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工程流体力学论文范文

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工程流体力学论文

第1篇

论文摘要:根据环境工程专业特点,分析了该专业技术基础课“工程流体力学”和主干专业课“水污染控制工程”在教学中存在的问题,文章从教学内容、教学模式、师资配置、考核方式四个方面提出了“工程流体力学”和“水污染控制工程”教学改革思路。

论文关键词:环境工程专业;工程流体力学;水污染控制工程;教学改革

“工程流体力学”是研究流体(液体、气体)处于平衡状态和流动状态时的力学规律、流体与固体之间的相互作用及其在工程技术中应用的一门科学,是力学的一个独立分支,有其自身的理论体系,其基础理论主要由三部分组成:流体静力学、流体运动学和流体动力学。“水污染控制工程”是关于控制水体污染途径以及各种废水处理方法(包括物理处理方法、化学处理方法、生物处理方法等)的基本理论、工作原理及设计计算的一门科学。“工程流体力学”是环境工程专业的重要技术基础课,“水污染控制工程”是环境工程专业的核心专业课,这两门课程在环境工程专业本科教学中有着举足轻重的作用,同时两者之间也存在着重要的相互理论关系。

“工程流体力学”是水利、环境、能源、土木、机械、动力等学科的一门技术基础课程,该课程的教学内容纷繁丰富,其特点是理论性和综合性比较强,概念抽象,难于理解。“水污染控制工程”课程内容与“工程流体力学”内容结合相对比较紧密,如城市排水沟道系统、各种污水处理构筑物等的设计计算,以及在构筑物中的生化反应、化学絮凝反应中水力条件的控制等均是工程流体力学理论知识在水污染控制工程中的实际应用。目前,在环境工程专业教学方面,“工程流体力学”和“水污染控制工程”课程正面临着比较尴尬的局面:一方面课程内容趋于复杂和广泛;另一方面在课时量逐渐压缩的情况下,“工程流体力学”和“水污染控制工程”教学内容没有起到应有的相互衔接,教学内容彼此脱离。由此形成环境工程专业“工程流体力学”教学内容与专业课衔接不够,在教学过程中学生感到内容枯燥,概念抽象;而在“水污染控制工程”教学过程中,学生感到工程流体力学基础理论知识不扎实,不能够熟练应用工程流体力学基础理论解决水污染控制工程方面的实际问题。

针对目前环境工程专业课程设置及教学内容的状况,本文从教学内容、教学模式、师资配置、考核方式四个方面提出“工程流体力学”与“水污染控制工程”教学改革,提高教学质量,培养学生综合能力。

一、改革教学内容

对“工程流体力学”教学内容进行改革,结合环境工程专业特点,重构环境工程专业的“工程流体力学”课程,对该课程中的主要内容进行优化设计,紧密结合后续专业课“水污染控制工程”的内容进行改编,为“水污染控制工程”的讲授奠定基础理论知识。“工程流体力学”教学内容主要包括理论教学和实践性教学两部分,其中在理论教学内容部分,如“工程流体力学”中涉及到的流体粘滞性、流体内摩擦定律等内容,结合水污染控制工程的斜板斜管沉淀池中水的流态所需要的雷诺数内容为实例进行教学内容改革;“流体静力学”中绝对压强、相对压强、真空度等概念、理论在水污染控制工程中虹吸滤池、脉冲澄清池以及沉淀池、污泥浓缩池重力式排泥所需要的静水头压力等实际工程中的应用为实例进行教学内容改革;流体运动学中基本理论对“水污染控制工程”中的数学模式的建立为实例进行教学内容改革;“流体动力学”中压力损失理论在水污染控制工程中的水力计算,水射器理论在水污染控制工程中的计量作用、加药作用、射流曝气作用为实例进行教学内容改革等。其次,“工程流体力学”实践性教学内容部分,改革传统的实验教学内容,除验证性实验之外,增加工程应用性实验,如文丘里流量计、三角堰流量计、巴氏计量槽、毕托管测速仪、虹吸管、孔口与管嘴的工程应用等内容,既加强了动手操作能力,也培养了学生将基础理论知识转化为现实生产力的综合分析与应用能力,不仅使教学内容丰富,也提高了学生学习的热情和积极性。

