環(huán)境工程專業(yè)《流體力學(xué)》的教學(xué)探討

張 羽,張仙娥

(華北水利水電學(xué)院,河南鄭州450045)

環(huán)境工程專業(yè)《流體力學(xué)》的教學(xué)探討

張 羽,張仙娥

(華北水利水電學(xué)院,河南鄭州450045)

《流體力學(xué)》是環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,也是本專業(yè)難度較大的一門課。根據(jù)近幾年的環(huán)境工程專業(yè)流體力學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),就環(huán)境工程專業(yè)的流體力學(xué)課程的教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面做一些分析和探討。

流體力學(xué);環(huán)境工程;教學(xué)方法

《流體力學(xué)》是環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。環(huán)境工程專業(yè)避免不了涉及污染物,而污染物的遷移和擴(kuò)散是以流體作為介質(zhì),因此研究流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其在工程中的應(yīng)用,對(duì)環(huán)境工程專業(yè)的后續(xù)課程至關(guān)重要。但《流體力學(xué)》涉及到的知識(shí)有高等數(shù)學(xué)、工程力學(xué)、大學(xué)物理等基礎(chǔ)知識(shí),要求學(xué)生對(duì)這些知識(shí)的掌握程度比較高,學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中感到吃力就漸漸失去了興趣。因此,筆者根據(jù)近幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),就環(huán)境工程專業(yè)的《流體力學(xué)》課程教學(xué)做一些探討,以期有助于提高教學(xué)質(zhì)量。

一、首堂緒論課不容忽視

緒論課是學(xué)生學(xué)習(xí)《流體力學(xué)》的第一堂課,是教師展示教學(xué)水平的第一節(jié)課,也是學(xué)生對(duì)《流體力學(xué)》的入門課,因此這節(jié)課的好壞在整個(gè)《流體力學(xué)》課程中起著很關(guān)鍵的作用。一方面要求老師全面掌握《流體力學(xué)》,能夠概括《流體力學(xué)》的發(fā)展以及主要內(nèi)容,介紹《流體力學(xué)》在環(huán)境工程專業(yè)中的作用,讓學(xué)生了解《流體力學(xué)》的任務(wù)以及在專業(yè)及后續(xù)課程中的作用,從而啟發(fā)學(xué)生思維,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。另一方面老師要傳授研究《流體力學(xué)》的方法,并對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)提出明確要求。如哪些內(nèi)容需要掌握,哪些內(nèi)容需要了解,使學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)心中有數(shù),樹立學(xué)好這門課程的自信心。

二、傳統(tǒng)教學(xué)方式與多媒體有機(jī)結(jié)合

在現(xiàn)在的《流體力學(xué)》課堂教學(xué)中,教師已不再局限于黑板加粉筆的傳統(tǒng)教學(xué)方法,現(xiàn)代化的多媒體技術(shù)被廣泛應(yīng)用于課堂。多媒體技術(shù)可以充分利用圖形、圖像、聲音、錄像等將教學(xué)內(nèi)容充分表現(xiàn)出來,節(jié)約了大量的板書時(shí)間,擴(kuò)大了上課的信息量,同時(shí)動(dòng)畫演示使一些比較抽象的過程更形象,加深了學(xué)生的直觀理解,大大提高了教學(xué)效率和效果。

但大量多媒體也帶來了一系列的問題。學(xué)生在聽課過程中,多媒體課件一晃而過,當(dāng)時(shí)感覺很好,但真正留在腦海里和掌握的內(nèi)容卻很少。尤其是習(xí)題,當(dāng)時(shí)被動(dòng)地跟隨,感覺自己什么都會(huì),但真正做起來卻不會(huì),造成眼高手低。在《流體力學(xué)》講課中如何將傳統(tǒng)教學(xué)方式與多媒體有機(jī)的結(jié)合起來,是許多老師感覺比較困惑的問題。應(yīng)充分利用兩種教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn),使其互相補(bǔ)充,相得益彰[1]。比如在《流體力學(xué)》中,典型的三大方程,即連續(xù)性方程、能量方程、動(dòng)量方程的推導(dǎo),以及如何使用這幾大方程的例題和習(xí)題講解,都必須使用傳統(tǒng)板書。這樣可以引導(dǎo)學(xué)生層層深入,讓學(xué)生主動(dòng)思維,徹底領(lǐng)會(huì)這幾大方程的原理、內(nèi)涵、意義及在工程中應(yīng)用的條件。而對(duì)于一些比較抽象的基本概念、基本方法可以利用多媒體動(dòng)畫,比如在水擊的講解過程中,使用動(dòng)畫可以將水擊波的來回傳遞過程、壓強(qiáng)和流速的變化生動(dòng)形象地展現(xiàn)出來,能夠加深學(xué)生的直觀理解,有助于提高教學(xué)效果。

