安全工程专业《流体力学》课程教学方法改革与探索
2020-02-20马有营
马有营
(滨州学院 化工与安全学院,山东 滨州 256600)
自安全工程专业在滨州学院成立以来,《流力力学》即是本专业的核心课程和必修课程。该课程在本科第三学期开设。通过该课程的学习能够进行简单的流体力学问题计算,解决生活中简单的与流体力学有关的实际问题,并为学习后续《工业通风》《采矿安全工程》《计算机仿真模拟》等课程以及从事专业技术工作和进行科学研究打下良好的理论基础[1-3]。《流体力学》课程涵盖的知识面略广、理论性较强导致知识点不易理解。传统的“填鸭式”教学方法不能提起学生对该课程的兴趣,学生不能从根本上真正了解《流体力学》课程的基本理论和基本计算公式[4-7]。本文作者对《流体力学》课程的教学方法进行了改革,通过理论联系实际、充分利用案例、多媒体教学、实验教学等方法,将《流体力学》从纯理论性教学变为理论-实践相结合的课程教学方法,提高学生的学习积极性,帮助学生更好的理解《流体力学》的基本理论。
1 《流体力学》课程教学现存的问题
1.1 教学内容过多、课时量不够
《流体力学》共有10章的教学内容,分别为绪论、流体静力学、一元流体动力学基础、流动损失和能量损失、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、相似性原理和因次分析。教学内容包括压强、应力、流速、流量等物理量的计算,教学内容庞杂,理论性强,对学生数学功底要求较高。但目前,该课程的课时数普遍为32~48学时,相对于教学内容而言,课时数较少。不能给授课老师足够的时间用于课堂练习及习题讲解。这也导致学生学习过程中存在学习较费力,积极性不高等问题。
1.2 课程理论性较强,难以理解
该课程中流体压强计算,液体伯努利方程、气体伯努利方程、流体流动过程中沿程损失、局部损失的计算,孔口管嘴出流、流体管路流动、气体射流、绕流运动、力学相似性原理等均牵扯到相对复杂的理论性计算,对学生的数学计算基础要求比较高,这就使学生学习过程相对困难,不能深入理解流体力学的基本理论,难以对该课程产生浓厚的兴趣。
2 课程教学方法改革与探索
2.1 纯理论教学方法改革
目前广泛采用的《流体力学》教学方法是教师利用板书在讲台讲解,学生课后做练习,老师讲解练习题的方法,这种方法对学生来说属于被动接受学习,而非对课堂本身感兴趣。这就要求教师改变传统的教学方法,将纯板书教学改变为板书结合多媒体、视频教学的教学模式。例如:讲解伯努利方程时,可以加入有关伯努利方程的相关视频,帮助学生理解伯努利方程的实际意义,促进学生全面发展。其次,由于班级中每位学生的基础不同,教师还需要针对不用学生的实际情况,因材施教,保证全班同学的共同学习、共同进步。
2.2 理论联系实际
将《流体力学》中的理论与现实生活中的某些现象联系起来。例如,讲解气体的伯努利方程过程中,由于学生固定思维都以为位置越高,势能越大。这时候教师可以以氢气球在空气中由静止状态变为运动状态时,虽然位置升高,但势能却是减小的。从而帮助学生更好的理解气体伯努利方程和液体伯努利方程的不同之处。再者,可以引入,日常生活中做高铁时需要站到黄线以外,不然可能会被吸到车轨附近,具体原因是因为动车在快速行驶过程中会带动周围空气快速流动,空气的速压增大,导致其静压减小,这就会使人体两侧出现静压差,从而导致人体受到靠近动车方向的压力等等,通过列举这些现实生活中的例子,从而让学生更好地理解伯努利方程的实际应用,帮助学生理解课堂知识。
2.3 加强实验教学
增加流体力学实验课环节,通过学生做实验,观察流体在不同条件下在管路中的流动状态,更好地理解流体的管路流动以及射流、绕流运动,让学生运用所学的知识对实验现象进行解释,从而将实验现象与理论知识结合在一起,帮助学生更好
的理解流体力学的基本理论、原理以及基本公式的根本意义。从而增强学生对流体力学的理解,提高学生对流体力学基本理论的应用水平。
2.4 任课教师教学能力提升
教师是课堂的主导者,是讲授课本知识的主体,如何提高教师的授课水平,尤其是新入职教师的授课水平,是学生能否学好课程的关键,教师优则学生优,教师衰则学生衰。因此,在确定本课程主讲教师时应尽量选择研究方向与《流体力学》课程相近的教师。主讲老师应对每学期教学效果进行剖析,反馈教学中的不足,提高自身的教学水平。鼓励教师外出学习,到其他高水平院校进修,学习他校的先进教学方法,进而提高教学效果。
3 结论
针对《流体力学》课程教学过程中存在的教学内容过多、理论性较强、学生难以理解等问题,对传统的教学方法提出了改进措施。加强理论联系实际、增设实验教学环节、提升教师教学水平,授课过程中引入与课堂内容有关的视频、图片、案例等,让学生愿意去学,主动去学,而非机械性的完任务,从而提高学生对课堂知识的应用能力,使学生达到新形势下对安全工程专业技术人才的新要求。