發布時間：2022-10-31 14:47:39
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的流體力學論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
高校對來華留學生進行思想教育，主要指的是高校通過對來華留學生進行文化上的交流、知識的傳播、情感交流以及生活上的關心、幫助等方式，對留學生的觀念、思想產生一定的影響，從而幫助他們對我國的文化、制度甚至是法律等方面，形成較為深刻且客觀的認識，最終能夠實現來華留學生“學有所成、對我友好”的教育目標。
（一）在學習、情感以及健康方面的心理困惑
1.來華留學生由于不能很好適應新環境，產生了一些困惑。很多留學生初到一個陌生的地方，首先表現出來的問題就是對陌生的環境無法多適應，對個人家庭是否會發生一些意外事件往往會產生很大的顧慮，比如親人突然病故等。留學生對于我國的文化以及語言等方面還是比較陌生的，他們很難一開始就對環境熟悉起來，空閑的時候往往無所事事。不同的國家在人際關系問題的處理上有不同的習慣，來華留學生從開始并不懂得如何處理與中國同學或者老師的人際關系，會產生一些煩惱，甚至會產生沒有朋友、很孤獨的感受。留學生初到學校進行學習，還會面臨學習模式不一樣、專業不適應等情況，面對這些問題他們容易有畏難的情緒，一些學生甚至會想要換學校或者換專業，這對其學業會產生很大的負面影響。一些留學生身體上可能被查出有某種疾病，但是很多高校對這方面還缺乏引導，留學生一開始往往也不知道這些問題應該找誰傾訴或者尋求幫助，而疾病往往對于學生的身體、生活以及學習都會帶來影響。
2.來華留學生發生打架斗毆以及對交通安全不重視導致一些意外事故的發生。一部分留學生對本地規章制度沒有進行認真學習，一些法律問題也存在認知缺陷，監護人對其不能進行很好地監管，導致一些留學生放縱自己，打架斗毆、喝酒泡吧等，這些行為都會對留學生產生不利的影響。
3.由于有不同的宗教信仰而產生的困惑。一部分來華留學生與其他同學會有不同的宗教信仰，而不同的宗教信仰中，往往會有不同的習慣、不同的文化，留學生由于與同學宗教信仰不同，可能會在某一個特別的時間段，對同住的同學及其生活習慣產生影響，久而久之就可能會積累矛盾。
（二）對留學生進行思想教育過程中產生的困難
1.對職責的劃分尚不明確。
在我國一些高校中，職能部門或者專業學院往往認為對留學生進行思想教育應該是國際學院的職責所在，他們對留學生進行事務處理時，往往不會將其與本國學生一起進行處理，這會在培養留學生的過程中產生很多不必要的誤會。我們在與一些學生進行交流的過程中發現這樣的問題，一些學院認為本校留學生的招生事務以及住宿都是由國際學院統一安排，因此思想教育也屬于他們工作的范疇，而不屬于學院的工作范疇。還會有一些學院的老師認為，留學生無論是在語言上還是文化上都與我們存在較大差異，把他們當成一種負擔，一些通知沒有對其通知到位。除此之外，由于留學生所學的專業不是十分集中，需要將其安排在不同專業學院，無法專門為留學生成立專業學院。此外，留學生的人數不多，這就使管理規章制度不完善。因此對來華留學生進行管理，就對其人數規模產生了新的要求。
2.師生配比缺少平衡。
目前，我國很多高校會在國際學院配備管理人員來對留學生進行專門管理，這些工作人員管理的往往是留學生的招生、住宿以及一些日常工作，留學生在學校報到需要準備的一些材料，比如簽證、體檢、學籍、檔案等也都是這些工作人員進行處理。但是由于工作十分瑣碎，必然花費相關人員的精力，因此這些工作人員很少有精力對留學生的思想教育進行管理。曾經有學者認為，工作人員管理一個留學生的工作量與管理三個中國學生的工作量相同，產生這一問題的主要原因是語言上的交流不方便以及文化習慣的不同。工作人員往往需要對留學生有更大的耐心，現實情況是高校輔導員日常事務往往很多，精力有限，對于留學生的思想教育往往缺少時間與精力來管理，尤其是來華留學生在新學期開始時，會有很多問題，比如語言差異、環境陌生、習慣不相同等。這時候留學生是最需要得到幫助，而輔導員在新學期開始時往往也是最忙碌的時候，因此無法留出多余的時間對留學生進行思想教育。除此之外，高校對留學生管理的人員有限，除非留學生人數大量增加，高校可能才會考慮增加工作人員，而目前實際的情況是，來華留學生的思想教育基本是由國際學院進行處理，管理人員的配比不均衡問題越來越嚴重。
二、改善來華留學生思想教育工作的措施
（一）提高來華留學生的培養質量
要想使高校來華留學生的整體生源質量得到提高，首先需要高校在留學生招生的時候，把關嚴格，拒絕渾水摸魚，一些自主學習能力極差的留學生應該拒絕接收；其次，提高來華留學生的培養質量進行提高，從而能使一些國外一流大學學生愿意到我國高校進行學習。留學生的整體素質如果得到提高，那么一些老師的觀念也會隨之改變，他們就不會再認為留學生是一種負擔，也會更加愿意與留學生進行交流。
（二）分工明確、目標清楚
國際學院、專業學院以及職能部門之間應該對自己所要負責的工作以及責任進行明確劃分，不要產生互相推諉的情況。高校對留學生進行培養要制定一個整體規劃，對不同的部門要進行明確的分工。如果國際學院對留學生的一切事情都包攬包辦，那么對于留學生教育水平勢必會造成不利的影響，也不利于學校國際化的發展，這是一些高校根據多年的經驗總結出來的。很多高校中的相關專業學院仍然會習慣上將中國學生與留學生進行區別對待，這也是留學生很難融入學校環境的原因，因此，很多高校的專業學院還應該加強對留學生與中國學生同等對待理念的培養。
三、結束語
關鍵詞：流體力學；課程教學；課程考核；改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）17-0091-03
《流體力學》是我校環境工程專業一門重要的基礎理論課程。流體力學是應用力學的一個分支，它以物理學為基礎，力學為依據，以數學、科學實驗及計算機為工具，研究流體平衡和運動的基本規律，以及流體與固體的相互作用力。作為一門實用的工程科學，流體力學有比較完整的體系，它不但可以獨立解決一些工程實際問題，而且可以為學習多種工程專業課打下必要的基礎。其任務在于使學生掌握流體力學的基本理論、基本計算方法、基本實驗技能以及在工程實際中的初步應用。通過該課程的學習使學生初步具備分析和解決實際流體力學問題的能力，并對后續專業課程的學習以及將來從事相關專業的工作和科研打下良好的基礎。多年來，流體力學的教學內容主要是經典的流體力學理論和傳統的實驗分析方法，偏重于理論分析，教學內容比較抽象和單一，不能反映當前流體力學學科發展的趨勢，不利于拓寬學生的知識面、提高學生的學習能力和創新能力。具體可以概括為以下幾點：
1.流體力學的教學大綱不適應高等教育改革發展的需要，對教學目標和教學基本要求的定位不準，與培養目標的要求不太一致。
2.流體力學教學與環境工程其他專業課程結合不緊，導致許多畢業生在從事環境工程過程中感覺到流體力學對環境工程的指導作用不明顯。
3.流體力學中的部分概念與化工原理中的內容相重復。
4.流體力學教材中缺乏反映近代科技成果的新內容和流體力學的新發展，與現代科學技術的發展聯系不緊密。
5.教學方法和教學手段沒有考慮到學生主體。
6.流體力學教學中沒有引入演示實驗，將其中抽象的物理過程和物理圖像形象化、直觀化，學生不容易深刻理解和掌握。