对“水污染控制工程”教学内容进行改革包括理论教学内容改革和实践性教学内容改革,强调“工程流体力学”基础理论知识在水污染控制工程中的应用。在理论教学内容方面,“水污染控制工程”中的污水沟道系统水力计算、水处理构筑物中水力参数的确定、污水在构筑物中的最佳流态、各水处理构筑物之间高程布置、混合反应池中搅拌强度的确定、过滤池中配水系统的设计及其滤速确定等一系列涉及工程流体力学问题的相关内容进行必要教学改革,加强学生对“工程流体力学”基础理论知识在水污染控制工程中的工程应用有一个更清晰的认识,理解“工程流体力学”基础理论知识在水污染控制工程中的重要性,使学生既掌握了“水污染控制工程”应用设计方法、设计原则、计算方法等知识,也加强了学生对“工程流体力学”基础知识在水污染控制实际工程的应用。在实践性教学内容方面,加强工程性应用实验教学内容,从不同的工业企业和居民生活区采集不同的废水水样,根据化验所得废水水质,确定所采用的处理技术和处理工艺,并通过实验验证在各种废水处理工艺中所选择的工程流体力学水力参数,基于“工程流体力学”基础理论知识分析废水处理工艺水力参数的合理性。

二、改革教学模式

“工程流体力学”特点是理论性、综合性、系统性较强,概念抽象、逻辑结构严谨。目前传统的教学模式基本上是教师讲、学生听,“授—受”型单一模式,尽管在学的过程中采用了多种形式的多媒体教学方式,但仍没有改变学生在学习过程中的被动地位,学生缺乏主动性和实践性。改革传统教学模式,实施探究式、启发式、开放式的创新教学模式,结合水污染控制工程中的实际问题,以工程实例为背景,应用工程流体力学基础知识解决实际工程问题,诱导学生积极思考,在教学过程中形成教学互动,调动学生学习的主动性和参与性。根据教学内容性质,“工程流体力学”教学内容可以分为基础理论和实际工程应用两个部分。在流体静力学、流体运动学和流体动力学三个基础理论部分,采用形象化的多媒体演示、软件模拟、小型实验相结合探究式、启发式教学模式,鼓励学生课堂讨论;在实际工程应用教学部分,如孔口管嘴、有压管流和明渠流部分,以水污染控制工程中的工程实例为背景,采用适量的实际工程图片,丰富教学信息量,刺激学生的感官,激发学生的学习兴趣,拓宽学生的思路,开阔学生的视野,可以使枯燥、乏味的内容变得趣味盎然,使抽象、晦涩的内容变得直观生动。

“水污染控制工程”特点是实践性、工程应用性强,因为不同的废水水质达到处理要求所采用的处理技术、处理工艺不同;即便相同的废水水质,如果污水量不同,所采用的处理工艺也不同;一个废水处理工程,即废水水质、水量数据相同,也可以采用不同的处理技术和处理工艺,工程流体力学参数的选择是确定不同废水处理技术、工艺的主要影响因素之一。因此,在“水污染控制工程”的教学过程中,改革传统教学模式,实施探究式、启发式、开放式的实践教学模式,以工程实例为背景,通过开放性的实践性实验正确选择工程流体力学参数,并通过实验研究对参数的选择、废水处理效果等进行科学验证。通过工程实例和实践性教学改革,使学生既对废水处理工程设计过程有一个清晰的思路,又能达到举一反三的效果。

