前言
《工程流体力学》是液压专业本科教学的一门基础专业课,对其他课程的学习具有重要指导作用。
学生学习时,消极对待、被动学习,积极主动性较低,出现大量逃课、开小差现象[1],不仅自己的专业知识没有学习扎实,而且会引起连带效应,降低其他同学的学习积极性,同时更会影响授课教师的授课积极性[2],给《工程流体力学》课程的教学工作造成较大的困难。
1.教学现状
《工程流体力学》理论化强,学生学习困难,教师讲授难度大,效果不理想,主要如下:
1.1学生出现两级分化
(1)好学生基础扎实,很快理解课程内容,学习动力足,效果明显。
(2)其他学生基础差,不能很好与《工程流体力学》衔接,出现课堂睡觉,玩手机及逃课情况[3]。
1.2液压技术发展迅猛
液压技术发展突飞猛进,专业毕业生面临较多新知识,压力大,需要较高的融贯变通能力。
1.3授课模式单一,讲义老旧
教材、讲义老,与工程实际严重脱节;授课采用满堂灌方式,学生学习积极性较差[4],效果大打折扣。
1.4课时逐渐缩短
学生所需要学习的知识多,但是时间有限,大部分高校压缩《工程流体力学》授课学时,使得授课难度增加,效果大打折扣。
2.横向跨越案例模式实施步骤
为了提高《工程流体力学》讲授效果,采取了“以学生兴趣为切入点,工程实践为依托,半自主学习为目标的横向跨越案例式教学模式”,取得非常良好的效果。
2.1知识要点
以Bernoulli方程为例,讲述横向跨越案例式教学模式的具体实施方案。
2.1.1Bernoulli方程
(1)
2.1.2物理意义
表征流场中两点间的机械能守恒(位置水头+压力水头+动能水头=常数)关系。
2.1.3运用场合
各点间压力与速度间的关系。
2.2教学步骤
2.2.1放映大型纪录片
放映纪录片“驼峰航线”,引起学生们的注意力,用飞行员英勇胆识感染学生,进行爱国主义教育;
2.2.2历史背景
太平洋战争爆发后,中国抗日战争进入了相持阶段,中国经海路和陆路获取战争物资的生命线—滇缅公路别切断,被迫在印度阿萨姆邦和中国昆明间开辟驼峰航线。
2.2.3讨论总结失事原因
学生讨论飞机的失事原因,教师进行评价总结。
(1)主力机型:主力机型—C46型战斗机(如图1所示)笨重难看,毛病百出。
(2)机型缺陷:油箱接头密封太差;去雾器工作异常;进气管结冰;油管堵塞;发动机失效;油管断裂。
(3)气候条件:天气恶劣,能见度几乎是零;上升、下降气流;强劲的季节风多变。
图1C46战斗机
2.2.4讲解飞机升空原理
结合Bernoulli方程,讲解飞机前进动力,垂直升力产生机理。
(1)前进动力:二战期间以单翼螺旋桨飞机为主,飞行时螺旋桨旋转,向后压迫空气,空气施加给螺旋桨一个反向的作用力,带动飞机最终向前分型,如图2所示。
图2飞机螺旋桨
(2)垂直升力:飞机机翼断面如图3所示,上部为凸面,下部为平面。飞行时,空气分别从飞机固定翼上、下两面流过。
图2飞机的机翼形状
假设飞机机体固定,空气以相反方向等速运动,如图3所示。
图3机翼的流速、压力
选取飞机固定翼某一表面垂直两点作为参考点,建立Bernoulli方程,如式(1)所示。假设两点动能修正系数基本为1。
空气流经上表面时路程长,下表面路程短,而时间一致,则机翼上表面空气流速v1大于下表面空气流速v2。
飞机的飞行高度为几千米甚至更高,参考点1、2的高度差基本可以忽略,位置水头z1、z2相等。
参考点1、2的机械能损失相等,则Bernoulli方程简化为:
(2)
v1>v2,则p13.横向跨越案例式教学模式特点
(1)以学生的兴趣为导向将教学知识与学生兴趣联系起来,以激发学习的主观能动性[5]。
(2)以具体的工程实践为依托消除“书本无用论”的错误意识,学习欲望增强,状态大大提高。
(3)以培养半自主学习为理念积极引导学生,发挥学生的主观能动性,学习状态及效果大大提升。
参考文献:
[1]强蕊.基于CDIO教育理念的大学物理实验教学与考试模式[J].西安科技大学:高校研究,2014,(1):63-64,67.
[2]王荫,施艳艳.电气信息类专业的工程教育模式探索[J].求知导刊,2014,(8):43-44.
[3]李琳.地方高校应用本科教育的转型探索:CDIO的视角[J].高等农业教育,2014,(8):51-53.
[4]姚年春,唐义锋.基于CDIO的PLC课程教学改革研究[J].信息通讯,2014,(6):267-268.
[5]候振杰,王晖,林逸峰.工程教育理念下的高级程序设计类课程的改革与探索[J].信息通讯,2014,(6):268-269.
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