）是通過計算機數值計算和圖像顯示，對包含有流體流動和熱傳導等相關物理現象的系統所做的分析。CFD可以看作是在流動基本方程控制下對流動的數值模擬。通過這種數值模擬，可以得到極其復雜問題的流場內各個位置上基本物理量（如速度、壓力、溫度、濃度等）的分布，以及這些物理量隨時間的變化情況，確定漩渦分布特性、空化特性及脫流區等。CFD方法克服了理論方法和實驗方法的局限性，在計算機上實現一個特定的計算，就好像在計算機上做一次物理實驗。例如，機翼的繞流，通過計算機并將其結果在屏幕上顯示，就可以看到流場的各種細節；如激波的運動、強度、渦的生成與傳播、流動的分離、表面的壓力分布、受力大小及其隨時間的變化等。數值模擬可以形象地再現流動情景，與做實驗沒有區別。

目前，CFD軟件中比較著名的就是Fluent軟件。所以可以在教學中使用Fluent軟件模擬，給學生展示流動規律和流動結果。例如：馮?卡門渦街，不同形狀物體繞流使用Fluent進行模擬，既直觀又能清楚地展現流動規律，同時對流體本身產生無限的向往，對“工程流體力學”課程充滿了期待和興趣，為學生以后學習軟件打下了基礎。

三、實施雙語教學

隨著我國與世界的接軌，隨著世界一體化進程，迫切需要大量精通兩種以上語言的人才，作為一種培養國際化人才的有效手段，雙語教學勢在必行。高等教育作為教育的前沿陣地，也要同國際接軌。雙語教學本身就是我國高等教育國際化趨勢的客觀要求，對高校來講，可以加強國內高校和國外高校的教學合作，高校之間的合作項目越來越多，有助于國內外專業領域知識體系的統一和完善；對教師來說，可以促進國內高校教師同國外高校教師的學術交流，國內高校教師可從中了解到很多世界前沿知識，并有效地傳遞給學生；從學生自身來看，打破了語言障礙，學生能夠在專業技術領域內較好地將母語和英語這兩種語言之間根據交際對象和工作環境的需要進行切換，有效地開展交流與合作，并且多掌握一種語言，就多了一份生存的手段，多了一份了解外部先進世界的途徑，多一份機會。雙語教學不僅可以培養學生運用外語解決實際問題的能力，而且有利于學生學習、掌握、精通一門外語（主要是英語），能夠多一種思維方式，學會從多種角度，用不同觀點看問題，進而提升競爭能力，同時也為培養“復合型”人才奠定了基礎。

現今實施“雙語教學”，既符合與時俱進的要求，又能夠提升教學水平，這意味著在教學中實施“雙語教學”勢在必行。在“工程流體力學”專業基礎課教學中改變使用單純母語（漢語）的教學方式，將外語（主要是英語）運用于其教學的全過程之中，使之與母語教學互相融合、互相促進，既體現專業基礎課教學的特色和針對性的同時，又能夠全面提高學生的外語應用能力和綜合素質，使教學更好地適應新世紀人才培養目標的要求。在“工程流體力學”教學中推行雙語教學，使學生在雙語教學課堂中提高英語水平，學會用英語表達專業知識，繼而過渡到用英語去思維、求知、交流，以便熟練地用外語來解決實際問題。這種教學模式既符合經濟迅速發展對涉外人才基本素質的要求，也符合大學各專業交叉融合的發展方向，是教學改革的重要內容。

根據“工程流體力學”課程的特點，在其教學中可以使用綜合型教學模式。即對一些基本概念、基本理論，比較好理解的，可以采用浸入型；而對一些公式的推導，專業性比較強的，難于理解的采用過渡型。另外，將一些流體發展的歷史、實例用多媒體教學手段進行授課，達到直觀的效果。

四、注重實驗環節

“工程流體力學”也是一門實驗科學[3]。很多流體力學理論都是以實驗為基礎建立起來的，理論分析得出的結果需要通過實驗來驗證，而實驗的進行又需要用分析得出的理論來指導。因此，實驗是“工程流體力學”課程的重要組成部分，是必不可少的教學環節。它不僅是為了驗證理論，有助于學生學好流體力學，而且是培養學生進行科學研究、提高獨立工作和創新能力的重要環節。

隨著大學教育的普及，受教育的人數迅猛增長，而實驗教學設備與人數增長不成比例，導致教學和實驗的間隔周期較長，使得實驗前，有些學生并沒有做好充分的準備，并且缺乏必要的理論復習，對即將做的實驗相關知識沒概念，致使理論和實驗嚴重脫節，實驗效果不佳。但是對學生的考核僅僅是一份實驗報告，導致有些報告抄襲嚴重，甚至有些學生做實驗，看別人怎么做就怎么做。這樣，學生的動手能力、實踐能力怎么能培養出來？更不用說培養學生的創新能力和發散思維。實驗課是教學的必要環節，也是重要環節，不容忽視。

1.實驗前，回顧與實驗相關的知識點，讓學生在短時間內了解本次實驗和相關理論，這里的相關理論不是本實驗的結論，實驗結論應該由學生通過做實驗總結出來；也可以將本實驗過程錄制成一段視頻，讓學生提前看一下，熟悉一下實驗過程，視覺在人心中留的印象會更深刻一些，做到心中有數，這樣真正自己動手做實驗就不會茫然。

2.由于時間和設備的限制，實驗只能就某一種情況進行操作，對其他條件變化時會有什么樣的規律不能面面俱到，這時在實驗教學中應用計算流體動力學軟件演示也會收到很好的教學效果。所以，計算流體動力學軟件不僅在教學中，在實驗中的作用也是顯著的。

