流體力學教學范文
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篇1
一、采用多媒體教學的意義
大部分工科專業(yè)基礎科目之一就是流體力學,例如土木工程、機械工程和水利工程等,流體力學不僅需要專業(yè)的理論知識,還需要技能實踐,因此流體力學是一門兼具實踐性和理論性的課程。由于我國教育體制的變化,我國高等院校流體力學課時數減少,但是需要教授的內容沒有變化,要在有限的時間內向學生完整介紹流體力學的理論知識和其在其他領域的具體應用,就要突出重難點,解決教學中存在的諸多問題。如果采用傳統(tǒng)理論傳授式的教學方法,雖然能夠保證每位學生接收知識,但是顯然難以提高效率。在計算機和互聯(lián)網技術飛速發(fā)展的今天,多媒體教學被越來越多的高校采用,多媒體教學不受地點和時間限制,多媒體素材多種多樣,包含圖像、聲音和視頻等,能夠更加方便地向學生傳授信息和知識。傳統(tǒng)教學方式易于學生接受,但是流體力學包含了很多推導公式和理論分析,其中一部分內容較適用于傳統(tǒng)教學方式,對于一些抽象的、難以用語言描述的理論知識,則很難采用這種方法傳授,再加上教學方式比較枯燥,學生在短時間內接收的信息量較少。因此,除了傳統(tǒng)教學方法,我們還可以恰當地采用網絡教學、多媒體教學等其他教學方法,將傳統(tǒng)教學和多媒體教學的優(yōu)勢結合起來,提高教學效率,改善教學效果。
二、多媒體教學的優(yōu)缺點
多媒體技術是近年來應用非常廣泛的一項技術,綜合了視頻動畫、文本、音樂、圖像等多種媒體素材,經過計算機控制和處理,展現給學生。多媒體教學既能夠提供豐富的教學內容,又具有良好的交互性,能為學生提供多樣的、友好的交互方式;多媒體教學不受空間和時間限制,一些物理現象很難讓學生們看到,而利用多媒體技術則可以解決這個問題;多媒體教學能夠為學生提供直觀、清晰的學習材料,讓學生能夠直觀地看到事物的變化和運動發(fā)展。多媒體技術具有信息量大、生動具體、形象直接的優(yōu)點,便于學生理解晦澀難懂的知識。在流體力學中,諸如空化、流線、邊界層等知識,用語言和二維圖像很難解釋清楚,如果將圖像、動畫和視頻結合起來,就能讓學生更加深刻地理解知識,加深記憶,激發(fā)學生的學習積極性和主動性,培養(yǎng)發(fā)散思維。通過多種多樣的多媒體素材,給予學生感官刺激,幫助學生集中注意力,提高教學效率。
三、多媒體在流體力學教學中的應用
(一)課堂教學
學生的學習主動性是決定教學效果的重要因素,在流體力學中,有很多用語言難以描述的物理圖像,例如紊流、渦流、拉格朗日法描述、歐拉法的描述等,如果采用多媒體教學手段,能夠讓知識更加清晰直觀,讓學生對于物理概念有更加深入的理解,學習效率提高。使用PPT課件,將諸如射流流場、水頭線、莫迪圖、靜壓強分布圖等包含信息量較大并且難以通過板書講解的知識納入到課件中,這樣學生能夠更加容易地理解重難點,學習興趣大大提高,教學質量得到了極大改善。對于教師來說,應該選擇日常生活中和流體力學緊密相關的現象,作為多媒體教學素材,例如以貝克漢姆的弧線球作為例子,講解氣體的流體黏性知識,通過分析足球表面壓強進一步講解到馬格努斯效應的知識。
(二)實驗教學
流體力學是一門和實驗聯(lián)系非常緊密的學科,因此實驗教學必須貫穿于理論教學中。流體力學實驗可以分為演示型實驗、驗證型實驗兩種,目前的實驗教學主要是教師演示,學生跟著做,實驗室實驗設備數量有限,不能保證每位學生都掌握實驗方法。實驗涉及到很多知識點,適當地增加演示型實驗,能夠保證學生掌握實驗方法,發(fā)散學生思維,取得良好的教學效果,在實驗室演示設備不足的情況下,運用多媒體教學的方式,用Flas、視頻等素材替代,雖然也有一些缺陷,但是也能保證學生掌握實驗技巧和方法,完成教學目標。
(三)數值模擬
學生學習枯燥乏味,主要是由于流體形狀不固定,學生對此缺少感性認識。如果采用多媒體教學,將流體運動用動畫的形式展現出來,可以讓學生看清流場細節(jié),通過直觀的模擬提高學生的學習興趣。
四、結束語
篇2
[論文摘要]論文結合教學實踐,提出了以傳統(tǒng)教學模式為主、以現代化教學手段為輔的教學方法。結合實例講清楚基本概念,夠用為度重點突出理論公式的應用是常規(guī)教學應遵循的模式,并與多媒體輔助教學手段有機地結合起來,力求課堂教學的形式和方法多樣化,既能保證課堂信息量大,又能避免單純多媒體授課的不足,達到提高教學效果、提升教學質量的目的。
一、前言
《流體力學》是研究流體所遵循的宏觀運動規(guī)律以及流體和周圍物體之間的相互作用規(guī)律的科學,它建立在現場觀測、實驗室模擬、經典理論分析、數值計算基礎上,具有嚴謹的理論性、原理的抽象性、概念多、方程推導繁雜等特點,對學生具備高等數學知識及綜合分析與處理問題能力的要求較高,因而大部分學生覺得該課程抽象、枯燥、難懂,普遍缺乏對流體力學理論的感性認識,都有某種程度的畏懼感,導致教師難教、學生難懂成為較普遍的現象。
我校機械設計制造及自動化、過程裝備與控制工程、土木工程、安全工程、采礦工程、環(huán)境工程、礦物加工工程、建筑環(huán)境與設備工程、工程力學等專業(yè)的學生都須具備不同程度的流體力學知識和技能,它是各專業(yè)后續(xù)課程如:液壓傳動、水力學、流體機械、空氣調節(jié)、傳熱學等課程的基礎。
為此,作者通過教學實踐,就多樣化的教學方法、更新的教學內容、引入高科技的教學手段等方面進行探討,以期提高《流體力學》的教學質量。
二、以傳統(tǒng)課堂教學為主
《流體力學》的課程體系分為基本理論、基本應用和專門課題三大知識模塊,它要求學生具備扎實的微積分知識、力學知識等。學生在接觸流體力學課程伊始,對抽象的理論理解速度慢,對枯燥的公式及其推導過程容易厭煩,因而《流體力學》的教學應該以傳統(tǒng)教學方法為主。因為在傳統(tǒng)的課堂教學中,學生獲取知識主要是聽教師講課,通過板書教師細致耐心地闡述概念、推導公式、突出重點、強調難點,以學生容易接受的講課速度,留給學生更多的思考和消化的時間,再配合上教師的表情、手勢、師生之間的互動,會達到很好的教學效果。
(一)結合實例,講清楚基本概念
流體力學的概念多、現象多,且很多概念和現象比較抽象,難以理解,諸如:拉格朗日法、歐拉法、流線、跡線、邊界層等。因而利用身邊的實例對這些抽象的概念進行講解,例如在講授描述流體運動的兩種方法——拉格朗日法和歐拉法時,學生們很難理解。為了將概念通俗化,上課時筆者以城市公共交通部門統(tǒng)計客運量所采用兩種方法為例:①在每一輛公交車上安排記錄員,記錄每輛車在不同時刻(站點)上下車人數,此法類似于拉格朗日法的質點跟蹤,它與跡線的定義對應;②在每一公交站點安排記錄員,記錄不同時刻經過該站點車輛的上下車人數,此法等同于歐拉法,與流線的定義對應。
