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流体力学及其工程应用范例(12篇)

来源:整理 时间:2024-01-03 手机浏览

流体力学及其工程应用范文篇1

“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)提出培养造就一大批创新能力强的各类型卓越工程师,以降低我国关键核心技术的对外依存度,增强国家核心竞争力[1-2]。本科层次的卓越工程师应能够在工程现场创新性地从事产品的生产、营销和服务或工程项目的施工、运行和维护,成为优秀的应用型创新工程师[3]。

流体机械强度计算是针对能源与动力工程专业(流体机械及其自动控制方向)的专业课程,是后续毕业设计的有效辅助工具,在课程体系中占有重要地位。该课程以水力计算等提供的载荷为初始条件,研究流体机械零件的强度、刚度和稳定性,以期合理确定零件的结构、尺寸及相互联接方式等。流体机械强度计算课程理论性较强,要求具备一定的数学、流体力学与流体机械、固体力学以及机械设计基础;又具有较强的工程应用背景,可用于指导最初的结构设计,满足不同类型泵的可靠性设计要求。因此,教学中需要同时兼顾知识的继承性与先进性,尤其如何在卓越计划背景下构建与工程教育相衔接的教学内容、教学形式等已成为课程改革的首要任务。

1流体机械强度计算工程实践能力培养的认识

流体机械强度计算课程的强大生命力在于它的实践性,其研究的出发点和归宿点都是为流体机械结构设计服务。流体机械强度计算课程力求使学生具备以下3个方面的技能和经验:(1)坚实的理论基础,包括流体力学理论和有限元理论;(2)程序使用经验,对常用的商业有限元分析程序能够应用;(3)工程实践经验,对不同的工程问题能够评判和确定方案。流体机械强度计算的基本流程为:初步分析详细分析有限元分析结果分析问题解决。在实际计算中,需要根据工程经验进行问题初判,并非所有问题都需进一步分析,有限元分析不一定是解决问题的最佳手段。要做出正确的初判,需要对常见问题的理论有清晰的解决思路,需要对有限元方法的能力和局限有清楚的认识,同时对可能进行的有限元分析所需的时间和人力有准确的判断。在决定进行有限元分析后,运用理论和经验上的判断,决定计算的模型、规模和类型。能够用尽可能简单的模型、尽可能短的时间获得解决问题所需的分析结果。运用商业有限元软件进行分析,需要清楚每个输入参数的意义和作用,仅仅熟悉软件界面不够。获得分析结果后,问题并没有解决,需要从纷繁复杂的数据中寻找问题的解决方案,总结出简单有效的结论和方案。

2融合工程实际,编写教材

对于卓越工程师培养而言,面向工程需要的教材建设成为课程建设的一项重要工作[4]。目前该专业应用的课程教材为《水力机械强度计算》,该教材采用传统经典的强度计算方法,以解析的手段初步设计或后续校核泵轴、叶轮、泵体等强度问题。经试用,存在不适于该专业卓越工程师能力培养的两个方面:(1)教材内容与前期学习内容重复率较高。如将近30%篇幅涉及的弹性力学基础以及轴、法兰的应力计算等,学生已在大二系统学习过相关内容。(2)教材内容与强度理论和有限元软件的发展不符。有限元法概念浅显、适用性强,通过将实际物理模型离散化,广泛应用于理论分析无法解决的复杂工程问题,而传统教材较少涉及。任课教师较多在原教材基础上编写讲义,穿插讲解一些现代有限元理论及应用。

为适应流体机械专业卓越工程师的培养目标,应当编写适用于卓越工程师的专门教材。该校教师尤其是青年教师应到产学研合作的企业锻炼,熟悉企业工程项目生产、运作和管理的诸多环节,初步具备和企业技术人员合作进行产品研发、联合攻关的能力。在此基础上,联合一些有经验的企业技术人员,有目的地把工程应用的思想引入课程体系,增加实际工程中的一些概念、案例等内容。既依托高校和企业对于工程人才培养的理解与经验,又结合双方各自具备的硬件条件,企业在实际产品结构设计过程中遇到的问题和积累的经验也将反映到教材中,为该专业工程技术人才培养提供了帮助。

3着眼工程实际,案例教学

提倡以分析解决实际问题为主导的案例教学。课程组精心设计专题讨论课,利用工程案例学习、讨论,加强学生分析、归纳、总结的能力。在案例选取上,为克服有限元分析可能脱离工程实际的问题,所采用案例均为具有明确解析解和实际测试结果的算例,使得讲解更具指导意义。例如:对多级泵(8级)轴静强度进行校核,以及确定蜗壳泵壳体壁厚,这些实例都有较准确的解析结果或经验公式。又如,叶轮连接轴的转子部件的模态分析,以及包括泵体、端盖、悬架及支脚在内整个壳体结构的自由模态分析,这两个典型算例都有试验测试结果。

此外,学生需要提交一份报告。要求采用ProE、UG、Solidworks等对三维结构建模;利用ANSYS软件对结构划分网格,施加合适的载荷和边界条件,对轴、叶轮和蜗壳进行有限元静强度校核。通过这样的训练,增强了学生的三维造型能力以及对流体机械各部件所受载荷和应力的理解。在有限元分析结果的评价方面,尝试应用量化方法进行更进一步训练。如对转子部件计算与实验的模态振型置信度进行比较,使有限元分析更接近实际。

4凝练工程实际,指导教学实践

从工程实践出发,指导学生自主建模和分析。在横向科研活动中积累了一些具有代表性的结构有限元分析实例,如在叶轮强度计算分析时,分析单纯离心力、流体力及两者合力作用下叶轮的等效应力及变形情况,确定叶轮结构的危险点及危险点应力。这些工程实例多数都有现场实验,通过有限元计算研究,可以使本科生得到直接的训练,对结构有限元分析有更为真实的经验。

积极引导学生参与科研项目,鼓励学生参与课外科技活动,增加软件解决问题的应用功能,如:科研立项、大学生实践创新训练计划项目、节能减排大赛、星光杯及校园科技竞赛等。实际上,很多学生希望了解、学习相关软件,并积极参与科研项目。

流体力学及其工程应用范文1篇2

关键词:课程建设;流行饰品;高职教育

中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1671-0568(2014)11-0048-03

作者简介:陈德东,男,助教,研究方向为首饰材料及生产工艺的教学;袁军平,男,教授级高级工程师,研究方向为首饰材料及生产工艺的教学;马春宇,男,讲师,研究方向为首饰材料及生产工艺的教学;薄海瑞,男,助教,研究方向为首饰材料及生产工艺的教学。

基金项目:本文系广东省教育科研“十二五”规划研究项目“产业升级视角下珠宝首饰行业高技能人才核心专业技能的培养”(编号:2012JK178)的成果。

“百年大计,教育为本。”经济的发展需要劳动力支撑,职业教育为缓解劳动力供求结构矛盾发挥着重要的战略意义。这也给职业教育指引了方向――教学活动内容应符合市场发展的需要。为此,广州番禺职业技术学院珠宝学院(以下简称“我院”)紧密联系职业教育的宗旨,以就业为导向,结合首饰市场发展动向,面向珠宝首饰工艺及鉴定专业,投入精力开发建设了《流行饰品材料及生产工艺》课程,并将其定位为首饰工艺及鉴定专业的职业能力必修课程之一,以推进首饰工艺及鉴定专业的教学建设。通过课程建设实现推进师资队伍建设、推动实训室建设、改进教学方法、革新教学内容等良性发展,对提高教学质量的意义重大。本文将介绍我院围绕本专业职业发展的需要在《流行饰品材料及生产工艺》课程建设中进行的探索与实践。

一、把握市场需求,找准课程定位

职业教育以就业为导向。课程教学需要符合社会用工过程中岗位知识技能的要求,保证培养的学生能够满足社会用工需要,确保学生毕业后顺利就业。在职业教育课程教学过程中,除培养学生的职业素养外,还应对行业企业进行广泛调研,明确学生将来就业岗位的要求,有针对性地安排教学。

随着社会经济的不断发展,人们对珠宝首饰的消费需求大幅提升。而能够表达个性、体现时尚的流行饰品,以原材料价格低廉的优势越来越受大众喜爱。在国际和国内市场中,流行饰品的需求量不断扩大,推动了流行饰品行业的快速发展。在国内已经形成了广东、青岛、义乌三大生产基地,仅广州东莞长安镇就汇聚了2800余家流行饰品企业,[1]也涌现出武汉的汉正街、义乌的小饰品批发市场、北京的天意小商品批发市场等典型的流行饰品批发市场。[2]

流行饰品市场份额的增加,也使得流行饰品产业专业技术人才的需求量不断增加。在此背景下,基于贵金属首饰材料及生产工艺的传统知识结构已不能全面满足首饰市场对首饰工艺专业学生的新要求。高等职业技术教育中的首饰工艺及鉴定专业以培养首饰行业生产一线的高级应用型人才为己任。[3]我院把握首饰行业的发展脉络,针对市场发展的需求,为进一步提升珠宝首饰工艺专业人才的生存力和发展潜力,率先开发了《流行饰品材料及生产工艺》课程及相应的教材,培养学生有关流行饰品材料及生产工艺的专业知识和技能。该课程的开设体现了市场导向的高职教育特色。

在专业建设的过程中,我院把《流行饰品材料及生产工艺》定位为首饰工艺及鉴定专业的一门职业能力必修课程。其培养目标是,让学生掌握流行饰品的类别、现状及发展趋势,能掌握流行饰品所用的主要材料,以及对应的生产工艺,并对流行饰品材料具有识别和制作技能。该课程的理论与实践结合较为紧密,课程设计一学期完成,开设45学时。通过理论教学和实践训练,学生除掌握流行饰品常见类别所用的材料及其生产工艺过程外,能对流行饰品材料进行识别,并能开发低熔点合金饰品、制作结构简单的树脂饰品。

二、结合专业背景,确定教学内容

因材施教是保证教学质量的有效途径。其前提是充分了解学生的现行知识结构,循序渐进,通过由浅到深、由“通”到“专”的途径达到教学目标。因此,教师在选定教学内容时,必须充分考虑本专业学生学习知识技能的先后顺序,确保知识结构和知识内容的合理性。

珠宝首饰工艺及鉴定专业在大二下学期开设《流行饰品材料及生产工艺》课程。此阶段,学生已经先学习了《贵金属首饰材料》、《首饰制作工艺概论》、《首饰制作工艺(1)》《首饰制作工艺(2)》和《宝玉石鉴定》等相关课程,具备了首饰贵金属材料和宝石材料的基础知识,掌握了首饰制作的基本技能,并且具备了一定的首饰鉴定和评价的技能,为该课程的学习打下了基础,使学生在学习过程中更易理解流行饰品材料的性能表征内容和方法,更易掌握流行饰品的生产工艺,实训中能够协作或独立完成相应的饰品制作任务,并对完成的饰品进行鉴定与评价。

《流行饰品材料及生产工艺》课程设计教学内容主要包括铜合金、苗银藏饰、低熔点合金、不锈钢、钛合金、钨钢、陶瓷、玻璃琉璃、树脂塑料亚克力、木竹等饰品材料类别、材料性能,以及制作工艺方法及过程,所涉及的理论知识较多。如果按照传统的理论课程内容设计,既有违职业教育的发展要求,又容易使学生走向“纸上谈兵”的结局,即学生面对各种流行饰品能够说得“头头是道”,但进入工作岗位需要解决生产过程中的实际问题时,就会左右碰壁,无从下手。面对这一问题,教学组借鉴了理论教学以实际工作需要为原则的方法,[4]将教学内容分成若干项目,设计“理论+实训”的一体化课程模式,首先初步讲授理论之后再安排实训,以增进学生对所学内容的真实体验;其次,在实训过程中强化理论学习,让学生在项目过程中深化理论认识,“做中学,学中做”,进而巩固所学内容。

三、优化教学资源,推动教学进程

1.教材开发。要培养能够满足市场需要的学生,要保持课程的生存活力,就必须依照市场的行业现状与发展方向对教学内容进行科学设置与调整。近年来,人们对首饰有了新的认识,更在意首饰的装饰美化人体的作用。[5-6]首饰制作选材集中在取材方便、环保、低危害、安全、具备装饰艺术效果等特点上。因此,流行饰品材料及生产工艺课程的教学内容也需要密切联系市场的变化,与时俱进,即时调整,不断更新。

依据教学团队多年的经验,以及教学过程中突显的矛盾,使我们充分地认识到,教材是教学内容的重要载体,优质教材能为课程顺利开展提供非常有效的支撑。职业教育教学活动中的教材开发是针对课程的教学目标,为学生提供既有理论知识又有技能训练指导的学习资料。有了教材,学生课前预习的方向就更明确,课中学习更明了,课后复习更有效,这样有助于学生更加牢固地掌握知识。

为了更好地适应课程的教学需要,针对目前国内尚没有专门的流行饰品材料及生产工艺教材的现状,教学团队的专业教师结合珠宝专业的教学实践,并参阅大量国内外文献资料,编写了《流行饰品材料及生产工艺》作为课程教学的指导教材。该教材较系统地介绍了目前流行饰品应用的主要教材及其生产工艺,于2009年1月由中国地质大学出版社公开出版发行,并获中南地区大学出版社优秀教材一等奖。该教材的开发为教学内容体现科学性、先进性奠定了基础。

