流体的力学特性范文1
【关键词】教学方法 土力学 教学改革
【中图分类号】TU4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）10-0256-01
《土力学》是土木工程专业一门重要的专业基础课，对初学者来说，主要表现为土力学教材各章节之间具有相对独立性，联系不紧密，课程内容多而杂，许多重要理论和公式来源于实验或实践经验，缺乏严格的理论推导，强调实用性和技术性，这使得土力学成为一门较难掌握的课程。
1.概述
土力学研究内容可概括为：土的三个特性、土的三个工程问题、土力学三大主要理论。其中，土的特性导致了土的三大工程问题，即强度问题、变形问题和渗流问题。
根据课程脉络主线可见，渗流问题是土力学中必须解决的三大问题之一，渗流问题有其相对独立性，又与变形、强度问题相互交叉，掌握好土的渗流特性对于掌握好土的变形、强度特性有促进作用。依笔者的教学经验，学生对于“土的渗透性及渗流”内容普遍反应较难掌握。
2.教学内容与教学方法改革探索与实践
2.1抓课程内容主线
针对渗流问题的教学内容多而杂的特点，课堂教学中应注重把握知识体系，形成清晰的教学脉络，用教学主线将课程内容紧密串连（图1）。
图1 课程内容主线
2.2注重水力学基础
土的渗透性与渗流主要涉及到水静力学与水动力学两部分水力学基础理论，对于理解土的渗透性与渗流有一定的促进作用。
在水静力学方面，掌握静止流体中任意一点各个方向受到的压强值的大小是相等的这一静止流体的应力特征；理解流体静止的微分方程；掌握重力作用下静止液体的压强分布特征。在水动力学方面，掌握流线、过流断面、流量、断面平均流速等概念与流体的运动的连续性条件；伯努利方程，是解决土中渗透问题的基础。
2.3启发式教学
2.3.1案例启发式教学
土的渗流问题这部分内容讲授时可采用启发式教学，调动学生的兴趣和思维。列举工程事例，如水井渗流、渠道渗流等；渗透变形或破坏，工程的目的是要解决这些变形或破坏；渗透力才能产生渗透变形或破坏，接着推导渗透力及临界水力梯度的计算公式；介绍实际工程中常用的“止水帷幕”。止水帷幕的设置加大了地下水渗流的距径。
2.3.2例题启发式教学
流网的绘制与应用可以采用例题启发式的教学方法：等势线与流线正交，等间隔流线与等间隔等势线形成的流网中，各个网格的长宽比c应为常数。提出问题，如何通过流网可以得到流场中任一点的水头、水力梯度、孔隙水压力、流速、流量等指标值，然后逐步介绍各个指标的计算过程以及流网绘制的初步过程，讲授过程中再次强调掌握流网特点的重要性。使学生更深入的理解了流网的应用，并初步体会了其绘制过程。
3.注意的几个概念
3.1水力梯度
水和梯度的定义较为简单，水力梯度i=h/L，其中h为两点处的总水头差，L为两点间的渗流长度，特别强调的是L叫作渗流路径或渗流长度，不是两点的直线距离，求ND间的水力梯度，hND=8.0m，L=NB+BC+CD=26.0m不是L=NB=8.0m，因此水力梯度i=h/L=0.31。
3.2孔隙水压力
水力学课程中与孔隙水压力相关的只有静水压力，没有专门提出孔隙水压力概念，在土力学中这样定义孔隙水压力，如图1，渗流场中各点的孔隙水压力，等于该点以上测压管中的水柱高度hu乘以水的重度γw，故a点的孔隙水压力为：
ua=hua×γw
应当注意，图中所示a、b两点位于同一等势线上，其测管水头虽然相同，即ha=hb，但其孔隙水压力却不同，ua≠ub。众多土力学教材中定义，“由土体孔隙内的水承担的那部分应力为孔隙水压力”。一般地，孔隙水压力应包括静水压力和超静孔隙水压力两部分，但大多数教材中，在土体的渗透固结部分中突然出现超静孔隙水压力，并未对其进行特别说明。
《岩土工程基本术语标准》（GB/T50279-98）规定静水压力是“给定点与自由水位差引起的压力”；超静孔隙水压力是“饱和土体内一点的孔隙水中超过静水压力的那部分”。借用以上两个概念，两者在物理本质上是一致的，分开定义在本科教学过程的渗透固结部分，测压管水头压力为静水压力和超静孔隙水压力之和。
4.结语
教学实践表明，针对土力学课程的特点，在教学中根据不同知识内容的讲解需求，遵照科学的认知规律以实际教学效果为目标，灵活应用多种方法进行教学活动，可促进学生对土力学知识学习的融会贯通。
参考文献：
[1]李广信.土体、土骨架、土中应力及其他[J].岩土工程界， 2005， 8（7）： 13-17.
