工程流体力学的大视角—矿加与过控专业工程流体力学教学体验

胡亚非 张文军 王启立 刘 颀

中国矿业大学(徐州) 江苏徐州 221008

工程流体力学的大视角—矿加与过控专业工程流体力学教学体验

胡亚非 张文军 王启立 刘 颀

中国矿业大学(徐州) 江苏徐州 221008

针对中国矿业大学矿物加工和过程控制的专业特点，结合工程流体力学的知识体系，运用多种教学媒体和新颖的教学互动方式，激发学生的学习主动性，取得良好的教学效果。

流体力学；教学媒体；教学改革

工程流体力学是化工类各专业的专业基础课程之一。在课程教学中，针对工程流体力学的课程特点和矿物加工工程与过程装备与控制工程的专业特色，把握工程流体力学的大视角，以学生为主体,教师为主导，广教学媒体，重教学互动，取得了很好的教学效果。

1 广教学媒体

教学大纲，课程说明、课程实施方案和多媒体课件是教师授课和学生学习的载体。工程流体力学课程除了完善上述刚性载体，还特别重视印刷媒体、网络媒体、音像媒体，新闻媒体、实物媒体的教学辅导作用，多渠道获取教学资源和教学信息。寓枯燥抽象的流体力学公式概念于形象直观的理解和掌握。

1.1 印刷媒体

工程流体力学参考书，过控专业的《工程流体力学》是过程装备与控制专业核心课程统编教材，由于难度大，很多高校已经放弃使用。我校一直坚持使用，但指定学生同时使用难度较低的工程流体力学参考书，教师掌控知识高点但简化应用背景，与低难度教材在静力学基本方程、动量定理、伯努力方程、N-S方程等重要的知识点做好教材与参考书的对接。

1.2 网络媒体

国家精品课程建设已经为工程流体力学的教学创造了非常繁荣的精品网络课件群；相比教材，课件的解析性、沟通性、纠偏性和练习性强，优秀的网络课件是工程流体力学课程的宝贵教学资源。

1.3 音像媒体

都江堰、灵渠、三峡等水利工程都已逐渐成为重要的旅游景点，利用这些景点的专题片了解水利工程的流体力学知识：都江堰的鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶引水口；灵渠的铧嘴与三七分流；三峡蓄水与沿江生态；引导学生们从流体力学的视角去感受人类水利史上充满智慧光彩的宏大工程。旅游景点的音像宣传片也是学生课后学习的有益素材。

1.4 新闻媒体

与流体力学相关的大事件新闻报道是流体力学教学内容的重要点缀。灵芝机场建在雅鲁藏布江的峡谷里，周围都是海拔4600米以上的山，2006年9月1日灵芝机场首航是对27m/s风流和切变的成功挑战；2007年2月顶风行车的新疆列车倾覆，龙卷风新闻报道、因起飞跑道错误而导致的坠机事件、南水北调、西气东输的工程进展等都是流体力学知识相关度极高的新闻素材，启发学生们关注身边的流体力学。

1.5 实物媒体

实物及模型直观、可触，是最好的多媒体。例如对于测压部分，将压力表、皮托管等小体积实物带进课堂，让学生课后动手解剖；组织学生观察手动压水井，并利用所学知识分析其原理、了解其结构；组织学生利用课余时间观察实验室的部分流机实物及模型，加深对流机的原理、结构的认识。

2 重教学互动

课堂是教师授课的舞台，但是全程讲解缺少互动，教学效果不好。教师的精讲和梳理应当辅以学生的互动训练。因此，设计了2～3次教学互动主题活动。一是在课程进行到中期，学生们已经具备流体力学基础知识时，让学生们用“流力眼”过滤身边的流体力学现象，特别是以流程性材料的加工与制造为工业背景的流体力学现象。学生们会惊奇地发现生活中、工程上流体力学现象一直伴随我们左右。因为密切，因为有用，学生自主学习的主体地位得以确立，独立思考，主动求知，使学生从知识的被动接受者变为知识的主动构建者，从“要我学”转化为“我想学”“我要学”。二是选择章节转承有难度的新内容开始，以“为新章节写导语”为互动主题，启发学生挖掘知识结构的联接与发展。灵活学习，动态学习。

尝试设计部分题目，让学生课后以3～4人成组查资料、交流、探讨，并形成文本或PPT；鼓励电脑好的同学以组为单位，设计动画，对部分流体力学的原理以及实物、模型的原理、结构、运转进行模拟、演示。择机当众宣讲和展示，既调动学生课后学习的主动性，又培养观察、思考的好习惯，同时对学生的交流、协作能力的培养很有意义。

3 走近科学家的科学实践

绕流与输运是本科流体动力学的两大部分。流体输运是过控专业学生非常愿意了解和掌握的，因为专业相关度高。过控专业的成套过程装置是组成过程工业的工作母机群，通常是由一系列的过程机械和过程设备，按一定的流程方式用管道、阀门等连接起来的独立的密闭连续系统，流程性材料在其中经历的流动和输运，学生们有自主学习的需求和动力。绕流(包括势流与边界层)内容在矿物加工的很多问题中都是基础，具有重要影响，在本科流体力学中内容篇幅较少，很多规律都是半经验公式，相比流体输运的连续性方程、动量定理和伯努力方程，讲起来枯燥，学生们困惑。为了调动学生学习热情，在绕流与边界层等难度较大的章节，以“普朗特、冯-卡门和钱学森三代师徒与现代航天科技”为题，引导同学们走近科学家的科学实践。当讲到壁面摩擦阻力系数、斯托克斯阻力系数等经验公式时，我们介绍了卡门-钱阻力系数公式，首先建立学生们对经验公式的崇敬，经验不是“大概”更不是“随便”，每一个经验公式都是科学大师心血和智慧的结晶。然后引导学生们理解流体是通过边界层对被绕流物体施力，边界层的形态决定被绕流物体受力的大小和方向，因此也决定了绕流物体的轨迹。

4 教学效果

工程流体力学历来被认为是很难讲授的课程，概念抽象、公式多、枯燥无味是大部分学生对这门课程的反映，我校化工学院矿物加工和过控两个专业在工程流体力学的教学中，改变传统的灌输式教学，充分利用现有的各类教学媒体和手段，以学生为教学主体，采用新颖的教学互动方式，提高了学生对工程流体力学的兴趣，变被动接受为主动吸收，课程结束后学生的反映不再是枯燥无味，而是有趣、有用，取得了良好的教学效果。

[1]李文科.流体力学与流体机械课程教学改革与实践[J].安徽工业大学学报(社会科学版)，2009，23(4)：113～114

[2]盛伟，卫运钢，李敬.工程流体力学精品课建设的探索与实践[J].中国电力教育，2008，1：100～101

[3]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

[4]陈晓珊，洪文鹏，张玲，等.工程流体力学课程改革的思考[J].东北电力学院学报，2006，26(3)：54～56

Abstract: According to the specialty characteristics of mineral processing and process equipment & control engineering, combining with the knowledge system of engineering fluid mechanics, the authors use various teaching media and novel interactive teaching method to inspirit the students’ learning initiative. Consequently, good teaching effect has been obtained.

Key words: fluid mechanics; teaching media; teaching reform

The wide view of engineering fl uid mechanics

Hu Yafei, Zhang Wenjun, Wang Qili, Liu Qi
China university of mining and technology, Xuzhou, 221008, China

2010-07-25

胡亚非，教授。

国家特色专业(矿物加工工程)建设基金。