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流體力學重要知識點范文第1篇

關鍵詞 工程流體力學教學 學習 教改

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

“工程流體力學”是動力類各專業及相近專業的一門重要技術基礎課，它為該類專業主要專業課程的學習打下必要的理論基礎。工程流體力學是流體力學的一個重要組成部分，它側重于解決工程實際中出現的問題，而不去過分追求數學上的嚴密性。它在一定程度上借助于實驗研究， 得出經驗或半經驗公式。其研究對象為流體，考察流體中大量分子的宏觀平均運動規律。所以，“工程流體力學”是能源動力類專業的最主要的專業基礎課程之一。

工程流體力學作為一門技術學科，研究方法也遵循“實踐- 理論- 實踐”的基本規律。但由于它的研究對象的特殊性，使得對它的學習也有一定的難度。在實際教學過程中， 我發現學生最大的問題在于――不會學這門課，不是學不會，而是根本不懂如何去學它，即沒有找到適合這門課的學習方法。本文即針對這個問題談談自己的看法。

1工程流體力學和工程力學的研究對象的性態是不同的

工程力學的研究對象是靜態的，而工程流體力學的研究對象是動態的。就其力學行為來講， 流體可以承受很大的壓力，但往往幾乎不能承受拉力。學習過程中，學生不能用工程力學的“靜態”思維來研究工程流體力學的“動態”對象，要用“動的”和“相對靜止”這些概念去闡述它。

本文在回顧熱能與動力工程專業基礎建設的基礎上，總結了三十多年來的人才培養工作。文章提出，今后要繼續以“流體機械”省級重點實驗室的建設為依托，結合實驗室建設與實驗教學改革，特別是以重點學科開放實驗室建設為突破口，為熱能與動力工程專業人才培養提供有力支撐，達到不斷提高本科人才培養質量的目標。

2注意工程流體力學中的基本模型的含義及運用

從微觀角度來看，流體和其它物體一樣，是由大量分子組成的。這些分子總是不停地、雜亂無章地運動著，分子之間存在著間隙。因此，流體實際上并非是連續充滿空間的物質。如果從分子運動入手來研究流體流動的規律，將十分困難，甚至難以進行。而流體力學是研究在外力（ 如重力、壓力、摩擦力等） 作用下流體平衡和運動的規律，所研究的是大量分子的平均行為，沒有必要專注于每個分子。另外， 流體力學所研究的實際工程尺寸要比分子間距大得無法比擬。因此，必須建立適應流體自己的模型。《工程流體力學》中將實際的由分子組成的結構用一種假想的流體模型―“流體微元”來代替。“流體微元”由足夠數量的分子組成，連續充滿它所占據的空間，彼此間無任何間隙。這就是：連續介質模型。另外， 流體是連續的。因此“工程流體力學”中，連續性方程及其具體表現形式伯努利方程始終貫穿其中。

3抓住“工程流體力學”課程的主要內容去學習

熱能動力類《工程流體力學》的教學大綱中規定， 學生學習本課程，必須達到：（1）全面了解流體的主要性質和基本模型；（2）熟練掌握平衡流體的壓強分布規律， 善于計算流體與壁面間的作用力；（3）深刻理解流體連續性、能量、動量方程，并能熟練應用于求解工程實際問題；（4）懂得流體運動阻力和水頭損失的計算方法等。針對這些要求，學習過程中應重點掌握連續介質假說、流體的物理性質及參數、牛頓內摩擦定律、液體的相對靜止、靜止流體的壓強分布、歐拉平衡方程、靜止液體作用在平面壁和曲面壁上的總壓力、連續性方程、伯努利方程、流線與跡線方程、動量方程、描述流體運動的兩種方法、總流的伯努利方程、圓管中的層流、圓管紊流的沿程損失系數K、局部水頭損失、邊界層的概念、粘性流體中的應力、量綱分析法、流動相似原理等知識點。學校為了適應國家經濟建設的需要，適應水電開發宏偉事業的需要。針對這些知識點，多查閱資料、多做習題以求掌握它們，并將這些知識點延伸至工程實踐，力求找到解決工程實際問題的方法或手段，把所學知識舉一反三，靈活運用。