在講解伯努利方程原理的時候,例舉1912年“豪克”號鐵甲巡洋艦與同行疾駛“奧林匹克”號遠洋輪相撞的船吸現象,讓學生清楚掌握流體的壓強與它的流速有關,流速越大,壓強越小;反之亦然。
概念是公式推演的基石,沒有準確的概念,后續(xù)的公式推演幾乎難以為繼,清晰的概念會使公式的講解和推演變得更加簡易。利用淺顯易懂的生活實例來闡述抽象的概念及其之間的內部聯(lián)系和區(qū)別,教師易教、學生易懂,將會達到事半功倍的效果。
(二)以用為度,重點突出理論公式的應用
伯努利方程是能量守恒定律在流體力學中的具體應用,是流體靜力學和流體動力學的基礎,始終貫穿著整篇教材。在講解該理論公式的時候,先從容易理解的靜力學平衡微分方程推導開始,強調公式所依據的原理是牛頓第二定律,假設條件是平衡、理想、靜止的流體,重點引導學生如何理解公式各項的幾何意義和物理含義,掌握公式的實際應用。這樣學習到后面的動力學伯努利方程時,先易后難、循序漸進,學生就覺得不會那么深奧。在講解相對平衡的流體壓強分布規(guī)律時,就要求學生必須掌握推導過程,因為它在解決一般平衡流體內部的壓強分布規(guī)律及其對固體壁面的作用力問題時非常重要。而對于連續(xù)性方程和動量方程的學習,只強調記住結論和理解公式中各個物理量的含義。這樣做,有效地避免了大量公式繁瑣的推導給學生帶來的畏難情緒,也能夠做到以用為度、重點突出。
不可否認,依靠粉筆與黑板的教學條件、以教師為主體的傳統(tǒng)教學模式,教學形式單一,教學手段不先進,教學效率不高,適應不了課程教學學時少、受教育學生數增加的情況。
三、以現代化的教學手段為輔
當前以計算機多媒體技術為主的現代化教學手段已經普遍地應用于高校的教學中。制作教學用的視頻、多媒體軟件、電子課件等素材,作為課堂教學有力的輔助教學手段,可以在有限的時間內,利用圖文并茂的信息傳播方式,將課程內容及有關背景資料以影像、圖片等形式,直觀地傳播給學習者,將流體力學中抽象的概念和理論具體化、形象化,激發(fā)學生學習興趣,使得學生能夠從感性認識開始,逐步上升到理性認識,進而能夠達到運用知識解決問題的能力。
結合流體力學精品課程的建設,教學團隊制作了流體力學多媒體電子教案,并在教學過程中不斷完善,逐步取得了良好的教學效果。在設計與制作多媒體課件時,遵循課堂教學的基本規(guī)律,既發(fā)揮傳統(tǒng)板書教學中容易帶動學生思路、逐條在黑板上書寫的特點,在課件制作中根據講解的進度逐條展現公式條目等內容,同時又將難以理解、難以用語言描述的拉格朗日法和歐拉法、流線、邊界層和紊流等抽象概念和流動現象,以多媒體的方式在課堂上直觀地呈現出來,幫助學生建立清晰的印象。教學團隊收集、制作了大量的多媒體素材,例如在講解雷諾判據的時候,制作了雷諾實驗的fliash素材,以動畫的形式向學生展示了流體流動的兩種不同狀態(tài),以及流態(tài)判據—雷諾數與流動速度、管徑、流體種類有關系。運用多媒體輔助手段表達后,能夠幫助學生很好地理解課程的重、難點,提高教學效率。利用多媒體技術,還可以制作需占用大量時間板書和不易通過板書表述的內容,提高了教學效率。
多媒體教學的內容一定要做到提綱挈領、重點突出,有所為有所不為。多媒體技術沒有好壞之分,只有合理使用與不當使用之別。但是實踐應用中,發(fā)現有的教師完全拋棄以往的黑板式教學模式,離開多媒體手段就上不了課;有的教師將教材內容全部照搬到了課件中,自己就成了的幻燈片放映員,“照機宣科”;有的教師制作的多媒體課件過分追求課件的美觀性,界面過于華麗,淡化了教學重點;也有的教師忽略學生對課件內容理解消化的時間,致使學生的思維跟不上教師講解的速度,降低了教學效果。上述現象將會造成一種新形式的“滿堂灌”,只不過是由“人灌”變成“機灌”而已。
四、總結
流體力學作為一門專業(yè)基礎課程,其重要性不言而喻。傳統(tǒng)教學模式能夠將前后知識貫通,突出重點,化煩就簡、引入實例形象闡述概念原理,促進知識的系統(tǒng)化進程;多媒體教學能將難于理解的知識通過圖文、音像生動地顯現出來,幫助學生理解性記憶。借助于先進的教學手段,將多媒體輔助教學手段與傳統(tǒng)教學方法有機地結合起來,力求課堂教學的形式和方法多樣化,既能保證課堂信息量大,又能避免單純多媒體授課的不足,才能提高教學效果、提升教學質量。以上是筆者在流體力學教學實踐中的體會,愿與同行共同切磋。
基金項目:2009年安徽省教育廳《流體力學》精品課程
[參考文獻]
[1]許賢良,王傳禮,張軍等.流體力學[m].北京:國防工業(yè)出版社,2006.
篇3
工程流體力學教學手段教學效果《工程流體力學》是機械工程專業(yè)、石油工程專業(yè)、化學工程專業(yè)等諸多工科專業(yè)的一門十分重要的專業(yè)基礎課,在各個工程領域都有著廣泛的應用。作為力學的一個分支,工程流體力學主要研究流體的平衡和運動的基本規(guī)律以及流體與固體的相互作用的力學特點,用于分析解決工程設計和使用中的實際問題。其特點是數學公式多,大部分內容都是圍繞數學方程的推導,理論性強。學生在學習過程中普遍感覺吃力并且枯燥。因此,為提高教學質量,教育界同行不斷地進行著各種各樣的教學改革探索。
一、聯(lián)系實際,理論與實踐相結合
流體力學內容抽象,概念性強,整門課程從頭到尾充斥著偏微分方程,公式推導繁雜。而且與其他力學課程不同,流體力學是采用歐拉方法解決問題,這一點學生理解起來非常困難,導致流體力學這門課程被公認為大學課程里最難學的課程之一。為了提高教學效果,在教學實踐過程中注重理論與實踐相結合,更有利于學生對知識的理解與掌握。本課程主要圍繞幾大偏微分方程展開,在講述過程中如果過于強調數學理論的推導過程,學生肯定會感覺枯燥無趣,而且不知道學習的真正目的,從而失去學習的動力。針對這種情況,我在講述公式推導部分時著重分析研究思路和方法,重點介紹公式的適用條件及意義,盡量避免長篇大論的數學推導過程。比如伯努利方程是本課的重點,在課堂上我只是把推導思路給大家講清楚,后面花了兩節(jié)課的時間來講它的應用,包括皮托管測速計、節(jié)流式流量計以及在一般水力計算中的應用等。在課程的最后部分,針對授課專業(yè)特點,結合現場實際工程案例,講述了流體力學基本理論在實際中的應用,同時也對課程內容進行了總結和回顧。通過上述具體應用實例,使學生能夠理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)學生以后工作時解決實際問題的能力,同時還能使學生認識到課程的重要性,增加了學習興趣。
二、啟發(fā)-聯(lián)想式教學
引導和注入是啟發(fā)式教學方法與灌注式教學方法在本質上的差別之一。啟發(fā)式教學方法強調的是引導,也就是通過引導,調動起學生的主動性、積極性,讓學生自己去發(fā)展思維而獲取知識。而灌注式教學方法則是通過注入,使學生被動地接受傳授給他的知識。因此在引導與注入這兩種手段上,有著明顯的差別。所謂引導,是指當學生要解決某個問題,但又感到難以解決時,恰到火候,教師及時給以啟發(fā),讓學生自己發(fā)現新知識,這樣才能很好的發(fā)展學生的智能。
