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關(guān)鍵詞:高等職業(yè)院校;物流管理;質(zhì)量保障體系
中圖分類(lèi)號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-0118(2012)12-0114-02
高職院校物流專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量保障,實(shí)質(zhì)上是關(guān)注提高教學(xué)質(zhì)量的條件性保障,而非簡(jiǎn)單的、高高在上的監(jiān)控評(píng)價(jià)。在眾多的條件性保障中,居于關(guān)鍵地位的是教學(xué)質(zhì)量觀的保障,即教學(xué)質(zhì)量管理的理念、思想和價(jià)值觀。沒(méi)有科學(xué)的教學(xué)質(zhì)量功能和思想體系,教學(xué)質(zhì)量保障就無(wú)從談起,甚至是一種南轅北轍的保障,會(huì)造成教師的壓抑、憤怒,產(chǎn)生隱性抵制。
一、高校物流管理專(zhuān)業(yè)在教學(xué)質(zhì)量保障體系構(gòu)建方面暴露的問(wèn)題
近年來(lái),很多高校物流管理專(zhuān)業(yè)在教學(xué)質(zhì)量保障體系構(gòu)建方面暴露出一系列問(wèn)題,具體表現(xiàn)在以下幾方面:
(一)實(shí)踐教學(xué)管理工作不到位
目前,大多數(shù)高校沒(méi)有設(shè)置專(zhuān)門(mén)的機(jī)構(gòu)來(lái)負(fù)責(zé)物流管理實(shí)踐實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,缺乏具體的校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地管理制度以及與企業(yè)合作的具體機(jī)制;在具體的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中,學(xué)生實(shí)訓(xùn)前缺乏清晰明確、可操作性強(qiáng)的任務(wù)書(shū),實(shí)訓(xùn)后的評(píng)價(jià)僅停留在形式上,甚至沒(méi)有具體實(shí)習(xí)單位的評(píng)價(jià)意見(jiàn),缺乏系統(tǒng)的考評(píng)體系
(二)培養(yǎng)目標(biāo)定位不明確
由于物流管理專(zhuān)業(yè)是我國(guó)高校新興熱門(mén)專(zhuān)業(yè),一些高校為了搶抓發(fā)展機(jī)遇,在物流管理專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案制訂過(guò)程中缺乏充分的社會(huì)調(diào)研和論證,致使專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及課程的教學(xué)目標(biāo)不夠明確,尤其是實(shí)踐環(huán)節(jié)不足,實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐教學(xué)條件跟不上專(zhuān)業(yè)發(fā)展,造成學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)、技能水平不能適應(yīng)市場(chǎng)需求。
(三)對(duì)“雙師型”教師隊(duì)伍建設(shè)的重視度不夠?qū)е铝藢?zhuān)業(yè)操作技能式教學(xué)內(nèi)容不完善
專(zhuān)業(yè)操作技能式教學(xué)包括認(rèn)知實(shí)習(xí)、校內(nèi)實(shí)訓(xùn)、校外實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。但通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn),多數(shù)高校物流管理專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、場(chǎng)地與師資不足,實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系設(shè)計(jì)不合理,存在“形式主義”現(xiàn)象。缺乏“雙師型”教師導(dǎo)致了校內(nèi)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中學(xué)生缺少參與機(jī)會(huì)和被指導(dǎo)的機(jī)會(huì);畢業(yè)頂崗實(shí)習(xí)多屬“放羊式”,讓學(xué)生自己聯(lián)系單位,自主實(shí)習(xí),既沒(méi)有統(tǒng)一組織,又無(wú)跟蹤指導(dǎo),實(shí)踐教學(xué)效果差。
綜合上述,當(dāng)前物流管理專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量保障體系還不完善,并不能很好地鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,可以說(shuō)教學(xué)質(zhì)量水平不佳。為此,采取具體方法完善物流管理專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量保障體系,保證本專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量,十分重要。下面就針對(duì)以上問(wèn)題,對(duì)如何構(gòu)建一套完善且行之有效的物流管理專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量保障體系進(jìn)行探索和研究。
二、如何構(gòu)建一套完善且行之有效的物流管理專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量保障體系
(一)增強(qiáng)高等職業(yè)物流專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系建設(shè)
健全組織結(jié)構(gòu),完善規(guī)章體制由實(shí)訓(xùn)科、督導(dǎo)室、教學(xué)與科研室構(gòu)成三級(jí)監(jiān)控組織,根抓施(實(shí)際的行為)質(zhì)量監(jiān)控。實(shí)訓(xùn)科是實(shí)訓(xùn)教學(xué)的組織機(jī)構(gòu),根據(jù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)籌劃具體組織安頓學(xué)生的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容;督導(dǎo)室是監(jiān)控執(zhí)行的中心,履行督促檢查、組織協(xié)調(diào)、研究、反饋等職能;教學(xué)與科研室是實(shí)施(實(shí)際的行為)教學(xué)及辦理的實(shí)體,也是實(shí)施(實(shí)際的行為)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控最直接、最關(guān)鍵的組織機(jī)構(gòu)。并且,要保障實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量,還一定有一套完善的辦理規(guī)章體制。要完善和補(bǔ)充現(xiàn)有的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系的各項(xiàng)規(guī)章體制,提升教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系在整個(gè)教學(xué)評(píng)價(jià)體系中的比重。
(二)完善物流專(zhuān)業(yè)及專(zhuān)業(yè)群教學(xué)評(píng)價(jià)監(jiān)督體系建設(shè)
物流流管理專(zhuān)業(yè)的操作性和實(shí)踐性很強(qiáng),為了保證教學(xué)質(zhì)量,確保教學(xué)體系按預(yù)定方式運(yùn)行,必須形成一套完整、科學(xué)、實(shí)效的評(píng)價(jià)監(jiān)督體系。應(yīng)主要由學(xué)院專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)老師和企業(yè)的相關(guān)專(zhuān)家組成,形成定期地由學(xué)生自評(píng)、企業(yè)指導(dǎo)老師評(píng)價(jià)、學(xué)校指導(dǎo)老師評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)體系。同時(shí)要注重事前與事中的監(jiān)控與評(píng)價(jià)。既要對(duì)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)過(guò)程實(shí)行全程督導(dǎo)監(jiān)控,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,又要通過(guò)學(xué)生的職業(yè)技能狀況、企業(yè)對(duì)學(xué)生工作表現(xiàn),以及學(xué)生就業(yè)情況的反饋,研究教學(xué)管理存在的問(wèn)題,進(jìn)而提出解決問(wèn)題的方案,充分發(fā)揮評(píng)價(jià)監(jiān)控作用,保證物流管理專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)考核體系的有效執(zhí)行,促使物流管理專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系持續(xù)健康發(fā)展。
(三)加強(qiáng)“雙師型”教師隊(duì)伍建設(shè)
