土木类专业流体力学课程教学改革与实践

流体力学是土木类专业本科生一门必修的专业基础课。这门课程抽象概念较多、公式推导复杂、数学和力学基础要求较高,是公认难教、难学的课程之一。本文结合作者多年的流体力学教学实践,从教学内容、教学方法、教学手段、教学环节等方面探讨该课程的教学改革。文中的教学改革措施可为其他讲授流体力学课程的教师提供参考。     

工程流体力学“微课-参与式”教学模式探索及实践

为了进一步加强“新工科”背景下综合型人才的培养,本文以工程流体力学为例,对“微课-参与式”教学模式进行了探索实践研究。探索了新模式下课堂教学内容、教学形式设计及教学实践,创新了教学考核方式。采用比较法和问卷调研对教学效果进行了评价,结果表明“微课-参与式”教学激发了学生学习兴趣,提高了课堂参与度,使学生掌握扎实的专业知识,更培养了大家的实践、创新等能力,符合“新工科”复合型人才培养的要求。     

一种新的工程流体力学课程教学方法探讨1)

针对工程流体力学课程的教学特点,提出了"理论推演-实验研究-数值模拟-互动式案例"的教学模式。该模式将相关的知识点联系起来,以点带面,由浅入深,采用多种方式讲解。以边界层分离现象为例,使用理论推演分析其机理,采用实验方法展示分离现象,引入数值模拟方法,提升教学效果,扩展知识面,使用网络互动方法,提高学习兴趣,加深理解。该模式将传统技术与新兴的技术相结合,可以为该课程的教学提供有益的帮助。     

将ANSYS引入材料力学课堂的教学实践1)

材料力学的传统课堂教学着力于公式的理论推导,内容相对枯燥;而实验课难以与课堂教学同步进行,且无法直观给出除变形以外的其他信息。为提高课堂教学效果,将ANSYS引入材料力学的课堂教学中,通过动画和云图的方式生动形象地给出材料力学各类变形问题中变形和应力情况,结合理论公式同步讲解,不仅可以加深学生对各类力学概念、知识点以及公式的认识和理解,而且可以激发学生的学习兴趣和创新性思维,有助于工程应用型人才的培养。     

流体力学课程互动式教学的探讨与实践

流体力学是力学专业的核心课程,具有理论性强、应用面广的特点。针对学生学习积极性不高、参与度不够的问题,本课程对互动式教学方法进行了思考和实践。首先,对互动式教学的要素和条件进行了分析,结合流体力学应用性广、可演示可验证的特点,设计了贴合流体力学课程的互动式教学方法,同时制定了适用于互动式教学的评价方法。在互动式教学中,设计了两类互动内容,一类是调研分析互动,一类是探究性实验互动。从教学效果看,互动式教学提高了学生的积极性和参与度,显著提升了互动的频次和质量,带动了学生的知识理解和能力培养。

     

流体力学课程流体运动描述的教学方法

为了在课堂教学中清晰阐述流体的运动,在作者多年的流体力学课程教学经验和体会的基础上,应用连续介质假设,对流体力学课程中关于流体运动描述的Lagrange 方法和Euler 方法及其相互转换的教学方法进行了探讨。将抽象的概念,形象地从时空角度,讲述流体作为连续介质的运动规律。分析结果能够对学生学习这些内容提供帮助,同时为其他教师对流体力学课程的讲授提供参考。     

基于进阶式力学思维培养的理论力学教学研究

提出并实践了一种基于进阶式力学思维培养为目标,产出导向的理论力学教学改革模式。首先提出了进阶式力学思维的概念,将力学思维分为基础力学思维、中阶力学思维及高阶力学思维;然后给出了进阶式力学思维的具体能力要求及培养方式;最后给出以力学思维培养为核心、产出导向的教学模式,通过线上线下混合式教学建立基础力学思维;通过融合式案例库建立中阶力学思维;通过视频动画库案例库培养抽象化建模能力,教学全过程渗透融合高阶力学思维培养。近四年的教学改革学生成绩对比及力学竞赛成绩等证明该教学改革模式取得了良好教学产出。

     

