導語：如何才能寫好一篇流體力學的研究方法，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

    the development and application of a flow chamber for platelet research

    cheng hong，yuan yanhong，fan yubo，li deyu，dai keisheng

    （department of bioengineering，beihang university，beijing，100083，china）

    abstract： objective  to establish an in vitro model for observing the realtime interaction between platelets and vascular vessel.methods  thin glass tubes coated with von willebrand faeter ( vwf) were used to form the flow chambers.siphonage system，peristaltic pump and a constant flow syringe pump were adopted to supply different kinds of flow and well defined shear rates.with inverted microscope and chargecoupled device （ccd），a series of reactions of platelets and chinese hamster ovary（cho） cells transfected with glycoprotein ibⅸ under flow conditions were recorded simultaneously.results  platelets and cho cells transfected with glycoprotein ibⅸ rolled and steadily adhered on the tube wall through binding to vwf under different kinds of flow and well defined shear rates.conclusion  this flow chamber allows realtime observation and record of the interaction between platelets and vwf under welldefined shear rate.this approach can be applied to platelet adhesion research.

    key words：  flow chamber； platelet； glycoprotein ibⅸ（gp ibⅸ）； von willebrand factor

    血小板表面膜糖蛋白（glycoprotein，gp）ibα與受損血管內皮表面血管性假性血友病因子（von willebrand factor，vwf）的結合是血小板血栓形成的起始步驟。這一結合使得血小板與血管內皮表面發生瞬時的結合，并以滾動的方式黏著于血管內皮表面，與此同時，啟動血小板內一系列的細胞信號傳導途徑，發生ca2+濃度增加，pi3k活化等反應[1]，使得血小板表面整合素αⅱbβ3活化[2]。αⅱbβ3與vwf和血漿中纖維蛋白原結合，最終使得血小板牢固附著于血管表面，并相互聚集成團，形成血栓。可見，gp ibα與vwf的結合在血小板血栓形成中起著起始、關鍵的作用。這一過程的研究對預防和治療血栓形成性疾病有著重要價值。

    血小板和vwf的相互作用通常的研究方法有：使用血小板聚集儀檢測瑞斯托霉素（ristocetin）誘導的血小板聚集；流式細胞儀技術或elisa直接檢測血小板和vwf的結合等。但這些方法很難反映體內血管流動條件下血小板與血管內皮的直接相互作用的實時情況。在本研究中，我們將vwf包被于細玻璃管表面以模擬血管受損的情況，同時分別使用負壓裝置、蠕動泵和恒定注射泵以產生不同流態和精確剪切率的流體環境，成功地建立了體外流體條件下血小板與vwf相互作用的流體模型，為血小板相關的基礎研究，以及抗血小板相關的抗血栓藥物研究，提供了一種切實有效的研究方法。

    1  材料和方法

    1.1  試劑和儀器

    1.1.1  實驗材料  轉染gpibⅸ的中國倉鼠卵巢細胞（cho）[3]，vwf（本實驗室自備），新鮮健康人全血。

    1.1.2  儀器  倒置顯微鏡（ix71，olympus），color uideo camera （tkc1381，jvc），照相軟件（mpegⅱ capture player），負壓水柱的控制系統（st2s兩軸信號控制器，上海億奧信息光學科技有限公司），蠕動泵（755030，北京中科科爾儀器有限公司），注射泵（wzb50，長沙維科特科技有限公司），玻璃細管（gc1207.5，內徑0.69 mm，外徑1.2 mm，長7.5 cm，harvard apparatus inc.）。

    1.2  實驗方法

    1.2.1  vwf的包被  用0.1m的nahco3（ph 8.3）把vwf稀釋到30 μg/ml，注入玻璃管，置于濕盒中4℃孵育過夜。pbs沖洗玻璃管3次。pbs液配制5%的牛血清白蛋白室溫下封閉2 h。pbs沖洗玻璃管3次。

    1.2.2  血小板懸液制備  取健康獻血者新鮮的靜脈血，加入1/7的acd（2.5%檸檬酸三鈉，2.0%d葡萄糖，1.5%檸檬酸）抗凝。300 r/min離心10 min取上清得到血小板富集血清（prp）。prp，1 500 r/min，離心15 min。cgs（0.12 m nacl，0.0129m檸檬酸三鈉，0.03m d葡萄糖，0.1%牛血清白蛋，ph 6.5）洗2次，modified tyrode’s buffer（2.5 mm hepese，150 mm nacl，2.5 mm kcl，12 mm nahco3，5.5 mm d葡萄糖，1 mm cacl2，1 mm mgcl2，1mg/ml bsa，ph 7.4）重懸浮血小板。37℃下靜置1～2 h使血小板重新恢復到靜息狀態。

    1.2.3  轉染gpibⅸ的cho  表達gpibⅸ的cho細胞生長至100%蓋滿培養瓶，取出75%重植在新培養瓶生長過夜。消化下cho細胞，modified tyrod’s buffer重懸浮細胞。室溫下靜置1/2 h。

    1.3  流動腔實驗  把包被了vwf的玻璃管裝在倒置顯微鏡上，分別使用負壓裝置、蠕動泵、恒定注射泵3種動力系統，根據公式r=4qπr3精確計算玻璃管中的剪切率[4]，使得血小板或cho細胞懸液通過玻璃管。流動起始后，顯微錄像系統顯示并記錄玻璃管中的情況。最后用modified tyrode’s buffer在同樣剪切率調節下沖洗玻璃管5 min，仍然黏附的細胞即為激活了整合素αⅱbβ3的穩定黏附。

    2  結    果

    血小板血栓的形成與血管中的血流情況密切相關[5]。病理性剪切力能誘導血小板的黏附、聚集[6]。有研究者采用平板流動腔和錐板黏度計來模擬體內血液流動。我們采用細玻璃管簡單而直觀的觀察到流動條件下血小板與vwf結合的全過程（示意圖見圖1）。gpⅰbα與vwf的相互作用使得血小板在vwf表面以滾動的方式發生瞬時的黏附，同時啟動血小板內一系列細胞信號轉導途徑，最終激活整合素αⅱbβ3導致血小板發生穩定的黏附。

    圖1  實驗系統示意圖

    把包被了vwf的玻璃管裝在倒置顯微鏡上，通過硅膠管連接到提供動力裝置，樣品分別在負壓裝置、蠕動泵、恒定注射泵的帶動下流經玻璃管，在流出口收集樣品。同時通過ccd系統將圖像傳輸到計算機，同步顯示并錄像。

    2.1  負壓系統  利用虹吸原理，根據液面差的不同，可提供相對較恒定流態的流體環境。但限于裝置本身的特點，往往只能提供較低剪切率的流體環境，本研究中使用的流體剪切率為315.817s1。

    2.1.1  血小板  將血小板懸液流經包被有vwf的玻璃管，可見不斷有血小板以滾動方式黏附到玻璃管表面，這是gpⅰbα與vwf的相互作用所介導的血小板在玻璃管表面的瞬時結合。其中大部分滾動的血小板經過一段時間后便不再滾動，牢固地結合在玻璃管表面，表明αⅱbβ3已被激活。也有一小部分血小板在短暫的停留即瞬時黏著后，又開始滾動，然后被沖走。見圖2。

    2.1.2  cho細胞  由于血小板是無核細胞碎片，無法對其進行基因調控以及蛋白表達變化情況進行研究。為克服這一缺陷，我們將gpⅰbα、gpib和gpⅸ 基因導入cho細胞，建立了能表達完整的gp ibⅸ的cho細胞。為研究表達gp ibⅸ的cho細胞在該系統中的作用與血小板有無差別，我們將cho細胞懸液流經玻璃管，也同樣觀察到和血小板一樣的黏附現象。說明該系統也同樣適合于對表達gp ibⅸ復合物的細胞與vwf的相互作用情況進行研究。見圖3。a．剪切率1034.166s1，血小板濃度1.32×107/ml。由于濃度降低，血小板黏附的數目明顯減少。

    b．剪切率1034.166s1，細胞濃度1.6×105/ml。由于細胞沒有吹散，有連在一起的2個細胞一起發生黏附。黏附的細胞數比低剪切率情況下多，說明高剪切力有利用gpib與vwf的結合。

    2.2  蠕動泵  蠕動泵產生流量近似為正弦式的脈動流，更類似于血液流動的情況，而且，蠕動泵的動力系統可機械調控，能提供一個相對較高的剪切力環境，因此，我們選擇蠕動泵對作為動力來源，對血小板在該流態下與玻璃管表面vwf的結合情況進行了研究。本研究中使用的流體剪切率為1034.166s1，相當于41.4 dynes/cm2，略高于正常人動脈中的剪切力范圍20～30 dynes/cm2。有研究顯示[7]，隨著剪切力從低變高，gp ibⅸ介導的血小板黏附增多。為進一步驗證這一結論，我們分別對在本條件下，對血小板和cho細胞與vwf相互作用情況進行研究，并與2.1中的結果進行比較。

    2.2.1  血小板  我們把血小板的濃度稀釋1倍，血小板流經玻璃管壁與vwf相互接觸的幾率就變小，因此發生穩定黏附的血小板數目必然減少。血小板懸液經蠕動泵產生的剪切率為1034.166s1的流態通過vwf包被的玻璃管后，仍然有一定數量血小板發生了穩定黏附。見圖4

    圖4  在注射泵提供的流態下血小板和表達gpibⅸ的cho細胞在vwf表面的黏附情況

    a．剪切率250s1，血小板濃度3×108/ml。正常生理濃度情況下，大量的血小板與vwf結合。

    b．剪切率250s1，細胞濃度1.0×106/ml。傳代多次后，gpib的表達量降低，黏附的細胞數減少。細胞黏附的數目與細胞膜表面gpib的表達量正相關。

    2.2.2  cho細胞  我們把與2.1中相同濃度表達gp ibⅸ復合物的cho細胞，在蠕動泵較高的剪切力作用下通過vwf包被的玻璃管，可見，與低剪切力（負壓裝置）條件相比，有更多的細胞穩定黏附到玻璃管壁上。

    結果表明，在蠕動泵產生的脈動流態下，可以觀察到血小板膜蛋白gp ibⅸ和vwf的相互作用；在相對較高剪切力條件下，gpibⅸ介導的血小板在vwf表面的黏附增多。

    2.3  注射泵  注射泵可以提供一個比較寬的剪切率范圍（217 000 s1），雖然其流態仍然是脈動流，但相對于蠕動泵要平穩的多，因此，我們用注射泵作為動力來源，對血小板在該流態下與玻璃管表面vwf的結合情況進行了研究。選擇剪切率為250s1。

    2.3.1  血小板  正常生理濃度的血小板（300×108/l）懸液流經vwf包被的玻璃管時，視野中有大量的血小板黏著到玻璃管的表面。穩定黏附的血小板的數目與血小板懸液的濃度是正相關的。

    2.3.2  cho細胞  表達gpibⅸ的cho細胞（1.0×106/ml），流經vwf包被的玻璃管時黏附到玻璃管的表面。但由于經傳代多次后，gpib的表達量有所降低，因此黏附的細胞數明顯減少，進一步表明細胞黏附的數目與細胞膜表面gpib的表達量正相關。

