面向地方院校機械類專業(yè)工程流體力學課程改革探索

劉長青 陳茂 周東一 王紅梅

【摘要】工程流體力學是機械類專業(yè)應用比較廣泛的課程之一，與實際聯(lián)系緊密同時理論復雜，學生學習比較困難。面向地方院校機械類專業(yè)少課時工程流體力學課程，從理論教學、實驗教學和考核方式等方面嘗試進行改革，結果表明大大激發(fā)了學生的學習興趣，明顯提高了教學效果。

【關鍵詞】流體力學 ?理論教學 ?實驗教學

【中圖分類號】G642.3 ?【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）28-0035-01

流體機械是機械設備中最重要的一個組成部分，廣泛應用于工業(yè)生產中，如泵、風機、壓縮機等[1]。工程流體力學是流體機械工作過程中必須遵循的基本原理，并且設備性能優(yōu)化都是基于流體的相關性質，本課程主要內容包括流體的物理性質及流體靜力學、流體力學的基本方程、管流和邊界層概述、孔口出流與縫隙流動、相似理論和量綱分析、可壓縮氣體的一元流動、不可壓縮勢流等。這些內容理論性和實用性非常強，需要學生掌握扎實的高等數(shù)學和大學物理基礎，而地方本科院校學生基礎相對較弱，同時學習主動性不夠，教學效果不太理想[2]。針對該問題結合作者多年的機械類專業(yè)工程流體力學課程教學經驗，嘗試從理論教學、實驗教學和考核方式等多方面進行改革，結果發(fā)現(xiàn)大大激發(fā)了學生的學習興趣，明顯提高了教學效果。

1.理論教學改革

工程流體力學中的概念較多，同時也很難理解。作為教師我們應該把涉及到知識點間的本質關系講通、講透徹。如學生剛開始接觸流體力學的時候，搞不懂與理論力學與材料力學的區(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。這里應該給學生交代清楚，流體質點與剛體質點一樣，都有無數(shù)多個，但不同的是運動過程中，流體質點間出現(xiàn)相互運動，各流體質點所有的運動參數(shù)都不同，而通常情況下剛體所有質點的運動參數(shù)都相同。因此描述剛體質點的參數(shù)可以只要描述一個對象，而流體質點的參數(shù)要描述出所有流體質點的情況。如在講流體力學中的基本方程時，連續(xù)性方程、運動微分方程、伯努力方程和動量積分方程，一定要給學生交代清楚其分別是質量守恒定律、牛頓第二定律、能量守恒定律和動量定理在流體力學中的表象。

流體力學知識點都比較抽象難以理解，必須要用最直觀的圖形來描述，同時涉及到的假設條件要給學生交代清楚，這樣讓學生更容易理解。如流體力學中最重要的內容伯努力方程教學過程中，應該把涉及到的圖比較直觀的呈現(xiàn)出來，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個假設條件：理想流體，定常流動，沿流線積分，質量力有勢和不可壓縮。伯努利方程的意義：（1）幾何意義：用幾何圖形來表示各物理量之間的關系。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)。因此說伯努利方程是能量轉化和守恒定律在流體力學中的具體反映。

2.實驗教學改革

由于總課時比較少，教授內容也偏少，目前共開出雷諾數(shù)及文丘里流量計實驗和沿程水頭損失實驗。原來我們教學過程以教師的講解為主，教師首先按實驗指導書講解實驗原理，實驗過程步驟，以及如何進行記錄數(shù)據及結果處理，學生按照老師的要求，一步步進行實驗，最終得出實驗結果。這樣的后果是學生知道了最終的實驗結果，但并不知道原由及實驗過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象?，F(xiàn)在我們改以學生為中心，實驗之前先安排學生自主預習，進入實驗室時，由學生自主實驗，當碰到問題時可以請教老師，最后學生提交實驗結果，并口頭匯報實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象及體會，對學習較好的學生還會要求他們提出該實驗可能進行的改革方案。

3.考核方式改革

比起傳統(tǒng)通過期末考試檢查學生的學習效果，我們更關心學生在學習過程中獲得多少，包括知識、思維訓練、分析問題與解決問題的能力、團隊合作等等。因此最終的成績有很多部分組成，平時作業(yè)，討論，課堂小測試，課后的資料收集，其中考試，實驗中的表現(xiàn)。因此學生隨時處于一種考驗的狀態(tài)，時刻思考，極大地激發(fā)學生的學習熱情和興趣。

4.結束語

面向地方院校機械類專業(yè)少課時工程流體力學課程，同時學生基礎普遍偏弱的情況下，結合多年的探索經驗，從理論教學、實驗教學和考核方式等方面嘗試進行改革，結果表明大大激發(fā)了學生的學習興趣，明顯提高了教學效果。

參考文獻：

[1]朱仁慶，楊松林，王志東，等.關于船舶與海洋工程專業(yè)流體力學課程教學改革的思考：基于培養(yǎng)學生應用能力與創(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.卓越計劃背景下的流體力學課程教學改革與實踐[J].實驗技術與管理，2014（1）：194.