流體力學的研究方法和內容同工程力學、工程熱力學等其他力學課程有很多相通的地方。所以在教學過程中可以通過啟發(fā)學生對以前學過的內容進行總結回顧,從而引出所講內容。比如在講解研究流體運動的兩種方法:拉格朗日方法和歐拉法時,啟發(fā)學生對兩種方法進行比較。由于歐拉法是以空間點為研究對象,這與基于質點為研究對象的工程力學的研究方法不同,學生已經習慣于質點研究方法,所以接受起來有點困難,這時我以氣象觀測站這樣一個大家都熟知的例子來闡述歐拉法的含義,采用直白易懂的語言講述這樣一個抽象的問題,學生理解起來容易多了。
學生在已有的力學基礎上學習流體理論,并加以比較,不僅可以促使學生積極思考,而且能利用一門課程中已學會的知識快速掌握另一課程中的內容,增強了教學效果,提高了教學質量。
三、Fluent軟件在教學中的應用
流體力學課程的特點是知識涉及面廣,對學生來說流體力學課程里面的概念與原理非常抽象難懂,課程涉及的數學知識和力學知識比較多,且與工程實際現象緊密結合,這對本科生來說更加大了他們學習本門課的難度。同時受教學實驗條件的限制,任課教師很難形象地將流體流動的現象講授給學生,這樣就造成理論知識的講解與實際現象脫節(jié)。FLUENT軟件是目前非常流行的一個商業(yè)計算軟件,將其引入本科生流體力學課堂教學,對流體力學課程中的流動機理既能實現直觀演示,又可以進行定量分析。比如在講圓管內層流和紊流兩種流態(tài)運動規(guī)律時,如果采用傳統(tǒng)的教學方法,由于牽扯的數學理論知識較多,學生學起來很吃力,而且最終推導出的結論比較抽象,學生很難提起興趣。如果采用FLUENT軟件模擬兩種流態(tài),做出不同工況條件下的速度分布曲線、速度分布云圖、速度等值線、切應力分布曲線,讓學生通過對這些曲線進行分析得出不同流態(tài)下的運動規(guī)律,學生的積極性和主動性就能被充分調動起來,從而可以提高教學效果。
在課程教學中不斷改進教學方法和手段,用心鉆研,不斷探索,有助于學生理解掌握課程知識,增強學生的學習興趣,為學生將來從事工程實踐奠定堅實的基礎。
參考文獻:
[1]陳小珊,洪文鵬,張玲.工程流體力學課程改革的思考[J].東北電力大學學報,2006,(3):54.
篇4
【關鍵詞】船舶流體力學 任務化模式 教學改革
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2015)22-0057-02
在船舶與海洋工程本科專業(yè)學生的培養(yǎng)計劃中,船舶流體力學是其中的專業(yè)基礎課程,包括流體的性質、流體靜力學、流體運動的描述和基本方程、伯努利方程、勢流理論、波浪理論、粘性流體力學、邊界層理論等,課程教學在一個學期,其內容非常復雜。一方面為了使學生更加全面地理解應用相關的知識,另一方面培養(yǎng)學生往應用型科技人才的方向發(fā)展,在船舶工程專業(yè)人才的培養(yǎng)模式上,我們應該改變原有的教學方式以適應時代要求和技術變遷,將任務化模式教學融入船舶流體力學的教學過程。我們在船舶流體力學這門本科課程的教學中,嘗試以任務化模式教學的形式,將數字化、實驗化的教學過程放到船舶流體力學教學課程的全過程中,以船舶流體力學的基本知識應用為向導布置任務化模塊課題,學生以小組的形式完成任務化模塊,在完成任務化模塊的過程中理解應用知識,并培養(yǎng)其知識的應用能力,實現從注重知識傳授向更加重視能力和素質培養(yǎng)的方向轉變。
一 目前船舶流體力學教學存在的問題
以欽州學院為例,船舶流體力學課程定位為船舶與海洋工程專業(yè)的主干課程,是進一步學習船舶原理等課程的基礎。長期以來,因概念抽象、學生數學基礎較差,使得流體力學課程既難教也難學,要想讓學生將學到的知識與相關的實際問題結合起來尤為困難。盡管流體力學具有悠久的歷史,豐富的內涵和外延,但是作為專業(yè)基礎課,船舶流體力學為專業(yè)課服務的定位極大地限制了課程的教學時間。在學生素質參差不齊的情況下,使得培養(yǎng)學生扎實的基礎和拓寬知識面兩方面不能兼顧,顧此失彼。這一問題的存在不但限制了學生學習的積極性,也不利于培養(yǎng)學生在工程中分析問題和解決問題的能力。因此有必要對這一問題進行研究,找到解決問題的方法,改善流體力學教學的效果。
二 以任務化模塊為導向的教學模式探索
對流體力學教學途徑的探索和改革一直在開展,其中提高學生學習的興趣是改善教學效果的核心,而任務化模塊是有效的手段之一。應用型科技大學的教育以培養(yǎng)企業(yè)需要的高素質應用型人才為目標,為適應船舶工業(yè)發(fā)展對人才的需求,本課程的教學方式基于專題化模塊為導向,采用講授、自學、討論、數字化工程訓練、總結等手段。本質就是結合船舶流體力學課程性質和鮮明特點,通過布置課程任務讓學生查找資料進行科學分析、研究和探索、小組討論、數字化工程操作等,最后讓學生理解所學知識。
1.任務化模塊的選取
任務化模塊主要是基于課本的基本知識,提出課程任務,課程任務的目標是讓學生在完成任務的過程中對基本知識可以有更深刻的認識,以及應用這些基本知識,提高學生的應用知識能力。所以在布置教學任務時應注意以下幾點:
第一,圍繞問題意識選取任務化模塊。圍繞問題意識,注重培養(yǎng)學生的探索精神。所謂問題意識,本質上就是一種尋根求源的探索精神、是一種革新的批判精神,問題意識是萌發(fā)創(chuàng)造思維的前提。古語說“心有靈犀一點通”,這里的“靈犀”其實就是問題,學生頭腦中時刻裝著問題,才能進人“日有所思,夜有所夢”的地步,才會產生靈感。就像受命鑒別皇冠的阿基米德那樣,在沐浴時受到浮力的啟發(fā),而發(fā)現了浮力定律。
例如,在學習第三章流體的描述和基本方程時,我們可以提出:什么是流線、如何理解好動量方程等問題。這些圍繞問題意識提出的小問題就可以組成一個任務化模塊。
第二,圍繞工程意義選取任務化模塊。在應用型科技大學教育中,船舶流體力學這門課程應著力于提高學生工程素質和學生專業(yè)基礎知識為目標進行課題教學。
譬如,機翼理論是船舶流體力學的重點難點內容,部分概念抽象難懂,公式復雜,機翼理論對于船舶與海洋工程領域的重要性不言而喻,在螺旋槳的學習、高速船的學習等均需要機翼理論作為基礎。對類似極具實際工程意義的問題,肯定要布置任務化模塊。
2.任務化模塊的實施
在船舶流體力學的任務化模塊教學改革中應遵循理論教學和技能訓練相結合,走理論與工程實踐相結合的道路,所以之前的準備工作必須充分,并且依據教學內容設計出適合這門課程的任務方案。大致的任務化模塊實施流程如圖所示。
任務化模塊實施流程圖
第一,布置任務書。根據不同的教學內容分別設置不同的任務化模塊,根據上一節(jié)提出任務化模塊的方法,提出與本節(jié)知識相關的任務化模塊。