高職院校物流專(zhuān)業(yè)教師對(duì)自己教學(xué)質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn),就是能否將物流專(zhuān)業(yè)知識(shí)心理學(xué)化,能否有恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)、科學(xué)的施教,從而形成學(xué)生的應(yīng)用能力,這對(duì)高職院校的教師顯得尤為重要。
教學(xué)師資隊(duì)伍是開(kāi)展教學(xué)的重要保證,也是拓寬實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)。高職物流管理專(zhuān)業(yè)的教學(xué)質(zhì)量保障體系要求指導(dǎo)教師既要具有一定的專(zhuān)業(yè)理論水平,又要有較強(qiáng)的實(shí)踐操作技能,具備“雙師型”素質(zhì)。沒(méi)有高素質(zhì)的“雙師型”實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍,實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量得不到保證,教學(xué)的任務(wù)和目標(biāo)也就不可能完成。在實(shí)際工作中,應(yīng)在以下方面繼續(xù)努力:一是堅(jiān)持教師持證上崗,要求實(shí)踐教學(xué)物流指導(dǎo)教師必須有相關(guān)職業(yè)資格證書(shū);二是聘請(qǐng)物流企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理人員擔(dān)任實(shí)踐指導(dǎo)教師,發(fā)揮兼職教師的互補(bǔ)作用;三是選派專(zhuān)業(yè)教師定期到物流企業(yè)掛職鍛煉,提高教師的創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力;四是進(jìn)行人事制度改革,改變傳統(tǒng)的學(xué)術(shù)型教師考核評(píng)價(jià)體系,鼓勵(lì)專(zhuān)業(yè)教師深入物流企業(yè)一線,參與經(jīng)營(yíng)管理。
(四)制定物流管理實(shí)踐教學(xué)體系
實(shí)踐教學(xué)是高職院校培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié),也是衡量一所院校辦學(xué)水平的重要因素。物流管理實(shí)踐教學(xué)體系是圍繞物流管理專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),通過(guò)課程和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的合理配置,建立起來(lái)的與理論教學(xué)體系相輔相成的教學(xué)體系,由目標(biāo)體系、內(nèi)容體系、管理體系和保障體系等部分有機(jī)構(gòu)成,貫穿于物流人才培養(yǎng)的全過(guò)程。它既是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的物流管理理論知識(shí)和技能,分析解決實(shí)際工作中各種問(wèn)題能力的有效方法,也是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行全面綜合考核的重要方式?,F(xiàn)代物流業(yè)的快速發(fā)展,不僅要求高職院校培養(yǎng)的物流管理人才有很強(qiáng)的技術(shù)性,而且也要求有很強(qiáng)的職業(yè)性??茖W(xué)有效的實(shí)踐教學(xué)體系是高職物流管理人才培養(yǎng)水平提高的有力保證。
總而言之,從增強(qiáng)高等職業(yè)物流專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系建設(shè)完善物流專(zhuān)業(yè)及專(zhuān)業(yè)群教學(xué)評(píng)價(jià)監(jiān)督體系建設(shè),師資隊(duì)伍建設(shè)和實(shí)踐教學(xué)建設(shè)等方面入手,建立高職物流專(zhuān)業(yè)質(zhì)量市場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)制,用市場(chǎng)力保障高職物流專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量。高職物流專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量保障機(jī)制,要以市場(chǎng)機(jī)制為核心。高職院校要對(duì)物流專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控,將人才培養(yǎng)質(zhì)量作為衡量一所高職院校水平的重要指標(biāo),用畢業(yè)和就業(yè)率、高職院校對(duì)社會(huì)的服務(wù)、社會(huì)對(duì)高職院校物流專(zhuān)業(yè)畢業(yè)的歡迎程度等來(lái)約束高職院校提高自己的專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)、社會(huì)聲譽(yù)與人才質(zhì)量。用市場(chǎng)來(lái)檢驗(yàn)高職院校物流專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量,促進(jìn)物流專(zhuān)業(yè)及專(zhuān)業(yè)群教學(xué)質(zhì)量保障體系建設(shè)。
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關(guān)鍵詞:流體力學(xué);教學(xué)改革;探討
中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
流體力學(xué)是一門(mén)研究流體運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律以及流體與物體之間的相互作用力的學(xué)科,它作為一門(mén)嚴(yán)密的且應(yīng)用面很廣的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科,是以數(shù)學(xué)、物理學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的,也是土木、機(jī)械、動(dòng)力、水利、環(huán)境等學(xué)科的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課程。改革開(kāi)放以來(lái),雖然各院校在該課程教學(xué)實(shí)踐中都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)并取得了不少成果,但是在該課程建設(shè)中仍存在著許多問(wèn)題。論文結(jié)合教學(xué)現(xiàn)狀,從學(xué)生興趣培養(yǎng)、教學(xué)方法改革以及師資隊(duì)伍建設(shè)三方面探討提高流體力學(xué)教學(xué)水平的方法。
一、 流體力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀
流體力學(xué)是一門(mén)主要研究流體平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)科學(xué),具有理論性強(qiáng)、工程實(shí)際應(yīng)用廣、概念和方程較多且易混淆、對(duì)學(xué)生高等數(shù)學(xué)知識(shí)及綜合分析和處理問(wèn)題能力要求較高等特點(diǎn)。流體力學(xué)建立在理論、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)三大技術(shù)手段之上,是化工、土木、機(jī)械等眾多學(xué)科或?qū)I(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科。另外,流體力學(xué)在環(huán)境工程設(shè)計(jì)和實(shí)際工程中也有著廣泛的應(yīng)用,是水處理設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用的必備知識(shí),以及生態(tài)分析的重要理論基礎(chǔ)。同時(shí),流體力學(xué)是環(huán)境工程與其他學(xué)科體系溝通的橋梁,這個(gè)橋梁作用是其他基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課無(wú)法替代的,直接影響到環(huán)境工程學(xué)科體系的完善性。因此,提高流體力學(xué)課教學(xué)質(zhì)量,使學(xué)生學(xué)好本門(mén)課程,培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力,對(duì)流體力學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行改革以適應(yīng)學(xué)科發(fā)展顯得十分必要。
