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計(jì)算流體力學(xué)概念范文第1篇

關(guān)鍵詞 應(yīng)用型大學(xué) 流體力學(xué) 教學(xué)改 革CFD

應(yīng)用型教育是以培養(yǎng)知識(shí)和能力全面發(fā)展，面向生產(chǎn)實(shí)踐一線的應(yīng)用型人才為目標(biāo)的高等教育。流體力學(xué)作為我校理論與應(yīng)用力學(xué)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，非常廣泛地應(yīng)用在實(shí)際工程中，如管道水力計(jì)算以及城市管網(wǎng)設(shè)計(jì)等。流體力學(xué)基本概念多、公式復(fù)雜、內(nèi)容抽象，有較強(qiáng)理論性和較強(qiáng)工程實(shí)際意義。然而作者在多年的流體力學(xué)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍感覺該課程比較枯燥難學(xué)，學(xué)習(xí)積極性不高，期末考試及格率較低，應(yīng)用性不。因此，在我校向“應(yīng)用型特色科技大學(xué)”轉(zhuǎn)型的大背景下，如何適應(yīng)“應(yīng)用型本科教育”的要求，是流體力學(xué)教學(xué)及實(shí)踐中必須面對(duì)的問題。

1目前，我校流體力學(xué)課程教學(xué)存在的問題

（1）教材內(nèi)容設(shè)計(jì)偏重理論推導(dǎo)。目前我校使用的流體力學(xué)教材主要強(qiáng)調(diào)課程的完整性和系統(tǒng)性，偏重于理論推導(dǎo)，選用的例題和練習(xí)題的設(shè)計(jì)過于理想化，與實(shí)際應(yīng)用相脫離，應(yīng)用性設(shè)計(jì)不夠突出，偏重于介紹流體力學(xué)可以解決工程問題這一點(diǎn)，造成學(xué)生剛接觸工程問題時(shí)就手足無措，這與應(yīng)用型大學(xué)的培養(yǎng)要求不相適應(yīng)。

（2）課堂教學(xué)效果不好。作者在流體力學(xué)課堂教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，通過緒論課的大量工程實(shí)例以及視頻教學(xué)能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，開學(xué)初期，教學(xué)效果相對(duì)較好，而隨著課程的進(jìn)行、課程難度的加深，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性越來越低。主要原因有：①學(xué)生對(duì)流體力學(xué)涉及的高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)等課程的知識(shí)掌握不盡如意；②流體力學(xué)理論性較強(qiáng)，公式推導(dǎo)多，與實(shí)際應(yīng)用相脫節(jié)。

（3）缺乏計(jì)算流體力學(xué)仿真軟件實(shí)踐教學(xué)。計(jì)算流體力學(xué)（CFD）技術(shù)作為一種數(shù)值模擬方法，在實(shí)際工程中的應(yīng)用越來越廣泛，借助CFD技術(shù)，可以得到流動(dòng)細(xì)節(jié)，如速度、壓力、能量損失、湍動(dòng)量、漩渦等，從而在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化方面發(fā)揮重要的作用。這就要求技術(shù)人員掌握流體力學(xué)分析、數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)的能力。而現(xiàn)階段我校的流體力學(xué)教學(xué)中并未引入CFD技術(shù)，僅安排了一次課來介紹計(jì)算流體力學(xué)的內(nèi)容，且完全進(jìn)行理論教學(xué)，學(xué)生學(xué)了一大堆理論公式，但拿到實(shí)際工程問題卻無從下手。

2教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容設(shè)計(jì)

針對(duì)上述問題，作者在結(jié)合本?！皯?yīng)用型特色科技大學(xué)”的發(fā)展方向下對(duì)流體力學(xué)課程課堂教學(xué)方式及實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行改革。從課程教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方式方法，實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，解決學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，課堂教學(xué)效果較差，理論與應(yīng)用相脫離的問題。同時(shí)，通過借助CFD豐富教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)實(shí)用性，使學(xué)生會(huì)用仿真軟件求解工程問題。具體改革內(nèi)容：

2.1突出應(yīng)用性教學(xué)

以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合流體力學(xué)的課程特點(diǎn)，將教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)理論教學(xué)部分和考慮應(yīng)用的專題教學(xué)部分。

基礎(chǔ)理論教學(xué)內(nèi)容包括流體力學(xué)基本概念、基本原理和基本方程，這是應(yīng)用的基礎(chǔ)，要求學(xué)生重點(diǎn)掌握。授課過程中強(qiáng)調(diào)對(duì)基本概念的理解和基本理論的應(yīng)用，而弱化對(duì)方程的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，但應(yīng)明確方程的意義、適用條件以及如何應(yīng)用方程解決實(shí)際問題。專題教學(xué)以實(shí)際工程問題為切入點(diǎn)，例如以均質(zhì)液體對(duì)平壁和曲壁的總壓力為例，從為什么對(duì)平壁和曲壁總壓力進(jìn)行計(jì)算（壓力容器，水壩，潛艇等結(jié)構(gòu)安全），引申出相關(guān)知識(shí)點(diǎn)（平壁和曲壁總壓力的大小、作用點(diǎn)、壓力體等）和基本理論（流體靜力學(xué)基本方程、歐拉平衡方程等），以此加強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。

2.2課堂教學(xué)方法設(shè)計(jì)具有針對(duì)性

課堂教學(xué)方法也是影響教學(xué)效果的重要因素。傳統(tǒng)教學(xué)方法以教師主講為主，缺乏與學(xué)生的有效互動(dòng)和交流，教學(xué)效果較差。本課程采用師生互動(dòng)的方式進(jìn)行教學(xué)，對(duì)理論教學(xué)部分采用教師主講和提問、學(xué)生回答的方式；對(duì)專題教學(xué)的課后練習(xí)，集中安排一次課進(jìn)行分組上講臺(tái)匯報(bào)，學(xué)生自己當(dāng)評(píng)委，自己打分，鍛煉學(xué)生主動(dòng)思考和動(dòng)手能力，增強(qiáng)對(duì)課程應(yīng)用性的理解。同時(shí)，采用多媒體授課，圖片和視頻能形象直觀地表現(xiàn)文字和語言不能描述的現(xiàn)象，如雷諾實(shí)驗(yàn)、卡門渦街等。在成績的構(gòu)成上除課后作業(yè)和專題匯報(bào)外，還布置一個(gè)課外小任務(wù)一觀察生活中的流體力學(xué)，例如空調(diào)掛機(jī)安裝位置問題，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的流體力學(xué)現(xiàn)象，并結(jié)合課堂所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行分析，增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

2.3將CFD技術(shù)引入課堂教學(xué)

在理論教學(xué)和專題教學(xué)完成后將CFD技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)之中，做到數(shù)值仿真計(jì)算與理論推導(dǎo)相結(jié)合，增強(qiáng)流體力學(xué)的應(yīng)用性。