3.在實驗課教學改革的同時，實驗課考核的方法也應該相應地加以整改。通過純粹的書面實驗報告和出勤率進行考核，學生互相抄襲，敷衍了事，實驗做完后真正的原理還沒弄明白。為了避免此類情況的發生，一方面，考核每個學生親自動手做實驗，邊做實驗邊講解，不僅能夠鍛煉學生動手的實驗能力，語言表達能力相應地也有所提高，為此應該增加實驗教師的人數；另一方面，除了增加實驗課在最終成績的比例（10%）外，還要在期末試卷中增加實驗內容，以檢驗學生對實驗的理解能力和掌握情況。

為了使學生能夠更好地掌握“工程流體力學”課程的內容，教學需要改革，這就要求當代大學教師不斷地嘗試、不斷地探索新的教學模式，充分調動學生的學習熱情。本文針對“工程流體力學”這門專業基礎課程的特點，提出了幾點教學建議，希望對工作在一線的流體力學教師有點幫助。

參考文獻：

[1]于靖博，張文孝，李廣華.工程流體力學課程教學改革與實踐[J].裝備制造技術，2011，（11）.

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Fluid Mechanics Course Teaching Design

Based on Virtual Experiment Platform

GAO Junxia

（Department of Mechanical and Electrical Engineering， Tangshan College， Tangshan， Hebei 063000）

Abstract Fluid mechanics courses for abstract concepts， theories and strong， fluid movement and the lack of student perceptions of the characteristics of the fluid dynamics of virtual experiment platform designed to integrate into the classroom session， with pictures， animations and other media means and application of knowledge engineering background to explain the point， explain the physical meaning of the concepts and formulas， and combine classroom teaching with virtual experiment teaching， not only preview to help students hydrodynamic theory and the basic operation of the experiment， but also makes the students' theoretical and experimental phenomena inherent in a more thorough understanding， further enhance the overall quality of students and so the effect is obvious.

Key words fluid mechanics； virtual experiment platform； teaching design； classroom teaching； experimental teaching

1 流體力學課程改革現狀

由于流體力學概念抽象、理論性強，學生對流體運動又缺乏感性認識，流體力學課程歷來被認為是學生難學、教師難教的課程之一。為了講清概念、交代眾多公式的來龍去脈、介紹豐富的工程背景和應用知識，流體力學授課需要大量課時，這與目前國內提倡的教學改革縮減理論授課課時相矛盾。不加強基礎理論和工程應用知識難以提高教學質量，局促的課時除了教會學生做題、應付考試外沒有多少時間講解其他內容。如何更好地處理少課時與大教學量之間的矛盾，國內不少高校進行了此方面的改革，比如研制流體力學多媒體電子教案，加大網絡教學資源等等彌補課時的不足。這些措施對于課堂教學幫助很大，但均無法替代實驗教學，無法幫助學生更加深刻地理解理論、應用理論。而在實驗教學中，實驗教師的教學重點卻是教學生如何操作儀器，如何記錄處理數據，而不會關注于讓學生知道為什么要“那么做”。因此課堂教學內容與實驗教學內容之間缺乏有效的銜接與溝通，導致很多學生只知如何做實驗，而不知為何做實驗。

目前，關于虛擬實驗室設計開發的案例也很多，但多數集中于研究如何使其更好地輔助實驗教學，而對于將虛擬實驗系統與課堂教學相結合進行教學設計的研究相對較少，唐山學院機械設計制造及其自動化專業流體傳動課程組教師針對此種情況，開發了基于Flash的流體力學虛擬實驗平臺，并將之與課堂教學相結合，進行了基于虛擬實驗平臺的理論教學與虛擬實驗教學相結合的教學設計與探索。

2 基于Flash的流體力學虛擬實驗平臺簡介

用Flash做動畫比較靈活，如表現運動機理、物理過程、動作分解等，也可編程。流體力學虛擬實驗平臺基于Flash語言而編制，主要是為建立一種創造和引導模擬實驗的交互環節，通過與實驗教學教師接洽，利用Flash將實驗設備虛擬化，并用動畫的手段將實驗現象演示出來，學生根據需要選擇實驗項目。以“動量守恒實驗”為例，在虛擬實驗平臺上運行該實驗，界面如圖1所示，既可以通過“原理”標簽學習實驗原理，同時還可以觀測到動量守恒實驗現象的動態演示。虛擬實驗可以讓學生熟悉實驗流程、處理一些常見的難點問題。學生如果需要，也可以不厭其煩地反復練習，直至熟悉掌握實驗操作技能。

3 教學設計與實踐

教學的目的在于使學生真正掌握應知應會的內容，并且獲得能力上的鍛煉和提高。下面以唐山學院機械設計制造及其自動化專業流體力學課程教學為例，簡介基于虛擬實驗平臺的流體力學課程教學設計。

3.1 基于虛擬實驗的研討式教學

首先教師帶學生一起溫習中學時的動量定理內容，而后提出疑問：當介質不再時固體，而是液體時，動量定理還適用嗎？如何用？以啟發式教學思想為基礎，在教師的引導下啟發學生積極主動地思考問題，并在同學之間、師生之間進行相互交流和互動式思考和學習，進而公式推導獲得動量方程，而后利用流體力學虛擬實驗平臺演示動量守恒實驗過程，請學生根據實驗觀察，討論分析該實驗的驗證原理。這種將課堂教學與虛擬實驗教學相結合的方式，不僅幫助學生進行了流體力學實驗的預習，而且使得學生對實驗現象和實驗數據處理的理論理解得更加透徹深入，提高了學生的思維能力和對一些重要概念的理解力。