三、优化师资配置

师资队伍优化,一靠资源,二靠制度,师资队伍优化也是一个相对的渐进过程,优化的标准和措施与所处时代、社会背景及其自身所处发展阶段和学科特色有关。环境工程专业特点要求师资队伍结构合理、质量可靠。“工程流体力学”与“水污染控制工程”是本专业的主要技术基础课和主干专业课,两门课程在讲授过程中存在着千丝万缕的必然联系,这就对师资配置和师资队伍建设提出了更高的要求。首先,建立高质量的师资队伍,定期或不定期对教师进行专业培训和实践工程训练,要求讲授“工程流体力学”和“水污染控制工程”两门课程的教师对两个学科均有一定的研究,或者承担一定量研究科研工作,洞悉当前“工程流体力学”和“水污染控制工程”发展的最新前沿理论和技术;其次,在师资配置方面,要求讲授“工程流体力学”的教师对“水污染控制工程”有一定的研究或承担相关科研项目,讲授“水污染控制工程”的教师对“工程流体力学”有扎实的理论研究或承担相关的科研项目;第三,建立教师研讨会制度,讲授“工程流体力学”的和讲授“水污染控制工程”的教师定期或不定期举行教学研讨会,避免两门课程的讲授内容出现彼此分裂现象。如果在师资配置中,讲授“工程流体力学”的教师毕业于力学专业,即使讲授“工程流体力学”的教师对力学有很高的造诣,对该门课程的讲授有声有色,但如果该教师对环境工程专业“水污染控制工程”专业理论知识或实践工程知之甚少,那么在教学过程中,必然不能够将“工程流体力学”与“水污染控制工程”教学内容相结合,对环境工程专业学生来说,这样的师资配置,必定不是最优化的师资配置。

四、改革考核方式

第2篇

关键词:流体力学;教学理念;内容调整;教学方法;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)04-0041-02

流体力学是研究流体平衡和运动规律的一门科学,是力学的一个重要分支,已广泛应用到国民经济的各部门。工程流体力学课程在哈工大是机械类、材料类、仪器仪表类、航空航天类、建筑工程类、热能动力类、流体动力工程类等专业必修的技术基础课程,既有基础学科的性质,又具有鲜明的技术学科的特点,既与高等数学、大学物理、理论力学等课程有紧密的联系,又是专业课的基础,是一门理论性和工程实际意义都较强的课程[1]。哈工大流体力学教研室成立于1956年,历来重视教学研究及教学质量,不断积累教学经验,改进教学思想,在基础教学与实验设施、师资队伍建设、教学质量、教学研究与改革等方面都取得一系列成果,居于国内领先水平,并于2009年被评为国家精品课程,目前正在进行国家精品资源共享课程的升级。虽然取得了一系列的重要成绩,但是仍然存在一些问题,需要进一步转换观念,从当前社会的实际需求出发,深入进行教学模式和教学内容等方面的研究和探索。

一、改革教学理念

课程建设的目的是提高教学质量,归根到底是提高学生培养的质量,而学生质量的衡量标准则是其综合素质及能力。工程流体力学课程的特点是抽象概念多,数学分量重,理论性较强,许多复杂的流动物理现象难以用言语和具体图像清晰地表述[2]。工程流体力学课程中有很多较难的知识点,例如流体微元运动的Cauchy-Helmholts速度分解定理、粘性流体的运动微分方程、边界层基本方程及近似计算等,这些知识点包含了大量的数学推导,往往要占用很多课时,同时这些理论知识的讲解又是空洞和死板的,无法激发学生的学习热情。即使是多数教师能够本着负责的态度将这些知识难点讲解清楚,也往往并不能使学生对这些难点留下深刻的印象。这种教学过程是事倍功半的,容易引起学生对这些知识做机械的符号记忆或者陷入对推导严密性的过度钻研,无法建立起流体力学的全局思维方式,进而也不能提高学生的综合分析应用能力。因此,教师在授课过程中要不断引导学生梳理所讲授的知识,使学生能够运用流体力学知识进行综合分析。要让学生明白,流体力学的学习不是背定理、记公式,而是要通过学习这门课程,掌握一门新的科学知识,了解它的人文背景,学习它的思想和方法,掌握它的原理和应用。学生是课程学习的主体,在教学过程中需要注意教与学的同步,授课时关注学生的反映,根据学生的反应对授课进行调整,必要时放慢节奏或变换讲解方法,也可以让学生参与讨论。学生有必要参与到深层的学科知识应用中,因此可以让同学参加与学科相关的科学研究,引导同学应用流体计算模拟软件,实现模拟实验[3]。教师对学生的实践引导可以消减同学对流体力学公式繁多的苦恼,而在实践能力不断提高的过程中,学生的创新意识和能力将得到很大的锻炼。实践证明,学生可以完成适当的工程流体力学课程内容的拓展研究,实现课程与科研工作的相互促进。在积极开展第一课堂的同时,还应该引导学生参加第二课堂活动,激发学生创造热情,培养学生科学素质和创新精神,提高学生获取知识、运用知识的能力和创新能力。例如科技创新和节能减排大赛这样的大学生科技活动是开展素质教育的重要平台,为学生提供了施展才能、张扬个性的舞台,使学生得以将课本所学知识充分的运用,并从制作和创新过程中学到了比课本更多的知识,提高了其知识综合运用能力、实践动手能力。流体力学教师应该充分利用流体力学知识应用面广、基础性强的特点,引导并指导学生参与此类科技活动。另外,流体力学教师还应该经常举行科技讲座,丰富学生的专业和学科知识,培养学生的科研意识和科学精神。

