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工程流体力学论文(合集7篇)

时间:2022-06-29 09:03:37
工程流体力学论文

工程流体力学论文第1篇

《工程流体力学》是工科专业的一门基础学科,是力学的一个重要分支,主要目的是为了将流体力学知识充分运用到生产生活当中。工程流体力学的研究方法主要包括实验研究、理论分析以及数值计算等。其中实验研究主要是利用各种实验仪器对流体现象进行观测分析,总结出流体运动的规律,并在此基础上进行预测,通常采用模型进行实验分析;理论分析主要是根据质量守恒、动量守恒以及能量守恒等定律,加以数学分析的手段,对流体运动进行分析研究;数值计算则是利用数学语言将流体运动的普遍规律表达出来,从而获得质量守恒、动量守恒以及能量守恒的计算方程,这些方程组合在一起成为流体力学基本方程组。《工程流体力学》课程设置的根本目的是为了让学生熟练地掌握流体的机械运动规律,将其运用到实际生活当中,以此来解决各种与流体力学相关的问题,但是长久以来我们在课堂教学中所强调的是知识点的灌输,学生进行机械化的记忆,缺乏创新,因此需要对传统的教学理念进行彻底改变。

(一)帮助学生建立流体力学的思维方式

《工程流体力学》的教学大纲要求学生能够了解及应用流体力学的基本运动规律,掌握流体力学的理论研究方法。在传统教学理念中,课堂教学过分注重基本概念、基本理论和计算方法的学习,学生在应试教育的环境中对书本上的知识进行机械化的记忆,很大一部分学生对于知识点的记忆仅仅是为了完成考核任务,因此无法形成系统的知识体系,也无助于培养学生的科学的思维方式,使其在日后工作和学习当中遇到关于流体力学相关的问题时,无从下手。鉴于此,在现代教育理念下需要教师引导学生建立系统的流体力学知识体系,并学会运用科学的思维方式对流体力学相关的问题进行分析研究。

(二)提高学生综合分析应用能力

《工程流体力学》课堂教学不仅要求学生建立科学的思维方式,还需要具备对流体力学知识的综合分析和应用能力。在传统教学理念的影响下,学生被动地接受知识,严重缺乏学习的积极性和热情,对知识和计算公式的机械化记忆,无助于培养学生的发散思维。因此需要在《工程流体力学》课堂教学过程中引导学生对知识进行自主总结,通过对知识点的归纳总结,形成鲜明形象的记忆;与此同时在课后练习中需要增加综合性,促进学生对流体力学知识的综合应用。

(三)培养学生的实践操作能力

实验是《工程流体力学》教学活动的重要组成部分,通过实验设计来检验一个理论或证实一种假设而进行的一系列操作或活动,从而更加清晰地理解和认识流体力学规律。通常实验要预设“实验目的”、“实验环境”,进行“实验操作”,最终以“实验报告”的新闻形式发表“实验结果”。在传统教学模式下,学生只能在有限的范围内进行实验操作,根本无法锻炼学生的实践操作能力,因此需要学生自主独立的进行试验操作,让学生自行设计实验内容,确定实验方案,在实践中不断提高自己的操作和知识的运用能力。

(四)充分体现学生的主体地位

传统教学与现代教学理念严重背离之处在于课堂教学活动中,教师往往处于主导地位,而作为教学活动关键核心的学生群体则成为了知识的被动接受者,单方面机械地完成课堂教学任务,无法真正达到教学的目的。这就要求,在课堂教学过程中,教师必须时刻关注教学同步,充分调动学生的参与热情,通过讨论、提问等方式,让学生真正参与到学习活动当中,学会发现问题,解决问题的方法。

二、启发式教学的具体应用

(一)启发式教学的实质

启发式教学源远流长,历久弥新,“启发”一词最早源于古代教育家孔丘的“不愤不启,不悱不发”。朱熹解释说“:愤者,心求通而未得之意;悱者,口欲言而未能之貌。启,谓开其意;发,谓达其辞。”愤与悱是内在心理状态在外部容色言辞上的表现。就是说在教学前务必先让学生认真思考,已经思考相当长时间但还想不通,然后可以去启发他;虽经思考并已有所领会,但未能以适当的言辞表达出来,此时可以去开导他。在现代教育理念当中,启发式教学主要是指教学活动中教师依据课程学习的客观规律,引导学生积极主动自觉地掌握知识的教学方法。启发式教学可以很好地诠释教育学之间的关系,通过设置问题情境,充分调动学生参与的积极性和主动性,启发学生独立思考,发展学生的逻辑思维能力,并且通过教师的适当引导培养学生的动手操作能力和独立解决问题的能力。

(二)设置问题情境

启发式教学的关键在于设置问题情境,同时也是激发学生创新思维的一种有效方式。这就要求教师在《工程流体力学》课程教学中有目的、有意识地创设各种情境,鼓励学生主动发现问题,让学生独立地进行探索分析。在《工程流体力学》课程教学过程中,学生遇到任何疑问都应该及时提出,向同学和老师进行探讨。大量的教学实践表明,提问可以充分调动学生的注意力和学习的积极性,通过提问锻炼学生的探索欲和逻辑思维能力。学生在启发式教学模式下还应该增加主动性,寻找自己的兴趣点,去钻研。这样学生才会有问题意识,可以提出问题,而不是在别人背后去解答问题。另外,设置问题情境要与实际生活相融合。可以通过创设生活或工作式的教学情境,让学生真正感受到《工程流体力学》课程教学的多样性以及前瞻性,通过不断探索激发出学生潜在的学习兴趣以及好奇心。

(三)充分调动学生的主动性

在启发式教学过程中,需要充分调动学生的主动性和积极性,让学生真正意义上成为学习活动的主导者。《工程流体力学》课程需要打破传统应试教育的束缚,让学生的积极性和主动性得到充分释放。教师组织学生进行讨论时,要注意学生的反映,激发起学生发的求知欲望,引导学生通过收集资料了解流体运动的基本规律以及这些规律在工程实际中的应用,帮助他们对问题的独立思考。例如教师可以列举一些流体力学在生活和生产中广泛应用的实例,使学生了解流体处于平衡及运动状态下的力学规律,加强理论概念与现实生活的相互联系。总之,只有主动参与其中,学生才能对问题有一个深入的了解,并且能够切身地投入自身全部的精力想方设法去解决当前所面临的问题,而教师则完全不用花费大量的精力进行讲解,只需要进行适当的指引工作,使学生的自学能力能够充分发挥。实验是检验学生动手操作以及对知识运用的最佳方式,借助实验也可以充分调动学生学习的积极性和主动性。在问题情境环节中,学生大胆假设和创新提问以后,就需要通过实验对问题进行模拟分析,并得到结论。在安全的保障下,进入实验室,在教师的引导下,自己动手去做,积极探索。这样会对学习更有帮助,而这一过程会提高学生的研究热情,也可以提高学生团队的协作能力。此外,在《工程流体力学》课程教学过程中,学生还可以自由组合进行某一问题的研究,当假设足够成立的情况下,通过查询相关的文献资料,并进入实验室去寻找答案。这样一来,学生在今后的学习或者工作中,如果遇到问题,就可以真正独立地进行思考和研究。

(四)建立轻松愉悦的学习氛围

建立轻松愉悦的学习氛围是启发式教学实现的前提。而长久以的来灌输式教学,让教师成为课堂教学的主体,其高高在上的形象,让不少学生产生畏惧感,这也使得学习氛围过于凝重、刻板甚至拘束。因此在教学方式上需要打破传统教学模式的束缚,改掉以往死气乏味的课堂教学,教师应该是教学活动的组织者和设计者,通过营造出民主、和谐、愉悦的课堂气氛等方式更好地帮助学生调动他们的主观能动性和积极性,鼓励学生亲自动手,并且给学生提供更多的进行流体力学讨论研究的空间和机会,让学生在独立思考、互相讨论以及动手操作中完成问题的发现与解决过程。此外,教师还需要引导学生相互尊重、相互理解,课堂气氛做到张弛有度。让学生在合作交流中真正理解和掌握《工程流体力学》的理论知识和基本技能,使他们真正成为学习的主人。