（1）授課時(shí)對(duì)流體力學(xué)商用數(shù)值仿真軟件Fluent的操作步驟做簡要介紹，結(jié)合我校的數(shù)值仿真中心，完成代表性例題的數(shù)值分析計(jì)算，將數(shù)值仿真結(jié)果與理論解進(jìn)行對(duì)比。

（2）將工程實(shí)際問題引入流體力學(xué)教學(xué)，提高學(xué)生面對(duì)具體問題的實(shí)際操作能力。每學(xué)期邀請(qǐng)兩位具有豐富工程實(shí)際問題經(jīng)驗(yàn)的校外人員來校給學(xué)生做一次報(bào)告，向?qū)W生介紹其建立工程問題的簡化模型和簡化過程，以及采用Fluent求解過程和結(jié)果，讓學(xué)生學(xué)會(huì)面對(duì)工程問題時(shí)準(zhǔn)確建立力學(xué)模型的能力，同時(shí)開闊學(xué)生的視野，提高學(xué)習(xí)積極性。

3主要特色

（1）突出實(shí)用性。在流體力學(xué)課程教育中調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，添加CFD技術(shù)的實(shí)踐，同時(shí)邀請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的校外人員進(jìn)課堂，為學(xué)生講解企業(yè)中的實(shí)際問題，教會(huì)學(xué)生學(xué)以致用，學(xué)生通過課程教學(xué)掌握該工具之后能更好地跟進(jìn)企業(yè)工作并提高就業(yè)質(zhì)量。（2）主次明確。強(qiáng)調(diào)實(shí)用性的同時(shí)，也不完全放棄對(duì)公式推導(dǎo)能力的教學(xué)，采取理論聯(lián)與工程實(shí)際相結(jié)合的方式，在提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性的同時(shí)，增強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)理論的認(rèn)知。

計(jì)算流體力學(xué)概念范文第2篇

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；理論教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

一、流體力學(xué)課程特點(diǎn)

流體力學(xué)是水利工程、環(huán)境工程、給水排水等專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)必選課，與后續(xù)專業(yè)課聯(lián)系緊密。如對(duì)于給排水專業(yè)來說，后續(xù)的水泵與水泵站、建筑給排水等課程的學(xué)習(xí)都需要用到流體力學(xué)方面的知識(shí)。流體力學(xué)具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，該課程理論抽象，理論公式推導(dǎo)和基本概念比較多，學(xué)生需要在掌握基本概念及理論公式推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，清楚了解公式的應(yīng)用限制條件，才能靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際問題。另外，實(shí)驗(yàn)是流體力學(xué)課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，與所學(xué)理論知識(shí)緊密相關(guān)，是驗(yàn)證理論、數(shù)值計(jì)算結(jié)果的重要途徑，是學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)的主要手段，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，加強(qiáng)對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的掌握方面起著重要作用。根據(jù)筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，目前，在流體力學(xué)課程的教學(xué)過程中存在著一些問題：課堂例題和課后習(xí)題與工程實(shí)際脫節(jié)，理論與實(shí)際聯(lián)系不夠緊密，學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)在實(shí)際工程的應(yīng)用不甚了解，只會(huì)機(jī)械照搬公式解題；教師主要采用課堂灌輸、學(xué)生被動(dòng)接受的教學(xué)模式，與學(xué)生的互動(dòng)比較少；所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證型和演示型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并加以驗(yàn)證的機(jī)會(huì)甚少，不利于學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，更不利于學(xué)生解決實(shí)際工程問題能力的培養(yǎng)。因此，流體力學(xué)課程教學(xué)需要采用多元化教學(xué)模式、加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系、對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，以取得較好的教學(xué)效果。

二、教學(xué)方法探討

（一）理論教學(xué)方法探討

1.重視緒論的作用。

緒論對(duì)于講好一門課是非常重要的。通過對(duì)緒論的學(xué)習(xí)，學(xué)生可了解本課程涉及的主要內(nèi)容，在學(xué)科領(lǐng)域中的地位，發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展方向，與后續(xù)專業(yè)課程的聯(lián)系，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位與作用等。通過對(duì)緒論的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)本學(xué)科的意義、目的及重要性，激發(fā)學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)興趣，安排好學(xué)習(xí)計(jì)劃，為學(xué)好該門課做好充足的準(zhǔn)備。

2.采用啟發(fā)式教學(xué)手段。

現(xiàn)代教學(xué)論中的啟發(fā)式教學(xué)思想的特點(diǎn)是：強(qiáng)調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師要調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，實(shí)現(xiàn)教師主導(dǎo)作用與學(xué)生積極性相結(jié)合；強(qiáng)調(diào)學(xué)生智力的充分發(fā)展，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)知識(shí)的學(xué)習(xí)與智力的充分發(fā)展相結(jié)合；強(qiáng)調(diào)激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)內(nèi)在動(dòng)力與學(xué)習(xí)的責(zé)任感相結(jié)合；強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)書本知識(shí)與直接經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合[1]。因此，將啟發(fā)式教學(xué)思想應(yīng)用于流體力學(xué)課程教學(xué)，把學(xué)生放于主體地位，可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生對(duì)本門課的興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果；教學(xué)中通過理論與實(shí)踐的緊密聯(lián)系，便于將理論知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)踐中，要使學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握更加靈活牢固，并為以后課程的學(xué)習(xí)及工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（1）采用對(duì)比法。授課時(shí)，將相近或相反的定義、概念進(jìn)行對(duì)比，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)概念的理解和掌握。如講解流線和跡線、恒定流和均勻流、層流和紊流等概念時(shí)，采用比較法授課，避免學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的混淆。另外，還可將新舊知識(shí)進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生在復(fù)習(xí)舊知識(shí)的同時(shí)，加深對(duì)新知識(shí)的掌握。如在講動(dòng)量方程時(shí)，可將動(dòng)量方程與能量方程的應(yīng)用前提條件、所能解決的問題進(jìn)行比較，從而加深學(xué)生對(duì)這兩大基本方程的理解和掌握。

（2）采用聯(lián)系法。在講概念之前，先引入實(shí)例。如在講卡門渦街概念之前，先介紹電線在風(fēng)中發(fā)出聲響的原因；通過介紹汽車外形設(shè)計(jì)，講解繞流阻力的問題；在講表面張力的時(shí)候，聯(lián)系露珠是球形的現(xiàn)象；在講毛細(xì)現(xiàn)象的時(shí)候，聯(lián)系當(dāng)毛巾部分浸在水中時(shí)，未浸在水中的部分也會(huì)變濕的生活現(xiàn)象。通過對(duì)這些與生活緊密相關(guān)的流體力學(xué)問題的思考，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大為增加，并且要加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。另外，還可聯(lián)系新舊知識(shí)，如有壓管流的水力計(jì)算其實(shí)就是能量方程在實(shí)際工程中的應(yīng)用，同時(shí)聯(lián)系后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)和日后所從事的工作，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)溫故知新，達(dá)到融會(huì)貫通的效能。