2.网络课程平台建设。课堂教学是教学过程的重点,但课堂教学受课时限制。为了给学生提供更多的学习机会与学习资源,增进教与学的互动,有效地开设网络教学平台、提供网络教学资源就显得意义重大了。构建校园网络教学平台,丰富网络教学资源,运用网络实现学生与教师之间的交流互通,不仅可在时间和空间上大幅提高教育教学的广度和延展性,更能让学生以喜欢的方式接受教育,提高学习兴趣和自主学习能力。[7]因此,教学组建设完成了《流行饰品材料及生产工艺》网络课程,以实现资源共享、交流互动。在网络课程的建设中,为实现学生与教师的互动、学生与教学资源的互动,还提供了教学课件、教学案例、文献资料、教师答疑、模拟测试、行业资讯等模块内容。学生可通过以上模块进行自主学习,并进行测验。在学习过程中遇到不理解的问题,可通过网上提问的方式向教师提问,教师会定期维护网络课程,并就学生的提问进行解答。同时,在教学过程中同步开设网络课程班,有针对性地对学生进行学习指导。为进一步扩充学生的专业知识和知识面,我院与校图书馆合作,建设了内容丰富、信息量极大的珠宝数据库,给学生提供多途径的自学机会。

3.整合专业资源,强化实践教学。高职课程体系的构建应以技术能力的形成和综合素质的培养为主线。现场解决技术问题的能力和相关技能是高职教育课程内容的重心所在。[3]要使学生走向岗位时具备解决流行饰品生产过程中的实际问题的能力,除了课堂讲授基本理论外,还需要加强实践能力和创新能力的培养。“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,只有学生亲手实践了,才能牢记相应流行饰品材料的生产工艺过程,才能更好地掌握操作要领。本专业已于2002年建成了首饰制作工艺实训室,并在后续为期10年的不断建设中建成了首饰铸造工艺实训室、珠宝首饰材料工艺研究所、首饰铸造中心、首饰创意设计中心、珠宝首饰陈列中心、首饰机械加工中心、宝石切磨实训室、珠宝玉石鉴定实训室、首饰电铸电镀实训室、首饰CAD实训室等,这些资源优势为开展流行饰品材料及生产工艺课程的部分实训奠定了良好的基础。

四、设计教学过程,激发学习主动性

很多高职生的学习动机不明确,在传统的教学模式下学习易缺乏兴趣。再加上对课程也不够重视,上课迟到、早退及旷课等现象屡见不鲜。而学生是教学对象,教师只有在不断提高教学能力的基础上,激发学生去主动学习,才能使教学质量取得事半功倍的效果。

针对这种情况,教学组根据行业发展状况,及时更新教学内容,并在教学过程中采用项目导向、任务驱动、教学做一体化等方法,把课程内容按流行饰品的材料种类分成若干个具体的项目,在各个项目中选择一类典型的流行饰品材料作为实例。每个项目的具体工作任务是熟悉对应材料的主要性质、该材料用作饰品的特点及其生产工艺过程。同时,采用案例教学、示范教学和实物教学等方式,使得“教、学、练”相结合,启发学生思考,开展课堂讨论,增进师生课堂互动,进而强化学生对材料的识别能力及饰品的制作技能。在这样的教学过程中,学生成为项目实施的主体,激发了学生的学习和探究热情,使学习积极性得到大幅提高。

五、加强师资建设,强化职教能力

在高职教育中,要培养合格的高职人才,需要加强教学团队的师资建设和职教能力建设,通过不断提高教师职教水平来弥补学生基础薄弱这一现实。

为解决上述问题,教学组在师资队伍建设过程中充分考虑了教师队伍结构梯度,既注重教师年龄结构组成的协调,又注重教授、副教授、讲师、助教的合理分布。在青年教师成才培育过程中实现“传帮带”,老教师共享自身积累多年的教学经验,供教学团队学习借鉴。老教师贯穿青年教师教学设计、备课、课堂教学等关键环节,对青年教师悉心指导,让青年教师稳步向前。青年教师注重吸收最新教育成果,将其积极运用到教学过程中,形成独到见解,以保持教学过程中持续创新的能力。同时,教学组轮流安排执教教员利用假期下企业实习,增进教师对一线经验的积累,了解生产技术流程,充分发挥专业教师的优势,帮助企业解决生产工艺技术难题,并作为案例引入课堂,拉近课堂与实际生产的距离。

六、多样化考核管理,搞好教学评价

大学课程考核的传统方式是“70%的期末成绩+30%的平时表现”,如果仍采取“期末理论成绩+平均成绩”方法来评价职业技能的学习,无疑会对教学效果产生强烈的负面影响,使职业教育重新回到重基础理论知识学习而忽视学生的实际能力养成。[8]因此,应对评价体系进行调整。《流行饰品材料及生产工艺》课程的评价依据是偏重学生掌握饰品材料的特性及制作工艺的熟练程度。为了有效地敦促学生学习,了解学生的学习进度,该课程在评价方法上采用过程评价、阶段评价与目标评价相结合的方法。过程评价表现为学生在理论与技术学习过程中,第一个环节的掌握程度;阶段评价侧重于阶段性教学内容的掌握;目标评价为课程结束时,综合评价学生对各种流行饰品材料特性的理解,以及对某种材料制作相应饰品的技术的掌握程度。评价方式注重多样性,促进学生加强制作流行饰品的技能和对流行饰品材料知识的运用能力的提高。

课程的开发在内容上体现了创新,但要满足蓬勃发展的高职教育的新要求,仅有内容的创新仍是不够的,还需要对现有教学模式不断进行思考谋求改革。在以后的课程建设中,要保持课程的生命力,需要实时应对市场的新需求,及时更新教学内容,不断优化教学资源,抓好师资队伍建设,持续改进教学方法与手段做好教学设计,公平合理地做好教学评价,促使学生在整个教学过程中保持学习的主动性和积极性,并激发学生的探索欲望。在下一步的课程建设工作中,我们将进一步优化专业课程体系,完善课程资源,尝试面向学生、面向同行、面向产业专业人才开展课程资源共享建设,以服务更多人群,让职业教育的惠民属性得以体现。

参考文献:

[1]俞家骅.为流行饰品产业交流合作搭建平台――第二届中国流行饰品展举办[N].中国黄金报,2009-10-16(B01).

[2]郄素琴,等.流行饰品本土回归[J].中国黄金珠宝,2007,(3).

[3]王昶,袁军平.首饰制作工艺课程建设的探索与实践[J].番禺职业技术学院学报,2007,(1).

[4]张春玲.高职院校课程建设与改革的思考[J].教育与职业,2012,(33).

[5]童虹.浅析服饰品平民化趋势[J].科技文汇(上旬刊),2012,(3).

[6]初令伟.女性流行饰品品牌塑造研究[D].广州:华南理工大学,2011.

流体力学及其工程应用范文1篇3

过程管理(Managementbyprocess)的理论是现代组织管理最基本的概念之一,常见于企业的管理。其目的是通过精细化管理提高受控程度;通过流程的优化提高工作效率;通过制度或规范使隐性知识显性化;通过流程化管理提高资源合理配置程度;快速实现管理复制。此外,流程优化应该包括实时测评以及战略性测评,考察两者之间的关系,以作为流程改进和创新的基础。将企业过程管理移植到高校学生干部管理上,我们也会发现其在保持学生干部先进性及创新性上发挥出的巨大作用。

二、高校学生干部存在的问题

(一)高校学生干部发挥表率作用下降,责任意识下降。高校学生干部中,有部分对自身工作内容缺乏一定的认知,对自己所扮演的角色定位不清楚,在工作中的具体表现即为对工作的积极性差,责任感不强,不能有效的履行自己的职责。而由此引起的影响则是其榜样作用下降,无法起到模范带头作用,对学生干部集体造成不良影响。

(二)高校学生干部综合能力下降,业务素质能力有所下滑。高校学生干部囿于学业压力以及工作压力,对学生工作的关注度以及重视程度有所降低,导致其对于自身业务素质的培养以及对其综合素质的发展的重视度降低,由此反映到工作中的表现为学生干部作为活动的组织者和策划者,在活动的创意方面有所下降,以及面对突发性事件时,准备不够充分,应急能力较差,造成工作效率降低,工作质量下降等现象。

(三)学生干部服务意识降低,功利心增强。高校学生会应该充分发挥“三自”方针,应该让学生干部在自我服务方面树立正确的思想,同时,学生干部应该对自我服务的理念及方法有正确的认识与领会,目前很多学生干部在工作或竞选过程中功利心较重,工作不务实,无法全心全意投入到工作当中,无法做到全心全意为同学服务,使学生干部的形象在同学当中受损,学生干部工作的满意度逐渐降低。

三、过程管理在高校学生干部管理中的作用

(一)提高团队责任意识。通过对学生干部的精细化管理,即在工作进行的每一环节中,每名学生干部具体落实为每一细节工作的相关第一责任人,实行任职过程监督机制,完成工作后由部门或其他相关人员对其工作效果进行打分,当一定时期内所有工作完成后,进行总评,并对相关人员进行一定的奖励与惩罚,其中惩罚可相对严厉,由此逐渐提升学生干部的责任意识、自我管理意识,使其充分在工作中发挥自己的能力。而此机制如经过每一届的传承,则会自发的形成学生干部工作的激励力量,极大的提高学生工作的效果与创新性。

(二)提高团队凝聚力。过程管理的运用促使管理者和被管理者都必须具有高度责任感和管理能力,学生干部通过参与整个工作过程的管理,最终形成自己的思考并为参与活动的团队成员进行评价,有利于调动成员的参与活动的积极性,提高活动的参与度,使同学间互相监督,互相鼓励,共同奋斗,使学生干部真正成为具有战斗力和凝聚力的队伍。

(三)增强学生干部责任与主动意识。利用过程管理的方法,通过活动过程中部门成员内部的交流沟通以及相互监督,使全体成员更加充分的了解活动过程中应该具备的能力及条件,使学生干部认识到自己的任务的重要性与严肃性,也清楚自己在活动过程中应该扮演的角色,进而更加积极主动的去完成相关工作,通过过程管理调控,提高学生干部的责任意识与主动意识,进而提高学生干部整体的工作效率。

(四)增强服务意识。利用学生干部的过程管理,通过制度进行约束及引导,首先使学生干部树立做事踏实认真,勇于奉献,乐于服务的思想,从细节做起,鼓励服务性活动、公益性活动的开展,并结合具体的服务项目,利用高校资源提供相应的流程便利,并将其一定程度的融入过程考核当中,全方位的提高学生干部的服务水平及质量。

(五)提高学生干部能力。通过学生干部的过程管理,以制度督促,以奖惩鞭策,坚决利用学生干部培训提高学生干部的工作能力,将过程中出现的问题及时校正。加强学生干部的岗前培训,提升学生干部的综合素质,在活动中,将其表现纳入考核指标也在一定程度上鞭策学生干部不断学习提高,后期适时进行奖励,也有助于保持学生干部的工作热情,学生干部全方位能力,包括分析、组织、协调、应急等能力的提升,也有助于学生工作的全面有序发展。

四、过程管理在高校学生干部管理中的运用

(一)加强学生干部管理制度建设。类比过程管理中通过制度或规范使隐性知识显性化的要求,学生干部管理同样立足于制度建设的基础,首先加强制度的公开化透明化,并在制度中渗透过程控制与管理的理念,以此达到对活动中各个环节进行监督的目的。

流体力学及其工程应用范文篇4

关键词:物流工程;组成;技术创新

中图分类号:U14文献标识码:A文章编号:1672-3791(2015)05(c)-0000-00

物流工程是一项系统性工程,其中融合了现代化及系统化管理理念,还引入了各种先进的物流技术以及现代装备技术等,而且在先进理念以及先进技术的前提条件下,借助现代物流设备统一规划、运营市场经济条件下的物流网络及系统。物流工程对于物流业发展,提高物流经济效益都具有极其重要的现实意义。为了进一步加快物流业发展步伐,应该不断引入一些先进的技术,通过技术创新来完善物流工程建设。这就要求能够充分了解物流工程的每一个组成部分,并且了解物流工程技术创新的要点。

1.分析物流工程的基本组成部分

1.1基础工程

物流工程中的基础工程属于基础组成部分,主要包括基础信息、支撑以及运营工程。

1.1.1基础信息工程

具体划分成公用信息平台、专用信息平台以及连接信息平台。①公用信息平台。可以实现信息资源共享,可以为使用者提供海量的物流信息,同时也支持物流信息分析、储存、检索等诸多功能,可以最大限度的满足物流企业的信息需求。②专用信息平台。从字面上就可以理解专用信息平台具有一定的独特功能,比较具有个性,主要功能是对物流信息进行监控和跟踪。③信息链接平台。主要是指比如像中心平台、EDI平台等相关的信息通讯平台以及信息交换平台等,通过这个平台可以支持有线、无线交换服务,还支持远程信息交换服务。

1.1.2基础支撑工程

这个工程的内容主要包括设计物流方案、规划具体的物流工作实施方法及步骤、收集相关的物流信息、深入研究创新物流科技、实施物流教育等。基础支撑工程的每一项内容都具有系统化、工程化的特点,该工程的主要任务是为了获得尽可能多的物流信息,培养更多优秀的物流人才。