目前國(guó)內(nèi)院校的流體力學(xué)課程教學(xué)過(guò)程大體可歸納為“課前預(yù)習(xí)、課堂教師講授、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、課后教師評(píng)閱”的四段串行模式。實(shí)踐證明,這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式在強(qiáng)化理論教學(xué)成果以及動(dòng)手能力的培養(yǎng)方面效果比較顯著,然而在創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)方面卻收效甚微。原因在于:①理論教學(xué)中注重經(jīng)驗(yàn)理論與公式的講解,而公式多且乏味,導(dǎo)致教師難教,學(xué)生難懂,課堂教學(xué)缺乏生動(dòng)性。另外,本科流體力學(xué)理論教學(xué)模式多為填鴨式教育,對(duì)學(xué)生而言,流體力學(xué)課缺少客觀體驗(yàn),理論抽象,不易理解,而由此帶來(lái)了一系列的問(wèn)題是現(xiàn)在流體力學(xué)課程教學(xué)的主要障礙;②目前,大部分院校的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多采用傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),每一學(xué)生進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)完全相同,教師由實(shí)驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)。雖然實(shí)驗(yàn)有利于增進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,但此手段不能激發(fā)學(xué)生的積極性,無(wú)法體現(xiàn)學(xué)生的主體性,也不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性[1]。由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容多數(shù)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),在按既定的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方案實(shí)踐的過(guò)程中,學(xué)生所得到的主要是從理論知識(shí)到實(shí)踐成果的收獲,而教師的作用主要是理論知識(shí)的傳授,具體實(shí)驗(yàn)的演示、引導(dǎo)與糾錯(cuò),甚至有時(shí)會(huì)耳提面命,因此學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的創(chuàng)造性很難有機(jī)會(huì)得到展示。
因此,采用一種有效的教學(xué)方法進(jìn)行流體力學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,以提高流體力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量,并對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)產(chǎn)生積極的影響,從而促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新性的培養(yǎng)非常有必要。
二、 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)邏輯思維的興趣
學(xué)生對(duì)任何概念和公式的形成、理解有一個(gè)過(guò)程,而在流體力學(xué)中,這些概念、公式又較為抽象,要求學(xué)生具備較強(qiáng)的邏輯思維能力,因此,根據(jù)學(xué)生掌握知識(shí)的快慢,耐心引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行邏輯思維,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)邏輯思維的興趣,使他們產(chǎn)生對(duì)邏輯推理的愛(ài)好,就成為教學(xué)中的關(guān)鍵。例如,流體力學(xué)中的三大方程――連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程需通過(guò)輸運(yùn)公式逐步推導(dǎo)而來(lái),如此的教學(xué)安排便使知識(shí)較為系統(tǒng)、連貫、緊湊,并有利于認(rèn)識(shí)各個(gè)方程的物理意義。而輸運(yùn)公式的推導(dǎo)由于邏輯性較強(qiáng),講授時(shí)就需要花費(fèi)較多的學(xué)時(shí)和精力來(lái)理清邏輯思路,理解每一步推導(dǎo)中的物理含義和數(shù)學(xué)要領(lǐng),使學(xué)生對(duì)輸運(yùn)公式有一個(gè)清晰準(zhǔn)確地理解。最后,將輸運(yùn)公式中的物理量換成質(zhì)量、動(dòng)量、能量即可得出連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程,如此便形成了較為完整的邏輯演繹體系。此種方式不僅使理論教學(xué)更加清晰明了,而且會(huì)使學(xué)生對(duì)將要學(xué)習(xí)的知識(shí)接受產(chǎn)生極大興趣,具有更加強(qiáng)烈的探索感和求知欲。
三、 教學(xué)方法探討
教學(xué)方法作為聯(lián)結(jié)教師和學(xué)生的重要紐帶,在提高教學(xué)質(zhì)量方面起著重要的保證作用。為了更好地適應(yīng)學(xué)科發(fā)展要求,工科“流體力學(xué)”課程方法的改革勢(shì)在必行,作者結(jié)合自身多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),針對(duì)該課程特點(diǎn),認(rèn)為應(yīng)該在以下幾個(gè)方面進(jìn)行課程教學(xué)方法改革。
(1)重視緒論課的作用
部分教師認(rèn)為緒論課僅是對(duì)流體力學(xué)的簡(jiǎn)單介紹,作用不大,所以對(duì)緒論的授課過(guò)程照本宣科、枯燥無(wú)味。其實(shí)緒論課對(duì)整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的成功與否起了至關(guān)重要的作用,它不僅是學(xué)生了解流體力學(xué)課程的窗口,也是教師教學(xué)水平的第一次展示。
講授緒論課的較好方法是介紹流體力學(xué)的成就、發(fā)展方向、廣闊前景及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用等。教師要注重講解流體力學(xué)知識(shí)在工程中的應(yīng)用,特別是教師自己承擔(dān)的科研項(xiàng)目,以展示流體力學(xué)在科學(xué)和工程技術(shù)中所取得的輝煌成就[2]。例如,通過(guò)介紹流體力學(xué)理論在“神舟號(hào)”系列飛船上的廣泛應(yīng)用,使學(xué)生明白流體力學(xué)這門(mén)相對(duì)古老的學(xué)科還具有旺盛的生命力;通過(guò)介紹美國(guó)華盛頓州的塔科馬懸索橋在1940年秋天的大風(fēng)中倒塌的例子,說(shuō)明在實(shí)際工程中忽視流體力學(xué)會(huì)造成巨大的災(zāi)難[3]。另外,流體力學(xué)的發(fā)展史對(duì)于激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情也有著非常重要的作用。在上課的同時(shí),要善于借助互聯(lián)網(wǎng),及時(shí)的將一些重要理論的發(fā)展過(guò)程、重要研究成果展現(xiàn)在學(xué)生的面前[4]。
(2)從實(shí)例中引出教學(xué)內(nèi)容
流體力學(xué)雖有概念多、邏輯性強(qiáng)、理論上較難理解的特點(diǎn),但卻與生活和生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)。在具體教學(xué)內(nèi)容的講解過(guò)程中,穿插一些生活中的現(xiàn)象,并結(jié)合課本中的理論“雙管齊下”,利用學(xué)生求趣、求新、求知的心理,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握教學(xué)內(nèi)容。例如,在講流體粘性時(shí),比較水的粘性和油的粘性;在講流體靜力學(xué)知識(shí)時(shí),可講一些水庫(kù)垮壩事件,主要是設(shè)計(jì)時(shí)有缺陷和施工存在著質(zhì)量問(wèn)題,不能承受水對(duì)壁面的靜壓力。另外,還可以進(jìn)行一些相關(guān)事例的延伸,如是否建設(shè)三峽工程時(shí)流體力學(xué)專(zhuān)家的爭(zhēng)論,通過(guò)分析得到的建設(shè)三峽工程必要性的結(jié)論等,使學(xué)生切實(shí)體會(huì)到學(xué)好流體力學(xué)的重要性[5]。利用這些鮮活的事例,使課堂教學(xué)更生動(dòng)、更有意義。
(3)師生互動(dòng),培養(yǎng)良好學(xué)風(fēng)
調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)風(fēng),提高學(xué)生綜合素質(zhì),是加強(qiáng)流體力學(xué)教學(xué)效果的重要條件。作者在每次講課后都會(huì)對(duì)本次課程的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié),然后下次課隨機(jī)抽取部分學(xué)生回顧上次課的內(nèi)容,并讓其他學(xué)生作出補(bǔ)充和建議。在課堂上,多為學(xué)生提供隨堂練習(xí)的機(jī)會(huì),師生互相之間進(jìn)行探討和思考,針對(duì)練習(xí)中的問(wèn)題講解做題思路和方法,給予糾正和補(bǔ)充。這種授課模式充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性,課堂氣氛活躍,有利于拓寬學(xué)生的思維深度,查漏補(bǔ)缺。學(xué)風(fēng)對(duì)于任何一門(mén)課程教學(xué)的成功與否都起到了非常關(guān)鍵的作用,所以從第一堂課、第一次作業(yè)就要嚴(yán)格要求學(xué)生,對(duì)作業(yè)的批改做到一絲不茍,指出其作業(yè)中的各種問(wèn)題并要求其修改。例如,要求學(xué)生對(duì)作業(yè)中的每道題,在解答時(shí)必須寫(xiě)出已知、求解,并畫(huà)出相應(yīng)圖示,這些小細(xì)節(jié)可以幫助學(xué)生以簡(jiǎn)明的方式加深理解題意,取得了較好的效果。