第二,學生攻克任務化模塊。學生根據任務書的要求,通過網絡收集相關資料、實驗室的硬件了解學習、數字化實驗室軟件的自學,結合所學相關知識完成任務化模塊并提交報告。
例如,在流體運動的描述和基本方程任務化模塊,讓學生利用網絡搜集與其相關的資料,以及參觀實驗室的流線實驗、動量方程實驗,將收集的資料制作成有豐富材料的PPT、報告、視頻等,總結說明各種情況下流體運動的特點、在實驗中如何體現動量方程等。
再比如,實施機翼理論任務化模塊時,學生組成任務攻克小組,利用網絡搜集與機翼理論相關的資料,以及學習FLUENT、Shipflow軟件,應用計算機輔助設計程序CATIA、AutoCAD軟件。曾經有學者提議將數字化軟件應用到教學中,但并沒有說明具體的措施。這里需要注意的是,學生可以通過學校網站上的微課視頻自學FLUENT、SHIPFLOW、CATIA、AutoCAD軟件,相關的微課視頻由教師提前錄制好放在網站上供學生點擊觀看,反復學習。最后讓學生使用FLUENT、SHIPFLOW軟件完成機翼的流體計算、利用計算機輔助設計程序CATIA、AutoCAD軟件畫出機翼三維圖。
第三,總結任務化模塊完成情況。根據學生完成任務化模塊的情況以及提交的報告進行總結。在總結中分析存在問題,對相關問題進行理論的補充學習,加強學生的理解。
第四,考核。通過任務化模塊的完成過程對學生的不同能力進行考核,考核階段就分為了基本素質考核、自學能力考核和應用能力考核??己藢W生基本知識掌握情況、收集相關資料的情況,學生自學相關軟件的考核,對任務化模塊攻關的報告評價。
三 結語
通過任務化模式的教學改革使學生通過理論結合實踐的方式理解一門理論性極強的課程,并從培養(yǎng)應用型科技人才的角度出發(fā),采用這樣創(chuàng)新的教學方法,使學生能真正地掌握一門專業(yè)知識,培養(yǎng)學生的學習興趣,提高教學質量。同時重視學生個體差異發(fā)展的特點,以攻克小組的形式互補長短,培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力。這樣任務化教學模式應認真對待教學改革活動進程中出現的問題,所布置任務應有針對性,在整個過程中以學生為主導,貫穿于整個教學過程中。更加要注重教學活動的每一個細節(jié),肯定學生每一步所取得的成績,以其調動學生主動學習的積極性。
參考文獻
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[2]宮偉力、彭巖巖.流體力學教學改革與應用[J].中國科教創(chuàng)新導刊,2014(5):30~31
[3]李冬琴.“船舶原理”課程教學研究與實踐[J].中國科教創(chuàng)新導刊,2009(29):195
篇5
關鍵詞:流體力學;多媒體;交互式學習
作者簡介:葉學民(1973-),男,河北邢臺人,華北電力大學能源動力與機械工程學院,副教授;李春曦(1973-),女,河北唐山人,華北電力大學能源動力與機械工程學院,副教授。(河北?保定?071003)
基金項目:本文系華北電力大學2010年本科教育教學改革教育教學重點項目的研究成果。
中圖分類號:G642?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)22-0052-02
一、“流體力學”教學現狀
“流體力學”作為能源動力類專業(yè)的一門專業(yè)基礎課,以研究流體的運動規(guī)律為主要內容,并為后續(xù)的傳熱學課程學習提供必要的基礎。由于教學內容涉及面較廣,既有工程應用性,又包括大量的理論性內容,且運用高等數學知識較多,因此學生普遍感到該課程概念模糊、內容抽象且理論性較強,這在一定程度上影響了教學效果。[1-3]究其原因,一方面,傳統(tǒng)的板書教學模式雖然在公式推導、理清思路、強化記憶、深入思考方面具有不可替代的優(yōu)勢,但同時也存在缺乏生動、活潑、形象的一面;另一方面,由于學生尚未具備對多數基本概念的物理直覺、對于呆板文字描述的理解需要豐富的想象力,難以激發(fā)其積極性。
多媒體技術作為一種新的教學手段,通過教材內容與動態(tài)文本、圖像、動畫、音頻、計算機模擬技術的有機整合,使得原來抽象的概念形象化、枯燥的方程式清晰化、晦澀的物理過程機理生動化,可從多方面激發(fā)學生的積極性和創(chuàng)新思維,并且通過與傳統(tǒng)教學模式相結合起到了相得益彰的作用。近年來,隨著多媒體技術在計算機輔助教育領域的深入應用,多媒體輔助教學模式在高等教育中發(fā)揮了愈來愈重要的作用。[4-5]本文通過介紹自行開發(fā)的多媒體流體力學輔助教學系統(tǒng),分析了該輔助教學系統(tǒng)在教學實踐中的應用效果,為進一步提高教學效果起到了積極的示范作用。
二、輔助教學系統(tǒng)簡介
以Visual C++作為編程語言,結合Windows Media Player多媒體功能,在遵循軟件開發(fā)一致性、易用性、容錯和聯(lián)機幫助等設計原則基礎上,通過對教學內容的系統(tǒng)性和連貫性梳理,并參考國內外多媒體流體力學的基礎上,[6]開發(fā)了多媒體流體力學輔助教學系統(tǒng),其界面如圖1所示。該系統(tǒng)包括動力學、邊界層、運動學、名人堂、虛擬實驗室、演示、模擬、模擬器、圖片和表格、流動可視化等模塊,涵蓋了流體力學的絕大部分內容。
動力學包含了流體的經典研究方法、牛頓第二運動定律、納維爾-斯托克斯方程和各種邊界條件等。邊界層包含了邊界層概念、平板突然啟動產生的邊界層、層流邊界層、邊界層分離、不穩(wěn)定現象和紊流邊界層等,其中的教學短片不乏趣味性、生動性。運動學涵蓋了由質點到場和由物質導數到各種流動線等內容,生動細致地描述了跡線、流線、脈線和等時線等抽象概念,通過運用豐富的流動顯示技術將運動過程展示出來。虛擬實驗室將動力學、運動學和邊界層等模塊中需要深入討論的部分細化出來,結合Java虛擬技術,讓使用者親自實現對流體流動等方面的模擬演示。演示將一部分錄像短片組織起來,作為特殊的演示呈現給使用者。模擬器基于Java虛擬機,將分子動力學模擬器、流體勢流構造器和邊界層微分方程數值解等獨立出來,從使用者親自實踐。圖片和表格將一些紛繁蕪雜的圖片和教學短片有機地綜合起來,通過表格或視頻播放的形式,將這些信息歸納整理起來。流動可視化通過可視化手段將不可見的流體流動清晰演示出來。名人堂中闡述了十五位具有杰出貢獻的科學家的生平和卓越貢獻。
三、教學實踐效果分析
在“流體力學”的教學實踐中,適時地應用了多媒體流體力學輔助教學系統(tǒng)(以下簡稱輔助教學系統(tǒng)),取得了良好的教學效果,現分析如下。
1.激發(fā)學生的求知欲
激發(fā)學生的興趣和求知欲是開展學習并獲得良好學習效果的前提。如果學生對于課程內容的學習缺乏基本的興趣,很難想象他能投入到課程的有效學習之中,更無從談起知識的綜合運用。因此,提高學習興趣就成了擺在授課教師面前的首要問題和關鍵所在。流體力學的內容浩如煙海,涉及日常生活和工業(yè)應用的方方面面,輔助教學系統(tǒng)的各模塊中提供了大量的鮮活實例,從而可有效地激發(fā)學生的求知欲。
