以流體粘性為例探討《流體力學》教學方法

閆淑霞

摘 ? 要：針對流體力學理論性強不易理解和實踐性強與生活息息相關的特點，為提高流體力學教學效果，在教學內(nèi)容選取上強調(diào)與實踐密切結(jié)合的相關知識點，側(cè)重流體力學相關原理推理與延伸。在教學方法運用多種教學方法，根據(jù)流體力學知識邏輯結(jié)構(gòu)建構(gòu)由現(xiàn)象到本質(zhì)的講授過程，以通俗易懂的語言講授公式的本質(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)的流體力學教學方法。

關鍵詞：流體力學 ?流體的粘性 ?教學方法

中圖分類號：O357-4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：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

流體力學是土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎課。從培養(yǎng)體系上，其前修課程為高等數(shù)學、普通物理、理論力學等，后續(xù)應用到流體力學的課程有橋涵水文、土力學、建筑設備等。從流體力學與土木工程專業(yè)的關系來看，流體力學知識廣泛應用于土木工程的實踐中，例如結(jié)構(gòu)風工程、橋梁風工程等，研究解決風對高聳建筑物的荷載作用和風振問題，要以流體力學為理論基礎，進行基坑排水、地基抗?jié)B穩(wěn)定處理、橋涵孔徑設計、橋墩設計、水閘、堤壩等水工建筑物設計等都有賴于水力分析和計算[1-2]。而從流體力學自身看，作為講授物理理論的一門課程，其理論性強、專業(yè)術語多、數(shù)學推導繁瑣，學生較難理解和掌握。另一方面，由于流體力學是研究自然規(guī)律的科學，其來源及表征較直觀，與現(xiàn)實結(jié)合緊密，實踐性強。

因此，在教學過程中，針對土木工程專業(yè)對流體力學課程的教學要求，為提高教學效果，充分調(diào)動學生的學習興趣和主觀能動性，在教學內(nèi)容選取、教學方法運用及知識邏輯結(jié)構(gòu)建構(gòu)上：采取由現(xiàn)象到本質(zhì)的講授過程，強調(diào)知識點與實踐的結(jié)合，側(cè)重規(guī)律，以通俗易懂的語言講授公式的本質(zhì)及物理含義，而避免純數(shù)學推導。并以流體的粘性為例探討適用于土木工程專業(yè)的流體力學教學方法。

1 ?教學目標

通過本課程的學習，使學生掌握流體力學的基本概念、基本規(guī)律、基本的計算方法和實驗技能，同時結(jié)合課后的習題練習和實驗操作，學會熟練應用這些基本公式流體力學實驗的基本操作技能，為以后從事相應的科學研究、工程應用和實際操作提高分析問題和解決問題的能力，提供堅實的理論基礎。

1.1 知識目標

掌握流體力學中的相關概念、基本規(guī)律、計算分析方法，例如掌握“流體的粘性”的概念，了解流體粘性的變化規(guī)律，加深對流體特性的理解。為后續(xù)學習牛頓粘性定律等流體力學等后續(xù)知識打下基礎。

1.2 能力目標

具備透過現(xiàn)象分析問題的能力，能夠把現(xiàn)象與理論結(jié)合起來，以流體粘性為例，具備將流體粘性的知識應用到實踐中的能力。

1.3 素質(zhì)目標

形成水文化概念，具備探索科學真理的主動性，增強對物理原理的直覺。

2 ?以流體的粘性為例構(gòu)建教學邏輯體系

“流體的粘性”屬于《流體力學》課程第一章：流體及其物理性質(zhì)中的一個重要知識點，是學生學習后續(xù)課程的基礎。“流體的粘性”對于學生來講是一個全新的概念，是流體特有的性質(zhì)，同時又是一個學習的難點。學生學習粘性的前期基礎是對流體的流動性、壓縮性、膨脹性、連續(xù)介質(zhì)模型已經(jīng)掌握。教學以課堂講授為主，根據(jù)學生的認知規(guī)律，合理設計講授結(jié)構(gòu)及方法，在講授知識點時其邏輯結(jié)構(gòu)采用實驗法、對比法、演繹推理法。通過生活中的實例，使學生首先有一個在現(xiàn)象層面的認識，然后揭示粘性的本質(zhì)，并對不同流體粘性的變化規(guī)律進行總結(jié)對比，引導學生將知識與實踐相結(jié)合。同時最后采用問題的形式，調(diào)動學生的學習能動性，對所學知識進行反思，鞏固對知識的理解與運用能力[3]。

2.1 背景知識

回顧已學知識點流體的流動性，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。