(4)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)
流體力學(xué)按研究方法可以分為理論流體力學(xué)、實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)。實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)是理論流體力學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ),是計(jì)算流體力學(xué)的檢驗(yàn)依據(jù)。因此,實(shí)驗(yàn)教學(xué)在流體力學(xué)教學(xué)中有著極其重要的地位。流體力學(xué)中的公式繁多,難以記憶,難以理解,通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)公式的感性認(rèn)識(shí),有助于學(xué)生深刻理解公式和概念的物理意義。例如,在講解伯努利方程意義的時(shí)候,單從公式上講解并不形象,通過(guò)能量方程實(shí)驗(yàn),可以使學(xué)生非常直觀的理解伯努利方程中每一項(xiàng)對(duì)應(yīng)的意義。對(duì)于沒(méi)有開(kāi)的實(shí)驗(yàn)課,通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)上收集照片、視頻等展示給學(xué)生,也可提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解[6]。
(5)傳統(tǒng)教學(xué)方式和多媒體技術(shù)互補(bǔ)
過(guò)去,流體力學(xué)課程在教學(xué)手段上采用板書(shū)教學(xué),這種方式能夠在教師的書(shū)寫(xiě)和同步的講解中促進(jìn)學(xué)生的積極思維與參與意識(shí),但對(duì)教學(xué)內(nèi)容中比較抽象的概念、復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象和流動(dòng)規(guī)律,很難用語(yǔ)言和文字準(zhǔn)確、形象地描述。多媒體教學(xué)最大的優(yōu)點(diǎn)是形象、生動(dòng)、具體、直觀、易于理解且信息量大,但也有不能突出推導(dǎo)過(guò)程和思維、學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握比較膚淺的一些弊端。將傳統(tǒng)教學(xué)方法和多媒體技術(shù)綜合應(yīng)用于教學(xué)過(guò)程是一種很好的方法,在講授偏重于推導(dǎo)過(guò)程的內(nèi)容時(shí)采用傳統(tǒng)授課方式,而講授直觀形象的內(nèi)容時(shí)采用多媒體教學(xué)方法,做到取長(zhǎng)補(bǔ)短、優(yōu)化組合,會(huì)獲得較好的教學(xué)效果[7]。
四、師資隊(duì)伍的建設(shè)
為適應(yīng)素質(zhì)教育的需要,教師不僅要掌握先進(jìn)的教學(xué)手段,而且要努力研究實(shí)施素質(zhì)教育的教學(xué)方法。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,要靈活應(yīng)用各種教學(xué)方法,并且要善于歸納總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),虛心向有經(jīng)驗(yàn)的教師請(qǐng)教,同時(shí)要高度重視學(xué)生的反饋信息,不斷調(diào)整自己的教學(xué)思路,只有這樣才能逐步提高自己的教學(xué)水平。社會(huì)發(fā)展對(duì)教師的自身素質(zhì)提出了更高的要求,教師要明確教學(xué)水平的提高和發(fā)展是一個(gè)畢生的過(guò)程,教師應(yīng)該不斷開(kāi)闊視野,更新知識(shí)體系,才能形成對(duì)流體力學(xué)更深層次的理解和認(rèn)識(shí)。
五、 結(jié)論
論文結(jié)合流體力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀,從學(xué)生興趣培養(yǎng)、教學(xué)方法改革及師資隊(duì)伍建設(shè)三方面論述的教學(xué)方法,將教與學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái),使枯燥的流體力學(xué)課堂變得生動(dòng)活潑,多方面激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性及創(chuàng)造性。將上述方法運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐后發(fā)現(xiàn),該方法能夠有效的提高流體力學(xué)課程的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)
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[6]岳建芝,李剛.流體力學(xué)教學(xué)中的幾點(diǎn)體會(huì)[J].科技信息,2009(29):187
關(guān)鍵詞:流體力學(xué);課程教學(xué);課程考核;改革
中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)17-0091-03
《流體力學(xué)》是我校環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的基礎(chǔ)理論課程。流體力學(xué)是應(yīng)用力學(xué)的一個(gè)分支,它以物理學(xué)為基礎(chǔ),力學(xué)為依據(jù),以數(shù)學(xué)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)及計(jì)算機(jī)為工具,研究流體平衡和運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律,以及流體與固體的相互作用力。作為一門(mén)實(shí)用的工程科學(xué),流體力學(xué)有比較完整的體系,它不但可以獨(dú)立解決一些工程實(shí)際問(wèn)題,而且可以為學(xué)習(xí)多種工程專(zhuān)業(yè)課打下必要的基礎(chǔ)。其任務(wù)在于使學(xué)生掌握流體力學(xué)的基本理論、基本計(jì)算方法、基本實(shí)驗(yàn)技能以及在工程實(shí)際中的初步應(yīng)用。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生初步具備分析和解決實(shí)際流體力學(xué)問(wèn)題的能力,并對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及將來(lái)從事相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工作和科研打下良好的基礎(chǔ)。多年來(lái),流體力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容主要是經(jīng)典的流體力學(xué)理論和傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)分析方法,偏重于理論分析,教學(xué)內(nèi)容比較抽象和單一,不能反映當(dāng)前流體力學(xué)學(xué)科發(fā)展的趨勢(shì),不利于拓寬學(xué)生的知識(shí)面、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。具體可以概括為以下幾點(diǎn):
1.流體力學(xué)的教學(xué)大綱不適應(yīng)高等教育改革發(fā)展的需要,對(duì)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)基本要求的定位不準(zhǔn),與培養(yǎng)目標(biāo)的要求不太一致。
2.流體力學(xué)教學(xué)與環(huán)境工程其他專(zhuān)業(yè)課程結(jié)合不緊,導(dǎo)致許多畢業(yè)生在從事環(huán)境工程過(guò)程中感覺(jué)到流體力學(xué)對(duì)環(huán)境工程的指導(dǎo)作用不明顯。
3.流體力學(xué)中的部分概念與化工原理中的內(nèi)容相重復(fù)。
4.流體力學(xué)教材中缺乏反映近代科技成果的新內(nèi)容和流體力學(xué)的新發(fā)展,與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展聯(lián)系不緊密。
5.教學(xué)方法和教學(xué)手段沒(méi)有考慮到學(xué)生主體。
6.流體力學(xué)教學(xué)中沒(méi)有引入演示實(shí)驗(yàn),將其中抽象的物理過(guò)程和物理圖像形象化、直觀化,學(xué)生不容易深刻理解和掌握。
7.成績(jī)?cè)u(píng)定形式單一,不能全面地考核學(xué)生所學(xué)知識(shí)和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。考核形式基本上是通過(guò)學(xué)期末的一次性閉卷考試完成,試卷題型也大都為考察課程主要知識(shí)內(nèi)容點(diǎn)的選擇題、填空題、計(jì)算題、證明題等,這種考核形式有引導(dǎo)學(xué)生死記硬背的傾向,缺乏對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的考核。
