流體力學(xué)教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)與應(yīng)用-最新教育文檔

1、流體力學(xué)教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)與應(yīng)用摘 要：教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)是提高教學(xué)質(zhì)量的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工程。針對(duì)流體力學(xué)課程特點(diǎn)和建設(shè)目標(biāo)， 闡述了加強(qiáng)資源庫(kù)建設(shè)的必要性與重要性。 結(jié)合一線教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 融入現(xiàn)代教育技術(shù)理念，提出了資源庫(kù)建設(shè)的內(nèi)容、重點(diǎn)、方法與途徑。實(shí)踐表明，教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)對(duì)提升教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量有著重要的促進(jìn)作用， 并可為進(jìn)一步建設(shè)國(guó)家精品課程和國(guó)家精品資源共享課奠定基礎(chǔ)。流體力學(xué)的應(yīng)用范圍廣，它與航海、航空、航天、能源、動(dòng)力、機(jī)械、化工、船舶、兵器、水利、環(huán)境、建筑等專業(yè)密切相關(guān)，目前在許多高等院校中都開(kāi)設(shè)有這門(mén)課程。但是，流體力學(xué)與高等數(shù)學(xué)、 大學(xué)物理等基礎(chǔ)課程不同， 它作為專業(yè)基礎(chǔ)課

2、或?qū)I(yè)課，目前各高校還沒(méi)有相對(duì)集中統(tǒng)一的教材， 也沒(méi)有普遍配套的教學(xué)資源，不同專業(yè)對(duì)流體力學(xué)的內(nèi)容需求有很大的不同，因而課程內(nèi)容和教學(xué)時(shí)數(shù)差異性較大（通常在 3090 學(xué)時(shí)之間）1 。由于流體力學(xué)運(yùn)用的數(shù)學(xué)知識(shí)多，涉及的流動(dòng)現(xiàn)象抽象復(fù)雜，在教學(xué)中師生們普遍反映這門(mén)課程“教師難教， 學(xué)生難學(xué)”。作為大學(xué)教師，負(fù)有傳道、授業(yè)、解惑之責(zé)，而課堂教學(xué)是面對(duì)學(xué)生最直接、最有效的一種方式。在教學(xué)內(nèi)容多、教學(xué)時(shí)數(shù)少的情況下，建設(shè)和應(yīng)用好基于課堂教學(xué)需要的課程資源庫(kù)， 并充分利用現(xiàn)代化的教育技術(shù)手段，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式帶來(lái)的不足，大大提高課堂教學(xué)效果和教學(xué)效率。根據(jù)教育部教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的定義，教育

3、資源可以概括成三大類型 2 ：（ 1）課程素材類教學(xué)資源，主要包括文本、圖形 / 圖像、音頻、視頻和動(dòng)畫(huà)等多媒體素材。（ 2）課程集成類教學(xué)資源，主要包括電子課件、試題試卷、練習(xí)測(cè)試、問(wèn)題解答、典型案例等成品素材。（3）網(wǎng)絡(luò)課程，主要包括網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容以及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐環(huán)境等平臺(tái)。 作為課堂教學(xué)需要， 課程資源庫(kù)的建設(shè)重點(diǎn)應(yīng)該是素材類教學(xué)資源和集成類教學(xué)資源， 而素材類和集成類教學(xué)資源的建設(shè)也可為進(jìn)一步的網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)奠定基礎(chǔ)。 這里以基于課堂教學(xué)需要的流體力學(xué)課程資源庫(kù)建設(shè)為切入點(diǎn)， 闡述了加強(qiáng)教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)的必要性與重要性， 并提出了資源庫(kù)建設(shè)的內(nèi)容、 重點(diǎn)、方法與途徑。一、教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)的意義

4、（一）課程教學(xué)自身的內(nèi)在需要教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)應(yīng)根據(jù)課程不同特點(diǎn)有針對(duì)性地進(jìn)行。流體力學(xué)研究的對(duì)象是流體， 其有別于固體的特殊性在于易變形和易流動(dòng)性。 流體力學(xué)的研究方法大多采用歐拉法， 其著眼點(diǎn)是研究流體流過(guò)的區(qū)域即“場(chǎng)”上的流體物理量的變化， 與大家熟知的針對(duì)固體運(yùn)動(dòng)的物理學(xué)或固體力學(xué)的研究方法不同。 由于流體力學(xué)的上述特點(diǎn)，因而出現(xiàn)了許多新概念和新現(xiàn)象。例如定常、非定常，流線、跡線，層流、湍流，有旋、無(wú)旋，邊界層、渦街，自由渦、下洗等許多概念在課堂上頗費(fèi)口舌， 介紹了半天學(xué)生往往還在云里霧里， 難于理解。許多流動(dòng)現(xiàn)象通?？床灰?jiàn)、 摸不著，教學(xué)內(nèi)容抽象枯燥、晦澀難懂，采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，學(xué)生難于

