以流體粘性為例探討《流體力學(xué)》教學(xué)方法

閆淑霞

摘 ? 要：針對(duì)流體力學(xué)理論性強(qiáng)不易理解和實(shí)踐性強(qiáng)與生活息息相關(guān)的特點(diǎn)，為提高流體力學(xué)教學(xué)效果，在教學(xué)內(nèi)容選取上強(qiáng)調(diào)與實(shí)踐密切結(jié)合的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重流體力學(xué)相關(guān)原理推理與延伸。在教學(xué)方法運(yùn)用多種教學(xué)方法，根據(jù)流體力學(xué)知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)建構(gòu)由現(xiàn)象到本質(zhì)的講授過(guò)程，以通俗易懂的語(yǔ)言講授公式的本質(zhì)及物理含義。并以流體的粘性為例探討適用于土木工程專業(yè)的流體力學(xué)教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：流體力學(xué) ?流體的粘性 ?教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：O357-4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（a）-0223-02

Abstract： Hydrodynamics is a theoretical and practical science course. In order to improve teaching effect， combination of knowledge and practice is be focused on in teaching. The knowledge logic structure is built， the teaching process from phenomenon to essence is adopted， and the essence and physical meaning of formulas are taught in plain and understandable language， thus weakening the pure mathematical derivation. Taking fluid viscosity as an example， the teaching method of fluid mechanics being suitable for civil engineering is discussed.

Key Words： Hydrodynamics;The viscosity of the fluids;Teaching methods

流體力學(xué)是土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。從培養(yǎng)體系上，其前修課程為高等數(shù)學(xué)、普通物理、理論力學(xué)等，后續(xù)應(yīng)用到流體力學(xué)的課程有橋涵水文、土力學(xué)、建筑設(shè)備等。從流體力學(xué)與土木工程專業(yè)的關(guān)系來(lái)看，流體力學(xué)知識(shí)廣泛應(yīng)用于土木工程的實(shí)踐中，例如結(jié)構(gòu)風(fēng)工程、橋梁風(fēng)工程等，研究解決風(fēng)對(duì)高聳建筑物的荷載作用和風(fēng)振問(wèn)題，要以流體力學(xué)為理論基礎(chǔ)，進(jìn)行基坑排水、地基抗?jié)B穩(wěn)定處理、橋涵孔徑設(shè)計(jì)、橋墩設(shè)計(jì)、水閘、堤壩等水工建筑物設(shè)計(jì)等都有賴于水力分析和計(jì)算[1-2]。而從流體力學(xué)自身看，作為講授物理理論的一門課程，其理論性強(qiáng)、專業(yè)術(shù)語(yǔ)多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁瑣，學(xué)生較難理解和掌握。另一方面，由于流體力學(xué)是研究自然規(guī)律的科學(xué)，其來(lái)源及表征較直觀，與現(xiàn)實(shí)結(jié)合緊密，實(shí)踐性強(qiáng)。

因此，在教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)土木工程專業(yè)對(duì)流體力學(xué)課程的教學(xué)要求，為提高教學(xué)效果，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，在教學(xué)內(nèi)容選取、教學(xué)方法運(yùn)用及知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)建構(gòu)上：采取由現(xiàn)象到本質(zhì)的講授過(guò)程，強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)與實(shí)踐的結(jié)合，側(cè)重規(guī)律，以通俗易懂的語(yǔ)言講授公式的本質(zhì)及物理含義，而避免純數(shù)學(xué)推導(dǎo)。并以流體的粘性為例探討適用于土木工程專業(yè)的流體力學(xué)教學(xué)方法。

1 ?教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握流體力學(xué)的基本概念、基本規(guī)律、基本的計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)技能，同時(shí)結(jié)合課后的習(xí)題練習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)會(huì)熟練應(yīng)用這些基本公式流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技能，為以后從事相應(yīng)的科學(xué)研究、工程應(yīng)用和實(shí)際操作提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

1.1 知識(shí)目標(biāo)

掌握流體力學(xué)中的相關(guān)概念、基本規(guī)律、計(jì)算分析方法，例如掌握“流體的粘性”的概念，了解流體粘性的變化規(guī)律，加深對(duì)流體特性的理解。為后續(xù)學(xué)習(xí)牛頓粘性定律等流體力學(xué)等后續(xù)知識(shí)打下基礎(chǔ)。

1.2 能力目標(biāo)

具備透過(guò)現(xiàn)象分析問(wèn)題的能力，能夠把現(xiàn)象與理論結(jié)合起來(lái)，以流體粘性為例，具備將流體粘性的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中的能力。

1.3 素質(zhì)目標(biāo)

形成水文化概念，具備探索科學(xué)真理的主動(dòng)性，增強(qiáng)對(duì)物理原理的直覺(jué)。

2 ?以流體的粘性為例構(gòu)建教學(xué)邏輯體系

“流體的粘性”屬于《流體力學(xué)》課程第一章：流體及其物理性質(zhì)中的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)，是學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程的基礎(chǔ)。“流體的粘性”對(duì)于學(xué)生來(lái)講是一個(gè)全新的概念，是流體特有的性質(zhì)，同時(shí)又是一個(gè)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。學(xué)生學(xué)習(xí)粘性的前期基礎(chǔ)是對(duì)流體的流動(dòng)性、壓縮性、膨脹性、連續(xù)介質(zhì)模型已經(jīng)掌握。教學(xué)以課堂講授為主，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，合理設(shè)計(jì)講授結(jié)構(gòu)及方法，在講授知識(shí)點(diǎn)時(shí)其邏輯結(jié)構(gòu)采用實(shí)驗(yàn)法、對(duì)比法、演繹推理法。通過(guò)生活中的實(shí)例，使學(xué)生首先有一個(gè)在現(xiàn)象層面的認(rèn)識(shí)，然后揭示粘性的本質(zhì)，并對(duì)不同流體粘性的變化規(guī)律進(jìn)行總結(jié)對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生將知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。同時(shí)最后采用問(wèn)題的形式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行反思，鞏固對(duì)知識(shí)的理解與運(yùn)用能力[3]。

2.1 背景知識(shí)

回顧已學(xué)知識(shí)點(diǎn)流體的流動(dòng)性，提出決定物質(zhì)物理性質(zhì)不同的原因在于物質(zhì)的物理狀態(tài)氣、液、固內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，強(qiáng)調(diào)粘性屬于物質(zhì)的一種物理性質(zhì)，引出將要講授的由物理狀態(tài)決定的另一物理屬性：粘性。