7.成績評定形式單一，不能全面地考核學生所學知識和綜合運用知識的能力。考核形式基本上是通過學期末的一次性閉卷考試完成，試卷題型也大都為考察課程主要知識內容點的選擇題、填空題、計算題、證明題等，這種考核形式有引導學生死記硬背的傾向，缺乏對學生綜合應用能力與創新能力的考核。
這些問題的存在導致在學生心目中，流體力學似乎沒有其他專業課重要，是一門可學可不學的課程。因此，傳統的教學大綱、教學內容、教學方式、成績評定不能適應流體力學教學的需要，必須進行適當地改革，構建面向工程的教學體系，注重實踐環節訓練，搭建能力培養平臺，建立更科學的考核機制，以適應形勢的變化發展。目前，我國高校所使用的流體力學教材主要有毛根海編著的《應用流體力學》、李玉柱、苑明順編著的《流體力學》、丁祖榮編著的《流體力學》、汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學》。我校選用汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學》作為指定教材。2012年，在認真梳理流體力學、化工原理及環境工程相關學科教學內容與環境工程專業培養目標的基礎上，對流體力學教學大綱進行了修訂、對教學手段進行改進，制作完成了與汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學》相配套的多媒體課件，并在教學中投入使用，取得了良好的教學效果。
一、修訂教學大綱
根據環境工程專業培養目標修訂原有的教學大綱，使教學目標的工科特色更加明顯。
二、改革教學內容
1.刪減與化工原理重復的內容，對這部分知識點，把講授的重點放在深化和提高上。
2.將流體的物理性質、靜力學、動力學、水頭損失和水力計算作為教學的重點。
3.大幅增加適應環境工程實踐需要的內容，引入一些環境工程案例，讓同學們未進入社會就能體會到流體力學對環境工程的指導作用
三、改革教學方法
新生入學開始就召開師生見面會，讓學科負責人講解專業培養方案，有經驗的教師教授如何進入大學里的學習狀態，引導新生盡快適應大學的教育環境和人文環境，樹立全面人才培養的理念以及與之對應的教學模式、考核體系等內容。讓新生對自己的大學生活作全局規劃，從獲得知識、提高專業技能的方式方法上不斷開拓思維，尋求自己的努力方向。改變傳統的“注入式”傳授知識的教學方法，采用注重培養實踐能力的教學方法，針對具體教學內容，靈活采用內容講授、課堂討論、雙向交流、問題思考、習題訓練、器材設計與制作、企業觀摩考察等多種形式，使學生能較好地掌握流體力學的基本概念、基本規律，掌握分析解決流體力學問題的方法和思路，并使解決問題的能力得以提高。每次上新的章節時，先提出一些與環境工程實踐密切相關的問題，然后告訴學生這一章節要學習的內容，通過這些內容的學習，就可以運用所學的相關知識解決這些實際問題，讓學生帶著問題學習，就不會盲目地學，激發學習的興趣。如在流體的物理性質一章導入的階段提出“為什么經驗豐富的司機，總是要發動機預熱一段時間后才開始行駛”？在流體靜力學章節以“為什么點滴吊瓶的液體逐漸減少時而藥液的流速卻不變”？流體動力學中以“為什么飛機的頭部有一根長長的針狀物”等來導入。學完一個章節后，再告訴他們由于課堂教學時間有限，還有很多問題的解決需要更多的知識，引導大家自學。特別是課程教學已經過半以后，學生的基本流體力學知識有些儲備后，要鼓勵、啟發、指導有興趣的同學做一些拓展性的學習和思考，參與老師的科研或自己做些發明創造，如教學模具、實驗器具等科技作品，培養學生的創新能力和解決實際問題的能力。這時我會帶些有興趣的同學到污水處理廠、環保科技公司去參觀考察，了解企事業的技術需求和科技難題，和同學們一起思考探索問題的解決方案。針對流體力學中的概念和規律比較抽象和枯燥的特點，采用多媒體輔助教學與傳統教學方式相結合的教學手段，綜合運用圖像、文字、動畫等展現圖文并茂的教學內容，運用視覺效應加強教學效果、擴大知識面。例如，流體動力學章節中講述流線的性質時，我引入草原上的老鼠在夏天躲在洞穴里納涼的圖片。洞穴靠下風口堆了一個土包，外面涼爽的風能吹進洞穴，若下風口沒有土包，涼風進不去。以這種生動的形式展現課程內容，而不是簡單地播放幻燈片。學生不僅學到了知識，而且感受到知識的生動有趣性。對于重點內容，要嚴格進行板書推導，一方面有利于學生理清思路；另一方面，有利于培養學生嚴謹的科學作風，不能簡單地把熱熱鬧鬧當做生動有趣。對一些工程或生活中碰到的案例或常識，也不太容易做課堂實驗時，可以通過一些課件來模擬。將理論知識與視頻、動畫、工程案例、生活常識相結合，調動了同學們的學習激情，使其從被動式聽課轉變為主動式欣賞知識。如在流體動力學章節，我引入了美國南北戰爭時期的彼得斯堡戰役的一段視頻：講述一個叫普萊曾茨的士兵，運用流體力學知識解決地道通風的問題，巧妙地將叛軍的防御陣地炸毀。這些視頻、動畫、案例中的氛圍、情景不僅啟發了他們的思維，更讓他們享受到聽課的樂趣，激發了其學習的積極性。
四、引入演示實驗
整合現有的實驗中心、環境工程實驗室、環境科學實驗室的資源，自行搭建或購置一些演示實驗裝置，將演示實驗引入流體力學課堂，使流體力學中抽象的物理過程和物理圖像變得形象、直觀和可信，使教學內容更有表現力，便于學生深刻理解和掌握。若暫時沒有條件，也要積極引入一些相關實驗或實例的視頻，播放給同學們學習。如伯努利方程式是流體力學教學中的一個難點，非常抽象。因此，在學習這部分內容時，我就在課堂上做些表面上看起來匪夷所思的實驗，但卻可以用伯努利方程式很容易解釋這種現象。例如嘴用力吹一個漏斗，乒乓球而不落地。學生非常驚詫這個現象，立刻想知道為什么會這樣，學習的積極性立刻被調動起來。然后在黑板上畫出示意圖，再用伯努利方程式解釋，學生就會理解透徹、記憶深刻。
五、加強素質拓展
鼓勵學生積極與工程、生活、生產實際相結合，制作小發明小創造，參與科學研究、社會調查等。如在教學過程中，我多次組織學生參與各類科研論文大賽、發明大賽，取得了不錯的成績。通過這些鍛煉，不僅加深了學生對課程的理解，更重要的是培養了學生的能力，增強了學生的自信心。積極組織學生參與本科生創新創業訓練計劃、優秀畢業論文培育計劃、大學生科研論文大賽、大學生專利發明大賽以及環境與健康協會等；參與污水處理廠、環保部門、環保企業及各類生產單位的科研、生產工作。通過創建實習基地、培訓基地、現場調研、技術咨詢、項目合作等形式，獲得與流體力學有關的技術難題。再以這些問題為范例，通過現場考察、技術交流、故障診斷、問題分析、解決方案、實施效果等環節，供學生學習參考。不僅解決了工程實際問題，而且開闊了學生的視野。讓學生預先進入工作角色，以業務需求帶動求知欲望。只有在實際工作中，學生才能對專業知識的應用、交叉學科之間的作用以及教學科研的關系有越來越明晰的認識，對于專業課程的學習重點、專業知識的獲取有更明確的思路。
六、改革考核方法
教學內容、教學方法與教學手段的改革，必須與課程考核方法的改革相配套。為了提升考核環節對于人才培養的支撐度，推動教學理念與內容、方式與方法的變革，切實發揮課程考核對教學效果的檢驗與評價作用，我校于2011年制定了本科生課程考試管理辦法，2013年制定了全面提高本科教學質量的實施意見，2014年學校啟動教學考核改革試點工作，《流體力學》是我校第一批立項的課程考核改革試點課程。在新的考核方案中，我更加注重學生對基本概念、基本規律的理解，學生分析、解決實際問題的能力。實行過程化考核、多種形式的考核。全面考察學生對知識的掌握程度、概括能力和綜合應用水平。可以單元測試時采用開卷考試，期末考試采用半開卷考試，試題有一半是自己出的試題。考核試題中的開發性試題就是用所學流體力學知識解釋、處理日常生活、工程中的現象等。
