流体力学相关问题,是能源动力、石油、机械、环境、土木等领域工业生产众多关键环节中需重点解决的问题。流体力学是能源动力、油气储运等相关专业的专业基础课,是承接数理通识课程与专业课程的桥梁,在本科课程体系中具有重要地位。为满足新时期人才培养需要,改革教学内容和教学方法,充分利用现代化信息技术、多媒体技术和互联网平台,共建共享高等学校优质课程教学资源,满足学生与社会大众的自学和在线学习需求,提高人才培养质量,服务学习型社会建设。
本课程共有10个章节,系统地讲授流体基本性质、流体静力学、流体运动学、流体力动力学基础、量纲分析与相似原理、不可压缩恒定总流的基本方程及其应用、流动阻力与水头损失、管路与孔口出流、一元气体的可压缩流动等知识。
课程定位于应用型本科专业的工程流体力学教学,本课程的特色主要体现在如下五个方面:
一、基本概念严谨清晰,内容编排合理易学。在课程建设过程中,团队教师投入大量精力进行文献信息资料的查阅调研和教学研讨,力求基本概念严谨准确,且通俗易懂。例如:在讲解湍流时,指出“层流底层”表述不严谨准确,倡议采用“黏性底层”提法更突出物理本质。同时,课程知识结构逻辑清晰,内容编排遵循由浅入深、从简单到复杂认知过程,具有较好的可教性和可学性,体系完整兼具知识点碎片化设计。
二、强调宏观系统性思维,应用特色鲜明突出。流体运动基本方程是流体力学教学的重点和难点内容。本课程以工程应用为导向,基于积分的思想,从宏观整体的角度去思考和分析,强调流动问题的系统性,直接导出流体运动的积分型方程,再导出微分型方程。从宏观到微观的讲授思路,不仅有利于促进学生对公式的理解和应用,还使学生了解工程上处理流体力学问题的一般思路。特别是在第10章,建设了流体力学实验相关慕课,以便于线上线下相结合,提升学生课前预习和课后巩固的学习效果。
三、融合教学教改成果,强化探究能力培养。编者充分融合工程案例教学、课外创新活动等课内外教学所获得的经验和成果,通过设置大量的与生活和工程实际相关的例题和习题、引入数值计算并设置编程习题等方式,多层面强化学生探究能力培养的和训练。特别地,在第8章管网水力计算时引入了计算机编程法求解,并给出了程序代码。这既可以锻炼学生的计算机应用能力,又能够使学生对工艺设计有一个初步的体会,这在同类课程建设中很少见。
四、内容深广度适中,知识点详略得当。综合考虑到工程技术最新发展需要,以及能源与动力工程、油气储运工程、石油工程、环境工程等相关专业的教学需求,本课程在内容上涵盖流体静力学、运动学和动力学相关的基本概念、基本原理和基本方法,具有较宽的适用面,且利于学生系统地学习基本理论。同时,牢牢抓住“以应用为导向”的根本宗旨,对流体力学知识点有选择性详解或略讲。特别是在方程的导出过程中,淡化数学推导,着重阐明其物理意义和应用条件。
五、重视课程思政,力求润物细无声。以流体力学发展历史与名人轶事、时代热点话题、专业领域工程实际案例等为切入点,在知识讲解的过程中巧妙融入课程思政元素,包括:爱国主义教育、文化自信与制度自信,重视工程规范与工程素养,激发创新创造能力、训练做事严谨认真的作风,等等,力求不留痕迹、不说教。充分利用慕课视频可以展示图片、视频等多媒体资源的优势吸引学生注意力,营造具有沉浸感的课程思政氛围,通过影音和文字激发学生思考,直抵学生内心,以求“润物细无声”。