《流體力學》課程教學內容及方法的改革

漆波　劉琳

【摘要】通過分析《流體力學》課程的知識結構特點，結合近年來《流體力學》課程的教學經驗，有取舍地調整流體力學教學內容，針對不同類型的知識點采用不同的教學策略和方法，激發學生的學習熱情和興趣，提高教學效果。

【關鍵詞】流體力學? 教學內容? 教學方法? 改革

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）11-0242-01

流體力學是力學的一個分支，是研究流體平衡和運動規律及其應用的一門技術科學。作為能源與動力工程專業最重要的專業基礎課之一，《流體力學》是相關專業課程的基礎，如泵與風機、鍋爐原理、汽輪機原理等。《流體力學》既有一定深度的理論基礎，又有較強的工程應用背景，其課程內容較多、結構復雜、理論推導較多，學生普遍反應學習困難。因此，結合近年來《流體力學》課程的教學經驗，對教學內容進行了合理的調整;對于不同類型的知識點，采用相應的教學策略與方法，以改善教學效果，提高學生的專業素養。

一、教學內容的調整

多年來，《流體力學》的教學內容相對固定，與日新月異的現代工程技術越來越不相適應。經過對國內外流體力學教學歷史與現狀進行廣泛深入的調研分析，以力學的基本概念和基本原理為主線，重組教學內容，優化課程體系。

1.傳統教學內容的精簡

對部分教學內容進行精簡。例如，大部分《流體力學》最后一章都是主講膨脹波和激波，這是空氣動力學的一個基礎內容。從學習空氣動力學來說，這部分知識遠遠不夠，另外，從應用來說，絕大部分學生畢業后基本上不會接觸激波、膨脹波等。綜合考慮各方面因素，這部分內容可以從教學內容中去掉。

另外，流體動力學基礎的葉輪機械部分，其內容和《泵與風機》重復，也可以從教學內容中去除掉，精簡教學課時。

2.計算流體力學知識體系的補充

計算流體力學部分是我們傳統的《流體力學》教材中所沒有的。流體力學是計算流體力學的基礎，計算流體力學是流體力學基本理論的拓展和應用。目前，計算流體力學已經作為一種重要的流體力學力學研究方法，廣泛應用于教學、研究和工程中。通過教學實踐，發現學生的興趣得到了較大的提高，教學效果得到了顯著的改善。

3.前沿知識的補充

流體力學作為一門學科，是持續發展的，在理論上、在工程應用上的發展從未停止過。流體力學研究的問題越來越廣泛，尤其是和其它學科相互滲透，形成很多交叉學科，賦予了流體力學新的生命力。例如：多相流動，流體和結構物的相互作用，邊界層流動和分離，生物力學和環境流體流動等問題等。在教學的內容中學科前沿知識的補充，既可拓展學生的視野，又可以提高學生學習的積極性，培養學生的創新意識。

二、教學方法的改革

知識是通過一定的方式進行傳授的，方式不同，對知識掌握的程度也不同。不同類型的知識點因其具有不同的特點，應該采用不同的教學方法以達到良好的教學效果。在教學實踐中，我們針對基礎概念、公式推導、工程應用和知識拓展等不同的教學內容，采用了不同的教學方法。

1.基礎概念

流體力學概念較多，從流體靜力學到流體動力學，從理想流體到黏性流體，從層流到紊流，都有許多的概念知識，對這些概念的理解至關重要，只有掌握了這些概念，才能更好地展開流體力學的學習。

對于基礎概念部分以講授為主，可采用啟發式教學。首先引入自然現象，讓學生通過一系列的觀察、分析、比較、判斷等思維活動理解概念形成過程;然后教師對概念進行總結與概括時，抓住事物的本質特征，揭示概念內涵。例如在講解流體力學中的“粗糙管”和“光滑管”時，就不能以簡單的幾何上的粗糙、光滑去理解其概念，其反映的是邊界層厚度和管道內壁絕對粗糙度的關系。

2.公式推導

流體力學給出了許多公式的推導，每個公式定理的提出都包含了公式的推導過程。公式推導過程，要求掌握一定的力學理論知識、物理知識、數學知識，要運用一些力學公式及數學公式，因此具有較大的難度。

公式推導需要較強的理論基礎，其教學方法依然是以講授為主，重在公式推導思路。首先要明確研究對象，流體力學的所有推導大都是選取了一個系統或者控制體;其次，掌握基本概念和基本規律，理解其物理意義，建立基本方程;然后，余下的推導過程本身是一個數學過程;最后是基本應用，將流體力學公式、定理應用到工程實踐中。

3.工程應用

流體力學具有較強的工程應用背景，流體力學的教學內容中包含了較多的工程應用知識，如連續性方程、動量方程、伯努利方程等的應用。

工程應用部分可采用案例法進行教學，案例教學法是一種以工程案例為基礎的教學法。將工程實例引入流體力學課程教學中，使流體力學教學內容形象化、實用化，增強課程的工程性、應用性，激發學生學習的積極性和主動性，提高學習的效果。

4.知識拓展

前沿知識的補充，有助于培養學生開放的分析和解決問題的能力，培養學生的科研能力和創新精神，為學生從事專業工作打下良好的基礎。

對于前沿知識，可采用部分翻轉的教學方式。針對學科前沿開展專題講座，由學生收集、整理和分析資料，課堂上重點圍繞典型問題開展分組討論，重在知識的拓展。

結束語

綜合考慮《流體力學》課程的特點、學生就業后對流體力學知識的應用情況以及學生的學習情況，通過優化教學內容，針對不同的知識點采用不同的教學方法，能夠合理地安排有限的課堂教學時間，激發學生學習的主動性、積極性，達到改善課程的學習效果，提高學生的專業素養。

參考文獻：

[1]劉志明， 薛永飛. 流體力學教學改革創新的探索與實踐[J]. 綠色科技， 2017（11）： 206-208.

[2]高冰.工科類“流體力學”課程教學方法改革初探[J]. 新課程研究， 2015（10）： 38-39.

[3]劉欣.流體力學教學中的幾點體會[J]. 中國教育技術裝備， 2017（12）： 117-118.

作者簡介：

漆波（1976.04-），男，漢族，重慶江津區人，博士，副教授，研究方向：傳熱傳質及流體機械。