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    教育論文

    流體力學課程的教學改革與實踐

    nba太阳vs快船录播 www.frquh.club 時間:2019年06月03日 所屬分類:教育論文 點擊次數:

    摘要:針對流體力學課程中數學和力學理論知識要求高,較其他課程相對抽象等特點,且學生在學習該課程時理解難度大、學習效率低、理論與實踐不能夠充分結合的問題,經由多年的教學和科研實踐經驗,本文從教材選擇、課堂教學、實驗環節與軟件仿真應用等方面,

      摘要:針對“流體力學”課程中數學和力學理論知識要求高,較其他課程相對抽象等特點,且學生在學習該課程時理解難度大、學習效率低、理論與實踐不能夠充分結合的問題,經由多年的教學和科研實踐經驗,本文從教材選擇、課堂教學、實驗環節與軟件仿真應用等方面,對教學中教與學和教學模式等進行了探討和改革,目的是加強課程建設,充分調動學生學習積極性,使學生具有扎實的流體力學的理論基礎并能夠學以致用。

      關鍵詞:流體力學;教學改革;探索與實踐

    中國冶金教育

      一、課程的意義

      “流體力學”課程是各院?;底ㄒ?、航空航海專業、能源與動力工程專業的一門重要的基礎課程,它綜合了高等數學、理論力學等學科知識,與工程實際問題聯系較為緊密,具備理論性強、實用性高的特點。該課程要求學生掌握基礎的流體力學相關知識,并能夠采用理論知識,結合具體工程情況,計算并分析實際問題,同時注重學生的整體能力培養,使其具備發現問題、解決問題的能力,成為兼顧掌握理論知識與解決實際工程問題的新時代復合人才。

      由于課程教學中理論性強、對數學和力學要求較高,使得學生在學習過程中不可避免的產生枯燥、乏味、缺乏興趣并難以掌握相應理論。因此,為增強課程的教學效果,提高學生的學習興趣,帶動學生對流體力學的求知欲,筆者結合數年的流體力學教學經驗,對教學過程中遇到的各種問題加以分析,包括課程教學模式、實驗設置、理論介紹、軟件仿真應用方面展開改革探討。

      二、教學實踐與改革

      隨著新時代科學計算的迅速發展,社會對大學生的要求越來越高,使得高校應結合社會發展形勢,開展適用于新時代的高校教育方案,以適應時代發展步伐,保證學生掌握相關專業領域科技發展前沿。在掌握基礎理論的前提下,提高學生解決工程實際問題的能力和創新能力。

      因此在教學方案應隨著時代的發展進行相應改革,以適應時代要求,這就要求高校教師在課堂教學中保證課堂內容的先進性和新穎性,逐漸加入實踐環節,并結合工程問題中常采用的軟件仿真,使學生具備利用結合理論知識—先進工具來解決實際問題的能力,提高學生的社會適應力。

      (一)教材的選擇

      “流體力學”課程主要講述流體相關的力學知識和流體現象,闡述相關的流體方程及部分解析和數值解法。通過綜合比較教材并結合本專業學生的特點,決定選用由高等教育出版社出版,張鳴遠編著的《流體力學》這本教材,該教材適用于高等學校工科專業本科生的基礎流體力學課程,教材在章節編排和選材上符合教學規律、適應學科發展和教學改革的需求。

      全書內容包括:流體及其主要物理性質、流體靜力學、流體運動概述、理想流體運動基礎、粘性流體運動基礎、流體動力學的積分方程分析、量綱分析與動力相似、勢流、管道內的流動、繞物體的粘性不可壓縮流動和可壓縮流動基礎,知識層面由淺入深,書中略去了一些繁冗的數學推導和過于抽象的內容,盡可能從基本的物理定律和概念出發推導相關定理和基本方程;體現工科專業教材特點,注意理論與工程實際相聯系,同時對一些容易混淆的概念作了深入辨析;行文深入淺出,增加了例題和練習題的數量,具備較強的教材選用性。

      (二)課堂教學

      結合本班學生學習層次,教師在開課之初針對性地選擇講授內容和習題,充分做到因材施教。在教學方式上,結合當前教學設備,及充分利用演示文稿PPT,并加以具有動畫效果的案例和習題,加強課堂教學的生動性。在提高學生對流體力學重要性認知上,選擇汽車外形的進化方案為案例,展實了基于降低汽車流阻的流線型外殼進化模型;結合高爾夫球的外觀特性,講述高爾夫球外側凹坑的存在將使得高爾夫球飛行更遠這一令學生費解的難題,為后續闡述邊界層分離埋下伏筆;通過播放塔科馬海峽大橋被風“刮斷”的視頻,進一步調動了學生對流體力學的學習積極性和求知欲。