這些問(wèn)題的存在導(dǎo)致在學(xué)生心目中,流體力學(xué)似乎沒(méi)有其他專(zhuān)業(yè)課重要,是一門(mén)可學(xué)可不學(xué)的課程。因此,傳統(tǒng)的教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、成績(jī)?cè)u(píng)定不能適應(yīng)流體力學(xué)教學(xué)的需要,必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗母铮瑯?gòu)建面向工程的教學(xué)體系,注重實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練,搭建能力培養(yǎng)平臺(tái),建立更科學(xué)的考核機(jī)制,以適應(yīng)形勢(shì)的變化發(fā)展。目前,我國(guó)高校所使用的流體力學(xué)教材主要有毛根海編著的《應(yīng)用流體力學(xué)》、李玉柱、苑明順編著的《流體力學(xué)》、丁祖榮編著的《流體力學(xué)》、汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學(xué)》。我校選用汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學(xué)》作為指定教材。2012年,在認(rèn)真梳理流體力學(xué)、化工原理及環(huán)境工程相關(guān)學(xué)科教學(xué)內(nèi)容與環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上,對(duì)流體力學(xué)教學(xué)大綱進(jìn)行了修訂、對(duì)教學(xué)手段進(jìn)行改進(jìn),制作完成了與汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學(xué)》相配套的多媒體課件,并在教學(xué)中投入使用,取得了良好的教學(xué)效果。
一、修訂教學(xué)大綱
根據(jù)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)修訂原有的教學(xué)大綱,使教學(xué)目標(biāo)的工科特色更加明顯。
二、改革教學(xué)內(nèi)容
1.刪減與化工原理重復(fù)的內(nèi)容,對(duì)這部分知識(shí)點(diǎn),把講授的重點(diǎn)放在深化和提高上。
2.將流體的物理性質(zhì)、靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、水頭損失和水力計(jì)算作為教學(xué)的重點(diǎn)。
3.大幅增加適應(yīng)環(huán)境工程實(shí)踐需要的內(nèi)容,引入一些環(huán)境工程案例,讓同學(xué)們未進(jìn)入社會(huì)就能體會(huì)到流體力學(xué)對(duì)環(huán)境工程的指導(dǎo)作用
三、改革教學(xué)方法
新生入學(xué)開(kāi)始就召開(kāi)師生見(jiàn)面會(huì),讓學(xué)科負(fù)責(zé)人講解專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案,有經(jīng)驗(yàn)的教師教授如何進(jìn)入大學(xué)里的學(xué)習(xí)狀態(tài),引導(dǎo)新生盡快適應(yīng)大學(xué)的教育環(huán)境和人文環(huán)境,樹(shù)立全面人才培養(yǎng)的理念以及與之對(duì)應(yīng)的教學(xué)模式、考核體系等內(nèi)容。讓新生對(duì)自己的大學(xué)生活作全局規(guī)劃,從獲得知識(shí)、提高專(zhuān)業(yè)技能的方式方法上不斷開(kāi)拓思維,尋求自己的努力方向。改變傳統(tǒng)的“注入式”傳授知識(shí)的教學(xué)方法,采用注重培養(yǎng)實(shí)踐能力的教學(xué)方法,針對(duì)具體教學(xué)內(nèi)容,靈活采用內(nèi)容講授、課堂討論、雙向交流、問(wèn)題思考、習(xí)題訓(xùn)練、器材設(shè)計(jì)與制作、企業(yè)觀摩考察等多種形式,使學(xué)生能較好地掌握流體力學(xué)的基本概念、基本規(guī)律,掌握分析解決流體力學(xué)問(wèn)題的方法和思路,并使解決問(wèn)題的能力得以提高。每次上新的章節(jié)時(shí),先提出一些與環(huán)境工程實(shí)踐密切相關(guān)的問(wèn)題,然后告訴學(xué)生這一章節(jié)要學(xué)習(xí)的內(nèi)容,通過(guò)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí),就可以運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)知識(shí)解決這些實(shí)際問(wèn)題,讓學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí),就不會(huì)盲目地學(xué),激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。如在流體的物理性質(zhì)一章導(dǎo)入的階段提出“為什么經(jīng)驗(yàn)豐富的司機(jī),總是要發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱一段時(shí)間后才開(kāi)始行駛”?在流體靜力學(xué)章節(jié)以“為什么點(diǎn)滴吊瓶的液體逐漸減少時(shí)而藥液的流速卻不變”?流體動(dòng)力學(xué)中以“為什么飛機(jī)的頭部有一根長(zhǎng)長(zhǎng)的針狀物”等來(lái)導(dǎo)入。學(xué)完一個(gè)章節(jié)后,再告訴他們由于課堂教學(xué)時(shí)間有限,還有很多問(wèn)題的解決需要更多的知識(shí),引導(dǎo)大家自學(xué)。特別是課程教學(xué)已經(jīng)過(guò)半以后,學(xué)生的基本流體力學(xué)知識(shí)有些儲(chǔ)備后,要鼓勵(lì)、啟發(fā)、指導(dǎo)有興趣的同學(xué)做一些拓展性的學(xué)習(xí)和思考,參與老師的科研或自己做些發(fā)明創(chuàng)造,如教學(xué)模具、實(shí)驗(yàn)器具等科技作品,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這時(shí)我會(huì)帶些有興趣的同學(xué)到污水處理廠、環(huán)??萍脊救⒂^考察,了解企事業(yè)的技術(shù)需求和科技難題,和同學(xué)們一起思考探索問(wèn)題的解決方案。針對(duì)流體力學(xué)中的概念和規(guī)律比較抽象和枯燥的特點(diǎn),采用多媒體輔助教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合的教學(xué)手段,綜合運(yùn)用圖像、文字、動(dòng)畫(huà)等展現(xiàn)圖文并茂的教學(xué)內(nèi)容,運(yùn)用視覺(jué)效應(yīng)加強(qiáng)教學(xué)效果、擴(kuò)大知識(shí)面。例如,流體動(dòng)力學(xué)章節(jié)中講述流線的性質(zhì)時(shí),我引入草原上的老鼠在夏天躲在洞穴里納涼的圖片。洞穴靠下風(fēng)口堆了一個(gè)土包,外面涼爽的風(fēng)能吹進(jìn)洞穴,若下風(fēng)口沒(méi)有土包,涼風(fēng)進(jìn)不去。以這種生動(dòng)的形式展現(xiàn)課程內(nèi)容,而不是簡(jiǎn)單地播放幻燈片。學(xué)生不僅學(xué)到了知識(shí),而且感受到知識(shí)的生動(dòng)有趣性。對(duì)于重點(diǎn)內(nèi)容,要嚴(yán)格進(jìn)行板書(shū)推導(dǎo),一方面有利于學(xué)生理清思路;另一方面,有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng),不能簡(jiǎn)單地把熱熱鬧鬧當(dāng)做生動(dòng)有趣。對(duì)一些工程或生活中碰到的案例或常識(shí),也不太容易做課堂實(shí)驗(yàn)時(shí),可以通過(guò)一些課件來(lái)模擬。將理論知識(shí)與視頻、動(dòng)畫(huà)、工程案例、生活常識(shí)相結(jié)合,調(diào)動(dòng)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)激情,使其從被動(dòng)式聽(tīng)課轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)式欣賞知識(shí)。如在流體動(dòng)力學(xué)章節(jié),我引入了美國(guó)南北戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期的彼得斯堡戰(zhàn)役的一段視頻:講述一個(gè)叫普萊曾茨的士兵,運(yùn)用流體力學(xué)知識(shí)解決地道通風(fēng)的問(wèn)題,巧妙地將叛軍的防御陣地炸毀。這些視頻、動(dòng)畫(huà)、案例中的氛圍、情景不僅啟發(fā)了他們的思維,更讓他們享受到聽(tīng)課的樂(lè)趣,激發(fā)了其學(xué)習(xí)的積極性。
四、引入演示實(shí)驗(yàn)