二、课程内容调整

目前所使用的工程流体力学课程内容包括了流体静力学、流体动力学、漩涡理论基础、理想流体平面势流、粘性流体动力学、相似理论基础、流动的阻力与损失、管路的水力计算、粘性流体绕物体流动、气体动力学基础、机翼及叶栅理论、流体要素测量等内容。总的来说涵盖了流体力学工程应用的多数情况,但是结构仍然需要进一步调整。首先,工程流体力学课程内容较多,多年未更新,有些知识也趋于老化,应适当地对内容进行增减。2006年专业调整后,能源与动力工程本科教学按一级学科制定教学内容,在这种体系下,工程流体力学课程应在主体结构保留的情况下,对于涉及到工程热力学和空气动力学的内容进行删减,避免不同课程的内容重复,使课程之间的界线更加明晰。这样的好处就是,学生利用有限的课时可以将流体力学主体结构体系学得更好。另外,由于工程流体力学更多的应该涉及流体力学的工程应用,所以关于漩涡理论、理想流体平面势流及粘性流体绕物体流动章节内涉及的较多理论性知识且与工程应用关系不大的应该适当精简,减少课时占用。其次,工程流体力学课程内容应适当增加与工程应用相关的内容。美国著名的流体力学教材《Mechanics of Fluids》(Prentice Hall International Editions出版)选取了贴近工程实际的管道流动、叶轮机械流动、环境流体力学等内容,作为经典流体力学主题内容的有机补充[4]。哈工大工程流体力学课程也应该针对学校定位及专业设置,在广泛调研开课专业的需求基础上,适当增加有普遍性、代表性的工程应用知识。最后,工程流体力学课程内容应更新与近期科技发展紧密联系的内容。由于教材不可能年年更新,教师应该在教材内容基础之上,适当增加与科技进展相关的内容,例如流动的虚拟实验、流体参数的现代化测量、流体力学的发展现状、流体力学的最新应用情况等,让学生了解到流体力学的科技前沿,开拓学生视野,增强其学习流体力学的热情和兴趣。

三、改革教学方法

关于教学方法,哈工大流体力学教师较早地采用了不完全教学法、潜科学教学法、社会探究法、问题教学法、角度教学法等创新性教学法,将教学内容、教学媒体、教师活动、学生活动等课堂教学要素有机组织起来,发挥整体的最大效能。强调学生通过主动探求问题解决的途径和方法,培养能力,以展素质;并将多媒体技术的运用与传统教学手段、教学形式的改革统一起来,突出重点,突破难点,从而充分调动和激发学生的学习兴趣和积极性。目前多媒体教学在高等教育中的应用越来越广,在如何正确使用多媒体教学的问题上目前还有一些争议和讨论。工程流体力学课程知识点多,公式推导多,难度大,对于具体的知识点利用板书详细推演在课堂教学中占用了大量的课时,同时也会影响到学生对流体力学整体思维的把握。由于工程流体力学课程的特点,很多流动现象概念比较抽象,难以用板书表达清楚,很显然传统教学方式达不到理想的教学效果。利用多种媒体手段可以更好地创设教学意境,变抽象为具体,变静态为动态,变黑白为彩色,变无声为有声,通过丰富的图例、连贯的动画以及真实的实验录像,可以使枯燥、乏味的内容变得趣味盎然,使抽象、晦涩的内容变得直观生动,同时也丰富了学生的信息量,可以更好地激发学习兴趣[5]。另外,流体力学的特点是数学分量重、理论性强,所以又不能过多依赖多媒体教学。对于涉及到重要理论公式推导的内容,简单地将推导过程搬到课件上去,并不能使学生了解重要理论公式的来龙去脉,也难以加深学生对这些关键知识点的理解程度。这个时候需要收起屏幕,用板书认真书写每个符号,推导每个关键公式,并解释其中的物理概念和意义。多媒体和板书都有各自的优缺点,因此我们可以取其长而避其短,采用两者兼顾而又两者不弃的原则,交互使用,相辅相成。