1.豐富考核方式。緊扣課程目標，選擇能夠全面衡量學生學習效果的考核方式。將筆試、討論、口試、項目設計、調查報告等多種形式相結合，將知識理論識記的考察與分析解決問題能力的檢驗并重，對學生進行系統地評價。
2.強化全程評價。把課程考核貫穿于教學的全過程，將過程評價與終結評價相結合，設計不同階段、不同方式考核的分值比例，對學生的學習效果進行有效評價，改變“一考定成敗”的現象，扭轉“期末突擊死記硬背”的不良學風。過程考核在評定學生綜合素質和能力的同時，加強了對學生學習態度等非智力因素的考察，分課堂表現和課下表現，各占總成績的10%。過程考核成績占總成績的30%，期末考核占總成績的50%。過程考核有章節考核、期中考核和歸納總結考核。章節考核分3次進行，考核形式為開卷，每次5分，滿分為15；期中考核，考核形式為開卷，滿分為10分。每次考核用兩套試題，一半學生用A試題，一半同學用B試題，學生預先不知道自己拿到何種試題；歸納總結能力考核，學生根據自己對課程的把握、見解出一份合適的試卷，教師據此評分，滿分為5分。期末考核的考試形式為半開卷（一張復習紙的開卷考試），試題范圍覆蓋教學大綱，沒有課本中能直接找到的概念性記憶性試題，但又要熟記并靈活運用課本知識，強調知識的綜合應用和實踐運用。題型包括選擇題、計算題、作圖題、項目設計型和開放性試題。建立電子試題庫，實行抽題組卷，實現教考分離。試題庫中有一半是學生出的試題（由教師篩選出優質的試題，或稍作修改），一半為教師出的試題。
3.優化考核內容。以促進學生全面發展為原則，選擇考核內容。在評定學生對基礎知識、基本理論和基本技能的同時，突出對學生分析解決問題、動手能力及綜合素質的考察。采用體現創新特點的考試題型，以適應學科專業與相關行業發展的新要求。堅持合理性原則，考核內容的選擇符合考核課程目標的要求。理論知識考核的重點為課程知識體系中核心要點、基本原理的理解與運用；實踐知識方面突出對操作流程的熟悉程度、實踐結果分析運用能力的檢測；綜合素質方面的考察堅持以能否有效支撐專業發展為標準。課程考核綜合考慮各方面因素，首先是課堂表現，即學習態度，考核實行扣分制，滿分為10分。如上課曠課、玩手機、聽音樂、交頭接耳等，第一次扣1分，第二次扣2分，第三次扣5分，四次以上全扣。其次是作業考核，滿分為10分。作業次數為7，交1次作業得1分，總作業次數分為7；質量分為3，視工整度、正確率給分。
4.暢通信息反饋。考核結果及時上網公布，學生可以查看自己的考核成績，對自己前段時間的學習效果有一個清醒的認識，及時調整學習態度、學習方法，激發學生學習的主動性與積極性。切實發揮課程考核對教學效果的檢驗與評價作用，對教學內容與方式改革的推動作用，對學生學習投入的引導作用，促進本科教學質量的不斷提高。在教學過程中，選擇適當時機向學生征求關于教學方法、考試考核模式等方面的意見或建議，以及前段時間學習的感受，我再根據學生反饋來的信息，及時調整教學方法、手段、進度等，認真處理好教與學的關系。并根據學生的意見、可采納程度、對教學的關注程度進行打分，并計入該門課程的平時成績。
七、結束語
流體力學是一門系統性、理論性很強的應用力學課程，體現了力學、數學、物理等交叉學科在工程中的應用。因此，如何將知識傳授與提高學生應用能力、培養學生科研意識、適應社會需求相兼顧，對于教師自身素質、教學水平和教學方法是一個嚴峻的挑戰。以環境工程專業學生流體力學的工程應用能力及創新能力為目標進行教學改革，并對考核方式、內容、過程和反饋進行配套改革，推動教學理念、方法的變革。加強學生學習的積極性和主動性，對所學知識的理解和應用，真正掌握相關知識，為日后工程，科研和工作打下良好基礎。
參考文獻：
[1]王燁，李亞寧.流體力學實踐教學改革網絡體系的構建[J].力學與實踐，2013，35（3）：89-91.
[2]謝翠麗，倪玲英.工程流體力學本科課程引入CFD教學的探討[J].力學與實踐，2013，35（3）：91-93.
[論文摘要]結合學習主體所處的時代環境變化和流體力學知識體系的學科跨度大以及對數學基礎知識要求很高的特點，分析了流體力學教學中存在的問題和難點，提出大量采用實驗模型和實例教學以加強流體流動現象的觀察理解對提高流體力學教學效果的必要性和重要性。
前言
流體無固定形狀，即使受到的剪切力再小，只要持續存在，其變形便會隨時間持續增大，不像固體那樣，一定的受力只能產生一定的變形。流體力學的基本理論非常嚴密，描述流體流動現象的數學方程非常復雜，高度非線性[1]，因此學生對流體力學敬而遠之的現象比較嚴重。此外由于因特網及電子計算機的普及，各種虛擬現象泛濫，在這樣的環境下成長的學生接觸和感受實際發生的各種流體流動現象的機會大大減少，對自然現象的觀察和理解能力很弱。很多學生在接受流體力學教育之前所受的應試教育的影響下[2]，學習只是為了在短時間內對給出的試題做出接近正解的答案獲得高分，這種教育具有多大的意義，近年來許多學者從教育學的角度提出了疑問[2]。只有直面實際的流體流動現象，抓住問題的本質，才能誕生真正的學問和研究。筆者基于對本科和研究生的流體學教學中存在的難點和問題，指出了重視流體流動現象的觀察和理解對提高流體力學的教學效果的必要性和重要性。
一、流體力學教學面臨的問題
（一）新形勢下學生所處的社會環境變化
學生從小利用電腦打電子游戲的玩耍時間和機會大大超過了自己親自動手制作道具及模型的體感玩耍時間，通過體感玩耍接觸和觀察自然現象的機會大大減少。
因特網的普及使得在短時間內獲得大量的信息或實時獲得信息成為可能，近年來出現學生過度依賴因特網的傾向，疏遠了紙質圖書及相關文獻這些知識比較系統邏輯性也有保證的傳統信息載體。但因特網上除了正確的信息外，還有很多不準確甚至錯誤的信息，即使是正確的信息，各信息段之間也缺乏系統性，因此學生僅通過因特網難以建立系統的知識體系的。
手機在學生中的普及也使得學生們在實際問題時，不是自己獨立分析問題，找出問題發生的原因，而是直接利用手機詢問他人求得答案，這樣很難培養獨立制定計劃，對可能事態進行預測，獨立進行解決問題的能力。這恰恰是對一個未來走向社會成為一個優秀的技術人員的必經的磨礪之道。
（二）流體力學教學面臨的問題
流體流動的力學模型及其運動的物理意義難以理解[3]。流體粘性產生的模型與牛頓粘性定律之間的對應關系就是最好的一個例證。大多數學生雖然能夠使用牛頓粘性定律進行計算，但對運動的流體為何會產生粘性卻不能正確的理解。的確，對于涉及到流體力學的某些技術或產品設計，只要懂得一定的計算即可，但是對于開發和設計全新的產品，如不能準確把握所涉及到的相關流體流動的物理本質，有時會產生完全錯誤的設計結果。
流體的運動狀態繁多，流體力學融合領域廣，要求學生掌握更多的學科預備知識，尤其對數學知識的要求更高，使部分學生覺得流體力學是難以接近的一門課。同一流動現象常常可以從多個角度進行解釋，容易使學生產生混亂。比如對翼型的流體力學工作原理，可以從流體流動的動量變化、伯努利方程、壓力積分、流線的曲率變化等幾個方面進行解釋，解釋方法之多反而會使學生產生混亂，但每一種解釋方法都是正確的，解釋的都是一個本質，只有完全理解各種解釋方法所依據的理論，才可以解除認識上的混亂，將學到的知識條理化、系統化。