整合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)中心、環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)室、環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的資源,自行搭建或購(gòu)置一些演示實(shí)驗(yàn)裝置,將演示實(shí)驗(yàn)引入流體力學(xué)課堂,使流體力學(xué)中抽象的物理過(guò)程和物理圖像變得形象、直觀和可信,使教學(xué)內(nèi)容更有表現(xiàn)力,便于學(xué)生深刻理解和掌握。若暫時(shí)沒(méi)有條件,也要積極引入一些相關(guān)實(shí)驗(yàn)或?qū)嵗囊曨l,播放給同學(xué)們學(xué)習(xí)。如伯努利方程式是流體力學(xué)教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn),非常抽象。因此,在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí),我就在課堂上做些表面上看起來(lái)匪夷所思的實(shí)驗(yàn),但卻可以用伯努利方程式很容易解釋這種現(xiàn)象。例如嘴用力吹一個(gè)漏斗,乒乓球而不落地。學(xué)生非常驚詫這個(gè)現(xiàn)象,立刻想知道為什么會(huì)這樣,學(xué)習(xí)的積極性立刻被調(diào)動(dòng)起來(lái)。然后在黑板上畫(huà)出示意圖,再用伯努利方程式解釋?zhuān)瑢W(xué)生就會(huì)理解透徹、記憶深刻。
五、加強(qiáng)素質(zhì)拓展
鼓勵(lì)學(xué)生積極與工程、生活、生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合,制作小發(fā)明小創(chuàng)造,參與科學(xué)研究、社會(huì)調(diào)查等。如在教學(xué)過(guò)程中,我多次組織學(xué)生參與各類(lèi)科研論文大賽、發(fā)明大賽,取得了不錯(cuò)的成績(jī)。通過(guò)這些鍛煉,不僅加深了學(xué)生對(duì)課程的理解,更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的能力,增強(qiáng)了學(xué)生的自信心。積極組織學(xué)生參與本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃、優(yōu)秀畢業(yè)論文培育計(jì)劃、大學(xué)生科研論文大賽、大學(xué)生專(zhuān)利發(fā)明大賽以及環(huán)境與健康協(xié)會(huì)等;參與污水處理廠、環(huán)保部門(mén)、環(huán)保企業(yè)及各類(lèi)生產(chǎn)單位的科研、生產(chǎn)工作。通過(guò)創(chuàng)建實(shí)習(xí)基地、培訓(xùn)基地、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、技術(shù)咨詢(xún)、項(xiàng)目合作等形式,獲得與流體力學(xué)有關(guān)的技術(shù)難題。再以這些問(wèn)題為范例,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察、技術(shù)交流、故障診斷、問(wèn)題分析、解決方案、實(shí)施效果等環(huán)節(jié),供學(xué)生學(xué)習(xí)參考。不僅解決了工程實(shí)際問(wèn)題,而且開(kāi)闊了學(xué)生的視野。讓學(xué)生預(yù)先進(jìn)入工作角色,以業(yè)務(wù)需求帶動(dòng)求知欲望。只有在實(shí)際工作中,學(xué)生才能對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的應(yīng)用、交叉學(xué)科之間的作用以及教學(xué)科研的關(guān)系有越來(lái)越明晰的認(rèn)識(shí),對(duì)于專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)重點(diǎn)、專(zhuān)業(yè)知識(shí)的獲取有更明確的思路。
六、改革考核方法
教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革,必須與課程考核方法的改革相配套。為了提升考核環(huán)節(jié)對(duì)于人才培養(yǎng)的支撐度,推動(dòng)教學(xué)理念與內(nèi)容、方式與方法的變革,切實(shí)發(fā)揮課程考核對(duì)教學(xué)效果的檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)作用,我校于2011年制定了本科生課程考試管理辦法,2013年制定了全面提高本科教學(xué)質(zhì)量的實(shí)施意見(jiàn),2014年學(xué)校啟動(dòng)教學(xué)考核改革試點(diǎn)工作,《流體力學(xué)》是我校第一批立項(xiàng)的課程考核改革試點(diǎn)課程。在新的考核方案中,我更加注重學(xué)生對(duì)基本概念、基本規(guī)律的理解,學(xué)生分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。實(shí)行過(guò)程化考核、多種形式的考核。全面考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度、概括能力和綜合應(yīng)用水平。可以單元測(cè)試時(shí)采用開(kāi)卷考試,期末考試采用半開(kāi)卷考試,試題有一半是自己出的試題??己嗽囶}中的開(kāi)發(fā)性試題就是用所學(xué)流體力學(xué)知識(shí)解釋、處理日常生活、工程中的現(xiàn)象等。
1.豐富考核方式。緊扣課程目標(biāo),選擇能夠全面衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核方式。將筆試、討論、口試、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、調(diào)查報(bào)告等多種形式相結(jié)合,將知識(shí)理論識(shí)記的考察與分析解決問(wèn)題能力的檢驗(yàn)并重,對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)地評(píng)價(jià)。
2.強(qiáng)化全程評(píng)價(jià)。把課程考核貫穿于教學(xué)的全過(guò)程,將過(guò)程評(píng)價(jià)與終結(jié)評(píng)價(jià)相結(jié)合,設(shè)計(jì)不同階段、不同方式考核的分值比例,對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行有效評(píng)價(jià),改變“一考定成敗”的現(xiàn)象,扭轉(zhuǎn)“期末突擊死記硬背”的不良學(xué)風(fēng)。過(guò)程考核在評(píng)定學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的同時(shí),加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度等非智力因素的考察,分課堂表現(xiàn)和課下表現(xiàn),各占總成績(jī)的10%。過(guò)程考核成績(jī)占總成績(jī)的30%,期末考核占總成績(jī)的50%。過(guò)程考核有章節(jié)考核、期中考核和歸納總結(jié)考核。章節(jié)考核分3次進(jìn)行,考核形式為開(kāi)卷,每次5分,滿(mǎn)分為15;期中考核,考核形式為開(kāi)卷,滿(mǎn)分為10分。每次考核用兩套試題,一半學(xué)生用A試題,一半同學(xué)用B試題,學(xué)生預(yù)先不知道自己拿到何種試題;歸納總結(jié)能力考核,學(xué)生根據(jù)自己對(duì)課程的把握、見(jiàn)解出一份合適的試卷,教師據(jù)此評(píng)分,滿(mǎn)分為5分。期末考核的考試形式為半開(kāi)卷(一張復(fù)習(xí)紙的開(kāi)卷考試),試題范圍覆蓋教學(xué)大綱,沒(méi)有課本中能直接找到的概念性記憶性試題,但又要熟記并靈活運(yùn)用課本知識(shí),強(qiáng)調(diào)知識(shí)的綜合應(yīng)用和實(shí)踐運(yùn)用。題型包括選擇題、計(jì)算題、作圖題、項(xiàng)目設(shè)計(jì)型和開(kāi)放性試題。建立電子試題庫(kù),實(shí)行抽題組卷,實(shí)現(xiàn)教考分離。試題庫(kù)中有一半是學(xué)生出的試題(由教師篩選出優(yōu)質(zhì)的試題,或稍作修改),一半為教師出的試題。
3.優(yōu)化考核內(nèi)容。以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展為原則,選擇考核內(nèi)容。在評(píng)定學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能的同時(shí),突出對(duì)學(xué)生分析解決問(wèn)題、動(dòng)手能力及綜合素質(zhì)的考察。采用體現(xiàn)創(chuàng)新特點(diǎn)的考試題型,以適應(yīng)學(xué)科專(zhuān)業(yè)與相關(guān)行業(yè)發(fā)展的新要求。堅(jiān)持合理性原則,考核內(nèi)容的選擇符合考核課程目標(biāo)的要求。理論知識(shí)考核的重點(diǎn)為課程知識(shí)體系中核心要點(diǎn)、基本原理的理解與運(yùn)用;實(shí)踐知識(shí)方面突出對(duì)操作流程的熟悉程度、實(shí)踐結(jié)果分析運(yùn)用能力的檢測(cè);綜合素質(zhì)方面的考察堅(jiān)持以能否有效支撐專(zhuān)業(yè)發(fā)展為標(biāo)準(zhǔn)。課程考核綜合考慮各方面因素,首先是課堂表現(xiàn),即學(xué)習(xí)態(tài)度,考核實(shí)行扣分制,滿(mǎn)分為10分。如上課曠課、玩手機(jī)、聽(tīng)音樂(lè)、交頭接耳等,第一次扣1分,第二次扣2分,第三次扣5分,四次以上全扣。其次是作業(yè)考核,滿(mǎn)分為10分。作業(yè)次數(shù)為7,交1次作業(yè)得1分,總作業(yè)次數(shù)分為7;質(zhì)量分為3,視工整度、正確率給分。