流体的力学特性范文2
【关键字】道路 混凝土 施工
一、道路混凝土的施工性能与评价指标
1.1道路混凝土施工性能与特点
普通混凝土简称混凝土，专指以水泥、水和细骨料砂子、粗骨料碎石或卵石，按适当比例配合、拌制成的拌合物；经过一定时间硬化而成的人造石材也称混凝土。
由于道路混凝土用于水泥混凝土路面板修筑，虽然其内部结构特征仍属于宾汉姆体，但由于其属于强振捣作用下的薄壁大表面积结构，其与大流动性混凝土具有极为不同的流变特征和施工特点。特别是采用滑模式水泥混凝土摊铺机进行施工时，施工方式、使用性能和环境都对新拌道路混凝土的施工性能提出了要求。
1.施工方式的影响
独特的施工方式是造成道路混凝土施工性能区别于普通建筑用混凝土的根本原因。目前为配合我国高速公路建设与发展，滑模式水泥混凝土摊铺机被广泛应用于水泥混凝土路面的修筑。
采用滑模摊铺机进行水泥混凝土路面施工时，对道路水泥混凝土具有较严格的要求，其中重点是对道路混凝土工作性方面要求严格。滑模施工中存在的塌边、麻面、裂缝、平整度不够等现象，使机械施工的质量和速度优势不能完全发挥出来，究其原因大都与水泥混凝土拌合料的工作性有关《滑模施工技术规程》的“配合比设计”中明确指出“保证滑模施工的最佳工作性及其稳定性和可滑性是其独特工艺要求。
2.使用性能的影响
道路水泥混凝土的使用性能要求，也使得其具有独特的结构和特点。水泥混凝土路面不同于普通水泥混凝土建筑物，其结构所处的使用环境与自然环境复杂、恶劣，除承受车辆荷载作用外，还不断地承受着温度变化、冲刷、磨耗、冰冻、水的渗入等作用，导致许多水泥混凝土路面的使用寿命往往达不到设计寿命就出现了不同程度的损坏。因此，在进行水泥混凝土路面设计过程中必须考虑道路混凝土的耐久性问题。为保证水泥混凝土路面获得足够的耐久性，对道路水泥混凝土的材料组成也就有了更高的要求。
道路混凝土的耐久性主要通过混凝土的含气量指标、最大水灰比和最小水泥用量的控制来实现。为了满足水泥混凝土路面的耐久性要求，道路混凝土一般采用大体积的粗骨料和低体积的粘结材料。在保证道路混凝土工作性的前提下，为降低用水量对水泥混凝土路面强度的影响，道路混凝土通常掺加高剂量的减水剂。
3.施工环境的影响
施工和使用环境对道路混凝土的影响同样大于其他类型的混凝土。道路水泥混凝土施工一般在夏季进行，较高的气温和风速使得道路混凝土很容易产生坍落度损失，造成工作性降低。施工现场存在许多偶发因素，如设备故障、交通拥堵等，会导致道路混凝土无法按时运抵施工现场，无法按时进行路面铺筑。因此，在道路混凝土设计中，考虑环境和时间参数的影响也是道路混凝土施工设计的独特之处。
1.2道路混凝土施工性能评价指标
施工性能设计是道路混凝土设计的前提和基础，包括适宜的流动性和粘性保证施工便利；良好的易密性保证在施工振动密实作用下，内部结构强度的形成；优越的表面可修饰性保证表面构造功能的形成。其中，第一项是为满足施工机械的要求，后两项是为满足路面结构和功能形成的要求。三者互相关联，但也互相矛盾，施工设计的目标就是在三者之间取得平衡。本研究将采用下面三项指标对道路混凝土施工性能进行评价。
1.流动立模性
流动性是混凝土工作性的一个方面，这种观点已经得到广泛认同。黄大能认为流动性是混凝土固、液体混合物，即分散系统中克服内阻力而产生变形的性能。这种性能决定于固、液相比率。增加液相，扩大分散系统固体粒子平均间距，均可提高流动性。冯乃谦认为：水泥混凝土拌合物的流动性是表示拌合物在自重或外力作用下，易于流动、填充模板的难易程度。道路混凝土流动性的高低将直接影响水泥混凝土路面板的立模性能。本研究认为，立模性能是指水泥混凝土路面施工过后，尤其是滑模摊铺机将路面板成型后，水泥混凝土路面板边缘不塌边、不沉降，保持设计标高不变，直至硬化稳定的性能。
二、新拌道路混凝土的结构流变特征
