工程流體力學教學中的幾點體會

《工程流體力學》作為工科院校的一門專業基礎課，是很多專業的主干課程。為了提高教學質量，教育界的同行不斷地進行著各種各樣的教學改革探索。

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、石油工程專業、化學工程專業等諸多工科專業的一門十分重要的專業基礎課，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，后面花了兩節課的時間來講它的應用，包括皮托管測速計、節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，使學生能夠理論聯系實際，培養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-聯想式教學

引導和注入是啟發式教學方法與灌注式教學方法在本質上的差別之一。啟發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，讓學生自己發現新知識，這樣才能很好的發展學生的智能。

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。FLUENT軟件是目前非常流行的一個商業計算軟件，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運動規律時，如果采用傳統的教學方法，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，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下的運動規律，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.

[2]毛欣偉，毛根海.數字流體力學教學系統——力學課程的教學改革[J].力學與實踐，2004，（26）：80.

[3]方華燦.論高等學校的課堂教學[M].北京：石油工業出版社，2003.