（3）采用“問題式”教學(xué)法。在授課過程中，針對(duì)某些易混淆、易理解錯(cuò)誤的知識(shí)點(diǎn)和難點(diǎn)，適當(dāng)?shù)靥岢鲆恍┱T導(dǎo)性問題，以提出問題、分析問題、解決問題為線索，達(dá)到學(xué)生掌握知識(shí)的目的。有些問題先提出來，留出適當(dāng)時(shí)間，再讓學(xué)生回答；有些問題提出來為引起同學(xué)注意，教師可自問自答。如在推導(dǎo)作用在平面壁上靜水總壓力公式時(shí)，公式得出后，可向?qū)W生提問“公式推導(dǎo)過程中所涉及的水深h和y值是否相同，若不同，它們之間有何關(guān)系”，讓學(xué)生回答，以加深學(xué)生對(duì)公式中各項(xiàng)符號(hào)的理解，避免應(yīng)用公式時(shí)混淆出錯(cuò)；在講液體作用在曲面上的靜水總壓力時(shí)，先提出問題“能否用液體作用在平面上的靜水總壓力的求解方法來求解”，然后分析曲面和平面所受壓力的不同點(diǎn)，最后得出液體作用在曲面上的靜水總壓力的求解方法。

3.充分利用現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段。

在教學(xué)過程中，采用板書和現(xiàn)代多媒體技術(shù)相結(jié)合的方式，充分利用現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段，將聲音、圖形和動(dòng)畫等與授課知識(shí)靈活結(jié)合，提高學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)興趣。教師可以在講授偏重于推導(dǎo)過程的內(nèi)容時(shí)采用傳統(tǒng)授課方式，而講授需要直觀形象的內(nèi)容時(shí)采用多媒體教學(xué)方法。如在講局部損失時(shí)，通過流體力學(xué)模型局部障礙處漩渦的形成演示，加深學(xué)生對(duì)造成局部水頭損失影響因素的理解；在講壓力體和靜水壓強(qiáng)分布圖繪制時(shí)，利用多媒體演示圖形的疊加、抵消過程，使學(xué)生一目了然，起到事半功倍的效果。

4.加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系。

由于學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)際工程的感性認(rèn)識(shí)，對(duì)抽象的理論在理解上有一些困難，因此在講課時(shí)要加強(qiáng)所講授的理論知識(shí)與工程實(shí)際的聯(lián)系。例如，在講流線時(shí)，可讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室觀看流體力學(xué)模型的水流現(xiàn)象，或做成動(dòng)畫演示，使學(xué)生對(duì)實(shí)際的水流現(xiàn)象有直觀的認(rèn)識(shí)，從而加深對(duì)流線概念的理解；對(duì)工程中常用到的流體力學(xué)知識(shí)，如能量方程，應(yīng)在推導(dǎo)及應(yīng)用條件等方面深入講解，并舉例講解該方程在實(shí)際工程中能解決的問題，如在城市給水管網(wǎng)中管道埋深確定方面的應(yīng)用等，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)該方程的理解，做到靈活運(yùn)用，增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。在授課時(shí)，還應(yīng)盡量將流體力學(xué)的有關(guān)知識(shí)與后續(xù)專業(yè)課相結(jié)合，使教學(xué)內(nèi)容更加充實(shí)，并可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果。如將有壓管道的水力計(jì)算與后續(xù)課程給水管道的設(shè)計(jì)相結(jié)合；將無壓管道的水力計(jì)算與排水管道的設(shè)計(jì)相結(jié)合；將水頭損失計(jì)算與建筑給水系統(tǒng)中水箱的設(shè)置高度、水泵揚(yáng)程選擇等相結(jié)合。

5.重視課堂習(xí)題和課后作業(yè)。

流體力學(xué)課程中的理論公式和概念比較多，為加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基本概念的掌握，熟練運(yùn)用理論公式解決問題，要重視課堂習(xí)題和課后作業(yè)對(duì)知識(shí)鞏固的作用。教師在講完理論知識(shí)后，應(yīng)選擇有代表性的例題，通過對(duì)典型例題的剖析，啟發(fā)學(xué)生舉一反三，達(dá)到靈活掌握所學(xué)知識(shí)的目的。另外，通過適量的課堂習(xí)題檢查，鞏固學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，給學(xué)生提供課堂討論的機(jī)會(huì)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生思維的鍛煉。給學(xué)生布置適量的課后作業(yè)也非常重要。通過課后作業(yè)，可促使學(xué)生復(fù)習(xí)學(xué)過的知識(shí)，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握。另外，教師通過對(duì)作業(yè)的批改，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的弱點(diǎn)和不足，再加以重點(diǎn)講解，從而在教學(xué)過程中可做到有的放矢，增強(qiáng)教學(xué)效果。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探討

流體力學(xué)課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果對(duì)整個(gè)課程體系產(chǎn)生著直接的影響。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以彌補(bǔ)理論教學(xué)的不足，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的理解和掌握，如雷諾實(shí)驗(yàn)的演示，可加深學(xué)生對(duì)層流和紊流概念的理解。另外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)還可培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力及創(chuàng)新能力。目前流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證型和演示型實(shí)驗(yàn)，綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)很少，基本上是學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的實(shí)驗(yàn)步驟，一步一步做，而不是自己動(dòng)腦設(shè)計(jì)并加以驗(yàn)證，這樣就無法培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。為更好的培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，應(yīng)多開設(shè)一些綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生自己提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)操作、整理實(shí)驗(yàn)成果、得出結(jié)論。學(xué)生在自主完成實(shí)驗(yàn)的全部環(huán)節(jié)時(shí)，能夠?qū)⒄n堂上所學(xué)的理論知識(shí)和學(xué)過的實(shí)驗(yàn)技能有機(jī)地結(jié)合起來，動(dòng)手能力、分析解決問題的能力均得到綜合訓(xùn)練。另外，在條件允許的情況下，實(shí)驗(yàn)室可全天開放，學(xué)生可根據(jù)自己的時(shí)間安排完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，教師負(fù)責(zé)答疑。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績應(yīng)由實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合得出，以一定比例計(jì)入本門課的總成績。這樣可激勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視，調(diào)動(dòng)其積極性。

三、結(jié)語

在流體力學(xué)課程的教學(xué)過程中，應(yīng)充分利用啟發(fā)式教學(xué)和現(xiàn)代化教學(xué)手段，加強(qiáng)與工程實(shí)際的聯(lián)系，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和思維能力，提高本門課程的學(xué)習(xí)效果。

參考文獻(xiàn)：

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計(jì)算流體力學(xué)概念范文第3篇

關(guān)鍵詞：高等流體力學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G643 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）10-0192-03