三、结语

工程流体力学论文第2篇

论文摘要:根据环境工程专业特点,分析了该专业技术基础课“工程流体力学”和主干专业课“水污染控制工程”在教学中存在的问题,文章从教学内容、教学模式、师资配置、考核方式四个方面提出了“工程流体力学”和“水污染控制工程”教学改革思路。

论文关键词:环境工程专业;工程流体力学;水污染控制工程;教学改革

“工程流体力学”是研究流体(液体、气体)处于平衡状态和流动状态时的力学规律、流体与固体之间的相互作用及其在工程技术中应用的一门科学,是力学的一个独立分支,有其自身的理论体系,其基础理论主要由三部分组成:流体静力学、流体运动学和流体动力学。“水污染控制工程”是关于控制水体污染途径以及各种废水处理方法(包括物理处理方法、化学处理方法、生物处理方法等)的基本理论、工作原理及设计计算的一门科学。“工程流体力学”是环境工程专业的重要技术基础课,“水污染控制工程”是环境工程专业的核心专业课,这两门课程在环境工程专业本科教学中有着举足轻重的作用,同时两者之间也存在着重要的相互理论关系。

“工程流体力学”是水利、环境、能源、土木、机械、动力等学科的一门技术基础课程,该课程的教学内容纷繁丰富,其特点是理论性和综合性比较强,概念抽象,难于理解。“水污染控制工程”课程内容与“工程流体力学”内容结合相对比较紧密,如城市排水沟道系统、各种污水处理构筑物等的设计计算,以及在构筑物中的生化反应、化学絮凝反应中水力条件的控制等均是工程流体力学理论知识在水污染控制工程中的实际应用。目前,在环境工程专业教学方面,“工程流体力学”和“水污染控制工程”课程正面临着比较尴尬的局面:一方面课程内容趋于复杂和广泛;另一方面在课时量逐渐压缩的情况下,“工程流体力学”和“水污染控制工程”教学内容没有起到应有的相互衔接,教学内容彼此脱离。由此形成环境工程专业“工程流体力学”教学内容与专业课衔接不够,在教学过程中学生感到内容枯燥,概念抽象;而在“水污染控制工程”教学过程中,学生感到工程流体力学基础理论知识不扎实,不能够熟练应用工程流体力学基础理论解决水污染控制工程方面的实际问题。

针对目前环境工程专业课程设置及教学内容的状况,本文从教学内容、教学模式、师资配置、考核方式四个方面提出“工程流体力学”与“水污染控制工程”教学改革,提高教学质量,培养学生综合能力。

一、改革教学内容

对“工程流体力学”教学内容进行改革,结合环境工程专业特点,重构环境工程专业的“工程流体力学”课程,对该课程中的主要内容进行优化设计,紧密结合后续专业课“水污染控制工程”的内容进行改编,为“水污染控制工程”的讲授奠定基础理论知识。“工程流体力学”教学内容主要包括理论教学和实践性教学两部分,其中在理论教学内容部分,如“工程流体力学”中涉及到的流体粘滞性、流体内摩擦定律等内容,结合水污染控制工程的斜板斜管沉淀池中水的流态所需要的雷诺数内容为实例进行教学内容改革;“流体静力学”中绝对压强、相对压强、真空度等概念、理论在水污染控制工程中虹吸滤池、脉冲澄清池以及沉淀池、污泥浓缩池重力式排泥所需要的静水头压力等实际工程中的应用为实例进行教学内容改革;流体运动学中基本理论对“水污染控制工程”中的数学模式的建立为实例进行教学内容改革;“流体动力学”中压力损失理论在水污染控制工程中的水力计算,水射器理论在水污染控制工程中的计量作用、加药作用、射流曝气作用为实例进行教学内容改革等。其次,“工程流体力学”实践性教学内容部分,改革传统的实验教学内容,除验证性实验之外,增加工程应用性实验,如文丘里流量计、三角堰流量计、巴氏计量槽、毕托管测速仪、虹吸管、孔口与管嘴的工程应用等内容,既加强了动手操作能力,也培养了学生将基础理论知识转化为现实生产力的综合分析与应用能力,不仅使教学内容丰富,也提高了学生学习的热情和积极性。

对“水污染控制工程”教学内容进行改革包括理论教学内容改革和实践性教学内容改革,强调“工程流体力学”基础理论知识在水污染控制工程中的应用。在理论教学内容方面,“水污染控制工程”中的污水沟道系统水力计算、水处理构筑物中水力参数的确定、污水在构筑物中的最佳流态、各水处理构筑物之间高程布置、混合反应池中搅拌强度的确定、过滤池中配水系统的设计及其滤速确定等一系列涉及工程流体力学问题的相关内容进行必要教学改革,加强学生对“工程流体力学”基础理论知识在水污染控制工程中的工程应用有一个更清晰的认识,理解“工程流体力学”基础理论知识在水污染控制工程中的重要性,使学生既掌握了“水污染控制工程”应用设计方法、设计原则、计算方法等知识,也加强了学生对“工程流体力学”基础知识在水污染控制实际工程的应用。在实践性教学内容方面,加强工程性应用实验教学内容,从不同的工业企业和居民生活区采集不同的废水水样,根据化验所得废水水质,确定所采用的处理技术和处理工艺,并通过实验验证在各种废水处理工艺中所选择的工程流体力学水力参数,基于“工程流体力学”基础理论知识分析废水处理工艺水力参数的合理性。

二、改革教学模式

“工程流体力学”特点是理论性、综合性、系统性较强,概念抽象、逻辑结构严谨。目前传统的教学模式基本上是教师讲、学生听,“授—受”型单一模式,尽管在学的过程中采用了多种形式的多媒体教学方式,但仍没有改变学生在学习过程中的被动地位,学生缺乏主动性和实践性。改革传统教学模式,实施探究式、启发式、开放式的创新教学模式,结合水污染控制工程中的实际问题,以工程实例为背景,应用工程流体力学基础知识解决实际工程问题,诱导学生积极思考,在教学过程中形成教学互动,调动学生学习的主动性和参与性。根据教学内容性质,“工程流体力学”教学内容可以分为基础理论和实际工程应用两个部分。在流体静力学、流体运动学和流体动力学三个基础理论部分,采用形象化的多媒体演示、软件模拟、小型实验相结合探究式、启发式教学模式,鼓励学生课堂讨论;在实际工程应用教学部分,如孔口管嘴、有压管流和明渠流部分,以水污染控制工程中的工程实例为背景,采用适量的实际工程图片,丰富教学信息量,刺激学生的感官,激发学生的学习兴趣,拓宽学生的思路,开阔学生的视野,可以使枯燥、乏味的内容变得趣味盎然,使抽象、晦涩的内容变得直观生动。

“水污染控制工程”特点是实践性、工程应用性强,因为不同的废水水质达到处理要求所采用的处理技术、处理工艺不同;即便相同的废水水质,如果污水量不同,所采用的处理工艺也不同;一个废水处理工程,即废水水质、水量数据相同,也可以采用不同的处理技术和处理工艺,工程流体力学参数的选择是确定不同废水处理技术、工艺的主要影响因素之一。因此,在“水污染控制工程”的教学过程中,改革传统教学模式,实施探究式、启发式、开放式的实践教学模式,以工程实例为背景,通过开放性的实践性实验正确选择工程流体力学参数,并通过实验研究对参数的选择、废水处理效果等进行科学验证。通过工程实例和实践性教学改革,使学生既对废水处理工程设计过程有一个清晰的思路,又能达到举一反三的效果。