在講解緒論和各章節(jié)時,可通過觀看錄像、圖片集、名家事跡等提高學習興趣和動力。如因人體與外界環(huán)境存在溫差產生的自然紊流對流及鼻孔處的強迫紊流(圖2a),又如自然界中水蜘蛛在水面上運動形成的毛細波(圖2b),再如通過數值模擬獲得的肺部氣管和支氣管在呼吸過程中氣體的速度分布(圖2c)。這樣的生動活潑的實例讓學生感到大量有趣的流體力學現象就在身邊,但對其內部物理機理的理解又需學習流體力學知識,從而可激發(fā)學習動力。另外,輔助教學系統(tǒng)中的名人堂模塊,不僅可使學生了解諸如達芬奇(圖2d)、牛頓、馮卡門等15名著名流體力學家的生平,也使其對流體力學和其他學科的卓越貢獻有了較為全面的認識,從而激發(fā)學生探索自然科學的積極性和主動性。
2.建立物理直覺
篇6
【關鍵詞】專業(yè)認證流體力學教學改革考核方式
1.教學現狀及分析
流體力學是一門專業(yè)基礎課,其主要的先修課程有高等數學、大學物理、理論力學、材料力學等。由于流體力學對知識儲備要求高,研究對象又是不具固定形狀的流體,其理論教學比較抽象,因此教學現狀有以下幾個特點。課堂教學盡管采用多媒體方式,但流體力學的理論性太強,使得現有的多媒體教學課件形式單一,內容不夠豐富,導致教學仍以口授與板書為主,課堂互動性明顯不足,學生學習缺乏主動性、積極性;缺乏實踐性教學環(huán)節(jié);缺少有效的師生溝通平臺。由于師生交流少,容易造成“教”、“學”分離,給課程的教學效果大打折扣。
2.考核現狀及分析
現階段流體力學的考核方式,大部分仍然采取30%的平時成績和70%期末考試成績。本課程包含大量的經驗公式及公式推導過程,對比近兩年的學生成績,目前該課程的考核方式并不理想。
3.改革措施
3.1教學改革措施
流體力學課程需要掌握的概念多、公式多,學生學習積極性不高,需要教師對課程不斷開展改革探索。為解決目前流體力學課堂教學中存在的問題,針對教學環(huán)節(jié)提出以下幾個改革方案。
3.1.1完善教學大綱
根據工程教育認證標準,應進一步修訂和完善教學大綱和教學計劃,優(yōu)化學時分配。在保證《流體力學》基本概念、基本原理以及基本理論授課時間的基礎上對課程設計進行改革。比如,適當增加數學知識基礎;導入課程最好用動畫或者試驗吸引學生的注意力,提高學生學習的興趣;適當增加學生課后的作業(yè),以討論性的分析和推導公式為主。
3.1.2增設案例及課堂討論環(huán)節(jié)
增加相關內容的案例,設置科學問題,然后分組討論,引導學生分析問題。以流體靜力學的基本公式為例,通過電視節(jié)目中模擬的桶裂實驗為引導,提出問題,留有懸念。然后通過公式推導理論驗證,最后給同學們討論的時間。另外,有條件的還可以專門設置一堂實驗課,課上分組展示并講解學生在課下自行設計的桶裂實驗。
3.2考核評價改革措施
增加平時考核的占比是課程改革的趨勢。根據專業(yè)認證的要求,增加平時的教學工作量,為學生準備與重點知識相關的小課題,增加課堂討論環(huán)節(jié)是一個新思路。根據課堂表現進行部分考核,提高學生平時考核成績。從而去除純記憶類題目,只考核綜合理解類和綜合應用類試題,適當增加期末考核難度,以督促學生平時注意積累。
3.3自編應用型教材
教材是學習的依據,作為機械類流體力學教材要體現理論與實際相結合,突出應用性。對于有經驗的教師,可以在總結多年知識積累和教學、科研成果的基礎上,結合相關流體力學書籍,撰寫屬于自己的機械類教材《流體力學》。自編教材對學生而言更實用,體現在以下幾點。一是自編教材主要以教學大綱為依據,整體上與課堂教學具備較高的統(tǒng)一性。內容編排按課堂教學節(jié)次循序漸進,學生自學時,邏輯和思路清晰,課上課下的自然銜接,更具有啟發(fā)性;二是可以根據課上學生的反應精簡方程式數學推導內容和過程,盡量將抽象概念形象化、簡單化和透徹化,使之通俗易懂?;蛘咴谡n堂上減少推導過程,而在書中將推導過程編寫的更加詳細,甚至添加多種推導方法,便于自學;三是理論聯(lián)系實際,集教學與科研成果于一體,使得課堂內容具有較高的客觀性、有效性和科學性,如此更有利于解決實際問題,指導工程實踐和生產活動;四是豐富例題和習題,除計算題外還設有簡答題、選擇題等多種題型,并給出參考答案。
篇7
關鍵詞:地方高校;流體力學;理論;實踐
0引言
以航空為特色的濱州學院的航空專業(yè)學生,流體力學是后期學習氣體動力學、航空發(fā)動機構造、航空發(fā)動機原理等等課程的基礎課程,航空發(fā)動機分為活塞式和噴氣式,目前大型飛機多采用噴氣式發(fā)動機產生飛機向前運動的推力,其原理是從外部大氣中吸入大量的氣體經壓氣機壓縮后部分氣體流入燃燒室和燃油充分混合燃燒后形成高溫高壓的熱氣流入渦輪,最后所有吸進發(fā)動機的氣體由尾噴管噴出,吸入前和排除的氣體發(fā)生了變化變?yōu)楦邏焊邷馗咚贇怏w,根據力的反作用,由尾噴口噴出的氣體可在發(fā)動機上產生強勁的推力,先進的噴氣式發(fā)動機在設計階段會根據相應的流體力學原理設計不同管徑的流道,設計壓氣機和渦輪的葉片,因此理順流體力學的知識點及學習思路至關重要。流體力學的研究方法可分為理論方法、實驗方法、數值方法[1-2]。因此在教學時,可將3種研究方法貫穿流體力學的教學過程中。課程學習目標有如下4項:①了解流體力學與其他力學的本質的區(qū)別;②掌握最基本的流體力學理論知識點,如靜力學、動力學、運動學等;③具有應用流體力學的知識,分析、處理基本流體力學問題的能力;④利用數值方法和實驗方法,培養(yǎng)學生分析數據、整理數據、撰寫實驗報告的能力。
1理論方法
理論知識的學習是學生學習時的基礎環(huán)節(jié),而流體力學理論知識的學習過程中,多注重公式的推導。本文以流體力學的三大方程之一的連續(xù)性方程為例,講解該公式學習的具體的過程,連續(xù)性方程式是質量守恒在流體力學中的表達式。首先學習連續(xù)性微分方程。需要建立流體的模型,在空間坐標系下選取一個微小的直角六面體A,并假設六面體內流體的密度ρ有梯度,六面體內流體的流動沿著x、y、z軸向,速度為ux、uy、uz,如圖1所示。dt時刻內微小的直角六面體A的質量流量該變量駐M可分解為在x、y、z方向上質量流量的改變量駐Mx、駐My、駐Mz。以x方向為例,dt時間內,流進六面體A的流體質量流量Mx為ρuxdxdydt,流出六面體A的流體質量流量Mx′為。因此,dt時刻內在x方向上的流出的質量流量駐Mx可表示為:根據上述推導,可知dt時刻內在y、z方向上流出的質量流量駐My、駐Mz的大小表示為:因此,dt時刻內流出微小的直角六面體A的質量流量駐M:結合質量守恒定律,可推出dt時刻內直角六面體A的質量流量的變化量的變化關系。質量流量與密度、體積、速度的變量有關,又因為體積及速度沒有變化,因此只和密度有關。控制體內密度的減小而減少的質量流量:然后學習恒定總流的連續(xù)性微分方程對總流的積分。從恒定總流A任意截取出來的細微的一段管道稱為控制體[3-4]。其控制面如圖2所示。過流斷面截面積為A1、A2,平均流速為u1、u2。在單位時間內,經控制面流進流出控制體積內的液體質量流量應相等。因此可得:u1A1=u2A2即可知截面處的速度與面積成反比關系,截面積越大速度越小,反之亦然。
