环境工程专业《流体力学》的教学探讨

张 羽,张仙娥

(华北水利水电学院,河南郑州450045)

环境工程专业《流体力学》的教学探讨

张 羽,张仙娥

(华北水利水电学院,河南郑州450045)

《流体力学》是环境工程专业的专业基础课,也是本专业难度较大的一门课。根据近几年的环境工程专业流体力学教学经验,就环境工程专业的流体力学课程的教学方法、教学手段等方面做一些分析和探讨。

流体力学;环境工程;教学方法

《流体力学》是环境工程专业的专业基础课。环境工程专业避免不了涉及污染物,而污染物的迁移和扩散是以流体作为介质,因此研究流体的运动规律及其在工程中的应用,对环境工程专业的后续课程至关重要。但《流体力学》涉及到的知识有高等数学、工程力学、大学物理等基础知识,要求学生对这些知识的掌握程度比较高,学生在学习的过程中感到吃力就渐渐失去了兴趣。因此,笔者根据近几年的教学经验,就环境工程专业的《流体力学》课程教学做一些探讨,以期有助于提高教学质量。

一、首堂绪论课不容忽视

绪论课是学生学习《流体力学》的第一堂课,是教师展示教学水平的第一节课,也是学生对《流体力学》的入门课,因此这节课的好坏在整个《流体力学》课程中起着很关键的作用。一方面要求老师全面掌握《流体力学》,能够概括《流体力学》的发展以及主要内容,介绍《流体力学》在环境工程专业中的作用,让学生了解《流体力学》的任务以及在专业及后续课程中的作用,从而启发学生思维,激发学生学习兴趣。另一方面老师要传授研究《流体力学》的方法,并对学生学习流体力学提出明确要求。如哪些内容需要掌握,哪些内容需要了解,使学生对课程的学习心中有数,树立学好这门课程的自信心。

二、传统教学方式与多媒体有机结合

在现在的《流体力学》课堂教学中,教师已不再局限于黑板加粉笔的传统教学方法,现代化的多媒体技术被广泛应用于课堂。多媒体技术可以充分利用图形、图像、声音、录像等将教学内容充分表现出来,节约了大量的板书时间,扩大了上课的信息量,同时动画演示使一些比较抽象的过程更形象,加深了学生的直观理解,大大提高了教学效率和效果。

但大量多媒体也带来了一系列的问题。学生在听课过程中,多媒体课件一晃而过,当时感觉很好,但真正留在脑海里和掌握的内容却很少。尤其是习题,当时被动地跟随,感觉自己什么都会,但真正做起来却不会,造成眼高手低。在《流体力学》讲课中如何将传统教学方式与多媒体有机的结合起来,是许多老师感觉比较困惑的问题。应充分利用两种教学方式的优点,使其互相补充,相得益彰[1]。比如在《流体力学》中,典型的三大方程,即连续性方程、能量方程、动量方程的推导,以及如何使用这几大方程的例题和习题讲解,都必须使用传统板书。这样可以引导学生层层深入,让学生主动思维,彻底领会这几大方程的原理、内涵、意义及在工程中应用的条件。而对于一些比较抽象的基本概念、基本方法可以利用多媒体动画,比如在水击的讲解过程中,使用动画可以将水击波的来回传递过程、压强和流速的变化生动形象地展现出来,能够加深学生的直观理解,有助于提高教学效果。