4注重實驗過程，加深知識理解

熱能動力類“工程流體力學”課程安排了自己的實驗教學大綱，針對課程知識點的要求，框定了幾個常見的實驗項目。如伯努利方程驗證、流量系數的測量、雷諾實驗、沿程阻力系數的測定 。其中伯努利方程驗證為必做項目，因為伯努利方程的運用貫穿課程始終，需加深對它的理解。總之，“工程流體力學”不同于其它力學，有其自身的規律性。要想學好它，必須搞清這門課自身的特點和針對它的研究規律， 并輔之以扎實的學習態度和不怕困難的精神。

參考文獻

[1]陳卓如， 金朝銘， 王洪杰， 王成敏編. 工程流體力學 [M].北京：高度教育出版社，2004，6.

流體力學重要知識點范文第2篇

關鍵詞：流體力學；多元化；課堂教學模式

作者簡介：張明輝（1972-），女，河北滄州人，山東科技大學機械電子工程學院，副教授；陳慶光（1969-），男，山東臨沂人，山東科技大學機械電子工程學院，教授。（山東 青島 266590）

基金項目：本文系山東科技大學省級機械電子工程品牌專業建設項目的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）01-0064-02

“流體力學”課程是我國高等院校工科各專業的一門主干專業基礎課。該課程是聯系前期“高等數學”、“理論力學”等基礎課程和后續專業課程的橋梁和紐帶，在學生能力培養和知識體系構建過程中起著“承上啟下”的作用。[1]當前的“流體力學”主要以經典理論或實驗內容為主，教材中包含大量的計算公式及理論推導，這就要求學生具備一定的高等數學知識及較高的綜合分析和處理問題能力。但由于大多工科學生數學知識相對薄弱，再加上學生自主學習的能力較差，導致教師難教、學生厭學成為較普遍的現象。如何提高學生的學習興趣，讓學生正確理解和掌握流體力學知識，使“流體力學”課程的教學水平邁上一個新臺階，是教育工作者的責任和使命。許多文獻[2][3]為了提高流體力學的教學效果，在課堂教學模式、教學手段、實驗教學等方面進行了探討和研究。通過多年來在“流體力學”教學中的若干思考和實踐，筆者提出了構建多元化教學模式的教學理念，即將啟發式教學、對比分析法教學貫穿課堂教學中，以加深學生對理論知識的感性認識。同時，為了適應個性化發展和高素質教育，培養學生創新能力，在引導他們熟練掌握基本分析方法的同時，還要教會學生多視角、多層次的分析問題和解決問題。另外，為了提高教學效果，課堂教學中還運用多媒體技術作為輔助教學手段，工程圖片、計算機動畫和視頻素材等各種教育信息使得教學更加生動、直觀和多樣化，開闊了學生的視野，激發了學習興趣。