四、更新考评制度

哈工大工程流体力学课程作为技术基础课,目前采取了综合性的考评方法,总成绩由作业、实验、考试三部分组成,学生共计要完成60题左右的作业,由教师进行判分并作为总成绩的10%;共计要完成11项左右的实验,根据学生对每个实验原理和操作技能的掌握及实验报告的质量情况分为优、良、及格、不及格来评定成绩,若有两次不及格或者缺席者必须重做否则不得参加期末考试。实验课成绩占课程总成绩的10%。期末考试为闭卷,占总成绩的80%。流体力学考试的组卷与课堂教学内容息息相关,课堂教学如果注重内容的应用性、灵活性和综合性,则在组卷时应适当减少客观题,丰富试题类型,加大理解性和综合性题目的分量,避免记忆性成分所占比重较大,而学生临近考试加班加点应付考试的现象。另外,根据课堂教学和课外科研实践的特点,对于偏重于工程应用的专题,可以探索利用撰写科技论文、提交科研作品的方法进行考试,与传统考试成绩综合来建立起更合理、更具实践意义的考评制度。

工程流体力学课程是面向工程应用人才的课程,所以教学核心始终应该是学生知识应用能力的培养。为此,在教学中贯穿流体力学思维模式和综合分析解决问题能力的锻炼,使学生学有所成、学有所用,是工程流体力学课程改革的一个长期方向。

参考文献:

[1]陈卓如,金朝铭,等.工程流体力学[M].北京:高等教育出版社,2004.

[2]赵超.“流体力学”课程教学方法探索.中国冶金教育[J].2010,(5):63-64.

[3]李岩,孙石.《工程流体力学》课程教学改革与实践.科教文汇[J].2008,(11):88-89.

[4]C.P.Merle,C.W.David.Mechanics of Fluids(second edition)[M].NJ(U.S.A.):Prentice Hall International Editions,1997.

第3篇

关键词:流体力学;课程教学;课程考核;改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)17-0091-03

《流体力学》是我校环境工程专业一门重要的基础理论课程。流体力学是应用力学的一个分支,它以物理学为基础,力学为依据,以数学、科学实验及计算机为工具,研究流体平衡和运动的基本规律,以及流体与固体的相互作用力。作为一门实用的工程科学,流体力学有比较完整的体系,它不但可以独立解决一些工程实际问题,而且可以为学习多种工程专业课打下必要的基础。其任务在于使学生掌握流体力学的基本理论、基本计算方法、基本实验技能以及在工程实际中的初步应用。通过该课程的学习使学生初步具备分析和解决实际流体力学问题的能力,并对后续专业课程的学习以及将来从事相关专业的工作和科研打下良好的基础。多年来,流体力学的教学内容主要是经典的流体力学理论和传统的实验分析方法,偏重于理论分析,教学内容比较抽象和单一,不能反映当前流体力学学科发展的趋势,不利于拓宽学生的知识面、提高学生的学习能力和创新能力。具体可以概括为以下几点:

1.流体力学的教学大纲不适应高等教育改革发展的需要,对教学目标和教学基本要求的定位不准,与培养目标的要求不太一致。

2.流体力学教学与环境工程其他专业课程结合不紧,导致许多毕业生在从事环境工程过程中感觉到流体力学对环境工程的指导作用不明显。

3.流体力学中的部分概念与化工原理中的内容相重复。

4.流体力学教材中缺乏反映近代科技成果的新内容和流体力学的新发展,与现代科学技术的发展联系不紧密。

5.教学方法和教学手段没有考虑到学生主体。

6.流体力学教学中没有引入演示实验,将其中抽象的物理过程和物理图像形象化、直观化,学生不容易深刻理解和掌握。

7.成绩评定形式单一,不能全面地考核学生所学知识和综合运用知识的能力。考核形式基本上是通过学期末的一次性闭卷考试完成,试卷题型也大都为考察课程主要知识内容点的选择题、填空题、计算题、证明题等,这种考核形式有引导学生死记硬背的倾向,缺乏对学生综合应用能力与创新能力的考核。