近幾年，計(jì)算流體力學(xué)與各種工程實(shí)際問題的結(jié)合越來越密切，已成為解決各種流體流動(dòng)與傳熱問題的強(qiáng)有力工具，并已成功應(yīng)用于建筑、環(huán)境、流體機(jī)械等技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域。過去只能靠實(shí)驗(yàn)手段才能得到的某些結(jié)果，現(xiàn)在已可以借助于計(jì)算流體力學(xué)的手段來完成。在高等建筑院校的土木工程、環(huán)境科學(xué)與工程等學(xué)科中，因涉及大量的流體流動(dòng)問題，因此，普遍開設(shè)了研究生課程――高等流體力學(xué)（計(jì)算流體力學(xué)）。

多年來，計(jì)算流體力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容主要是有限差分法、有限元法、離散化方法等，重點(diǎn)仍然是算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、收斂性的證明及離散精度的討論。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)課程中涉及的大量數(shù)學(xué)推導(dǎo)感到乏味，課程學(xué)完后，如何采用計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)一個(gè)具體的流體流動(dòng)問題進(jìn)行模擬和分析，學(xué)生往往感到無從下手，并且難以正確采用計(jì)算流體力學(xué)的理論和方法解決工程實(shí)際問題，因此學(xué)生也不能學(xué)以致用。當(dāng)前的研究生課程教學(xué)，不僅在分析問題的深度和廣度上顯得不足，在教學(xué)方法上也存在靈活性不足，互動(dòng)性不夠，缺乏新穎性等問題。因此，結(jié)合學(xué)科的發(fā)展特點(diǎn)對(duì)計(jì)算流體力學(xué)課程現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體系及教學(xué)方法進(jìn)行改革，并進(jìn)一步將計(jì)算流體力學(xué)理論與解決工程實(shí)際問題緊密聯(lián)系在一起，培養(yǎng)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力顯得尤為必要。

我校研究生課程“高等流體力學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容緊密圍繞計(jì)算流體力學(xué)的內(nèi)容，課程組在重慶大學(xué)研究生重點(diǎn)課程和重慶市研究生重點(diǎn)課程教改項(xiàng)目“高等流體力學(xué)”的資助下，對(duì)教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面的改革做出了一些嘗試，力圖使其教學(xué)內(nèi)容反映學(xué)科的特色，發(fā)揮計(jì)算流體力學(xué)本身應(yīng)有的優(yōu)勢。此外，由于研究生課程教學(xué)學(xué)時(shí)有限、學(xué)生基礎(chǔ)不均，因此，在教學(xué)過程中，合理選擇教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)效率、拓展課程的專業(yè)視野、增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使得課程學(xué)習(xí)更好地服務(wù)于課題研究，是該課程必須考慮的幾個(gè)主要環(huán)節(jié)。本文圍繞高等流體力學(xué)課程教學(xué)改革進(jìn)行了一些探討，并提出了一些建議。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）已經(jīng)超越了其傳統(tǒng)的外延和內(nèi)涵，不再僅僅是一些數(shù)學(xué)理論和概念，而正成為一門建立在經(jīng)典流體力學(xué)與數(shù)值計(jì)算方法基礎(chǔ)之上的新型獨(dú)立學(xué)科。就CFD本質(zhì)來講，流體動(dòng)力學(xué)是建立能準(zhǔn)確描述具體流動(dòng)過程的數(shù)學(xué)微分方程組，依據(jù)模擬幾何模型和流動(dòng)過程特點(diǎn)給予相應(yīng)的邊界條件，最后，聯(lián)立求解方程組，得出一定精度的模擬結(jié)果[1]。CFD兼有理論性和實(shí)踐性的雙重特點(diǎn)。特別是隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展和數(shù)值計(jì)算方法的日趨成熟，出現(xiàn)了基于現(xiàn)有流動(dòng)理論的商用CFD軟件，可以通過計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示的方法，在時(shí)間和空間上定量描述流場的數(shù)值解，從而達(dá)到研究物理問題的目的。商用軟件的出現(xiàn)為學(xué)生學(xué)習(xí)掌握計(jì)算流體力學(xué)提供了有力的輔助手段，但是計(jì)算流體力學(xué)所依賴的基本流體力學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)仍然是非常重要的。因此，為順應(yīng)科學(xué)的發(fā)展和工程問題研究的需要，計(jì)算流體力學(xué)作為一門重要的研究生學(xué)位課程，在教學(xué)中既要注重理論知識(shí)講解，還需拓展其實(shí)際應(yīng)用范圍。對(duì)于普通建筑工程類專業(yè)的研究生來講，最關(guān)心的是如何用CFD手段來解決本研究領(lǐng)域的實(shí)際問題，所以關(guān)鍵是掌握計(jì)算流體力學(xué)關(guān)于建模、離散、湍流模型的選擇、對(duì)流差分項(xiàng)的格式及時(shí)間積分格式的特點(diǎn)等內(nèi)容；學(xué)會(huì)如何編制自己的CFD程序；如何使用現(xiàn)有的商用軟件。

課程的教學(xué)目標(biāo)，要求學(xué)生完成高等流體力學(xué)課程的學(xué)習(xí)后，必須掌握流體力學(xué)的分析推理方法，常見湍流計(jì)算模型以及相關(guān)軟件（CFD）的使用，要具備利用高等流體力學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力。在課程內(nèi)容方面的設(shè)計(jì)上，應(yīng)注意內(nèi)容的系統(tǒng)連貫和循序漸進(jìn)，便于學(xué)生掌握基本理論和分析流體力學(xué)問題的基本方法。

優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：①矢量場論；②流體力學(xué)基本概念及運(yùn)動(dòng)描述；③流體力學(xué)基本方程組及其求解；④湍流現(xiàn)象及湍流研究的基本方程；⑤粘性流體流動(dòng)的數(shù)值分析方法；⑥離散化方法；⑦對(duì)流與擴(kuò)散以及流場計(jì)算；⑧軟件――CFX及其應(yīng)用。其中，為了加深對(duì)流體力學(xué)的理性認(rèn)識(shí)和理解，掌握流體力學(xué)中的思維特點(diǎn)和較綜合的分析推理方法，使學(xué)生在理論修養(yǎng)和實(shí)際處理流體力學(xué)問題的能力上都有明顯的提高，課程組教師在教學(xué)過程中，新增了離散化方法、對(duì)流與擴(kuò)散以及流場計(jì)算和軟件應(yīng)用三個(gè)部分的內(nèi)容。增加了CFD軟件的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，注重學(xué)生的對(duì)軟件的使用操作的理解，使其學(xué)以致用。減少了勢流計(jì)算、粘性流動(dòng)解析解以及邊界層理論這部分內(nèi)容。加大了CFD應(yīng)用程序這部分內(nèi)容。

教材選用本校課程組編寫的《高等流體力學(xué)》，帕坦卡編寫的《傳熱與流體流動(dòng)的數(shù)值方法》，和陶文銓編寫的《數(shù)值傳熱學(xué)》；參考教材選用吳頌平翻譯的《計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)及其應(yīng)用》，王福軍編寫的《計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析》，張兆順著的《渦流大渦數(shù)值模擬的理論和應(yīng)用》；實(shí)踐教材選用孫紀(jì)寧編著的《ANSYS CFX對(duì)流傳熱數(shù)值模擬基礎(chǔ)應(yīng)用教程》；此外，我們還建立了相關(guān)的學(xué)習(xí)網(wǎng)站，網(wǎng)站上有課程大綱、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)輔助材料等。