3.2 操作訓練與思維訓練相結合

沿程阻力損失的計算是流體力學課程的教學重點之一，而其中的沿程阻力系數的正確選擇尤其關鍵，同時這里也涉及到一個很著名的實驗：尼古拉茲實驗。唐山學院機械設計制造及其自動化專業流體力學課程的理論授課教師和實驗教師并不是同一人，該課程有6學時實驗，其中一個實驗為“沿程阻力系數測定實驗”。在最終的實驗操作考核中，理論授課教師通過觀察學生 “沿程阻力系數測定實驗” 實驗操作過程，發現學生操作很熟練，記錄數據整齊認真，并且很快地利用實驗指導書中給出的層流狀態下的計算公式算出了沿程阻力系數的數值，但其中存在一個問題被學生忽略了，即根據計算的結果核實是否真正是層流流動狀態。如果閥門開度合理，大部分同學的結果應該是可信的，但是任何實驗過程中，均無法排除一些其他人為因素。操作技能訓練的同時，學生并未注意到分析并解決問題的嚴密性，思維訓練未達到與操作訓練同步。

將虛擬實驗平臺引入課堂教學后，授課教師在學生們完成此實驗項目后，再次在課堂上演示實驗過程，并將兩組往屆學生的實驗考核記錄數據（一組數據正常，一組異常）以及得出的沿程阻力系數結果記錄在黑板上，教師提出質疑，即該實驗能否反映Re與尼古拉茲實驗曲線的內在聯系？因是小班授課（共28名學生），將全班學生分成7個小組，在討論中，學生反復研究教材內容，推敲實驗數據，最后幾乎每個小組都得出了較全面的結論。此種方式的開展，比填鴨式的反復做題強化訓練得到的學習效果好很多。

如果授課教師在教學設計中能夠充分利用虛擬實驗平臺，則教學效果可大大提高，學生收效顯著。

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關鍵詞：《流體力學》課程；實驗教學；教學改革；建筑環境與能源應用工程

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0225-02

一、前言

我校的學生培養定位是：“立足內蒙古，面向全國，服務國家基礎工業和地方經濟建設，培養崗位適應性強、工作作風踏實的應用型人才”[1]。

建筑環境與能源應用工程專業的培養目標是：“適應社會主義現代化建設需要，德智體全面發展，基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高、具有創新意識和工程實施能力的建筑環境與能源應用工程專業應用型高級技術人才”。畢業生能夠從事工業與民用建筑室內環境與暖通空調、通風除塵、采暖供熱、燃氣供應、建筑給排水等公共設施系統、建筑熱能供應系統的設計、安裝、調試、運行、管理以及建筑自動化系統的方案制訂，并具有初步的應用研究與開發能力，能夠在設計研究院、建筑工程單位、物業管理公司及相關的科研、生產和教學等單位從事技術與管理工作。

《流體力學》是建筑環境與能源應用工程專業的一門主要技術基礎課，也是我校重點建設課程之一，是該專業工程技術人員必須掌握的知識。同時，該課程也是我校環境工程、熱能與動力工程、礦物加工工程、采礦工程、機械設計與自動化等工程專業必須開設的課程。通過本課程的學習，學生應掌握流體力學的基本概念、基本理論以及水力計算的基本方法。流體力學實驗是流體力學課程的重要組成部分，流體力學實驗是發展流體力學理論，驗證流體力學假說，理解流體力學現象，解決流體力學工程問題的一個重要手段，該課程實驗教學質量的好壞影響到學生對知識的了解和掌握，以及動手實踐能力的培養，甚至影響到他們就業后對專業知識的靈活運用。

二、當前實驗教學存在的問題

1.實驗教學現狀。流體力學實驗是《流體力學》課程的重要環節。實驗基本目的要求是：使學生觀測流動現象，驗證所學理論，掌握實驗的方法和操作技能，訓練學生整理實驗資料、編寫實驗報告的能力，培養學生嚴格的科學作風。目前我校《流體力學》課程開設的主要實驗項目有：雷諾實驗、伯努利方程驗證實驗、圓形管道沿程阻力實驗、圓形管道局部阻力實驗、一元流動量方程驗證實驗、氣體紊流射流實驗等[2]，全部是傳統的驗證型實驗，由于實驗室房間、實驗器材、指導教師人數等方面的條件有限，綜合型、設計型實驗不能開出。不同專業、不同學時的《流體力學》課程的學生進行完全相同的實驗。在實驗課堂上，實驗指導教師從實驗原理、實驗目的、實驗儀器設備、實驗操作步驟、實驗注意事項、實驗報告格式要求等方面進行講解，之后學生分組進行實驗操作，觀察實驗現象，采集實驗數據，出現問題在指導教師的指導下進行處理，教師根據實驗報告的書寫完成情況和質量來評定成績。雖然實驗項目開設的比較全面，基本覆蓋了課程的主要內容，也有利于增進學生對理論知識的理解，但沒有激發學生的積極性，學生做實驗的主動性和熱情沒有體現出來，只是被動的完成了實驗教學過程，不能培養學生的創新性。

2.實驗教學效果。近年來伴隨著我國教育體制的改革發展和招生規模的擴大，給學校的發展帶來了機遇，使學校的發展取得了長足的進步，但不可回避的是學生質量在不同程度上有所下降，基礎知識不很扎實，給后續教學工作帶來了困難，也是擺在全校師生面前的難題。另外還有相當一部分學生是通過調劑專業而來的，不是他們所鐘情和喜愛的專業，因此，學習積極性也不高，疲于應付，學習目的不明確，態度不很認真，缺乏學習的熱情和動力，只求考試及格過關了事，流體力學實驗課的學習也是如此。