三、及时对所学内容进行总结和调整

《流体力学》课程的特点是系统性强,各章节前后联系较紧密,尤其是除了静力学部分以外的其他内容,前面的内容掌握不好就会影响后续内容的学习。在学生学习的过程中,往往是前面绪论和静力学部分,老师和学生的互动还比较轻松,学生学习感觉相对容易,积极性比较高。到了第三章运动基础部分,刚开始涉及到拉格朗日和欧拉法两种描述流体力学的方法,这两种方法比较抽象,因此在学习的过程中可以采用举例比喻的方法。比如拉格朗日是以研究流体质点为基础研究流体的整个运动,而欧拉法是以空间点为基础,因此可以形象地比喻为研究公交车上承载情况,跟着每辆公交车,在每个站点记录乘客上下情况,就是拉格朗日法;固定在每个公交站点,记录每辆公交车乘客上下状况,就是欧拉法。这样学生就很容易接受了比较抽象的概念。另外,到了动力学部分以后,前后内容连贯性比较强,学生稍微一松懈,前面的内容不会了,后面的内容就根本听不懂了,于是干脆破罐子破摔。在这个时候老师如果感觉到上课互动效果差,就需要及时了解学生掌握情况,调整上课内容。同时在每次上课结束的时候,对上课内容做个总结,要求学生掌握基本内容,并根据自己的需要和定位进行不同程度的复习和归纳。在每次上课之前,对上节内容进行回顾,以便学生更清楚明白今天所学内容和上次内容之间的关系。在每一章节之初,应首先向学生介绍本章的主要内容、重点和难点以及与前后章节的联系。每学完一章节更要归纳总结,尤其是不同章节之间有联系的和交叉的内容,便于学生对所学知识融会贯通。如静止流体中的平衡方程、理想流体运动微分方程和N-S方程之间有差别也有联系,放在一起总结和比较,学生更易掌握。

四、加强习题课作业环节

作业是流体力学教学重要的环节,让学生做一定数量的作业,可以使学生学会对工程实际的抽象处理,加深对概念的理解,提高处理数据的能力和表达能力,检验学生知识掌握的程度,培养学生分析和解决问题的能力,激发学生学习的兴趣。当然,加强习题课作业环节,并不意味着给学生布置大量的作业,搞题海战术。布置作业也需要一定技巧,尽量少而精。因此需要教师紧扣基本概念、基本方法精选题目。本专业所用的教材《流体力学泵与风机》中基本上每个章节后都有大约40道题左右,需要教师把习题归类,如作用在平面的液体压力就做两三道即可,作用在曲面的液体压力两道即可。当然,大部分作业题都是计算或者问答题,因此需要教师查阅了大量流体力学教材和习题集,再补充一些经典的填空、选择、判断等。同时教师可以在课堂上专门安排习题课,一方面可对学生所做作业进行点评,剖析典型例题,启发学生举一反三;另一方面可给学生提供课堂讨论机会,引导学生掌握发现问题、解决问题的思路、方法和技巧,对学生思维进行锻炼,达到触类旁通的效果[2]。只有经过亲自在实践中消化、运用甚至犯错误的过程的锻炼,学生才会把听来的、看来的知识变成自己真正掌握的。

《流体力学》是环境工程专业的专业基础课之一,学好这门课程有着很关键的作用。如何教好、让学生学好这门课程,还需要在教学内容、教学方法、教学手段、教材、实验等方面做更深入的探讨,为培养新世纪综合型的环境工程专业人才奠定扎实的基础。

[1]宿程远,张建昆,陈孟林.师范学院环境工程专业流体力学课程改革初探[J].中国电力教育,2008,(12).

[2]杨小林,杨开明,严敬,赵琴.流体力学课程教学改革探析[J].高等教育研究,2006,(2).

Study on Teaching of Fluid Mechanics Course in Environment Engineering

ZHANG Yu,ZHANG Xian-e

(North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power,Zhengzhou450045,China)

Fluid Mechanics Course is professional basis class of Environment engineering,and is very difficult to studying it.Based on the practice and knowledge of author lecture in recent years,teaching method and means of Fluid Mechanics course were analyzed and discussed.

Fluid Mechanics;Environment Engineering;Teaching

G642

A

1008—4444(2010)04—0156—02

2010-06-25

张 羽(1970—),男,山西阳高人,华北水利水电学院水利学院讲师,博士。

(责任编辑:宋孝忠)