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阐述多相“多相流体力学”课程教学革新如何

收藏本文 2024-03-04 点赞:6905 浏览:22309 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:对“多相流体力学”课程教学改革进行了总结,分析了通过改变教学主体位置与教学方法,将理论教学与工程应用相结合,理论教学与科研相结合的教学改革思路。实践表明,这种课程教学改革思路,符合以提高质量为核心的内涵式发展道路的方针,有利于培养适应新世纪我国现代化建设需要的具有创新精神、实践能力和自我学习能力的高素质人才。
关键词:多相流;流体力学;教学改革;创新能力
作者简介:许建良(1981-),男,江西武宁人,华东理工大学资源与环境工程学院,讲师;李伟锋(1976-),男,湖北麻城人,华东理工大学资源与环境工程学院,副教授。(上海 200237)
基金项目:本文系华东理工大学《流体力学》精品课程建设项目的研究成果。
1007-0079(2013)17-0073-02
多相流是在流体力学、传热传质学、物理化学、燃烧学等学科的基础上发展起来的一门新兴学科,它广泛应用于能源、动力、石油、化工、冶金、环保等工业部门,对国民经济的发展有十分重要的作用。“多相流体力学”是华东理工大学(以下简称“我校”)热能与动力工程专业高年级本科生的一门专业选修课。该课程主要介绍多相流基础理论方面的知识,内容主要涉及到多相流流型、流型图、压力降、截面含气率、截面含液率等。在教学过程中,学生常反映该课程的理论性强、概念抽象、公式推导复杂、对问题的求解计算必须借助数值方法等,具有诸多学习难点。
在“深化高等教育改革、走以提高质量为核心的内涵式发展道路”的政策下,如何做好“多相流体力学”课程教学是目前面临的一个重要命题。

一、改变教学主体位置与教学方法

“多相流体力学”课程作为本科生的专业选修课,授课学时较少(32 学时),知识多,公式推导复杂,即存在教学内容与授课学时之间的矛盾。在以往任课教师授课时,主要延续满堂灌、填鸭式的教学方法,导致学生在课堂上只是被动地听讲,根本不能进行独立和主动思考;另外由于课程内容多为微分方程的推导、各种经验公式或各种概念的堆积与罗列,使得大部分学生难以集中学习注意力、缺乏学习的兴趣。这种以教师单向授课为主的教学方法,缺少与学生的互动,也与我国高等教育人才培养的目标相错位。

1.教学内容的合理组织

多相流体力学研究同种或异种化学成分物质的气—固、气(汽)—液、液—固或气—液—固系统共同流动规律的学科,其研究目的是揭示各相的流动规律及相间的耦合作用过程。课程内容不仅理论性强,而且还紧密地和实际相结合,具有技术性、工程性和实践性强的特点。在教学内容安排上,重点讲解机理性的内容,指导学生掌握流体流动中本构方程的建模方法,力求使学生学到先进的、有生命力的、有价值的知识。以管内气液两相定常流动过程为例,先介绍一下均相流体力学中微元体质量传递、受力分析和能量平衡的分析及N-S方程推导,然后推广到管道内的微元段气(汽)液两相环状流的质量传递、受力分析和能量平衡的分析,推导出管内一维定常环状流的运动基本方程及其积分。而对于流动过程中流体密度变化、管道截面积变化、管道布置等特殊工况下的运动方程,则不进行相关的讲解,让学生自己独立完成。通过这样的讲解,学生掌握了管内多相流体流动方程建立的步骤,达到引导学生把握该学科的思维方式和研究方法的目的。

2.加强课堂教学的互动

在很多专业课程的教学中,教学方式主要采用以教师为中心、以课堂为中心、以书本为中心的传递—接受的教学方法。教师居于主导地位,学生处于被动接受地位,这种“以教师为主体”的传统授课形式,不利于学生主动性、创造性的培养和发挥。在多相流的教学改革中,为了改变传统的授课方式,改变课程教学上缺乏互动的情形,每次课都增加了课堂分组讨论环节,充分让每一个学生针对讲解过程的知识点进行思考分析,并通过小组讨论形成结论,并作相应的阐述。其他小组可以针对这些结论进行提问和质疑,如此活跃课堂气氛,启迪学生的思考。如在对气固两相流中颗粒受力分析的讲解中,关于重力、浮力、magnus力等,就引入“大气环境中颗粒的运动,伽利略铁球试验对亚里士多德的挑战”等讨论问题,让学生从颗粒直径、颗粒密度及颗粒形状等角度探讨颗粒所受各种力的量级关系及影响因数。

3.加强教学内容归纳与总结

多相流体力学的特点是知识点的分散性,但各个知识点之间又有相互的交联关系,如何将这些知识点进行整合,使这些知识点成为一个有机的整体,是教师需要重点关注的问题。比如气液两相管内一维流动过程等章节中,内容包括气液两相流的参数概念与计算、管内流型分布及其判断方法、管内流动方程及其积分、截面含气率的计算以及各种摩擦压降的计算等知识点,其中流型分布及其判断方法、截面含气率和摩擦压降均有各种计算模型和方法,且这些模型和方法均在不断的完善补充中。为了让学生明白这些内容间的关系及应用方法,在章节内容开始与讲解结束复习中,构建如图1所示的内容框架图。通过这种归纳与总结,让学生清晰认识内容的结构与知识点的组成,同时也帮学生理清了对管路压降计算的方法与过程。

二、理论教学与工程应用相结合

我校热能与动力工程专业隶属于能源化工系,该专业由1952年华东理工大学成立时所设立的燃料化工专业经过长期的发展调整演变而来,主要涉及天然气、液化石油气、油制气和煤制气的制造、输配和应用。专业培养目标是:培养适应我国社会主义现代化建设需要的德、智、体全面发展的高等工程科学技术人才。学生在校期间完成工程师素质的基本训练,掌握热能与动力工程专业的基础理论和实践知识,成为应用、设计及生产管理的专门人才。具有明确工程应用背景的专业特色和以培养工程技术人才为目标的培养方案,决定了在专业课程的教学中,要理论教学联系实际应用,重视能力的培养。
“多相流体力学”课程不同于基础课,其工程背景和应用性更强,内容更新快,理论体系开放,其教学目的不是单纯传授知识,更重要的是要让学生了解课程所涉及领域的共性规律,举一反三,培养分析问题和解决问题的能力。因此在多相流的教学中,做了以下革新。

摘自:本科毕业论文致谢www.udooo.com

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