近年來，學校也做了很大努力，在改善實驗條件方面投入不少，但由于學生人數眾多，實驗儀器設備臺套數較少，實驗小組人數偏多，親自動手操作的次數不是很多，感性認識不夠，盡管實驗指導教師想盡一切辦法，盡可能多的創造機會，但收效甚微，實驗效果不理想，有的甚至連最基本的測試儀器，如畢托管的工作原理、使用及注意事項等都不清楚。另一方面，由于小組人數多，實驗測試數據相同，實驗報告抄襲現象嚴重，沒有進行數據的處理、分析、結果的討論，因此對實驗的感悟不深，對所學理論知識的理解、體會起不到作用，同時給實驗成績的考核帶來了不便。

三、課程實驗教學改革內容

1.實驗課的地位。實驗是《流體力學》課程非常重要的組成部分，但是在教學實踐中，往往更多強調的是理論的重要性，而忽視了實驗對流體力學理論學習的幫助。因此要充分重視流體力學實驗的地位，實驗在流體力學教學中和理論課具有同樣的重要作用，流體力學實驗是驗證理論、數值計算結果的唯一途徑，是學生獲得流體力學感性知識的主要方法，有利于學生對抽象知識的深入理解，促進學生進一步思考，培養他們的擴散思維，調動他們學習的積極性。另外，要樹立重視實驗教學、熱情服務學生的觀念。首先要重視實驗室建設，無論從政策傾斜還是人力、物力以及資金投入等方面都予以高度重視；其次要尊重實驗教師的地位和實驗教師的勞動，吸引具有一定操作技能和設計構思能力的教師充實到實驗教師隊伍中。

2.優化實驗教學內容。《流體力學》是建筑環境與能源應用工程專業的技術基礎課，其內容貫穿了建筑環境與能源應用工程專業的所有領域，如采暖供熱中的熱媒介質（水）的流動，空調工程中空氣、冷凍水、冷凝水的流動，通風除塵中空氣以及粉塵粒子的流動，鍋爐中的煙氣、水、蒸汽、粉塵粒子的流動等，所有這些流動的參數測試分析類似于流體力學實驗，因此流體力學實驗應該與工程實踐緊密結合。而目前《流體力學》課程開設的實驗全部是傳統的驗證型實驗，也是非常經典基礎的實驗，雖然實驗項目開設的比較全面，基本覆蓋了課程的主要內容，也有利于增進學生對理論知識的理解，但是，和專業工程實踐脫節，聯系不密切，學生學習的興趣和積極性不高[3，4]。

在完成傳統經典基礎驗證型實驗的之后，指導組織學生自行完成一次設計研究型實驗，把原有單一的實驗內容組合到新的設計實驗中，如具有一定規模的管網設計實驗，并對設計管網系統進行運行調試，分別測定不同工況下的運行參數，如流量、流速、壓力等，這樣既把流體力學知識和專業課的知識結合在了一起，由于是按照自己的意愿設計的實驗，因而增加了學生的學習興趣，又提高了學生的操作運行技能，同時，在解決出現問題的過程中，使學生學到的知識得到了綜合應用。因此筆者以為，傳統經典基礎驗證型實驗固然重要，可以使學生所學知識得到加深鞏固和理解，綜合型設計性實驗則是對學生綜合能力得到鍛煉和提高的有效途徑。在實驗教學過程中，優化現有實驗資源，在完成傳統經典驗證型實驗的同時，加強了設計性實驗的開出。

3.教學手段與方法。為了達到應有的實驗教學效果，在實驗教學過程中，要打破傳統的實驗指導教師講解學生聽的模式，指導教師與實驗學生采取互動的形式，共同探討實驗的目的、意義、背景、對應知識點以及和相關知識的聯系、完成實驗測定的技術路線等，使學生處于主體地位，積極參與，主動進行。方法可以靈活多樣，教學手段可輔助以教學錄像、多媒體等，對于實驗過程中出現的問題應讓學生互相討論，從中獲得答案，指導教師予以補充。實驗成績的考核不拘泥于實驗報告，應根據學生對實驗目的意義的感悟、對知識聯系的理解、實驗動手操作、問題分析討論、實驗報告質量等綜合評價[3，4]。

四、結語

《流體力學》是建筑環境與能源應用工程專業的一門主要技術基礎課，也是我校重點建設課程之一，同時也是環境工程、熱能與動力工程等專業必須開設的課程。流體力學實驗是該課程非常重要的組成部分，實驗不僅可以提高學生的學習興趣，還可以有意識的培養學生觀察事物的能力、分析解決問題的能力和相互協調合作的能力。因此要轉變觀念，重視流體力學實驗教學，整合流體力學實驗資源，進一步補充完善實驗教學內容，改革流體力學實驗教學方法和手段，不斷研究流體力學實驗發展趨勢，不僅要使學生完成經典基礎的實驗項目，更重要的是要放手讓學生開發設計型、研究型實驗，突出學生的主體性，提高學生學習的主動性和創新性，使每一個完成流體力學實驗的學生從中得到鍛煉和提高，為培養綜合型建筑環境與能源應用工程專業人才奠定扎實的基礎。

參考文獻：

[1]內蒙古科技大學教務處組.內蒙古科技大學本科專業培養方案（2014版）[Z].

[2]陳俊俊，李義科，牛永紅，龐S佶，劉素霞.新版《流體力學》課程教學大綱修訂及思考[J].科學管理研究，2011，（2）.

