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热能与动力专业流体力学课程教学方法探讨

时间:2022-03-09 08:10:24 浏览次数:

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而对该课程中理论公式的推导,必须使用传统教学中的板书,教师将理论、教学方法融为一体,通过启发式教学,推导理论公式。例如,在讲解压差阻力时教师可以借助形象的图片讲解汽车的一次次外形改进的历史,从早期箱形车、甲壳虫型车、鱼型车到现在的流线型汽车,汽车的阻力系数从0.8降低到0.137,仅为原来的1/6。目前在汽车外形设计中,流体力学性能研究已占主导地位,合理的外形使汽车具有更好的动力学性能和更低的耗油率。[ 1 ]通过讲汽车外形发展历史吸引学生的注意力,创造良好课堂的气氛,然后引出流体边界层分离产生压差阻力等基本理论知识,这时学生会恍然大悟,由此明白了汽车外形的演变过程,掌握了边界层分离的理论知识。合理使用多媒体,并使其与传统教学巧妙结合,这样才能达到最佳的教学质量和效果。

四、培养学生对比分析问题的能力

流体力学课程的各章节内容联系紧密,前面章节的理论是后续章节学习的基础。部分知识点及理论贯穿于流体力学课程教学的始终。教师在教学过程中注意培养学生对比分析问题的能力。寻找相同知识点之间的内在联系并总结分析其异同之处,从而使学生能真正具备应用理论知识的能力。例如在推导能量方程时,涉及到缓变流过流断面上压强的分布规律,得到和静力学中压强分布规律相同的结论,即z+=C。但二者应用条件有所不同,在缓变流同一过流断面上任意点的位置势能和压强势能之和相同,而不同过流断面这两种势能之和并不相同。而静力学中在同种流体内,任意点的这两种势能之和均相同。讲解时注重让学生自己来对比总结其相同及不同之处。又如讲解相同质量流量下,速度和过流断面的关系时,教师可以提出问题“流体在圆形管道中流动时,管径小则流速大,管径大则流速小”,学生一般会根据水在管道中流动的特点认为这种说法正确。这时,教师可以结合流体的压缩性,将气体的超声速和亚声速两种流动情况进行对比分析,气体作亚声速流动时,速度和断面面积成反比;而气体作超声速流动时,速度随着断面面积增大而增大。一般情况下,不考虑水的压缩性,认为水的密度不变,从而得出速度与断面成反比的结论。而气体运动时,考虑到密度变化,可得到两种不同的结论。通过对比分析,可培养学生全面分析问题的能力。

五、加强作业和习题的讲解与讨论

流体力学应用能力的培养对后续专业课程的学习非常重要,教师要重视培养学生思考问题和解决问题的能力。比如并联管路的水力计算在专业课程中占有很重要的地位,尤其是工程实践中的水力平衡问题。因此教师应该尝布置一部分与之相关的作业题,仅仅要求学生写出该问题的解决方法,不必写出详细复杂的计算过程,这样既能有效减轻学生的计算量,又培养了学生用流体力学的基本理论解决专业实际问题的能力。

流体力学这门课程的基本概念、基本原理、基本计算方法多,如果教师只注重基本知识的讲授,那么学生可能在应用这些基本原理的时候可能会有困难,所以一定要加强习题的练习与讲解,选择一些具有代表性的题目在习题课上讲解,选择一些实际的例子课堂上探讨。比如,在静压强习题课举例时,可与学生共同探讨著名的“儒可夫斯基佯谬”;[ 2 ]在课堂上提出“水坝纵断面要做成上面窄下面宽的梯形形状”;[ 3 ]讲能量方程时,列举“人们等候火车的时候不能站到离轨道很近的站台边缘处” 等这些日常生活中常见的现象,让学生思考为什么,能使他们更加深刻理解并运用课堂学到的基本理论,达到事半功倍的效果。

流体力学作为热能与动力工程专业基础课,既有较强的理论性,又和工程实践紧密结合。教师在课堂教学过程中,必须采用多种教学方法和手段,激发学生学习流体力学的积极性和主动性,培养学生运用理论知识解决工程实际问题的能力,从而达到流体力学的教学目的,为后续专业课程学习打下良好的理论基础。

参考文献:

[1] 丁祖荣.流体力学上册[M].高等教育出版社,2005.12:2-3.

[2] 闻德荪.工程流体力学上册[M].高等教育出版社,2004.01:61.

[3] 周光垌.流体力学上册[M].高等教育出版社,2003.04:80.

作者简介:郝彩侠(1978-),女,河北省藁城市人,汉族,讲师,研究方向为流体力学应用。

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