提高伯努利方程教學(xué)的趣味性

仝艷 李曉飛

摘 要 伯努利方程是“中藥制藥工程原理與設(shè)備”課程的重點和難點之一。通過生動有趣的課堂教學(xué)安排，調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性，引發(fā)學(xué)生對伯努利方程學(xué)習(xí)的興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 中藥制藥工程原理與設(shè)備；伯努利方程；中藥學(xué)類專業(yè)

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）22-0096-03

Abstract Bernoulli Equation is one of the key and important points of principle and equipment of pharmaceutical engineering of TCM. Through a lovely and interesting course， the initiative and enthusiasmof students are mobilized. Practice has proved that students are in-terested in learning Bernoulli equation and the quality of teaching has been improved.

Key words principle and equipment of pharmaceutical engineering of TCM； Bernoulli equation； Chinese pharmacy majors

1 前言

“中藥制藥工程原理與設(shè)備”是中藥學(xué)類專業(yè)的一門主要專業(yè)課。伯努利方程是該課程流體流動章節(jié)的重點和難點之一，也是流體輸送章節(jié)學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)[1]。因此，教師在教學(xué)中采用多種教學(xué)手段以提高教學(xué)的趣味性，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量[2]。學(xué)生在課堂上能夠?qū)W會伯努利方程并應(yīng)用伯努利方程解決一些實際問題，從而為后面章節(jié)的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。對中藥學(xué)類專業(yè)來講，復(fù)雜的公式推導(dǎo)對于學(xué)生來說意義不大，而且理解起來比較困難，教師可以直接給出伯努利方程，花費較多的時間把方程的物理意義、各項內(nèi)容、適用條件以及該方程的應(yīng)用講清楚[3]；通過適量的例題將公式掌握牢固并舉出一些實際問題，引發(fā)學(xué)生的思考和討論，增加課堂的趣味性。

2 學(xué)習(xí)的興趣

如何引導(dǎo)學(xué)生對枯燥的公式產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，這是一個比較難的問題。不僅需要教師清楚明白地講解公式內(nèi)容，還要能夠采用特定的教學(xué)手段使之變得生動起來，這樣才更容易被學(xué)生接受。

實例教學(xué)引發(fā)學(xué)生的興趣 “奧林匹克”號郵輪和軍艦“哈克”號的撞船事故是一個比較經(jīng)典的例子。1912年秋天，“奧林匹克”號郵輪正在大海上航行，在距離它100米處，有一艘比它小得多的軍艦“哈克”號平行駛向前方。不久后，“哈克”號好像被大船吸引似的，一點兒也不服從舵手的操縱，竟一頭向“奧林匹克”號撞去，在“奧林匹克”號的船舷上撞出個大洞，釀成一幕慘劇。

課堂互動吸引學(xué)生的注意力 講完這個實例后，給出五分鐘時間，讓學(xué)生討論是否聽說過或看到過類似的撞船事故，如1942年10月，美國的“瑪麗皇后”號運兵船和“寇拉沙阿”號相撞等。對事故發(fā)生的原因進行討論，暢所欲言，引起學(xué)生對事故原因的興趣，吸引學(xué)生的注意力，為伯努利方程的教學(xué)營造一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生在愉快輕松的氛圍中獲取知識，保留較深刻的印象。

3 伯努利方程

通過實例和課堂互動，自然引入伯努利方程的教學(xué)，在教學(xué)過程中條理分明地將方程的各項內(nèi)容和各種形式講解清楚，不能模糊。如總機械能中的靜壓能項，理想流體和實際流體的概念，以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)和以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)的伯努利方程等內(nèi)容，在講課過程中一定要講解清楚，否則學(xué)生在應(yīng)用方程解題時就會出現(xiàn)麻煩。

理想流體的伯努利方程 理想流體的伯努利方程適用于不可壓縮理想流體在等溫定態(tài)流動且外界不對流體做功的情況。由于理想流體無能量損失，因此，根據(jù)能量守恒原則，對于劃定的流動范圍，其輸入的總機械能等于輸出的總機械能。流體的機械能包括位能、動能和靜壓能。

流體受重力作用在不同高度所具有的能量稱為位能。流體以一定速度流動，便具有動能。系統(tǒng)的任一截面上都具有壓力。當(dāng)流體要通過某一截面進入系統(tǒng)時，必須要對流體做功，才能克服該截面的壓力，把流體壓入系統(tǒng)內(nèi)。這樣通過該截面的流體便帶著與此功相當(dāng)?shù)哪芰窟M入系統(tǒng)，流體所具有的這種能量稱為靜壓能。

伯努利方程的應(yīng)用 在使用伯努利方程時，要注意截面和基準(zhǔn)水平面的選取以及壓力的表示方法。選取的截面應(yīng)與流體流動方向相垂直，兩截面間流體應(yīng)是定態(tài)連續(xù)流動，并且已知條件最多，包含待求變量。選取兩截面中位置較低的截面為基準(zhǔn)水平面。壓強采用絕對壓強或表壓強均可，但兩邊必須統(tǒng)一。對于給定的管路系統(tǒng)，應(yīng)用伯努利方程可以進行流量、能量損失及流體輸送所需能量的計算；對于給定輸送任務(wù)，可以設(shè)計經(jīng)濟合理的輸送管路系統(tǒng)。