新拌道路混凝土的结构流变特征要借助流变学进行研究。流变学是考虑了时间因素，研究材料在受力状态下的流动和变形性质的科学。1928年，美国学者宾汉姆教授在美国成立了第一个流变学学会，使得流变学理论得以在世界范围内得到比较系统的研究。从流变学研究物体在受力条件下的变形及运动特征这个角度讲，流变学应该属于力学范畴的一个分支，但是力学只研究物体作为一个实体的运动规律，不联系物体本身的内部结构和性质，而流变学在研究流动和变形规律时，必须联系到物体内部质点之间的相对运动。因此，必须联系到物体的结构与性质，在掌握质点间相对运动规律的基础上，区别出物体的弹性、塑性、粘性的不同变形状态来。从这个角度讲它与力学又是有着明显区别的。
新拌道路混凝土的流变学研究是根据流变学理论，用某些物理量来评价新拌道路混凝土的变形性质，并对这些物理量进行流动化解析。利用模型可以描述物体在受力状态下的流变学特征。常见的流变学模型见表3.5
道路混凝土与普通建筑用混凝土不同，它属于从低塑性到半干硬性的混凝土，屈服应力和塑性粘度均比较高。道路混凝土受机械、环境、时间等外因影响很大，其结构特征非常复杂，普通的流变学理论已经无法解释，单一的流变学指标也无法完全准确评价。如坍落度、振动粘度甚至法国提出的经常使用高性能混凝土的两点法塑性粘度指标也无法评价。这也是道路混凝土施工性能设计落后于其他性能设计的主要原因。但是，道路混凝土仍属于类宾汉姆体，也具有该流体的一些特征，如屈服应力和塑性粘度。
屈服应力是材料发生变形的最小应力，作为混凝土流变学评价指标之一的坍落度可以反映屈服应力的大小。坍落度值越小，表明混凝土拌合物的屈服应力越大，在较小的应力作用下越不易变形，而坍落度值较大的混凝土拌合物不能支持自身的自重，为了分散由重力产生的应力，则发生坍落、流动，形状变得扁平，直到剪切应力值小于其屈服应力，才停止坍落流动。新拌混凝土屈服应力的具体数值，有关研究成果指出，当坍落度为18cm时，大致在100-400Pa之间；当坍落度值为0时，屈服值在1000-10000Pa的范围。
参考文献：
[ 1]严家极。道路建筑材料[M].北京：人民交通出版社，2014.9.
流体的力学特性范文3
关键词： 农业物料学 理论教学 实验教学 一体化
农业物料学是应用近现代物理学理论、方法和技术来研究农业物料的物理特性，以及各个物理因子和生物特性相互作用的一门边缘性学科[1]。作为农业工程学科的基础，农业物料学已经成为农业高校农机化专业一门理论性和实践性并重的专业基础课程，主要培养学生掌握利用相关技术测试常见固体和液体农业物料物理特性的实验方法和原理。农业物料学涉及农学、生物学、机械力学、流体力学、电学、光学等多门学科的理论和技术，知识领域广，学科交叉，给该门课程的教学带来很大的挑战。为了更好地加强知识的理解、提高学习效率、进一步提高农业物料学的教学质量，结合教学内容和目标，对该课程进行理论与实验一体化教学模式的探索。
1.课程知识结构设计
1.1农业物料学研究对象及特征
农业物料学的研究对象是农业生产及农产品加工和处理所面对的植物物料和动物物料及其半成品和成品，如谷物种子、果蔬类、油类、肉、蛋、奶等，按存在状态可分为固体物料和液体物料。农业固体物料的结构形式表现出多样性，它们以块状、散粒体、粉状等规则或不规则的形式存在，它们的内在品质也具有很大的差异性，因材质的不同表现出不同的力学特性、电学特性和光学特性；农业液体物料作为连续介质，因其黏性不同而具有复杂的流动特性和流体动力学特性。
1.2理论模块设计
农业物料学所研究的内容是基于农业生产、加工、存储、运输、检测的机械装备和系统的设计需求，利用合适的技术和手段来研究各类农业物料基本物理参数、力学、光学及电学特性[2]。遵循主次分明、突出重点的原则，具体理论教学内容包括物料的基本物理参数（如形状、尺寸、体积、密度、孔隙度、表面积、比表面积、含水率等）的表达形式和测试方法、黏弹性物料的流变模型及应力松弛和蠕变理论、液体物料的黏度及液体物料流体阻力特性、散粒物料的内外摩擦力学特性及空气动力学特性、农业物料的换热理论及干燥理论、农业物料的介电特性和导电特性、农业物料的光学反射和透射理论等。
1.3实验模块设计