三、及時(shí)對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和調(diào)整

《流體力學(xué)》課程的特點(diǎn)是系統(tǒng)性強(qiáng),各章節(jié)前后聯(lián)系較緊密,尤其是除了靜力學(xué)部分以外的其他內(nèi)容,前面的內(nèi)容掌握不好就會(huì)影響后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中,往往是前面緒論和靜力學(xué)部分,老師和學(xué)生的互動(dòng)還比較輕松,學(xué)生學(xué)習(xí)感覺相對(duì)容易,積極性比較高。到了第三章運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)部分,剛開始涉及到拉格朗日和歐拉法兩種描述流體力學(xué)的方法,這兩種方法比較抽象,因此在學(xué)習(xí)的過程中可以采用舉例比喻的方法。比如拉格朗日是以研究流體質(zhì)點(diǎn)為基礎(chǔ)研究流體的整個(gè)運(yùn)動(dòng),而歐拉法是以空間點(diǎn)為基礎(chǔ),因此可以形象地比喻為研究公交車上承載情況,跟著每輛公交車,在每個(gè)站點(diǎn)記錄乘客上下情況,就是拉格朗日法;固定在每個(gè)公交站點(diǎn),記錄每輛公交車乘客上下狀況,就是歐拉法。這樣學(xué)生就很容易接受了比較抽象的概念。另外,到了動(dòng)力學(xué)部分以后,前后內(nèi)容連貫性比較強(qiáng),學(xué)生稍微一松懈,前面的內(nèi)容不會(huì)了,后面的內(nèi)容就根本聽不懂了,于是干脆破罐子破摔。在這個(gè)時(shí)候老師如果感覺到上課互動(dòng)效果差,就需要及時(shí)了解學(xué)生掌握情況,調(diào)整上課內(nèi)容。同時(shí)在每次上課結(jié)束的時(shí)候,對(duì)上課內(nèi)容做個(gè)總結(jié),要求學(xué)生掌握基本內(nèi)容,并根據(jù)自己的需要和定位進(jìn)行不同程度的復(fù)習(xí)和歸納。在每次上課之前,對(duì)上節(jié)內(nèi)容進(jìn)行回顧,以便學(xué)生更清楚明白今天所學(xué)內(nèi)容和上次內(nèi)容之間的關(guān)系。在每一章節(jié)之初,應(yīng)首先向?qū)W生介紹本章的主要內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)以及與前后章節(jié)的聯(lián)系。每學(xué)完一章節(jié)更要?dú)w納總結(jié),尤其是不同章節(jié)之間有聯(lián)系的和交叉的內(nèi)容,便于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通。如靜止流體中的平衡方程、理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程和N-S方程之間有差別也有聯(lián)系,放在一起總結(jié)和比較,學(xué)生更易掌握。

四、加強(qiáng)習(xí)題課作業(yè)環(huán)節(jié)

作業(yè)是流體力學(xué)教學(xué)重要的環(huán)節(jié),讓學(xué)生做一定數(shù)量的作業(yè),可以使學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)工程實(shí)際的抽象處理,加深對(duì)概念的理解,提高處理數(shù)據(jù)的能力和表達(dá)能力,檢驗(yàn)學(xué)生知識(shí)掌握的程度,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。當(dāng)然,加強(qiáng)習(xí)題課作業(yè)環(huán)節(jié),并不意味著給學(xué)生布置大量的作業(yè),搞題海戰(zhàn)術(shù)。布置作業(yè)也需要一定技巧,盡量少而精。因此需要教師緊扣基本概念、基本方法精選題目。本專業(yè)所用的教材《流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》中基本上每個(gè)章節(jié)后都有大約40道題左右,需要教師把習(xí)題歸類,如作用在平面的液體壓力就做兩三道即可,作用在曲面的液體壓力兩道即可。當(dāng)然,大部分作業(yè)題都是計(jì)算或者問答題,因此需要教師查閱了大量流體力學(xué)教材和習(xí)題集,再補(bǔ)充一些經(jīng)典的填空、選擇、判斷等。同時(shí)教師可以在課堂上專門安排習(xí)題課,一方面可對(duì)學(xué)生所做作業(yè)進(jìn)行點(diǎn)評(píng),剖析典型例題,啟發(fā)學(xué)生舉一反三;另一方面可給學(xué)生提供課堂討論機(jī)會(huì),引導(dǎo)學(xué)生掌握發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思路、方法和技巧,對(duì)學(xué)生思維進(jìn)行鍛煉,達(dá)到觸類旁通的效果[2]。只有經(jīng)過親自在實(shí)踐中消化、運(yùn)用甚至犯錯(cuò)誤的過程的鍛煉,學(xué)生才會(huì)把聽來的、看來的知識(shí)變成自己真正掌握的。

《流體力學(xué)》是環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一,學(xué)好這門課程有著很關(guān)鍵的作用。如何教好、讓學(xué)生學(xué)好這門課程,還需要在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教材、實(shí)驗(yàn)等方面做更深入的探討,為培養(yǎng)新世紀(jì)綜合型的環(huán)境工程專業(yè)人才奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]宿程遠(yuǎn),張建昆,陳孟林.師范學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)流體力學(xué)課程改革初探[J].中國電力教育,2008,(12).

[2]楊小林,楊開明,嚴(yán)敬,趙琴.流體力學(xué)課程教學(xué)改革探析[J].高等教育研究,2006,(2).

Study on Teaching of Fluid Mechanics Course in Environment Engineering

ZHANG Yu,ZHANG Xian-e

(North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power,Zhengzhou450045,China)

Fluid Mechanics Course is professional basis class of Environment engineering,and is very difficult to studying it.Based on the practice and knowledge of author lecture in recent years,teaching method and means of Fluid Mechanics course were analyzed and discussed.

Fluid Mechanics;Environment Engineering;Teaching

G642

A

1008—4444(2010)04—0156—02

2010-06-25

張 羽(1970—),男,山西陽高人,華北水利水電學(xué)院水利學(xué)院講師,博士。

(責(zé)任編輯:宋孝忠)