关于工程流体力学本科教学的反思

关于工程流体力学本科教学的反思【摘要】工程流体力学是能源动力、机械、水利等专业本科生的必修基础课程。本文针对学院在工程流体力学本科教学中存在的问题开展分析，结合课程特点、授课经验，从教学手段、课后读物、相关课程修习以及作业形式等方面提出了该课程教学的改进和应对措施。【关键词】工程流体力学教学改革流体力学是力学学科的重要分支，主要讨论流体的运动规律及动力学特性，涉及水利、能源、机械等多个领域。根据应用领域的不同，流体力学可分为工程流体力学、理论流体力学等分支，其中工程流体力学主要针对能源动力、机械、水利等专业开设，是相关专业本科生的必修课程。工程流体力学基于流体力学基本理论知识，注重相关理论在实际工程问题的应用，例如管路设计、流动损失计算等方面，课程本身具有一定难度。针对工程流体力学的教学，很多学者在该课程教学过程及教学手段方面进行了讨论[1-3]。1.工程流体力学课程概况1.1 课程内容工程流体力学是能源动力等专业的基础课程，主要着眼于实际工程问题中所涉及的流体流动、流体与固体间相互作用等方面。该课程所需预备知识较多，学生需具备包括高等数学、场论与矢量分析、以及工程热力学等方面的理论知识。工程流体力学的讨论对象为流体，在大多數情况下，需要基于欧拉体系，采纳控制体分析法对相关问题开展讨论，与学生先前所学的力学课程有明显区别。在笔者工作的上海理工大学，工程流体力学的教学内容包括：流体的特点、流体静力学、流体流动特性、流体动力学、不可压缩流体的内部流动及外部流动，可压缩流体的一元流动、相似原理及量纲分析等方面，此外还包括 4 学时上机实践环节。1.2 教学过程中存在的问题笔者在担任工程流体力学课程助教期间，对所授专业的学生及授课老师进行了调研，并结合课堂教学过程的观察，总结了目前教学过程中存在的问题。（1）理论知识点的教学难度较大，学生接受能力有限。工程流体力学课程中含有大量抽象概念，例如拉格朗日描述与欧拉描述、Navier-Stocke 方程、雷诺输运定理以及流体湍流脉动理论等内容，具有较强的理论性和抽象性，学生普遍接受效果不理想。笔者分析有以下几点原因：首先，学生在学习本课程之前，高等数学、偏微分方程等相关知识掌握不扎实。工程流体力学课程具有较强的理论性，例如连续性方程，伯努利方程及动量方程的推导过程，学生需具备扎实的数学基础才能较好地理解。其次，相关课程的设置有待改进，在学习工程流体力学之...