实验内容的设计在该教学模式中的作用尤为关键，通过实验课的实施，不仅使学生能够掌握典型农业物料物理特性的测试方法，同时是辅助学生理解和学习本课程理论知识的重要手段。为了达到此目的，实验内容须覆盖和融合本课程的理论要点。根据教学目标，结合理论教学内容，实验项目设置为谷物尺寸与硬度的测试，果蔬形状、体积和密度的测试，农业物料拉压流变实验，液体物料比重与黏度的测试，谷物种子空气动力学特性实验，散粒体物料休止角与内摩擦角的测定实验，谷物种子含水率测定实验，农业物料导热系数的测定，典型农业物料LCR电学参数测定，谷物考种实验、谷物营养成分光谱分析实验等。
2.理论实验一体化教学模式的实现
2.1理论实验一体化教学思想
传统的教学是将理论教学与实验教学分阶段进行，一般先在课堂讲授理论，后集中进行实验。这种教学模式容易导致理论和实验结合不紧密，实验对理论的反馈作用发挥不及时、不充分。尤其对于农业物料学理论知识体系繁多、学科跨度大，仅课堂讲解理解难度大。由于理论教学与实践性教学是一种相互加强与相互补充的关系[3，4]，通过构建理论实验一体化教学模式，将理论教学与实践教学融为一体，两者同步开展。按照“讲、听、做、学”的流程，教师首先提出本次课的教学任务和知识目标，对相关知识点进行讲授，讲授内容分为两部分，一部分为知识点的概念、原理等基础理论知识，另一部分是讲解基于这些理论知识的实验方法和步骤。学生在明确教学任务和知识目标后，有目的性地对所讲授的内容进行听记，接着按照实验方法有步骤地进行实验。实验过程中，教师要有计划、有目的地对实验关键环节涉及的理论原理、支撑技术进行提示和讲解；实验结束后，结合实验，以问题解答、讨论互动等形式对相关理论知识进行归纳、总结、再学习，进而加深理解，真正掌握和巩固知识点。
2.2理论与实验的融合性
为了实现农业物料学课程一体化教学过程中理论知识与实验的有效融合，实验内容的设置及教学过程设计非常关键。在本课程实验内容的设置中，谷物尺寸与硬度的测试实验和果蔬形状、体积和密度的测试实验对应农业物料基本物理参数的表达及测量理论；农业物料拉压流变实验、液体物料比重与黏度的测试实验对应黏弹性物料的流变模型及应力松弛和蠕变理论及液体物料的黏度及液体物料流体阻力特性知识；谷物种子空气动力学特性实验、散粒体物料休止角与内摩擦角的测定对应散粒物料的内、外摩擦力学特性及空气动力学特性理论；谷物种子水分测试实验（直接法）、农业物料导热系数的测定实验对应农业物料的换热理论及干燥理论；典型农业物料LCR电学参数测定、谷物种子水分测试实验（间接法）对应物料的介电特性和导电特性理论；谷物考种实验、谷物营养成分光谱分析实验则涵盖物料的光学反射和投射理论。
例如对于谷物种子含水率及其测定方法知识模块的学习，该模块的教学目的是要求学生掌握谷物种子含水率的基本概念、含水率的实验测定方法及其测定原理。谷物种子含水率的测定方法有两种：直接烘干法和间接测定法。针对两种方法，分别安排两个含水率测定实验：一个是红外加热烘干实验，另一个是基于介电常数的电子水分速测实验。第一个实验测定原理包含了红外线热效应理论、谷物干燥理论等知识；第二个实验测定原理包含了种子电特性理论中的含水率与介电常数知识。因此，该模块的教学中，按照“讲、听、做、学”的流程，在实验中渗入理论学习，在理论学习中见证其应用，两者相辅相成，既掌握了实验测定应用方法，又加深了对理论知识的理解渗透。
3.结语
针对农业物料学课程学科知识结构的特点，引入理论实验一体化教学模式可将理论性、实践性、开放性有机融合，打破常规理论课与实验课的界限，理论与实验形成互补、相互促进，实现教、学、做三位一体，有效启发、活跃学生的思维，促进师生互动沟通，一方面，有效提高了本门课程的教学质量，另一方面，培养了学生的学习知识的兴趣和积极主动的学习态度。
参考文献：
[1]周祖锷.农业物料学[M].北京：农业出版社，1994.
[2]姜瑞涉，王俊.农业物料物理特性及其应用[J].粮油加工与食品机械，2002（1）：35.