4.暢通信息反饋??己私Y(jié)果及時(shí)上網(wǎng)公布,學(xué)生可以查看自己的考核成績(jī),對(duì)自己前段時(shí)間的學(xué)習(xí)效果有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí),及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性。切實(shí)發(fā)揮課程考核對(duì)教學(xué)效果的檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)作用,對(duì)教學(xué)內(nèi)容與方式改革的推動(dòng)作用,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)投入的引導(dǎo)作用,促進(jìn)本科教學(xué)質(zhì)量的不斷提高。在教學(xué)過(guò)程中,選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)向?qū)W生征求關(guān)于教學(xué)方法、考試考核模式等方面的意見(jiàn)或建議,以及前段時(shí)間學(xué)習(xí)的感受,我再根據(jù)學(xué)生反饋來(lái)的信息,及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法、手段、進(jìn)度等,認(rèn)真處理好教與學(xué)的關(guān)系。并根據(jù)學(xué)生的意見(jiàn)、可采納程度、對(duì)教學(xué)的關(guān)注程度進(jìn)行打分,并計(jì)入該門(mén)課程的平時(shí)成績(jī)。
七、結(jié)束語(yǔ)
流體力學(xué)是一門(mén)系統(tǒng)性、理論性很強(qiáng)的應(yīng)用力學(xué)課程,體現(xiàn)了力學(xué)、數(shù)學(xué)、物理等交叉學(xué)科在工程中的應(yīng)用。因此,如何將知識(shí)傳授與提高學(xué)生應(yīng)用能力、培養(yǎng)學(xué)生科研意識(shí)、適應(yīng)社會(huì)需求相兼顧,對(duì)于教師自身素質(zhì)、教學(xué)水平和教學(xué)方法是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。以環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生流體力學(xué)的工程應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力為目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)改革,并對(duì)考核方式、內(nèi)容、過(guò)程和反饋進(jìn)行配套改革,推動(dòng)教學(xué)理念、方法的變革。加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用,真正掌握相關(guān)知識(shí),為日后工程,科研和工作打下良好基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:液壓傳動(dòng);創(chuàng)新精神;工程實(shí)際
中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2014)11-0096-02
液壓傳動(dòng)技術(shù)是融合了流體力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、電工電子和自動(dòng)控制等多方面知識(shí)的綜合性課程。由于液壓傳動(dòng)具有機(jī)械傳動(dòng)和電力拖動(dòng)所不可替代的許多特性,目前液壓傳動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、數(shù)控加工中心、自動(dòng)化生產(chǎn)線等工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域,是工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的基礎(chǔ)技術(shù)之一。為了實(shí)現(xiàn)從制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變,大力發(fā)展液壓傳動(dòng)技術(shù)以提升我國(guó)工業(yè)發(fā)展水平,已經(jīng)成為全社會(huì)的共識(shí)。目前,液壓傳動(dòng)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用使得相關(guān)技術(shù)人才的需求急劇增加,開(kāi)設(shè)“液壓傳動(dòng)”這門(mén)課程業(yè)已成為社會(huì)發(fā)展對(duì)機(jī)械學(xué)科的迫切需求。同時(shí),“液壓傳動(dòng)”課程具有綜合性和工程性高的特點(diǎn),通過(guò)這門(mén)課程的學(xué)習(xí),有助于學(xué)生將機(jī)械工程領(lǐng)域理論與實(shí)踐相結(jié)合,提高學(xué)生創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力。[1]
“液壓傳動(dòng)”課程作為一門(mén)機(jī)械學(xué)科的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,在河南科技大學(xué)本科生教學(xué)中已有幾十年的開(kāi)設(shè)歷史。然而,由于過(guò)去主要采取灌輸式教學(xué)方法,教學(xué)效果并不理想。另外,過(guò)去的教學(xué)內(nèi)容以理論教學(xué)為主,與工程實(shí)際結(jié)合不緊密,特別是對(duì)于代表著液壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展方向新型液壓元件和裝置介紹較少,授課內(nèi)容落后于液壓傳動(dòng)技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)和教育不足。這種情況顯然不能滿(mǎn)足新時(shí)期國(guó)家對(duì)液壓技術(shù)人才培養(yǎng)的要求,必須對(duì)“液壓傳動(dòng)”課程的教學(xué)進(jìn)行改革。本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方法三個(gè)方面對(duì)河南科技大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我?!保耙簤簜鲃?dòng)”課程的改革方案和實(shí)踐做一介紹,意在相互交流,共同提高。
一、課程內(nèi)容改革
根據(jù)我校屬于教學(xué)研究型地方院校的定位和培養(yǎng)工業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo),筆者制訂的“液壓傳動(dòng)”課程的教學(xué)目標(biāo)是:使學(xué)生掌握液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)理論知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論解決液壓系統(tǒng)實(shí)際工程問(wèn)題的能力。根據(jù)這一教學(xué)目標(biāo),筆者提出了“淡化理論推導(dǎo),注重工程應(yīng)用”的課程內(nèi)容改革指導(dǎo)思想?!耙簤簜鲃?dòng)”課程教學(xué)內(nèi)容可分為三方面:基礎(chǔ)理論部分、液壓元件部分和液壓基本回路和典型系統(tǒng)部分。
作為“液壓傳動(dòng)”基礎(chǔ)理論的流體力學(xué)是液壓傳動(dòng)課程學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一。這部分內(nèi)容涉及眾多液壓傳動(dòng)的基本概念和原理性知識(shí),理論性深且內(nèi)容較抽象,學(xué)生理解和掌握較困難。根據(jù)我校培養(yǎng)應(yīng)用型液壓技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo),筆者重新設(shè)計(jì)了這部分教學(xué)內(nèi)容,將教材中液壓傳動(dòng)流體力學(xué)等理論性較強(qiáng)的內(nèi)容進(jìn)行壓縮,著重介紹液壓系統(tǒng)的組成原理,液壓系統(tǒng)中壓力、流量、流態(tài)、壓力損失等基本概念,液壓油的性質(zhì)和選用,以及流體動(dòng)力學(xué)三大基本方程等內(nèi)容。在講解過(guò)程中,不過(guò)多追求理論公式的推導(dǎo),而將重心放在理論公式如何進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用上,突出“學(xué)以致用”。這樣既能讓學(xué)生理解理論的來(lái)龍去脈和如何進(jìn)行工程應(yīng)用,又避免教學(xué)過(guò)程中枯燥繁瑣公式推導(dǎo),提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和效果。[2]