課程學(xué)時(shí)數(shù)共45學(xué)時(shí)，采用“兩段制模式”教學(xué)，即將計(jì)算流體力學(xué)課程分為既有關(guān)聯(lián)、又相互獨(dú)立的兩部分。第一部分以基礎(chǔ)知識(shí)為主，第二部分以應(yīng)用為主。兩部分獨(dú)立講授，第一部分著重講述流體動(dòng)力學(xué)基本方程、離散化特征、對(duì)流差分格式、邊界條件的處理、紊流模型等，第二部分講述流體流動(dòng)仿真與CFD軟件應(yīng)用。授課對(duì)象為學(xué)術(shù)型碩士、專業(yè)型碩士，授課對(duì)象是掌握較強(qiáng)流體力學(xué)知識(shí)的學(xué)術(shù)型碩士研究生時(shí)，強(qiáng)化第一部分內(nèi)容；授課對(duì)象是專業(yè)學(xué)位研究生時(shí)，則側(cè)重第二部分內(nèi)容。

二、豐富教學(xué)方法，注重自主學(xué)習(xí)能力

1.凝練教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)起點(diǎn)。為了使高等流體力學(xué)課程的知識(shí)更好地為建筑環(huán)境與設(shè)備工程、市政工程、環(huán)境工程等專業(yè)服務(wù)，需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行凝練。通過參閱其他理工科院校相關(guān)院系的教材和講義，從中精選出適合專業(yè)需要的內(nèi)容編寫教材，并對(duì)某些不足進(jìn)行改進(jìn)，注重內(nèi)容的系統(tǒng)性和連貫性，使之既能清晰反映高等流體力學(xué)的基本理論，又能結(jié)合上述幾個(gè)專業(yè)的實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)，與專業(yè)課進(jìn)行有機(jī)銜接和整合。著重收集了與建筑土木工程相關(guān)的流體力學(xué)內(nèi)容。

考慮到研究生的知識(shí)水平和知識(shí)結(jié)構(gòu)與本科生有較大區(qū)別，并且多數(shù)學(xué)生已經(jīng)掌握了工程流體力學(xué)的一些基礎(chǔ)知識(shí)，選取的教學(xué)內(nèi)容具有較高的起點(diǎn)，使學(xué)生在較高的層面上學(xué)會(huì)應(yīng)用流體力學(xué)這個(gè)理論工具。

2.采用精講多練的教學(xué)方法。教學(xué)方法由講授、聯(lián)想、解疑、歸納、作業(yè)這幾個(gè)部分組成。其中講授要抓住重點(diǎn)難點(diǎn)，由淺入深的講解，由于課時(shí)較少，內(nèi)容多，要求學(xué)生在上課前充分準(zhǔn)備每一講的內(nèi)容。在課程教學(xué)中改變教師講、學(xué)生聽的習(xí)慣做法，使學(xué)生在課堂上積極思考、踴躍發(fā)言。

高等流體力學(xué)課程具有理論性強(qiáng)、數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力要求高的特點(diǎn)；但是另一方面，其課時(shí)相對(duì)較少，為了解決內(nèi)容深與課時(shí)少的矛盾，在授課方法上側(cè)重于精講多練。對(duì)關(guān)鍵的基礎(chǔ)理論部分（如流體力學(xué)基本守恒方程的推導(dǎo)），安排較多的學(xué)時(shí)講深講透，使學(xué)生能夠從本質(zhì)上掌握流體力學(xué)這個(gè)理論工具。同時(shí)，課后安排與基本理論密切相關(guān)的習(xí)題和工程問題讓學(xué)生加以訓(xùn)練，使學(xué)生加深對(duì)理論的理解和消化，同時(shí)提高應(yīng)用理論工具解決實(shí)際問題的能力。

3.利用板書、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)手段。高等流體力學(xué)課程是一門理論性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的學(xué)科，授課手段不應(yīng)一成不變。在公式推導(dǎo)過程中較多地采用板書的方式更符合學(xué)生的思維習(xí)慣；對(duì)于一些實(shí)際工程問題或自然中存在的流體力學(xué)現(xiàn)象，采用動(dòng)畫或視頻的形式展示更加生動(dòng)形象，可以幫助學(xué)生較快地建立感性認(rèn)識(shí)，從而更好地理解復(fù)雜規(guī)律。同時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)及時(shí)向?qū)W生提供教學(xué)資源，包括：課程大綱、授課教案、講義、課后習(xí)題、國內(nèi)外相關(guān)教材等資料，旨在給學(xué)生提供一個(gè)全面、簡便、輕松的教學(xué)環(huán)境。

4.利用試驗(yàn)和CFD模擬加深學(xué)生對(duì)基本理論的理解。本課程利用學(xué)校和學(xué)院的實(shí)驗(yàn)設(shè)備資源，開設(shè)演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性試驗(yàn)和設(shè)計(jì)性試驗(yàn)。安排適量的CFD程序操作課程，并邀請(qǐng)國內(nèi)外大型設(shè)計(jì)院人員講解CFD軟件，加深學(xué)生對(duì)流體力學(xué)工程應(yīng)用的理解。此外，課題組任課教師所從事的科研活動(dòng)，也給不少學(xué)生提供了實(shí)踐的機(jī)會(huì)和場所。收集了與建筑土木工程相關(guān)的工程案例，通過案例討論和分析，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的興趣，提升課程教學(xué)的互動(dòng)效果，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)分析并解決工程實(shí)踐問題的能力。

5.啟動(dòng)雙語教學(xué)。為了便于學(xué)生快速準(zhǔn)確地理解國際上關(guān)于本學(xué)科的新知識(shí)和先進(jìn)技術(shù)，使學(xué)科技術(shù)更好的與國際接軌，我們?cè)诮虒W(xué)中逐漸開展了雙語教學(xué)。考慮到學(xué)校的實(shí)際情況、學(xué)生英語水平參差不齊等問題，一開始就全部采用外語教學(xué)，勢必會(huì)影響教學(xué)效果，因此在學(xué)生學(xué)習(xí)初期使用母語教學(xué)，然后逐漸地部分或全部使用第二語言（英語）進(jìn)行教學(xué)。同時(shí)我們加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，培養(yǎng)年輕的老師出國深造，能夠更好地講解國外原版的專業(yè)教材，使學(xué)生能夠閱讀相關(guān)技術(shù)知識(shí)的英文文獻(xiàn)資料，在雙語教學(xué)實(shí)踐中并且結(jié)合工科專業(yè)特點(diǎn)，能熟練運(yùn)用相關(guān)的英文編程工具和商業(yè)軟件，能夠應(yīng)用英文處理和交流相關(guān)問題，拓展課程中的專業(yè)視野。

三、教學(xué)模式：互動(dòng)式教學(xué)