流体的力学特性范文4
【关键词】流体输配管网 课程教学 实施要点
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）06-0241-01
在我国建筑环境与能源应用专业教学中，“流体输配管网”课程是极其重要的组成部分，其课程教学的有效进行需要教师掌握必要的实施要点。因此，对于“流体输配管网”课程教学及实施要点进行探究，具有极为重要的教学意义和现实意义。
一、“流体输配管网”课程教学简析
1.教学重要性
建筑环境与能源应用的专业内容主要包括流体输配和热质交换这两部分内容，“流体输配管网”课程教学在建筑环境与能源应用专业培养方案中有着不可替代的地位和作用，是建筑环境与能源应用专业最为核心的专业技术基础课程之一，它是建立在专业基础课程“流体力学”基础上，主要内容涉及暖通空调工程、城市燃气工程、供热工程、冷热源工程、建筑给排水工程、建筑消防工程等不同类型的工程管网所共同的流体输配原理和管网系统的设计、调控方法，学生通过对这一课程的学习，能够很好地理解实际工程中所有流体输配管网的共性问题，为空气调节等专业知识的综合应用奠定良好的基础。
2.案例关键性
案例在“流体输配管网”课程教学起着关键性的作用，高校教师在课程教学过程中，应当尤其注重加强案例分析在课程教学中的比重。此外，案例的关键性还体现在课程专业理论的教学中，教师可以采用典型工程案例来反映工程管网中抽象的理论内容，如资用压力和需用压力的计算问题，从而能够有效的能起到事半功倍的作用。最后，案例的关键性还体现在高校教师可以通过结合典型案例来系统性分析，讲解如何应用课程理论与方法解决工程问题，从而更好地使学生整体性把握课程的基本概念、基本原理与理论体系，通过生产实习、毕业设计等实践教学环节的配合，有效提升学生的专业实践能力。
3.教学内容优化
教学内容优化应当贯彻到课程的每一个章节中。举例来说，在绪论章节的教学过程中，教师可以通过流体输配管网的功能与构成的介绍，引出工程实际中所需要解决的问题及其在本书中的分布，初步明确为什么学习？学习什么？如何学习？形成初步的工程实践认知能力。
二、“流体输配管网”课程教学要点
1.突出教学重点
突出教学重点是“流体输配管网”课程教学的基础和前提。在突出教学重点的过程中，高校教师要引导学生重点关注管网系统的共性问题，如气体、液体、多相流管网的水力特征、水力共性与特性，根据管网系统水力计算的基本原理和水力计算方法来进行教学课程的安排。在这三个章节中，气体、液体、多相流管网的水力计算和特征基础理论是完全相通的，教材是先介绍各自的计算方法及特性，作者通过多年的教学发现，教师讲授时先介绍其共同的理论基础，具体到某个章节时再讲授其独特之处，条理清晰，教学效果相对较好。因此，需要对教材部分章节内容进行调整。除此之外，在突出教学重点的过程中，高校教师要注重引导对于影响因素、调整方法和管网系统的压力分布规律、压力分布图的绘制与应用进行重点讲解，从而能够在此基础上促进“流体输配管网”课程教学水平的有效提升。
2.合理阐述概念
合理阐述概念对于“流体输配管网”课程教学的重要性是不言而喻。如水力计算中需用压力和资用压力的问题，这是个很容易让学生迷糊的概念，要从根本上让学生明白其意义。在合理阐述概念的过程中，高校教师要注重对于管网图的有关概念及其矩阵表示、恒定流管网特性方程组等概念进行清晰的阐述。除此之外，高校教师还需引导注重对于环状管网的水力计算、水力工况分析软件在管网中应用，从而能够让学生更好地理解教学内容和教学重点，促进“流体输配管网”课程教学效率的持续提升。
3.攻克教学难点
攻克教学难点是“流体输配管网”课程教学的核心内容与重中之重。在攻克教学难点的过程中，高校教师引导注重认识到各种管网的共性和特性，从而能够更好地让高校学生掌握到压力和重力综合作用下的气体管流水力特征。除此之外，在攻克教学难点的过程中，高校教师引导注重对于泵与风机的理论性能曲线、实际性能曲线、无因次性能曲线的工程意义和使用方法等难点进行细致的讲解，从而能够在此基础上促进“流体输配管网”课程教学精确性和可靠性的不断进步。
工况点调节是“流体输配管网”的重要内容，众多的调节方法让人眼花缭乱，因此，教师教学中要善于化繁为简，从工况点的构成要素入手，介绍工况点调节方法的共性问题，以不变应万变。
三、结束语
随着我国高等教育改革的持续深化和建筑环境与能源应用专业的快速发展，“流体输配管网”课程教学及实施要点得到了越来越多的重视。高校教师应当对于“流体输配管网”课程教学的实施要点有着清晰的了解，在此基础上通过教学实践促进我国高等院校教学整体水平的有效提升。
流体的力学特性范文5
一、注重高中地理知能的有机联系
