《流体力学》课程教学内容及方法的改革

漆波　刘琳

【摘要】通过分析《流体力学》课程的知识结构特点，结合近年来《流体力学》课程的教学经验，有取舍地调整流体力学教学内容，针对不同类型的知识点采用不同的教学策略和方法，激发学生的学习热情和兴趣，提高教学效果。

【关键词】流体力学  教学内容  教学方法  改革

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）11-0242-01

流体力学是力学的一个分支，是研究流体平衡和运动规律及其应用的一门技术科学。作为能源与动力工程专业最重要的专业基础课之一，《流体力学》是相关专业课程的基础，如泵与风机、锅炉原理、汽轮机原理等。《流体力学》既有一定深度的理论基础，又有较强的工程应用背景，其课程内容较多、结构复杂、理论推导较多，学生普遍反应学习困难。因此，结合近年来《流体力学》课程的教学经验，对教学内容进行了合理的调整;对于不同类型的知识点，采用相应的教学策略与方法，以改善教学效果，提高学生的专业素养。

一、教学内容的调整

多年来，《流体力学》的教学内容相对固定，与日新月异的现代工程技术越来越不相适应。经过对国内外流体力学教学历史与现状进行广泛深入的调研分析，以力学的基本概念和基本原理為主线，重组教学内容，优化课程体系。

1.传统教学内容的精简

对部分教学内容进行精简。例如，大部分《流体力学》最后一章都是主讲膨胀波和激波，这是空气动力学的一个基础内容。从学习空气动力学来说，这部分知识远远不够，另外，从应用来说，绝大部分学生毕业后基本上不会接触激波、膨胀波等。综合考虑各方面因素，这部分内容可以从教学内容中去掉。

另外，流体动力学基础的叶轮机械部分，其内容和《泵与风机》重复，也可以从教学内容中去除掉，精简教学课时。

2.计算流体力学知识体系的补充

计算流体力学部分是我们传统的《流体力学》教材中所没有的。流体力学是计算流体力学的基础，计算流体力学是流体力学基本理论的拓展和应用。目前，计算流体力学已经作为一种重要的流体力学力学研究方法，广泛应用于教学、研究和工程中。通过教学实践，发现学生的兴趣得到了较大的提高，教学效果得到了显著的改善。

3.前沿知识的补充

流体力学作为一门学科，是持续发展的，在理论上、在工程应用上的发展从未停止过。流体力学研究的问题越来越广泛，尤其是和其它学科相互渗透，形成很多交叉学科，赋予了流体力学新的生命力。例如：多相流动，流体和结构物的相互作用，边界层流动和分离，生物力学和环境流体流动等问题等。在教学的内容中学科前沿知识的补充，既可拓展学生的视野，又可以提高学生学习的积极性，培养学生的创新意识。

二、教学方法的改革

知识是通过一定的方式进行传授的，方式不同，对知识掌握的程度也不同。不同类型的知识点因其具有不同的特点，应该采用不同的教学方法以达到良好的教学效果。在教学实践中，我们针对基础概念、公式推导、工程应用和知识拓展等不同的教学内容，采用了不同的教学方法。

1.基础概念

流体力学概念较多，从流体静力学到流体动力学，从理想流体到黏性流体，从层流到紊流，都有许多的概念知识，对这些概念的理解至关重要，只有掌握了这些概念，才能更好地展开流体力学的学习。

对于基础概念部分以讲授为主，可采用启发式教学。首先引入自然现象，让学生通过一系列的观察、分析、比较、判断等思维活动理解概念形成过程;然后教师对概念进行总结与概括时，抓住事物的本质特征，揭示概念内涵。例如在讲解流体力学中的“粗糙管”和“光滑管”时，就不能以简单的几何上的粗糙、光滑去理解其概念，其反映的是边界层厚度和管道内壁绝对粗糙度的关系。

2.公式推导

流体力学给出了许多公式的推导，每个公式定理的提出都包含了公式的推导过程。公式推导过程，要求掌握一定的力学理论知识、物理知识、数学知识，要运用一些力学公式及数学公式，因此具有较大的难度。

公式推导需要较强的理论基础，其教学方法依然是以讲授为主，重在公式推导思路。首先要明确研究对象，流体力学的所有推导大都是选取了一个系统或者控制体;其次，掌握基本概念和基本规律，理解其物理意义，建立基本方程;然后，余下的推导过程本身是一个数学过程;最后是基本应用，将流体力学公式、定理应用到工程实践中。

3.工程应用

流体力学具有较强的工程应用背景，流体力学的教学内容中包含了较多的工程应用知识，如连续性方程、动量方程、伯努利方程等的应用。

工程应用部分可采用案例法进行教学，案例教学法是一种以工程案例为基础的教学法。将工程实例引入流体力学课程教学中，使流体力学教学内容形象化、实用化，增强课程的工程性、应用性，激发学生学习的积极性和主动性，提高学习的效果。

4.知识拓展

前沿知识的补充，有助于培养学生开放的分析和解决问题的能力，培养学生的科研能力和创新精神，为学生从事专业工作打下良好的基础。

对于前沿知识，可采用部分翻转的教学方式。针对学科前沿开展专题讲座，由学生收集、整理和分析资料，课堂上重点围绕典型问题开展分组讨论，重在知识的拓展。

结束语

综合考虑《流体力学》课程的特点、学生就业后对流体力学知识的应用情况以及学生的学习情况，通过优化教学内容，针对不同的知识点采用不同的教学方法，能够合理地安排有限的课堂教学时间，激发学生学习的主动性、积极性，达到改善课程的学习效果，提高学生的专业素养。

参考文献：

[1]刘志明， 薛永飞. 流体力学教学改革创新的探索与实践[J]. 绿色科技， 2017（11）： 206-208.

[2]高冰.工科类“流体力学”课程教学方法改革初探[J]. 新课程研究， 2015（10）： 38-39.

[3]刘欣.流体力学教学中的几点体会[J]. 中国教育技术装备， 2017（12）： 117-118.

作者简介：

漆波（1976.04-），男，汉族，重庆江津区人，博士，副教授，研究方向：传热传质及流体机械。