1.1.3基础运营工程

主要是指公路、水运、管道、铁路、空运等工程,也就是物流网络中可以运送商品的工程,如果没有这些基础运营工程,可能很难顺利开展各项运营工作。

1.2设施工程

在整个物流工程发展过程中,设施工程是必不可少的一项物质基础,可想而知设施工程的重要地位。想要进一步完善、优化设施工程应该深入、全面的研究、分析物流设施设计及规划方案,比如,改进物流网络,选择更合理的物流中心位置等。物流效率设施工程建设的关键,搬运物资的工具以贮存设施的工具对于物流效率有极大影响,通常都需要结合运输物资、搬运物资以及存储物资等多方面要求选择合理的搬运工具以及贮存设施,尽可能将物流成本控制在最低限度,提高物流效率。其次,对设施工程中的运输、搬运、包装等设施进行有效设计以及管理,还可以有效提高物流质量以及物流效益。

1.3管理工程

物流工程中的管理工程主要包括基础性管理工作以及工程构建管理工作。其中基础管理工作主要是负责工程管理体系的研究以及设计,提高质量管理体系以及运营成本管理体系的工程化、系统化、标注化、规范化。而工程构建管理工作的主要任务就是构建科学、有效的管理体系。

1.4技术工程

针对技术工程主要包括设施设备技术以及物流技术支持两大方面内容,其中设施设备技术主要是指设计标准、工程材料技术以及装备技术等等;物流技术支持主要是指为物流中心的规划布局、物流运营的配套设施以及物流装备等提供强有力的技术支持和保障。

1.5运营工程

运营工程主要功能是提供相应的物流服务,并且为系统运行提供相关的服务。运营工程根据不同的层次可以划分成低端和高端两种运营工程。其中低端运营工程的大众化以及产业化特点比较突出,面向一般的用户,因此对于运营并没有很大的要求,运营的覆盖面较广。高端运营工程必须依赖信息网络以及IT技术的支持,主要是为一些具有特殊要求的客户提供运营服务,精细运营以及增值运营往往是高端运营工程的运营条件。

2.分析物流工程的技术创新

2.1关于技术创新的几点要点

根据相关的实践研究表明,必须不断创新物流工程技术可以将物流工程各部分的作用充分发挥出来,因此一定要高度重视物流工程的技术创新。现阶段,全球经济一体化发展日益加快,现代化科技水平日益提高,这也为物流工程实现技术创新提供了更多有利条件。笔者认为,物流工程创新应该注意以下几个要点:①物流工程技术必须要求具有一体化以及高度集成化的特点,这是因为物流技术和军事、生产以及流通等领域有一些联系。②具有较高的科技含量。目前在物流工程中已经开始广泛应用到管理系统、集装系统、定位系统以及RFID系统等各种现代化科技技术,这样可有效提高物流工程的技术创新能力。③具备跨学科特征。因为物流工程涉及到多学科领域知识,在吸收这些不同学科知识后,再组合、创新、利用后所得,因此在创新工程技术的同时,也要保证其跨学科的特征。

2.2信息技术应用

为了真正落实物流工程技术创新,应该积极引入现代化先进的信息技术。比如,在物流工程中引入射频技术可有效减少物流管理的人力、物力投入,有利于促进物流管理的智能化发展,从而提高整体物流管理的动态化、整体化程度。又比如,在物流工程中应用条码管理技术,可以快速、准确的扫描,因此常用于物流仓库以及管理物流供应链环节;应用GPS技术可以对运输位置进行精确定位,可有效监控运输管理过程。

总而言之,物流工程对于物流业的稳定、可持续发展具有极其重要的现实意义,我们必须不断提高对物流工程的技术管理水平,不断引入先进的技术,进一步完善物流工程,进而有效提高物流的实际运营水平,促进物流业的发展。

参考文献:

流体力学及其工程应用范文

关键词:电机及拖动基础;应用型专业;教学改革

中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2015)41-0108-02

电机及拖动基础作为自动化专业及相关专业的一门基础性专业主干课程,在自动化、电气工程及其自动化、建筑电气与智能化等专业的人才培养过程中发挥非常重要的作用。传统的教学过程及教学模式今生学生对相关理论知识的掌握,忽视了对学生创新能力的培养。在国家中长期教育改革和发展规划纲要中提出:我国正处在改革发展的关键阶段,经济发展方式加快转变,高等院校要优化结构办出特色,重点扩大应用型、复合型、技能型人才培养规模。为响应国家的高等教育改革政策,作者所在的高校作为湖南省首批进行应用型转型试点的两所高校之一,大力推进学校向应用技术方向转型发展。为响应学校号召,本文结合对自动化专业电机及拖动基础课程多年的教学经验,以培养具有创新意识的应用型人才为培养目标,发挥学生学习的主观能动性,培养学生解决工程实际问题的能力,对电机及拖动基础课程的教学内容、教学方法与手段进行改革研究。

一、电机及拖动基础课程特点分析

电机及拖动基础是我校自动化专业、建筑电气与智能化专业的专业基础课程,属于专业必修课程。在当前版本的人才培养方案中,其理论课时为50学时,实验课时22学时,理论与实验独立考核。从教学内容上看,该课程以《电路原理》、《大学物理》为先修课程,后续课程包括《计算机控制系统》、《运动控制系统》,电机及拖动基础课程涉及到电路原理、磁路理论、电磁力学等,授课内容多,教学内容中包含一些较为抽象的概念,如磁路基本原理、磁动势、电磁力、电磁感应、感应电动势等等,学生的理解难度大;课程内容包括电机学原理及电力拖动两大内容板块,相关内容的相互衔接较为松散。

二、调整优化理论教学内容,突出工程应用的课程教学体系

电机作为电能与机械能之间的转换设备,在当前的社会生产与生活中占有重要的地位,是现代化生产活动中最主要及最广泛使用的动力设备,在国家大力推进应用型专业教育的转型及重视对学生开展工程实践能力培养的基本方针下,根据用人企业的实际需求,结合学校对专业人才的培养目标,即培养能为地方经济建设服务的应用型高级工程技术人才,对课程的教学大纲进行修订。按照对专业人才的培养目标,对理论教学内容体系进行调整,对相关知识点进行分类,对教学内容授课时数及授课重点进行规划,突出对学生工程应用能力及实践能力的培养,实现与企业的需求及行业资格考试内容的合理衔接。如直流电机的原理与组成结构部分的教学,对于直流电机的绕组结构及分布内容进行压缩,只需要介绍磁极对数及极距两个基本物理概念;对直流电动机的转动原理进行较详细的分析,而对电枢反应及直流电机的换向等内容,不对其产生原因进行深入分析,而只简单介绍换向不良产生的危害,电枢反应的影响,将理论分析困难的内容进行压缩,突出对工程应用能力的培养。

在电机及拖动系统的整体教学内容中,包括直流电机基本原理、变压器基本原理、交流电机原理、交流电机拖动系统等内容。在常用的经典教材中,章节顺序按直流电机的结构及原理、变压器、交流电机的基本结构及原理、直流电机拖动系统、交流电机拖动系统等章节内容编排,在教学执行过程中,如遵循按章节顺序进行教学的常规思路,即先讲述直流电机结构及原理、变压器、交流电机的原理及结构,再讲述电机拖动系统的相关内容,则教学内容会出现衔接问题,学生在学完交流电机的结构及原理部分内容后,对直流电机的相关原理内容已经出现了部分遗忘的情况,此时再讲述直流电机拖动内容,需要安排不少的时间对前面的运行原理部分的内容进行复习。对教学内容及教学顺序进行合适的调整,将直流电机的拖动内容安排到直流电机的结构与原理之后,将交流电机的拖动内容安排到交流电机的基本原理之后进行讲授,将整个课程的教学内容分成三大板块,即直流电机及其拖动系统,变压器,交流电机及其拖动系统。在教学过程中,讲授了相关的电机原理之后即开始讲授电机拖动系统,通过相应的电机拖动系统的实际应用案例强化对电机结构及运行原理的理解。

随着电力电子变流技术的发展,交流电机目前占据电机应用领域的主导地位,直流电机因为体积大、价格高,其市场占比逐步降低,但在一些对调速性能要求高的场合具有不可替代性,结合当前电机及其拖动系统在行业中的应用状况,对电机及拖动系统课程的整体教学课时进行分配,突出交流电机及拖动系统在整个课程体系中的核心地位,适当对直流电机及拖动系统的部分不常用的理论内容如绕组分布等教学内容进行删减。

三、采用多种教学方法,教学过程中面向实际应用,提升教学效果

电机及拖动课程涉及到电学、磁学、动力学、热力学等多门学科,电机拖动系统与实践联系密切,其先修课程主要包括电路理论、大学物理,课程中抽象性的概念内容较多,为了提高学生学习的积极性及学习效率,在教学过程中需要用到多种教学方法,善于运用对比教学法,如电路与磁路理论的关联性强,并存在很强的对应关系,如表1所示,通过学生所熟悉的电路参数及欧姆定律,引导学生理解磁路的基本特性及磁路欧姆定律。

对重要及基础的概念,在讲述时既要做好基础知识的铺垫,又要做好知识点的凝练与归纳,要做到深入浅出,如直流电机的基本运行原理,涉及到能量的变换、电磁力学、运动力学等多个知识点,在电机的起动过程中,内部磁场、通电的电枢导体、电刷与换向片三个要素缺一不可。对知识点进行归纳时,根据电动机运行的三要素,总结出电机运行原理性口诀:电生磁;电磁生力;变磁生电。电生磁,即电机运行过程中,依靠励磁电流产生气隙磁动势,形成空载内部磁场(运行要素一);电磁生力,指载流导体在磁场中受到电磁力的作用(运行要素二);变磁生电,即电枢绕组内的磁通变化时在绕组内部产生感应电动势,完成电动机的能量转换任务(将电能转换为机械能)。结合电动机的电刷与换向器结构(运行要素三),归纳总结出电机在运行过程中的电磁关系及连续旋转的基本要素。在后续的教学过程中,对相关的知识点进行放射式展开,如励磁方式知识点的讲授,可先复习直流电机运行的三基本要素,指明内部磁场属于直流电机连续运行的三个基本条件之一,随后则可引出电机的励磁方式,指明内部磁场的必要性及内部磁场形成的技术手段,形成课程知识点的发散及串联。

将相关的工程应用案例情景引入到课堂中,通过对案例的调查、阅读、思考、分析、讨论和交流等活动,加深对基本原理和概念的理解,培养学生分析问题和解决问题的能力。在电动机的运动方程平衡部分,有转矩平衡公式:Te-TL=J■,在进行公式的深入分析之前,需要对电磁转矩、负载转矩及转速正方向的定义,并根据公式确定系统运动的平衡状态、过渡状态,随后引入负载转矩特性分析内容,对不同负载的转矩特性进行分析,按照恒转矩负载、通风机类负载、恒功率负载三类分析负载转矩与负载转速之间的关系,在分析过程中,对于不同的负载,可结合专业的实际情况引入对应的实际生产机械图片,增强学生对课程的兴趣。

在对电机的基本运行原理及调速知识有了一定掌握之后,教师可结合专业定位情况,挑选一些实际应用中的相关案例,使得学生加深对课程理论知识的理解,同时能应用所学知识,并在教师的引导下对相关专业知识进行创新应用。比如结合目前国内电动助力车及电动摩托车等旺盛的市场需求与销售情况,给学生提供一款用于电动摩托车的直流电机的铭牌数据,让学生根据铭牌数据回答问题:降低电枢电压时电动机的瞬时转速及电枢电流数据是多少?稳定后有何变化(负载不变)?直流电动机的调速方式怎样实现?调速过程中能量损耗及能量转换关系有何变化?通过回答上述问题,使学生学会应用相关知识分析解决实际工程问题。在此基础之上,可进一步拓展学生解决应用问题的能力,载人用的轻便电动自行车与主要用于载货运输用的“爬坡王”电动车的电机在选型上应该注重哪些方面的参数区别?对一些学习能力强的学生,则可继续引导:为了提升一次充电的行驶里程,可否将回馈制动应用于电动自行车?并指导其设计一些小型的验证性实验装置。通过以上的教学过程,将课程的理论教学与实际应用紧密联系,增加学生学习的兴趣,提升学生解决实际工程问题的能力。

四、结论

电机及拖动基础课程是自动化及相关专业的一门专业基础课,与实际应用联系紧密,为满足专业人才培养向应用型转型的需求,在新的培养体制下,将专业课程的教学内容进行有机整合,采用多种教学方法与手段,打造重点突出、与应用密切结合的课程内容体系,增强学生学习的兴趣,提升学生运用相关知识解决实际工程问题的能力,经过实际的教学试验,验证了改革的课程教学比常规教学效果显著提升。

参考文献:

[1]顾绳谷.电机及拖动基础(第四版)[M].北京,机械工业出版社,2013.