    3  討    論

    血小板發揮止血功能和產生血栓需要血小板黏著到內皮下基質，而這一過程是由血小板膜糖蛋白ibα與vwf相互作用所起始的。gpⅰbα與vwf的結合誘導一系列的細胞內信號傳導使得黏附的血小板被激活：ca2+濃度的改變，蛋白激酶c、pi3k、蛋白磷酸化酶和酪氨酸激酶等的活化，并發生血小板肌動蛋白的重新排列[8]，活化整合素αiibβ3介導更穩定的黏附，致密顆粒釋放出內容物誘導血小板聚集。gpⅰbα與vwf的結合是血小板發揮其功能的關鍵步驟。

    目前體外研究血小板功能的方法主要可分為2類：一類是在靜止的條件下，例如流式細胞術，elisa，免疫熒光染色，聚集儀。但是以上的這些方法都不能反應流動狀態下血小板發生的黏附、聚集反應；另一類是采用平板流動腔和錐板黏度計研究剪切力對血小板的功能的作用[9]。平板流動腔結合顯微鏡、錄像系統主要被應用于觀察、檢測流動狀態下血小板的黏附反應，錐板黏度計主要應用于研究剪切誘導的血小板聚集（shearinduced platelet aggregation，sipa）。這兩種裝置可以記錄下流動條件下血小板黏附、聚集的全過程。

    我們所建立的方法可觀察和記錄特定剪切率條件下，血小板或轉染細胞發生黏附的過程。與通常使用的平行平板流動腔和錐板黏度計相比，我們的方法有以下幾個優點：（1） 裝配簡單，剪切力不會因為裝配的誤差而產生影響。平行平板流動腔提供的剪切力與上下平板間距離的平方成反比，裝配時的誤差會對計算剪切力帶來較大的影響。而錐板黏度計的錐尖由于長期使用會產生磨損，改變了錐體與平板間原有的角度，這樣所產生的剪切力將不再是一致的。我們的方法不存在裝配誤差對剪切力的影響。（2） 樣品使用量小，節約了樣本。（3） 便于觀察。由于玻璃管是透明的，我們在光學顯微鏡下就能清楚地觀察到血小板懸液流動和黏附的情況。我們的系統也可以對血小板或細胞進行熒光染色觀察。而目前還沒有商品化的可視化的錐板黏度計，需要實驗室自己加工。（4） 表面處理簡單。當我們研究剪切力對血小板直接作用的機制時，必須消除血小板表面同實驗系統間的相互作用。使用錐板黏度計時通常采用硅油或其它非血栓形成材料表面來消除這些相互作用。而使用玻璃管只需要采用bsa封閉就可以達到要求，操作簡單又方便。

    我們的方法也存在一些缺點。當負壓系統提供動力時，是由于虹吸原理把細胞懸液吸入到玻璃管中，可在此過程中，水柱的液面高度差逐漸縮小，使得流速緩慢地發生改變。蠕動泵是在流動腔技術中廣泛采用的，但是產生的是正弦流動，這與我們希望的穩定恒流不同。注射泵流速穩定，但不能建立循環的流動系統，由于血小板黏附反應時間較短，所以使用注射泵完全能夠滿足要求。本系統除了可以研究血小板和vwf的相互作用外，還可以用于研究血小板各種黏附因子與其受體的相互作用。本方法高效易行，能廣泛應用于體外血小板的功能研究，在揭示止血和血栓的形成機制，以及診斷血栓疾病等方面有重要的應用前景。

【參考文獻】

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篇2

關鍵詞：流體力學；教學改革；探討

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

流體力學是一門研究流體運動基本規律以及流體與物體之間的相互作用力的學科，它作為一門嚴密的且應用面很廣的專業基礎學科，是以數學、物理學為基礎發展起來的，也是土木、機械、動力、水利、環境等學科的一門技術基礎課程。改革開放以來，雖然各院校在該課程教學實踐中都積累了豐富的經驗并取得了不少成果，但是在該課程建設中仍存在著許多問題。論文結合教學現狀，從學生興趣培養、教學方法改革以及師資隊伍建設三方面探討提高流體力學教學水平的方法。

一、 流體力學教學現狀

流體力學是一門主要研究流體平衡和運動規律及其實際應用的技術科學，具有理論性強、工程實際應用廣、概念和方程較多且易混淆、對學生高等數學知識及綜合分析和處理問題能力要求較高等特點。流體力學建立在理論、計算、實驗三大技術手段之上，是化工、土木、機械等眾多學科或專業的基礎學科。另外，流體力學在環境工程設計和實際工程中也有著廣泛的應用，是水處理設備設計與應用的必備知識，以及生態分析的重要理論基礎。同時，流體力學是環境工程與其他學科體系溝通的橋梁，這個橋梁作用是其他基礎課或專業課無法替代的，直接影響到環境工程學科體系的完善性。因此，提高流體力學課教學質量，使學生學好本門課程，培養學生分析問題的能力和創新能力，對流體力學課程教學進行改革以適應學科發展顯得十分必要。

目前國內院校的流體力學課程教學過程大體可歸納為“課前預習、課堂教師講授、實驗室實驗、課后教師評閱”的四段串行模式。實踐證明，這種傳統的教學模式在強化理論教學成果以及動手能力的培養方面效果比較顯著，然而在創新意識培養方面卻收效甚微。原因在于：①理論教學中注重經驗理論與公式的講解，而公式多且乏味，導致教師難教，學生難懂，課堂教學缺乏生動性。另外，本科流體力學理論教學模式多為填鴨式教育，對學生而言，流體力學課缺少客觀體驗，理論抽象，不易理解，而由此帶來了一系列的問題是現在流體力學課程教學的主要障礙；②目前，大部分院校的流體力學實驗教學多采用傳統驗證性實驗，每一學生進行的實驗完全相同，教師由實驗報告的數據評定實驗成績。雖然實驗有利于增進學生對理論知識的理解，但此手段不能激發學生的積極性，無法體現學生的主體性，也不能培養學生的創造性[1]。由于實驗教學內容多數為驗證性實驗，在按既定的理論知識和實驗方案實踐的過程中，學生所得到的主要是從理論知識到實踐成果的收獲，而教師的作用主要是理論知識的傳授，具體實驗的演示、引導與糾錯，甚至有時會耳提面命，因此學生作為學習主體的創造性很難有機會得到展示。

因此，采用一種有效的教學方法進行流體力學理論和實驗教學的改革，激發學生的學習積極性和主動性，以提高流體力學課程教學質量，并對相關專業產生積極的影響，從而促進學生創新性的培養非常有必要。

二、 培養學生對邏輯思維的興趣

學生對任何概念和公式的形成、理解有一個過程，而在流體力學中，這些概念、公式又較為抽象，要求學生具備較強的邏輯思維能力，因此，根據學生掌握知識的快慢，耐心引導學生進行邏輯思維，培養學生對邏輯思維的興趣，使他們產生對邏輯推理的愛好，就成為教學中的關鍵。例如，流體力學中的三大方程――連續性方程、動量方程和能量方程需通過輸運公式逐步推導而來，如此的教學安排便使知識較為系統、連貫、緊湊，并有利于認識各個方程的物理意義。而輸運公式的推導由于邏輯性較強，講授時就需要花費較多的學時和精力來理清邏輯思路，理解每一步推導中的物理含義和數學要領，使學生對輸運公式有一個清晰準確地理解。最后，將輸運公式中的物理量換成質量、動量、能量即可得出連續性方程、動量方程和能量方程，如此便形成了較為完整的邏輯演繹體系。此種方式不僅使理論教學更加清晰明了，而且會使學生對將要學習的知識接受產生極大興趣，具有更加強烈的探索感和求知欲。

三、 教學方法探討

教學方法作為聯結教師和學生的重要紐帶，在提高教學質量方面起著重要的保證作用。為了更好地適應學科發展要求，工科“流體力學”課程方法的改革勢在必行，作者結合自身多年的教學經驗，針對該課程特點，認為應該在以下幾個方面進行課程教學方法改革。

（1）重視緒論課的作用

部分教師認為緒論課僅是對流體力學的簡單介紹，作用不大，所以對緒論的授課過程照本宣科、枯燥無味。其實緒論課對整個教學活動的成功與否起了至關重要的作用，它不僅是學生了解流體力學課程的窗口，也是教師教學水平的第一次展示。

講授緒論課的較好方法是介紹流體力學的成就、發展方向、廣闊前景及其在國民經濟中的重要作用等。教師要注重講解流體力學知識在工程中的應用，特別是教師自己承擔的科研項目，以展示流體力學在科學和工程技術中所取得的輝煌成就[2]。例如，通過介紹流體力學理論在“神舟號”系列飛船上的廣泛應用，使學生明白流體力學這門相對古老的學科還具有旺盛的生命力；通過介紹美國華盛頓州的塔科馬懸索橋在1940年秋天的大風中倒塌的例子，說明在實際工程中忽視流體力學會造成巨大的災難[3]。另外，流體力學的發展史對于激勵學生的學習熱情也有著非常重要的作用。在上課的同時，要善于借助互聯網，及時的將一些重要理論的發展過程、重要研究成果展現在學生的面前[4]。

（2）從實例中引出教學內容

流體力學雖有概念多、邏輯性強、理論上較難理解的特點，但卻與生活和生產實際密切相關。在具體教學內容的講解過程中，穿插一些生活中的現象，并結合課本中的理論“雙管齊下”，利用學生求趣、求新、求知的心理，引導學生學習并掌握教學內容。例如，在講流體粘性時，比較水的粘性和油的粘性；在講流體靜力學知識時，可講一些水庫垮壩事件，主要是設計時有缺陷和施工存在著質量問題，不能承受水對壁面的靜壓力。另外，還可以進行一些相關事例的延伸，如是否建設三峽工程時流體力學專家的爭論，通過分析得到的建設三峽工程必要性的結論等，使學生切實體會到學好流體力學的重要性[5]。利用這些鮮活的事例，使課堂教學更生動、更有意義。

（3）師生互動，培養良好學風

調動學生主動的學習，培養學生良好的學風，提高學生綜合素質，是加強流體力學教學效果的重要條件。作者在每次講課后都會對本次課程的內容進行總結，然后下次課隨機抽取部分學生回顧上次課的內容，并讓其他學生作出補充和建議。在課堂上，多為學生提供隨堂練習的機會，師生互相之間進行探討和思考，針對練習中的問題講解做題思路和方法，給予糾正和補充。這種授課模式充分調動了學生的主觀能動性，課堂氣氛活躍，有利于拓寬學生的思維深度，查漏補缺。學風對于任何一門課程教學的成功與否都起到了非常關鍵的作用，所以從第一堂課、第一次作業就要嚴格要求學生，對作業的批改做到一絲不茍，指出其作業中的各種問題并要求其修改。例如，要求學生對作業中的每道題，在解答時必須寫出已知、求解，并畫出相應圖示，這些小細節可以幫助學生以簡明的方式加深理解題意，取得了較好的效果。