地理专题教学遵循“源于教材，而不拘泥于教材”的原则，联系高中地理的知识和能力，充分体现地理学科的综合性特点。该专题是必修三第三章第二节《流域的综合开发》与问题研究“河流上该不该建大坝”及其相关区域地理知识整合而成。学习目标主要掌握河流特征、流域开发自然条件和流域综合开发方向的知识体系及其迁移应用能力。学习过程需要联系所学的地形、气候、水系水文等相关知识以及运用地理区域空间定位、地理统计图表判读、地理等值线图判读、地理综合分析思维和对地理问题合理阐释表述等多种能力。
二、注重区域地理知识的典型载体
地理专题教学借助地理区域为载体展开专题知识体系的教学，充分体现地理学科的区域性特点。该专题教学从“美国田纳西河流域”典型案例分析的流域开发模式，考虑“高于教材”就需要寻求世界（或中国）地理区域的典型河流流域作为案例载体，从研究和运用如刚果河流域、尼罗河流域和我国长江流域等地理区域案例入手，同时结合这些区域自然地理与人文地理特征、分布和成因的分析与比较，系统地学习流域综合开发系列知识，提高学生的地理技能，增强区域地理学习的有效性。
三、注重高中具体学情的实际分析
地理专题教学必须切合学生的学习需求和学力水平，把握好教学的深度与力度。该专题教学立足平时教学中反馈出的问题：学生对流域水系和河流水文特征要素的描述、对流域开发自然背景因素及其生态环境问题的分析、对河流利用方式与流域综合开发方向的认识均存在许多不足。
四、注重专题教学目标的细化要求
地理专题教学目标依据高中课程标准、考试大纲、考试说明和教材进行分点细化描述，突出“获取和解读地理信息，调动和运用地理知识与地理技能，描述和阐释地理事物、地理基本原理与规律，论证和探讨地理问题”等四项考核目标及其13项能力要求的对应项目。该专题教学主要要求学生做到：①学会根据与获取图文地理信息，描述和阐释流域水系和河流水文特征；②学会调动与运用所学的相关地理知识，分析流域开发的自然背景（包括自然地理条件、人文地理条件、资源综合开发等）；③学会依据流域自然环境和社会经济环境的要素，说明和论证流域综合开发的问题、方向与综合治理的对策措施；④学会依据地理问题设置的应答行为要求，“先抓地理要素，再找关联因子”和“分点描述和综合阐释”进行思考、分析与答题。
五、注重专题知识矩阵的合理建构
地理专题教学必须关注专题的核心理论及其与之关联的知识点、知识链，构建专题知识矩阵。该专题的核心理论是流域的自然背景决定了河流的利用方式和流域的开发方向。主要专题知识矩阵建构如下。
1.流域的自然背景。主要包括：地形条件、气候条件、水系水文特征、资源条件、生态环境条件等。（1）水系特征：源地、流向、流程、流域面积、支流和湖泊形态（河网密度）、落差、河道特征（曲直、宽窄、深浅）等；（2）水文特征：流量、流速、汛期、水位季节变化、含沙量、结冰期（凌汛）等；（3）生态环境：植被、土地、河流的水源和水质等。
2.流域的综合开发。主要包括：河流的合理利用、资源的综合开发、生态环境的保护与治理。
（1）河流的利用方式（获取经济效益）：①供水——建坝蓄水，保证常年的农田灌溉水源和工业生产、居民生活用水；②养殖——湖泊、库区发展水产业，增加区域的经济收入；③防洪——湖泊、水库有效调节和稳定河流流量，防洪抗旱；④发电——开发水能，促进流域高耗能工业发展；⑤航运——修水库（保持水位平稳）、挖运河，增加通航里程和效益；⑥旅游——建立风景旅游区，带动第三产业（游船制造业和经营业）发展。
（2）流域的生态保护（生态效益）：①植树保护——控制水土流失，改善生态环境等；②水源利用——合理分配水源，保护水质，防治污染；③土地利用——建立自然保护区，调整农林牧业结构，治理土地生态等。
（专题教学板图（思维导图）略）
流体的力学特性范文6
关键词：行业类高校；高等流体力学；电力特色
作者简介：张莉（1973-），女，河南商丘人，上海电力学院能源与机械工程学院，教授；李永光（1957-），男，湖南长沙人，上海电力学院科研处处长，教授。（上海 200090）
基金项目：本文系上海电力学院研究生学位课程建设项目（项目编号：YKJ-2012004）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）04-0086-02
2007年，上海电力学院（以下简称“我校”）热能工程二级学科首次招生，“高等流体力学”首次开课，授课人数20余人，随后几年间授课人数逐年增长。2012年我校动力工程与工程热物理一级学科又增设了工程热物理、动力机械及工程两个二级学科，“高等流体力学”授课范围扩大的同时，授课人数也增加到60余人。但是鉴于我校研究生数量较少、研究生培养历史较短以及师资力量相对薄弱等方面的原因，课程教学的教材只能选用已有的教材。在组织教学内容的过程中发现，大多数教材普遍存在一些问题，如过于强调基本理论、对数学知识的要求偏高、工程应用方面涉猎很少，或者有些工程学科专业的相关研究生教材又往往缺乏理论深度，工程应用背景针对性强，有的强调高速气动、有的强调水动叶栅流动、有的强调涡动力学等等。鉴于此，作为行业类非重点高校，在“高等流体力学”课程的教学中有必要结合我校电力特色进行教学内容和教学模式的研究和探讨。