一、啟發式教學模式

啟發式教學就是讓學生充分運用他們擁有的知識和能力去正確比較、分析、綜合、判斷、概括、歸納和解決問題，探索結論。一方面可以使學生開動腦筋，積極思維，另一方面也能夠開發學生的智力，培養學生的能力。筆者在教學過程中將啟發式教學貫穿始終。例如，流體微團運動分析是流體力學中的一個難點問題，很多學生對微團運動過程中發生的角變形很困惑。為了讓學生更好地理解角變形的原因，筆者將矩形流體微團四個角點的速度全部寫出，如圖1所示。然后分別用紅筆標出C、D點和A、B兩點X方向速度的第三項，讓學生觀察兩者的差別，學生很快發現D點比C點、A點比B點在X方向的速度大，這勢必產生一個與垂直方向的夾角。接著，筆者又用藍色筆標出，C、B點和D、A兩點Y方向速度的第二項，讓學生觀察兩者的差別，學生很快發現B點比C點、A點比D點在Y方向的速度大，這勢必產生一個與水平方向的夾角。這樣，學生很自然就畫出了流體微團的角變形圖，如圖2所示。最后，筆者又把問題引申到三維，讓學生寫出其他兩個方向上的角變形公式。這樣學生在學習過程中，在理解和接受理論知識的基礎上，學會了發現、解決和總結。除了在分析問題時采用啟發式教學外，也可以啟發學生對所學的概念、理論、公式進行對比，在加深理解的同時找出它們的內在聯系和區別。譬如，在推導伯努利積分方程時先讓學生回憶流體靜力學基本方程。這樣學生很快發現兩者之間僅相差動能項。從而明白在流體靜力學中滿足勢能守恒，而在動力學中轉換為機械能守恒。通過對比分析，學生不但很容易地理解了伯努利方程的物理意義，也對靜力學基本方程加深了印象。

二、對比分析法教學

由于“流體力學”課程涉及的知識比較廣，如材料力學、大學物理、線性代數、工程熱力學、高等數學等多學科的知識，再加上“流體力學”比較抽象，理解起來相當困難。在教學中“流體力學”這門課教師難教，學生難學。為了便于學生掌握流體力學的概念和基本原理，在講授流體力學知識時，筆者經常采用對比分析教學法，讓學生通過思考與對比增強所學知識的連貫性，提高學習效果。由于流體力學是力學的分支，因此力學的定律也適用流體力學，但流體的特性決定了流體力學在與固體力學有千絲萬縷聯系的同時，又有它獨有的一些特性。所以，筆者在授課時會讓學生先回憶相關的固體力學知識，再將固體力學定律引申到流體力學當中，讓學生輕松地理解和掌握流體力學中的概念和原理。例如在講授流體靜平衡微分方程這一章節時，筆者就會問學生：在理論力學中，如果物體處于平衡狀態應滿足什么樣的條件？學生很自然地想到要所有的合外力為零。然后筆者又會引導學生流體力學的研究對象為流體質點，而流體質點在空間上是很小的，需要對微元體建立平衡方程。換句話說就是微元體要保持平衡，其所受的合外力也需要為零，由此就可得到流體靜平衡微分方程。這樣靜平衡微分方程的物理意義就很直觀地展現在學生面前。除了將流體力學和固體力學進行對比分析外，筆者還會將流體力學中的一些概念通過列表的方式進行對比，讓學生了解這些概念的異同點。比如，筆者在講到流體運動學這一章節時講解兩種描述流體運動的方法，就給出了表1。學生借助表格一目了然地看到了拉格朗日法和歐拉法各自的特點。通過對比分析法不但有助于學生理解和掌握流體力學知識，還能讓學生將所學知識融會貫通，提高分析問題、解決問題的能力。

三、多層次多視角分析問題

現代教育觀念認為，高等教育應當融知識的傳授和能力的培養于一體。[4]為了適應個性化發展和高素質教育，培養學生創新能力，在引導他們熟練掌握基本分析方法的同時，還要教會學生多視角、多層次的分析問題和解決問題。為此，筆者除了講授基本方程、基本定理的推導，還會將問題進一步深化、演繹，將枯燥乏味的理論知識點進行歸納整合，建立學生的哲學思維觀。例如，在學習靜止流體對平面的總壓力這一節時要求學生能夠計算總壓力大小、方向和作用位置。講授首先從求解矩形水平面的總壓力入手，再延伸到求解矩形垂直面總壓力，再到求解矩形斜平面總壓力，最后求解任意平面的總壓力，如圖3所示。這種層層剝繭的講授讓學生不知不覺中掌握了求解總壓力的方法和技巧。逐層分析的方法教會了學生如何將一個復雜問題分解，然后再借助已有的知識進行求解，達到觸類旁通的效果。同時，為了讓學生更加深入、全面地了解平面所受的靜壓力，講授時又分別采用了解析法和壓力圖法進行求解。通過這一章節的學習，學生明白了解決許多工程問題可以從多個側面、多個視角分析，盡管采用的方法和理論不盡相同，但都可以獲得正確的結果，殊途同歸，增強了創新意識。