流体力学及其工程应用范文篇6

【关键词】碾压式土石坝;渗流计算

1计算目的

1.1坝体(堤身)浸润线的位置。

1.2渗透压力、水力坡降和流速。

1.3通过坝体(堤身)或坝(堤)基的渗流量。

1.4坝体(堤身)整体和局部渗流稳定性分析。

2渗流计算的主要方法

渗流计算求解方法一般可分为以下4种类型:

2.1流体力学解法:是一种严格的解法,在满足定解的边条件下可以求出渗流场中任何一点的值。但解答非常复杂,只少数简单的情况有效,在实际工程应用上受到较多的制约。

2.2水力学解法:是流体力学解法的近似解。是在作了某假定的基础上对一些特定的边界条件的流体力学解法。同样实际工程应用上受到较多的制约。

2.3模拟试验:基于上述二种方法的缺点,对于实际工程,常通过水力学实验来模拟求解渗流问题。

2.4计算机数值模拟:通过建立一个数学模型,来求解渗问题,也称数值法,数值法又分为有限差分法、有限元法。目前,上述渗流计算方法中在水利工程上应用最广的主是水力学解法和有限元法。

3渗流计算工况组合及渗透系数的选取

3.1常规堤防工程

常规的堤防工程计算提出了三种水位组合,此三种水位合的渗流计算目的及相应土体的渗透系数选取原则主要为:

3.1.1临水侧为高水位,背水坡为相应水位。本组合的计算目的:

(1)计算背水坡可能最高的逸出点位置、背水坡逸出段及背水坡基础表面出逸比降,用于背水坡渗流安全复核、反滤层及排水设施设计;

(2)背水坡面可能最高的浸润线,用于背水边坡稳定计算;

(3)当堤身、堤基土的渗透系数大于10m/s时,计算渗流量用于分析防渗措施对本工程运行要求的可行性和背水坡排水设施设计(对于大坝均要求进行渗流量计算)。

对上述第1)、2)种计算目的工况,堤身、堤基的渗透系数则取小值平均值,对第3)种计算目的工况则取大值平均值。

3.1.2临水侧为高水位,背水坡为低水位或无水。本组合的计算目的:

(1)背水坡面可能最高的浸润线,用于背水坡边坡稳定计算,相应各土体的渗透系数取小值平均值;

(2)复核局部渗流稳定及进行反滤层设计,则进行局部渗流稳定性复核土体的渗透系数取小值,其上、下部位土体的渗透系数取大值平均值。

3.1.3洪水降落时对临水侧堤坡稳定最不利的情况。当临水坡面可能最高浸润线时,临水坡稳定计算最不利,所以计算工况下的土体渗透系数应取小值平均值。

3.2特殊项目

对一些特殊的项目,必要时还应考虑以下计算工况或因素。

3.2.1工程中蓄水过快的情况。在工程蓄水使水位上升过快时,对上游坝坡稳定也是不利的,特别是初次蓄水时。因为水位上升太快,浸润饱和土的过程又很长,特别是透水性小的粘性土,造成浸润线很陡,此时上下土层的饱和性不一致,且浸润前峰渗透坡降很大,将导致不均匀沉降,从而产生裂隙而滑坡。

3.2.2降雨饱和堤坝岸坡。降雨饱和堤坝岸坡的稳定与临水侧水位骤降情况是相类似的,是由于大气降水及河岸地下水的补给造成较高的孔隙水压力的结果,尤其在基础中存在承压水或排水不畅时最为严重。

3.2.3堆筑期间的孔隙水压力。施工期孔隙水压力的问题,一种情况是在软粘性土的饱和地基上筑堤(坝),由于填筑速度较快,上部荷重所引起的孔隙水压力来不及消散,因而在剪应力不断增加下,其稳定性大减从而引起滑坡;另一种情况是由于填筑土料本身含水量过大,在堤(坝)本身引起孔隙水压力,从而发生滑坡。

3.2.4超孔隙水压力。孔隙水压力可理解为计算点至排水面问水体的重量。但从上述降雨饱和堤坝岸坡以及堆筑期间的孔隙水压力分析可见,实际情况中各点的孔隙水压力都超过常规概念上的孔隙水压力值,那么把这超出部分的孔隙水压力定义为超孔隙水压力。按一些资料,粘性土填筑所造成的超孔隙水压力一般约为上部重量的50%,有的达80~90%;对于在饱和的软粘性土地基上修筑堤坝,则其产生的超孔隙水压力几乎等于所加的上部重量。

4水力学解法在工程上的运用

水力学解法“是在作了某些假定的基础上对一些特定的边界条件的流体力学解法”。除了对边界条件及计算过程中的一些假定以外,水力学解法对地层的渗透系数也做了一些简化处理。

4.1对于渗透系数相差5倍以内的相邻薄土层可视为一层,采用加权平均的渗透系数作为计算依据。

4.2双层结构地基,当下卧土层的渗透系数比上层土层的渗透系数小100倍及以上时,可将下卧土层视为不透水层;表层为弱透水层时,可按双层地基计算。

4.3当直接与堤基连接的地基土层的渗透系数比堤身的渗透系数大100倍及以上时,可认为堤身不透水,仅对堤基按有压流进行渗透计算,堤身浸润线的位置可根据地基中的压力水头确定。

4.4对加权平均的渗透系数的计算一般上有以下二种情况:

4.4.1对各向异性土的计算

对各种异性土(包括任意倾斜方向的不同渗透性),可把渗透区边界(包括建筑物的地下轮廓)的水平尺寸剩以因数a转化为各向同性均质地基进行渗透计算,且渗透系数取为k,算得各点水头后,再把水平尺寸除以a,恢复为原来的图形。

4.4.2对层状土的计算

对渗透系数和厚度不同的层状地基,可转化为均质各向异性土来处理,其等效平均的水平渗透系数与垂直渗透系数。

5有限元解法在工程上的运用

5.1数学模型的选取

从目前应用研究的情况上看,大约有四种数学计算模型:①布辛内斯克方程;②拉普拉斯方程;③扩散方程;④固结方程。以上各种计算数学模型都有其特定的适应条件,从四种模型的计算结果比较上一般可得出:一般土石坝和地基的非稳定渗流问题,可采用固结方程加上流量补给条件的自由边界及相应定解条件计算流场分布,较为合理;对固结完好不再压缩的土石坝的非稳定渗流问题,可用拉氏方程加上流量补给条件的自由边界计算。

实际上拉氏方程只是固结方程的一个特定解。

流体力学及其工程应用范文篇7

关键词:关键能力;模式;课程开发;课程体系;构建

一、职业教育课程开发的主要模式分析

课程是实现教育目的和培养目标的重要手段,是提高教学质量的核心。培养关键能力应该改革课程设置。德国有以项目为导向的教学方法和团队教学的组织形式;英国通过普通国家职业资格证书和职业教育各学科课程教育培养核心能力;澳大利亚有TAFE课程体系;美国则开设了融学术与职业内容于一体的综合课程,社区学院还开设了跨学科课程等等。

纵观世界发达国家高等职业教育课程模式的历史变革,中国高等职业教育的课程模式必须强调职业性,切实体现以能力培养为本位,其目标定位应包含以下两方面内容:

第一,专业能力目标。专业能力指适应职业岗位或岗位群的能力,主要包括专业岗位知识,工艺流程掌握程度,工艺熟练程度,实践操作能力,检查维修技能,新材料、新工艺、新技术及新设备的应用能力和推广能力等。这是作为一名岗位技术人员所必备的能力。

第二,关键能力目标。关键能力指任何职业或行业工作都需要的、具有普遍适用性,且在职业活动中起支配和主导作用的能力,包括方法能力和社会能力。其中,方法能力又包含独立思考能力、分析判断与决策能力、获取与利用信息的能力、学习掌握新技术的能力、革新创造能力和独立制定计划的能力等;社会能力则包含组织协调能力、交往合作能力、适应转换能力、批评与自我批评能力、口头与书面表达能力、心理承受能力和社会责任感等。

现代经济、科技的高速发展,使知识和技能的老化周期大大缩短,高等职业教育在构建课程模式时应充分考虑学生的职业迁移性,注重关键能力的培养。

以能力培养为主线设计模块化课程模式,是保证高职教育质量的核心。应将综合职业能力分解为关键能力和专业能力,按能力与课程模块一一对应的关系,有针对性地设置相应课程。根据专业能力培养目标,应以市场调研和预测为前提:根据区域经济发展和社会需求,以职业岗位(群)职业标准为依据,设置职业岗位或岗位群综合技能实训模块;根据综合技能实训所需的知识与技能储备要求,设置专业方向理论与技能模块;再根据专业方向模块要求,逆向设置专业技术基础与技能模块。从而使知识传授与能力培养相结合。理论课程应以应用为主,够用为度。能力培养主线是从基础技能到专向技能再到综合技能的递进式专业课程模式。

根据关键能力培养目标,设置人文科技基础必修模块、人文科技基础选修模块和专业领域拓展模块,并通过一体化的教学方法,使关键能力与专业能力培养互相融合,共同构成综合职业能力结构,从而实现课程构建的目标定位。

具体而言,关键能力与专业能力相结合的高职课程模式如图1所示:

现在普遍采用的“宽基础、活模块”的模式,不失为一种较好的新框架。它的内涵是在基础教学中要有广泛性,要面向一个职业群体,而不仅仅是某个专业。在此基础上,再强调职业的针对性。让培养出的学生既有一定的专业知识,又有适应职业发展变化的能力;既教会其生存,又教会其发展。职教教材要有职教的特色,要合理地组织、选择国家课程,并大胆、有效地实施校本课程,将二者有机地结合在一起。

二、物流管理专业关键能力课程资源开发流程与原则

工作过程是在企业里为完成一件工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序。工作过程的意义在于:一个职业之所以能够成为一个职业,是因为它具有特殊的工作过程。“面向工作过程”的课程开发是职业教育课程改革的发展趋势,也是专业建设与发展的关键所在。

1.物流管理专业“面向工作过程系统化”的课程开发的流程

(1)工作分析。邀请企业人员、职业教育专家、教学专家、专业教师组成物流管理专业教学指导委员会,根据企业工作过程和生产流程,采用“头脑风暴”进行典型工作任务分析与归纳,形成物流管理专业综合能力领域。

(2)课程设置。根据物流管理专业的岗位(群)能力以及技能要求,依据认知发展规律和职业成长规律进行教学分析与设计,分析和归纳关键能力单元所对应的知识与技能要求,然后对知识技能进行归属性分析,即,按照知识技能的关联度,将知识技能聚类,形成“能力课程”对应关系蓝图,按照从易到难和学习内容的内在逻辑联系,排列课程内容的顺序。

(3)教学实施。根据初步确定的课程模块,设计主题学习单元。学习单元的设计关键是将课程建设成为“任务驱动”型的课程,即,以岗位工作过程的技能要求为出发点,深度融合工作对象、手段、组织、环境等要素,把实际工作任务展开为工作过程,用项目课程、案例课程等形式表达出来,借助信息化手段丰富教学内容和效果。

2.职业岗位群分析

运用基于工作过程系统化的方法,对物流企业运营管理典型工作任务进行分析归纳,确定了物流运营管理高技能人才的典型职业岗位群(行动领域),如表1所示。

3.课程体系构建的基本原则

(1)社会导向原则。在课程体系开发过程中,必须有企业或行业专家的参与;在实施过程中,宜采取校企合作的形式,将理论知识的学习和实践能力的培养融为一体。

(2)能力本位原则。能力本位(Competence-Base)就是指以综合职业能力的培养为核心,以能力本位思想构建课程体系,目前已为众多物流教育工作者所接受和采用。

(3)学生主体原则。构建课程体系时必须高度重视“学生因素”,如学生的专业兴趣、动机、需要、能力、情感等,从而在教学过程中充分调动学生的学习积极性,使学生最有效、最投入地学习。

(4)课程内容选择原则。这里主要应考虑适应性、系统性、现实性与前瞻性、职业性与理论性及“以学为主”。

三、物流管理专业关键能力课程体系构建

通过对物流运营管理高技能人才的典型职业岗位群分析,确定物流运营管理高技能人才应具备的职业能力构成及其培养途径,改革专业课程体系和教学内容,确定专业课程体系框架,如表2所示。

参考文献:

[1]罗荣丰.职业教育发达国家的关键能力培养及策略的启迪[J].职业教育研究,2009,(11).

[2]朱美珍.关键能力与专业能力相结合的高职课程模式构建[J].广州大学学报(社会科学版),2007,(3).

[3]唐燕萍.论综合职业能力的培养[J].中国职业技术教育,2002,(22).

[4]王丽娟.谈职校生关键能力的培养[J].教育与职业,2001,(10).

[5]姜大源.当代德国职业教育主流教学思想研究―理论、实践与创新[M].北京:清华大学出版社,2007.