保羅?佛萊雷說過：“沒有了對(duì)話，就沒有了交流；沒有了交流，也就沒有真正的教育。”[2]互動(dòng)式教學(xué)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和協(xié)作能力，因此成為國際上大力推行的教學(xué)策略之一[3]。

相對(duì)于本科教育，研究生教學(xué)中更注重對(duì)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)，所以在研究生課程教學(xué)中更應(yīng)該采用互動(dòng)式教學(xué)模式，可以更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作力和培養(yǎng)獨(dú)立思考能力。教學(xué)中改變一味地灌輸，注重方法，突出學(xué)生的主體地位，發(fā)揮其主動(dòng)性，積極開展討論式、演講式、辯論式、案例式等多種形式的教學(xué)方法，激發(fā)其主動(dòng)思維、辨析、討論的熱情。我們?cè)谡n程教學(xué)中設(shè)計(jì)了以小組為單位，針對(duì)實(shí)際工程問題，進(jìn)行仿真案例計(jì)算。在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)盡量將講授的新知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生感興趣的問題，使抽象的理論內(nèi)容借助生動(dòng)具體的案例和多媒體場景形象化；關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，創(chuàng)造出能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性和學(xué)習(xí)興趣的課堂氛圍，使學(xué)生在寬松的環(huán)境中學(xué)習(xí)和探索。

四、結(jié)束語

在計(jì)算流體力學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中，作者把握《高等流體力學(xué)》中的重要思想方法，流體力學(xué)問題的本質(zhì)，進(jìn)行深入淺出、生動(dòng)活潑的講解。同時(shí)結(jié)合作者的科研項(xiàng)目、生活、生產(chǎn)中的實(shí)際問題，向?qū)W生傳授治學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識(shí)，通過近年的實(shí)踐收到了良好的效果。

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計(jì)算流體力學(xué)概念范文第4篇

[論文摘要]論文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，提出了以傳統(tǒng)教學(xué)模式為主、以現(xiàn)代化教學(xué)手段為輔的教學(xué)方法。結(jié)合實(shí)例講清楚基本概念，夠用為度重點(diǎn)突出理論公式的應(yīng)用是常規(guī)教學(xué)應(yīng)遵循的模式，并與多媒體輔助教學(xué)手段有機(jī)地結(jié)合起來，力求課堂教學(xué)的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，達(dá)到提高教學(xué)效果、提升教學(xué)質(zhì)量的目的。

一、前言

《流體力學(xué)》是研究流體所遵循的宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及流體和周圍物體之間的相互作用規(guī)律的科學(xué)，它建立在現(xiàn)場觀測、實(shí)驗(yàn)室模擬、經(jīng)典理論分析、數(shù)值計(jì)算基礎(chǔ)上，具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撔?、原理的抽象性、概念多、方程推?dǎo)繁雜等特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生具備高等數(shù)學(xué)知識(shí)及綜合分析與處理問題能力的要求較高，因而大部分學(xué)生覺得該課程抽象、枯燥、難懂，普遍缺乏對(duì)流體力學(xué)理論的感性認(rèn)識(shí)，都有某種程度的畏懼感，導(dǎo)致教師難教、學(xué)生難懂成為較普遍的現(xiàn)象。

我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、過程裝備與控制工程、土木工程、安全工程、采礦工程、環(huán)境工程、礦物加工工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、工程力學(xué)等專業(yè)的學(xué)生都須具備不同程度的流體力學(xué)知識(shí)和技能，它是各專業(yè)后續(xù)課程如：液壓傳動(dòng)、水力學(xué)、流體機(jī)械、空氣調(diào)節(jié)、傳熱學(xué)等課程的基礎(chǔ)。

為此，作者通過教學(xué)實(shí)踐，就多樣化的教學(xué)方法、更新的教學(xué)內(nèi)容、引入高科技的教學(xué)手段等方面進(jìn)行探討，以期提高《流體力學(xué)》的教學(xué)質(zhì)量。

二、以傳統(tǒng)課堂教學(xué)為主

《流體力學(xué)》的課程體系分為基本理論、基本應(yīng)用和專門課題三大知識(shí)模塊，它要求學(xué)生具備扎實(shí)的微積分知識(shí)、力學(xué)知識(shí)等。學(xué)生在接觸流體力學(xué)課程伊始，對(duì)抽象的理論理解速度慢，對(duì)枯燥的公式及其推導(dǎo)過程容易厭煩，因而《流體力學(xué)》的教學(xué)應(yīng)該以傳統(tǒng)教學(xué)方法為主。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的課堂教學(xué)中，學(xué)生獲取知識(shí)主要是聽教師講課，通過板書教師細(xì)致耐心地闡述概念、推導(dǎo)公式、突出重點(diǎn)、強(qiáng)調(diào)難點(diǎn)，以學(xué)生容易接受的講課速度，留給學(xué)生更多的思考和消化的時(shí)間，再配合上教師的表情、手勢、師生之間的互動(dòng)，會(huì)達(dá)到很好的教學(xué)效果。

(一)結(jié)合實(shí)例，講清楚基本概念

流體力學(xué)的概念多、現(xiàn)象多，且很多概念和現(xiàn)象比較抽象，難以理解，諸如：拉格朗日法、歐拉法、流線、跡線、邊界層等。因而利用身邊的實(shí)例對(duì)這些抽象的概念進(jìn)行講解，例如在講授描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法——拉格朗日法和歐拉法時(shí)，學(xué)生們很難理解。為了將概念通俗化，上課時(shí)筆者以城市公共交通部門統(tǒng)計(jì)客運(yùn)量所采用兩種方法為例：①在每一輛公交車上安排記錄員，記錄每輛車在不同時(shí)刻（站點(diǎn)）上下車人數(shù)，此法類似于拉格朗日法的質(zhì)點(diǎn)跟蹤，它與跡線的定義對(duì)應(yīng)；②在每一公交站點(diǎn)安排記錄員，記錄不同時(shí)刻經(jīng)過該站點(diǎn)車輛的上下車人數(shù)，此法等同于歐拉法，與流線的定義對(duì)應(yīng)。

在講解伯努利方程原理的時(shí)候，例舉1912年“豪克”號(hào)鐵甲巡洋艦與同行疾駛“奧林匹克”號(hào)遠(yuǎn)洋輪相撞的船吸現(xiàn)象，讓學(xué)生清楚掌握流體的壓強(qiáng)與它的流速有關(guān)，流速越大，壓強(qiáng)越??；反之亦然。

概念是公式推演的基石，沒有準(zhǔn)確的概念，后續(xù)的公式推演幾乎難以為繼，清晰的概念會(huì)使公式的講解和推演變得更加簡易。利用淺顯易懂的生活實(shí)例來闡述抽象的概念及其之間的內(nèi)部聯(lián)系和區(qū)別，教師易教、學(xué)生易懂，將會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。