THE TEACHING OF FLUID MECHANICS WITH REPRESENTATION OF FLUID FLOW

为了在课堂教学中清晰阐述流体的运动,在作者多年的流体力学课程教学经验和体会的基础上,应用连续介质假设,对流体力学课程中关于流体运动描述的Lagrange 方法和Euler 方法及其相互转换的教学方法进行了探讨。将抽象的概念,形象地从时空角度,讲述流体作为连续介质的运动规律。分析结果能够对学生学习这些内容提供帮助,同时为其他教师对流体力学课程的讲授提供参考。     

以学生为中心的工程流体力学课程体系改革和构建

本文介绍了新工科背景下东北大学能源与动力工程专业工程流体力学课程体系改革的探索。结合笔者多年教学经验,从教学模式、教学内容、教学手段和教学环节等多方面,提出了以学生为中心、以问题为导向的工程流体力学课程体系改革方案及构件要素。

     

数值实验在流体力学实验教学中的应用探讨

为强化学生对流体力学课程理论知识及实验教学环节的掌握,本文针对传统实验教学过程中受限于硬件设施、模型等问题,将数值模拟技术与流体力学实验教学相结合。以伯努利实验为例,应用数值模拟软件进行物理建模、网格划分、变参数数值模拟等实验内容,通过压力云图、流线等模拟结果对能量转换特性进行了分析,增强了学生对流体力学理论知识及相关参数的物理意义、变化特征等的理解,使学生在实验中产生强烈的“参与感”,有效地提高了教学水平和教学质量。     

专业导向的基础力学课程教学初探

目前国内大多高校的工科专业本科生的基础力学课程由力学系教师承担,后续专业课则由各工科专业学院教师承担。基础力学教师的教学工作量繁重,课程学时紧张,基础力学课程不得不采用教师全堂讲述式的大班制,讲授也并不区分学生专业。基础力学教学任务繁重、基础力学和专业课程教师分属不同学院、力学教师本身对工程专业不见得了解深入等客观因素都制约着基础力学课程与后续专业课程的有机衔接和融合,学生对力学概念理解不够准确、记忆不够深是基础力学学习较为普遍的问题。作者基于近十年的为工程力学专业和土木工程专业本科生教授材料力学/工程力学的教学实践,结合在担任学校教学督导四年的时间里在听土木、机械等工科专业的各门专业课时与学生和教师交流得到的教学一线信息,对基础力学课程教学如何服务好人才培养的目标进行了思考,并对以学生专业为导向的基础力学课程教学进行了实践和初步探索。     

理论力学研究导向型教学方法探索与实践

基于“创新性、高阶性和挑战度”的教学理念,提出了理论力学课程的研究导向型教学方法。通过引入工程实际的例题、科技前沿及大国工程等案例,培养学生力学建模、分析实际问题的能力以及家国情怀和崇高的价值理念;通过翻转课堂,调动学生的学习积极性;通过课程小论文的研究,培养学生的批判性思维及查阅文献、力学建模、创新性设计和研究复杂工程问题的能力。实践结果表明,学生的学习积极性、翻转课堂参与度及课程的教学效果得到了有效提高。

     

DISCUSSION ON THE APPLICATION OF NUMERICAL EXPERIMENT IN EXPERIMENTAL TEACHING OF FLUID MECHANICS

为强化学生对流体力学课程理论知识及实验教学环节的掌握,本文针对传统实验教学过程中受限于硬件设施、模型等问题,将数值模拟技术与流体力学实验教学相结合。以伯努利实验为例,应用数值模拟软件进行物理建模、网格划分、变参数数值模拟等实验内容,通过压力云图、流线等模拟结果对能量转换特性进行了分析,增强了学生对流体力学理论知识及相关参数的物理意义、变化特征等的理解,使学生在实验中产生强烈的“参与感”,有效地提高了教学水平和教学质量。     

MAJOR-ORIENTED TEACHING OF FUNDAMENTAL MECHANICS COURSES

目前国内大多高校的工科专业本科生的基础力学课程由力学系教师承担,后续专业课则由各工科专业学院教师承担。基础力学教师的教学工作量繁重,课程学时紧张,基础力学课程不得不采用教师全堂讲述式的大班制,讲授也并不区分学生专业。基础力学教学任务繁重、基础力学和专业课程教师分属不同学院、力学教师本身对工程专业不见得了解深入等客观因素都制约着基础力学课程与后续专业课程的有机衔接和融合,学生对力学概念理解不够准确、记忆不够深是基础力学学习较为普遍的问题。作者基于近十年的为工程力学专业和土木工程专业本科生教授材料力学/工程力学的教学实践,结合在担任学校教学督导四年的时间里在听土木、机械等工科专业的各门专业课时与学生和教师交流得到的教学一线信息,对基础力学课程教学如何服务好人才培养的目标进行了思考,并对以学生专业为导向的基础力学课程教学进行了实践和初步探索。     