这些问题的存在导致在学生心目中,流体力学似乎没有其他专业课重要,是一门可学可不学的课程。因此,传统的教学大纲、教学内容、教学方式、成绩评定不能适应流体力学教学的需要,必须进行适当地改革,构建面向工程的教学体系,注重实践环节训练,搭建能力培养平台,建立更科学的考核机制,以适应形势的变化发展。目前,我国高校所使用的流体力学教材主要有毛根海编著的《应用流体力学》、李玉柱、苑明顺编著的《流体力学》、丁祖荣编著的《流体力学》、汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》。我校选用汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》作为指定教材。2012年,在认真梳理流体力学、化工原理及环境工程相关学科教学内容与环境工程专业培养目标的基础上,对流体力学教学大纲进行了修订、对教学手段进行改进,制作完成了与汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》相配套的多媒体课件,并在教学中投入使用,取得了良好的教学效果。

一、修订教学大纲

根据环境工程专业培养目标修订原有的教学大纲,使教学目标的工科特色更加明显。

二、改革教学内容

1.删减与化工原理重复的内容,对这部分知识点,把讲授的重点放在深化和提高上。

2.将流体的物理性质、静力学、动力学、水头损失和水力计算作为教学的重点。

3.大幅增加适应环境工程实践需要的内容,引入一些环境工程案例,让同学们未进入社会就能体会到流体力学对环境工程的指导作用

三、改革教学方法

新生入学开始就召开师生见面会,让学科负责人讲解专业培养方案,有经验的教师教授如何进入大学里的学习状态,引导新生尽快适应大学的教育环境和人文环境,树立全面人才培养的理念以及与之对应的教学模式、考核体系等内容。让新生对自己的大学生活作全局规划,从获得知识、提高专业技能的方式方法上不断开拓思维,寻求自己的努力方向。改变传统的“注入式”传授知识的教学方法,采用注重培养实践能力的教学方法,针对具体教学内容,灵活采用内容讲授、课堂讨论、双向交流、问题思考、习题训练、器材设计与制作、企业观摩考察等多种形式,使学生能较好地掌握流体力学的基本概念、基本规律,掌握分析解决流体力学问题的方法和思路,并使解决问题的能力得以提高。每次上新的章节时,先提出一些与环境工程实践密切相关的问题,然后告诉学生这一章节要学习的内容,通过这些内容的学习,就可以运用所学的相关知识解决这些实际问题,让学生带着问题学习,就不会盲目地学,激发学习的兴趣。如在流体的物理性质一章导入的阶段提出“为什么经验丰富的司机,总是要发动机预热一段时间后才开始行驶”?在流体静力学章节以“为什么点滴吊瓶的液体逐渐减少时而药液的流速却不变”?流体动力学中以“为什么飞机的头部有一根长长的针状物”等来导入。学完一个章节后,再告诉他们由于课堂教学时间有限,还有很多问题的解决需要更多的知识,引导大家自学。特别是课程教学已经过半以后,学生的基本流体力学知识有些储备后,要鼓励、启发、指导有兴趣的同学做一些拓展性的学习和思考,参与老师的科研或自己做些发明创造,如教学模具、实验器具等科技作品,培养学生的创新能力和解决实际问题的能力。这时我会带些有兴趣的同学到污水处理厂、环保科技公司去参观考察,了解企事业的技术需求和科技难题,和同学们一起思考探索问题的解决方案。针对流体力学中的概念和规律比较抽象和枯燥的特点,采用多媒体辅助教学与传统教学方式相结合的教学手段,综合运用图像、文字、动画等展现图文并茂的教学内容,运用视觉效应加强教学效果、扩大知识面。例如,流体动力学章节中讲述流线的性质时,我引入草原上的老鼠在夏天躲在洞穴里纳凉的图片。洞穴靠下风口堆了一个土包,外面凉爽的风能吹进洞穴,若下风口没有土包,凉风进不去。以这种生动的形式展现课程内容,而不是简单地播放幻灯片。学生不仅学到了知识,而且感受到知识的生动有趣性。对于重点内容,要严格进行板书推导,一方面有利于学生理清思路;另一方面,有利于培养学生严谨的科学作风,不能简单地把热热闹闹当做生动有趣。对一些工程或生活中碰到的案例或常识,也不太容易做课堂实验时,可以通过一些课件来模拟。将理论知识与视频、动画、工程案例、生活常识相结合,调动了同学们的学习激情,使其从被动式听课转变为主动式欣赏知识。如在流体动力学章节,我引入了美国南北战争时期的彼得斯堡战役的一段视频:讲述一个叫普莱曾茨的士兵,运用流体力学知识解决地道通风的问题,巧妙地将叛军的防御阵地炸毁。这些视频、动画、案例中的氛围、情景不仅启发了他们的思维,更让他们享受到听课的乐趣,激发了其学习的积极性。