（二）以用為度，重點(diǎn)突出理論公式的應(yīng)用

伯努利方程是能量守恒定律在流體力學(xué)中的具體應(yīng)用，是流體靜力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)，始終貫穿著整篇教材。在講解該理論公式的時(shí)候，先從容易理解的靜力學(xué)平衡微分方程推導(dǎo)開始，強(qiáng)調(diào)公式所依據(jù)的原理是牛頓第二定律，假設(shè)條件是平衡、理想、靜止的流體，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生如何理解公式各項(xiàng)的幾何意義和物理含義，掌握公式的實(shí)際應(yīng)用。這樣學(xué)習(xí)到后面的動(dòng)力學(xué)伯努利方程時(shí)，先易后難、循序漸進(jìn)，學(xué)生就覺得不會(huì)那么深?yuàn)W。在講解相對(duì)平衡的流體壓強(qiáng)分布規(guī)律時(shí)，就要求學(xué)生必須掌握推導(dǎo)過程，因?yàn)樗诮鉀Q一般平衡流體內(nèi)部的壓強(qiáng)分布規(guī)律及其對(duì)固體壁面的作用力問題時(shí)非常重要。而對(duì)于連續(xù)性方程和動(dòng)量方程的學(xué)習(xí)，只強(qiáng)調(diào)記住結(jié)論和理解公式中各個(gè)物理量的含義。這樣做，有效地避免了大量公式繁瑣的推導(dǎo)給學(xué)生帶來的畏難情緒，也能夠做到以用為度、重點(diǎn)突出。

不可否認(rèn)，依靠粉筆與黑板的教學(xué)條件、以教師為主體的傳統(tǒng)教學(xué)模式，教學(xué)形式單一，教學(xué)手段不先進(jìn)，教學(xué)效率不高，適應(yīng)不了課程教學(xué)學(xué)時(shí)少、受教育學(xué)生數(shù)增加的情況。

三、以現(xiàn)代化的教學(xué)手段為輔

當(dāng)前以計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)為主的現(xiàn)代化教學(xué)手段已經(jīng)普遍地應(yīng)用于高校的教學(xué)中。制作教學(xué)用的視頻、多媒體軟件、電子課件等素材，作為課堂教學(xué)有力的輔助教學(xué)手段，可以在有限的時(shí)間內(nèi)，利用圖文并茂的信息傳播方式，將課程內(nèi)容及有關(guān)背景資料以影像、圖片等形式，直觀地傳播給學(xué)習(xí)者，將流體力學(xué)中抽象的概念和理論具體化、形象化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)生能夠從感性認(rèn)識(shí)開始，逐步上升到理性認(rèn)識(shí)，進(jìn)而能夠達(dá)到運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。

結(jié)合流體力學(xué)精品課程的建設(shè)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)制作了流體力學(xué)多媒體電子教案，并在教學(xué)過程中不斷完善，逐步取得了良好的教學(xué)效果。在設(shè)計(jì)與制作多媒體課件時(shí)，遵循課堂教學(xué)的基本規(guī)律，既發(fā)揮傳統(tǒng)板書教學(xué)中容易帶動(dòng)學(xué)生思路、逐條在黑板上書寫的特點(diǎn)，在課件制作中根據(jù)講解的進(jìn)度逐條展現(xiàn)公式條目等內(nèi)容，同時(shí)又將難以理解、難以用語言描述的拉格朗日法和歐拉法、流線、邊界層和紊流等抽象概念和流動(dòng)現(xiàn)象，以多媒體的方式在課堂上直觀地呈現(xiàn)出來，幫助學(xué)生建立清晰的印象。教學(xué)團(tuán)隊(duì)收集、制作了大量的多媒體素材，例如在講解雷諾判據(jù)的時(shí)候，制作了雷諾實(shí)驗(yàn)的FLIASH素材，以動(dòng)畫的形式向?qū)W生展示了流體流動(dòng)的兩種不同狀態(tài)，以及流態(tài)判據(jù)—雷諾數(shù)與流動(dòng)速度、管徑、流體種類有關(guān)系。運(yùn)用多媒體輔助手段表達(dá)后，能夠幫助學(xué)生很好地理解課程的重、難點(diǎn)，提高教學(xué)效率。利用多媒體技術(shù)，還可以制作需占用大量時(shí)間板書和不易通過板書表述的內(nèi)容，提高了教學(xué)效率。

多媒體教學(xué)的內(nèi)容一定要做到提綱挈領(lǐng)、重點(diǎn)突出，有所為有所不為。多媒體技術(shù)沒有好壞之分，只有合理使用與不當(dāng)使用之別。但是實(shí)踐應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)有的教師完全拋棄以往的黑板式教學(xué)模式，離開多媒體手段就上不了課；有的教師將教材內(nèi)容全部照搬到了課件中，自己就成了的幻燈片放映員，“照機(jī)宣科”；有的教師制作的多媒體課件過分追求課件的美觀性，界面過于華麗，淡化了教學(xué)重點(diǎn)；也有的教師忽略學(xué)生對(duì)課件內(nèi)容理解消化的時(shí)間，致使學(xué)生的思維跟不上教師講解的速度，降低了教學(xué)效果。上述現(xiàn)象將會(huì)造成一種新形式的“滿堂灌”，只不過是由“人灌”變成“機(jī)灌”而已。

四、總結(jié)

流體力學(xué)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其重要性不言而喻。傳統(tǒng)教學(xué)模式能夠?qū)⑶昂笾R(shí)貫通，突出重點(diǎn)，化煩就簡、引入實(shí)例形象闡述概念原理，促進(jìn)知識(shí)的系統(tǒng)化進(jìn)程；多媒體教學(xué)能將難于理解的知識(shí)通過圖文、音像生動(dòng)地顯現(xiàn)出來，幫助學(xué)生理解性記憶。借助于先進(jìn)的教學(xué)手段，將多媒體輔助教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)方法有機(jī)地結(jié)合起來，力求課堂教學(xué)的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，才能提高教學(xué)效果、提升教學(xué)質(zhì)量。以上是筆者在流體力學(xué)教學(xué)實(shí)踐中的體會(huì)，愿與同行共同切磋。

基金項(xiàng)目：2009年安徽省教育廳《流體力學(xué)》精品課程

[參考文獻(xiàn)]

[1]許賢良，王傳禮，張軍等．流體力學(xué)[M]．北京:國防工業(yè)出版社，2006．

計(jì)算流體力學(xué)概念范文第5篇

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；多媒體；交互式學(xué)習(xí)

作者簡介：葉學(xué)民（1973-），男，河北邢臺(tái)人，華北電力大學(xué)能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院，副教授；李春曦（1973-），女，河北唐山人，華北電力大學(xué)能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院，副教授。（河北?保定?071003）

基金項(xiàng)目：本文系華北電力大學(xué)2010年本科教育教學(xué)改革教育教學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）22-0052-02