除了在教學過程中改變傳統的教學方法，構建多元化的課堂教學模式以外，為了提高教學效果，運用多媒體技術為基礎的立體化輔助教學手段也非常重要。隨著計算機技術的發展，工程實際圖片、動畫和視頻素材使各種教育信息的表達更加生動、直觀和多樣化，能很好地刺激學生的感官，激發學生學習的興趣，開闊學生的視野，可以收到純板書教學所無法達到的效果。因此，“流體力學”教學過程中對于難以理解的概念，如勢流與旋流、流線與跡線的概念、流場的演示、流態的判別和波的傳播、邊界層的形成等內容均利用計算機動畫給學生進行演示，起到了畫龍點睛的作用。

四、結束語

多元化課堂教學模式是一個先進的教學理念。本文提出的啟發式教學、對比分析和多視角教學模式將原本抽象的概念、復雜的理論推導直觀地展現在學生面前，讓學生在分析比較與思考中學會將固體力學遵循的原理定律融會貫通到流體力學中，尋求概念之間、知識點之間和章節之間內在的關聯性，舉一反三，把原本雜亂的概念形成清晰的知識體系。這種多元化的教學模式在很大程度上提高了學生的學習興趣和學習積極性，培養了學生分析、解決工程實際問題的能力，改善了教學效果。

參考文獻：

[1]王發輝，桑俊勇，等.“流體力學”立體化教學體系的構建[J].中國電力教育，2009，（12）：102-103.

[2]孫恒，朱鴻梅，舒丹.“啟發—聯想式”教學方法在流體力學教學中的應用[J].中國電力教育，2011，（5）：81-82.

流體力學重要知識點范文第3篇

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）.

流體力學重要知識點范文第4篇

關鍵詞：《工程流體力學》；問題探究式教學方法；教學效果

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）04-0223-02

《工程流體力學》是能源動力、土木工程、環境工程等諸多專業的專業基礎課程，由于該課程的學習中有不少涉及到高等數學、大學物理等課程的知識點，因而學生普遍感覺學習難度高，興趣不大[1]。筆者從多年的教學經驗中總結出問題探究式教學方法，并取得了一定的教學效果，同時也對教學活動中存在的一些問題進行了思考并提出了具體改進措施。

一、以傳授知識點為主的教學模式存在的問題

目前大部分高校的《工程流體力學》課程仍采用傳統的課堂面授的教學方法，教師是教學活動的主要組織者，授課教師以演講者的身份，按照教材編排來講授教學內容，因此課程知識點為單向傳授式，學生對課程內容往往缺乏主觀的思考，只是被動地接納。以傳授知識點為主體的教學模式強調概念講解和公式推導，學生對所學內容理解不深，大多數學生也只能做到課后照搬公式做題，而對后續專業課學習中碰到的新問題無法做到歸納分析，最終也不能有效提升運用知識解決實際問題的能力。由于人類對科學的認知都是從現象開始的，現象表現出的規律性引導人們不斷探究現象背后的本質，因此《工程流體力學》課堂的教學組織也應遵循從現象到規律的認知路徑。課堂應先從日常生活及工程實例中提出問題，由教師引導學生剖析問題，逐漸深入到現象背后的規律性內容，再經概念闡述和理論推導，完成前述問題的理論解釋。以問題探究為主體的教學模式顯然更有助于培養學生的學習興趣，提高分析問題和解決問題的能力。

