流体力学精品课程教学改革与实践(2)

　　显然，采用方程形式表示的亥姆霍斯速度分解定理较难理解；而用多媒体教学中的动画来表示则能很好地解释这种现象的发生和演变过程。如果将两者有机地结合起来，使枯燥、呆板的公式与形象的视频动画演示相互融合补充，有助于学生对流体微团运动分解定理的理解和对亥姆霍斯定理的记忆[5]。因此，教学中将多媒体教学与传统教学结合起来，可以起到事半功倍的效果。

　　二、分层次与分类别教学方法的运用

　　针对不同专业学生对流体力学知识的不同要求，在实际教学过程中采用分层次与分类别教学方法，将流体力学知识分为学术类与工程技术类。教学中以工程类教学作为主要模式，因为大多数学生面临就业，而只有少部分学生可能会继续深造。然而，在理论分析与方程推导中，应注重与高等数学、复变函数等知识的联系，以提高流体力学课程教学的学术性。比如对于连续性方程的推导，可以采用两种不同的方式进行推导。

　　第一种方法。在直角坐标系中取一个由空间点作用的固定不动的平行六面体元素，其棱边dx，dy，dz分别平行于坐标轴（图1所示）。

　　以上即为两种不同的连续方程推导方式，此外还有其他方式。对学术性要求较高的学生，第二种方式既能使学生掌握较为深奥的流体力学知识，同时又将高等数学中的微积分、复变函数、线性代数等知识与流体力学紧密结合在一起，为学生在更高的平台进行学习和深造奠定了理论基础。

　　三、实验教学与课堂教学的统一

　　实验教学是流体力学的重要教学手段，在流体力学课程教学中占有重要地位，是一个必不可少的教学环节。通过在实验中观察流动现象，能增强学生的感性认识，巩固已学过的基础理论知识；通过验证性实验能够验证所学过的流体力学原理，学会利用流体力学基本原理来分析和解释流体力学现象或者流体力学问题；通过实验学会利用各种仪器测量基本的流动参数，掌握一定的实验技能，有助于提高学生实际动手操作能力；通过实验获取相应的实验数据，通过对数据的整理、分析和撰写实验报告，能够培养学生在工程实际问题中的实验设计、数据整理与撰写报告的能力。因此，实际上可以将简单的流体力学实验看作是解决一个工程实践问题的全过程。

　　针对目前实验教学中存在的学生等、靠、要等较被动的问题，采取主要任课教师指导实验教学的方式。首先，通过课堂理论知识的讲解，帮助学生掌握理论分析的结果。然后，在审核通过学生的实验预习报告后再把学生带进实验室进行分组实验。在实验过程中注重学生动手能力的培养，一般3-4人为一组，测量—读数—数据计算调试设备等，做好分工协作，测量的数据须经教师审阅。在整理实验数据时，将实验结果与课堂教学得出的理论结果进行对比，分析二者之间存在的差距及误差的合理性。

　　此外，实验教学中应重视学生创新能力的培养。针对某一具体的实验，以课后作业的形式要求学生给出其具体实验的实现方式。学生给出的实验方式可能五花八门，有些甚至不切实际，但这种方法为他们提供了思考和创新的空间，培养了学生创新的思维与意识。有的学生提出的实验方式经过教师指导后，可借助学校的科研立项活动实现这种想法，或者以新型专利的形式申报课题。这既是对学生创新思维的一种鼓励，也能调动更多学生学习流体力学的积极性。例如，动量方程的验证实验，先让学生自己思考如何将动量方程的冲击力作用测量出来。有的学生提出采用弹簧称的办法，即将射流冲击一个带有弹簧秤的平板，这样就可以测量出射流的冲击力；还有的学生提出采用天平原理或杆秤测出射流的冲击力。在此基础上引导学生预习掌握动量方程验证性实验中冲击力的测量方法——活塞式动量方程实验装置[12]。学生在充分掌握动量方程的基本理论分析和实验测量的原理后，从实验中得到有关数据，最终分析计算出所对应的动量修正系数，从而加深对动量修正系数含义的理解。这是实验教学和课堂教学相互促进的典型事例。