在實際教學(xué)中，首先給出一些選擇題和填空題，加深對伯努利方程各知識點的理解，之后通過計算題進行相關(guān)的管路計算，加強伯努利方程的實際應(yīng)用能力。在做習(xí)題時要給學(xué)生一定的時間，讓他們可以獨自進行思考，也可以相互之間進行討論。教師隨時關(guān)注學(xué)生的情況，隨時進行問詢，及時獲取將學(xué)生的學(xué)習(xí)信息，對于發(fā)現(xiàn)的問題及時進行解決。

4 問答的樂趣

在學(xué)會伯努利方程后，教師和學(xué)生可以找一些其他與伯努利方程相關(guān)的實例進行分享，大家一起進行問答。學(xué)生可以對教師提出的問題進行解答，也可以自己提出一些問題讓其他學(xué)生回答，最后由教師匯總進行講解，例如：行人不能站在高速行駛的火車旁；茅草屋頂被風(fēng)掀起；洗衣機洗衣服時，衣褲的兜會被翻出來；離心泵把水送到高處；孔板流量計測量流量。生活學(xué)習(xí)中碰到的這類問題很多，與伯努利方程聯(lián)系起來，學(xué)生會進一步發(fā)現(xiàn)伯努利方程的重要性，激發(fā)更為濃烈的興趣。

大家都知道行人不能站在高速行駛的火車旁，否則就會被“吸入”車下，釀成事故。分析一下原因：

人若站在高速行駛的火車旁，人與火車之間的空氣流速很快。根據(jù)伯努利方程可知：流體速度越大，壓強越低。因此，人與火車之間空氣的壓強非常低，而在人背后的空氣壓強則為大氣壓，在二者的壓強差作用下，人極易被推到火車一側(cè)而發(fā)生事故！

諸如茅草屋頂被風(fēng)掀起，洗衣機洗衣服時，衣褲的兜會被翻出來，這些常見的現(xiàn)象都是由于流體的流速不同造成的壓力差引起的。離心泵和孔板流量計是后面要學(xué)的內(nèi)容，它們的工作原理都是和伯努利方程緊密相關(guān)的。離心泵的泵殼內(nèi)有一個截面逐漸擴大的蝸形通道，液體在流動過程中，由于管徑擴大，流速減小，大部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，使液體有較高的壓力，由泵排出口送出?？装辶髁坑嬍钱?dāng)流體流過孔板時，由于橫截面變小，動能增大，導(dǎo)致靜壓能較低，從而在孔板的兩側(cè)產(chǎn)生壓力差，從而測量流量。除了這些問題之外，生活中的伯努利還有很多，鼓勵學(xué)生在課余時間查找資料，進一步進行討論。

教師在上課時會對學(xué)生說：“同學(xué)們要大膽回答老師提出的問題，有疑問要及時問?！钡遣⒉皇撬械膶W(xué)生都能做到。教師在問答過程中會發(fā)現(xiàn)，有的學(xué)生性格內(nèi)向，有的學(xué)生覺得學(xué)習(xí)非常枯燥，有的學(xué)生認為課程不重要，對學(xué)習(xí)課程的興趣不大……這時就可以適當(dāng)?shù)匮娱L問答環(huán)節(jié)的時間，設(shè)置一些簡單而有趣的問題進行提問，從而更好地活躍氣氛，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的信心。

總之，教師與學(xué)生之間的問答能夠很好地拉近教師和學(xué)生的距離，使教師進入學(xué)生的主動學(xué)習(xí)中；學(xué)生與學(xué)生之間的問答也拉近了學(xué)生和學(xué)生之間的距離，使課堂氛圍更為熱烈。在生動熱烈的問答過程中，學(xué)生進行思考、回答和提出疑問，不僅加深對課程內(nèi)容的掌握，而且培養(yǎng)了積極主動的學(xué)習(xí)態(tài)度和創(chuàng)新解決問題的能力。

5 結(jié)語

總之，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師是學(xué)習(xí)的組織者，教學(xué)的一切活動必須以強調(diào)學(xué)生的主動性、積極性為出發(fā)點。因此，教師在注意自身能力培養(yǎng)和提高的同時，要認真?zhèn)湔n，巧妙合理地進行課程安排，這樣才能把枯燥的課程內(nèi)容講得豐富多彩、生動有趣，從而引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻

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[2]秦正龍.化工原理中伯努利方程的教學(xué)探討[J].化工時刊，2017，31（1）：54-56.

[3]歐陽錫城，湯劍鋒.基于思維導(dǎo)圖的問題解決理論在伯努利方程教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國教育技術(shù)裝備，2016（2）：111-113.