流体力学及其工程应用范文

【关键词】教学方法土力学教学改革

【中图分类号】TU4【文献标识码】A【文章编号】2095-3089(2012)10-0256-01

《土力学》是土木工程专业一门重要的专业基础课,对初学者来说,主要表现为土力学教材各章节之间具有相对独立性,联系不紧密,课程内容多而杂,许多重要理论和公式来源于实验或实践经验,缺乏严格的理论推导,强调实用性和技术性,这使得土力学成为一门较难掌握的课程。

1.概述

土力学研究内容可概括为:土的三个特性、土的三个工程问题、土力学三大主要理论。其中,土的特性导致了土的三大工程问题,即强度问题、变形问题和渗流问题。

根据课程脉络主线可见,渗流问题是土力学中必须解决的三大问题之一,渗流问题有其相对独立性,又与变形、强度问题相互交叉,掌握好土的渗流特性对于掌握好土的变形、强度特性有促进作用。依笔者的教学经验,学生对于“土的渗透性及渗流”内容普遍反应较难掌握。

2.教学内容与教学方法改革探索与实践

2.1抓课程内容主线

针对渗流问题的教学内容多而杂的特点,课堂教学中应注重把握知识体系,形成清晰的教学脉络,用教学主线将课程内容紧密串连(图1)。

图1课程内容主线

2.2注重水力学基础

土的渗透性与渗流主要涉及到水静力学与水动力学两部分水力学基础理论,对于理解土的渗透性与渗流有一定的促进作用。

在水静力学方面,掌握静止流体中任意一点各个方向受到的压强值的大小是相等的这一静止流体的应力特征;理解流体静止的微分方程;掌握重力作用下静止液体的压强分布特征。在水动力学方面,掌握流线、过流断面、流量、断面平均流速等概念与流体的运动的连续性条件;伯努利方程,是解决土中渗透问题的基础。

2.3启发式教学

2.3.1案例启发式教学

土的渗流问题这部分内容讲授时可采用启发式教学,调动学生的兴趣和思维。列举工程事例,如水井渗流、渠道渗流等;渗透变形或破坏,工程的目的是要解决这些变形或破坏;渗透力才能产生渗透变形或破坏,接着推导渗透力及临界水力梯度的计算公式;介绍实际工程中常用的“止水帷幕”。止水帷幕的设置加大了地下水渗流的距径。

2.3.2例题启发式教学

流网的绘制与应用可以采用例题启发式的教学方法:等势线与流线正交,等间隔流线与等间隔等势线形成的流网中,各个网格的长宽比c应为常数。提出问题,如何通过流网可以得到流场中任一点的水头、水力梯度、孔隙水压力、流速、流量等指标值,然后逐步介绍各个指标的计算过程以及流网绘制的初步过程,讲授过程中再次强调掌握流网特点的重要性。使学生更深入的理解了流网的应用,并初步体会了其绘制过程。

3.注意的几个概念

3.1水力梯度

水和梯度的定义较为简单,水力梯度i=h/L,其中h为两点处的总水头差,L为两点间的渗流长度,特别强调的是L叫作渗流路径或渗流长度,不是两点的直线距离,求ND间的水力梯度,hND=8.0m,L=NB+BC+CD=26.0m不是L=NB=8.0m,因此水力梯度i=h/L=0.31。

3.2孔隙水压力

水力学课程中与孔隙水压力相关的只有静水压力,没有专门提出孔隙水压力概念,在土力学中这样定义孔隙水压力,如图1,渗流场中各点的孔隙水压力,等于该点以上测压管中的水柱高度hu乘以水的重度γw,故a点的孔隙水压力为:

ua=hua×γw

应当注意,图中所示a、b两点位于同一等势线上,其测管水头虽然相同,即ha=hb,但其孔隙水压力却不同,ua≠ub。众多土力学教材中定义,“由土体孔隙内的水承担的那部分应力为孔隙水压力”。一般地,孔隙水压力应包括静水压力和超静孔隙水压力两部分,但大多数教材中,在土体的渗透固结部分中突然出现超静孔隙水压力,并未对其进行特别说明。

《岩土工程基本术语标准》(GB/T50279-98)规定静水压力是“给定点与自由水位差引起的压力”;超静孔隙水压力是“饱和土体内一点的孔隙水中超过静水压力的那部分”。借用以上两个概念,两者在物理本质上是一致的,分开定义在本科教学过程的渗透固结部分,测压管水头压力为静水压力和超静孔隙水压力之和。

4.结语

教学实践表明,针对土力学课程的特点,在教学中根据不同知识内容的讲解需求,遵照科学的认知规律以实际教学效果为目标,灵活应用多种方法进行教学活动,可促进学生对土力学知识学习的融会贯通。

参考文献:

[1]李广信.土体、土骨架、土中应力及其他[J].岩土工程界,2005,8(7):13-17.

流体力学及其工程应用范文篇9

关键词:一流学科;一流专业;应用型人才

1概述

众所周知,地方应用型高校一般是以本科教育为主体,以服务区域经济社会发展和相关行业为己任,以培养符合行业企业需要的、具有较高综合素质和实践能力的高级应用型人才为主要目的[1]。在“双一流”与“双万计划”背景下,学科、专业一体化建设成为高等学校建设的必经之路[2]。对于地方本科院校,其一流本科专业建设与研究型“双一流”高校不同,并不是追求“世界一流”,而是结合自身发展历史和实际条件,明确服务面向和专业定位培养,培养适合地方经济建设发展的应用型人才。一流本科专业是一流人才培养的基本单元,只有真正把一流专业建扎实、办出高水平、办出特色,才能培养出一流人才,从而实现高等教育内涵式发展的目标[3]。地方本科高校应用型人才培养模式的构建需要直接服务区域经济和行业的发展,因此在一流学科与一流专业建设过程中,地方本科院校应该做到学科建设与专业建设并举,相互促进、相互融合。2017年同济大学浙江学院土木工程学科成功入围浙江省一流学科建设(B类)名单。2019年土木工程专业成功申请了浙江省一流本科专业建设项目。在一流学科以及一流本科专业建设背景下,土木工程系在应用型人才培养方面迎来了前所未有的挑战和机遇。无论是一流专业学科建设,还是一流学科建设,其最终目的均为人才的培养,特别是地方本科高校更应该聚焦于应用型人才的培养。近年来应用型本科院校均在人才培养的过程中探索依托专业教学、实验与科研、工程项目等适合应用型人才的专业培育模式[4]。实践证明,应用型人才的培养不仅仅需要有明确的人才培养计划、系统的课程体系、合适的教材、高素质的“双师型”教师队伍,还需要将学生实践活动以及教学方法与创新实践等实现整合。土木工程专业应用性强、涉及学科多且广,因此学科建设与专业建设的融合程度直接影响土木工程专业人才培养的质量。经过近几年不断地实践探索,我系在一流学科、一流专业互促互进建设的基础上,开展了大量的教学改革实践活动,积累了一定的经验,形成了一套多元化协同的应用型人才培养模式,主要体现在深入教育教学改革、优化专业培养计划,改革课程体系、拓展实践教学,依托校企合作产教融合平台以及重点实验室平台,建设教师队伍等方面。

2问题现状

2.1师资、教学资源

近年来,由于招生规模逐年扩大,学生人数增多,我系平均师生比在1∶20左右,曾经一度达到了1∶25的严峻局面;我校属于民办独立学院的办学性质,教学日常运行支出及设施设备相关的费用等主要来自于学生的学费,办学经费的问题会严重影响人才培养的质量;同时由于我校办学时间短、师资力量薄弱,既懂专业理论知识又有实践经验的高素质“双师型”教师严重短缺,因此教师队伍的建设也制约着人才培养的质量。

2.2专业培养计划以及课程体系

办学之初土木工程专业培养计划是在母体学校专业培养计划的基础上稍加修改而成,课程的设置虽然进行了修改但与母体学校相差不大,课程多且难度大,给学生学习带来很大的难度和压力。这样专业培养计划无法实现因材施教,达到应用型人才培养的目标。同时,课程体系设置方面存在重理论、轻实践的倾向,实践教学环节不足。此外,课程选择、类型划分以及比例设置缺乏合理性,尤其对课程与课程之间的逻辑关系、理论与实践学时的比例以及跨学科课程的交叉融合更是缺乏科学性地安排。

2.3实践创新平台

办学初期教学安排主要是根据培养计划设置的理论教学以及与之相配套的实践课程。教师疲于备课、上课,忽视了学生第一课堂以外的实践教学活动,缺少课外的实践创新平台,特别是缺少与知名企业合作的产学研、实训平台等,因此在应用型人才培养方面存在实践能力培养不足、校企融合深度不够、与社会需求脱轨等问题。

3改革的措施与成效

3.1深化教育教学改革

深化教育教学改革,全方位提高应用型人才培养质量,积极推进分层次,增设针对考研学生的提高课程与教学环节;在教学改革过程中加强专业教学质量保障体系建设,通过多种形式坚持不懈地狠抓立德树人、教风与学风建设,强化教师严谨治学、敬业精神及培养人才的使命感;健全教学规范化制度,优化教学过程管理,完善《教师听课制度》《教学业绩年终考核制度》等文件,落实备、教、批、辅、考、评等各环节的过程管理;重视课堂教学质量,坚持督导和学生评教两个维度的教学效果评价,形成了“问题反馈、跟踪督改”的质量监控闭合体系。通过金课、专业课程思政、互联网+教学模式等课程建设,优化教学方式,进一步提升教学效果。通过多元化教学体系的实践,让学生在学习理论知识的同时获得了大量的实践机会,学生理论联系实际能力明显的提高,专业的创新实践能力及综合素质显著地增强。我系在深入推进教育改革的过程中,以新理念、新形态、新方法开展专业建设,在课程体系融入数字化、网络、大数据、5G等新技术的教学方式,着力建设一批省级“五大金课”和一流教材。目前已经建设了省级一流课程3门、编著了省级教材1部,主持省级以上教学改革项目17项。

3.2专业培养计划和课程体系的优化

人才的专业培养计划是实现人才培养目标的总体规划和实施方案的文件,是组织和管理教学过程的主要依据[5]。培养计划的制定要基于高等教育运行规律,反映社会和时代需求,体现专业自我特质和特色,将构成专业人才培养计划的诸多要素进行科学规划和有机组合,以实现专业的可持续发展[6]。教学改革实践的过程不断地让我们认识到实现应用型人才的培养目标,首先要对专业培养计划进行优化。优化专业培养计划要充分掌握区域经济和行业的发展需求以及生源的特点,同时也要注意强化人才培养的针对性、目标性和高效性,既要依托母体学校的学科优势,又要具有我校土木工程专业自身的特色。在专业培养计划优化调整过程中,实现土木类人才培养计划、理论和实践教学等方面有效衔接,实现专业与企业、学科与行业紧密结合[7]。根据地方行业对复合型土木工程应用人才的需求,我系在专业培养方案中融入经管、商务、轨道交通等学科的内容,实施“土木+工商管理”“土木+轨道交通”复合型人才的培养计划,为复合型土木工程应用人才的培养奠定基础。根据专业培养计划的目标设置相关的课程。专业课程中既要充分体现基础性知识,也要体现出全面的专业性知识,既要培养学生的实践能力,也要注重提升学生的创新思维与创新能力。根据土木工程行业的需求,我系在传统的通识教育课程、专业核心课程、专业选修课程的基础上拓展了专业特色课程模块方向,开拓了建筑设计、建筑施工、项目管理、建筑结构智能检测四个特色课程模块。同时在教学改革实践中,以课程群构建了教学团队以提升专业建设和教学的水平。目前建有混凝土教学团队、钢结构教学团队、BIM实训技术教学团队等。此外在教学过程中,我系积极推进教学成果的完善和深化,一方面积极进行省级教学成果奖申报,另一方面结合互联网+元素,建设在线精品课程、视频公开课,编著国家规划教材等。在此基础上,我系积极探索土木工程专业课程的课程思政,主要教育学生要有工匠精神和严谨求实的工作作风,引导学生树立正确的人生观、价值观以及世界观,养成积极、乐观向上的人生态度等。

3.3实践教学改革

实践教学改革主要体现在提高实践教学在专业培养计划中的比重。课内的实践活动主要为与课程设置相配套的教学实践环节,如课程设计、专业实验、数值仿真和现场试验等环节。根据应用型人才培养的要求,经过近几年一系列的针对实践教学的改革活动,我系实践教学学分在培养计划总学分中的比例从原来17%增加到了25%。目前,全国土建行业和相关企业都极度缺乏BIM应用型人才,具有技能的本科人才已经成为行业和企业推进BIM发展的制约性条件。针对社会和行业反馈的需求,地方应用型高校有责任和义务保质保量地培养一批具有专业背景的BIM技术人才输送至社会及行业。2019年国务院印发《国家职业教育改革实施方案》明确了职业院校、应用型本科正式启动1+X证书制度的试点工作[8]。我系对土木工程专业培养计划进行调整,将“1+X”中X(专业技能与特色)“建筑信息模型BIM”和“建筑装配化技术”纳入专业培养计划。BIM实训课程充分结合土木工程专业的专业培养体系,内容完全覆盖了“1+X”BIM证书所有的考核内容。此项教学改革探索了独具特色的、本科阶段的专业+技能教育培养模式,提高了应用型人才培养质量的同时提升他们的实践应用能力。其次,利用毕业设计提高学生实践应用能力的培养。毕业设计作为本科生培养阶段最为重要的实践教学环节之一,对于学生巩固所学的专业知识,结合工程实践能力的培养发挥着举足轻重的作用。对于土木工程专业,传统的毕业设计往往仅针对土木建筑全过程设计中的某一环节(如建筑设计、结构设计、水电暖设计、概预算设计、施工组织设计等)进行训练,对于行业所求的复合型应用人才的培养有所欠缺。土木工程项目实施的过程需要土木类技术或管理人员掌握从建筑设计-结构设计-设备设计-施工组织设计等全过程内容,其对各个环节知识能力的掌握程度毋庸置疑是决定项目成败的主要因素,因此有必要在本科生毕业设计中进行基于设计、施工一体化全过程设计的毕业设计实践训练。在全过程毕业设计中,教师首先指导学生将本科生阶段所学的专业知识进行总结,例如通过建筑设计环节总结房屋建筑学等相关课程知识,通过基坑设计环节总结土力学、地基基础相关课程知识,通过结构设计环节总结力学、钢筋混凝土、钢结构、砌体结构等相关课程知识,通过设备设计环节总结建筑设备等相关课程知识,通过施工组织设计环节总结土木工程施工、建筑施工、概预算等相关课程知识,最后将总结的专业知识与工程实际相结合进行专业知识的融会贯通完成整个项目的实施。通过全过程毕业设计可以提高学生利用专业知识分析问题、解决问题的综合能力。再次,实践教学改革体现在课外的创新实践活动中。我系积极组织学生参加各级的新苗人才计划、学科竞赛、大学生创新项目、第二课堂等多样的课外实践创新活动。学生的专业实践活动需要借助平台才能开展,平台建设是专业实践活动开展的奠基石[9]。为了确保课外实践教学活动的顺利开展,我系搭建了本科生专业导师平台,在此平台上专业导师指导学生参加第二课堂、大学生创新项目、学科竞赛、科研项目、企业工程等专业实践等活动。专业导师平台营造良好的课外实践与创新拓展的氛围,培养学生动手能力以及创新实践能力,并取得了丰硕成果。以2022年度取得的成绩为例,在第六届省“互联网+”大学生创新创业大赛中我系报送项目19项,其中获校级一等奖1项、省级优胜奖1项;在第七届大学生实践创新项目中,2项省级新苗人才计划项目获一等奖;在第八届大学生实践创新项目中,有3项入选省级新苗人才计划项目,17项入选校级大学生创新项目;在专业类第二课堂项目中,23项专业类第二课堂获得校级立项。