5、建立清晰的流動(dòng)概念， 因而學(xué)習(xí)存在畏難和抵觸情緒， 缺乏進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力。沒(méi)有清晰的流動(dòng)概念就無(wú)法提煉出合理的數(shù)學(xué)模型，勢(shì)必影響到學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)。而利用流場(chǎng)顯示、小動(dòng)畫(huà)、虛擬仿真等方法獲得的圖形圖像及視頻等多媒體素材，在教學(xué)過(guò)程中只需播放幾分鐘甚至幾秒鐘，就能讓學(xué)生加深理解、茅塞頓開(kāi)，使課堂教學(xué)效果產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。采用多媒體的特寫(xiě)、慢鏡、定格、細(xì)化、放大等技術(shù)再現(xiàn)流動(dòng)現(xiàn)象，聚焦流動(dòng)細(xì)節(jié)，使枯燥乏味的流動(dòng)過(guò)程變得新穎有趣，既形象又清晰，提升了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和認(rèn)知能力， 一些流動(dòng)畫(huà)面甚至使學(xué)生終生難忘。因此，建設(shè)符合現(xiàn)代教育技術(shù)特點(diǎn)的資源庫(kù)是流體力學(xué)課程教學(xué)的內(nèi)在需要。目前，

6、國(guó)家精品資源共享課是各高校課程建設(shè)關(guān)注的焦點(diǎn)與核心。教育部要求各高校在國(guó)家精品課程建設(shè)的基礎(chǔ)上， 進(jìn)一步轉(zhuǎn)型升級(jí)為國(guó)家精品資源共享課。 可見(jiàn)要建設(shè)高水平的國(guó)家精品課程和資源共享課， 也要以加強(qiáng)教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)作為有力支撐。（二）提高課堂教學(xué)質(zhì)量的需要提高教學(xué)質(zhì)量需要高質(zhì)量的教學(xué)資源庫(kù)素材。教學(xué)資源在課堂上使用方便， 能夠突破時(shí)空的限制，在課程組成員之間具有高度的共享性、 可重復(fù)性和可擴(kuò)展性。 教學(xué)資源具有形式的多樣性，以其精美的畫(huà)面、優(yōu)美的音樂(lè)、逼真的動(dòng)畫(huà)和圖像，圖文聲并茂，極具表現(xiàn)力。在教學(xué)活動(dòng)中，善于使用教學(xué)資源庫(kù)素材，可以使教學(xué)信息傳遞速度明顯加快。在教學(xué)時(shí)數(shù)有限的條件下，通過(guò)將精彩素材

7、引入課堂， 以豐富的背景材料支持教學(xué)內(nèi)容， 教師可以傳授更多的知識(shí)。例如，在講述邊界層分離時(shí)，需要探究邊界層分離的必要條件是存在逆壓梯度和壁面粘滯作用。采用基于實(shí)驗(yàn)室拍攝的流動(dòng)視頻進(jìn)行教學(xué)， 首先可以觀察圓球駐點(diǎn)前方的來(lái)流，雖然存在逆壓梯度，但邊界層并未發(fā)生分離; 其次觀察順來(lái)流方向放置的薄平板附近的流動(dòng)， 也可發(fā)現(xiàn)雖然存在壁面粘滯作用，但邊界層也未發(fā)生分離， 可見(jiàn)僅有逆壓梯度或壁面粘滯作用邊界層并不分離; 但當(dāng)在圓球駐點(diǎn)前方順來(lái)流方向放置薄平板時(shí)，可以觀察到在平板和圓球連接處的附近流動(dòng)發(fā)生了邊界層分離，從而說(shuō)明了逆壓梯度和壁面粘滯的共同作用是邊界層分離的必要條件。 進(jìn)一步學(xué)生可能會(huì)問(wèn)， 逆壓梯度和壁面粘滯作用是不是邊界層分離的充分條件呢？通過(guò)流線體的繞流視頻可以發(fā)現(xiàn)， 在流線體的尾部表面，雖然也存在逆壓梯度和壁面粘滯作用， 但邊界層并不分離，而當(dāng)流線體長(zhǎng)度不變、 中間部位增厚逐漸過(guò)渡到鈍體繞流時(shí)， 由于鈍體尾部表面逆壓梯度增加， 出現(xiàn)了邊界層分離現(xiàn)象， 所以可以說(shuō)明逆壓梯度和壁面粘滯作用只是邊界層分離的必要條件而不是充分條件。在流體力學(xué)課程中，類似的流動(dòng)現(xiàn)象還有很多，以前大多采用板書(shū)、圖片等靜態(tài)的講授方式，講授效果并不理想，而現(xiàn)在將豐富的流動(dòng)視頻引入