一、课程教材的调研
为了能更好地做好此次教学研究工作，课程组首先对高校相关研究生专业的“高等流体力学”教材进行了调研，分别对清华大学、西安交通大学、上海交通大学、浙江大学、东南大学、华中科技大学、华北电力大学、东北电力大学等国内若干所大学相关课程的教材及内容做了简单分析。
从调研情况看，所有高校都对流体力学的基本理论很重视，主要教学内容均包括了流动的基本概念和基本方程、流体运动学、势流理论、涡旋流动、理想流体流动、粘性流体流动等，目的是使研究生通过学习流体的运动规律，掌握研究流动的方法进而分析解决实际的工程流动问题。同时，各高校的教材和主要教学参考书还注重与自身学科研究方向的结合，课程的某些重点内容与培养方向相接轨，突出了自身的特色。通过调研发现，“高等流体力学”作为研究生学位课，其教学内容在注重理论基础的同时，还必须要与自身的相关学科研究方向相结合，在注重通用理论的基础上，形成自己的特色。
二、我校授课对象的情况分析
做好此次的教学研究工作，还必须对我校的授课对象有一个清楚的认识。目前，“高等流体力学”已列为本校工程热物理、热能工程、动力机械及工程三个二级学科的研究生学位课程。尽管上述三个二级学科涉及能源、动力、机械等宽广的工程领域，但结合我校的电力特色，这三个二级学科主要是为电力行业培养高级的专业人才，而在电力行业中流动现象多存在于流体机械、动力机械、换热设备、容器、管道等部件，因此，在教学内容上应在透彻讲解流体力学微分方程组的基础上，注重联系工程实际，偏重于讲解流体在上述部件中的流动以及与这些部件间的相互作用。
研究生生源的实际情况也是教学过程中需要考虑的因素。到目前为止，我校共招收6届研究生，通过向历届学生了解发现有以下情况存在：部分同学跨专业（如：数学专业、电力系统及其自动化专业、计算机与信息专业等）考入学校，本科阶段没有学习过“工程流体力学”课程；即使是研究生与本科专业背景相同的同学，他们也普遍认为”工程流体力学”较难，硕士入学考试时，大都不选考“工程流体力学”，这也使得他们可能在大三、甚至大二学完以后，再也没有系统地梳理过流体力学知识。由于各高校专业方向的侧重点不同，大部分同学对电力行业内的流体知识也不是特别了解；考入学校的学生多数为调剂生，入学成绩整体不高。这些情况都表明，我校硕士研究生入学时的流体力学知识基础相对比较薄弱，需要在授课过程中讲授深层次新知识的同时，及时地对基础知识进行回顾和提醒。
三、教学内容的组织
基于以上的调研和分析，课程组首先对教材进行了选取，对教学内容进行了组织。
1.教学目标的明确
“高等流体力学”是为工程热物理、热能工程以及动力机械与工程专业研究生设置的专业学位课程。根据专业人才培养的需要，结合长期本科教学的经验，确定了课程的教学目标：通过对流体力学的基本概念、基本方程、理想不可压缩流体的流动、粘性不可压缩流体的流动、层流边界层与紊流流动、理想可压缩流体等内容的学习，深化学生对流体力学基本内容的理解，提高学生的理论水平，为相关专业课程的学习、课题的研究及论文的撰写打好理论基础。
2.教材的选用
“高等流体力学”是动力工程及工程热物理学科的一门传统课程，有很多课程教材可供选用。通过调研比较，西安交通大学有关电力生产的学科研究方向与我校的研究方向比较吻合，其在“动力工程及工程热物理”一级学科中的学位课 “高等流体力学”选择了西安交通大学出版社出版、张鸣远等编著的《高等流体力学》一书作为教材，课程组通过对该书内容的分析，也一致认为张鸣远等编著的《高等流体力学》比较适合我校侧重于电力人才培养的需求，因此决定选用该书作为本校“高等流体力学”课程的教材。与此同时，将调研中搜寻到的各有特点的教材作为参考书目推荐给学生供他们参考使用。
3.教学内容的组织
在进行“高等流体力学”课程教学内容的组织时，结合我校研究生培养方案和学科建设，既照顾到经典流体力学的通用知识，又重视课程知识的针对性、行业应用的特殊性、学生学习的兴趣以及与学校其他研究生课程的关联性。课程内容的组织主要从以下几个方面考虑：
（1）奠定扎实基础。“高等流体力学”是一门系统性、逻辑性较强的课程，作为硕士研究生的学位课，在加深学生对流动所伴随的物理现象的认识、概念的建立及规律分析的同时，还应努力加深学生学科知识分析和研究问题的基本思想和方法的理解和掌握，提高分析和解决流体力学问题的水平及能力。
（2）突出电力生产特色。针对我校研究生的专业背景和学科研究方向，强调本学科与电力生产流程和设备的结合，强化学生应用流体力学知识，认识并解决相关电力工程问题的能力。教学内容应注重理论与实践相结合，保持基础理论知识与工程应用知识的相对平衡。
（3）注重课程的关联性和完整性。在关联性方面，首先与本科阶段的教学内容要有恰当的分工和衔接，其次要避免与其他相关课程之间缺乏衔接；在自身内容体系的完整性方面，既要注意到对数学知识回顾和补充的必要性，又要对工程中不常见的复杂流动概念的介绍有所兼顾。
