面向地方院校機(jī)械類專業(yè)工程流體力學(xué)課程改革探索

劉長(zhǎng)青 陳茂 周東一 王紅梅

【摘要】工程流體力學(xué)是機(jī)械類專業(yè)應(yīng)用比較廣泛的課程之一，與實(shí)際聯(lián)系緊密同時(shí)理論復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)比較困難。面向地方院校機(jī)械類專業(yè)少課時(shí)工程流體力學(xué)課程，從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考核方式等方面嘗試進(jìn)行改革，結(jié)果表明大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，明顯提高了教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】流體力學(xué) ?理論教學(xué) ?實(shí)驗(yàn)教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G642.3 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）28-0035-01

流體機(jī)械是機(jī)械設(shè)備中最重要的一個(gè)組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，如泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等[1]。工程流體力學(xué)是流體機(jī)械工作過程中必須遵循的基本原理，并且設(shè)備性能優(yōu)化都是基于流體的相關(guān)性質(zhì)，本課程主要內(nèi)容包括流體的物理性質(zhì)及流體靜力學(xué)、流體力學(xué)的基本方程、管流和邊界層概述、孔口出流與縫隙流動(dòng)、相似理論和量綱分析、可壓縮氣體的一元流動(dòng)、不可壓縮勢(shì)流等。這些內(nèi)容理論性和實(shí)用性非常強(qiáng)，需要學(xué)生掌握扎實(shí)的高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理基礎(chǔ)，而地方本科院校學(xué)生基礎(chǔ)相對(duì)較弱，同時(shí)學(xué)習(xí)主動(dòng)性不夠，教學(xué)效果不太理想[2]。針對(duì)該問題結(jié)合作者多年的機(jī)械類專業(yè)工程流體力學(xué)課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，嘗試從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考核方式等多方面進(jìn)行改革，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，明顯提高了教學(xué)效果。

1.理論教學(xué)改革

工程流體力學(xué)中的概念較多，同時(shí)也很難理解。作為教師我們應(yīng)該把涉及到知識(shí)點(diǎn)間的本質(zhì)關(guān)系講通、講透徹。如學(xué)生剛開始接觸流體力學(xué)的時(shí)候，搞不懂與理論力學(xué)與材料力學(xué)的區(qū)別與聯(lián)系，也很難弄懂后續(xù)章節(jié)中有這么多的微分方程。這里應(yīng)該給學(xué)生交代清楚，流體質(zhì)點(diǎn)與剛體質(zhì)點(diǎn)一樣，都有無(wú)數(shù)多個(gè)，但不同的是運(yùn)動(dòng)過程中，流體質(zhì)點(diǎn)間出現(xiàn)相互運(yùn)動(dòng)，各流體質(zhì)點(diǎn)所有的運(yùn)動(dòng)參數(shù)都不同，而通常情況下剛體所有質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)都相同。因此描述剛體質(zhì)點(diǎn)的參數(shù)可以只要描述一個(gè)對(duì)象，而流體質(zhì)點(diǎn)的參數(shù)要描述出所有流體質(zhì)點(diǎn)的情況。如在講流體力學(xué)中的基本方程時(shí)，連續(xù)性方程、運(yùn)動(dòng)微分方程、伯努力方程和動(dòng)量積分方程，一定要給學(xué)生交代清楚其分別是質(zhì)量守恒定律、牛頓第二定律、能量守恒定律和動(dòng)量定理在流體力學(xué)中的表象。

流體力學(xué)知識(shí)點(diǎn)都比較抽象難以理解，必須要用最直觀的圖形來(lái)描述，同時(shí)涉及到的假設(shè)條件要給學(xué)生交代清楚，這樣讓學(xué)生更容易理解。如流體力學(xué)中最重要的內(nèi)容伯努力方程教學(xué)過程中，應(yīng)該把涉及到的圖比較直觀的呈現(xiàn)出來(lái)，包括理想流體沿流線的伯努力方程，理想流體總流的伯努力方程以及實(shí)際流體伯努力方程。理想流體沿流線的伯努力方程基于如下的5個(gè)假設(shè)條件：理想流體，定常流動(dòng)，沿流線積分，質(zhì)量力有勢(shì)和不可壓縮。伯努利方程的意義：（1）幾何意義：用幾何圖形來(lái)表示各物理量之間的關(guān)系。表明在流線上的總水頭為一常數(shù)。（2）物理意義表明在流線上的單位重量流體的總能量為一常數(shù)。因此說(shuō)伯努利方程是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在流體力學(xué)中的具體反映。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

由于總課時(shí)比較少，教授內(nèi)容也偏少，目前共開出雷諾數(shù)及文丘里流量計(jì)實(shí)驗(yàn)和沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)。原來(lái)我們教學(xué)過程以教師的講解為主，教師首先按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書講解實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)過程步驟，以及如何進(jìn)行記錄數(shù)據(jù)及結(jié)果處理，學(xué)生按照老師的要求，一步步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣的后果是學(xué)生知道了最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但并不知道原由及實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象。現(xiàn)在我們改以學(xué)生為中心，實(shí)驗(yàn)之前先安排學(xué)生自主預(yù)習(xí)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)，由學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，當(dāng)碰到問題時(shí)可以請(qǐng)教老師，最后學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并口頭匯報(bào)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象及體會(huì)，對(duì)學(xué)習(xí)較好的學(xué)生還會(huì)要求他們提出該實(shí)驗(yàn)可能進(jìn)行的改革方案。

3.考核方式改革

比起傳統(tǒng)通過期末考試檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，我們更關(guān)心學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中獲得多少，包括知識(shí)、思維訓(xùn)練、分析問題與解決問題的能力、團(tuán)隊(duì)合作等等。因此最終的成績(jī)有很多部分組成，平時(shí)作業(yè)，討論，課堂小測(cè)試，課后的資料收集，其中考試，實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)。因此學(xué)生隨時(shí)處于一種考驗(yàn)的狀態(tài)，時(shí)刻思考，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣。

4.結(jié)束語(yǔ)

面向地方院校機(jī)械類專業(yè)少課時(shí)工程流體力學(xué)課程，同時(shí)學(xué)生基礎(chǔ)普遍偏弱的情況下，結(jié)合多年的探索經(jīng)驗(yàn)，從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考核方式等方面嘗試進(jìn)行改革，結(jié)果表明大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，明顯提高了教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱仁慶，楊松林，王志東，等.關(guān)于船舶與海洋工程專業(yè)流體力學(xué)課程教學(xué)改革的思考：基于培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的視角[J].高等教育研究，2013（2）：52.

[2]劉宏升，朱泓，張博.卓越計(jì)劃背景下的流體力學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014（1）：194.