三、优化师资配置

师资队伍优化,一靠资源,二靠制度,师资队伍优化也是一个相对的渐进过程,优化的标准和措施与所处时代、社会背景及其自身所处发展阶段和学科特色有关。环境工程专业特点要求师资队伍结构合理、质量可靠。“工程流体力学”与“水污染控制工程”是本专业的主要技术基础课和主干专业课,两门课程在讲授过程中存在着千丝万缕的必然联系,这就对师资配置和师资队伍建设提出了更高的要求。首先,建立高质量的师资队伍,定期或不定期对教师进行专业培训和实践工程训练,要求讲授“工程流体力学”和“水污染控制工程”两门课程的教师对两个学科均有一定的研究,或者承担一定量研究科研工作,洞悉当前“工程流体力学”和“水污染控制工程”发展的最新前沿理论和技术;其次,在师资配置方面,要求讲授“工程流体力学”的教师对“水污染控制工程”有一定的研究或承担相关科研项目,讲授“水污染控制工程”的教师对“工程流体力学”有扎实的理论研究或承担相关的科研项目;第三,建立教师研讨会制度,讲授“工程流体力学”的和讲授“水污染控制工程”的教师定期或不定期举行教学研讨会,避免两门课程的讲授内容出现彼此分裂现象。如果在师资配置中,讲授“工程流体力学”的教师毕业于力学专业,即使讲授“工程流体力学”的教师对力学有很高的造诣,对该门课程的讲授有声有色,但如果该教师对环境工程专业“水污染控制工程”专业理论知识或实践工程知之甚少,那么在教学过程中,必然不能够将“工程流体力学”与“水污染控制工程”教学内容相结合,对环境工程专业学生来说,这样的师资配置,必定不是最优化的师资配置。

四、改革考核方式

工程流体力学论文第3篇

摘要工程流体力学在工程中广泛应用,本文对工程流体力学的背景,发展,内容,应用,分支和前景做了简单介绍。

关键词工程流体力学 发展史 内容应用 发展前景

一、背景

在人类历史上,面对河道决堤,洪期到来,人类束手无策的案例数不胜数,还有河田的干旱,河运交通的堵塞给人类带来的不便也是不计其数。但是随着人类文明的发展,人类开始对河水治理,桥梁建造,农业灌溉,河水航运等有了较多的需求,人类同时也就对水流运动的规律有了较多的需求和经验。但是要合理自如的控制和运用流体,人类就需要一个比较系统的学科理论去指导,于是工程流体力学的诞生已经迫在眉睫。

二、发展史

中国史上的大禹治水,李冰父子建立的都江堰,就是对水认识的萌芽,古罗马人也在早期就建立起了比较完善的供水管道系统。但是对流体力学一个比较科学的认识还是要在公元前250年左右古希腊伟大的科学家阿基米德写的《论浮体》后,这本书对流体运动做了一个比较科学的总结,可以算得上是流体力学的鼻祖了。很遗憾的是在接下来的很长一段时间内,因为种种原因,流体力学并没有得到进一步发展。直到16世纪以后,西方资本主义国家的生产力的迅速发展和资本主义制度的不断完善,以及政府对科学事业的政策和资金的鼓励,这才给各科学以及流体力学发展创造了良好的环境。

17世纪,人类伟大的科学家牛顿对流体有了初步比较深入的研究,他通过不断试验提出了牛顿内摩擦定律,黏性运动的流体符合牛顿摩擦定律。接着拉格朗日和欧拉提出了描述流体运动的二种方法拉格朗日法和欧拉法,拉格朗日法着眼于流体个支点的运动情况,研究各质点的运动历程,最后综合来获得总体情况,欧拉法责只着眼于流体经过流场中各空间点时的运动情况。然后有普朗特的混合长度理论,法国皮托发明了测流速的皮托管,达朗贝尔利用这些得出了流体中运动的物体阻力于速度有平方关系。欧拉总结出了欧拉运动微分方程(z+p/ρg+u*u/2g=C),伯努利又对管道流体做了多次试验得出了经典的伯努力方程(p+ρgz+(1/2)*ρv^2=C式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度;z 为铅垂高度;g为重力加速度。),它是能量守恒和转换定律在工程流体力学中的具体体现。19世纪以后,随着生产力的进一步发展,尤其是航空方面的运用,导致古典流体力学和实验流体力学的日益结合,逐渐形成了理论与实践并重的现代流体力学。随后流体力学进入新的阶段。

三、研究内容及应用

工程流体力学是一门研究工程中气体和液体运动规律的一门学科,他是基础力学的一个分支,它主要是以牛顿运动定律和质量守恒定律为基础的。流体力学有三个基本及假设:质量守恒,动量守恒,连续体假设。

流体力学广泛应用在航天,石油和天然气开采,地下水的开发利用,武器的爆炸,沙漠迁移等等,但是工程流体力学基本是指在工程中的应用,包括城市的生活和工业用水,水厂修建水塔,这些就需要计算好各水井的布置位置,水管直径,长度,动力,途径等等。另外在桥梁上,就需要对河水各个数据的掌握,以便对桥梁涵洞,配筋的设计。还有就是在高层建筑中,我们也要运用到空气动力学研究风荷载对建筑物的影响。在通风内燃机等的设计中,还要计算好空气流动规律,以便控制空气流量,燃气输送,降尘降温等留力学问题。我国的三峡大坝,葛洲坝等各大水利枢纽工程就是流体力学的宏伟体现。还有我国近年来航天工程中对流体力学的运用也是淋漓尽致。

四、研究方法

工程流体力学研究方法同一般科学研究方法大同小异,主要还是归结在现场观测,实验总结,建立理论,数值计算等。由于流体力学理论的不健全性,实验总结和现场观测尤为重要,流体力学应建立比较完善的观测站,另外还需要建立足够实验室去不断实验,不断模拟实践得出总结性结论。

五、流体力学分支

近几十年来,流体力学科学随着现代化生产建设的飞速发展和近代科学技术的不断进步,研究的范围越来越广,新的科学分支不断涌现出来,比如计算流体力学,随机流体力学,环境流体力学,能源流体力学,工业流体力学等等。

六、发展前景

从人类开始接触认识流体力学到现在的2千多年,特别是20世纪以来工程流体力学得到了广泛的应用和飞速的发展。人类已经可以用现有的理论体系去解决生活中的绝大多数问题。但是人类对流体力学并没有完全了解,比如一些复杂的流体运动人类还是无法用系统科学的理论去解释,只能凭靠经验去解决许多问题,所以流体力学有很大的发展前景流体力学还需要我们去完善它的理论基础以及提出新的理论。

参考文献:

[1]禹华谦.工程流体力学.西南交大出版社.

工程流体力学论文第4篇

关键词:物流工程;交通运输;人才培养;课程体系

中图分类号:G641 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)32-0160-03

一、概述

物流业的发展水平是衡量一个国家经济发展水平的重要指标,作为为商品流通提供服务的行业,特别是在电子商务急速发展的带动下,物流业已成为我国经济发展的重要组成部分和新的经济增长点。近几年,国家相关部门通过了《物流业发展中长期规划》及相关的支持物流产业发展政策,提出了到2020年基本建立现代物流服务体系,降低物流成本,提高经济整体运行效率和效益的目标。

物流业的发展,带动了物流人才的需求,也一定会对高端物流人才提出更高要求,据相关文献[1],我国对高级物流人才的需求每年都以15%的速度在增长。总的来说,物流人才分为两大类:一类是物流管理人才,一类是物流工程人才。目前前者的数量相对较多,培养模式较为完善,而后者以某些专业为特色的物流工程人才较为匮乏,培养模式也不成体系。主要是因为具有专业特色的物流工程是一个复合性的新兴交叉学科,需要以专业特色为基础,从系统科学的角度对物流工程方面的规划、建设、管理、信息、技术等多系统进行了研究。因此,物流工程不同于物流管理,应是一个具有专业背景和专业特色的交叉性复杂学科。

如何培养出具有专业特色的创新型物流工程高端人才成为了高等教育的重要研究课题。本文将结合交通运输工程专业特色,以此专业为背景,对物流工程专业人才特质进行探讨,提出卓越工程师人才培养模式,对加快物流工程专业人才培养、促进现代物流产业发展具有重要作用。