（4）重視實驗教學

流體力學按研究方法可以分為理論流體力學、實驗流體力學和計算流體力學。實驗流體力學是理論流體力學發展的基礎，是計算流體力學的檢驗依據。因此，實驗教學在流體力學教學中有著極其重要的地位。流體力學中的公式繁多，難以記憶，難以理解，通過實驗可以加強學生對公式的感性認識，有助于學生深刻理解公式和概念的物理意義。例如，在講解伯努利方程意義的時候，單從公式上講解并不形象，通過能量方程實驗，可以使學生非常直觀的理解伯努利方程中每一項對應的意義。對于沒有開的實驗課，通過在網絡上收集照片、視頻等展示給學生，也可提高學生對理論知識的理解[6]。

（5）傳統教學方式和多媒體技術互補

過去，流體力學課程在教學手段上采用板書教學，這種方式能夠在教師的書寫和同步的講解中促進學生的積極思維與參與意識，但對教學內容中比較抽象的概念、復雜的流動現象和流動規律，很難用語言和文字準確、形象地描述。多媒體教學最大的優點是形象、生動、具體、直觀、易于理解且信息量大，但也有不能突出推導過程和思維、學生對知識的掌握比較膚淺的一些弊端。將傳統教學方法和多媒體技術綜合應用于教學過程是一種很好的方法，在講授偏重于推導過程的內容時采用傳統授課方式，而講授直觀形象的內容時采用多媒體教學方法，做到取長補短、優化組合，會獲得較好的教學效果[7]。

四、師資隊伍的建設

為適應素質教育的需要，教師不僅要掌握先進的教學手段，而且要努力研究實施素質教育的教學方法。在實際教學過程中，要靈活應用各種教學方法，并且要善于歸納總結教學經驗，虛心向有經驗的教師請教，同時要高度重視學生的反饋信息，不斷調整自己的教學思路，只有這樣才能逐步提高自己的教學水平。社會發展對教師的自身素質提出了更高的要求，教師要明確教學水平的提高和發展是一個畢生的過程，教師應該不斷開闊視野，更新知識體系，才能形成對流體力學更深層次的理解和認識。

五、 結論

論文結合流體力學教學現狀，從學生興趣培養、教學方法改革及師資隊伍建設三方面論述的教學方法，將教與學有機結合起來，使枯燥的流體力學課堂變得生動活潑，多方面激發學生的主動性、積極性及創造性。將上述方法運用于教學實踐后發現，該方法能夠有效的提高流體力學課程的教學效果。

參考文獻

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[6]岳建芝，李剛.流體力學教學中的幾點體會[J].科技信息，2009（29）：187

篇3

《工程流體力學》是工科專業的一門基礎學科，是力學的一個重要分支，主要目的是為了將流體力學知識充分運用到生產生活當中。工程流體力學的研究方法主要包括實驗研究、理論分析以及數值計算等。其中實驗研究主要是利用各種實驗儀器對流體現象進行觀測分析，總結出流體運動的規律，并在此基礎上進行預測，通常采用模型進行實驗分析；理論分析主要是根據質量守恒、動量守恒以及能量守恒等定律，加以數學分析的手段，對流體運動進行分析研究；數值計算則是利用數學語言將流體運動的普遍規律表達出來，從而獲得質量守恒、動量守恒以及能量守恒的計算方程，這些方程組合在一起成為流體力學基本方程組。《工程流體力學》課程設置的根本目的是為了讓學生熟練地掌握流體的機械運動規律，將其運用到實際生活當中，以此來解決各種與流體力學相關的問題，但是長久以來我們在課堂教學中所強調的是知識點的灌輸，學生進行機械化的記憶，缺乏創新，因此需要對傳統的教學理念進行徹底改變。

（一）幫助學生建立流體力學的思維方式

《工程流體力學》的教學大綱要求學生能夠了解及應用流體力學的基本運動規律，掌握流體力學的理論研究方法。在傳統教學理念中，課堂教學過分注重基本概念、基本理論和計算方法的學習，學生在應試教育的環境中對書本上的知識進行機械化的記憶，很大一部分學生對于知識點的記憶僅僅是為了完成考核任務，因此無法形成系統的知識體系，也無助于培養學生的科學的思維方式，使其在日后工作和學習當中遇到關于流體力學相關的問題時，無從下手。鑒于此，在現代教育理念下需要教師引導學生建立系統的流體力學知識體系，并學會運用科學的思維方式對流體力學相關的問題進行分析研究。

（二）提高學生綜合分析應用能力

《工程流體力學》課堂教學不僅要求學生建立科學的思維方式，還需要具備對流體力學知識的綜合分析和應用能力。在傳統教學理念的影響下，學生被動地接受知識，嚴重缺乏學習的積極性和熱情，對知識和計算公式的機械化記憶，無助于培養學生的發散思維。因此需要在《工程流體力學》課堂教學過程中引導學生對知識進行自主總結，通過對知識點的歸納總結，形成鮮明形象的記憶；與此同時在課后練習中需要增加綜合性，促進學生對流體力學知識的綜合應用。

（三）培養學生的實踐操作能力

實驗是《工程流體力學》教學活動的重要組成部分，通過實驗設計來檢驗一個理論或證實一種假設而進行的一系列操作或活動，從而更加清晰地理解和認識流體力學規律。通常實驗要預設“實驗目的”、“實驗環境”，進行“實驗操作”，最終以“實驗報告”的新聞形式發表“實驗結果”。在傳統教學模式下，學生只能在有限的范圍內進行實驗操作，根本無法鍛煉學生的實踐操作能力，因此需要學生自主獨立的進行試驗操作，讓學生自行設計實驗內容，確定實驗方案，在實踐中不斷提高自己的操作和知識的運用能力。

（四）充分體現學生的主體地位

傳統教學與現代教學理念嚴重背離之處在于課堂教學活動中，教師往往處于主導地位，而作為教學活動關鍵核心的學生群體則成為了知識的被動接受者，單方面機械地完成課堂教學任務，無法真正達到教學的目的。這就要求，在課堂教學過程中，教師必須時刻關注教學同步，充分調動學生的參與熱情，通過討論、提問等方式，讓學生真正參與到學習活動當中，學會發現問題，解決問題的方法。

二、啟發式教學的具體應用

（一）啟發式教學的實質

啟發式教學源遠流長，歷久彌新，“啟發”一詞最早源于古代教育家孔丘的“不憤不啟，不悱不發”。朱熹解釋說“：憤者，心求通而未得之意；悱者，口欲言而未能之貌。啟，謂開其意；發，謂達其辭。”憤與悱是內在心理狀態在外部容色言辭上的表現。就是說在教學前務必先讓學生認真思考，已經思考相當長時間但還想不通，然后可以去啟發他；雖經思考并已有所領會，但未能以適當的言辭表達出來，此時可以去開導他。在現代教育理念當中，啟發式教學主要是指教學活動中教師依據課程學習的客觀規律，引導學生積極主動自覺地掌握知識的教學方法。啟發式教學可以很好地詮釋教育學之間的關系，通過設置問題情境，充分調動學生參與的積極性和主動性，啟發學生獨立思考，發展學生的邏輯思維能力，并且通過教師的適當引導培養學生的動手操作能力和獨立解決問題的能力。

（二）設置問題情境

啟發式教學的關鍵在于設置問題情境，同時也是激發學生創新思維的一種有效方式。這就要求教師在《工程流體力學》課程教學中有目的、有意識地創設各種情境，鼓勵學生主動發現問題，讓學生獨立地進行探索分析。在《工程流體力學》課程教學過程中，學生遇到任何疑問都應該及時提出，向同學和老師進行探討。大量的教學實踐表明，提問可以充分調動學生的注意力和學習的積極性，通過提問鍛煉學生的探索欲和邏輯思維能力。學生在啟發式教學模式下還應該增加主動性，尋找自己的興趣點，去鉆研。這樣學生才會有問題意識，可以提出問題，而不是在別人背后去解答問題。另外，設置問題情境要與實際生活相融合。可以通過創設生活或工作式的教學情境，讓學生真正感受到《工程流體力學》課程教學的多樣性以及前瞻性，通過不斷探索激發出學生潛在的學習興趣以及好奇心。

（三）充分調動學生的主動性

在啟發式教學過程中，需要充分調動學生的主動性和積極性，讓學生真正意義上成為學習活動的主導者。《工程流體力學》課程需要打破傳統應試教育的束縛，讓學生的積極性和主動性得到充分釋放。教師組織學生進行討論時，要注意學生的反映，激發起學生發的求知欲望，引導學生通過收集資料了解流體運動的基本規律以及這些規律在工程實際中的應用，幫助他們對問題的獨立思考。例如教師可以列舉一些流體力學在生活和生產中廣泛應用的實例，使學生了解流體處于平衡及運動狀態下的力學規律，加強理論概念與現實生活的相互聯系。總之，只有主動參與其中，學生才能對問題有一個深入的了解，并且能夠切身地投入自身全部的精力想方設法去解決當前所面臨的問題，而教師則完全不用花費大量的精力進行講解，只需要進行適當的指引工作，使學生的自學能力能夠充分發揮。實驗是檢驗學生動手操作以及對知識運用的最佳方式，借助實驗也可以充分調動學生學習的積極性和主動性。在問題情境環節中，學生大膽假設和創新提問以后，就需要通過實驗對問題進行模擬分析，并得到結論。在安全的保障下，進入實驗室，在教師的引導下，自己動手去做，積極探索。這樣會對學習更有幫助，而這一過程會提高學生的研究熱情，也可以提高學生團隊的協作能力。此外，在《工程流體力學》課程教學過程中，學生還可以自由組合進行某一問題的研究，當假設足夠成立的情況下，通過查詢相關的文獻資料，并進入實驗室去尋找答案。這樣一來，學生在今后的學習或者工作中，如果遇到問題，就可以真正獨立地進行思考和研究。

（四）建立輕松愉悅的學習氛圍

建立輕松愉悅的學習氛圍是啟發式教學實現的前提。而長久以的來灌輸式教學，讓教師成為課堂教學的主體，其高高在上的形象，讓不少學生產生畏懼感，這也使得學習氛圍過于凝重、刻板甚至拘束。因此在教學方式上需要打破傳統教學模式的束縛，改掉以往死氣乏味的課堂教學，教師應該是教學活動的組織者和設計者，通過營造出民主、和諧、愉悅的課堂氣氛等方式更好地幫助學生調動他們的主觀能動性和積極性，鼓勵學生親自動手，并且給學生提供更多的進行流體力學討論研究的空間和機會，讓學生在獨立思考、互相討論以及動手操作中完成問題的發現與解決過程。此外，教師還需要引導學生相互尊重、相互理解，課堂氣氛做到張弛有度。讓學生在合作交流中真正理解和掌握《工程流體力學》的理論知識和基本技能，使他們真正成為學習的主人。