3.4校企合作产教融合平台

近年来我系积极推进基于校企合作产教融合的、高水平应用型专业建设,实施了校-系两级“校企合作、产教融合”模式,进一步明确了校外实践教育基地建设思路,在完善与理论教学有机结合的同时,以提高学生专业素质能力培养为核心,创建了分层次的实践教学体系,包括与校企合作单位共同制订教学目标、培养计划和考核标准,共同开发课程体系和专业实践项目,共同指导实践创新创业训练项目和毕业设计(论文)等,共同管理实践全过程,共同考评学生,形成了校企共建、共育、共管、共评的校内外实践教学模式。在校企合作的产教融合平台上,实践教学的内容更为注重模拟和利用企业真实的生产工作状况;学生参与的工程项目、横向课题与社会应用实践密切联系。近三年我系与50多家企业、行业协会和地方政府建立了产教融合共同体,近500多名学生在校外的26家实践基地实习与实训,多名教师到政府业务部门和企业挂职,几十名企业技术专家走进校园为学生授课和讲座。通过“走出去、请进来”强化校企合作的产教融合平台上的协同育人和实践教学机制。此外为了弥补高校教师企业工作经验的不足,通过专业导师平台,加强与企业合作,选聘浙江上嘉建设、浙江宝业、浙江绿筑、上海建筑设计院等多家企业的12名企业负责人或工程师担当学生的企业导师。

3.5重点实验室平台

以科研促教学,培养学生动手实践能力以及创新精神。目前土木工程系利用土木与环境高性能功能材料市级重点实验室广泛吸引学生参与教师的科研项目、产学研合作项目,培养学生的创新实践能力。据不完全统计,近3年我系先后有100余名学生通过创新基金、教师科研项目和毕业论文等环节参与重点实验室的科研项目,本科生参与20余篇,申请专利10余件。专业教师充分利用重点实验室平台开展本科生毕业论文,此类毕业论文结合教师的科研项目或者校企合作的横向项目展开,学生在毕业设计(论文)环节中能够受到“真刀真枪”的科技创新训练,既培养了创新能力和创新思维,又实现了教学与科研相得益彰的效果。此外,我系以重点实验室为平台积极倡导教师的教学与科研协同发展,提高学术能力与水平,增强他们的科研项目申报以及服务地方企业的意识。2022年度我系新增9项纵向项目,其中国家自然科学基金项目2项,省自然科学基金项目1项,市厅级基金项目6项。在校企合作的平台上,2022年实验室新增横向项目12项。

3.6教师队伍的建设

教师队伍建设主要体现在两个方面:第一,积极物色并引进高水平人才。目前成功引进了教学科研俱佳的教授、国内外土木专业名列前茅的博士青年教师多名,我系的师资队伍质量、学术竞争力显著地提升。在引进高层次人才的同时,我系加大人才引进的资助力度,在人才引进的过程中注重面试环节的教学能力、科研水平、综合素养、国际视野、发展潜力等全方位的评价;实施45岁以下青年教师4年个人学术发展规划制度,促进青年教师有路线图、有目标追求、有适度压力地良好发展;实施入职新教师旁听教学质量高的年长教师主讲的课程制度;实施专业教师听课、评课、试讲制度;要求新进专业教师参加系内每月一次的教学研讨会等。通过这一系列的措施提升青年教师教学水平和授课技能,主要体现在专家听课、学生评课的优秀率不断提高以及青年教师主持或参与省级教改项目和人次逐年增多。此外,我系积极倡导教师教学与科研协同发展,提高学术能力与水平,增强科研项目申报意识。近年来,教师获得国家、省市自然科学基金及企业工程项目增多,科研能力增强并带动了教学水平提升。第二,大力推进系企合作、产教融合、协同育人,安排教师在企业挂职锻炼,培育双师双能型教师队伍。经过几年的建设,目前我系具有企业工作经历教师占教师总人数的60%以上,50%的教师具有企业高级工程师职称或相关高级专业技术资格证书。例如,土木工程专业拥有专业教师12名,其中教授、副教授9人,具有国家一级注册结构工程师、注册岩土工程师、一级注册建造师和具有高级工程师职称的教师6人,专业教师全部具有硕士以上学位,师资队伍结构合理。

4存在问题及总结

4.1存在问题

独立学院师资问题由来已久,是一流学科及一流专业发展的一大“软肋”。目前独立学院师资仍是以返聘的母体院校的派遣教师、公办离退休教师、刚毕业的硕博士生、具有硕士以上学位企业工程师资格的双师型教师等人员组成。教师队伍呈现出年龄分布不均,人才容易流失,队伍不稳的现象。加之独立学院正处于“转设”的关键期间,师资队伍的人才流失增多,师资问题依旧凸显。此外在应用型人才培养定位也存在着方向不明确的问题,是培养“技术应用型”“复合应用型”“创新应用型”还是具有技术的、复合的创新性应用型人才的定位方面还需要进一步明确。根据应用型人才培养的定位方向,课程体系和实践教学内容,需要与企业和行业做全方位的对接,及时调整专业方向,完善课程体系,调整实践教学的内容。

4.2总结

土木工程系依托母体资源作为学院实力最强、最具有潜力的重点系部之一,其今后发展对学校的整体的发展具有非常重要的作用。作为地方应用型高校,在一流专业建设的过程中,应该采取学科建设与专业建设并举的、相促相融的建设策略,在土木工程学科发展的同时带动土木工程专业的发展,最终目标都是为了培养高素质、高质量的应用型人才服务于地方经济发展。在学科与专业建设的背景下,土木工程系尝试从深化教育教学改革、培养计划与课程体系优化、实践教学的拓展、校企合作的产学研融合平台拓展、重点实验室平台的搭建以及教师队伍建设等多元化模式开展应用型人才培养的实践探索,积累了一些经验,取得了一定的成果,可为其他同类院校的人才培养模式提供参考。

参考文献:

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[2]张炳生,王树立.学科、专业一体化建设研究[J].中国高教研究,2012(12):43-45.

[3]王蕾,葛军.地方应用型高校一流本科专业建设探究[J].江苏高教,2022(5):68-71.

[4]严玛丽.“五位一体、竞教结合”努力培养理工科应用型创新人才[J].公关世界,2022(12):146-147.

[5]童昕,张积林.地方应用型高校新工科建设模式研究[J].教育评论,2022(6):69-72.

[6]卢艳军,张晓东,徐涛.成果导向理念下专业人才培养方案设计[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2022(8):29-80.

[7]王静,王聪.基于CDIO理念的土木工程人才培养模式研究[J].山西建筑,2022,47(12):183-184.

[8]国务院.国务院关于印发国家职业教育改革实施方案的通知:国发[2019]4号[EB/OL].[2019-02-13].

流体力学及其工程应用范文篇10

关键词:工程流体力学;教学改革;教学方式;实验

中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2015)45-0143-02

流体力学,是力学的一个分支,主要研究流体的力学运动规律和应用,涉及能源、化工、水利、海洋、航空、冶金等领域。流体力学是一门不断发展、不断完善的学科,目前的分支主要包括工程流体力学、理论流体力学、水动力学、气体动力学、粘性流体力学、多相流体力学、渗流力学、电磁流体力学、计算流体力学、实验流体力学、非牛顿流体力学等等。工程流体力学主要针对能源、环境、采矿、化工、机械等工科专业开设,课程的侧重点亦有所不同,主要偏重于实际工业过程的应用,趋向于解决工程中出现的实际问题,很多学者在工程流体力学的教学改革方面做了相应的探讨[1-4]。

一、工程流体力学课程概况

1.课程内容和特点。工程流体力学是一门基础性的课程,是力学的一个分支,课程主要着眼于工程和工业上的流动现象、流体理论和流体输送的动力学过程。课程本身预备知识较多,需要具备高等数学、理论力学等学科的预备知识,同时还要有热力学等学科方面的知识。课程研究的对象为流体,具有流动变形的特点,在研究和应用过程中需要着眼于欧拉空间,这与学生先前所学力学中的思维方式不同。

工程流体力学目前的教学内容包括流体的主要物理性质、流体静力学、一元流体动力学、能量损失、孔口管嘴管路流动、气体射流、不可压缩流体动力学基础、绕流运动、一元气体动力学基础和相似性原理和因次分析等。

2.教学过程中普遍存在的问题。流体力学有很强的理论性和实用性,学好流体力学对打好专业基础有着重要的意义。笔者对所授专业的学生和授课教师进行了调研,并结合自身的授课经验对教学过程中存在的问题作了如下总结:

对互联网过度依赖。信息技术的发展和网络设备的普及,使得在短时间内获得大量的信息或实时获得信息成为可能。近年来,学生过度依赖因特网,获得知识的途径简洁化,可以随时通过网络轻易获得答案或者解释,跳过了对课程(或问题)思考和总结的过程,将知识碎片化,难以建立系统的知识体系。手机的网络化对课堂授课有重大影响,如流体力学教学过程中引入流体概念的时候会提出“什么是流体”的问题,一些学生会回答“在剪切力作用下不断发生形变的物体”,这明显不是自己思考和总结的结果,而是拿出手机在网络上搜索的答案,因为此时学生还没有这个总结的能力。问答过程中本是提供了一个反思和想象的空间,而这样的结果反而成为问答本身的过程,这样很难培养学生独立制定计划、预测事态和独立进行解决问题的能力,而培养能力恰恰是教育的重要环节。

缺乏追求真理的态度,创新不足。应试教育的影响深远,以考试成绩自评学习效果的认识根深蒂固,这种应试心理导致了对真理追求的缺乏。流体力学是理论性和应用性较强的课程,流体力学发展至今仍有较多未解决的理论问题,如湍流的机理和描述等。在讲授和课下讨论过程中,学生往往缺少怀疑态度。目前工程流体力学的教材较多,教师往往指定授课教材,学生认为考试内容超不出教材,导致课堂上做笔记的比例低,课下学习被动,对所留作业不认真思考,遇到问题不主动查阅资料,只限于书本,甚至抄袭布置的作业。

理论性较强的知识点教学难度大。课程中不可压缩流体动力学基础、绕流运动、一元气体动力学基础和相似性原理和因次分析这个章节理论性较强,学生接受效果不好,分析原因主要是因为教学过程涉及高等数学、牛顿力学,得出的结果均是以偏微分的形式表示出来(如N-S方程),甚至有些概念是以偏微分方程定义(如有旋流动),学生理解起来相对有难度,而且得出的方程没有后续的应用和解析,致使理解抽象。

实验性教学环节达不到教学预期目标。流体力学是在实验的基础上发展起来的学科,目前学科中一些机理的研究尚未成熟,如湍流理论等。一些理论是基于实验而得出的结论或公式,属于唯象理论,缺少严密的推导和论证,如总流伯努利方程中沿程阻力系数λ与雷诺数Re和相对粗糙度k/d之间关系的经验公式。经验公式的理解和接受需要实验的背景知识和实验的结合才能达到较好的教学效果。在实验教学过程中,学生不能主动学习和思考,不能更好地理解实验的意义。

二、教学手段和方法应对

课程讲授过程中,可以通过适当的教学手段和方法激发同学的学习积极性。在信息时代的大背景下,如何更好地应用网络和有效地激发学生创新意识是教育改革的重要课题,认清新形势下学生所处的环境,采用有效的教学手段和方法,对教学过程有重要意义。