二、《工程流體力學》問題探究式教學的課堂組織

在實施問題探究式教學模式時，教師盡可能選取來自于日常生活現象以及有專業背景的問題，并以圖片、動畫或視頻等較形象化的方式給出，增強學生對流體力學的感性認識，教師要根據學生課堂的反應情況對學生不斷引導，鼓勵學生啟用發散性思維方式解決問題，鼓勵學生大膽嘗試，通過對問題抽絲剝繭式的分析來提高解決實際問題的能力。課堂上的問題和探究性的思考過程要讓學生的思維活躍起來，讓學生意識到所學的知識是鮮活、有用而又有趣的，能逐漸領略到流體力學的美妙之處。在問題分析后的理論闡述中要適當舍棄一些繁冗枯燥的公式推導，強調公式中各項的物理意義和公式的適用條件。本文以課程中的緒論、一元流體動力學基礎以及孔口管嘴管路流動[2]為例，具體闡述探究性問題教學模式的實施過程。緒論課的問題可以提得多而廣，通過大量的實際應用和工程問題，讓學生充分理解學習課程的目的及意義，做到課程一開始就抓住學生的學習興趣，激發他們的研究熱情。在課程剛開始時，可以讓學生列舉常見的流體種類，并總結流體與固體的本質區別；給出儒可夫斯基對佯繆（永動機問題）的描述，讓學生解釋原因；課堂上用湯匙現場演示水流的附壁效應；由目前大氣環境常見的霧霾問題引出顆粒物的繞流阻力問題，并讓學生估算雨滴和塵埃在空氣中的下降速度差異[3]；用圖片方式介紹1940年美國華盛頓州塔科馬海峽橋事故，讓學生分析事故原因；介紹市政供水的基本方法，再讓學生估算學生宿舍樓供水的壓力；分析采暖系統中設計膨脹水箱的原因；夏季和冬季空調送風口的風向有何不同，哪些措施能夠盡可能實現房間內溫度的均勻分布。由于緒論課涉及的問題可覆蓋整個課程，可把某些問題留給學生在課后自己分析。在講授一元流體動力學基礎時，教師可首先給學生演示平行紙片的吹氣試驗，讓學生觀察并解釋紙片的飄向；提出常說的“水往低處流”論斷一定正確嗎？再根據市政管網的供水現象，引出驅動流體流動的能量形式及其相互轉換問題，并讓學生解釋航海中的“船吸現象”、洗澡時浴簾的飄向問題；由煙囪里氣流流動的驅動能引出氣體與液體的能量方程形式的不同；由消防水槍在噴水滅火產生的后推力問題引出一元流體動量方程。

孔口管嘴管路流動的內容與工程實際結合較緊密，可多給學生實際案例進行分析。如：（1）城市管網夜間的供水水壓為何會普遍高于白天的水壓？（2）屋頂水箱供水到同一建筑的高層和低層住戶，其壓力有何不同？（3）建筑內外存在溫差時，如何在建筑物壁面上開窗，實現自然通風？（4）如何利用虹吸的原理，給魚缸換水，其關鍵步驟是什么？（5）冷卻水系統中，如何考慮水泵的揚程以保證冷卻水的循環？為節約時間，教師應在課前將問題留給學生，為提高課堂效率，可對每個問題指定若干名學生完成，并記錄回答情況。

三、探究性課程教學中其他問題的思考

在學期結束時，教師與學生（共兩個班級，約130人）通過問卷調查、面談、QQ、電話等方式進行了溝通，發現教學中有如下問題值得關注。

1.采用問題探究式教學方式需要教師根據學生的反饋進行分析和引導，會占用課堂學時中相當比例的時間，由于課程學時數的限制，某些問題的探討無法深入，且教學內容主要由PPT方式完成，因此教學進度普遍較快。當學生在課堂上未能理解和掌握某些知識點后，很容易放棄對后續知識點的學習。因此筆者建議，授課教師應組織整理課程的微課資料，讓學生利用微課資料自主完成預習和復習，大大減少課堂上對基礎內容的講解，將課堂學習的主動權從教師轉移給學生，使學生能夠在課堂上主動基于問題進行深入探討，從而顯著提高課堂的學習效果。