2實驗操作
理論知識的學習,離不開強力的邏輯思維能力,但是地方高校學生普遍缺乏此能力。而結合現有的設備,適當的跟進實驗,便于學生理解理論知識,及時互動。因此設計了基于截面積改變,流體流速變化情況的基礎實驗。本實驗室采用了氣體動力學試驗臺模擬風速,斜壓計測量截面處的動壓強,斜壓計顧名思義就是液壓管傾斜放置的測壓儀器,與桌面存在夾角,因壓強變化量相對較小,傾斜放置可比豎直放置的管路讀取的壓強數值更為精確。如圖3所示。根據斜壓計的讀值,由下列公式計算流速。試驗前先做好準備工作,如連接好皮托管與斜壓計的橡膠管,皮托管可感受來流總壓和靜壓,從而得到動壓差,皮托管如圖4所示。把斜壓計根據基座上的校正氣泡調成水平放置,在斜壓計內適當的放入部分無水乙醇,純度為99.7%,它的密度為0.790*103kg/m3。液面和斜壓計0點重合。靜止時斜壓計讀數為0mm。實驗過程中,可通過調整出風口截面積的大小,觀測斜壓計內讀值(流速)與試驗段截面積的關系,截面形狀示意圖如圖5所示,實驗數據如表1所示。結合試驗結果,分析可知,在模擬風速不變的情況下,流速與截面積的大小成反比,截面積越大流速越小。而在日常生活中,我們能看到很多的現象和此原理有關,如河道突然變窄的區(qū)域水流速度很大,山谷里的風比平地上的風大。
篇8
關鍵詞: 流體力學;實踐教學;教學改革
中圖分類號:O35
流體力學是材料成型、機械、航空航天、土木、化工等多個學科的專業(yè)基礎課程,主要研究生產、生活中遇到的流體平衡和運動規(guī)律的問題。流體力學具有理論性強、公式推導和基本概念多、對學生的數學物理知識要求高、應用廣泛等特點。熟練掌握流體力學這門專業(yè)基礎課程,對解決工程實際問題有著重要的意義。
結合實際的教學經驗,目前的流體力學課程教學中存在如下問題。首先,大量的基本概念、定理、公式和理論模型需要學生掌握,抽象復雜,教師滿堂灌輸,學生被動接受,導致“教師難教,學生難學”的現象。其次,流體力學雖理論性較強,但與工程實際息息相關,課堂習題和課后練習往往與工程實際脫節(jié),學生缺乏理論聯(lián)系實際,不能很好地將所學知識應用于實際工程問題。再次,流體力學課程實驗多為演示實驗,學生不能主動設計實驗并加以驗證,不利于培養(yǎng)學生思考問題、分析問題、解決問題的能力。
針對流體力學課程特點和存在的問題,本文從教學內容、教學方法、教學考核等方面,對流體力學教學改革進行探討。
一、 優(yōu)化理論和實驗教學內容
流體力學理論應該以掌握概念為基礎,以分析計算為手段,以加強應用為目的來展開。教學過程中,應對教學章節(jié)劃分輕重主次,進行合理取舍,課堂中引入工程實際問題,進行習題練習和思考分析,提高思考和解決問題的能力,培養(yǎng)出應用型人才。在內容選擇上,根據專業(yè)人才培養(yǎng)方案的思路和流體力學自身規(guī)律,優(yōu)化選取教學內容,注重點面結合。在完整全面介紹基礎知識的前提下,實時穿插介紹流體力學最新科研成果、科學研究熱點和具體的工程應用實例。在理論教學內容安排方面,應該遵循由簡到繁,由易到難的原則,明確課程主線的基礎之上,突出重點的基本概念、掌握基本方法和技巧、培養(yǎng)學生的思維方式。
在流體力學實驗教學環(huán)節(jié),學生可以加深對基本概念的理解和對重要公式的應用。實驗教學內容分為三類:必開實驗模塊、選開實驗模塊和自主設計實驗模塊。在必開實驗中,應該圍繞流體力學最重要的理論內容,進行理解和掌握,去粗取精,探究核心內容。在選開實驗中,應該結合流體力學科研熱點和科研動向,整合實驗教學資源,理論聯(lián)系實際,進行工程應用的培養(yǎng)。自主設計實驗模塊從無到有,應該增大次模塊比例,適當增加學生人數,培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新和研發(fā)的能力,學生的實驗作品,可進行展覽或參賽,激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情,提高綜合素質。
二、 改進教學方法和手段
流體力學課程內容復雜枯燥且抽象,對于高等數學的要求較多,大部分學生學習困難較大。為了培養(yǎng)學生學習興趣,激發(fā)創(chuàng)造力,我們應該對教學方法進行探索和改進。
為了豐富課堂內容,教師應該巧妙地設計身邊有趣的問題,將問題拋進課堂,啟發(fā)學生的思維。例如,介紹伯努利方程之前,可以搜集吹紙片和吹風機吹乒乓球等有趣的伯努利現象,向學生提出問題,引入相對枯燥的課程內容,從而提高學生的學習興趣。在課堂教學過程中,適當介紹最新的研究成果和研究熱點,可以調節(jié)課堂氣氛,極大地豐富了學生的知識面,提高學習積極性。例如講解動量方程時,可以介紹軍艦的不同推進方式,增加學生對流體力學用于軍事裝備的了解,增強了學習動力。教師講解課堂內容時,不能僅限于內容本身,應該引入研究背景、科學家的研究思想和發(fā)展進程。通過此類介紹,使學生學會在實際工作中發(fā)現問題、提出問題、分析問題和自主解決問題,通過理論聯(lián)系實際,從而達到培養(yǎng)綜合能力的目的。最重要的是,教師講解應該形成清晰的立體空間,講解知識點的過程中,注意點線面相結合,形成清晰的脈絡,有利于學生對課程的掌握。
三、 完善課程考核方式
考核的目的在于考察學生掌握程度,檢驗教學成果,從而促進教學方法的改M和課程的優(yōu)化改革。因此,流體力學的課程考核應該在一定程度上反映學生的主觀能動性,這樣有助于營造良好的課堂氛圍,促進教師與學生之間的互動和交流。相比于期末考試成績占百分之百比重的傳統(tǒng)考核方式,目前綜合考核的方式更加人性化、合理,操作起來也更加復雜。
目前,我院主要采用平時成績和期末成績綜合考核的方式進行課程評價。平時成績包括課堂考勤、作業(yè)和實驗報告,每一個部分占一定的成績比例。平時成績是學生對該課程的學習狀況、掌握情況的重要反映,也是教師及時了解教學整體情況的重要途徑,平時成績應該是考核中最重要的內容。在平時成績考核過程中,教師應該對作業(yè)和實驗內容進行精心設計和優(yōu)化,不能盲目采用題海戰(zhàn)術,應分輕重主次,讓學生對各章節(jié)的學習有的放矢,有利于調動學生學習積極性,進行綜合素質的培養(yǎng)。期末考試可以采用開卷、半開卷的新形式,著重考核學生利用知識分析問題的能力和創(chuàng)新能力。