描述流體流動的數學方程高度非線性化，數學上求解比較困難。描述流體流動的納維斯方程和能量方程是否可以求解以及數學解的唯一性的證明需要微分方程、偏微分方程、多元積分等很深的數學功底，但近年來學生的數學和力學基礎存在下降的趨勢。
學生在進入大學前所接受的應試教育的影響很大，以考試成績自評學習效果的認識根深蒂固[4]。實際的流體流動現象往往沒有單純的標準答案，有時甚至存在多個解，重要的是抓住流動現象的物理本質，系統的理解流體力學的基本原理。
二、教學方法對應
解決上述問題的根本方法，筆者認為只有從流體力學教學上，直面涉及流體的各種現象，使學生準確的把握物理本質。為此在流體力學課堂上，廣泛采用流體模型教學和實例教學，增加學生觀察理解各種流動現象的機會，喚起他們對本門課的興趣的同時，讓他們形成為探究流動現象背后的物理本質進行思考的習慣，這對解決流體力學教學所面臨的問題至關重要。
使用電吹風斜向上吹一個讓學生事先準備好的氣球模型，沒經驗的學生會意外的發現氣球會向斜上方飄起。這一流體流動現象可從風從氣球上部通過時，由于氣球表面的影響風的流向會產生變化，也就是流線產生彎曲，根據風的動量變化必然產生使得氣球浮起的升力得到解釋，還可以從物體繞流邊界層效應得到解釋。從這一簡單的模型教學，還可以解釋飛機的機翼通過改變空氣的流向進而獲得升力的流體力學上的工作原理。
在一個裝滿水的塑料瓶內分別放入密度大于水和小于水的鋼球和泡沫小球，然后放在一個可移動桌面上，使桌面等直線加速運動，可發現鋼球運動較慢留在瓶底，而泡沫球運動較快停在瓶嘴附近。觀察這一個現象引導學生：泡沫球運動得較快是因為等加速運動瓶內流體的靜壓在運動方向上遞減形成壓力梯度，小球的前進方向的壓力大于等加速運動產生的慣性力，因此小球相對于塑料瓶向前運動；而作用于鋼球的前進方向的靜壓力雖然與泡沫小球相同，但慣性力大于前進方向的靜壓力，因此鋼球相對于塑料瓶向后移動。這一模型教學比一般教科書上關于流體等加速直線運動流體的靜壓分布的例題更容易使學生抓住問題本質，且能培養學生獨立思考之習慣，使學生體會到透過流體流動現象來正確觀察和理解把握流體力學基本規律的樂趣。
經常使用立式洗衣機的人都知道，洗完衣服后，衣兜總要被翻過來，假如原來兜里裝有硬幣等硬物，也會被掏出來[5]。把這個實例在課堂上講出后，學生們甚有興趣，追問其中的奧秘，當教師根據伯努利定律做出解釋并介紹伯努利這位集物理學家、數學家、力學家及醫學家于一身的瑞士的大科學家的基本情況后，學生們頓時對這位科學家充滿了崇敬之情，通過大量這種實驗模型及實例教學，學生們對學習流體力學這門課更有了興趣和信心，教學效果的提高自不待言。
三、結語
本文詳盡的分析了計算機、因特網、手機等現代化通訊工具普及后對學生產生的影響，由于流體力學課程知識體系的特點，這種影響產生的負面問題很多，尤其是教授成長在應試教育體制下走入大學的學生，更需要轉換認識，改變教學觀念，在課堂教學中廣泛植入實驗模型教學和實例教學，讓學生直面實際存在的各種流體流動現象，通過實際的流體流動現象的觀察和理解，達到生動及形象的把握這些流動現象背后的流體力學的基本定理，有效提升教學效果的同時，通過簡單實驗模型的制作還可提高學生的動手能力，這對學生走向社會成為一個具有創造性思維能力、獨立思考的優秀技術人員也是一個必不可少的雛形磨礪。
[參考文獻]
[1]黃衛星.工程流體力學[M].北京:化學工業出版社，2008.
[2]李丹，楊斯瑞.應試教育與創造性人才的培養[J].繼續教育研究， 2009， 25(2): 180-185
[3]向文英，程光均.流體力學教學與實驗創新[J].重慶大學學報(社會科學版)，2003，18(4): 21-26.
關鍵詞：行業類高校；高等流體力學；電力特色
作者簡介：張莉（1973-），女，河南商丘人，上海電力學院能源與機械工程學院，教授；李永光（1957-），男，湖南長沙人，上海電力學院科研處處長，教授。（上海 200090）
基金項目：本文系上海電力學院研究生學位課程建設項目（項目編號：YKJ-2012004）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）04-0086-02
2007年，上海電力學院（以下簡稱“我校”）熱能工程二級學科首次招生，“高等流體力學”首次開課，授課人數20余人，隨后幾年間授課人數逐年增長。2012年我校動力工程與工程熱物理一級學科又增設了工程熱物理、動力機械及工程兩個二級學科，“高等流體力學”授課范圍擴大的同時，授課人數也增加到60余人。但是鑒于我校研究生數量較少、研究生培養歷史較短以及師資力量相對薄弱等方面的原因，課程教學的教材只能選用已有的教材。在組織教學內容的過程中發現，大多數教材普遍存在一些問題，如過于強調基本理論、對數學知識的要求偏高、工程應用方面涉獵很少，或者有些工程學科專業的相關研究生教材又往往缺乏理論深度，工程應用背景針對性強，有的強調高速氣動、有的強調水動葉柵流動、有的強調渦動力學等等。鑒于此，作為行業類非重點高校，在“高等流體力學”課程的教學中有必要結合我校電力特色進行教學內容和教學模式的研究和探討。
一、課程教材的調研
為了能更好地做好此次教學研究工作，課程組首先對高校相關研究生專業的“高等流體力學”教材進行了調研，分別對清華大學、西安交通大學、上海交通大學、浙江大學、東南大學、華中科技大學、華北電力大學、東北電力大學等國內若干所大學相關課程的教材及內容做了簡單分析。
從調研情況看，所有高校都對流體力學的基本理論很重視，主要教學內容均包括了流動的基本概念和基本方程、流體運動學、勢流理論、渦旋流動、理想流體流動、粘性流體流動等，目的是使研究生通過學習流體的運動規律，掌握研究流動的方法進而分析解決實際的工程流動問題。同時，各高校的教材和主要教學參考書還注重與自身學科研究方向的結合，課程的某些重點內容與培養方向相接軌，突出了自身的特色。通過調研發現，“高等流體力學”作為研究生學位課，其教學內容在注重理論基礎的同時，還必須要與自身的相關學科研究方向相結合，在注重通用理論的基礎上，形成自己的特色。
二、我校授課對象的情況分析
做好此次的教學研究工作，還必須對我校的授課對象有一個清楚的認識。目前，“高等流體力學”已列為本校工程熱物理、熱能工程、動力機械及工程三個二級學科的研究生學位課程。盡管上述三個二級學科涉及能源、動力、機械等寬廣的工程領域，但結合我校的電力特色，這三個二級學科主要是為電力行業培養高級的專業人才，而在電力行業中流動現象多存在于流體機械、動力機械、換熱設備、容器、管道等部件，因此，在教學內容上應在透徹講解流體力學微分方程組的基礎上，注重聯系工程實際，偏重于講解流體在上述部件中的流動以及與這些部件間的相互作用。
研究生生源的實際情況也是教學過程中需要考慮的因素。到目前為止，我校共招收6屆研究生，通過向歷屆學生了解發現有以下情況存在：部分同學跨專業（如：數學專業、電力系統及其自動化專業、計算機與信息專業等）考入學校，本科階段沒有學習過“工程流體力學”課程；即使是研究生與本科專業背景相同的同學，他們也普遍認為”工程流體力學”較難，碩士入學考試時，大都不選考“工程流體力學”，這也使得他們可能在大三、甚至大二學完以后，再也沒有系統地梳理過流體力學知識。由于各高校專業方向的側重點不同，大部分同學對電力行業內的流體知識也不是特別了解；考入學校的學生多數為調劑生，入學成績整體不高。這些情況都表明，我校碩士研究生入學時的流體力學知識基礎相對比較薄弱，需要在授課過程中講授深層次新知識的同時，及時地對基礎知識進行回顧和提醒。