三、結語

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一、當前教學過程中存在的問題

1.學生學習興趣不高

提到力學，多數學生會覺得很難，這種先入為主的感覺會使學生對這門課程產生很大的抵觸情緒，不愿意學。再加上同時開設的工程熱力學和傳熱學等重要的專業基礎理論課，越發加重了學生的學習任務。另外，流體力學課程習題量大，需要學生花費大量課余時間復習和做題，就更加影響學生對這門課的學習興趣。因此如何幫助學生克服對本課程的畏難情緒，激發他們學習流體力學的興趣，是提高教學質量的首要因素，也是教學改革的目標之一。

2.教學方式單一，課堂氣氛死板

現在是信息社會，對人才的要求很高，這就要求教師在教學過程中按照“厚基礎、寬口徑、高素質”的目標[2]進行專業人才的培養，這對傳統的黑板加粉筆的教學方式是一種挑戰。另一方面，隨著課時與學分制的掛鉤，學時被普遍壓縮，這也給課堂教學帶來很大的壓力。眾所周知，傳統的教學方式把很多時間用在了繪圖和板書上，無形中縮減了教與學的時間，教師要想在規定的時間內完成教學大綱規定的教學內容，就必須加快講課節奏，刪減授課內容，或者占用習題課或實驗課的時間，這些都將導致這門課程的信息量不夠，而且學生也沒有機會及時消化所學的理論知識，更談不上舉一反三了。同時，“一言堂”式的教學方法使得課堂氣氛死板，學生對課程的學習興趣銳減，也影響了教學質量。

3.理論教學與實驗教學的脫節

在流體力學的教學過程中，實驗環節起著不可替代的作用。實驗教學不僅可以培養學生的動手能力，幫助學生更好的理解理論知識，而且可以啟發學生對理論知識的創新性應用[3]，很多學校不重視實驗課的教學，實驗教學完全放在理論教學之后甚至放在考試之后集中完成，大大降低了實驗教學的作用。

二、課程教學改革的基本內容

1.傳統教學方式與多媒體相結合

在現在的流體力學教學中，黑板加粉筆的教學方式是很多高校教師仍然采用的教學方式。這種方式對于公式的推導、例題的計算效果很好，但是在流體力學的教學中需要輔以很多圖片，如果全用板書來講，必然花費很多時間。傳統的教學方法無法滿足教師在教學中的信息量，當然也不能完全脫離板書，畢竟公式的推導，例題和習題的講解用板書的效果要優于多媒體。在講緒論部分內容時可以介紹流體力學的發展史及流體力學在現實生活和工程實踐中應用的實例，如果單純用板書講，會很枯燥，達不到啟發學生學習興趣的目的，如果輔以多媒體，結合圖片、短片、動畫來講就會有很好的效果。所以筆者認為，應當將傳統的教學方式與多媒體教學方式很好的結合起來。

2.理論知識與專業知識相結合

流體力學這門課程不僅理論性很強，而且和工程實踐結合的非常緊密。該課程是后繼專業課程的重要理論基礎，所以將相關專業知識穿插在流體力學課程中進行介紹有很多好處。首先，可以幫助學生加深對專業的理解。流體力學課一般在第五學期開設，此時學生已結束公共基礎課的學習，開始了專業基礎課和專業課的學習。調查表明很多學生此時對專業還處在迷茫的狀態，不知道建環專業具體是做什么的，自己將來能干什么。在流體力學課程的教學中采用理論知識與專業知識有機結合進行講解的授課方式可以幫助學生在學習理論知識的同時加深對專業的了解。再者，學生了解了專業也就有了學習的方向和動力，自然有助于提高學生對流體力學課程的學習興趣。比如在講授流體的熱脹性時，介紹采暖系統膨脹水箱的作用及系統膨脹水量的計算方法，使學生既掌握了液體熱脹性的計算公式，又了解了自然循環采暖系統的基本原理。再比如，在講授伯努利方程的應用時，可以介紹水泵揚程的計算方法和建環專業水泵的適用場合，使學生明白水泵是建環專業最重要的設備之一。在學生學習管網計算基礎這部分內容時，可以結合采暖系統和給排水系統或消防給水系統同時學習，畢竟這些系統在北方城市是到處可見的。在介紹氣體射流知識的時候可以結合空調房間的氣流組織進行介紹等等。

3.理論流體力學、計算流體力學與實驗流體力學在教學中的結合

研究流體力學方法有理論分析的方法、數值分析的方法和實驗研究的方法，在流體運動規律的研究中，三種方法相輔相成。但是在教學中，我們往往更多的是強調理論的重要性，而忽視了計算流體力學和實驗流體力學對理論學習的幫助。應當充分將計算流體力學和實驗流體力學的部分補充進來，這樣才會使整個課程內容豐滿，也可以擴寬學生的知識面，培養其解決問題的能力。

（1）理論流體力學與計算流體力學相結合

隨著計算機技術的迅猛發展和數值計算技術的不斷提高，計算流體力學（CFD—ComputationalFluidDynamics）技術得到了空前的發展，CFD技術可以在短時間內模擬流場內的溫度、速度和壓力的分布情況，可以較好地模擬流體的流動過程和傳熱過程以及污染物的擴散過程等，因此被廣泛應用在各行各業。建環專業涉及大量與流動相關的問題，因此也不例外。可以用CFD技術模擬空調房間的氣流組織和溫度分布，模擬水和空氣在管道內的流動情況，模擬火災時建筑內煙氣的流動規律。在CFD領域，目前世界上最具有代表性的計算商用軟件有PHOENICS（英國）、CFX（美國）、FLUENT（美國）、STAR-CD（日本），這些軟件均采用經典的流體理論和通用流體計算程序作為模型的核心，并提供豐富的計算方法處理湍流流動，具有強大的前后處理功能。這些新技術的發展對流體力學課程的教學提出了新的要求。在流體力學的教學過程中除了重點講授理論流體力學的知識外，應當增加計算流體力學的知識，一方面可以增加信息量，拓寬學生的知識面，為進一步的學習和今后的發展奠定扎實的基礎，另一方面可以用CFD技術模擬簡單的流動規律和流動現象，幫助學生加深對流體理論知識的理解，起到相互促進的作用。圖1是用CFD技術模擬的簡單流動現象，（a）圖驗證了圓管中的層流運動，證明斷面流速為旋轉拋物面。（b）圖給出了流體經過彎管時的斷面壓強分布規律，充分說明了離心力的作用是彎管中產生渦旋的主要原因。可以將這些模擬結果通過多媒體展示給學生，讓他們在掌握理論的同時增加感性的認識，可以很好的提高學生的學習興趣。圖1只是兩個簡單的例子，流體力學中有很多例子可以通過數值計算和模擬穿插在教學過程中，得到很好的效果。

（2）授課與實驗的有機結合

與流體力學課程相結合的有8個主要實驗，分別是能量方程實驗、總水頭線實驗、動量方程實驗、畢托管實驗、雷諾實驗、沿程阻力系數和局部阻力系數測定實驗以及孔口出流實驗。另外還有諸如流線、繞流等演示實驗。應當將這些實驗的教學進度與理論的教學進度很好地結合，任課教師和實驗教師共同指導，與學生形成很好的互動，及時啟發和引導學生進行實驗，充分啟發學生對理論知識的創造性理解，同時鍛煉其動手能力。實踐證明這樣做不僅可以提高學生的興趣，還可以有意識的培養其觀察流體現象的能力和分析解決問題的能力。

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論文關鍵詞：工程流體力學；教學研究；改革探索

“工程流體力學”課程在能源動力類工科專業中占有非常重要的地位，主要研究流體（液體和氣體）的平衡、運動規律及其實際工程應用的技術科學，是力學的一個重要的分支學科。通過本課程流體力學的基本概念和基本原理的學習，學生掌握分析和解決本專業中涉及流體力學問題的能力，為后續專業課程學習奠定基礎，然而當前的教學效果并不理想。自然界和人類生活中，以及工農業生產的各行各業中均廣泛存在流體流動現象，但是由于缺乏對生活的觀察，學生很難做到對課本講授內容形成直觀映像。此外，自然界中的流動現象往往包含多種流動方式，在理論分析與公式推導中涉及許多復雜的數學理論與方法，經驗公式多，且不易理解記憶，給學生的學習帶來很大困難，導致教師難教、學生難學，實踐與應用起來更是難上加難，教學效果不理想，教學目的難以實現。還對后續專業課的學習造成很大影響，進而影響本科教學的整體質量。因此，“工程流體力學”教學改革勢在必行。

一、“工程流體力學”教學調查研究

“工程流體力學”課程通常是開設于熱能動力工程專業二年級階段。對揚州大學的學生的問卷調查顯示，多數學生對“工程流體力學”課程的評價是“難學”。為何會有這樣的評價，通過分析發現，存在幾個方面的原因。

1.研究對象比較抽象

“工程流體力學”課程本身研究對象是流體，沒有一定的形狀和具有流動性，這是流體區別于固體的本質特征。這一特征決定了流體力學研究理論比較抽象、經驗公式繁多且推導過程復雜不易理解、易混淆，進而導致了本課程教師難教、學生難學，教學效果不夠理想。因此，能否將前面學習過的對“固體”平衡和運動物理規律的分析方法通過比擬的方式移植到“流體”上，并使其形成正向的學習遷移是學生能否很快的掌握本門課程學習方法、學好本課程的一個很重要的方面。

2.教師與學生

“教學”包括“教”與“學”兩個方面的內容，忽視任何一個方面都有可能造成教學效果的不理想。理論課教學是工程流體力學課程教學的主要方面，是進行實驗指導和應用于工程實踐的基礎。某些任課教師為了自己的方便省事，教材和教學內容仍然是多年前的老教材，對現階段流體力學的發展方向和研究成果，以及本學科的最新科技前沿理論及工程應用進展不能做到及時更新，教學內容與實際應用嚴重脫節。

教學方法單一呆板，無法吸引學生的興趣。經常看到這樣一種現象：教師在講臺上只顧著自己滔滔不絕地講，忽視了課堂教學的互動性和學生的主觀能動性，學生了無興趣的在座位上睡覺、開小差、玩手機，基本上是教師在向學生單方面地傳授知識，這樣的教學效果是很低的。

本專業本科生新的培養方案中課程設置有這樣一個特點：課程增加，課時壓縮，總學分保持不變。“工程流體力學”課程理論課學時從64壓縮到48學時，在教學內容總量不變的情況下，每堂課教授的內容，即學生需要接受的信息量就大大增加了，嚴重增加了學生的負擔。“浮躁”是當代很多大學生所普遍具有的心理特征，導致的直接結果是學生自制力差、怕吃苦，上課前不預習、課后不認真復習、作業普遍抄襲。

二、教學改革的目標

圍繞當前“工程流體力學”課程教學中存在的問題，以提高課程教學質量、實現教學目標為目的，進行了如下方面的改革：改變教育理念，以課程改革與教學適應新時代的要求為目的；加強教學方法與教學手段的改革，提高“教”的質量；加強課程的應用性，解決基礎理論課程的知識教育、應用能力與創新能力的培養，全面提升學生的綜合素質；加強課程教學評價與考核體系改革，引入全程教學評價與考核機制。