二、物流工程专业人才特色

教育部颁布的《全国普通高等学校本科专业目录》(2004)中,将物流本科专业主要分为两类:一类是归属于管理学内的工商管理(代码1102)中的物流管理专业;另一类是归属于工学内的交通运输(代码0812)中的物流工程专业。本文研究的则是后一种情况。物流工程专业大都是依据各高校的某些较强的工科专业延伸而设立的,各自的物流工程专业都体现了背景专业的特色。如以机械专业为背景的物流工程特色是物流工具、设施设备等;以计算机、控制学科为背景的物流工程特色是物流信息、货物跟踪等;以交通运输工程学科为背景的物流工程特色是综合运输体系、货物运输组织等。因此这些具有不同特色的物流工程专业大都设立在不同的专业学院,人才培养模式也将与特长专业相结合,制定出适合背景专业优势的物流工程人才培养模式。

1.“T”型人才特征。物流工程具有复杂交叉学科的特性,集聚了多学科专业知识和科学方法,其主要包括社会、经济、管理、信息等学科及相应的背景工程学科,是这些学科的交叉性的新兴学科,其特征是社会科学、自然科学及工程技术的交融结合,具有很强的实用性、工程性、复杂性、动态性等特点。因此,物流工程专业培养的人才属于复合性T字人才,和物流管理人才不同的是,在掌握基本的物流基础知识和现代物流基本技术的基础上,还必须具有工程思维和系统性思维的能力,每个学生应发挥自己的特长,如数据分析能力、编程能力或者系统规划能力,以满足物流行业针对性的人才需求。

针对交通运输工程专业背景的物流工程人才,在掌握物流专业基础知识和基本技能的基础上,不仅必须具备工程学科的思维能力,还必须具备专业特色能力,如解决物流系统中与货运相关的交通问题的能力。

2.企业物流和社会物流。目前的物流行业高等人才大都从事的是和企业物流相关的工作,企业物流注重的是对企业生产、运输流程的规划和调整,最终达到节约企业运营成本的目的。随着物流基础设施建设及社会物流系统的发展,为了满足行业对于社会物流相关人才的需求,高校应转变思维,在掌握企业物流基本知识的前提下,将社会物流的思维理念融入到人才培养的过程中。扩展视野,以全社会为研究范畴,研究社会物流体系结构和运行规律;研究流通网络分布是否合理、流通的渠道是否通畅;如何进行科学管理和有效控制、采用先进的技术来保证物流的高效率低成本运行等。

社会物流系统研究主体将是全社会,具有不确定性、动态性、复杂性等特征。如全社会物流成本问题、综合交通基础设施布局问题、物流节点布局问题、物流搬运设施设备等问题、物流行业标准问题、物流政策法规问题等。物流工程专业大都研究社会物流系统问题。

3.交通运输工程和物流工程。针对大部分非专业人士,提到物流,第一反应就是货物运输,将物流与运输混为一谈。对于交通运输工程与物流工程这两个不同的专业,两者既有交叉又有不同点。

交通运输工程是研究支撑人和物移动的基础设施规划、建设、运营、管理及相关的交通运输组织优化、交通信息及智能技术等的学科。人的移动是客运,物的移动是货运,而货运又是物流工程中的重要环节,也是物流系统需要研究的重要内容。因此,在交通运输工程学科支撑下的物流工程学科具有鲜明的专业特色,如何发挥交通运输工程专业优势去建设具有专业特色的物流工程专业是我们要研究的重要课题。

物流工程学科和交通运输工程学科的交叉知识非常普遍。加强交通信息、交通控制、交通知识的渗透,可以培养物流工程专业学生的物流仿真、货物跟踪、路径优化等方面的能力;加强以传统水运管理科学的知识渗透,则可以培养学生港口物流专业方面的能力;加强交通规划和管理知识的渗透,则可以培养学生物流配送网络和节点规划方面的能力。

三、人才培养模式的创新

创新是培养模式的精髓,如何通过创新的人才培养模式去培养出具有创新思维和创新成果的专业性人才。所谓创新就是改变传统培养模式中的不足,提出培养适应社会经济发展需求的创新型人才的培养模式。是否是创新的人才培养模式要以培养成果来加以检验,而成果就是培养出来的人才,即培养的人才是否是创新型的,而要实现创新型人才培养的目标,一定是通过创新性的课程体系、创新性的教学方法及创新性的师资来达成培养目标。

物流工程专业创新性人才培养模式要结合专业特色。如具有交通运输工程专业特色,具体体现在培养目标、课程体系、教学方法及师资配备等多方面,充分体现了交通运输工程专业的特色。

1.人才培养目标的确立。具有交通运输工程专业特色的物流工程专业人才培养目标,不仅要培养物流工程专业的普适性人才,更应培养具有交通运输工程专业特色的专业性人才。

人才培养目标要适应社会需求,培养具有人文社会科学素养、社会责任感、工程职业道德、国际视野和工程实践学习经历;掌握从事具体交通运输工程特色的物流工程与管理工作所需的相关科学知识,以及物流工程与综合交通运输体系交叉的基础知识、基本理论和技术手段;具备综合运用所学知识和技术手段并考虑经济、环境、法律、法规、安全等制约因素解决工程实际问题的能力;能胜任物流工程及相关(如交通运输)领域的规划、设计、运营、管理、咨询、研究、等工作;并能面向未来,具备创新意识以及终身学习、环境适应和团队合作能力;具有专业特色的综合性物流工程专业的卓越人才。

物流工程专业依托交通运输工程专业的支撑,培养的人才在掌握物流基础知识的前提下,需要熟练掌握社会物流系统中的基础设施规划与设计,货物运输组织、管理及控制,企业物流的运作、管理控制过程及物流方案设计优化。

经过卓越工程师专业的培养,其目标是使学生在专业知识方面能够掌握物流工程及交叉的交通运输工程方面的专业基础理论与基本知识,具有运用物流及交通运输技术综合分析和解决物流系统规划与货运交通等工程问题的基本能力。

总之,依托交通运输工程特色专业的物流工程人才应该掌握以下几方面的专业知识和技能:(1)物流工程与交通运输工程学科的基础理论与方法。(2)针对物流工程系统中的专业问题,掌握提出问题、分析问题、处理问题的基本方法与技能。(3)针对物流系统中有关的交通问题,要有系统观点、工程理念去分析问题、解决问题的思维和能力。(4)熟悉国家及政府管理部门关于物流与交通运输发展的法规、政策及规定,掌握现代物流体系及交通运输发展的动态及前沿。(5)要有自我学习、不断更新、不断进取的能力。

2.课程体系。课程体系建设是实现培养目标的重要环节,好的课程体系能够达成培养目标,也是人才培养的重要内容,课程体系是学生获得许多能力的重要途径。要想培养学生的理论知识能力、创新实践能力、自我学习能力,必须要建立科学系统、富有创新思维、理论与实践相结合的课程体系。

在培养目标中已分析了专业人才需要掌握的基本理论和专业技能,课程体系建设应该围绕培养目标展开。针对以交通运输工程学科为背景的物流工程专业,在分析专业特色的基础上,课程体系应以模块形式加以构建。各模块之间既有内在关联又有内容上的区别;在模块内部使用公共的基础理论知识,避免原有课程设置中的许多基础知识在多门课程中重复,既能节约课时,又能够提升学生学习的积极性;由几大模块构成完整的课程体系。

针对我校的物流工程专业,在充分调查现有课程体系成效的基础上,分析现有课程体系的不足,在借鉴国内外高校成功课程体系的基础上,充分听取专业人士意见,对课程体系展开调整优化。初步设想建设以下几大模块:(1)公共基础知识模块。主要是数学、外语、计算机、人文课程等,培养学生科学素养和基本知识能力。(2)专业基础知识模块。主要是交通运输工程和物流工程中的基本概念及专业可能用到的方法论方面的课程,如概论、专业基础课程、运筹学、建模方法、数据分析、仿真等。(3)物流工程与货运交通专业模块。主要是围绕物流工程和交通工程中的有关社会物流系统而展开的课程,以传授专业知识与技能,如物流系统规划、设计、物流节点规划设计、货运交通等。(4)物流管理模块。主要是针对企业物流方面展开的课程,包括供应链管理、仓储管理、物流设施设备等。(5)教学实践创新模块。主要是锻炼学生的实践、创新、综合能力,主要通过创新大赛、创新课题、课程设计及产学研合作基地实习加以完成。(6)毕业论文设计模块。毕业论文及设计主要来检验学生通过四年的学习,综合运用专业知识的能力及发展潜力。