三、教學內容的組織
基于以上的調研和分析，課程組首先對教材進行了選取，對教學內容進行了組織。
1.教學目標的明確
“高等流體力學”是為工程熱物理、熱能工程以及動力機械與工程專業研究生設置的專業學位課程。根據專業人才培養的需要，結合長期本科教學的經驗，確定了課程的教學目標：通過對流體力學的基本概念、基本方程、理想不可壓縮流體的流動、粘性不可壓縮流體的流動、層流邊界層與紊流流動、理想可壓縮流體等內容的學習，深化學生對流體力學基本內容的理解，提高學生的理論水平，為相關專業課程的學習、課題的研究及論文的撰寫打好理論基礎。
2.教材的選用
“高等流體力學”是動力工程及工程熱物理學科的一門傳統課程，有很多課程教材可供選用。通過調研比較，西安交通大學有關電力生產的學科研究方向與我校的研究方向比較吻合，其在“動力工程及工程熱物理”一級學科中的學位課 “高等流體力學”選擇了西安交通大學出版社出版、張鳴遠等編著的《高等流體力學》一書作為教材，課程組通過對該書內容的分析，也一致認為張鳴遠等編著的《高等流體力學》比較適合我校側重于電力人才培養的需求，因此決定選用該書作為本校“高等流體力學”課程的教材。與此同時，將調研中搜尋到的各有特點的教材作為參考書目推薦給學生供他們參考使用。
3.教學內容的組織
在進行“高等流體力學”課程教學內容的組織時，結合我校研究生培養方案和學科建設，既照顧到經典流體力學的通用知識，又重視課程知識的針對性、行業應用的特殊性、學生學習的興趣以及與學校其他研究生課程的關聯性。課程內容的組織主要從以下幾個方面考慮：
（1）奠定扎實基礎。“高等流體力學”是一門系統性、邏輯性較強的課程，作為碩士研究生的學位課，在加深學生對流動所伴隨的物理現象的認識、概念的建立及規律分析的同時，還應努力加深學生學科知識分析和研究問題的基本思想和方法的理解和掌握，提高分析和解決流體力學問題的水平及能力。
（2）突出電力生產特色。針對我校研究生的專業背景和學科研究方向，強調本學科與電力生產流程和設備的結合，強化學生應用流體力學知識，認識并解決相關電力工程問題的能力。教學內容應注重理論與實踐相結合，保持基礎理論知識與工程應用知識的相對平衡。
（3）注重課程的關聯性和完整性。在關聯性方面，首先與本科階段的教學內容要有恰當的分工和銜接，其次要避免與其他相關課程之間缺乏銜接；在自身內容體系的完整性方面，既要注意到對數學知識回顧和補充的必要性，又要對工程中不常見的復雜流動概念的介紹有所兼顧。
考慮以上幾個方面，課程組將教學內容梳理成五部分，第一部分安排了“矢量運算分析”、“場論知識”的回顧以及曲線坐標、張量分析知識的補充；第二部分“流體力學的基本方程”主要介紹流體力學的基本概念，流體力學的控制方程組以及一些相關的重要定理；第三部分“理想不可壓縮流體的流動”介紹平面勢流，空間軸對稱勢流和理想流體中的旋渦運動，其中對平面勢流里的復位勢、疊加法、鏡像法和保角變換法做重點講解；第四部分“粘性不可壓縮流體的流動”中介紹納維―斯托克斯方程的精確解，小雷諾數流動，層流邊界層流動和紊流，其中對工程中應用較多的層流邊界層流動和紊流做重點講解；第五部分“理想可壓縮流體的流動”分別介紹一維流動和平面流動，其中對一維流動做重點講解。
四、教學模式的探討
學生的學習情況在不斷地發生變化，這就需要教師不斷根據實際情況，進行教學模式的探討，充分調動學生學習的主動性和積極性，使他們在有限的學習時間中學習好內容繁多的“流體力學”。
1.教學方法
“高等流體力學”是一門基礎課，基本概念和基礎理論部分內容較多，涉及的公式推導也比較多，傳統的“黑板板書”的教學手段對教學信息的處理和呈現都比較單一，造成學生對于傳熱學內容的理解和掌握有一定的難度。為此，課程組以教材為藍本編制了電子課件，教學中采用板書與多媒體相結合的教學模式，突出傳統板書中能夠清晰講解復雜理論推導的優點，充分利用多媒體教學信息量大、圖像清晰生動的特點。經過一段時間的嘗試，這種教學方法既達到了避免研究生在課堂上因長時間精力高度集中而產生疲勞的問題，又有利于他們理解并掌握復雜的流體力學基本理論的教學效果。
2.教學手段
盡管本課程以課堂講授教學方式為主，但要避免“填鴨式”的講授，要注重以啟發式講授為主的多種教學方法的綜合應用，提高課堂教學的趣味性，以提高學生學習興趣和主動性。課程組結合本科“工程流體力學”多年的教學經驗，在教學過程中注意做到幾個注重：注重物理概念與數學方法的有機結合，強調物理含義的數學表示以及數學內容的物理解釋；既注意嚴格的理論推導，又注意敘述的深入淺出；注重教學思路，教學方法，在引進概念介紹方法時，突出解決問題的思維方法及推理要點；注重從與教材不同的角度或思路來講述同一教材內容，以豐富學生思維和聯想能力；注重引導學生圍繞課程內容，發現問題、提出問題、解決問題，同時再結合課程組教師的科研積累，搜集并提煉出了大量與電力生產緊密關聯的工程案例，通過案例的討論和分析，增強學生學習理論知識的興趣，提升課堂教學的互動效果，增強學生運用理論知識分析并解決工程實際問題的能力。
3.輔助教學
僅僅通過課堂上對教材的學習是遠遠不夠的，還必須配套地做大量的習題，才能較好地使學生掌握具有理論性強、公式多、數理基礎要求高的“高等流體力學”課程。考慮到我校研究生教學的特點，課程組根據教材的主要內容編寫了典型習題集。習題集力圖做到習題具有典型性，能夠對應教學內容的各個知識點，學生通過習題的練習，能有效地掌握教材中的基本知識。此外，習題集中的習題也盡可能地結合電力生產中的流動問題，幫助學生對專業關聯工程問題進行認識和思考，培養學生應用知識的能力。
4.課程考核
課程考核成績應該能夠較為客觀地反映學生對課程的整體學習情況。為了全面地反映學生的全程學習過程和最終的學習效果，課程組經討論明確了課程的總評成績由平時成績和期末考試成績綜合評定得出，平時成績與期末考試成績的分配比例是2∶8。平時成績包含作業、考勤、課堂表現等幾部分。期末考試采用筆試形式，考試試卷從建立的試卷庫中隨機抽取。
期末考試是課程考核的重頭戲，為了提高學生的學習積極性，同時也為了增強教師的工作責任心，實行考、教分離是一個較好的督促辦法。為此，2012年課程組根據課程的教學要求組織編寫了試卷庫。試卷庫中的試題符合教學大綱的要求，內容豐富、形式多樣、題型一致，試題表述清楚，要求明確，無偏題、怪題，難易得當，考核的知識點覆蓋面寬，能考核學生掌握知識以及應用知識進行綜合分析能力的情況。此次編寫的試卷庫共包含試卷6份，至少夠三年使用，隨著試卷庫的使用，課程組還擬將對試卷庫進行不斷擴充。
五、結束語
“高等流體力學”的日常教學工作一個任重而道遠，為了適應高等流體力學服務于日新月異的學科發展的需求，提高該學位課程的教學效果，更好地為本校研究生人才培養服務，課程組將把教學研究工作不斷地持續進行下去，搜集最新最前沿的相關信息以補充教學內容，探討教學模式以提高教學效果，及時對習題庫和試卷題庫進行更新。相信只要教師多花一點時間，多動一點腦筋，多找一些教育學生的切入點，因材施教，一定能取得好的教育效果。
參考文獻：
[1]張鳴遠.高等流體力學[M].西安：西安交通大學出版社，2006.