四、引入演示实验

整合现有的实验中心、环境工程实验室、环境科学实验室的资源,自行搭建或购置一些演示实验装置,将演示实验引入流体力学课堂,使流体力学中抽象的物理过程和物理图像变得形象、直观和可信,使教学内容更有表现力,便于学生深刻理解和掌握。若暂时没有条件,也要积极引入一些相关实验或实例的视频,播放给同学们学习。如伯努利方程式是流体力学教学中的一个难点,非常抽象。因此,在学习这部分内容时,我就在课堂上做些表面上看起来匪夷所思的实验,但却可以用伯努利方程式很容易解释这种现象。例如嘴用力吹一个漏斗,乒乓球而不落地。学生非常惊诧这个现象,立刻想知道为什么会这样,学习的积极性立刻被调动起来。然后在黑板上画出示意图,再用伯努利方程式解释,学生就会理解透彻、记忆深刻。

五、加强素质拓展

鼓励学生积极与工程、生活、生产实际相结合,制作小发明小创造,参与科学研究、社会调查等。如在教学过程中,我多次组织学生参与各类科研论文大赛、发明大赛,取得了不错的成绩。通过这些锻炼,不仅加深了学生对课程的理解,更重要的是培养了学生的能力,增强了学生的自信心。积极组织学生参与本科生创新创业训练计划、优秀毕业论文培育计划、大学生科研论文大赛、大学生专利发明大赛以及环境与健康协会等;参与污水处理厂、环保部门、环保企业及各类生产单位的科研、生产工作。通过创建实习基地、培训基地、现场调研、技术咨询、项目合作等形式,获得与流体力学有关的技术难题。再以这些问题为范例,通过现场考察、技术交流、故障诊断、问题分析、解决方案、实施效果等环节,供学生学习参考。不仅解决了工程实际问题,而且开阔了学生的视野。让学生预先进入工作角色,以业务需求带动求知欲望。只有在实际工作中,学生才能对专业知识的应用、交叉学科之间的作用以及教学科研的关系有越来越明晰的认识,对于专业课程的学习重点、专业知识的获取有更明确的思路。

六、改革考核方法

教学内容、教学方法与教学手段的改革,必须与课程考核方法的改革相配套。为了提升考核环节对于人才培养的支撑度,推动教学理念与内容、方式与方法的变革,切实发挥课程考核对教学效果的检验与评价作用,我校于2011年制定了本科生课程考试管理办法,2013年制定了全面提高本科教学质量的实施意见,2014年学校启动教学考核改革试点工作,《流体力学》是我校第一批立项的课程考核改革试点课程。在新的考核方案中,我更加注重学生对基本概念、基本规律的理解,学生分析、解决实际问题的能力。实行过程化考核、多种形式的考核。全面考察学生对知识的掌握程度、概括能力和综合应用水平。可以单元测试时采用开卷考试,期末考试采用半开卷考试,试题有一半是自己出的试题。考核试题中的开发性试题就是用所学流体力学知识解释、处理日常生活、工程中的现象等。