三、“工程流體力學”教學改革探索

從上面的分析可知，“工程流體力學”課程教學效果不理想存在很多方面的原因，因此，教學改革也要同時從多方面入手才可以起到事半功倍的效果。以下是筆者在揚州大學熱能與動力工程專業本科生課程教學中進行的探索與嘗試，取得了較好的效果。

1.教學方法的探索與實踐

（1）俗話說“良好的開端是成功的一半”，第一堂課的重要性也就不言而喻了。興趣是學生學習的直接原動力，能否在開始就激發學生對“工程流體力學”課程的學習興趣是學好本課程的關鍵。運用多媒體技術，通過生動的視頻和動畫向學生展示生活中隨處可見的流體力學現象。如，男孩子喜歡足球、乒乓球的比較多，可以用“香蕉球”和“弧圈球”現象的流體力學解釋來吸引他們的注意力，還有其他的現象如高爾夫球表面的凹坑設計依據，飛機機翼能夠產生巨大升力，跑車外形設計成流線型又是什么道理等等。此外我國正在實施的“南水北調”工程同樣涉及很多流體力學相關知識，以上這些事例都是學生所非常熟悉而又在學習之前無法用理論來解釋的現象，很容易引起學生的注意力和想要探索的興趣。

（2）合理使用多媒體。在流體力學的教學過程中，采用多媒體有利于學生對流動現象的感性認識，加深對概念的理解，提高學習興趣。但是，采用過多或華麗的多媒體也會產生一些負面作用，如多媒體教學替代板書節約了時間，增加了授課容量，但相應的講課速度也就比較快，學生不易吸收和消化，容易造成學生“跟不上”進度，產生厭學情緒。因此，傳統板書與多媒體有機結合的教學方式可以充分利用各自的優點，達到最佳教學效果。當然，不同教學方式之間的比例分配的“度”是需要關注的問題。

2.教學內容的選擇

“工程流體力學”課程是機械、能源、化工、動力、建筑、生物、航天等專業的重要的專業基礎課，這些專業具有不同的特點，對流體力學知識需求的側重點也不同。因此，教材的選取要有針對性，即根據本專業特點和要求、學生層次來選擇教材。此外，教師要能夠跟蹤掌握現階段流體力學最新的發展方向與研究成果，不斷更新和補充教學內容，做到課程內容的與時俱進。

3.重視實驗教學

實驗教學是“工程流體力學”課程教學必不可少的組成部分，屬于實踐教學環節。通過實驗對理論進行驗證，從而加深對課程基本概念和理論的理解和掌握。在基礎實驗外增加設計性實驗、建立開放性實驗室，鍛煉學生的動手能力，培養學生發現問題、分析問題和綜合運用所學知識解決實際問題的能力。

4.課程評價與考核體系

對于“工程流體力學”課程來說，學習要達到的目的是學生運用所學知識對實際工程問題的進行分析和解決的能力，而不是對課本理論知識和大量復雜公式的記憶能力。因此建立合理、公正、客觀的課程評價與考核體系非常重要。針對學生普遍存在的平時不努力、考前幾天突擊考試的現象，摒棄“一考定成績”的考核方式，采用靈活的、全程考核方式取得了很好的教學效果。具體做法是：提高平時成績所占最終成績權重，包括出勤率、課堂互動和討論、小測試、作業質量等平時學習各方面的表現；期末考試成績權重減少，采用閉卷方式，但考題中所涉及的公式、圖表等會在試卷中集中給出，并增加一些干擾公式進去，既避免了學生花大量時間去記憶毫無規律可言、而又易忘的經驗公式，同時也達到了考核學生選取基本理論和公式去分析、解決實際問題的能力，實現了教學目的。

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【關鍵詞】工程流體力學 石油教學 學習 改革

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）12-0231-02

近幾年隨著后備儲量持續增長，我國的石油工業以前所未有的速度向前發展，這就要求石油工程技術人員必須掌握扎實先進的專業知識。石油工程專業有其自身濃郁的行業特點，其目標是培養能在石油工程領域從事油氣鉆井工程、采油工程、油藏工程、油氣儲運等方面人才。在油氣勘探開發儲存運輸過程中，存在廣泛而復雜的流體流動現象，所以工程流體力學一直以來都是石油工程專業的核心基礎課。

一、上好“緒論”課

“緒論”是教材的開篇之言，通常對全書有一個概括性的介紹。包括內容的設置、該學科的發展簡史、與相關學科的聯系和今后的發展方向及動態。在教學過程中，充分備課，形象生動地上好緒論課，使教師在后繼的教學工作中事半而功倍。總結多年的實踐經驗，講好“緒論”可從以下幾個方面對教學產生積極的作用和影響：1.可激發學生的學習興趣和求知欲。知之者不如好之者，好之者不如樂知者，三個層次呈遞進狀態，樂學是最高層次的學習熱情，濃厚的興趣能推動學生獨立進行探索性的學習，而且在學習中主動克服困難，排除干擾；2.可促使學生在學習過程中將流體知識運用到專業課中，使知識融會貫通，有利于加深對專業知識的理解；3.可幫助學生了解學科的前沿動態，吸收最新知識，有利于學生對個人求學生涯的整體規劃，優化職業生涯。

二、定位教材，擴展內容

很多工科院校都開設了工程流體力學，針對不同的專業，流體力學的學習側重點肯定不一樣，那么對于石油工程專業而言，流體力學知識服務于鉆井、采油，偏重于工程運用，所以在講授過程中不必要求學生熟練掌握每一個公式的推導過程，只需了解就可以，更多講解與專業相關的實際運用，那么教材的選擇就很重要了。廣泛閱讀流體教材，選擇與專業最匹配的教材是首要任務。目前市面上有很多版本內容不同的教材，在定位教材后，難免教材在編排上不是盡善盡美，那么就要對選定教材的內容進行適當的擴展，可以加深加寬知識體系，更有利于激發學生的學習熱情。

三、講究課堂內教學方法和手段

自工作來，對于教學方法和手段進行了不斷的摸索完善，工程流體力學側重于應用流體力學的基本原理、理論與方法研究，解決工程實際問題。研究方法也遵循“實踐-理論-實踐”的基本規律。在實際教學過程中，發現學生最大的問題在于――不知道怎么學，不是學不會，而是沒有找到適合這門課的學習方法。所以需要教師講究課堂教學方法，采用合適的教學手段，讓學生不至于感到知識晦澀難懂，繼而失去學習興趣。例如：每次上課前提問回答上次課的學習重點內容，集中學生的注意力，在此同時給了學生收拾情緒的時間，以利于新課的講授；在上課過程中對于有散發性的問題，可以采用提問的方式調動學生主動思考，并給予一定的獎勵；如果章節內容相對簡單易懂，可以促使學生自己上臺講授，一方面激發學生自主學通學透，另一方面建立學生強大的自信心。

四、積極收集反饋信息

一方面在課間與學生主動溝通，了解學生的思想動態，拉近與學生的距離，才能最廣化地獲得反饋信息，師生關系。另一方面及時布置練習，既要起到鞏固的作用，又要充分發現學生的學習難點，然后有的放矢的解決難題。要想獲得預期的效果，教師在布置作業前必須精心研究習題內容，布置有代表性的習題，既不重復也不遺漏，然后盡快批改作業，在知識遺忘的截止時間前糾正錯誤，使學生形成正確的知識結構。

五、善用多媒體工具

隨著科技越來越發達，原本的板書形式慢慢遠離學生的視線，取而代之的是多媒體教學，在充分享受信息化的同時，要考慮學生的接受能力與接受程度。目前學生普遍反映多媒體教學雖然信息量大，但對于較大的信息量，學生難以全部接受，更容易形成抵觸心理。在充分征求學生的意見后，得到的結論是：善用多媒體工具――用于展示圖片、動畫和教學影像。

將板書與多媒體合理地結合在一起，板書用于基礎知識的學習，多媒體展示流體復雜的流動狀態與工程實際運用，便于學生的理解接受，最大化地保持學生的學習熱情。

六、重視實驗課

目前，學生中普遍存在重理論輕實踐的心理，做實驗敷衍了事，寫實驗報告只用粘貼復制就可以了，無論數據合理與否，應付交差就完事了，數據不正常也不思考，實屬本末倒置。流體力學是一門以實驗為基礎的力學分支，實驗探究不僅是教學的內容，更是培養學生科學素養的手段。加強實驗教學有利于激發學生學習興趣、有利于培養學生動手能力、有利于概念的構建、有利于模型的建立、有利于定律的導出、有利于結論的檢驗、有利于創新能力的培養。特別是流體力學中很多經驗公式，都是大量做實驗總結出來的，所以實驗是理論的源泉。現在實驗課均是實驗教師演示給學生看，然后學生參照實驗指導書依葫蘆畫瓢做一遍，遇到問題依賴于教師，不主動思考，完全失去了做實驗的意義。

七、結論

工程流體力學是一門專業基礎課，對專業知識的學習有著至關重要的意義，對工程流體力學的教學思考是永無止境的，作為一線教師，要在工作中不斷摸索實踐，積累豐富的教學經驗，在教學中實踐改革，提高教學質量，使學習工程流體力學的過程充滿樂趣與動力。

參考文獻：

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[2]黃衛星，肖澤儀，伍勇，魏文韞.過程裝備專業工程流體力學課程的地位與教學要求[J].化工高等教育，2010，（1）.

篇7

根據流體力學課程的性質、特點，結合自身的工程實踐經歷和教學體會，文章從優化教材內容、提煉講授方法、發揮傳統教學模式優勢、挖掘多媒體教學潛力、培養學生科研能力等方面，探討了流體力學課程教學改革的具體措施和成效，提出了有益于學生理解流體力學重點內容的教學方法。此研究對改善流體力學課程的教學效果、探索大專業背景下的專業基礎課教學模式有一定的參考意義。

關鍵詞：流體力學； 教學改革； 實踐教學； 創新能力

中圖分類號：G420 文獻標志碼：A 文章編號：

10052909（2013）04004103

流體力學是關于流體機械運動規律及其應用的一門學科，是力學的一個分支。中國各高校的土木工程、流體機械、農林、石油化工等專業均開設了流體力學課程，它屬于專業基礎課。

該門課所涉及的基本原理和基礎理論對專業課的學習、課程設計、畢業設計以至解決工程實際問題等起著非常重要的理論支撐作用和指導意義。尤其對于工科學生，他們畢業后大部分在生產一線從事技術管理工作，必須具備一定的專業基礎、技術應用和現場協調能力。這就要求流體力學課程教學將理論知識與實踐能力培養相結合，將課堂教學與實踐教學相結合，不斷改進教學方法，積極探索適應工科學生專業設置和就業主導方向的課程教學新模式。蘭州交通大學在土木工程、環境工程、市政工程、建筑環境與設備工程、熱能動力工程等專業均開設了流體力學課，在長期的教學實踐中積累了一些該課程的教學體會。

一、優化教材內容，課堂講解力求深入淺出

流體力學課程體系的主要內容包括基本理論和實驗兩大部分。由于流體力學學科的快速發展以及社會對各專業學生知識結構要求的不斷變化，有些在用教材已不能滿足教學要求。因此，教師在備課時要盡可能多地參閱質量高、實用性強的教材，力求對同一個問題進行多角度分析。教學中應將不同教材版本的不同提法告訴學生，讓學生課后獨立思考并提出自己的見解。在制定教學計劃時，應該從課程內容的系統性和完整性出發，將教材原有章節順序重新調整，便于學生對相關知識的理解。比如，在講解流體運動學基礎、動