[2]董守平.高等流體力學[M].東營：中國石油大學出版社，2006.
[3]王獻孚.高等流體力學[M].武漢：華中科技大學出版社，2006.
[4]王松嶺.高等流體力學[M].北京：中國電力出版社，2011.
[5]周云龍.高等流體力學[M].北京：中國電力出版社，2008.
關鍵詞：宏觀，微觀，介觀，Boltzmann方程，流體力學方程
流體力學時研究流體運動規律的一門學科，經過多年的發展，已經取得了豐碩的成果，但由于流體運動的復雜性，還有很多實際的問題沒有得到解決，在數學上，其復雜性反應在描述其運動的上，除了一些簡單的情況，一般是很難得到這些方程的精確解的，因此，方程的求解問題也被美國CLAY數學促進會設立的7個100萬美元獎金的千年難題之一。
現在，對流體力學的研究一般從宏觀，微觀，介觀三個層次。。首先我們來介紹下這3個方面。
流體力學方程是從宏觀層次上得到的，流體被假設為連續介質，流體運動滿足質量守恒，動量守恒，能量守恒，并由Euler方程組Navier-Stokes方程組來描述，在數值計算中【1】，以非線性的微分方程為出發點，有有限差分法，有限容積法，有限元法，有限分析法，譜方法等，這類方法本質上是一種自頂向下的方法，對微分方程進行離散，得到代數方程組或者常微分方程系統，再利用標準的數值方法求解。
在微觀上，流體不再被假設為連續介質，流體由大量的離散分子組成，分子受到相互間作用力和外加作用力的影響。任何系統的宏觀特征和運動規律，再微觀上都表現為分子的無規則的熱運動。因而，一種最直接的想法就是通過模擬每一個分子的運動。再進行統計平均，已獲得流體運動的規律。這種方法稱為分子動力學模擬。由于這種方法主要是在計算機上實現的，所以在早期，受到計算機的限制，模擬的空間尺度和時間尺度都很有限。。但隨著近年計算機技術的高速發展，分子動力學模擬方法也得到了迅速的發展，已經成為研究流體運動的一種重要的方法。。
在介觀上，流體被離散成一系列的流體粒子，通俗的說，這些粒子比分子的級別要打，但從宏觀上來說又無限小，其質量比起有限容積法中的控制容積質量要小得多，此時用數學的觀點來描述此流體就應該Boltzmann 方程。
從以上的綜述可以看出，對于同一流體，從宏觀和介觀可以由不同的方程來描述，因此，從數學的觀點將其統一起來，就是非常必要的，下面，我們就從理論的角度，來證明，從介觀的Boltzmann 方程可以恢復到到宏觀的Navier-Stokes方程組。
首先我們簡單的介紹下Boltzmann 方程。。這個方程是由統計力學的創始人之一Boltzmann所建立的，用以描述非平衡態分布函數演化規律的方程，其具體形式如下，
（1）
其中，稱為碰撞算子，它的形式由下式給出：
在中的B稱為碰撞核，它僅依賴于粒子間的碰撞，從物理背景出發，我們總假設僅依賴于和，這里我們不過多的牽涉到它的具體形式。
下面，我們就嚴格的推導，如何從Boltzmann 方程到大家所熟悉的Navier-Stokes方程組，首先引入下面一個引理：
引理【2】：對于，，始終有成立。
注：該引理的證明科參考文獻[2],這里我們不給出嚴格的證明，我們將以上的稱為守恒量。
下面我們給出本文主要結論，即從形式上出發，可以由Boltzmann 方程到Navier-Stokes方程【3】。
證明：首先在方程兩邊同時乘以，并積分，利用引理，就可以得到下面的積分方程
(2)
如果我們定義，，就可以得到，這就是大家所熟知的質量守恒方程。
類似地，如果在方程（1）兩邊同時乘以和，并積分，再利用引理，
如果我們再定義，，，
，就可以得到動量守恒方程和能量守恒方程。
，(3)
(4)
以上的方程(2),(3),(4)j就是流體力學方程組。
注：雖然我們根據這個定理從形式上得到了流體力學方程組。。但要真正發揮作用，還需要求得，，使其成為一個封閉的方程組，而嚴格求解Boltzmann 方程是很困難的，所以還有很多的問題沒有解決。。
對于宏觀和微觀的問題，近來成為大家研究的熱點，相信隨著研究的深入，很多問題都會被解決，也會給工程中帶來更多的應用。
參考文獻：
【1】何雅玲，王勇，李慶，格子方法的理論及應用，科學出版社。
【2】2008李大潛，秦鐵虎，物理學與偏微分方程，高等教育出版社，2005
【3】C.Cercignani，R.Illner,M.Pulvvirenti,稀薄氣體的數學理論，高等教育出版社，2009
為推動計算力學領域的學術交流，促進計算力學的發展和工程應用，中國力學學會計算力學專業委員會定于2012年11月8—11日在重慶召開中國計算力學大會’2012（CCCM 2012）.
2 會議主題與征文內容
計算力學的新模型、新理論、新方法和軟件開發研究；
大規模復雜結構的數值仿真研究與求解技術；
CFD的新理論、新模型、新算法和新應用；
固體流體相互耦合作用的機理、計算方法與工程應用；
多物理場耦合力學問題的數值仿真；
材料和結構優化設計方法與應用；
材料本構模型的宏、細觀研究與數值仿真；
CAE軟件開發與工程應用；
計算納米與生物力學；
有缺陷材料的力學演化規律與數值計算；
沖擊動力學的理論、方法與應用；
巖土結構和流體力學中的反問題研究；
工程隨機力學計算方法及工程結構的安全評估；
各類非線性問題的數值模擬與應用；
多體系統復雜動力學問題與動力穩定性的研究；
各類工程中的施工力學、工藝力學問題研究和應用；
復合材料、智能材料及其結構體系的數值方法；
海洋、地下空間和太空開發的力學分析；
路橋計算力學、環境計算力學與災害計算力學；
模型確認和驗證的方法與應用研究；
多尺度理論與模擬研究；
實物實驗、測試與控制中的仿真；
其他計算力學問題.
3 注意事項
(1)應征論文應未公開發表.
(2)本次會議直接征集論文全文，篇幅不超過8 000字（含圖表）.應征論文全文請于2012年8月31日前提交會議秘書處，并提供論文作者的通信地址、工作單位、郵政編碼、電話、傳真和Email等.
(3)論文經專家評審通過且作者本人到會參加交流后，將分別發表在《固體力學學報》計算力學專輯或《計算力學學報》增刊上，并推薦其中的優秀在《計算力學學報》《固體力學學報》《中國科學》和《計算機輔助工程》等期刊的正刊上.投稿時請注明發表意愿，并按所要求的格式排版.
(3)會議擬安排考察參觀活動（詳細路線將在下一輪通知和網站上給出）.
(4)會議最后一輪通知將委托承辦單位重慶大學發出.
(5)請通過會議網站投稿，并同時通過Email：ccm2012@cqu.省略或boyan2012@cqu.省略(注明CCCM 2012征文)發送給大會組委會.會議網址：ccm.cqu.省略.