3.教学方法的创新。教学方法的创新应围绕培养目标在整个教学过程中始终贯彻创新的教学方法和手段,主要体现在教学过程中综合运用各种现代化教学方法,其主要有以下几种:(1)理论教学的创新。在理论教学过程中,在传授经典理论的同时,引入该学科的前沿性知识及探索性问题,增强学生的理论创新能力。(2)案例教学。在理论教学的同时,将实际工程案例引入课堂,也可聘请校外具有实际工程经验的专家进入课堂进行案例教学,将理论知识与实际工程融合贯通,加强学生对实际工程问题的认识能力及应用理论知识解决实际工程问题的创新能力。(3)实践教学。实践教学可以采用多种形式,如理论教学过程中,结合工程实际问题,让学生自己去现场调查,分析问题,提出解决问题的方法;还可以让学生到产学研合作单位进行教学实践,参与到实际工程项目,体验理论知识与实际问题的结合。(4)研讨试教学。研讨试教学将围绕某个探索性问题或者实际性工程问题,将学生分成若干小组展开研讨,培养学生分析问题、解决问题的能力,及团队合作精神和组织协调沟通能力,同时有利于提升学生的创新思维能力。(5)论坛试教学。组织专家论坛、企业家论坛及教师学生论坛,也可以聘请知名专家学者、企业家开设各类学术讲座,充分利用专家、企业家的理论前沿知识和工程实践经验,引导学生创新意识。另外,在创新教学过程中将充分利用校内外各种资源(如实验室、产学研基地、项目合作等),不断更新教学内容和改进教学方法。

在建立创新教学方法的同时,充分利用我校交通运输工程为国家一级重点学科的优势,尝试建立本科“导师制”,将物流工程专业本科生分由若干导师指导,围绕教师的研究方向和科研课题,指导学生参与理论及实际研究,让学生在本科阶段提前进入导师的研究领域,参与解决实际工程问题的科研活动,培养学生的研究兴趣和创新能力。

4.师资力量的配套。师资力量是物流工程专业人才培养的关键因素。名师出高徒,我校的物流工程专业师资应该大力引进,引进学术带头人及青年优秀人才;同时,对现有师资要进行培训、进修,为其提供出国进修和研讨的机会,还可以派青年教师去物流企业挂职学习,更好地了解物流的运作模式,将实际应用中的问题带回学校,让物流工程专业更贴合社会需求;加大校企合作的力度,特别是物流工程这种立足于应用实践的学科,更应该多邀请行业专家学者或物流企业家来学校讲学,进行合作交流,开阔学生的视野,加深学生对于物流行业发展的认识。

5.教材资料的更新。教材资料是人才培养的根本,教材也需要有专业特色,目前,国内高校的物流工程专业尚没有形成具有特色的教材体系。当务之急,具有相同特色(如交通运输特色)的各高校间应加强合作与交流,组织物流工程、交通工程、物流管理等多领域的专家、学者共同研究和编写物流工程学科的系列教材。对于国外优秀的物流工程类教材,应加以引进和翻译,尤其是国外物流工程及货运交通相关案例书籍的引进和翻译;对于国内实际物流工程案例加以整理,编写成课程案例集。经典理论、学科前沿及工程案例等教材资料体系对培养卓越工程师人才是极其重要的。

四、结语

作为实用性、工程性很强的物流工程专业培养出的创新人才,对促进经济社会发展、提升物流系统效率、降低物流成本、提高服务水平具有重要作用。同时,随着社会的进步,经济发展水平的提高,商业模式的改变,对物流工程专业人才的需求迅速增加,高校作为培养输送人才的基地,必须要紧紧把握物流工程专业发展的方向,围绕学科优势,制定适应社会需求的人才培养目标和创新性的人才培养模式。

参考文献:

[1]林兆花,燕珍,蔡晓丽.物流工程专业应用创新型人才培养模式探析[J].物流技术,2013,32(2):258-288.

[2]张明会,唐四元.物流工程专业人才培养模式探讨[J].物流教学,2007.

工程流体力学论文第5篇

关键词 工程流体力学 教学效果 教学手段

中图分类号:G424 文献标识码:A

To Investigate the Effect of Improving the

Teaching of Engineering Fluid Mechanics

GUO Liping

(School of Petroleum Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing, Heilongjiang 163318)

Abstract The characteristics and teaching practical engineering fluid mechanics courses, combining the current teaching problems arise on how to improve teaching effectiveness programs were studied. Can take advantage of advanced research tools aided teaching to enhance students 'interest in learning, using a combination of multimedia and traditional teaching methods to improve classroom teaching through innovative practices to improve students' ability to apply knowledge and innovation.

Key words engineering fluid mechanics; teaching effects; teaching approach

1 工程流体力学教学现状

1.1 课程难于学习

工程流体力学以高等数学、线性代数、大学物理、工程力学、工程热力学等多门课程为基础,通过本课程的学习培养学生具有初步对工程问题的简化能力,具备一定的分析与计算能力,是学习有关后继课程和从事专业技术工作的基础。由于该课程中的理论推导部分应用了较多微积分、微分方程等数学知识,再加上大多数学生没有实际的工程概念,在实际教学过程中,大部分学生反映:该课程的理论知识抽象、难于理解,概念和方程占的比例较多,对高等数学、线性代数知识要求较高,理论知识与工程实践结合难度较大。①总而言之,在传统的注入式教学模式下,对大部分学生来说,“工程流体力学”是一门非常不好学的课程。

1.2 理论知识与实际应用脱节

在大部分工科院校的工程流体力学课程教学中,课题主要教给学生讲授本课程的基本概念、基本理论及公式推导,这些在教学实际过程及考核时基本都可以完成。这种指导思想下完成的教学效果是,学生可能只会对考核中出现的知识点做机械的符号记忆,如果在后续专业课的学习时或工程生产实际中,涉及到工程流体力学的相关知识,学生们会无从下手,找不到合适的解决问题的方法。

1.3 传统教学方式的缺陷

传统的板书教学模式已有悠久历史,教学理论非常成熟,已经积累了大量的教学经验。在传统教学过程中,一般是通过教师的生动、形象的讲述,学生相对易于接受,老师与学生之间也可以面对面地探讨一些疑难问题。而对于工程流体力学这门课程而言,教学内容不可避免地会涉及到一些类似数学公式的推导,传统的板书教学方式能够留给学生更多的思考时间,同时,也能够加深学生对公式推导过程的理解,加强记忆。由于传统的教学模式主要是依靠粉笔与黑板的教学条件,教师是教学模式的主体,教师表达能力的好坏、知识的丰富程度严重影响教学效果,与此同时,教学效率也非常低下,在有限的学时,很难使教学内容丰富,由此也扼杀了学生创意的产生和个性的发挥。②

1.4 多媒体应用的弊端

多媒体是一种把文本、图像、视频、动画和声音等信息的媒体集成在一起,并通过计算机综合处理和控制的一种信息技术。多媒体教学具有教学形象、生动、具体、信息量大、易于理解的优点。在各高等院校专业课的教学过程中得到了广泛应用,给教学工作带来了极大的方便。一方面,借助于多媒体教学不仅可以在一定程度上吸引学生的注意力,减轻教师板书的劳动量,另一方面是可以将一些复杂的、难于形象描述的流体流动现象和工程实际的图像资料清晰地展现给学生,使教学内容直观明了。同时,课堂气氛动静结合、增强互动性。与此同时也存在一些弊端:③由于大学课程教学内容进程快,信息容量大,一环紧扣一环,即使是传统的教学模式下,在中、小学课堂上出现的活泼、互动的启发式教学场面,在大学课堂教学时很难出现。