2.有近50%的學生認為教師給出的探究性問題有一定的難度，并有助于對教學內容的理解，能有效激發學生的學習興趣，課堂上對問題的探究過程提高了學生分析問題和解決問題的能力。部分學生希望教師點名提問并記住自己的名字，也較喜歡這種教學模式；當然也有部分學生不太適應該方式，尤其是在無法回答問題時學生會感到尷尬。教師應提前把問題留給學生，給學生充分的思考時間，從而更有效地利用課堂教學時間。

3.目前大學生存在課堂出勤率不理想、上課玩手機、睡覺等現象，教師可將學生座位固定，不點名即可快速統計學生的出勤率，并考察學生的聽課情況且及時記錄，在課程的第一次課上和學生講明出勤率、聽課表現、作業和平時小測驗的成績在總評成績中的比重和計分方法，細化考核要求，并嚴格按規定執行，這樣能有效地督促學生端正學習態度，重視平時學習。

4.課程考核方式和難度要求是檢驗學生學習效果的重要方面。通過調查，發現有近40%的學生認為教師應采用閉卷方式并嚴格進行考核，不希望考試降低難度。這項統計數據說明，不少學生有主動學習的愿望，學習態度端正，并愿意采用嚴格的考核方式來檢查自己的學習效果，因此授課教師在考核時應堅持原則，對學生認真負責，出題難度適中，學生卷面分數盡可能符合正態分布。

四、結論

本文采用問題探究式的教學方式對《工程流體力學》課程進行了教學實踐，并給出了問題探究式教學方法的具體實踐過程。通過與學生的溝通和問卷調查，了解到近半數的學生認可問題探究式的教學方法，認為該方法有助于加深對課堂教學內容的理解。在問題探究式教學過程中，教師也發現需要在以下方面進行改進：應嘗試利用新型的互聯網教學手段，如微課等方式，進一步提高課堂學習效率，將課堂學習的主動權從教師轉移給學生；強化平時考核，細化成績評分方法，期末考試題目要有合理的難度，成績分布應合理。

參考文獻：

[1]謝海英.《工程流體力學》在環境工程專業中的教學探討[J].教育教學論壇，2013，（43）：75-97.

[2]龍天渝，蔡增基.流體力學[M].第2版.北京：中國建筑工業出版社，2013.

[3]王洪偉.我所理解的流體力學[M].第1版.北京：國防工業出版社，2014.

The Exploration and Reflection of Problem-Based Teaching Method for "Engineering Fluid Mechanics" Course

XIE Hai-ying，HUANG Yuan-dong，DENG Bao-qing，LV Juan

（School of Environment and Architecture，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China）

流體力學重要知識點范文第5篇

關鍵詞 開放性問題 流體力學 互動

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.08.067

Abstract In order to enhance interaction in classroom and improve the thinking quality of students， the open-ended problem and its types have been explained in this paper. And the different functions to train thinking quality have been analyzed about various types of open-ended problem. In view of characteristics of fluid mechanics course， the feasibility and practices have been discussed to train creative thinking of students in classroom teaching.