關鍵詞：實驗教學；教學理念；方法與手段；教學模式；創新能力
浙江大學力學實驗教學中心2006年被評為國家實驗教學示范中心，且名列前茅。力學實驗教學中心，以“基于創新性實驗教學”和“大學生自主性實驗”等理念為導向，以培養知識、能力和素質相結合的研究型大學創新人才為目標，依托浙江大學工科基礎課程力學教學基地，進行了多年的實驗教學改革和積累。
一、教學理念
在實驗教學中，主要遵循“加強基礎、注重能力、培養素質、激勵創新”的教學原則，在提高教學質量和效果的前提下，探索和實踐以培養學生綜合素質、創新能力及工程應用能力為目標的研究型實驗教學模式。早在改革開放之初，就嘗試對本科生力學實驗教學課程體系進行改革，并取得顯著成效，以1993年“水力學與工程流體力學教學實驗綜合改革”獲國家優秀教學成果一等獎為代表。1997年在浙江大學“國家工科基礎課程力學教學基地”建設中，開始實施面向21世紀基礎力學實驗教學改革。按照知識、能力、素質并重的人才培養要求，以培養學生綜合素質和創新能力為目標的基礎課的研究型實驗教學，一方面鞏固和加強基礎實驗，另一方面開發設計性、綜合性、研究性實驗。在實驗實踐過程中，形成了“開放式、自助式與自主設計式”相結合的實驗教學新模式，逐步由開放式教學，向自助式，到自主設計創新式實驗教學發展。中心開展并實現了“基本型一提高型一自主型”的多層次實驗課程教學新體系，實驗教學目前主要包括“基本型實驗”和“提高型實驗”兩大部分，基本型實驗教學體系與理論教學緊密結合；提高型實驗包括綜合型實驗、創新設計型實驗和研究型實驗，提高型實驗的目標是培養學生綜合實踐能力和創新思維、開拓學生視野。
二、實驗教學方法與手段
1 實驗設備的先進性、標準化和適用性
為保證基礎力學實驗教學能夠充分體現現代科學技術的發展趨勢，符合工程實際的要求，有利于學生建立規范化實驗和測試的概念，中心在實驗儀器設備配置、教學實驗設備研制、實驗項目開發中，十分注意實驗技術的先進性、標準化和適用性。中心對基礎力學實驗技術的配置特別注意掌握以下三點：
(1)現代技術與傳統技術結合運用。
(2)利用計算機技術提高原有設備的性能和使用效率。
(3)開發新技術，克服原有實驗技術的缺點。近lO年來，中心將基礎力學實驗技術的更新與示范輻射有機結合，實現在技術、經濟效益及社會效益上的互動發展，使我校基礎力學實驗教學水平整體上了一個新臺階，大大提高了力學實驗教學質量和效率。
理論力學、材料力學、流體力學(水力學)均開發出一系列以小型化、集成化、可視化為特點的自制實驗教學儀器和設備，部分自制設備實現了數字化。其中理論力學在全國率先開展了實驗教學，并協助全國30余所高校創建了理論力學創新實驗室。流體力學與水力學自制實驗教學儀器具有技術先進、測量精度高，流動現象可視性強，小型化、自循環供水、操作簡便等特點，達到了“國際領先水平”，并輻射到全國250余所高校，極大地改善了全國的流體力學實驗教學條件。中心的自制實驗教學儀器和設備，跟蹤國內外科學技術的發展水平，在教學改革實踐中不斷更新、升級，充分體現了實驗技術的先進性。
2 實驗教學的數字化與自動化
數字化力學實驗教學系統，是以力學的眾多軟件資源為基礎和紐帶，結合課堂教學、實驗教學、實踐練習、實驗數據處理軟件、實驗控制、實驗導航及網站等模塊，建設立體化和網絡化的教學資源體系。實驗教學充分利用現代教育技術，結合“新世紀網絡課程”和國家精品課程，建成了實驗室TOP2000局域網、校園網和因特網三個層次的網絡化實驗教學體系，實現了現代化的網絡實驗教學，使實驗教學和理論教學緊密結合，在時間和空間上得到了拓展和延伸，為培養學生的自學能力和創新設計能力提供了良好的實驗教學環境。
流體力學的實驗仿真和輔助CAI軟件在1997年獲全國高校工科CAI優秀成果一等獎的基礎上不斷升級，內容包括15項實驗的儀器仿真、動態操作、實驗原理、數據采集、成果分析、操作指南和問題解答，并結合多媒體和動畫形式提高教學效率。在實驗室布置上，通過引進TOP2000計算機網絡教學系統，將實驗儀器與計算機結合在一起，使CAI輔導代替教師輔導和儀器操作結合起來。設計輔助數據處理軟件包括對應15項操作類實驗的實驗數據處理軟件包。實驗教學的數字化使得教師的教和學生的學在時間和空間上緊密結合，為立體化教學和個性化教學奠定了基礎。
在實驗裝置中，利用計算機進行數據采集、數據處理及演示，及實現部分實驗設備的自動控制，來開拓學生視野，激發學生實驗過程中儀器設備數字化應用的能動性。例如光彈性實驗，通過為光彈性儀配置數字圖像系統，不僅明顯地改善了實驗效果，而且使實驗效率大幅度提高。在流量和水位控制實驗中，利用自主開發的軟件集成文丘里、孔板、電磁、渦輪四種流量計與流量控制、水位演示及水位自動控制，形成了綜合性的實驗演示、量測、數據采集、控制為一體的自動化實驗教學平臺。
3 創新能力培養的多層次、多步驟、全方位實驗教學方式
根據各課程特點，分別實施了不同的實驗教學方式。材料力學和理論力學實驗教學提出并實踐了“三段法”：第一階段是基本實驗的前半部分，包括演示實驗和學生自己動手的實驗，由教師講解或指導完成；第二階段是基本實驗的后半部分。由學生按照實驗指導書規定的要求獨立完成，教師一般不做指導；第三階段是提高實驗，由學生自己選擇實驗項目，依照指導性研究目標，自己制訂實驗方案，獨立完成實驗。
工程流體力學實驗教學提出并實踐“開放式一自助式一創新設計式”實驗教學。自主設計創新實驗是改革以驗證性為主的實驗教學舊模式，按照培養學生綜合實驗技能、分析解決問題能力和創新研究能力的要求開設項創新設計式實驗，讓學生自主設計實驗裝置，并完成加工、測量、數據處理、報告總結、答辯等一系列實驗教學環節，由設計實驗到實驗成果的評比、答辯均由學生自主完成。大多數自主實驗項目，是從科研項目中提煉出來，創新實驗的開展過程以參考科研模式進行，使同學在實踐科研過程中進行創新。自主式實驗深受學生歡迎，取得了良好的教學效果。實驗教學中不斷引入高水準研究成果，開發了一批創新型實驗項目。如西湖流場電擬實驗、沖排沙旋流器實驗設計與試驗、流量檢測
與控制實驗、新型滲流實驗等。現中心新開發綜合型、研究型和設計型教學實驗40多項，極大地提高了學生的學習興趣和創新意識。
三、實驗教學的拓展
在實驗教學內容上和教學過程中，盡量融入工程實例，使實驗與工程實際互動，增強學生的學習興趣、新鮮感和工程思維能力。流體力學為提高學生的工程應用能力，將先進的科研設備通過演示方式展示其性能，與實驗教學共享，作為現代量測和創新設計實驗的平臺。中心注重實驗與科研相結合，將具有工程背景的實驗裝置轉換為實驗教學設備。在創新設計式實驗中，充分開放實驗室現有的教學科研資源，為培養學生科研能力與創新能力提供條件。