2 如何提高工程流体力学课程教学效果

2.1 充分利用先进的科研手段辅助教学

工程流体力学这一课程中涉及到的流场描述等知识点理论抽象、方程较多,仅借助于多媒体演示等手段教学,效果并不很好。如果将先进的科研手段辅助教学,例如将先进的激光粒子测速技术(PIV)应用到“工程流体力学”的教学过程中,④比如可应用拉格朗日描述流体流动和欧拉描述流体流动、紊流和层流流动的特点、圆管中流体紊流和层流轴向速度分布特征等相关章节中,借助于先进流体流动测试技术,能够使学生对抽象的理论进行深刻的理解,同时可激发学生对课程内容进行深入探索、从事科学研究的兴趣。

2.2 传统教学方式与多媒体教学手段相结合

多媒体教学技术的发展并不意味着必须摒弃一切传统的教学手段和方法,如果将传统教学方式与多媒体教学手段相结合,扬长避短,发挥各自的优势,提高课堂教学效果。对于工程流体力学这门工科专业基础课程,在进行复杂的理论公式推导教学时,经验证明:如果教师使用板书的教学方式,在黑板上一步一步推导,而不是使用多媒体,打出一系列的数学符号,这样既可以给学生更多的思考时间,又能够使学生理解公式推导过程,使学生的记忆加强。而对于一些基本概念和特定的流体流动现象,可以借助于多媒体教学手段,加深学生对基本概念和流体流动现象的理解与认识。

2.3 构建学生创新实践操作平台

工程流体力学是一门建立在实验研究基础上的学科,也是一门实验科学。很多流体力学理论都是通过实验研究建立起来的,一些理论分析得出的结论也需要实验来证实,而实验又必须在理论分析所得出结论的指导下进行。因此实验是工程流体力学课程的必不可少部分,是非常重要的教学环节。它不但可以验证理论研究结果,同时,在帮助学生学好工程流体力学这门课程的基础上,培养学生进行科学探索、创新能力和独立工作重要环节。虽然目前大多数高校都把实验教学列为工程流体力学课程教学的一部分,贯穿于课程始终。但大多以验证性实验为主,实验教学方法单调,又有师资力量、实验课时和实验设备等多种因素的制约,学生实际可选择的范围很小,在很大程度上限制了学生独立思考、分析问题、解决问题的能力,不能很好实现工程流体力学实验教学的目的。因此,建立学生创新实践操作平台,在完成课程基础理论验证实验的基础上,结合不同专业学生知识体系和将要从事的领域,开设创新实验,以此来激发学生的学习兴趣,培养创新能力。

3 结束语

为提高工程流体力学课程的教学效果,可以通过利用先进的科研手段辅助教学来提高学生学习兴趣,采用传统教学与多媒体教学相结合方式进行“教”,通过学生创新实践来提高学生对知识的应用能力和创新能力。

注释

① 黄芬霞.石油工程专业流体力学课程的教学改革探讨与实践[J].考索・探微,2013.12(1):231-232.

② 陈晓珊,洪文鹏等.工程流体力学课程改革的思考[J].东北电力大学学报,2003.6(3):54-56.

工程流体力学论文第6篇

[关键词]工程流体力学 教学方法 改革 工程实践

一、提炼课程核心思想、调整教学内容

近几年来,随着我国及上海市海洋战略布局和海洋经济的发展,上海海洋大学作为一所以海洋、水产和食品为特色的高校,在学科和专业建设方面取得了较大进步,《工程流体力学》作为一门专业基础理论课,其地位愈来愈显得重要。其中海洋学院、食品学院和工程学院几十年来在本科和研究生教育中,一直将《工程流体力学》和《高等流体力学》作为一门相当重要的专业基础课。特别是,工程学院的机制专业将《工程流体力学》作为该专业学生的一门必修课,随着学校的发展,这门课程必将渗透到生命学院的水产、水生物、设施渔业、水环境等专业和方向中。目前根据已定的教学计划,每学年有近650名学生学习这门课,由于各专业对其内容眼球的不同,需要结合各专业的特点,提炼课程核心思想、调整教学内容,通过不同的模块组合,确实提高学生的学习兴趣,促进教学质量的提高。

上海海洋大学《工程流体力学》任课教师根据多年的教学大纲及要求编写了“工程流体力学”教材,同时完成了配套教材的ppt电子教案,要求学生掌握流体力学的基本知识、原理和计算方法,主要包括:静平衡微分方程、流体对固壁的总压力、流体运动的描述、伯努利方程、动量(矩)方程、量纲分析、相似原理、绕流阻力等。在弄清概念,掌握理论的基础上,能够学会运用基本理论分析解决实际问题,并掌握基本的实验技能,为从事专业工作、科研和其他专业课的学习打下基础。为了便于学生的自主学习,又出版了配套教材的“工程流体力学习题解析”一书。同时根据实际工程需要,将《工程流体力学》的教学内容分为3个层次,即流体力学的基础理论、流体力学知识与进展、流体力学应用与实践, 克服了以往过分重视理论知识的介绍,轻视其应用的弊端。此外,还相继开出了流体力学独立实验课、计算流体力学等。

同时,根据不同专业的具体需求,在课程设置、教学内容上都作了许多相应的调整。例如在全校新开了“工程流体力学的应用”课程,受到了学生们的欢迎,选修这门课的学生相当多,容量达95%以上。并设计了不同的模块组合,对机械专业的学生,在已完成《工程流体力学》教材的二版修订中,在第8章中增加了明渠流动内容,增加了水波理论等内容;针对食品专业的需要,增加了气体及热力学类内容,并补充五套自测题供学生选用,确实提高了学生的学习兴趣,并促进了教学质量的提高。

二、改进教学手段,优化教学过程,加强教学互动

由流体力学团队编写的《工程流体力学》教材,于2006年由上海交通大学出版社出版,同时出版了与之配套的“工程流体力学习题解析”,为了便于教师教学,同时制作了与本教材配套的制作精美、图文并貌的CAI课件,生动地描述了流体力学的一些理论及现象,大大减轻了流体力学理论的学习难度,提高了学生学习的兴趣和效率。这些系列教材的出版,对该课程的建设和质量提升,起到了非常重要的作用。不但受到了本校学生的好评,同时还受到陕西理工大学、中国民航大学、浙江海洋学院及天津城市建设管理职业技术学院等许多学校的欢迎,这些学校对系列教材给予了充分肯定。图书发行突破2万本,出版方已无库存。

充分利用网络资源,将课堂理论教学教案、主讲教师课堂教学的部分录像进行网上共享,使用录像片、流体力学演示实验教学片、电子教材等多媒体教学手段,使学生感到难以接受的流动力学概念变得十分生动具体,加深对教材内容的理解,提高教学质量。使学生能够随时复习、预习相应的课堂教学内容。同时充分利用上海海洋大学的E-Class网络平台,进行网络实时习题、例题解答,以及课后答疑网络资源及软硬件的建设,形成师生交流的互动平台,真正提高网络教学的实用性。强调计算机在流体力学教学中的应用

在充分利用现代教学手段的同时,不能忽视传统教学方法的作用。本课程采用多媒体与板书相结合的教学模式,充分利用多媒体教学信息量大,图像清晰生动的特点, 结合传统板书讲解复杂理论推导的优点,不仅直观清晰,一目了然,而且对重点部分又能反复讲解,以达到学生基本理解并具有一定想象能力。例如在讲解研究流体运动的两种方法:质点法和空间点法时,多媒体上会出现公交车客流量观察方法的动画,使学生既易于分清这两种方法的不同,同时又强调一个相同的目的。又如在讲到流体的漩涡运动时,有龙卷风作强烈旋转运动的画面;讲到伯努利方程时,有踢任意球进球门的画面。理论教学上严谨,但是动画及多媒体生动、形象,使得学生在学习时既不感到枯燥,同时又能加强对基本理论的理解。由于学生数很多,教学上采用大班课的形式(基本上每个教学班有近100名学生),多媒体教学发挥了很大的作用。它使繁冗的公式推导成为一个简单的讲解过程,将复杂的流体运动生动形象地表现出来,同时对重点和难点反复在黑板上演示讲解。这两个方法相辅相承,取得了很好的教学效果。这种授课方式既有利于避免研究生因长时间精力高度集中而产生疲劳,又有利于他们理解并掌握复杂的流体力学基本理论。