1.丰富考核方式。紧扣课程目标,选择能够全面衡量学生学习效果的考核方式。将笔试、讨论、口试、项目设计、调查报告等多种形式相结合,将知识理论识记的考察与分析解决问题能力的检验并重,对学生进行系统地评价。

2.强化全程评价。把课程考核贯穿于教学的全过程,将过程评价与终结评价相结合,设计不同阶段、不同方式考核的分值比例,对学生的学习效果进行有效评价,改变“一考定成败”的现象,扭转“期末突击死记硬背”的不良学风。过程考核在评定学生综合素质和能力的同时,加强了对学生学习态度等非智力因素的考察,分课堂表现和课下表现,各占总成绩的10%。过程考核成绩占总成绩的30%,期末考核占总成绩的50%。过程考核有章节考核、期中考核和归纳总结考核。章节考核分3次进行,考核形式为开卷,每次5分,满分为15;期中考核,考核形式为开卷,满分为10分。每次考核用两套试题,一半学生用A试题,一半同学用B试题,学生预先不知道自己拿到何种试题;归纳总结能力考核,学生根据自己对课程的把握、见解出一份合适的试卷,教师据此评分,满分为5分。期末考核的考试形式为半开卷(一张复习纸的开卷考试),试题范围覆盖教学大纲,没有课本中能直接找到的概念性记忆性试题,但又要熟记并灵活运用课本知识,强调知识的综合应用和实践运用。题型包括选择题、计算题、作图题、项目设计型和开放性试题。建立电子试题库,实行抽题组卷,实现教考分离。试题库中有一半是学生出的试题(由教师筛选出优质的试题,或稍作修改),一半为教师出的试题。

3.优化考核内容。以促进学生全面发展为原则,选择考核内容。在评定学生对基础知识、基本理论和基本技能的同时,突出对学生分析解决问题、动手能力及综合素质的考察。采用体现创新特点的考试题型,以适应学科专业与相关行业发展的新要求。坚持合理性原则,考核内容的选择符合考核课程目标的要求。理论知识考核的重点为课程知识体系中核心要点、基本原理的理解与运用;实践知识方面突出对操作流程的熟悉程度、实践结果分析运用能力的检测;综合素质方面的考察坚持以能否有效支撑专业发展为标准。课程考核综合考虑各方面因素,首先是课堂表现,即学习态度,考核实行扣分制,满分为10分。如上课旷课、玩手机、听音乐、交头接耳等,第一次扣1分,第二次扣2分,第三次扣5分,四次以上全扣。其次是作业考核,满分为10分。作业次数为7,交1次作业得1分,总作业次数分为7;质量分为3,视工整度、正确率给分。

4.畅通信息反馈。考核结果及时上网公布,学生可以查看自己的考核成绩,对自己前段时间的学习效果有一个清醒的认识,及时调整学习态度、学习方法,激发学生学习的主动性与积极性。切实发挥课程考核对教学效果的检验与评价作用,对教学内容与方式改革的推动作用,对学生学习投入的引导作用,促进本科教学质量的不断提高。在教学过程中,选择适当时机向学生征求关于教学方法、考试考核模式等方面的意见或建议,以及前段时间学习的感受,我再根据学生反馈来的信息,及时调整教学方法、手段、进度等,认真处理好教与学的关系。并根据学生的意见、可采纳程度、对教学的关注程度进行打分,并计入该门课程的平时成绩。

七、结束语

流体力学是一门系统性、理论性很强的应用力学课程,体现了力学、数学、物理等交叉学科在工程中的应用。因此,如何将知识传授与提高学生应用能力、培养学生科研意识、适应社会需求相兼顾,对于教师自身素质、教学水平和教学方法是一个严峻的挑战。以环境工程专业学生流体力学的工程应用能力及创新能力为目标进行教学改革,并对考核方式、内容、过程和反馈进行配套改革,推动教学理念、方法的变革。加强学生学习的积极性和主动性,对所学知识的理解和应用,真正掌握相关知识,为日后工程,科研和工作打下良好基础。

参考文献:

[1]王烨,李亚宁.流体力学实践教学改革网络体系的构建[J].力学与实践,2013,35(3):89-91.

[2]谢翠丽,倪玲英.工程流体力学本科课程引入CFD教学的探讨[J].力学与实践,2013,35(3):91-93.