一、“流體力學(xué)”教學(xué)現(xiàn)狀

“流體力學(xué)”作為能源動(dòng)力類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，以研究流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為主要內(nèi)容，并為后續(xù)的傳熱學(xué)課程學(xué)習(xí)提供必要的基礎(chǔ)。由于教學(xué)內(nèi)容涉及面較廣，既有工程應(yīng)用性，又包括大量的理論性內(nèi)容，且運(yùn)用高等數(shù)學(xué)知識(shí)較多，因此學(xué)生普遍感到該課程概念模糊、內(nèi)容抽象且理論性較強(qiáng)，這在一定程度上影響了教學(xué)效果。[1-3]究其原因，一方面，傳統(tǒng)的板書教學(xué)模式雖然在公式推導(dǎo)、理清思路、強(qiáng)化記憶、深入思考方面具有不可替代的優(yōu)勢，但同時(shí)也存在缺乏生動(dòng)、活潑、形象的一面；另一方面，由于學(xué)生尚未具備對(duì)多數(shù)基本概念的物理直覺、對(duì)于呆板文字描述的理解需要豐富的想象力，難以激發(fā)其積極性。

多媒體技術(shù)作為一種新的教學(xué)手段，通過教材內(nèi)容與動(dòng)態(tài)文本、圖像、動(dòng)畫、音頻、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的有機(jī)整合，使得原來抽象的概念形象化、枯燥的方程式清晰化、晦澀的物理過程機(jī)理生動(dòng)化，可從多方面激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)新思維，并且通過與傳統(tǒng)教學(xué)模式相結(jié)合起到了相得益彰的作用。近年來，隨著多媒體技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助教育領(lǐng)域的深入應(yīng)用，多媒體輔助教學(xué)模式在高等教育中發(fā)揮了愈來愈重要的作用。[4-5]本文通過介紹自行開發(fā)的多媒體流體力學(xué)輔助教學(xué)系統(tǒng)，分析了該輔助教學(xué)系統(tǒng)在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用效果，為進(jìn)一步提高教學(xué)效果起到了積極的示范作用。

二、輔助教學(xué)系統(tǒng)簡介

以Visual C++作為編程語言，結(jié)合Windows Media Player多媒體功能，在遵循軟件開發(fā)一致性、易用性、容錯(cuò)和聯(lián)機(jī)幫助等設(shè)計(jì)原則基礎(chǔ)上，通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和連貫性梳理，并參考國內(nèi)外多媒體流體力學(xué)的基礎(chǔ)上，[6]開發(fā)了多媒體流體力學(xué)輔助教學(xué)系統(tǒng)，其界面如圖1所示。該系統(tǒng)包括動(dòng)力學(xué)、邊界層、運(yùn)動(dòng)學(xué)、名人堂、虛擬實(shí)驗(yàn)室、演示、模擬、模擬器、圖片和表格、流動(dòng)可視化等模塊，涵蓋了流體力學(xué)的絕大部分內(nèi)容。

動(dòng)力學(xué)包含了流體的經(jīng)典研究方法、牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律、納維爾-斯托克斯方程和各種邊界條件等。邊界層包含了邊界層概念、平板突然啟動(dòng)產(chǎn)生的邊界層、層流邊界層、邊界層分離、不穩(wěn)定現(xiàn)象和紊流邊界層等，其中的教學(xué)短片不乏趣味性、生動(dòng)性。運(yùn)動(dòng)學(xué)涵蓋了由質(zhì)點(diǎn)到場和由物質(zhì)導(dǎo)數(shù)到各種流動(dòng)線等內(nèi)容，生動(dòng)細(xì)致地描述了跡線、流線、脈線和等時(shí)線等抽象概念，通過運(yùn)用豐富的流動(dòng)顯示技術(shù)將運(yùn)動(dòng)過程展示出來。虛擬實(shí)驗(yàn)室將動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和邊界層等模塊中需要深入討論的部分細(xì)化出來，結(jié)合Java虛擬技術(shù)，讓使用者親自實(shí)現(xiàn)對(duì)流體流動(dòng)等方面的模擬演示。演示將一部分錄像短片組織起來，作為特殊的演示呈現(xiàn)給使用者。模擬器基于Java虛擬機(jī)，將分子動(dòng)力學(xué)模擬器、流體勢流構(gòu)造器和邊界層微分方程數(shù)值解等獨(dú)立出來，從使用者親自實(shí)踐。圖片和表格將一些紛繁蕪雜的圖片和教學(xué)短片有機(jī)地綜合起來，通過表格或視頻播放的形式，將這些信息歸納整理起來。流動(dòng)可視化通過可視化手段將不可見的流體流動(dòng)清晰演示出來。名人堂中闡述了十五位具有杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家的生平和卓越貢獻(xiàn)。

三、教學(xué)實(shí)踐效果分析

在“流體力學(xué)”的教學(xué)實(shí)踐中，適時(shí)地應(yīng)用了多媒體流體力學(xué)輔助教學(xué)系統(tǒng)（以下簡稱輔助教學(xué)系統(tǒng)），取得了良好的教學(xué)效果，現(xiàn)分析如下。

1.激發(fā)學(xué)生的求知欲

激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲是開展學(xué)習(xí)并獲得良好學(xué)習(xí)效果的前提。如果學(xué)生對(duì)于課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)缺乏基本的興趣，很難想象他能投入到課程的有效學(xué)習(xí)之中，更無從談起知識(shí)的綜合運(yùn)用。因此，提高學(xué)習(xí)興趣就成了擺在授課教師面前的首要問題和關(guān)鍵所在。流體力學(xué)的內(nèi)容浩如煙海，涉及日常生活和工業(yè)應(yīng)用的方方面面，輔助教學(xué)系統(tǒng)的各模塊中提供了大量的鮮活實(shí)例，從而可有效地激發(fā)學(xué)生的求知欲。

在講解緒論和各章節(jié)時(shí)，可通過觀看錄像、圖片集、名家事跡等提高學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。如因人體與外界環(huán)境存在溫差產(chǎn)生的自然紊流對(duì)流及鼻孔處的強(qiáng)迫紊流（圖2a），又如自然界中水蜘蛛在水面上運(yùn)動(dòng)形成的毛細(xì)波（圖2b），再如通過數(shù)值模擬獲得的肺部氣管和支氣管在呼吸過程中氣體的速度分布（圖2c）。這樣的生動(dòng)活潑的實(shí)例讓學(xué)生感到大量有趣的流體力學(xué)現(xiàn)象就在身邊，但對(duì)其內(nèi)部物理機(jī)理的理解又需學(xué)習(xí)流體力學(xué)知識(shí)，從而可激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力。另外，輔助教學(xué)系統(tǒng)中的名人堂模塊，不僅可使學(xué)生了解諸如達(dá)芬奇（圖2d）、牛頓、馮卡門等15名著名流體力學(xué)家的生平，也使其對(duì)流體力學(xué)和其他學(xué)科的卓越貢獻(xiàn)有了較為全面的認(rèn)識(shí)，從而激發(fā)學(xué)生探索自然科學(xué)的積極性和主動(dòng)性。

2.建立物理直覺