悬浮体力学——流体力学与胶体科学交叉的新兴学科

本文介绍了交叉新兴学科悬浮体力学的概貌.该学科发生发展在低Re数流体力学与胶体科学的交叉边缘处.它具有很广泛的应用价值,也有许多吸引人的重要理论课题.近年来在这领域中的研究工作规模十分巨大.对这学科有兴趣的人们而言,这是十分令人鼓舞的时期.在给出了本学科的基本特征和主要研究内容之后,对于相互作用着的低Re数、低Stk数、高Kn数悬浮粒子的运动学,对于在均匀悬浮体中的相对布朗扩散,对于非均匀单分散与多分散悬浮体中的绝对布朗扩散,对于稀释单分散和多分散悬浮体中的重力沉降,对于悬浮粒子的布朗碰并、重力碰并和纯变形场碰并,以及对于高Pcclet数与低Pcclet数下的悬浮体的有效粘性等问题,本文都作了简要的论述.     

理论力学课程教学高阶性建设的探索与实践1)

课程是人才培养的核心要素,课程质量直接决定人才培养质量。为深入推进课堂教学改革,本文以理论力学课程的教学改革和实践为研究平台,结合学生的高阶思维能力培养和课程目标的高阶性设计思路,讨论了理论力学课程高阶性建设的思路和实践。通过构建"1+4+$N$"的课堂教学体系,梳理课程知识点,将教与学相统一。并以点的合成运动为例,分析了课程高阶性建设的实施路径和策略,从而为提高人才培养质量进行的课程教育教学改革提供一些思路和借鉴。     

新工科背景下基础力学实验教学模式改革实践与探索

针对“约定真值”的传统实验教学模式存在的判据模糊、内容固化和数据处理简单等不足,本文开展了“新工科”基础力学实验教学模式改革探索工作。通过调整教学观念、丰富实验内容和系统数据处理等方法,明确了基础力学实验判据,构建了以学生自主实践为中心,旨在培养实践创新能力、人文素养和家国情怀的力学实验教学新模式。

     

EXPLORATION AND PRACTICE OF HIGHER ORDER CONSTRUCTION FOR TEACHING OF THEORETICAL MECHANICS1)

课程是人才培养的核心要素,课程质量直接决定人才培养质量。为深入推进课堂教学改革,本文以理论力学课程的教学改革和实践为研究平台,结合学生的高阶思维能力培养和课程目标的高阶性设计思路,讨论了理论力学课程高阶性建设的思路和实践。通过构建"1+4+$N$"的课堂教学体系,梳理课程知识点,将教与学相统一。并以点的合成运动为例,分析了课程高阶性建设的实施路径和策略,从而为提高人才培养质量进行的课程教育教学改革提供一些思路和借鉴。     

安全工程流体力学创新实践教学模式探究

流体力学是安全工程类本科专业的基础必修课.通过创新安全工程流体力学理论教学模式、融合学科专业知识及改革实践教学方法,提出了教学改革总体思路和方案,梳理了安全工程流体力学中的核心知识脉络体系;将看似孤立的基础理论三大方程穿插融合在一起,并延伸至安全工程专业中的流体力学知识点,使学生明确安全工程流体力学学什么、怎么学、如何...     

理论力学课堂教学深度和广度拓展的思考 1)

理论力学是工科专业的基础课,要提升学业挑战度,增加课程难度,拓展课程深度,那么该门课程对于工科专业来说,是首先要进行打造的。专业基础课的深度和广度拓展后,才能支撑后续专业课的拓展。文中从理论力学的教学环节、教学内容、教学方法和手段,以及实践环节几方面,探讨理论力学课堂教学的深度和广度的拓展,力求能够为打造理论力学成为"金课"出一份力。