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關鍵詞 流體力學 工程實例 教學模式改革

0引言

“流體力學”課程是工科專業的一門重要的專業基礎課，綜合了張量、場論、復變函數、數值方法等數學知識，在水利、土木、建筑和熱能等工程技術領域中都涉及許多流體力學問題。目前許多高校教師在講授該門課程時還是采用傳統的以教師為主導的單向傳授方式，課堂中注重基本概念的講解和公式的推導，課堂教學與實驗教學環節聯系較弱，導致學生學習過程中對所學知識點理解不夠深刻，逐漸失去了學習興趣。因此此次教學模式改革提出以工程實例為導向，在授課中采用工程案例分析、增加實踐環節和第二課堂等綜合形式教學模式，培養學生的學習熱情，調動學生積極性，提高學生分析問題和解決問題的能力。

1教學改革思路

第一，由于在流體力學教學過程中，知識點比較抽象，學生難理解。因此，打破以往“滿堂灌”式授課方式，針對某些重要知識點，首先教師課前布置任務，學生初步了解課堂內容，培養學生的發現問題和主觀學習能力。在授課過程中，教師針對課堂講授的內容，運用多媒體教學方式，向學生展示圖片、視頻、動畫等信息，比傳統方式更直觀、更容易被學生接受，與傳統板書教學方式相結合，優勢互補，尤其對于推導繁瑣公式，教師運用多媒體方式可以強化學生的理解。并且，教師應注重理論聯系實際，通過工程案例分析和討論等方法，講授某些特定知識點對應的工程問題，培養學生學習流體力學課程的興趣，激發了學習的主觀能動性，加深學生對該課程內容的理解和認識，激發學生學習熱情，培養學生分析流體力學問題和建立相應模型和分析計算的能力。學生通過工程案例分析，可以理解不同流態流體所對應的工程背景及其理論基礎，利用課堂所學理論知識總結其流動規律。課中針對某重要知識點，教師布置相關綜合訓練內容，學生自主完成綜合報告，在此過程中學生能夠充分理解相關知識點，建立知識體系，掌握該知識點在實際工程中應用，并能夠在實際生產生活中合理運用該知識點。另外，對于某些特殊的知識點，教師還可以從學生的生活經驗出發，列舉生活中的流體力學問題，聯系生活進行講授，具體內容為：

第二，通過理論與實踐相結合的方式，在保證課堂教學的基礎上，采用多種形式的實踐活動，增加實驗教學環節。實驗教學是理論與實踐相結合，是培養學生創新能力和工程實踐能力的重要環節，鞏固所學基礎理論，能夠幫助學生更好地理解理論知識，培養學生實踐動手能力。在學校工科專業，實驗教學顯得尤為重要。在實驗的教學過程中，為使學生更好地掌握重點和難點，加深學生對實驗操作技能的掌握，采用“教”、“學”、“做”相結合的教學方法，以精講多練為主。在實驗操作之前，讓學生理解實驗流程中的每一步驟，培養學生發現問題和解決問題的能力，對知識的重點和難點有進一步的理解。此外，在實驗教學環節中，重視培養學生創新能力，鼓勵學生創新，為學生提供創新空間。學生通過工程流體力學實驗，直觀明了地觀察不同流態的流動現象，量測不同流態的流動參數，分析其流動特點，再與理論相結合總結流動規律，培養學生的學習興趣，激發學生學習的主觀能動性與創新性，為學生將來更好地投入工程實際奠定基A。

第三，采用工程性質形式的試題幫助學生掌握知識點及其應用。同時，授課時增加課堂對話、采用互動式教學方法，及時了解學生掌握情況并對課程教學內容進行調整。另外，開設理論學習和實踐操作的第二課堂，充分調動學生學習的積極性，并加大課外作業量，使學生通過作業消化課堂教學內容，每次作業批改結束后，通過習題課幫助學生辨析原理理解的誤區、概念混淆之處等習題中出現的問題。任課教師定期進行教學研討，對教學中的難點、重點進行討論，群策群力，尋求好的解決方法。平時注意收集教學中的難點、重點問題，組織老師進行研究，在教學研討時集中交流。

2教學組織過程

2.1課堂講授

以學生為中心，以教師為導學、助學為主，利用工程案例分析、生活實例和小組討論等形式，激發學生學習參與熱情與積極性。課前布置工程案例分析，學生自行查閱資料，課堂上分組討論，引導學生提出問題、分析問題、解決問題，培養學生主動獲取已有知識和創造新知識的能力。以工程問題為主線，提出與之相互對應的課程內容，進而解釋課程內容的性質、原理以及適用條件，總結解決此類工程問題的方法和規律，使得學生對于知識點內容的理解更加生動具體。

2.2增加實踐環節

本專業流體力學課程共64學時，此次教學模式改革準備通過理論與實踐相結合的方式，融入實踐教學環節。傳統體系中實驗環節為輔助教學部分，各實驗互相獨立，綜合性不強，造成學生被動學習，學生學習積極性較差。目前學校擁有兩個流體力學實驗室，不僅可以開展流體力學基礎演示實驗，學生還可以動手參與伯努利方程實驗、畢托管測速實驗等相關實驗。在實驗操作過程中，結合工程中流體流動問題，學生能夠更加直觀明了地觀察到流體處于不同工程問題中所對應的流動現象和規律，量測不同流態的流動參數，進而結合課堂講授的內容驗證實踐結果。同時，教師應為學生留有一定空間，學生可以在充分理解所需知識內容的基礎之上，開展創新型實驗設備的設計，這一過程充分調動學生科學研究熱情，突出培養學生創新意識，教師引導學生提出問題并解決問題，培養學生科學嚴謹的邏輯思維及創新能力。