Key words open-ended problem； fluid mechanics； interaction

所謂開放性問題，就是沒有確定答案的問題，通常是指那些解決問題的方法和策略以及結論不唯一、不確定的問題，其最大特點就是“不確定性”。這類問題不能輕易地像封閉性問題那樣只用簡單的肯定或否定來回答，而是給出問題的條件，讓學生根據條件探索相應的結論，而且符合條件的結論往往呈現多樣性，即便是同樣的條件和同樣的結論，也有多種不同解決問題的路徑，因此相比封閉性問題更具有刺激性和挑戰性。在課堂教學中多引入這類問題可以使課堂互動更加深層化，激發學生的學習熱情，有效培養學生創造性思維。

流體力學是研究流體的平衡和宏觀運動規律以及流體與周圍物體之間相互作用的學科，①流體力學不僅具有基礎學科的性質，同時又具有鮮明的技術學科特點。在流體力學課堂教學中恰當地引入開放性問題，激發學生的創造性思維，變“教材上怎么講我怎么做”為“你提問題我去思考和解決”，引導學生探究、質疑、求異，既營造了和諧的師生關系和互動的學習氛圍，又有利于培養學生的思維品質和創新能力。

1 開放性問題的類型

開放性問題是探究性較強的“不確定性”問題，這類問題的解決途徑具有多樣性特點，其思維特征體現出多向性和指向不確定性，因此對于培養學生的獨立解決問題能力及創造力具有重要的作用。常見的開放性問題主要類型有：條件開放型、策略開放型、結論開放型、綜合性開放型等。②其中，條件開放問題是指給出的條件或多、或少、或模糊、或不確定的問題，需要學生自己去發現、取舍、判斷。策略開放問題是指由條件獲得結論的過程具體方法形式不唯一，可以同時有多種方法和策略，這種問題自由度比較大，常和實際應用聯系緊密，一般可以讓學生自選策略，得出自認為正確的結論。結論開放問題是指那些有多種不同答案或不確定性結論的問題，學生需要經過思考、推理或猜想來找出自認為合理的結論。綜合性開放問題則是一種非常復雜的問題，兼有條件開放、策略開放以及結論開放等類型的開放性問題。

2 開放性問題對培養創造性思維的作用

作為直接或間接地影響學習和工作效率的個體智力特征，人的思維品質主要包括思維的深刻性、靈活性、批判性、敏捷性以及創造性，這些特征正是創造性思維方式的主要特點。③不同類型的開放性問題對于學生思維品質不同方面的提高有著各自不同的功效，而這些作用無疑均有益于學生創新思維能力的提高。

條件開放型問題所給條件有多有少，更有模糊的、不確定的條件，這就使得學生在尋找解決問題的條件過程中，必須擺脫所給條件的干擾，進行獨立思考和判斷，不能盲從附和，要明辨是非，善于質疑，努力克服思維的僵化性。因此，條件開放類型的問題對于發展學生思維的創新性和批判性具有積極的作用。策略開放型的問題由于具體方法形式不唯一，就促使學生在解決問題的過程中必須從不同方面、不同角度去思考問題，根據實際情況的變化及時調整應對策略，抓住問題本質，應用不同的知識和方法，去合理地、靈活地、多樣性地解決問題，這對于學生深入理解掌握和靈活運用相關知識很有益處，可以培養學生思維的靈活性和敏感性。結論開放類型的問題可以促使學生從特定問題出發，通過歸納、總結、演繹、推理等各種邏輯方法，從深度和廣度上多層次、多角度去分析和解決問題，不斷提高其思維的抽象程度和邏輯思維水平，進一步解決更加復雜的問題，培養學生思維的深刻性。綜合性開放問題綜合了前面各種問題，使學生在思維的批判性、靈活性、深刻性和敏捷性方面可以得到全面鍛煉，不僅善于觀察和發現問題，而且不拘泥于課本原有的知識和方法，善于采用新的方法和思路解決問題，可以有效地培養學生思維的創造性。

3 開放性問題在流體力學教學中的應用

流體力學是一門理論性和工程實際意義都較強的課程，既與理論力學、大學物理、高等數學等基礎課程聯系緊密，同時又是一些相關專業課程的基礎，在培養學生思維方式、科學素養以及能力素質等方面都具有十分重要的作用。在流體力學課堂教學中恰當地引入開放性問題，通過開放性問題的探究過程，激發學生的好奇心，增強他們的自信心，培養學習熱情和興趣，感知和體會知識的價值和意義，使學生在學習過程中既掌握了相關知識，又提高了思維能力和水平。這不僅是培養學生創新和思維能力的需要，同時也有助于教師的專業發展和教學能力提升。