力學基礎時，先從粘性流體三維不可壓縮流動的運動微分

方程（即N-S方程）入手，對實際流體的流動特征進行描述，學生就可獲得流體動力學的基本輪廓，進而了解只要該方程中粘性力項為零就可得到理想流體運動微分方程。在此基礎上，再令加速度項為零（即流體處于靜止狀態或相對平衡狀態），就可得到流體平衡微分方程（即歐拉方程）。通過這一調整，省去了許多推導過程，而且也能讓學生對流體質點運動的力學機制有更明晰的認識。

在課堂講解上，教師要力求做到深入淺出。流體力學中的一些公式或方程的推導過程很繁雜，教師過多地羅列推導內容會導致學生的厭學情緒，甚至有些聽不懂的干脆就放棄學習。比如，在講解流體微團運動分析時，可以將多數學生兒時玩的“泥球沿坡面下滾”游戲作為例子來講解，因為大部分學生有過這樣的親身體驗，他們很容易理解泥球在滾動的同時將伴隨變形和旋轉，這樣后面的推導就容易被學生接受了。在講解管嘴出流時，可以學生每天接觸的水龍頭用水的例子。比如在12∶00-13∶00期間用水，12∶00時流出水龍頭的水流速度很大，隨著鍋筒內水位的逐漸下降，到接近13∶00時用水，在同樣的水龍頭開度下，水龍頭內的水流速度明顯要比12∶00時的流速小，學生由此很容易理解有效作用水頭與排水量的關系。

二、發揮傳統教學模式的優勢

傳統教學模式即教師以講解、板書的形式將知識傳授給學生的一種教學方法。該方法在不同層次的教學活動中發揮了積極的作用。教師生動、形象的描述以及肢體語言能使學生有身臨其境之感，這種教學模式有利于教師主導作用的發揮，教師可以根據課堂上學生的反應來適時調整講解速度和思路，并以板書的形式突出重點和難點。流體力課程中有相當一部分內容是力學知識和數學知識的綜合，只有通過嚴密推導或作圖才能比較透徹地講清其基本原理。比如連續性方程、能量方程、動量方程、（N-S）方程等是流體力學中的經典理論，也是難點所在。只有通過板書推導，學生才能理解其物理事實，明確其解決工程問題的一般思路和步驟。流體微團運動分析一節是運動學中的核心內容，許多學生很難理解流體微團能同時具有“平動、變形（線變形和角變形）、旋轉”三種運動趨勢。這就要求教師從介紹速度分解定理入手，通過理論推導和對流體微團運動變形的圖示兩種方法來講解。水擊現象中伴隨管道中壓力和流速交替變化從而引起壓力波的“順向”及“逆向”傳播過程，如果不通過在黑板上逐步圖示的方法，學生很難明白水擊發生的物理實質。另外，傳統教學方法也能展示教師的板書和繪圖功底。如果教師的書法很漂亮，徒手繪圖效果好，能增加學生對教師的敬重感，從而激發他們對流體力學課程的學習興趣。

三、深挖多媒體教學潛力

隨著科技的飛速發展和國家對教學投資力度的加大，現代化的教學手段在提高課程教學質量上發揮了重要作用。在流體力學課程教學中，通過播放課件、視頻、教學片等，能讓學生很直觀地理解流體流動的具體特征。比如，漩渦的形成、管嘴出流時真空區的形成、兩個相鄰局部阻礙之間的干擾等現象，這些內容用枯燥的文字描述是很難理解的，但利用多媒體演示，學生從動態的、形象逼真的圖像中就很容易理解流體力學現象。紊流是一種高度復雜的三維非穩態、有旋流動。對其流動規律的研究一直是流體力學學科領域的熱點和難點。紊流中，存在高流速層的流體質點進入低流速層，并與低流速層質點發生動量交換，以及低流速層流體質點進入高流速層與高流速層質點發生動量交換的過程。過去教師通過板書圖示講解之后，仍有近70%的學生不理解雷諾應力與紊流脈動的因果關系。但是，通過動漫形式顯示具有不同初速度的流體質點進入另一流層后對兩個流體質點速度在不同方向的影響過程，使這一復雜問題簡單化，學生也容易接受。另外，利用教學錄像，學生對流體力學現象尤其是大海的潮起潮落、龍卷風運動、橋墩后尾流變化，以及1940年美國塔科馬海峽大橋由于風振而坍塌的整個過程印象深刻。多年的經驗表明：多媒體在教學中的運用對于激發學生學習流體力學的興趣、增強求知欲、開闊視野起到了積極的作用。但是，多媒體教學潛力的開發取決于教師的前期投入，也就是說，授課前教師必須投入大量的精力制作多媒體課件，使其包含豐富的教學內容，同時還能調動學生積極的參與意識[1]。只有這樣，作為傳統教學方法輔助手段的多媒體教學，才能在幫助學生理解難點、掌握重點、提高學習效率上發揮越來越重要的作用。

四、加強科研實訓，開闊學生視野

引導學生參與科研活動，在科學研究中增長學生的專業知識，開闊學生的學術視野。教師在完成課堂教學任務之后，就課內某一知識點引導學生查閱相關文獻，開展科學研究，培養學生的科研意識，提高其認知水平。學生以書面形式定期反映自己在查閱文獻和學習研究中的收獲。教師根據學生書面總結的完成情況給予評價。此外，教師也鼓勵學生主動參與校內外的科研活動，并定期寫出自己的體會交指導教師評定[2-3]。學生參與的科研內容即使與其所學專業的學科領域有一定距離，也將得到支持，因為參與科研活動對學生能起到開闊視野、激發科研熱情、訓練科研思維的作用[4]。同時還將進一步密切科學研究與專業學習之間的關系，為學生進入更高層次的學習和工作打下堅實的基礎[3]。

流體力學是一門系統性和理論性都較強的課程，它既體現了經典力學的基本思想，也反映了數學、物理、機械等多學科在現代工程中的交叉應用。在學分制教學管理體制和大專業背景下的人才培養模式，根據學生的基礎和專業培養目標來尋求合適的教學方法，構建有創新特色的流體力學課程教學改革體系，是一個艱難而漫長的過程，還需要在今后的教學工作中作出更多的努力。

參考文獻：

[1] 楊小林， 楊開明， 嚴敬，等.流體力學課程教學改革探析[J].高等教育研究， 2006， 22（2）：47-48.

[2] 王燁， 孫三祥， 張濟世.《水泵及水泵站》課程設計教學新模式研究[J].高等建筑教育， 2010， 19（3）： 117-119.

[3] 王燁， 陳煥新.《水泵及水泵站》課程設計教學改革[J].高等建筑教育， 2011， 20（3）： 91-94.

[4] 馬寶峰，李巖， 郭輝，等.基于科研問題的力學綜合實驗教學研究與實踐[J].力學與實踐， 2012，34（1）： 103-105.

Investigation and practice on multiangle teaching method of fluid mechanics

WANG Yea， LI Yaningb

（a. School of Environmental and Municipal Engineering； b. School of Automation and Electrical Engineering， Lanzhou Jiaotong University， Gansu 730070， P. R. China）

Abstract：

篇8

從中國科技館獲悉，中國科學院力學研究所研究員、博士生導師、中國科學院院士、力學研究所學術委員會主任李家春日前在中國科技館開辦主題為“身邊的流動”的講座，通過唐代詩人李白和張繼的名詩《早發白帝城》和《楓橋夜泊》解釋古人觀察到的流動現象。探尋日本“3?11”海嘯與福島核泄漏、2011年極端氣象災害和美國航天飛機退役等事件當中的流體力學的原理。

我們身邊存在著很多流體現象，也許看不見、摸不著，然而它們就像空氣和水，是一種重要的存在，影響著我們的生活。氣象災害、日本海嘯、美國航天飛機的退役等均與流體力學有著密切的關系。由此可見，身邊的流體現象無處不在。日前，中國科學院力學研究所研究員，博士生導師，中國科學院院士李家春來到了中國科學技術館與廣大市民面對面，為我們詳細講解“身邊的流動”。

李家春說，2011年，人們遭遇了眾多極端事件：日本海底地震導致海嘯和福島電站核泄漏；澳大利亞颶風、我國干旱與洪水災害等異常氣候問題，而它們的預測、預警都是流體力學的前沿問題。同樣是在這一年，美國航天飛機歷經30年，共飛行130余次，而后全面退役。在其退役的種種原因中，防熱系統不可靠等安全問題，成為流體力學工作者需著力解決的重要課題。

日本海嘯與流體有關

“日本‘3?11’地震海嘯災害傷亡慘重，并導致了福島第一核電站的核泄漏。海嘯災害的發生需要幾個條件，其中包括6.5級以上的海底地震、震源深度小于50公里、海底板塊垂向運動等。傳播到淺海海灣和海灘地區，因水的積聚和涌升而致災，在夾帶雜物以后沖擊力更強。利用地震波與海嘯傳播的速度差，可以預警防災。”李家春說，“為什么日本這次沒有做好呢？原因有兩個，一個是震源很近，離海岸線僅133公里，時間差很短；第二在于日本沒有預見到九級地震會造成如此大海嘯，防波堤設計標準低。如果核電站建在西海岸就要好得多。”

氣候異常緣于大氣環流非常不規則

2011年氣候的異常使人類遭受很多損失。澳大利亞百年難遇的“雅斯”颶風；韓國首爾百年一遇的暴雨；包括北京城區內洪水也相對嚴重。氣候異常究竟緣由何在？李家春對此解釋：“由于海陸分布、地形高低、植被覆蓋、土壤干濕等因素，還有諸如地球自身的公轉和自轉、日地關系、太陽活動、火山爆發等自然原因，大氣環流是非常不規則的。近百年來，還有溫室氣體排放等人類活動的干擾，導致全球變暖，大氣活動增強，表現為平均值緩慢上升，在平均值上下幅度的變化也增大。”

美國航天飛機退役，因為防熱系統沒有設計好

美國航天飛機退役原因也是矚目的焦點之一。我們知道，航天飛機的好處是運送量大，把人和物資運到空間站去，所以人能夠長期地在空間站進行科學活動；可以多次往返，似乎可以節省費用；還有一個好處就是回地落點比較準確。李家春說：“航天飛機退役最重要的原因是，防熱系統沒有設計好，維修費用很高，失事率高。兩次失事，一次是挑戰者號，一次是哥倫比亞號，犧牲了14個人，這樣就不經濟、不安全了。所以在2011年的2月、5月、7月，發現號、奮進號和亞特蘭蒂斯號最終退役。兩架失事，三架放到博物館。”

詩詞里的“流動”