2.3第二課堂

流體力學課程包括流體靜力學、流體運動學和流體動力學三大部分，課程講述內容較多。針對這種知識內容多而學時短的情況，此次課程建設增加理論第二課堂和實踐第二課堂。對于理論學習第二課堂，學生可通過微信或QQ等網絡通訊工具，隨時給授課教師留言或在線溝通，說明不懂的知識點，教師可以在網上給予學生詳細的解答，既利用了課余時間答疑，又為同學提供了方便，同時又解決了課程學時的限制，極大地調動學生學習的積極性。實踐第二課堂主要體現在實驗室全天開放制度，在保證學生一定數量的前提下，學生可提前預約做實驗。這樣學生就有充足的時間來完成實驗過程，既豐富了學生的課余生活，又充分地培養了學生自己動手的能力。

2.4增加綜合訓練

針對重點章節知識點，如伯努利方程、N-S方程等，結合工程案例，教師布置綜合訓練任務。學生通過上網、借閱相關書籍，獲取相關資料并獨立深入學習分析，再與小組成員討論，集思廣益，進而理解工程案例中方程應用原理，并與所學理論知識相聯系，掌握相關知識點及模型建立方法，集中答辯匯報所學知識內容和實驗數據。通過綜合訓練，學生可以構建相關知識體系，并聯系工程實際，將其融會貫通，真正實現“理論聯系實際”。在此過程中，也培養了學生團隊合作、人際交往、自主探究、分析問題、解決問題及應用實踐的能力。

2.5考核方式改革

對于流體力學課程考核方式，應注重教學過程中的質量控制，主要采取課堂考核、實驗考核和期末考核相結合的形式，加大平時成績所占比重，課堂考核主要包括工程案例分析大作業、課堂考試、出勤和課堂提問等形式；實驗考核以培養學生動手能力為主，重點考核學生的實踐操作能力和創新能力，如能設計出工程方面的創新型實驗裝置可以加分；期末考試就是學生的卷面成績。

3結語

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關鍵詞：氣液，兩相流，流型，流型圖

 

0.引言

氣液兩相流的宏觀運動規律以及它與其他運動形態之間的相互作用是兩相流體力學的主要研究內容之一。 兩相流流型是兩相流的結構形式，對于流型形成機制及其特點的認識，是兩相流的機理及其規律研究的重要組成方面，同時也直接關系到對兩相流學科中其他問題的分析研究。

1.氣液兩相流流型的分類

目前，研究和應用中涉及的氣液兩相流大多數是管內流動，因此下面的討論主要針對氣液兩相管流進行。在氣液兩相流流動過程中，由于氣、液兩相均可變形，兩相界面不斷變化，從而兩相介質的分布狀態也不斷改變，流型極為復雜。同時，流型還與管道尺寸、管截面形狀、管道角度、管道加熱狀態、所處的重力場、介質的表面張力、壁面及相界面間的剪切應力等因素有密切關系。不同的研究者，從不同角度對流型進行研究時，會給出流型的不同定義和劃分。

從實際應用的簡明性考慮，目前常采用的流型劃分，如表1所示。

表1幾種常見管道條件下的流型劃分

篇9

CFD是通過計算機模擬和數值計算方法對流場進行仿真模擬，解決物理問題的精確數值算法。它是流體力學、數值計算方法以及計算機圖形學三者相互結合的產物。CFD是繼實驗流體力學和理論流體力學之后出現的第三種流體力學的研究方法，是十分重要的研究方法。在航空航天、土木工程、水利工程等研究領域都扮演著重要角色。尤其是在暖通空調和室內外通風等研究方法，CFD成為了最為行之有效的分析方法。

二、CFD在暖通工程的應用

CFD在暖通空調中的主要應用領域CFD主要可用于解決以下幾類暖通空調工程的問題：

1.提高室內空調效率

采用CFD分析方法可以預測氣流在房間中的流動情況，在充分考慮室內環境、各類邊界條件與擾動的影響后，可全面地反映室內的氣流分布情況，通過進一步的優化設計可以得道一個合理的氣流分布方法，使空調的使用效率最優。

2.建筑周邊環境分析

建筑周邊環境對居民日常生活起著舉足輕重的作用。對居民小區的風環境和熱環境進行預測，是CFD分析的又一重要應用領域。采用CFD方法，在建筑設計階段即可對建筑周邊環境進行分析和優化，對規劃設計的效果進行驗證，使建筑通風和自然采光達到最佳效果，是小區居民生活品質的重要保障。

3.室內環境狀況分析

采用試驗方法分析室內環境狀況，需要耗費大量的時間與經費，而采用CFD方法進行分析不僅可以節省時間，同時也能精確預測利房間內的風速、溫濕度、污染物分布等指標，計算出通風效率、毒害物擴散效率和熱舒適等，進而對室內環境狀態做出一個合理的評估。

4.暖通設備性能評估

暖通空調工程使用的大部分設備，如風機、水槽、空調等，其運行狀態都受流質運動的影響，空氣或水的流動情況是評價設備性能的重要指標。通過CFD分析設備工作時的流場分布情況和流質流動情況，可有效地預測設備的工作狀態。進而選擇設備最佳工作狀態，降低設備能耗，節省運行費用。

三、暖通空調領域中CFD的求解過程

暖通空調領域用CFD進行模擬仿真，其主要環節無外乎包括以下幾個方面:建立數學物理模型、進行氣流數值求解、將數值解結果可視化等。

（1）確定邊界條件與初始條件初始條件和邊界條件是控制方程有確定解的前提。初始條件是所研究對象在過程開始時刻各個求解變量的空間分布情況。對于瞬態問題必須給定初始條件，對于穩態問題不需要初始條件。

（2）劃分計算網格。網格分結構網格和非結構網格。簡單說，結構網格在空間上比較規范，如對一個四邊形區域，結構網格多是成行成列分布的，而非結構網格在空間分布上沒有明顯的行線和列線。