      通過一個個生動的生活中的案例,讓學生對流體力學學習的意義有了充分的了解,為后續知識點的闡述提供前期基礎。在講授知識的過程中,充分結合“以學生為中心”這一教育理念,調動學生的參與度,構建具有娛樂氣息的學習環境,提倡學生自主學習。學生結合生活中的案例,以3-4人為一小組,課程期間,每個小組均有一次上臺講授知識的機會。

      所講授知識包括生活中的流體小現象,加以理論知識或理論公式的解釋。學生將以PPT的形式完成課程講述,這不僅能提高學生對知識的掌握能力,還能鍛煉學生的團隊協作能力。通過組織學生進行小型教學環節,發現該模式對于提高學生的積極性有重要作用,加強了學生對知識的掌握,鍛煉了學生的綜合能力。

      (三)軟件仿真學習

      由于流體力學課堂中所學的流體模型局限于簡單的管道、平板間流動等簡易模型,此類模型對于基礎知識的掌握具有重要的基礎鋪墊作用,但是生活中或工程應用中的實際模型往往較為復雜。在處理此類問題時,多采用軟件仿真來分析,因此我們有必要向學生介紹并講解軟件的基本應用和操作。結合本課程特點,在教學中采用AnsysWorkbench作為仿真軟件向學生展示軟件分析方法。增強了學習的趣味性,并最大限度地提高課程的教學效率和質量,不僅彌補了理論知識枯燥的不足,還更好地培養了學生的專業興趣和理論與工程實際相結合的能力。

      Workbench在處理復雜工程問題時具有獨特的優勢,圖形結合界面具有較好的親和力,結合學生所具備的3D軟件建模能力,利用學生對流體力學的理論理解,學生采用該軟件實現了流線、流體-固體耦合力等相應模型的計算。軟件的使用提高了課堂教學的生動性,各種色彩豐富的圖片、動畫和視頻使得枯燥呆板的專業課變得具體生動,從而大幅度地提高了課程的教學效率和質量。

      (四)實驗和實踐環節

      利用學校流體力學實驗室,學生可獨立操作雷諾實驗、動量定理實驗、流阻實驗等。通過實驗,學生對課堂知識有了更加深入的理解。并利用所學的Workbench軟件,分別從仿真和實驗角度來驗證所學理論,提高了學生對問題的驗證能力。結合生活中的實例,本課程以實踐作業的形式結束,每個學生均需根據所學知識分析生活中的一個實例,并用理論知識加以解釋或利用Workbench輔助驗證,最終撰寫實踐報告,對本課程理論知識和實踐內容加以總結。

      三、結語

      本文針對“流體力學”課程在教學工作中存在的諸多問題,結合多年的教學實踐經驗,對教學中的教學模式和方法進行了深入的探討并給出了行之有效的改革方案,并取得顯著成小。現代化的教學方法和手段充分調動了學生的學習積極性和自主性,學生逐漸了解并掌握了本專業或本課程的國內外發展前沿,通過實踐環節和軟件仿真講授環節,使學生做到學以致用,充分實現了本課程的教授目標目的。

      參考文獻:

      [1]劉海濤,盧毓俊,李萍.淺談新工科背景下車輛工程專業流體力學課程教學改革實踐[J].學周刊,2018(26).

      [2]劉紅俠.生源多樣化背景下高職《流體力學》課程教學改革與實踐[J].教育教學論壇,2018(22).

      [3]李啟成,謝靜.面向機械類專業認證的流體力學課程探索[J].才智,2018(13).

      [4]陸亮,訚耀保,米智楠,李萬莉,李晶.CFD流場模擬虛擬實驗在《流體力學》課程教學中應用的思考[J].教育教學論壇,2018(13).

      [5]沙毅,李其朋.機械類流體力學課程教學改革思考與實踐[J].浙江科技學院學報,2018(1).

      [6]甘文舉.基于“大土木”理念的流體力學課程教改研究[J].中國冶金教育,2010(5).

      [7]賈彬,張譽,陳國平.流體力學實驗教學內容體系與模式的教改實踐[C]//土木建筑教育改革理論與實踐.2008.

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