有誰想到古人的詩詞中蘊藏著豐富的流體現象呢？在講座上，李家春先以大家耳熟能詳的七言絕句《早發白帝城》為例，“朝辭白帝彩云間，千里江陵一日還。兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山。”這首詩將詩人遇赦后愉快的心情以及江山的壯麗多姿融為一體，描寫的淋漓盡致，而“輕舟已過萬重山”這順水行舟的流暢輕快則體現出了一種流動現象。

李家春說：“為什么三峽建成前后，船的航速不一樣？沒建三峽之前可以輕快如飛。三峽工程建成以后，‘高峽出平湖’，流速就大大減緩了。實際上，這是由于河道的比降不同，也就是說水面的坡度不同所致。河水流動的動力，來自于重力沿著底坡的分量，比降大，該分量也大，所以流速也就增加了。”

此外李家春還舉出《楓橋夜泊》里的一句“姑蘇城外寒山寺，夜半鐘聲到客船。”從表意來講，是說蘇州城外的寒山古寺，半夜敲響的鐘聲傳到了詩人的船頭。那為什么晚上寒山寺的鐘聲能傳過來？“這里面反映了一個科學原理，”李家春說，“聲波在大氣當中的折射現象。到了晚上，大氣的密度處于穩定層結，上輕下重，這樣聲音就會全反射回來，而白天的分層情況不同，所以可能聽不到鐘聲。”

延伸閱讀

現代流體力學具有先導作用

什么是流體力學？在講座上李家春通過解答流體和固體的差別、流體的相態以及流體運動的表現形式等問題，說明了流體力學是研究流體介質的對流、擴散，以及相伴的物理、化學、生物過程，導致質量、動量、能量輸送的現象。

流體力學既是一門經典學科又是一門現代學科。在17世紀，牛頓基于前人的天文觀測和力學實驗，發明了微積分，并總結出機械運動三大定律和萬有引力定律，發表了著名的《自然哲學的數學原理》一書。由于原理是普適自然與工程各個領域的規律，從而使力學成為自然科學的先導。

自20世紀60年代以來，由于超級計算機、先進測試技術的發展和應用，力學進一步凸顯宏微觀結合和學科交叉的特征，并進入現代力學發展新階段。李家春說：“現代流體力學在航空航天、海洋海岸、環境能源、生物醫學、材料信息等諸多工程領域都發揮著不可或缺的作用。因此，現代流體力學不僅是一門重要的基礎學科，而且在同國家經濟、社會發展相關的各個工程技術領域仍具先導作用。”

流體力學的發展歷程

流體力學歷史悠久，它發展的過程可以分成四個階段：基于實踐經驗的古代流體力學，基于嚴密數學理論的經典流體力學，基于物理洞察力的近代流體力學，以及基于現代高新技術的現代流體力學。

西方的古代力學，最早的有阿基米德的浮力原理和提水機，達?芬奇的撲翼機和降落傘，以及哈根?泊肖葉的管流實驗。這些也都是流體力學，而且西方關于定量化的研究做得好，并上升為規律和理論。經典力學則以牛頓力學體系的建立為代表，主要推廣到連續介質――就是像水、空氣這樣的介質。李家春說，經典力學可以得到很多理論公式，但是也面臨困難，比如說解決不了飛機的問題。而近代力學靠的是物理思想，在1904年，普朗特在海德堡數學會上提出了邊界層理論，解決了阻力和飛機設計問題。如果沒有這個理論，到現在為止，我們不可能坐飛機在十幾個小時到達紐約。

“中國古代的流體力學有很多好成就和貢獻，最重要的一個貢獻，就是2000多年前的都江堰水利工程。”李家春說，“魚嘴分水堤嚴格控制內外江的水沙量，飛沙堰溢洪道控制洪水量，寶瓶口起著一個水庫的作用，這些都是流體力學原理。”

專家答疑

疑問：要解決比如說航天、海洋、能源、環境問題，是用數學模式、物理思想、現代的超級計算機，還是兼而有之？

李家春：關于研究手段，比如氣候預報，需要的計算量非常大，單純靠手算是不現實的。100年以前曾有一位天文學家預測一個天體運動，推導了100多項，后來發現計算錯了，結果算了一輩子都白算了，所以沒有計算機不行。但是現在有另外一種趨向，就是年輕人不愛學數學、物理，單單學計算機，而且公式不推了，程序也不編了，為什么啊？因為有軟件。人家編好程了，他只需要輸進去數據，結果就能出來，挺不錯啊，就是他不了解里邊的含義，錯了也沒法改，這是不行的。只有學習了數學、物理中基本的知識以后，才能了解算出來東西對還是不對，了解里邊的規律是什么，才能做到創新。

疑問：如果某些力學問題解決了，它能夠帶動哪些技術，解決人類的哪些問題？

李家春：我舉個例子――湍流，這是一個百年的難題。湍流是1883年雷諾發現的，實際上在我們周圍到處都是，水流里邊、大氣里邊到處是湍流現象。但解決它又非常難，因它是無規則運動。20世紀以來有很大進步，第一條，就是把它的發生原因、轉變過程、統計規律以及它的結構弄清楚了，但現在要預測它，對飛行力學、空氣阻力、傳熱這些現象十分重要。另一方面，因為它的尺度非常小，計算機能力還不行，現在十的七次方已經很多了，它可能要算到十的十五次方，現在做不到，所以還要靠大腦的智慧。大家要知道，不必要把所有物質都分辨到原子、分子，這不可能，只有依靠物理思想對小尺度的現象建立模型，進行簡化，計算量就大大減少了。所以還要學普朗特的精神。如果這個問題解決了，實現了減阻，每年都能省很多石油，可以把環境污染問題做得更好。

另外，污染處理問題。流水不腐，戶樞不蠹。水流動起來了就不會發生污染，這是非常簡單的原理。但是處理污染事件時，做環境的人往往只用化學的方法，或者只用生態的方法，而不用流動的辦法。實際上處理蘇州河的時候，做流體力學就考慮利用潮水漲落把污染物帶出去，這能提高效率、節省費用。昆明的滇池到現在為止也沒有解決好。所以光靠化學不行，一定要用流體力學原理，利用或產生流動，使得水活起來，污染就可以治理好了。

篇9

論文摘要:通過工程流體力學教學實踐，探討多媒體教學在授課過程中產生的效果。提出了在工程流體力學教學活動中將多媒體技術與傳統教學手段相結合，活躍課堂氣氛，提高學生學習的積極性和主動性，達到優化教學效果的目標。

一、前言

隨著計算機技術的普及和網絡技術的迅速發展，多媒體教學已被高等院校廣泛采用，并深受廣大師生的歡迎。因此，利用多媒體教學手段開發學習資源，構建新的教學模式，達到最佳教學效果，成為國內外提高教學質量、改革教學方式的重要手段。

本文通過工程流體力學教學實踐，探討多媒體教學在授課過程中產生的效果。提出了在工程流體力學教學活動中將多媒體技術與傳統教學手段相結合，活躍課堂氣氛，提高學生學習的積極性和主動性。達到優化教學效果的目標。

二、傳統教學模式的利與弊

傳統教學模式歷史悠久，教育理論成熟，已經積累了豐富的經驗。在傳統教學中，通過教師的形象、生動的講述，學生易于接受，師生之間可以面對面地探討疑難問題。對于工程流體力學而言，教學內容不可避免地會涉及到數學公式的推導，傳統的板書教學方式即可以留給學生更多的思考時間，同時又可以加深學生對公式推導過程的理解，加強記憶。然而傳統式教學主要依靠粉筆與黑板的教學條件，是以教師為主體的教學模式，從而大大降低了教學效率，也扼殺了學生個性的發揮和創意的產生。

三、多媒體教學的特點

多媒體教學以其鮮明的教學特點，豐富的教學內容，形象生動的教學情景，在教學過程中發揮了重要的作用:

第一，激發學習興趣，有利于提高課堂效率。興趣是學生獲取知識、拓寬視野、豐富心理活動最主要的推動力。多媒體技術綜合應用文字、圖片、動畫和視頻等資料來進行教學活動，激發學生的學習興趣，從根本上改變了傳統教學模式的單調性。而且多媒體教學可以充分發揮學生聽覺、視覺等器官對信息的接收，對學生的眼、耳等器官進行多重刺激，從而活躍學生的思維，增強學生記憶力，提高課堂效率。第二，直觀、易懂，有利于提高教學質量。流體力學是從力學的觀點出發，主要研究流體所遵循的宏觀運動規律以及流體和周圍物體之間的相互作用規律的科學，在日常生活和各種工程實際中具有廣泛的應用領域，是動力工程和流體機械專業一門重要的專業基礎課。與固體的運動規律相比，流體在運動過程中存在諸如激波、接觸面間斷、兩相流體之間相互摻混等復雜現象。 多媒體教學手段能夠通過圖片、動畫和視頻資料等直觀、清晰地觀看復雜的流動現象，使學生較容易地掌握相關內容，提高教學質量。第三，增加教學容量，節約空間和時間。工程流體力學研究內容較多，涉及范圍較廣，在有限的課時內傳授給學生的信息量較大。傳統教學中知識的傳播主要靠教師的口授與黑板板書，在一定程度上限制了課堂信息的含量，多媒體教學充分地利用了電腦能夠存貯大量信息的優勢，授課的信息量明顯增多，教學內容更加豐富，使學生在有限的時間內接收更多的知識，開闊了學生視野，增加課堂知識的容量，提高了教學的效率。

四、多媒體教學手段與傳統教學方式相結合

多媒體教學的發展并不意味著摒棄一切傳統的教學方法和手段，而是將多媒體教學與傳統教學方式相結合，揚長避短，發揮各自的優勢，更好地服務于教學工作。

工程流體力學教學內容主要包括兩大部分，理論教學和流體力學實驗教學。

工程流體力學理論教學部分包含大量流體力學的基本概念、基本方程和一些復雜的流動現象。例如在教學過程中，流體靜力學基本方程的推導過程依然使用傳統教學中的板書，這樣既可以留給學生足夠的思考時間，又可以加深學生對公式推導過程的理解，加強學生的記憶能力。而對于某些基本概念和特定的流動現象，可以通過多媒體教學手段，加深學生對基本概念和流動現象的理解。

流體力學實驗是流體力學教學中的重要組成部分之一，貫穿于課程始終。現行流體力學教學實驗多為驗證性實驗，實驗方法單一，同時，還受實驗老師較少、實驗課時有限以及設備等多種因素的影響，學生選擇的范圍極小，在很大程度上制約了學生思考問題、分析問題、解決問題的能力，不能很好地達到流體力學實驗教學的要求。然而引入多媒體教學手段以后，學生可以靈活地改變實驗條件，演示各種實驗現象。

參考文獻:

篇10

【關鍵詞】實驗考核體系；實驗能力；流體力學實驗

實驗教學是高等學校教學工作的重要組成部分。高校實驗教學應該注重培養學生的實驗能力，滿足高等教育應用型、創新型人才培養的要求。學生在實驗室通過觀察、思考和操作，來提高判斷能力和創新能力，做到有思想地做實驗，自主完成實驗任務。實驗能力的培養應該配合實驗考核來具體實施，文章就此提出了一套旨在提高學生實驗能力的流體力學實驗考核體系，對實驗前、實驗中、實驗后的各個環節列出了具體的考核方法，主要包括五個考核部分：實驗準備、實驗操作、實驗報告、實驗創新和實驗考試。