在實驗教學改革中，革新實驗教學觀念，把實驗教學與理論教學的關系由傳統的實驗完全從屬于理論教學、為理論教學服務轉變為二者互相配合、互相補充、互相促進的關系，充分發揮了實驗教學鞏固、加深課堂理論知識，培養學生分析解決實際問題能力和創新精神的作用。利用教學基地機制，教師將實驗實例拓展到課堂理論教學中。如已經被全國70多所院校采用的流體力學課程電子教案中，結合實驗和科研的flas與錄像就多達百余個，并配有大量的從國內外科學研究實驗和工程項目中提煉出來的工程圖片資料，形象生動、豐富多彩，大大調動了學生的學習主動性和積極性。
在實驗教學中，注重與第二課堂實踐活動密切結合，積極開展SRTP活動(大學生科研訓練項目)和各類學科性競賽。實驗教學中心對實驗考核方式作了改進，并應用于實踐中。
四、成果與特色
多年來，中心主編和參編實驗類統編教材3本，主編教學軟件光盤4套，自編實驗講義10本；獲國家級精品課程1門、浙江省精品課程1門、承擔省部級教改項目3項；獲國家級教學成果一、二等獎4項，省部級獎勵7項，校級獎勵8項；發表教改研究論文80余篇。經過十多年的建設與實踐，浙江大學國家力學實驗教學示范中心已經形成了鮮明的特色：
(1)依托學科優勢，優化資源配置，形成了實驗教學與科研相結合的師資隊伍，提高了力學實驗教學中心的綜合實力。
關鍵詞:裂隙巖體;注漿;擴散理論;注漿參數
中圖分類號:TD743文獻標識碼:A文章編號:1009-2374 (2010)10-0188-02
一、概述
由于裂隙巖體內部構造的復雜性和多變性,給注漿理論研究帶來了很大的困難。漿液在裂隙巖體中的流動規律、擴散范圍、漿液擴散壓力以及注漿加固體強度和變形特征等與裂隙巖體幾何形狀、空間分布特征和空隙度特性等有密切的關系。
目前,人們研究漿液在構造面中流動和在孔隙中滲透擴散時均把漿液簡化為與時間無關的牛頓流體,而絕大部分漿液屬非牛頓流體的時變性賓漢姆流體,這就導致了注漿過程中的理論計算與實際相差太大。
在裂隙巖體中注漿,是長期以來尚未解決的技術難題。研究賓漢姆流體在裂隙巖體中滲透擴散過程 (運移規律)及滲流機理對注漿加固工程的設計和注漿效果預測等有重大的理論指導意義。
二、研究現狀及存在的問題
(一)研究現狀
隨著注漿實踐發展,目前已發展的注漿理論有滲透注漿理論、劈裂注漿、壓密注漿、電動化學注漿、低滲透介質注漿理論。但由于漿體運動是隱蔽于地下復雜性的地基構造中,且縫隙分布又難于模擬,因而理論方面的研究相對滯后于實踐。
注漿理論是借助于流體力學和固體力學的理論發展而來的,對漿液的單一流動形式進行分析,建立壓力、流量、擴散半徑、注漿時間之間的關系。傳統的注漿工藝是以“滲入性理論”為基礎,注漿時只采用相對較低的注漿壓力,使漿液在孔隙或縫隙中擴散時不致破壞巖土的原有結構。
滲透注漿是指在壓力作用下使漿液充填土的孔隙和巖石的裂隙,排擠出孔隙中存在的自由水和氣體,而基本上不改變原狀土的結構和體積 (砂性土注漿的結構原理),所用注漿壓力相對較小。代表性的注漿理論有球形擴散理論、柱形擴散理論和袖套管法理論。
球形擴散理論雖然考慮了漿液性質隨時間變化對滲透規律的影響,但仍然把漿液簡化為了牛頓流體,這也正是他們的不足之處。
柱形擴散理論和袖套管法理論研究中,仍然把漿液簡化為了牛頓流體,沒有考慮漿液性質隨時間變化對滲透規律的影響。
查閱國內外大量文獻資料發現,在目前的滲透注漿理論研究中,人們多是把漿液簡化為牛頓流體,而且沒考慮漿液的時變性,沒有任何一個公式能真正準確地反映出漿液在多孔介質中的滲流規律,這些公式各自存在著某些缺陷,甚至與實際之間相差很大,公式的結論多為指導性的,因此,大多數注漿工程報導或論文中,只介紹注漿工藝過程和注漿效果,很少進行注漿理論的分析研究。因缺乏完善的理論指導,影響了注漿效果和技術經濟指標的提高,造成人力物力的許多浪費。
(二)存在的問題
1.大多漿液為非牛頓流體,而目前的理論研究中均簡化為牛頓流體。
2.在注漿過程中,漿液的性質隨時間而變化,而目前的理論研究中視漿液的性質與時間無關。
目前,人們研究漿液在構造面中流動和在孔隙中滲透擴散時均把漿液簡化為牛頓流體且與時間無關,而絕大部分漿液屬非牛頓流體的賓漢姆流體,且具有時變性,這就導致了注漿過程中的理論計算與實際相差太大,甚至是荒謬的。理論研究落后于工程實際需求,尚需進行研究的方面有:漿液流體力學及其本構方程、漿液在多孔松散介質中的滲透擴散規律、多孔松散介質的滲透力學模型、多孔松散介質的空隙度特征、漿液的充填機理、注漿加固的力學作用、注漿基本理論與觀念、注漿工藝等。
3.注漿設計隨意性太大,注漿效果難以估計。注漿方法主要是壓入法,漿液在壓力差的作用下從注漿孔向巖體裂隙內擴散,其擴散距離 (常稱為擴散半徑)決定著注漿孔的布置和漿液消耗量,也是選擇工藝參數、評價注漿效果的重要依據。但漿液在裂隙巖體內的擴散過程是隱藏的,目前還不可能在施工中對這一過程進行監測,這樣,漿液的擴散距離只能靠理論或經驗公式計算。而現有的計算漿液擴散距離的理論公式還遠未成熟,實用價值有限,經驗公式又往往是針對某些特定漿液 (主要是化學漿液)總結的,不具有普遍意義。因此,目前在裂隙巖體中注漿還沒有可靠的預先確定漿液擴散距離的方法。
由于這一理論缺陷,給裂隙巖體注漿帶來了如下問題:(1)注漿工程的投資和效果難以預計。當工程目的明確、場地條件清楚時,由于漿液的擴散距離不能預先準確確定,鉆孔數量和材料消耗量的預算便沒有依據。如果憑經驗或工程類比法確定了鉆孔數量和材料消耗量,則在這些工程量完成之后所能取得的效果又難以準確預計 (如注漿帷幕是否已形成要求的封閉條件),這樣,在方案論證階段,難以將注漿法與別的方法作對比。由于這一原因,注漿法的應用受到了一定程度的負面影響。國內礦山帷幕截流技術的推廣中便遇到了這一問題,國外有些水利工程的業主也是因為這一原因而不愿進行壩基注漿。(2)確定孔距、漿液配比和注漿壓力時的隨意性太大。許多工程都需要通過多孔注漿,且要求注入的漿液能形成連續、穩定的膠結體。這時注漿孔的距離必須依漿液的擴散距離而定。當地質條件一定時,漿液的擴散距離又主要取決于漿液的性質和注漿的工藝參數。因此,孔距應該根據所選用的漿液在允許壓力和時間內可能達到的擴散距離來確定。但在目前的注漿設計和施工中,注漿孔距和注漿材料都主要是憑經驗確定的,這樣便很可能因孔距太大或太小而出現工程質量問題或投資上的浪費。
三、結論
1.部分學者已驗證了裂隙巖體結構面的分布具有統計意義上的自相似性,因此,裂隙巖體結構面分布應具有分形特征,并可計算出其分維數。
2.巖體的分維數可以反映出巖體的破碎程度、節理發育程度、可灌性。而裂隙巖體的這些特征又嚴重影響著注漿擴散規律及注漿效果,因此可以嘗試將分形理論應用于注漿工程,用裂隙巖體結構面的分維數來定性的確定注漿參數。
3.工程巖體往往被節理和結構面所切割形成明顯的節理巖體,具有明顯的不連續性,用離散單元法可以得到較好的處理,因此,可以將分形理論與離散元方法相結合,模擬出漿液在裂隙中擴散的真實情況。
參考文獻
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