考虑以上几个方面，课程组将教学内容梳理成五部分，第一部分安排了“矢量运算分析”、“场论知识”的回顾以及曲线坐标、张量分析知识的补充；第二部分“流体力学的基本方程”主要介绍流体力学的基本概念，流体力学的控制方程组以及一些相关的重要定理；第三部分“理想不可压缩流体的流动”介绍平面势流，空间轴对称势流和理想流体中的旋涡运动，其中对平面势流里的复位势、叠加法、镜像法和保角变换法做重点讲解；第四部分“粘性不可压缩流体的流动”中介绍纳维―斯托克斯方程的精确解，小雷诺数流动，层流边界层流动和紊流，其中对工程中应用较多的层流边界层流动和紊流做重点讲解；第五部分“理想可压缩流体的流动”分别介绍一维流动和平面流动，其中对一维流动做重点讲解。
四、教学模式的探讨
学生的学习情况在不断地发生变化，这就需要教师不断根据实际情况，进行教学模式的探讨，充分调动学生学习的主动性和积极性，使他们在有限的学习时间中学习好内容繁多的“流体力学”。
1.教学方法
“高等流体力学”是一门基础课，基本概念和基础理论部分内容较多，涉及的公式推导也比较多，传统的“黑板板书”的教学手段对教学信息的处理和呈现都比较单一，造成学生对于传热学内容的理解和掌握有一定的难度。为此，课程组以教材为蓝本编制了电子课件，教学中采用板书与多媒体相结合的教学模式，突出传统板书中能够清晰讲解复杂理论推导的优点，充分利用多媒体教学信息量大、图像清晰生动的特点。经过一段时间的尝试，这种教学方法既达到了避免研究生在课堂上因长时间精力高度集中而产生疲劳的问题，又有利于他们理解并掌握复杂的流体力学基本理论的教学效果。
2.教学手段
尽管本课程以课堂讲授教学方式为主，但要避免“填鸭式”的讲授，要注重以启发式讲授为主的多种教学方法的综合应用，提高课堂教学的趣味性，以提高学生学习兴趣和主动性。课程组结合本科“工程流体力学”多年的教学经验，在教学过程中注意做到几个注重：注重物理概念与数学方法的有机结合，强调物理含义的数学表示以及数学内容的物理解释；既注意严格的理论推导，又注意叙述的深入浅出；注重教学思路，教学方法，在引进概念介绍方法时，突出解决问题的思维方法及推理要点；注重从与教材不同的角度或思路来讲述同一教材内容，以丰富学生思维和联想能力；注重引导学生围绕课程内容，发现问题、提出问题、解决问题，同时再结合课程组教师的科研积累，搜集并提炼出了大量与电力生产紧密关联的工程案例，通过案例的讨论和分析，增强学生学习理论知识的兴趣，提升课堂教学的互动效果，增强学生运用理论知识分析并解决工程实际问题的能力。
3.辅助教学
仅仅通过课堂上对教材的学习是远远不够的，还必须配套地做大量的习题，才能较好地使学生掌握具有理论性强、公式多、数理基础要求高的“高等流体力学”课程。考虑到我校研究生教学的特点，课程组根据教材的主要内容编写了典型习题集。习题集力图做到习题具有典型性，能够对应教学内容的各个知识点，学生通过习题的练习，能有效地掌握教材中的基本知识。此外，习题集中的习题也尽可能地结合电力生产中的流动问题，帮助学生对专业关联工程问题进行认识和思考，培养学生应用知识的能力。
4.课程考核
课程考核成绩应该能够较为客观地反映学生对课程的整体学习情况。为了全面地反映学生的全程学习过程和最终的学习效果，课程组经讨论明确了课程的总评成绩由平时成绩和期末考试成绩综合评定得出，平时成绩与期末考试成绩的分配比例是2∶8。平时成绩包含作业、考勤、课堂表现等几部分。期末考试采用笔试形式，考试试卷从建立的试卷库中随机抽取。
期末考试是课程考核的重头戏，为了提高学生的学习积极性，同时也为了增强教师的工作责任心，实行考、教分离是一个较好的督促办法。为此，2012年课程组根据课程的教学要求组织编写了试卷库。试卷库中的试题符合教学大纲的要求，内容丰富、形式多样、题型一致，试题表述清楚，要求明确，无偏题、怪题，难易得当，考核的知识点覆盖面宽，能考核学生掌握知识以及应用知识进行综合分析能力的情况。此次编写的试卷库共包含试卷6份，至少够三年使用，随着试卷库的使用，课程组还拟将对试卷库进行不断扩充。
五、结束语
“高等流体力学”的日常教学工作一个任重而道远，为了适应高等流体力学服务于日新月异的学科发展的需求，提高该学位课程的教学效果，更好地为本校研究生人才培养服务，课程组将把教学研究工作不断地持续进行下去，搜集最新最前沿的相关信息以补充教学内容，探讨教学模式以提高教学效果，及时对习题库和试卷题库进行更新。相信只要教师多花一点时间，多动一点脑筋，多找一些教育学生的切入点，因材施教，一定能取得好的教育效果。
参考文献：
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[4]王松岭.高等流体力学[M].北京：中国电力出版社，2011.
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