通过流体力学实验培养学生的综合能力

摘 要：流体力学实验是流体力学课程的重要组成部分，每一项实验，包括实验目的、实验原理、实验方法和撰写实验报告的每一个环节，都能巧妙地融入培养学生综合能力的基本元素，使学生通过实验， 提高认识流体运动规律和理论分析能力，掌握实验方法和技能，学会处理实验数据和撰写实验报告，最终达到培养学生认识问题，提出问题和解决问题的综合能力。

关键词：流体力学实验 培养 综合能力

0综述

流体力学是许多专业的必修基础课程，从水利水电工程、风力发电、给水排水、暖通空调、大气污染扩散，到飞机、船舶设计、卫星和导弹发射，无不涉及流体力学。根据不同介质，流体可分为气体和液体。流体力学的发展过程始终伴随着实验研究，由于流体运动的复杂性，仅靠理论分析和数值计算难以完全解决工程流体力学问题，因此重大工程和航空航天项目，都必须经过流体试验验证或修正后方能实施。

流体力学实验是流体力学课程的重要组成部分，通过实验教学，增加学生对流体力学的感性认识，培养学生的合作精神及创新意识，学习理论联系实际的科学思维方法，加深理解流体力学的基本概念，提高学生的动手能力，掌握流体力学基本参数的测量方法和现代测量技术应用，学会实验数据分析和实验报告撰写，达到提高分析问题和解决问题的综合能力。

1.实验安排与设置

不同专业的流体力学课程内容和学时不同，实验项目也不一样，按实验类型可分为验证实验、演示实验和综合性实验。验证实验是利用实验手段和方法，对理论分析得出的定理、公式或结论的真实性和正确性加以验证；演示实验是通过技术手段，使流体质点运动的轨迹和流体现象变得可视，让学生通过演示实验，增加感性认识，加深理解流体运动的内在规律和现象；综合性实验涉及本课程或本专业多学科的综合知识，学生通过综合性实的验训练，能运用综合知识解决流体相关问题。

2.实验环节与综合能力的培养

流体力学实验有五个环节：（一）预习环节，实验前，学生预习实验指导书，熟悉本实验相关内容；（二）授课环节，指导教师在实验课上讲解实验目的、实验原理、设备构造、实验方法和步骤；（三）实验环节，学生根据实验目的和实验方法实际操作，记录实验数据，计算相关参数，实验结束后需经指导教师检查签字后方可离开实验室；（四）撰写实验报告环节，实验结束后，学生回去整理实验报告，其中包括实验数据计算，图表制作，误差分析，解答思考题；（五）批改实验报告环节，教师通过批改实验报告，发现学生实验中存在的问题，在下一次实验课讲评本次实验学生出现的典型问题和共性问题，避免以后再犯同样的错误。下面将通过实例探讨如何利用实验环节提高学生的综合素质。

2.1实验授课环节

实验授课是整个实验过程的重点环节，把握住这个环节，学生不但能顺利完成实验，还能学到理论课以外的知识。根据我们多年的实验教学经验，发现有的学生只注重实验操作，对实验原理和机理一知半解，知其然不知其所以然，针对这一情况，在讲授实验课时，采取启发互动模式，对可能引起误解的理论概念和实验现象提出问题，引导学生思考和讨论，学生对所提出问题给出自己的理解和解答，为了全面了解学生掌握的真实情况，教师会根据学生发表意的意见进行归纳，让学生举手表态同意哪一种解答？并说出理由，然后让答对的同学进行讲解，教师最后归纳总结，通过这种互动教学模式，不但提高了学生学习的积极性，还调动了学生的主观能动性，教学效果显著。

2.2 自制实验教学设备

高校应该鼓励教师研制实验教学设备，把现代测试技术和综合知识融入教学实验中，这不但能提升教师的科研能力和教学水平，还能培养学生的综合能力。我校流体力学实验室的教学实验设备自制率超过85%。下面以有压管水击演示实验为例，阐述自制实验设备在教学中的作用与优势。

水击压强演示实验如图1所示：

（1）突然关闭阀门，水击发生，测压管⑧的水位由动水压强位置飙升远超过给水箱总水头；

（2）学生把手轻放在实验段橡胶管⑦上，能感触到水击产生时管壁受压膨胀、减压收缩的过程；

（3）正压波传递到A点时，金属触点开关⑩导通，发光二极管发光，秒表开始计时，当正压波传递到B点时，另一个金属触点开关导通，发光二极管发光，秒表停止计时，水击波传递速度 ；

（4）压力传感器能将压力变化转换成电压信号输入给计算机，计算机能记录并显示出水击压强过程线，从水击压力过程线能定量测量出阀门关闭时间、最大水击压强、水击波周期和衰减过程。

课堂上讲解水击现象比较抽象，学生也难理解和掌握，通过自制设备演示，把复杂的水击现象清晰的展示给学生，学生通过观察和体感，了解水击的发生过程，搞清楚水击发生时水力参数变化规律，以及如何在工程中避免水击发生，这是现代教育不可或缺的手段。

2.3把控实验环节

大多数学生都能按实验要求进行实验，但也有个别学生对实验不够重视，不能按要求进行实验，因此教师要严格把控实验环节，现场答疑，实验结束后要检查学生的实验记录，对不符合实验要求的数据，启发学生找出原因或重做，让学生懂得要以严谨的科学态度对待实验。

2.4撰写实验报告环节

实验报告是学生的实验成果，它不但能反映实验教学质量和水平，还能检验学生是否掌握了课堂教学理论，是否达到了教学目的。因此实验报告应该包括实验数据计算、误差分析、图表制作及分析，实验结论，此外还应该包含有一定难度的思考题。

实验思考题的设计原则是紧扣实验目的，重点是实验原理，落脚是实验应用。好的思考题应该提问简洁，难度适中，不限于用一种方法和思路解答，学生需要经过查询参考资料，独立思考，举一反三方能解答，这既锻炼了学生的思维能力，又提高了解决问题的能力。

3.结果和结论

综上所述，流体力学实验是理论教学不可分割的重要组成部分，也是现代教学的必要手段，在培养学生综合能力和创新精神方面，只要抓住实验教学的每一个环节，从教育规律入手，循序渐进引导学生认真学习、独立思考、协作实验、科学分析实验数据，认真撰写实验报告，通过每一步点滴的训练，一定能培养出学生认识问题，提出问题和解决问题的综合能力。

参考文献：

[1]周琦. 实验教学是培养学生综合素质和创新能力的重要手段和途径 [J ].實验技术与管理，20（1）：76-81

[2]黄永琴.论实验教学改革与创新人才培养[J ]. 实验技术与管理，2001 ，18（4） ：54 – 591