在課堂提問時選擇條件冗余的開放性問題，讓學生在其他條件干擾下尋找問題答案，如：船舶的螺旋槳推進問題，在應用動量定理計算螺旋槳對流體的推力進而獲得螺旋槳的推進效率時，只需用到入口和出口截面的速度大小，根本不需要知道流體的密度、流量以及槳盤面積等條件，學生必須根據自己掌握的知識從中篩選出適宜的有用條件，進而解決問題獲得答案。這類問題的訓練有助于培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，使其養成獨立思考習慣，在克服思維惰性和僵化性的同時，培養其批判性思維。

流體力學習題中常有一道題多種解法的情況，例如：能夠自動開啟的擋水閘門問題，可以分別利用解析法和圖解法來求解，這就屬于策略開放類型的問題，針對策略開放問題，在課程教學中啟發和鼓勵學生開動腦筋，采用不同的思路和方法去解決問題，并通過小組討論等方式從中選擇最佳方法。通過不同方法間的比較和討論，不僅可以培養學生的創新意識，還可以有效地培養其思維的靈活性、敏捷性以及批判性。

在航空航天、交通運輸、造船航運、海洋氣象、環境保護、土木建筑、醫學工程、武器裝備等各個領域無不涉及流體力學相關問題，其中有許多技術問題或科研領域正在研究探索的問題，都沒有唯一的答案和明確的結論，從不同的層次和不同的角度出發，運用不同的方法，會得出不同的結果。在課堂教學中選擇其中一些不過分復雜的問題開展研討式學習，讓學生通過親自探究，尋找自認為合理的答案。這樣可以激發他們的學習動機，使學生在查閱和分析利用文獻資料、實際操作探尋答案的過程中，培養其思維的深度和廣度。

除了采用上述單一形式的開放性問題培養學生思維能力外，在流體力學課堂教學中還可以運用兼有條件開放、策略開放和結論開放的多元化綜合開放性問題來培養學生的創造性思維。如：給學員提供一段兩船高速并行最后相撞的視頻錄像，讓學員通過仔細觀察和思考，自己提出與課程知識內容相關的問題，并試著給出解決問題的辦法。這就是一個綜合性開放問題。學生在觀看過視頻后會提出許許多多與流體力學課程相關的問題，如：有學生提出了船舶航行時的平衡及穩定性問題，船舶前進的動力問題，高速并行船只為何易于相撞問題，海水的粘性帶來的阻力問題，船舶外型設計減阻問題，等等。針對不同問題啟發學生從流體力學不同的知識點出發，從不同角度進行思考，如：浮力定律、船舶的定傾中心、螺旋槳的推進效率、流線及總流的伯努利方程、普朗特的邊界層理論、壓差阻力等等，問題自然會迎刃而解。在問題研討的過程中，還可以把這些知識拓展應用到岸吸及艦船下坐現象，噴霧器，艦船水壓場，流體測速方法，空化現象以及超空泡水中兵器等許多實際問題上面來，既鞏固完善了學過的知識，還可以通過知識點的有機融合和正向及逆向、聚集及發散等不同思維方式的運用，全面培養和提升學生的思維品質。

4 結束語

在流體力學教學中引入開放性問題，有助于活躍課堂互動氛圍，調動學生學習的積極性，在對問題不斷的探究和研討中培養學生具有深刻性、靈活性、批判性、敏捷性和創造性的思維品質，進而培養其同中求異，異中求新的創新意識、開拓精神和創造性思維能力。而開放性問題的設計、研討、解決的過程，也有助于教師的專業發展和能力提升。

注釋

① 張志宏.流體力學基礎[M].北京：海潮出版社，2006：1.