1.复合的课堂教学方式。复合的教学方式往往能够达到较好的教学目的。在教学过程中,教师可以用图形、流程和动画等形式演示,将抽象的知识形象化、零散的知识系统化,同时,要重视板书这一教学手段。多媒体教学,可以传递较大的信息量,尤其在图、表、流程、实验动画演示给学生提供直观的演示和讲解,但在理论推导方面达不到教学效果,学生普遍反映过快。讲课提纲、重要概念、严谨理论推导部分应在板书中体现。如具备条件可在上课期间抽出几分钟做一个简单的小实验或者放映一些科学短片以提出问题。如在讲解尼古拉兹实验时,推导之间的关系和实验思路以板书的形式展现,而对于实验装置、流程和结果的图表化要以动画和流程图等形式在多媒体中表现出来,突出了实验过程的层次,学生在听课过程中就不会出现“只在此山中,云深不知处”。

2.强调基本概念。流体力学有其独特的框架本学科是建立在连续介质力学假设条件下的知识体系,连续介质的概念就必须明确,流体运动的定律较多,在抽象为数学模型时需要模化,此时提出了相当的假设条件,如理想流体、恒定流、均匀流和不可压缩流体等,这些假设贯穿于各个章节,需要准确把握其概念。另外一些基本概念容易理解错误,如相对压强概念:以当地同高程大气压为零起始点的压强,如果理解成以大气压为零起点的压强,那么在理解气体伯努利方程时就会出现问题。

3.工程和研究背景的重要性。在学习流体力学之前,学生接触的大部分知识都是经典固体力学范畴。描述流体运动的方法分为拉格朗日法和欧拉法,由于流体的流动特性,在工程流体力学范畴基本上都是用欧拉法描述的,因此,明确欧拉法和拉格朗日法的特性非常重要。学生经验公式的接受出现问题,如尼古拉兹实验,这里要着重说明其历史背景,在什么样的情况下作此实验,实验的目的是什么,如何去做,得出什么结论,都要交代清楚,不然突如其来的结论和经验公式学生有些茫然不知。另外,针对不同专业的学生,所讲授内容要及时调整,所举工程实例尽量与授课对象专业相近。

4.突出研究手段,增加综合性和设计性实验。研究手段的突出,使学生对知识的创造过程有进一步了解,进而开拓视野,积极思考。流体力学是从实验发展起来的学科,因此,在教学中要突出实验在流体力学中的地位,增加实验学时,尤其是综合性实验和设计性实验平台[5]。流体力学中有较多的偏微分方程形式的数学模型和公式,这部分内容无论是在老师讲授还是在学生理解上都较为抽象,应用已学高等数学知识不能求解这些数学模型,学生理解起来非常困难,因此介绍计算流体力学(CFD)的研究方法显得非常重要。计算机的出现和发展对CFD技术的普及和发展起了巨大的作用,各种CFD商业软件的研发和集成使CFD技术的应用更加简单化,学习运用计算机工具解决工程问题已经成为一种常规手段[6]。另外应用解析方法理论分析也是流体力学研究过程中非常重要的手段。

5.及时更新教学内容,掌握学科前沿,激发学生的学习兴趣。工程流体力学是面向部分工科专业的基础课,在实际工作中有广泛的应用,仅仅限于教材的讲解或者限于学科内的讲解,使学生只见树木,不见森林。不同的专业,教学内容的侧重点不同,如采矿专业在教学中教师要更多地结合矿井通风方向去讲授,建环专业教学中要更多地结合通风、燃气输配等方向去讲授,尽可能讲解一些前沿的工程,开阔学生视野,注入新的思想。学生的关注点是与时代背景相关的,授课内容也要与时俱进。

三、结束语

总之,工程流体力学是很多学科的专业基础课,要求学生要打好扎实的基础,但从学生掌握程度来看,仍达不到教学要求,需对其进一步改革尝试。针对目前的教学模式,教师要充分利用复合的教育技术与手段,结合现代的网络资源信息,及时更新知识,掌握学科前沿。教学过程不是一成不变的,了解不同时期授课对象的思想变化,激发学生的学习兴趣,讲清楚知识的来龙去脉,揭示问题的本质,给学生创造独立思考问题、解析问题、解决问题的空间,培养学生的创新意识,从而取得更好的教学效果。

参考文献:

[1]陈晓珊,洪文鹏,张玲等.工程流体力学课程改革的思考[J].东北电力大学学报,2006,(3):54-56.

[2]董庆伟.《工程流体力学》课程教学改革的实践[J].中国现代教育装备,2008,(12):78-80.

[3]郭楚文,王利军.关于工程流体力学若干问题的探讨[J].山东电力高等专科学校学报,2011,(1):37-39.

[4]黄芬霞.《工程流体力学》教学改革的探索[J].吉林教育,2009,(13):46.

流体力学及其工程应用范文篇11

关键词:新疆农业大学;紊流数值模拟;研究生优质课程;课程建设

中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2016)09-0182-02

一、引言

《紊流数值模拟》的研究对象是自然界和水利工程中的各种类型的水流现象和伴随着水体流动发生的热输运和物质输运。在水利建设和国民经济其他领域中,水流和伴随着水流的热输运、物质输运,具有极其重要的意义。为了兴水利、除水害,作为水资源综合利用的第一步,必须探明水流运动的规律和伴随水流发生的热输运、物质输运的规律。为了建设水利枢纽,必须预测建造水工建筑物以后上、下游水流的运动规律、泥沙运动规律等,从而选择最好的设计方案。为了防治水污染,必须预测河流、湖泊中的水流规律和污染物质的运动规律。准确地预测水流和输运现象,还能帮助我们预报乃至控制一些潜在的灾祸,如洪水和溃坝等。目前常用的预测水流和输运现象的方法为物理模型试验及数值模拟方法。如何使《紊流数值模拟》课程建设适应现代水利工程前沿技术的发展需要,如何通过本课程的教学建设与改革,让学生更好地掌握课程内容,以便与我校水力学及河流动力学专业、水利工程专业研究生的培养目标相吻合,为学生在后续的研究工作奠定坚实的基础。本文结合课程小组教师多年来的教学实践经验,对当前《紊流数值模拟》的课程体系、系列优化教材的选用与教学平台的建设,教学方法与手段的完善,以及考核方式的改进等问题进行了探讨,以满足研究生全方位课程学习的要求,提高课程教学质量、培养学生解决实际问题的能力和创新能力。

二、课程建设内容

(一)教学内容更新完善

《紊流数值模拟》所涉及的应用领域非常广泛,众所周知自然界中流体(气体、液体)流动基本上都是紊流,紊流数值模拟可用于一切做紊流运动的流动现象。在理论上它更是涉及了流体力学、粘性流体力学、固液两相流动力学、气液两相流动力学、计算水力学理论和方法。课程的讲授思路是建立通用的数学模型和相应的数值计算方法,以预测水流和伴随水流发生的各类输运(物质输运、浓度输运、紊动扩散输运)现象。但是水流输运现象十分复杂,为了封闭N-S方程不同的研究人员建立了不同的数学模型和数值计算方法名目繁多,千姿百态,要在较少的学时内历数各类水流输运现象、各类数学模型和数值计算方法,几乎是不可能的。因此本课程在学习过程中由浅入深进行:从控制方程N-S方程出发,考虑到它的不封闭性,有不同的紊流模型对其进行了封闭,从最简单的紊流模型零方程模型讲到单方程模型,最后讲到双方程模型及其典型代表模型和应力―通量代数模型;由恒定一维问题入手,推广到非恒定流三维问题。

由于新疆地区属于B类二区招生地区,所以进入我校的硕士生生源入学分数较低,大多来自三本院校,数学基础相对薄弱。而本课程采用的教材是金忠青编著的《N-S方程数值解和紊流模型》,该书短小精悍,适用于数学基础较扎实的学生直接使用,书中的偏微分方程采用了张量、梯度、散度等方法表示,对于我校的学生来说用此类方法表示的N-S方程难度较大,不清楚各项的物理含义和对应的代数展开式。讲解容易但理解难度较大,学生听过后似乎知其然但不知其所以然。因此,在绪论之后的《水流和输运现象的数学描述》这一章的讲解过程中,增加了1~2个学时讲授张量知识、梯度、散度、通量的数学定义,并通过补充案例帮助学生理解这些物理量在流体运动过程中的物理意义。在第三章紊流模型部分的讲解过程中,弱化了单方程模型(如k方程)和双方程模型(如k-e模型)的数理论证过程,强化广泛应用的紊流模型的基本原理和基本方程的建立或其逻辑推导过程,强化了方程中各物理项的基本概念的理解,使学生做到知其然和知其所以然。根据选课学生拟开展的科研课题的类型、硕士毕业论文的拟研究方向,针对性地选择教学实例,在课堂上对教学实例进行讨论分析,课后请学生分成小组针对不同的实例进行实践练习,之后教师与学生实践小组的讨论,对练习结果进行查找问题,提出改进措施和建议,学生对其实践内容进行完善,逐步提高学生解决问题的能力。

(二)改革教学方法与手段

由于本课程开设时间不长,近几年的教学过程中主要以黑板板书、课堂讲解为主,虽然也适当采用了多媒体播放视频、图片等方法辅助教学,但是教学方法和手段相对单调。为了进一步提高教学效果,满足学生全方位的课程学习要求,作者对教学方法和手段进行改进,主要包括以下几方面:

1.采用多媒体课件与黑板教学并存的教学手段。针对更新和完善后的教学内容制作多媒体教学课件,采用多媒体课件与黑板教学相结合的方式进行教学。在教学过程中,根据教学形式与内容的不同,采用相应的教学手段,或者两者结合使用,各取其长,使两种教学手段的优点都得到充分发挥,有效地加大课堂教学容量,优化教学效果,提高教学质量。在第二章、第三章控制方程的推导过程中,采用多媒体与黑板板书相结合,把需要反复使用地方程如N-S方程用PPT呈现出来,但是后续方程的推导过程采用黑板板书,采用黑板板书与PPT相结合的过程可达到满意效果。

2.采用启发式+讨论式+实践操作+质疑式教学方法强化实践教学环节。与本科教学不同,研究生进入硕士阶段的学习之后,很快会参与到导师的科研项目中,自然而然地进入了发现问题、拟解决问题和如何解决问题的阶段,此时学生的学习目的很强,授课教师稍加引导和启发学生便能进入带着问题主动学习的积极状态。因此,在授课过程中,根据选课学生拟开展的科研课题的类型、硕士毕业论文的拟研究方向,精心选择典型案例,在重点章节结束后安排1个学时做专题讨论,教师提出问题,初步提出解决思路,学生对问题的具体解决方案如模型选择、网格划分、边界条件的设置等问题进行讨论。

3.充分利用微信、QQ等方便快捷的网络交流工具,建立讨论组,加强学生与学生、学生与授课教师之间在线实时交流,随着学生数量的增多,不同学生所研究课题的不同,遇到问题不同,通过微信群、QQ群组的讨论过程,可使学生们共享案例分析过程、获得各种不同案例相关问题的解决经验,同时可以做到有问题及时讨论、及时解决,提高学生的学习效率和学习热情。

(三)建设和丰富案例库

在教学方法与教学手段改进的基础上,为了进一步提高学生的学习兴趣和学习效率,丰富课堂教学内容,教师结合课题组承担的相关生产科研课题或者根据媒体上公开发表的资料和相关信息建立了案例库,按照不同的教学目的,对其进行组织和加工形成教学案例库。通过图形和工程概况的相关文字说明使学生了解该工程案例所需解决问题。并根据图中给出的尺寸进行建模,划分网格,并选取合适的数学模型和数学方法进行计算。将计算结果与消力池模型试验结果图片进行初步对比,判断计算结果的合理性,再根据案例库中提供的该工程的实测的其他流场信息对计算结果进行详细对比,对出现的错误结果进行原因分析,经过纠错和改正多次重复,学生对所学的理论如何在实际工程中有效应用有了更深刻地认识,达到学以致用的目的。通过对案例的学习和相关实践训练,大大提高教学的针对性和实效性。

(四)改革课程考核模式

以往本课程的考核方式主要采取了卷面考试的形式,考试总评分由作业成绩、考试成绩组成,结果表明此种考核方式较片面,不能正确地反映学生的学习效果和应用所学方法解决实际问题的能力,不符合本课程的学习目的和要求。因此,本研究将改革课程考核模式,加大过程性考核所占权重,形成由过程性考核的平时学业成绩与终结性成绩相结合的综合考核机制。其中,过程性考核占60%,期末考核占40%。在过程性考核方面,可结合不同的学习情境、实践任务,采用操作演示、方案设计、小组汇报及答辩、口试等方式进行;期末的终结性考核可以采用笔试方式,考核学生对课程知识的综合运用能力。

三、结语

本文立足于笔者及课程小组其他教师近些年来从事紊流数值模拟课程教学基础之上,分析了往届学生的学习效果欠佳、解决实际问题能力不足的原因,为了提高学习效果和教学质量,达到研究生全方位的学习要求,笔者根据新疆农业大学硕士研究生生源情况,完善了课程内容体系。对教学方法和教学手段进行了改革,针对学生所参与的科研项目或其毕业论文研究方向,针对性地选择教学实例,在案例教学的过程中,将多媒体、网络交流工具、课堂教学、分组讨论等方法有机结合形成全方位立体式教学模式,逐步提高学生解决问题的能力。对考核模式进行了改革,采用重考核过程、多阶段形式组合的考核评价方式,可有效全面地考核学生的学习效果。通过本课程优质课程建设,完善了理论教学过程,同时加强了实践教学环节,达到了产、学、研相结合的教学和新疆农业大学水力学及河流动力学、水利工程专业硕士研究生全方位课程学习要求。

参考文献:

[1]金忠青.N-S方程的数值解和紊流模型[M].北京:科学出版社,1989.