結束語:
流體力學對后續(xù)專業(yè)課程的學習和解決實際工程問題是非常重要的,教師應該在教學過程中不斷發(fā)現問題、分析問題和解決問題,不斷改善教學方法,最終提高教學質量,培養(yǎng)學生的綜合能力。
參考文獻
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[2]歐陽莉.“流體動力學”教學內容及考核方法研究[J].大學教育,2015:117-118。
[3]楊揚,張勤星,王利霞,李倩.工科流體力學教學方法與改革[J].大學教育,2015:129-130。
篇9
關鍵詞: 《工程流體力學》 能源與動力工程專業(yè) 教學改革
一、引言
《工程流體力學》是研究流體的機械運動規(guī)律及其實際應用的科學[1],是能源與動力工程、車輛工程、機械工程、石油工程、化學工程專業(yè)等諸多工科專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課,在各個工程領域都有廣泛的應用。其特點是,工程流體力學內容抽象,概念性強,涉及大學物理、材料力學、高等數學等,綜合性極強,且教學里包括眾多數學公式和偏微分方程的相關推導計算,需要學生有較強的綜合能力。而我校是一所二本工科院校,學生在高等數學、大學物理、材料力學等方面的基礎良莠不齊,因此存在老師難教、學生覺得枯燥難學的現象[2],導致《工程流體力學》被公認為是本科中最難學的課程之一。為提高學生學習興趣和教學質量,有必要對該門課程進行必要的教學改革[3]。
二、教學改革
(一)教學方法改革
針對學生在高等數學、大學物理、材料力學等方面的基礎存在良莠不齊的情況,為了更好地增強學生學習《工程流體力學》的學習效果和教學效果,需要在教學實踐過程中對教學方法進行相應的改革。首先,為了避免學生覺得枯燥無趣,在教學過程中注意理論聯(lián)系實際。比如,在《工程流體力學》的第一堂課上,我通過提出如“汽車在行駛過程中所受到的阻力主要來自前部還是尾部”,以及“高爾夫球表面和飛機表面為什么一個是粗糙一個光滑呢”等眾多涉及流體力學知識的實際問題,一下子就把學生的興趣提起來,整整一堂課學生學習興趣高漲,沒有懨懨欲睡的情況存在。在后續(xù)的課程中,由于主要圍繞連續(xù)性方程,伯努利及動量方程等展開,因此在講授的課程中,為了避免數學基礎不夠扎實的學生在上課中覺得無趣,我主要是通過講例題的研究思路、方法,盡量避免變成單純的數學推導過程,主要告訴學生如何分析,重點介紹公式的成立條件及如何使用。然后通過具體的例題講解如何使用該公式來解決問題。比如對雷諾公式的理解應用,通過在課堂上播放雷諾試驗的視頻,并在課后安排學生到實驗室進行雷諾實驗,以加深對該公式所涉及相關因素的理解。在課程的后面章節(jié),根據學生的認知發(fā)展水平重點講解工程流體理論在實際中的具體應用實例,并選擇適當的課題讓學生積極參與,并總結出規(guī)律,建立適當的數學模型,這樣既使學生保持了濃厚的學習興趣,又很好地做到理論與實際的結合,大大提高學生解決實際問題的能力。
(二)教學內容改革
《工程流體力學》內容涉及面廣,如何根據專業(yè)培養(yǎng)目標和課程體系的要求,制定合理的教學大綱,教學內容及教學計劃顯得尤為重要。首先,針對目前《工程流體力學》教材存在理論性強,數學公式推導眾多的特點,在教學過程中有意識地弱化公式的數學推導過程,重點突出公式的適用條件和在實際問題中如何應用,尤其是如何利用這些公式來解決實際問題。比如實際流體恒定總流的伯努利方程,通過弱化過程的復雜推導,重點講解其應用條件,讓學生很快就明白該方程的意義,并掌握如何在實際過程中進行應用。
同時通過案例講學,與學生所在能源與動力專業(yè)系緊密結合。比如在講到流體運動的連續(xù)性方程及伯努利方程時,可以講講其在內燃機等設計中所起的作用,通過掌握空氣和燃油的流動規(guī)律,才能設計好空氣和燃料的流量比例、流動速度、溫度控制等眾多流體力學方面的知識。同時選取適當的跟能源與動力系緊密相關的習題,以幫助學生進一步鞏固和消化課堂所學。因為現有教材習題偏水利和建筑的居多,所以需要老師在平時多收集和編撰相關的習題,以更好地促進學生掌握相關知識。
(三)考核方式的改革
由于《工程流體力學》所涉及學科多,綜合性強,內容難,以前通常采用期末閉卷的方式加平常課后作業(yè)進行考核,存在學生平常作業(yè)抄襲、習慣老師劃重點、考前死記硬背的問題,且考試內容基本都是學生平常見過、練習過的題型,不能很好地體現出該門課程的知識體系和價值,也無法讓學生發(fā)揮他們的主觀能動性。因此,針對以前的考核形式存在的問題,有必要對其進行改革,以更好更全面地反映學生掌握知識和相應能力的情況。
首先,增加課堂與平時考勤環(huán)節(jié)?,F在的學生基本人手一部手機,盡管上課紀律三令五申,仍然存在部分學生上課偷偷玩手機的情況,再加上有些學生平常對自己要求不嚴,存在上課遲到、曠課、打瞌睡的情況。因此增加課堂考核環(huán)節(jié),對上課不遵守課堂紀律、缺勤等,累積到一定次數后會有相應的懲罰措施。在課堂上表現積極,能主動回答老師問題等會有一定鼓勵措施,適當地加分以激發(fā)學生更濃的學習興趣,加強學生在課堂上和老師的互動,營造出更好的學習氛圍。
其次,增加考試內容,豐富考試題型。從以往考試題型看,主要有填空題、選擇題、判斷題和計算題四大類型。因為考試內容比較依賴教材,所以不能很好地反映學生對相關知識的理解掌握。鑒于此,增加一些比較貼近相關專業(yè)和實際生活的問答題,比如“汽油在油箱里的存貯涉及流體力學里面的什么知識”、“汽車上的中央空調上平行的風扇葉片起什么作用”等,體現了考試內容的靈活性,又考察了相應的考點,能體現出學生對相關知識的具體分析和應用。
最后,完善最終成績的評定方法。以前的成績評定主要是期末考試成績占60%,平時作業(yè)占40%,且存在許多同學課后作業(yè)照抄的情況。由于平時作業(yè)成績占比過高,增強了不努力同學的僥幸心理,間接也會挫傷努力學習的學生的積極性。為了更好地反映學生的學習態(tài)度和對該門課程相關知識的掌握應用情況,綜合評定學生的學習能力和實踐能力,最終成績的評定將計入課堂環(huán)節(jié)、實驗環(huán)節(jié)等,將成績比例改為:期末考試成績70%,課堂環(huán)節(jié)包括考勤10%,平時作業(yè)10%,實驗成績10%,促使學生重視課堂紀律,增加課堂互動環(huán)節(jié),減少平時作業(yè)的比例,增加動手實驗的成績,更能全方位、多元化地評定學生。
三、結語
本文對能源與動力工程專業(yè)所學《工程流體力學》的教學方法、教學內容及考核方式等進行了教學探討與改革。通過在實踐中的應用,取得了很好的教學效果,有利于學生學習能力提高和教學效果的增強。
參考文獻:
[1]禹華謙.工程流體力學[M].高等教育出版社,2011.