2008年“工程流体力学”教材获上海海洋大学教学成果一等奖。作为普通高校重点教材建设项目之一,2009年被上海市教委评为优秀教材三等奖,2011年获得上海市教委重点课程建设项目(沪教委高〔2011〕48号),极大地提高了上海海洋大学来在流体力学行业的影响力。

三、完善实验教学条件,形成完整的教学实验体系

在注重理论教学的同时,加强实验教学环节,2011年3月由上海海洋大学主编的《力学基础实验指导-理论力学、材料力学、流体力学》,由同济大学出版社正式出版发行,其中的流体力学部分(第三大部分),从根本上解决了实验指导书与实验仪器不配套的问题,有效提高了流体力学实验教学质量。2009年下半年新添置了多功能流体力学实验装置、动量定理实验仪、流动图形显示仪、毕托管测速实验仪、虹吸管实验仪、势流叠加仪、空化实验仪等流体力学实验设备,新开设了大量的设计型和创新型流体力学实验,使学生、教师互动,用实验数据来验证理论,来观察抽象的流体运动;用理论知识解释一些流体现象,发现新的现象。这种教学手段提高了教学效果。同时在互动中,将有关科研上对于流体力学的一些热点问题以讨论的形式引入教学,充分地调动了学生的学习热情。通过实验验证加强感性认识:在许多重点和难点的地方,基本上有配套的实验,从实验中学习,既能培养学生从实践中发现问题并进行深入分析的思维习惯,激发他们的学习热情,同时也是加强印象、加深理解、克服难点的手段之一。

针对个别专业的特殊需要,开设了流体力学独立实验课。实际的流体运动非常复杂,因此通过流体力学实验是揭示流体运动规律的一种重要手段,为了帮助学生加深对所学理论的理解,更好的用所学理论解决生产实际中的问题,经过多方筹建,2009年我校海洋环境专业开设流体力学独立实验课,共16学时,实验内容主要包括:能量方程实验、雷诺实验、动量定律实验、沿程水头损失实验、局部水头损失实验、毕托管测速实验、管道测流量实验、流动显示实验、虹吸实验及势流叠加实验等;针对食品专业的需要,开设了气体及热力学类实验。

四、实现教学和科研的互动

在任课教师积极参加各类相关的学习与培训的同时,强化任课教师的科研观念,以科研带动教学,以教学促进科研,进行有效的纵、横向科研联合。任课教师积极参与各类教学改革和科研项目,如深水网箱水动力研究、渔船螺旋桨软件系统设计、人工鱼礁流场分析、海洋结构物的流固偶合分析、海洋波浪能的研究开发等。通过这些项目的研究,加深了对流体力学在海洋科学中实际应用和最新进展的了解。在毕业设计环节,每年选作以流体力学基础理论及其工程应用为毕业论文课题的本科学生20余人,研究生10人。取得多项教学改革和教学研究成果,并在生产实践中得到应用,如流体力学团队教师编制的“渔船螺旋桨系统设计软件”获得2007年上海海洋大学科技成果三等奖,该软件目前已被潍坊柴油机厂、玉林柴油机厂等国内主要柴油机生产厂家广泛应用。我校工程学院羊晓晟、侯淑荣、马利娜、沈小青同学的“一种新型海洋波浪能发电装置”项目,参加2011年由、中国科协、教育部、全国学联和地方政府共同主办的、在大连理工大学举行的第十二届“挑战杯”终审决赛,在全国1935所高校选送的16976件作品中突颍而出,获得“全国竞赛三等奖”。该项目由流体力学老师指导,并突破了波浪及流固耦合理论,极大地激发了学生对本课程的学习热情。今后,本课程将在大学生科技创新中发挥更大的作用。

五、教学效果的考核

《工程流体力学》课程具有理论性强、公式多、数理基础要求高的特点,为帮助学生的学习,仅仅通过教材讲解还远远不够,需要配套必要的习题。在现有基础上,更新试题内容,完善试题库建设,考虑到我校研究生教学的特点, 团队根据新编著教材的主要内容, 以章节为单位,精心筛选和编写了典型习题集,力图做到其中的习题一定要具有典型性。习题的数量不能多,更不能类似和重复,学生通过习题练习,能有效地掌握教材中的基本知识。提高试题质量,真正做到教考分离,促进教学质量的提高。该试题库具有以下功能:平台提供自动组卷、手动组卷、互动组卷,条件设定灵活全面;试卷自动转换成WORD文档,方便打印输出;自定义追加试题入库,采用WORD文档格式编辑批量入库。

在考核中,平时成绩、实验课成绩和期末成绩比例为15%、20%和65%。实践证明,该考核方法取得了很好的效果。

六、结语

总之,对于《工程流体力学》课程教学内容改革的初步探索分析,可以促进教学观念的改变,按此目标授课,对教师提出了更高的要求。同时,还可以促进教材建设、实验室建设及其仪器设备的更新,提高学生的动手能力及科研能力,从而实现“学有所用”,“教学相长”。

高等教育教学改革,特别是专业基础课程体系及教学内容的改革,是一个系统和长期艰巨的实践过程,专业教师任重而道远。只要不断努力和探索实践,就可以开拓出一条符合各个专业需求的、更加富有成效的新途径,取得更好的教改成果。

本文受“2011年度上海市教委重点课程建设项目(沪教委高〔2011〕48号)”资助

[参考文献]

[1]袁恩熙.工程流体力学[M].北京:石油工业出版社,2002.

[2]James A.Fay.Introduction to Fluid Mechanics.Cambridge: MIT Press,1994

[3]Bruce R Munson, Donald F.Young and Theodore H.Okiish. Fundamentals of Fluid Mechanics,5th Edition, New Delhi:John Wiley &Sons,2002

[4]Robert W.Fox,Philip J.Pritchard and Alan T McDonald. Fluid Mechanics,7th Edition. Hoboken:John Wiley&Sons,2009

[5]Frank M.White.Fluid Mechanics,6th Edition.New York: McGraw-Hill,2008

[6]毛根海.应用流体力学.北京:高等教育出版社,2006

工程流体力学论文第7篇

关键词:能源与动力工程;网络教学平台;混合式教育

作者简介:代乾(1981-),男,河北沧州人,天津城市建设学院能源与安全工程学院,讲师;王泽生(1964-),男,天津人,天津城市建设学院能源与安全工程学院,教授。(天津 300384)

基金项目:本文系天津城市建设学院2012年度教育教学改革与研究项目(项目编号:JG-1207)的研究成果。

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)05-0074-02

2012年9月,教育部颁布实施新的《普通高等学校本科专业目录(2012年)》,热能与动力本科专业更名为能源与动力工程专业。由专业名称可见该专业的内涵更加广阔和深远,从而也说明随着能源动力科学技术的飞速发展和新问题地提出,社会对人才的培养提出了新的要求。目前,大约有170多所高校设置了热能与动力工程专业。[1]随着经济的发展,能源与环境逐渐成为世界各国所面临的重大科技和社会问题。培养高素质的具有创新意识的能源工程专业人才是本学科义不容辞的责任。而热工系列课程作为重要的专业基础课程,其重要性不言而喻。合理的课程体系是体现教育教学理念的重要载体,是实现专业培养目标、构建学生知识结构的中心环节,建立适应社会主义市场经济发展需要、体现热能动力技术学科内在规律、科学合理的课程体系极为重要。[2]为了使该课程适应新的要求,非常有必要对其进行一定的改革,以培养适应21世纪社会发展需要的人才,同时对推动我国可持续发展战略具有重要的意义。

一、实施混合式教育方式

开发混合式学习方案的关键因素在于确定适当的时机,使用适当的混合方式,为适当的学生施行教学。而教师想要运用适当的混合方式需要考虑学习地点的设置、信息传输技术及时间的安排、教学策略和绩效援助策略等。[3]混合式教学模式一般可分为以下几个阶段:[4-6]