1．實驗準備考核

實驗準備要求學生在實驗前理解實驗原理，明確實驗要求，熟悉實驗內容及步驟，并按照要求言簡意賅地編寫實驗預習報告。通過實驗準備培養學生的自學能力，加深對流體力學理論知識的理解。實驗教師根據學生的實驗準備情況進行具體考核，對實驗預習報告打分，對未完成實驗準備的學生，取消其實驗資格。實驗準備考核占實驗總成績的10%，詳細評分標準見表1，取所有實驗準備考核分值的平均分作為實驗準備考核成績。通過實驗準備考核，可以起到兩個作用：一是實驗準備考核成績組成實驗總成績的一部分；二是實驗準備考核對學生進實驗室起到一個篩選作用。

表1 流體力學實驗準備考核評分標準

序號

評分標準

分值

1

實驗準備充分，實驗預習報告規范認真，有預習思考

10

2

實驗準備比較充分，實驗預習報告規范認真，有預習思考痕跡

8

3

實驗準備基本充分，實驗預習報告規范認真，但僅是抄書，無思考痕跡 6

4

實驗準備不充分，實驗預習報告馬虎，不規范，無思考痕跡

4

5

未完成實驗準備，未完成實驗預習報告

在實驗準備這一階段，實驗教師需要給學生準備具體的預習資料，包括：學生實驗守則，規定學生進實驗室需要遵守哪些規則；流體力學實驗要求細則，對學生說明參加流體力學實驗的具體要求；流體力學分室平面布置圖，以便學生了解實驗室情況；流體力學實驗指導書，主要給學生提供每個實驗的具體指導，如：實驗目的要求、實驗儀器、實驗原理、實驗方法與步驟、實驗成果及要求、實驗分析與討論、實驗數據記錄表、實驗數據計算表；另外，還可以補充說明一下，實驗預習報告書寫要求、原始實驗數據記錄要求、實驗報告要求書寫哪些內容等等。

特別是實驗儀器這一塊，因為學生事先不熟悉儀器，實驗時操作儀器比較困難，所以一定要先讓學生熟悉儀器設備，有必要提供實驗儀器的說明書。另外，實驗教師還可以提供一些經典實驗的介紹，如雷諾實驗的工作環境，增加學生的學習興趣。實驗教師可以把這些資料編寫成流體力學實驗指導書，印發給每位學生，還可以把相關資料放到實驗室網站上去，讓學生自行下載查閱學習。

2．實驗操作考核

實驗操作考核作為實驗教師對學生連續評估的主要形式，在平時實驗當中對學生進行觀察，并將觀察記錄作為對學生操作能力的直接評價。實驗操作主要考核學生實驗操作技能和分析問題、解決問題的能力[1]。實驗教師在實驗指導過程中，以啟發學生思維為主，充分發揮學生的主動性，在學生提問時予以適當指點和提示，主要考察學生的動手能力和排除故障能力。因為這部分考核以實驗教師的主觀判斷為主，所以在實驗操作考核過程中要作定性定量處理，以便實驗操作考核具體實施。實驗操作考核占實驗總成績的20%，具體評分標準見表2。下面簡要介紹一下流體力學實驗操作考核的過程。

實驗開始時，實驗教師對每組學生的實驗情況進行觀察，簽字確認。如能量方程（伯努利方程）實驗開始時，檢查每組學生是否將能量方程實驗儀的所有測壓管液面調整到齊平狀態，簽字確認。

實驗過程中，實驗教師檢查學生的實驗操作情況。如實驗操作時間是否符合要求，實驗次數是否達標等等。

實驗結束時，實驗教師對每位學生的實驗原始數據記錄進行初步分析，判斷實驗結果是否符合規律，確保實驗質量。引導啟發學生分析歸納實驗結果，撰寫好實驗報告。對實驗有重大錯誤、失敗或不能完成者，安排其在實驗室開放時間重做。

實驗結束后，要求學生按要求關閉儀器，清理現場，做好環境清潔工作。實驗教師檢查每組學生儀器設備整理情況，電源是否關閉，水桶（水杯）水是否倒入水箱中，雷諾實驗的有色水閥門是否關閉，桌面是否整理，并作相應記錄。

表2 流體力學實驗操作考核評分標準

序號

評分標準

扣分值

1

測壓管齊平缺認可/次

–0.5

2

測壓管測點未達到實驗要求/次

–0.5

3

排氣泡缺核查/次

–0.5

4

操作時間未達到實驗要求/次

–0.5

5

操作次數未達到實驗要求/次

–1

6

儀器電源未關、閥門未關水未處理、桌面未整理/項 –0.5

7

實驗結果不符合規律/組數據

–0.5

8

沒參加實驗操作/個實驗

–5

注：流體力學實驗操作考核滿分20分，如在實驗過程中，發生上述情況，則扣除相應的分值，扣完為止。

3．實驗報告考核

實驗報告作為考核的依據，自身存在不足的地方，既不能反映學生的操作技能，不能表現學生動手解決實際問題的能力。即使學生不動手或不作為主要參與者，也可以寫出一份較好的實驗報告。另外，由于實驗報告是在實驗室外完成的，可能會出現修改數據的現象，實驗教師也很難了解學生對某些問題的理解程度和真實的看法。因此，實驗報告需要補充一些主觀方面的報告成果，比如實驗作業、實驗總結等等。實驗報告考核占實驗總成績的30%，由三部分組成：實驗報告成績、實驗作業成績和實驗總結成績。

實驗報告主要考核學生實驗后對所做實驗進行的分析和評價，以及撰寫報告的能力，達到總結和提高的目的。實驗報告成績滿分20分，取所有實驗報告分值的平均分作為實驗報告成績，詳細評分標準見表3，主要根據實驗數據計算是否正確，實驗現象分析是否客觀完整等評定。對于實驗報告其固有的缺陷，流體力學實驗報告考核采用數據記錄復份，來避免學生修改數據。

表3 流體力學實驗報告評分標準

序號

評分標準

分值

1 實驗報告規范認真，圖表清晰，實驗數據計算正確，實驗現象分析客觀完整，能做較深層的探研，優秀 20

2 實驗報告規范認真，圖表清晰，實驗數據計算正確，實驗現象分析比較客觀，良好

16

3 實驗報告規范，圖表清晰，實驗數據計算基本正確，實驗現象分析基本客觀，及格

12

4 實驗報告格式規范，實驗數據計算不正確，實驗現象分析不正確，不及格

8

5 未完成實驗報告

實驗作業是根據實驗內容和實驗要求精心設計的，可以加深學生對實驗的認識、補充和擴展。實驗準備時，教師對將要進行的實驗提出問題，引導學生深入思考。學生通過查找資料，操作實驗，編寫實驗報告，將問題引入深層次的探究，然后回答問題。如能量方程實驗，提出問題：“測點2、3和測點10、11的測壓管讀數分別說明了什么問題？[2]”學生進行一系列思考后探究答案。實驗作業成績滿分5分，每個實驗作業以5分制為標準進行評分，最后求平均分作為實驗作業成績。

實驗總結在流體力學全部實驗結束后完成。此時，學生對實驗知識、技能、儀器設備等都有了真切的體會、深刻的認識，每個人都會有不同程度的收獲。學生可以在實驗總結中寫：實驗后的收獲和感想，對實驗教學的意見和建議，對實驗室發展的建設性意見。這些信息反饋給實驗教師，可使教師進一步了解學生對實驗的真實感受，從而總結出寶貴的經驗和教訓，改進實驗教學方法。實驗總結是教師提高實驗教學水平的基礎。實驗總結成績滿分5分，以5分制為標準打分。

4．實驗創新考核

實驗創新主要培養學生的創新能力。流體力學實驗創新分兩個方向：學習性實驗創新和創造性實驗創新。實驗創新考核占實驗總成績的20%。

對于那些創新能力比較薄弱的學生，可以從學習別人的已有成果開始，讓學生收集現有的實驗創新實例，運用學過的流體力學理論知識和實驗知識重新剖析，在規定的時間內闡明自己的觀點，進行答辯。學習性實驗創新成績滿分10分。

對于創新能力較強的學生，鼓勵學生在現有儀器設備基礎上，進行創新性、設計性研究與探索，組合成為新的實驗或量測新的內容，也可以通過電腦進行模擬。實驗創新也鼓勵改良改進設計實驗設備裝置。另外，鼓勵教師教改項目、科研項目帶進實驗室，開設綜合性、設計性實驗，研制開發教學儀器設備，更新和改造舊的實驗內容和手段。

開展實驗研究可由團體進行，研究的一般步驟包括：確定題目、收集資料、制訂研究計劃、實驗測試、分析與概括、反復論證或實踐驗證、完成實驗報告或論文。學生在教師的指導下，自主選題、自主進行研究性學習、自主進行實驗方法設計、開展實驗性研究、進行數據統計分析處理，撰寫研究性論文和總結報告等工作。實驗創新小組向全體參加同學和指導老師介紹實驗設計思路、實驗過程、創新點等主要內容，并回答同學和教師的提問，由同學和實驗教師一起打分考核。創造性實驗創新成績滿分20分。

通過實驗創新求得學生的發展，教師的發展，實驗室的發展。

5．實驗考試考核

流體力學實驗考核分兩種形式：教師與學生的交談、閉卷考試。實驗考試考核占實驗總成績的20%，實驗考試成績滿分100分，其中教師與學生交談成績50分，閉卷考試成績50分。

教師與學生的交談，可以了解學生在實驗室獲得知識的掌握情況，可以評估學生對知識的理解及口頭表達的技巧，以及對實驗結果的解釋等，具有教高的表面效度。

閉卷考試可以克服實驗報告的某些缺陷。流體力學實驗考試內容側重于實驗方法與原理的理解，流體流動的某些基本概念和基本原理的認識，靜態流動參數測試方法的掌握。

綜合流體力學實驗五個部分的考核，可以給出完整的流體力學實驗考核體系，如表4所示。

表4 流體力學實驗操作考核體系

序號 實驗考核

比例

分值 備注

結束語：

隨著實驗課程的獨立開設，需要更精確、更契合實際的實驗考核方法來適應實驗課程的發展建設需要。實驗考核要求能夠公平合理地評價每個學生的實驗成績，能夠對學生實驗學習起到較好的引導作用，激發學生的實驗興趣，規范學生的實驗過程，提高學生的實驗能力[3]。流體力學實驗考核體系根據實驗教學的過程，對實驗前、實驗中、實驗后各個環節，分別進行具體考核，提出了一套新的實驗考核體系。該實驗考核體系從實驗整體出發，注重培養學生各項實驗能力，提高學生綜合素質，提倡自主實驗來提高學生的學習自主性，通過定性定量的實驗操作考核來提高學生的實際動手能力，以實驗創新考核來推動學生的創新能力，從而真正提高實驗教學效果。

參考文獻

[1]　葛年明、周泉.電子電工實驗考核方法的改革〔J〕.實驗技術與管理，2008(4):146-147，166