流体力学及其工程应用范文篇12

【关键词】水力学;土建类;现状;改革

《水力学》(或《工程流体力学》)课程是土建类专业培养方案和大纲中规定必须开设的一门专业基础课程,相比该专业的其他力学基础课程而言,该门课程学时数少,对结构课程的支撑性较弱,课程教学多是为了满足培养方案的要求,教学效果不甚理想。作为一名长期从事土建类专业水力学学课程教学的老师,有必要对水力学教学的现状进行反思,提出合理的解决办法。

1土建类专业水力学教学现状

1.1课程地位不高。本校的土建类专业以工业民用建筑为主要方向,在课程设置中固体力学占据着非常重要的基础地位,流体力学与水力学课程基本上处于可学可不学,学好学坏一个样的地位。在专业培养中也较少重视流体力学或水力学的应用,学生学习以应付考试为主。授课和学习的积极性都不高,课程整体上来说不受重视,据了解很多学校建筑类专业的水力学课程基本上都面临着这样的窘迫地位。

1.2教师队伍建设不足。大多学校土建类专业不一定同时具有水利类专业,水力学教学主要是为了满足专业培养目标中单独一门课程的需要,一般该课程的师资力量一般不强,数量较少,教学科研和实验教学环境较差,大多数流体力学或水力学专业的硕士研究生或者博士研究生基本不原意来校做教师,因此该类专业的流体力学老师一般专业出身的少,很多学校的流体力学老师是建筑专业或其他专业通过培训后任教该门课程的。在土建专业中,流体力学课程的老师队伍建设严重不足且整体素质和同专业的其他教师相比不同步。

1.3学生学习积极性不高。土建类专业学生毕业主要从事工业与民用建筑的设计和施工等方面的工作,老是认为水力学课程与这些工作联系不大,应用不广,认为一般应用没有必要单独学习水力学,只需要按照规范来做就可以了,相比其他几门力学课程而言,学生学习积极性不高,水力学学习基本上是在临近考试的时候才进行。学生的积极性不高,教学效果肯定大打折扣。

1.4课时较少,内容较多。土建类专业开设的水力学课程在一般院校中课时不高,一般在40-60之间,由于教学改革的要求,课程门数增加,重点课程的学时比例增大,水力学课程的学时数有降低的趋势。在比较少的课时中,水力学教授内容包括水静力学,动力学,流动阻力和能量损失,孔口管嘴出流和管路流动,明渠流动,堰流和渗流等内容,有些专业还需要学习气体射流等内容。分理论和工程应用两大部分,内容较多,涉及的基础知识较广,有些数学知识还需要在课程中进行补充,学时显得紧迫。

1.5教材建设没有特点。如上所述目前水力学教学内容主要包括理论部分与工程应用部分,目前各个学校所使用的教材内容基本上按照上面列举的内容来布局,采用的教学顺序也是先理论(静力学,动力学,能量损失)后应用(孔口管嘴出流和管路流动,明渠流动,堰流和渗流等)的顺序。这个顺序和内容的布置是所有的非流体力学专业的水力学课程采用的一般方式。没有针对土建专业课程进行专门的布局,在理论部分的习题中基本上仍旧以水力工程的例子为主,在应用部分,没有结合土建类专业,比如给排水,通风,防渗,供暖改革课程内容。采用的基本上的水利类专业的课程体系和教材体系。

1.6课程理论抽象,实验教学困难,教学方式比较单一。水力学基本理论建立在复杂的物理分析和数学推导的基础之上,讲解起来比较抽象,数学基础比较差的同学较难接受,加上通过理论推导的结论和规律与现实的实际例子有一定的差异,对于同学们接受起来非常抽象,因此水力学课程往往成为土建类专业同学不以为然而又敬畏的课程之一。多数结论需要通过实验过程来进行验证,而水的运动过程受实际的条件约束较多,不同的工程条件会形成不同的结果,常规水力学实验主要用来验证流体力学基本理论以及一些典型的工程例子(如基本方程,能量损失,堰流等),验证一个规律需要较大的实验投入和准备工作,加上土建类专业实验中水力学的地位问题,实验教师的配置问题,水力学实验课程一般很难开全。实验过程中由于学生人数众多,实验分组一般都是5人-10人一组,实验过程中动手能力以及实验效果均较差。

水力学教学过程一般采用理论教学和实验教学相结合的方式进行,理论教学一般采用介绍概念,提出问题,分析推导得出结论的步骤进行,这个步骤过程中采用传统的板书推导的方式是常用的教学方法,近年来许多学校的课堂教学过程也在尝试使用多媒体教学过程,但从效果来看不甚理想。

2教学改革与探索

上述水力学教学过程中存在的问题说明,土建类专业的水力学教学目前已经处于一个比较困难和尴尬的地步。在教学过程中必须采用多方面的手段,改变教学思路,改进教学手段,更新教学内容,改善教学条件,提高教学质量。

2.1课程内容改革和教材建设探讨。目前的水力学(工程流体力学)课程基本以水利类专业为背景,介绍和研究的主要对象为水这种液体,对于土建类专业而言,笔者以为,水只是其专业背景下的一种流动工质,和建筑相关的流体种类还有很多,比如空气,燃气等,这些流体的流动过程本身与水运动的基本规律差别不大,应该能够在水力学课程中加以辅助介绍,在实际的教学过程中,我们在介绍水动力学基础中加入了气体运动规律(如可压缩流动的连续性方程,气体流动的能量方程以及压强线的概念等);在介绍流动阻力和能量损失的时候补充了通风管道的阻力和能量损失的计算方法,在介绍孔口的时候联系到窗户等通风口的淹没出流问题,介绍管道流动计算的时候与建筑给水排水系统联系,在介绍渗流的时候结合建筑井和基坑的排水问题。并且在例题和作业中有意识的和建筑物中的流动问题相结合,通过这种调整使学生在学习的时候,不再觉得水力学是一门与建筑行业无关的课程,同时了解了建筑中的流动过程,而这些内容是他们可能在其他课程中无法了解的,认识了流体力学与建筑以及人类的生产生活过程息息相关之后,逐渐培养出学习流体力学(水力学)课程的积极性。

关于教材建设的问题,笔者长期以来使用两种教材,一种是以建筑设备工程专业使用的流体力学与流体机械类(多种流体,以空气主);另一种是以水力工程,土木工程为代表专业使用的水力学或工程流体力学教材,这类教材一般以不可压缩水流为研究对象,水力工程应用比较丰富。通过长期的使用来看,应该以水力学(工程流体力学)为基本教材内容,适当的加入前者中关于气流运动,建筑工程中流动问题,并在二者结合的基础之上增加适当的工程问题作为例题和习题。建设土建类专业普遍实用的一本教材。目前的教学中内容已经进行了改变,但教材的编写和建设比较滞后。

2.2教学手段的改革。关于多媒体教学在逻辑性强的含有较多的数学公式的推导内容的课程教学中的应用与效果问题,历来在高校中颇有争议,但不管怎样,为了适应学生的厌倦传统教学方式的要求,为了适应课堂教学时间缩短而内容增加的形势,传统的黑板教学方式必将被新型的教学手段所代替,这好象不值得讨论了,事实上并不是幻灯片方式不适用于公式推导的教学过程,问题在于我们的多媒体手段是不是能够解决和克服这样的问题。也就是说就是如何利用多媒体技术,以及应用怎样的多媒体技术。

水力学和流体力学研究的对象是流动的物质,研究的是流体的流动规律和状态,动画和录象是在教学中必不可少的元素,使用动画软件可以形象的描述出流体在压力变化的时候的体积变化,流动的迹线和流线,层流和紊流的特征和现象。使用PPT自带的动画功能也可以将每一步推导过程按照顺序播放和演示出来,这种变化的动态效果和流动的特征在本性上是相容的,从这个意义上讲流体力学是最适合使用多媒体技术讲授的。

对流体力学的抽象认识甚至可能因为多媒体的应用而改变,在没有多媒体技术之前,抽象的理论要被消化,往往是需要在实验过程中才有可能变的具体一些,而有了图象动画之后,在课堂上也可以一目了然,提高了教学效率,同时也吸引了大部分同学的积极性。在有了尽可能多的感性认识之后,对于数学推导以及原理的应用也比较容易接受了。

网络和信息技术的发展,为流体力学的教学提供了一个新的平台,笔者通过使多年的水力学教学过程中同时发现了不是课程本身的问题,许多同学不会主动的和老师沟通关于学习的问题,近年来我主动公布了自己的电子邮箱地址,QQ号码,个人博客和网站。意外的发现和同学的联系不断的增加,课程教学的问题也更多的通过网络来解决和消化了,当然更好的利用网络是建立网络课程,但笔者现在仍旧坚持采用这些一对一的网络方式。

多媒体技术与网络教学是流体力学教学手段进步的一种标志,除此之外借助于流体力学自身发展的技术来促进课程教学也不可忽略,计算流体力学的飞速发展和应用,使得在计算机上模拟流动的过程和结果变的非常容易,尽管在本科教学中,不必讲解计算流体力学,但使用它可以直接显示出一个具体流动的特征和规律。在多媒体的制作过程中这也是一个不可忽略的途径。

2.3实验实践环节改革。水力学实验,所需场地面积大,设备投资高,单个实验时间长,土建类专业水力学课程实验环节一般比较少,实验个数少,实验参与度低,一般一台实验设备进行实验时往往有5、6人之多。很多同学实验过程中基本上是看其他同学做,实验效果较差,在实验条件受限的条件下,笔者认为可以采取以下的一些手段改善实验效果。

增加实验组数,我校的实验室有10台综合实验台,如果50个人一起做实验,5人一组,分成两组,就2-3人一个小组了,有了实验条件参与度自然提高,有些实验仪器只有2台套,这就要合理的组合了,将几种实验放在同一个时间段里进行,不同的小组进行不同的实验,然后依次进行轮换,这样的过程既防止了多人做一个实验,又避免了实验过程变成演示实验,提高了设备的利用率。当然这样的结果带来的后果就是增加了实验老师的工作量,同时要求学生在课前的准备要足够的充分。

采用多媒体实验教学,有些实验仪器实验室中没有,我们就借鉴其他学校的实验录象或者自己使用动画制作了一些实验过程,在课堂上演示并讲解。达到实验目的明了,原理清楚,熟悉过程,知道结论的目的。

采用计算流体力学计算,根据工程的流动现象,自己设计流动过程的边界,条件,流体种类。通过计算机计算和数图显示,掌握流动规律,获得流动结论,由于计算机模拟是实质上的计算机实验,这一过程可以很好的代替实际的实验,可以模拟任意复杂的实验环境。同时也便于同学们自己设计实验,达到开拓视野,提高创新能力的目的。

2.4考核方式和效果评价。传统的水力学教学方式基本上都是采用闭卷考试来评定学生成绩以及衡量学生是否结业,现行的水力学教材上基本上只有问答和计算两种形式,考试中一般多采用这两种题型。笔者在教学中结合本课程在专业中的地位问题,做如下的尝试:

考核不仅仅由考试来决定,在每章甚至在有些比较重要的小节或一个知识点介绍完之后,不定时的给学生布置小论文任务。要求学生就该内容去找日常生活或工程中有关的例子并进行说明,作为平时最重要的成绩。

考试的题型不限于计算和问答,采用更多的方式要求学生掌握基本规律,计算题在结业考试中的比重低于30%。但一定要是需要综合能力才可做的。前面的一些诸如选择,判断,作图,分析的体型考察基本规律和概念,既考查基本知识又考察应用能力。

考试的内容不全由教师决定,在每章作业之后布置一个特殊的任务,自己出一些本章内容有关的考题并上交,考试的时候一部分内容就是学生自己出的考题。这个过程由于学生比较重视,也很认真,同时也刺激了进一步学习的兴趣。

总评成绩的评定根据学校的规定,考试、实验和平时成绩各居一定比例。综合平定效果,这个问题我想大多数教师都是采用相同的方法来进行的。其实撇开教育的规范性来看,笔者认为,学习成绩的评定中应淡化考试成绩,而注重平时的学习和应用能力。

3结语

水力学(流体力学)课程作为土建类专业的一门基础课程,在结构专业中的地位较弱,同时课程在教师队伍,教材建设,教学内容,教学方法,以及同工程实际相联系的过程中,也还存在诸多问题。作为该门课程的一名普通教师,笔者认为,当前应该改革课程内容,土建工程实践紧密结合,加快教材建设改革;改进教学方法,提高多媒体教学效果,使用网络教学平台;利用计算流体力学的成果促进课堂教学和实验教学;改变成绩评定和考核方式,使考核过程更加科学与合理。

参考文献

[1]裴国霞.水力学课程教学模式的改革与实践[J].内蒙古农业大学学报,200,2(3);39-41

[2]向文英,程光军.水力学教学方法探讨[J].高等建筑教育,2001,39(2):47-48