（3）建立離散方程并求解。離散方程常用的方法有：有限容積法、有限差分法和有限元法等。選擇合適的方法，對求解區域進行離散。

四、CFD在暖通空調節能應用情況

隨著我國經濟迅速發展和人民生活水平大幅提升，城市生活對化石能源的需求量越來越大。但今年來一系列能源危機提醒我們應當注重能源安全問題。在建筑工程領域，采用CFD分析模擬，可有效減少建筑能耗，并能提高暖通設備的運行工作效率，我國暖通工作者已認識到CFD計算在研究和設計中的重要地位。

1.我國CFD在暖通空調節能應用現狀

目前，我們已開始采用CFD對暖通空調節能的相關因素進行整體的系統模擬分析。通過在CFD模擬中改變設備參數，就有可能優化設備組合，改進系統性能。國外已把CFD用于室內空氣流動與建筑能耗禍合模擬，我國清華大學也用CFD對空間氣流組織設計與空調負荷的關系進行研究，這對建筑節能有重大意義。目前，我國在采用CFD解決建筑節能方面的研究還不是很深人，因而應進一步加強研究和推廣的力度。

2.我國CFD應用存在的問題

我國研究機構很早就開始CFD模擬技術的應用研究，研究的范圍從以室內空氣分布以及建筑物內煙氣流動規律的模擬為主，逐漸擴展到室外及建筑小區繞流乃至大氣擴散問題，并已形成一些可以解決實際問題的軟件。所以，從總體上看，我國暖通行業中開展CFD方面研究尚有大量工作要做，主要表現在以下幾個方面：

（1）還要建立在考慮輻射條件下計算室內空氣的溫度分布、壁面和空氣的換熱、壁面的溫度分布的多種模型。

（2）將已有的CFD模擬技術方法進行簡化，能夠在微機上較準確地計算包括高大空間氣流組織在內的各種通風空調熱環境問題。

（3）考慮實際空調管道連接帶來的風口出流特性變化，從而使室內空氣流動模擬更加準確等。

（4）CFD技術在CAE工程中已表現出巨大的優勢，如果將與CAD及CAM乃至AI技術有效地結合在一起，將顯示其強大的生命力。

五、結語

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關鍵詞： 五步教學法 大學物理教學 創新能力

近年來在高校教學中，學生的理論學習，尤其是基礎課的學習嚴重脫離生產實際，學生走上工作崗位，感覺所學不能為己所用，認為物理學枯燥、深奧、難懂、難學。為了改革傳統的課堂教學與新時期教育目標不相適應的教學觀念、教學環節、教學方法等，適應新時期對人才培養的新要求，提高學生學習物理的興趣，引發學生對物理現象背后本質的思考，培養學生學習物理的興趣，使學生通過嘗試創新增強創新意識，養成創新思維習慣，從而提高創新能力，筆者提出了五步教學法。

1.教學方法創新

五步教學法主要包括啟發、探尋、反思、設計、實踐五個環節。

1.1啟發

即創設情境、啟發思考，激發探究欲望。一改傳統教學由理論到理論的枯燥的直接講授，避免學生產生厭煩情緒，通過展現鮮活的豐富多彩的生活現象，引導學生對現象產生好奇，激發學生的研究興趣和創造熱情，使學生的各種生理和心理機制調節到最佳狀態，為創造性思維做好心理準備。

1.2探究

即歸納現象，得出規律，實現由感性認識到理性認知的飛躍。在啟發已經完成的情況下，教師應趁熱打鐵，及時引導學生歸納這些現象的共同特征，引發學生對共同特征背后本質規律的思考。在這一過程中，會涉及物理學解決問題的思想方法（如：簡化模型、等效思想等），必然會引起學生的疑問，產生新設想和對已有認識結構的沖撞。引導學生及時記錄這些思想火花，這是創新思維的開始（或產生）。

1.3反思

即鞏固規律，反思物理意義，實現由理論到實踐的初步跨越。在第二步中得出用數學公式或文字所表達的物理規律之后，要及時引導學生反思其物理意義，透過理論公式和文字符號看蘊含的實際意義，對公式進行數學變換，再看其相應的物理意義和實際意義，以解例題的形式引導學生學會用理論指導實踐，解決實際問題，并挖掘規律的其他一切可能價值。在此過程中，注意啟發學生試圖用所學知識解決現實問題，并提示學生及時記錄創新設想。在這一階段中，學生會產生大量的新設想或新問題，這是創新活動的開始。

1.4設計

即查閱資料，明確問題，并設計解決問題的初步方案，實現由理論到實踐的大膽嘗試。在“反思”過后，學生頭腦中將會產生許多問題，迫切需要解決，甚至希望親自做實驗進行驗證。這時，教師應及時引導學生學會研究，學會查資料，學會正確表征自己所提出的問題，進一步完善理論構想，初步設計解決問題的方案。

1.5實踐

即進行實驗或理論推演，創造成果，最終實現由理論到實踐的飛躍。

“五步教學法”堅持以學生為主體、教師為主導的原則，能克服以教師或教學內容為中心、學生習慣于以教師為權威、全盤接受教師傳授知識的缺點，為學生的創造性思維和創新行為提供可能。另外，筆者精心構建的整個教學新體系，都是圍繞培養學生綜合素質和創新能力的總目標進行的。為了達到最后的教學目標，筆者十分注意教學手段的運用，對多媒體和板書取長補短，進行適當整合。筆者認為，多媒體在演示動畫、展示情景、創設情境、畫圖及布置思考題等方面更有優勢，而板書在理論推演、控制節奏、及時答疑等方面具有多媒體不可替代的作用。

2.教學組織實施

2011年暑假，根據創新教學策略和研究方案，以及剛體的定軸轉動、流體力學、液體表面現象、穩恒磁場和波動、幾何光學等內容，實施創新教學，在多媒體演示中插入更多形象生動的圖片。整節課對多媒體播放順序做了調整，更適應“五步教學法”的節奏。

