流体力学精品课程教学改革与实践

　　摘要：

　　流体力学作为工程技术类专业的一门基础课，其理论性强，知识点多，难度大，不容易被学生理解。在流体力学省级精品课程建设中，推行多媒体教学方式、实行分层次与类别教学模式和启发式实验教学模式；在流体力学课程中引入计算流体力学（CFD）的教学与实践，将科研立项与创新实践活动结合起来，达到巩固知识、加深理解以及培养创新能力的目的。

　　关键词：流体力学；教学改革；多媒体教学；分层次教学；实验教学；CFD

　　中图分类号：G6420；TU311 文献标志码：A 文章编号：

　　10052909（2014）02007404

　　流体力学是研究流体在外力作用下平衡和运动规律的一门学科，是力学的一个分支。随着科学技术的日益发展和进步，流体力学课程不再仅仅是热能与动力工程专业的基础课，也逐渐成为机械、环境、石油、化工、土木等工程技术类专业的主要基础课，是连接基础课和专业课之间的重要桥梁和纽带[1-3]。同时，流体力学又是一门历史悠久而富有新生命力的学科，它综合了张量、场论、复变函数、数值方法以及计算机知识和光学测量技术等知识。随着新理论与新技术的不断涌现，如何提高流体力学课程的教学质量，推进课程教学与实验的改革

　　是教育工作者面临的重要课题。

　　2008年笔者所在学校的流体力学课程被列为江苏省精品课程。在精品课程建设过程中，针对课堂教学与实践教学的不足，积极推进教学改革与实践创新。一是通过将新方法、新模式引入教学，积极探索新形势下传统流体力学课程教学模式与现代教育方式方法的融合[4-6]。二是针对不同层次学生对流体力学基础知识的不同需求，除按照学校各专业的总体培养计划进行教学之外，还在课堂教学与实践教学中推行分层次和分类别的教学模式，以达到教与学的统一，推进教与学的共同完善[7]。三是针对目前实验教学与课堂教学相互脱节的实际问题，推行任课教师指导实验教学的制度，将课堂教学与实验教学有机地结合在一起，将书本上的理论知识在实验中进行验证，实现课堂教学与实验教学的交融和互补，巩固学生对知识的理解，也调动学生的学习兴趣。此外，在实验教学中采用启发式教学模式，引导学生举一反三，培养学生的创新意识与能力 [8]。四是积极推行计算流体力学（Computational Fluid Dynamics， CFD）教学，将科研工作引入对学生的培养之中[9-10]。五是注重启发式、互动式、质疑式等教学方法的应用，吸引学生的注意力，提高课堂教学效果。

　　一、多媒体教学方式与传统教学方式的互补

　　积极推行多媒体教学方式与传统教学方式的有机结合。传统教学方法主要是教师利用板书进行教学，通过板书将理论分析、方程推导等演绎清楚，便于学生记好笔记，易于接受。教师与学生也能够实现良好的互动，教与学协调一致。但由于传统教学方式节奏较慢，在目前学时量减少的情况下难以完成繁重的教学任务，并且流体力学是一门理论与实践结合得十分紧密的学科，很多知识点可以通过影像和声音在多媒体上较好地展现出来，有助于加深学生对流体力学知识的认识和掌握。因此，多媒体课件在流体力学课程教学中发挥着重要的作用，它能将文本、图像、视频图像、动画与声音等信息集中展示，比传统的教学方法更为直观，更容易被学生理解和接受，并且能提供比传统教学方式大很多的信息量。因此，将多媒体教学与传统教学方式结合起来，达到优势互补是值得思考和研究的重大课题。需要明确的是，多媒体教学与传统教学方式处于同等重要的地位，二者不存在主次之分，只是互为补充。因此，将理论分析、方程推导等内容采用板书形式进行推导和分析，使学生能够了解基本方程的来龙去脉。对于推导过程繁琐且难于理解的部分，要将详细讲解和利用多媒体制作相应的图像、视频或动画说明结合起来，以强化学生的理解。比如流体微团的运动分析，通过对其平面的流动分析，可以知道流体微团平面运动时，其平动、线变形、转动、角变形可以表示为：