篇10
關鍵詞:教學質量;保障體系;工程流體力學
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:B 文章編號:1674-9324(2012)12-0035-03
工程流體力學是熱能與動力工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎課,也是礦業(yè)工程、安全工程、礦物加工、環(huán)境工程等許多專業(yè)的重要專業(yè)基礎課。具有基礎知識涉及面廣、基本概念多、內容抽象等特點,是一門理論性和實踐性均較強的課程,不但理論抽象,而且直接面向工程實踐。在工程流體力學的教學過程中,學生普遍認為“這門課難學”。其客觀原因主要體現在三方面:一方面是工程流體力學涉及的知識比較多,如材料力學、大學物理、高等數學等;另一方面是工程流體力學課內容比較抽象,學生理解起來相當困難;最后還由于工程流體力學工程背景強,學生普遍缺乏實踐知識。為提高工程流體力學課程的教學質量,我們從構建教學質量保障體系入手。根據全面質量管理的理論和課程教學質量保障體系的功能及影響因素的分析,高校課程教學質量保障體系應由五個系統(tǒng)構成[1]。教學質量保障系統(tǒng),就是把對教學產生重要影響的教學管理活動有機地聯(lián)結起來,形成一個能夠保障和提高教學質量的系統(tǒng)化、結構化、持續(xù)化的整體,其實質是不斷探索如何以更合理的方式管理學校的人才培養(yǎng)活動,以有效地滿足社會對高等教育不斷增長的各種要求[2]。
根據課程建設情況,制定了圖1的課程教學質量保障體系。
一、課程教學質量控制系統(tǒng)
工程流體力學課程教學質量保障體系的核心是其教學質量控制系統(tǒng),主要包括教師隊伍建設、教材建設、教學大綱修訂、理論教學、實驗教學和考試方式改進等。
青年教師的培養(yǎng)是師資隊伍建設的重點。青年教師學歷層次高、基礎扎實;其不足是講課內容與生產實際及后續(xù)課程結合較少,講課時還不能收放自如。為此,安排青年教師邊上課、邊助課。實踐證明,助課是一種培養(yǎng)年輕教師上好課的必要環(huán)節(jié)。教材是教學內容的主要載體,我們根據專業(yè)特點編寫了一套符合專業(yè)培養(yǎng)目標、具有特色的高質量教材和輔助教材。針對能源與動力類專業(yè)本科教學要求,并兼顧其他相關專業(yè)的教學需要,2002年出版了《工程流體力學》第一版。該教材在江蘇省教育廳的資助下,進行整體優(yōu)化、精簡、補充,突出工程背景和工程應用,作為江蘇省高校立項精品教材,于2010年出版了第二版。為使學生更好掌握工程流體力學的內容,2007年,出版了配套學習輔導教材《流體力學學習輔導與習題解答》。該教材作為工程流體力學課程的配套學習輔導教材,受到學生的歡迎,取得了良好效果。同時,為滿足《工程流體力學》雙語課程教學需要,在參考國外原版教材的基礎上,結合我校的實際情況,于2010年出版了英文版《工程流體力學》教材,完善了我?!豆こ塘黧w力學》教材體系。為提高教材質量,特邀美國肯塔基大學Jimmy Smart教授參與了教材的編寫工作,并對整本教材進行審閱、修改。在理論教學過程中,充分利用教師因素和學生因素[3]。教師是教學過程的組織者,在教學過程中發(fā)揮主導作用。通過實例讓學生理論聯(lián)系實際;通過實例來吸引學生的學習興趣,加深印象。實驗教學是理論聯(lián)系實際的主要環(huán)節(jié),開放的實驗模式在對學生的基本實驗技能掌握,知識的綜合應用,創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和開拓能力的培養(yǎng)方面起著重要的作用[4]。我們的實驗教學以能力培養(yǎng)為重點,包括動手能力、觀察能力和分析問題能力。從1999年起,我校將實測實驗、演示實驗和計算機模擬實驗融為一體,極大地改善了實驗手段。工程流體力學課程配套了16學時的綜合實驗課,學生可根據個人情況,選擇合適的時間進行實驗。為學生創(chuàng)造了一流的、開放的實驗室課外學習基地,有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和動手能力。熱能與動力工程專業(yè)本科生多次在全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽中獲獎,與工程流體力學綜合性、設計性實驗的鍛煉是分不開的??荚嚦煽兪呛饬拷膛c學效果的一個主要指標,確??荚嚨膰烂C性和公平性,并使考試成績能夠如實反映教與學的效果。從學校的情況來看,還是以筆試為主,主要是考核學生對基礎理論的掌握情況,是檢驗教學質量的主要手段,也是驗證教學效果的主要途徑[5]。考試的目的是為了了解學生對本課程知識體系的掌握情況,不能單靠死記硬背來檢驗學生對知識的掌握程度,考試內容要注重學生對基本理論的理解和運用上。使學生把學習的重點放在對基本理論和基本概念的應用和理解上,避免死記硬背式的學習方法。而計算題則突出對解題步驟的要求,按步驟給分,沒有步驟就不給分。目前,我們正在積極開展工程流體力學習題庫和試題庫建設。在同時開課班級較多的情況下,采取統(tǒng)考的形式,使考、教分離,使考試能夠更好地檢查教與學的質量和效果。
二、課程教學質量信息收集與處理系統(tǒng)
課程教學質量信息收集與處理系統(tǒng)包括領導聽課、教學檢查、督導檢查、學生信息員、學生評測等,目的是從不同側面收集課程教學的相關情況,對課程教學質量進行監(jiān)控。
領導聽課主要是學院和系領導,通過聽課了解工程流體力學課程的教學情況,解決教學問題。教學檢查包括開學初、期中、期末教學檢查,掌握教學信息,穩(wěn)定教學秩序。教學督導員的工作以聽課為主,督導員可隨時對課堂教學、實驗教學等進行聽課檢查、指導。為提高教學質量、加強教學管理、促進教學相長,我校2009組建了校、院兩級學生教學信息員小組。學生教學信息員覆蓋了全校所有的專業(yè)和班級,能全面地反映同學們在學習工程流體力學課程過程中發(fā)現的問題及建議,及時反映教學管理、教師教學中存在的問題。為更好地搞好工程流體力學課程建設,我們通過大范圍調查問卷和小范圍收集學生個人對工程流體力學課程的意見等方式,及時掌握學生對工程流體力學課程的意見和建議。調查問卷內容包括課程課時設置是否合適,教師教學方式安排,學生是否主動發(fā)言,學生對授課老師的要求,課程所使用的教材,課程作業(yè)量是否合適等。我們建立的這個教學質量信息收集系統(tǒng),目的是多渠道、科學地收集有關工程流體力學課程教學質量的信息。本系統(tǒng)還有一個功能就是對這些信息進行科學的、合理的、公正的處理。信息收集和處理是為了診斷和評價,為了推進教學質量的逐步提高,為了幫助教師改進教學,促進學生、教師、管理人員三者之間圍繞學校的辦學目的、課程教學目標建立更為密切的關系,協(xié)調工作。
三、課程教學質量信息反饋系統(tǒng)
課程教學質量信息反饋系統(tǒng)包括教務處反饋、督導組反饋、教學秘書反饋、任課教師反饋和學生信息員反饋。我校常年承擔工程流體力學課程教學的主講教師6人,經常承擔工程流體力學課程教學任務的教師6人。根據教務系統(tǒng)要求,每次課程結束后,每個學生均必須對本課程教學過程以及任課教師作出評價,并由教務處反饋給學院和教師。我校本科教學督導組分為學校和學院兩級。督導組分別為學校、學院的教學改革工作提供咨詢。通過聽課、座談、訪問、征詢、專題評估等各種方式對教學過程進行監(jiān)督,并及時提供信息和反饋意見。在制定本科人才培養(yǎng)方案,教材建設,課程體系、教學內容改革,教學實踐改革,教學管理以及教師教書育人,學風建設等方面提出意見和建議。教學秘書的工作涉及本院的全部教學工作,是連接各方面教學活動的橋梁和紐帶,具有承上啟下、協(xié)調左右、溝通信息和改善關系的作用。由于教學秘書非常熟悉教學管理、教學環(huán)節(jié),又同時接觸教師和學生。因此,通過教學秘書反饋的對于課程的意見和建議,對提高工程流體力學課程教學質量具有非常重要的作用。工程流體力學任課教師根據其教學過程的切身體會,對教與學兩方面情況均比較熟悉。任課教師的反饋對于課程教學質量的提高具有直接的促進作用。教師還可通過教學例會及時反饋教學中的信息,解決教學中存在的問題。學生教學信息員小組是完善通暢的教學信息網絡和健全教學檢查、反饋、監(jiān)督機制的重要手段,是學生和學校教學管理部門之間有效的信息溝通渠道。學院通過信息員反饋、學生測評、畢業(yè)生信息反饋等及時了解并解決教學問題。課程教學質量信息反饋系統(tǒng)通過以上多種渠道收集反饋意見,經過診斷和評價后,將結果反饋給教師,目的是幫助他們改進教學方法、提高教學質量。在我們的工程流體力學精品課程網站上,還有師生互動平臺,學生可以將他們的意見和建議直接反饋給教師,教師也可以將其建議直接返回給學生。
工程流體力學是一門理論性和實踐性均較強的課程,為切實提高其教學質量,構建了教學質量保障體系。該教學質量保障體系以課程教學質量控制系統(tǒng)為核心,通過教學過程信息收集、處理,并將意見和建議進行反饋,達到改進教學方法、提高教學質量的目的。
參考文獻:
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