2.1設計小課題

根據每章內容，初步擬定研究小課題，供學生參考，在實際研究中，學生可自行選題。下面列舉部分小課題：（1）人體骨骼的結構和力學特性；（2）肌肉牽引骨骼的力學原理；（3）人體的運動機制；（4）人體血液循環的力學原理；（5）對血壓的影響在醫學上的應用；（6）血液中各種細胞遷移現象分析；（7）B型超聲波的原理；（8）超聲波的生物效應；（9）孕婦做B超對胎兒有害嗎；（10）醫學上常見氣體栓塞現象及其防護。

2.2教學案例

2.2.1教學內容的組織實施

2.2.1.1“五步教學法”和創新思維訓練相結合。過去應試的物理教學方式比較強調歸納總結、數學推導，大量時間用于訓練學生的解題技巧，教學過程基本是單向的，學生學習起來枯燥乏味，由此萌發出怕學物理的心理。在創新教學新體系中，筆者以教學模式的改革為切入口，以引導學生創新思維為重點，重視學生的個性發展和創新能力培養。在課堂教學中注重物理圖像，注重物理學知識與自然現象、生活實踐、科學技術相結合，采用教師與學生雙向交流和溝通的方式實施教學。為了增強課堂教學效果，筆者依據學生的思維發展特點，遵循創新思維活動心理過程，以創新教學新體系為支架，遵循“五步教學法”原則，大膽開展創造性課堂教學，大大活躍課堂教學氣氛。如對流體力學的教學，筆者采用“五步教學”，首先呈現本章的知識構架，讓學生對所學的內容有一個粗略的框架，然后播放與流體有關的圖像和動畫，主要有臺風、山澗小溪、水上沖浪、自來水管、輸液管、人體血液系統等，接著引導學生觀察現象，通過對現象產生原因的追問，引發學生思考，激發學習興趣。在學生的思維狀態處于“最佳發展狀態”，對現象本質無限好奇之時，提示學生運用物理學解決問題的一般方法，根據實際流體的特征、性質和要解決的問題，抓住主要矛盾，進行合理簡化，建立理想流體和穩定流動物理模型，并用物理語言和基本數學方法進行描述，讓學生興奮地體驗物理方法和物理思想的妙用，同時也完成了“五步教學法”中的“啟發”環節。這時，在學生會產生掌握方法的滿足感，迫切了解現象本質的熱情有所下降，激烈的腦細胞活動也得到片刻休息時，筆者不失時機地提示學生：“一切物理現象都遵循物理學的三大基本守恒定律。”引導學生思考：“理想流體做穩定流動會遵循怎樣的規律呢？”由此順利轉入“探尋”環節。此時學生思維活動狀態再次被激活，師生共同探尋規律，由質量守恒定律，進行邏輯和數學推演，得到連續性方程，認識到：流體的連續性方程其實就是質量守恒定律在流體力學中的應用特例。再由機械能守恒定律，結合連續性方程，進行邏輯和數學推演，得到伯努利方程，學生會深刻地體會到：將物理普遍規律，運用于具體現象中，就會產生新的定律和定理，從而產生理智感，在接受知識的同時激發創造熱情，至此也完成“探究”環節。在得出連續性方程和伯努利方程之后，學生會以為掌握了規律，就已經完成了學習任務，可能不會再思考定律的深刻意義和價值，學生的心理活動暫時處于冷卻狀態。筆者抓緊時機，要求學生運用規律，解釋剛才所呈現的物理現象。學生的思維活動再次激活，轉入對定律的“反思”環節。本單元的“反思”環節，主要解決定律中每一項的物理意義，定律本身的物理意義，定律在特殊情況下的表現形式，討論定律的各種用途等。在這一環節中，學生不僅會對定律有更深刻的領會，能較好地接受發散思維訓練，體會運用規律解決實際問題的過程，而且在理論與實踐的聯系中，學生會萌生許多問題或設想。筆者會提醒他們及時記錄問題，并鼓勵大家課后進行更深入的研究。至此，完成了“反思”環節，并啟動了“設計”環節。整個課堂教學由張有弛，環環相扣，既重視基礎知識的教學，又重視創新能力和創新精神的培養，實現知識、能力和素質協調發展的培養目標。

2.2.1.2課內與課外相結合。課堂教學只能完成“五步教學法”中的前三步，對在“反思”中產生的問題，需要在課后進行“設計”和“實踐”。而“設計”和“實踐”是進行創造活動、形成創造成果的重要途徑，也是培養創造能力和創新精神的重要途徑。

在教學中，改變問題盡量解決于課堂的傳授式教學方法，課堂教學重點是啟發思考現象、引導探尋規律、激發反思問題，側重講思路、講方法、引問題、重討論，而將許多通過思考可以自己掌握的內容留給學生自己去做。課外作業形式多樣，除了常規作業以外，筆者布置一些思考題、討論題、設計題及小課題等。對學生，要求每一章學過以后，完成一定的常規作業的基礎上，組織小組討論，學期結束，每人寫一份小論文，并實施新的學生考核方式。小組討論的目的，是對學生進行發散思維訓練，同時也為學生提供機會，讓他們提出在“反思”環節中產生的問題，完成對問題的表征，并“設計”解決方案。布置小論文，目的是讓學生對問題有一個醞釀期，體驗“頓悟”和“靈感”的作用，同時完成論文的過程，也貫穿著思維的“實踐”過程。小論文自由選題，自由發揮，培養學生的自學能力和自覺性，從而培養學生的創新能力和創新精神。

參考文獻：