以流体粘性为例探讨《流体力学》教学方法

闫淑霞

摘   要：针对流体力学理论性强不易理解和实践性强与生活息息相关的特点，为提高流体力学教学效果，在教学内容选取上强调与实践密切结合的相关知识点，侧重流体力学相关原理推理与延伸。在教学方法运用多种教学方法，根据流体力学知识逻辑结构建构由现象到本质的讲授过程，以通俗易懂的语言讲授公式的本质及物理含义。并以流体的粘性为例探讨适用于土木工程专业的流体力学教学方法。

关键词：流体力学  流体的粘性  教学方法

中图分类号：O357-4                               文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）02（a）-0223-02

Abstract： Hydrodynamics is a theoretical and practical science course. In order to improve teaching effect， combination of knowledge and practice is be focused on in teaching. The knowledge logic structure is built， the teaching process from phenomenon to essence is adopted， and the essence and physical meaning of formulas are taught in plain and understandable language， thus weakening the pure mathematical derivation. Taking fluid viscosity as an example， the teaching method of fluid mechanics being suitable for civil engineering is discussed.

Key Words： Hydrodynamics;The viscosity of the fluids;Teaching methods

流體力学是土木工程专业的专业基础课。从培养体系上，其前修课程为高等数学、普通物理、理论力学等，后续应用到流体力学的课程有桥涵水文、土力学、建筑设备等。从流体力学与土木工程专业的关系来看，流体力学知识广泛应用于土木工程的实践中，例如结构风工程、桥梁风工程等，研究解决风对高耸建筑物的荷载作用和风振问题，要以流体力学为理论基础，进行基坑排水、地基抗渗稳定处理、桥涵孔径设计、桥墩设计、水闸、堤坝等水工建筑物设计等都有赖于水力分析和计算[1-2]。而从流体力学自身看，作为讲授物理理论的一门课程，其理论性强、专业术语多、数学推导繁琐，学生较难理解和掌握。另一方面，由于流体力学是研究自然规律的科学，其来源及表征较直观，与现实结合紧密，实践性强。

因此，在教学过程中，针对土木工程专业对流体力学课程的教学要求，为提高教学效果，充分调动学生的学习兴趣和主观能动性，在教学内容选取、教学方法运用及知识逻辑结构建构上：采取由现象到本质的讲授过程，强调知识点与实践的结合，侧重规律，以通俗易懂的语言讲授公式的本质及物理含义，而避免纯数学推导。并以流体的粘性为例探讨适用于土木工程专业的流体力学教学方法。

1  教学目标

通过本课程的学习，使学生掌握流体力学的基本概念、基本规律、基本的计算方法和实验技能，同时结合课后的习题练习和实验操作，学会熟练应用这些基本公式流体力学实验的基本操作技能，为以后从事相应的科学研究、工程应用和实际操作提高分析问题和解决问题的能力，提供坚实的理论基础。

1.1 知识目标

掌握流体力学中的相关概念、基本规律、计算分析方法，例如掌握“流体的粘性”的概念，了解流体粘性的变化规律，加深对流体特性的理解。为后续学习牛顿粘性定律等流体力学等后续知识打下基础。

1.2 能力目标

具备透过现象分析问题的能力，能够把现象与理论结合起来，以流体粘性为例，具备将流体粘性的知识应用到实践中的能力。

1.3 素质目标

形成水文化概念，具备探索科学真理的主动性，增强对物理原理的直觉。

2  以流体的粘性为例构建教学逻辑体系

“流体的粘性”属于《流体力学》课程第一章：流体及其物理性质中的一个重要知识点，是学生学习后续课程的基础。“流体的粘性”对于学生来讲是一个全新的概念，是流体特有的性质，同时又是一个学习的难点。学生学习粘性的前期基础是对流体的流动性、压缩性、膨胀性、连续介质模型已经掌握。教学以课堂讲授为主，根据学生的认知规律，合理设计讲授结构及方法，在讲授知识点时其逻辑结构采用实验法、对比法、演绎推理法。通过生活中的实例，使学生首先有一个在现象层面的认识，然后揭示粘性的本质，并对不同流体粘性的变化规律进行总结对比，引导学生将知识与实践相结合。同时最后采用问题的形式，调动学生的学习能动性，对所学知识进行反思，巩固对知识的理解与运用能力[3]。

2.1 背景知识

回顾已学知识点流体的流动性，提出决定物质物理性质不同的原因在于物质的物理状态气、液、固内部结构的不同，强调粘性属于物质的一种物理性质，引出将要讲授的由物理状态决定的另一物理属性：粘性。