1.前期分析

学生作为学习活动的主体是有认知、有情感的,学生本身的知识水平、学习能力和社会特征都对学习的信息加工过程产生影响,教师进行学生特征分析有助于了解学生的学习准备和学习风格,从而为后面的学习环境设计和媒体的选择提供依据。

2.混合式教学的组织与管理

教师应按照教学进度有针对性地选择和设计教学活动,同时要参照已经设计好的课程目标、课程内容及其呈现形式,将其与具体的章节知识点相关联。教学活动的作用在于为学生创造具体的学习情境,并加强师生、生生之间的交流互动,因此恰当的教学策略对于教学活动的顺利展开尤为重要。

3.网络教学平台及教学资源建设

网络的对于教学来说不应当只是教学内容,而更多的应该是支持教学交互、教学评价和教学管理,教学交互、教学评价和教学管理是保证教学质量的重要环节,这就需要有一个集教学内容与管理、课堂教学、在线教学交互、在线教学评价、基于项目的协作学习、发展性教学评价和教学管理等功能于一体的网络教学平台来支撑混合式教学。本校对“工程热力学”、“传热学”、“工程流体力学”原有的教学网站进行了全面改版,并于2010年先后投入运行。其中“工程热力学”课程教学网站主页如图1所示。网站按照省部级精品课程的要求制作,网上教学内容详实,包括课程的概况、教学文件、习题及答案、实验实践教学等各种资源。学生可通过浏览网站学习更多的知识,这对课堂教育来说是一个非常有益的补充,并有助于实现教与学的互动。

二、教学内容优化

“工程流体力学”是理解能源动力系统工质流动与流量、能量分配的基础。“工程热力学”是研究如何充分和有效利用能量的学科,其基本内容是热力学基本定律和工质热物性、热过程的研究,是理解能源动力系统中能量转换基本规律和提高系统能源利用效率的理论基础。“传热学”研究热量传递的基本规律,是理解和控制能源动力系统热量传递过程的理论基础。“热工学”集成了“工程热力学”、“传热学”的基本理论和核心内容,为能源动力类安全工程专业等提供必要和少量学时的热工理论基础教育,也是其他非能源动力类专业节能技术及应用的理论基础课程。“热工测量技术”和“流体热工基础实验”课程则是关于“工程流体力学”、“工程热力学”、“传热学”的实验理论的技术基础课程,旨在揭示相关课程的实验研究目标、原理、方法以及应用。

1.热工系列课程间内容关联性分析

(1)“工程流体力学”与“工程热力学”在教学内容的关联性之处主要体现以下两个方面:“工程流体力学”中的一维无粘性重力流体流动能量方程(伯努利方程)与“工程热力学”中的热力学第一定律稳态稳流能量方程式具有相同的理论基础,后者是普遍适用的能量方程式,而后者是前者在一维无粘性重力流体条件下的特例和不同的表达方式;“工程流体力学”中的可压缩流体流动基础与“工程热力学”中的气体和蒸汽的流动研究对象及理论基础完全相同,只不过研究的侧重点不同,前者强调流动特性,后者注重能量传递与转换过程。

(2)“工程流体力学”与“传热学”课程在教学内容方面具有紧密的关联性和延续性,主要体现在“工程流体力学”中粘性流动方面与“传热学”中对流换热方面的相关内容,具体为:

1)研究对象均为传递现象,“工程流体力学”研究的是动量的传递,而“传热学”研究的则是热量的传递,其规律及分析方法具有类比性。首先,传递驱动力分别为速度差和温度差;其次,传递方式均为分子扩散和对流扩散,其中对于分子扩散基本规律两者具有类似的形式,即牛顿摩擦定律及傅里叶定律,也均有描述传递能力的物性参数,即运动粘度(m2/s)和热扩散系数(m2/s),而且流动边界层与热(温度)边界层具有相似的定义和相同的边界层结构;最后,描述传递现象的控制方程,即动量微分方程式(N-S方程)和能量微分方程,也具有相似的形式。这也是“传热学”中动热类比分析方法(类比律,即将阻力实验结果直接用于表面传热系数的计算)的理论基础。

2)如果粘性流体流经壁面且具有与壁面不同的温度时,就会同时发生动量传递和热量传递现象。此时“工程流体力学”与“传热学”研究的是同一现象的不同方面的特性,即阻力特性和传热特性。一般阻力特性是传热特性研究的基础,某些特殊情况(流动及对流换热具有耦合特征)下两者相互影响,如流体外掠平板的层流与紊流流动及对流换热、圆管内层流与紊流流动及对流换热、外掠圆柱的层流与紊流流动及对流换热、各类自由流动及对流换热等等。显然在此类教学内容中,“工程流体力学”是“传热学”的基础。

3)具有相同的分析、计算方法。正是由于动量方程和能量方程具有相似的形式,理论分析法(包括微分方程组求解及积分方程组求解)、模化实验方法(相似原理)、数值计算方法均可应用于阻力特性和传热特性的研究,甚至同一数值计算商业软件(如FLUENT、ANSYS、PHINICS等)可同时分析求解同一现象的阻力特性和传热特性。因此在研究方法上,“工程流体力学”与“传热学”是并行的或者说是相同的。

(3)“工程热力学”与“传热学”课程在教学内容具有关联性之处主要体现以下两个方面:“工程热力学”中有关热量传递只是讨论热力过程中热量传递的量,而“传热学”研究的是热量传递的机理、方式、影响因素、计算方法。在“热力学”中热量的单位是q(J/kg),而“传热学”中热量(热流密度)单位是q(W/m2),可见后者强调的是热量传递的速率及能力,而后者以前者的理论(即热力学第一定律—能量守恒规律)为基础;“工程热力学”中有关湿空气焓及含湿量变化规律与“传热学”中的热质交换有着内在联系。如电厂冷却塔中,“工程热力学”讨论了其工作原理及状态参数的变化,而“传热学”则讨论了其热湿交换的具体方式和传递速率。

2.热工系列课程教学内容体系优化原则

依据培养方案,流体热工系列课程时间安排顺序是“工程流体力学”—“工程热力学”—“传热学”(或“热工学”)—“热工测量技术”,“流体热工基础实验”课程与上述课程并行安排。因此,热工系列课程教学内容体系优化按照以下原则进行:

(1)安排在前的课程。教师除完成本课程教学内容外,须根据上述各课程之间知识点的关联性,有意识地为后续课程涉及的内容打下牢固的理论基础。“工程流体力学”课程的教师需要向“工程热力学”、“传热学”课程任课教师了解相关的内容,如一元绝热稳定流动的能量转换规律、相似原理等等,在“工程流体力学”的教学中兼顾这些内容的教学需求。

(2)安排在后的课程。教师依据上述各课程之间知识点的关联性分析,在相关内容的教学过程中,须了解前面课程任课教师的授课内容和方法,精选授课内容,避免不必要的重复,使该课程与前面课程有机衔接,且注意采取比较教学法,让学生更容易掌握课堂知识。

(3)“热工测量技术”和“流体热工基础实验”课程。课程任课教师应了解和引用其他理论课程相关教学内容,使实验教学与理论教学内容有机结合。如温度测量,教师除加强温度测量原理、仪表、标定及使用方法教学外,对于高速气流温度测量,需引用“工程热力学”中气流一维绝热流动能量方程以及滞止温度和气流温度的关系等相关理论知识,说明气流速度对温度测量误差的影响;而对于高温气流温度测量,需引用“传热学”的辐射换热相关理论,说明辐射对测温误差的影响以及消除误差的措施;而对于铠装热电偶或在加温度计套管情况下,还需引用“传热学”的通过肋壁导热的相关理论,说明套管的存在对温度测量误差的影响以及消除误差的措施。

三、结束语

经过一定时间的教学体验和学生的反馈表明,该教学模式使教学效果得到很大提高。笔者认为在以后的教学当中,要把这种模式继续深化并推广到其他课程的教学当中,热工系列课程的教学改革也必然会取得成功。

参考文献:

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