液壓元件部分是本課程的主要教學(xué)內(nèi)容之一,這部分內(nèi)容主要結(jié)合機(jī)械制圖、機(jī)械原理等已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí),重點(diǎn)介紹液壓泵、液壓缸、液壓控制閥的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要參數(shù)。教學(xué)中注重聯(lián)系工程實(shí)例介紹液壓元件的使用和常見(jiàn)故障的分析,并通過(guò)液壓元件拆裝實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生對(duì)液壓元件的結(jié)構(gòu)、選型、使用、維護(hù)能力的培養(yǎng)。教學(xué)中對(duì)液壓元件設(shè)計(jì)相關(guān)的性能分析、計(jì)算等內(nèi)容進(jìn)行刪減,但簡(jiǎn)單補(bǔ)充電液比例閥、伺服閥等液壓新技術(shù)的內(nèi)容,使學(xué)生了解液壓技術(shù)最新發(fā)展趨勢(shì)和方向,開(kāi)闊視野,培養(yǎng)興趣。
液壓基本回路和典型系統(tǒng)部分是“液壓傳動(dòng)”課程中綜合性應(yīng)用內(nèi)容,授課的重點(diǎn)是方向控制、壓力控制、速度控制三大基本回路的組成、特點(diǎn)和應(yīng)用,進(jìn)而以工程中常見(jiàn)的動(dòng)力滑臺(tái)、液壓磨床等典型液壓系統(tǒng)為例,引導(dǎo)學(xué)生掌握識(shí)讀機(jī)電設(shè)備液壓系統(tǒng)圖的方法和步驟。通過(guò)液壓基本回路實(shí)驗(yàn),使學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合,初步具備分析液壓回路的能力,深入理解液壓基本回路的構(gòu)成、使用和調(diào)整過(guò)程。同時(shí),給學(xué)生介紹常見(jiàn)液壓設(shè)備的使用、常見(jiàn)故障、設(shè)備維修方法,培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。對(duì)于液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算等內(nèi)容則因應(yīng)用較少而進(jìn)行刪減。
二、教學(xué)方法的改革
1.利用多媒體課件改善教學(xué)效果
“液壓傳動(dòng)”課程中有大量液壓元件的結(jié)構(gòu)、液壓回路工作原理要講解,使用傳統(tǒng)的掛圖、模型等教具不僅不能直觀反映液壓元件具體結(jié)構(gòu)的組成關(guān)系,也無(wú)法形象描述液壓系統(tǒng)工作時(shí)各元件的動(dòng)作過(guò)程,教師授課中費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而學(xué)生感覺(jué)內(nèi)容枯燥不形象,教學(xué)效果并不理想。當(dāng)采用多媒體技術(shù)制作課件進(jìn)行教學(xué)后,則能夠?qū)⒄n堂教學(xué)內(nèi)容以圖形、文字、聲音、動(dòng)畫(huà)集成的形式生動(dòng)形象呈現(xiàn)在學(xué)生面前,獲得較好的教學(xué)效果。[3,4]如對(duì)復(fù)雜的液壓元件的結(jié)構(gòu),學(xué)生如果只看二維平面圖紙,很難準(zhǔn)確理解液壓元件的組成和裝配關(guān)系。當(dāng)通過(guò)solidworks等三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件把液壓元件描述后,不僅可以明確展示液壓元件的各個(gè)組成部分的結(jié)構(gòu),而且可以把各個(gè)零件的裝配關(guān)系直觀地反應(yīng)出來(lái),學(xué)生很容易理解和接受。又如對(duì)于液壓回路的工作過(guò)程,通過(guò)flash 動(dòng)畫(huà)演示,可以將液流方向、各元件的動(dòng)作和狀態(tài)生動(dòng)、清楚地展現(xiàn)出來(lái),加深學(xué)生的理解和記憶,極大地提高了授課的生動(dòng)性和學(xué)生積極性。多媒體課件也便于學(xué)生在課后復(fù)習(xí)時(shí)加深理解授課內(nèi)容,取得了事倍功半的成效。
2.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,培養(yǎng)學(xué)生工程能力
作為一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,“液壓傳動(dòng)”課程實(shí)驗(yàn)的目的是為了鞏固和深化已學(xué)的理論知識(shí),增強(qiáng)動(dòng)手能力,使學(xué)生能夠合理選擇液壓元件,掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法,具備一定的處理工程實(shí)際中液壓系統(tǒng)的問(wèn)題、排除故障的能力。因此,從側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、增強(qiáng)工程應(yīng)用能力角度出發(fā),筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了改進(jìn),一方面刪減了部分理論驗(yàn)證和性能測(cè)試的實(shí)驗(yàn),而增加了學(xué)生動(dòng)手操作的液壓元件的拆裝實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生直接、全面地認(rèn)識(shí)液壓閥、液壓泵的結(jié)構(gòu)和組成。另一方面,對(duì)液壓回路及液壓系統(tǒng)組裝和調(diào)試實(shí)行開(kāi)放性實(shí)驗(yàn),教師只提出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求,由學(xué)生根據(jù)對(duì)所學(xué)的知識(shí)自行擬定實(shí)驗(yàn)方案,選配液壓元件,連接液壓回路,自行發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。通過(guò)實(shí)驗(yàn)方式的改進(jìn),學(xué)生激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣,主動(dòng)思考和主動(dòng)參與的意識(shí)得到了增強(qiáng),獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和工程意識(shí)得到了提高。
3.豐富教學(xué)手段,提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果
液壓傳動(dòng)中的許多概念比較抽象,學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)常常會(huì)感到困難,為了幫助學(xué)生準(zhǔn)確理解液壓傳動(dòng)的理論,在教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)?shù)夭捎谩邦?lèi)比法、對(duì)照法、研討法”等多種教學(xué)方法,可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,收到事半功倍的效果。例如采用類(lèi)比法,將液壓系統(tǒng)與學(xué)生熟悉的“電工學(xué)”基本概念相類(lèi)比,使得學(xué)生將液壓系統(tǒng)中抽象枯燥的知識(shí)轉(zhuǎn)化成易于理解的內(nèi)容,提高了學(xué)習(xí)的興趣和效率。又如對(duì)于溢流閥、減壓閥、順序閥等職能符號(hào)相近但功能迥異的液壓元件,采用列表對(duì)照的方法將各自結(jié)構(gòu)原理、職能符號(hào)、性能特點(diǎn)、適用場(chǎng)合對(duì)應(yīng)講解,不僅便于學(xué)生理解、區(qū)分,而且重點(diǎn)突出,條理清晰,便于掌握。在學(xué)習(xí)過(guò)程中,對(duì)某些容易出錯(cuò)的問(wèn)題組織學(xué)生進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)討論,讓學(xué)生談?wù)剬?duì)所論述問(wèn)題的見(jiàn)解,提出解決問(wèn)題的方法和設(shè)想等,這種方式不僅能夠促使學(xué)生勤于思考,敢于提出獨(dú)立見(jiàn)解,又能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力。
三、優(yōu)化考核方法
考試是評(píng)判學(xué)生學(xué)習(xí)效果和教師教學(xué)質(zhì)量的重要手段,考核辦法對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性有較大影響。為了提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)和所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力,筆者從理論知識(shí)考試、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、學(xué)習(xí)態(tài)度等方面對(duì)學(xué)生成績(jī)進(jìn)行綜合評(píng)定,而不是傳統(tǒng)的只進(jìn)行期末筆試的考核方法。理論知識(shí)考試注重考核學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論和概念的理解,占課程總成績(jī)的70%。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰己艘詫?shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)反映學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度及綜合運(yùn)用能力,占課程總成績(jī)的20%。學(xué)生平時(shí)課堂參與狀況、作業(yè)完成情況以及出勤率反應(yīng)出來(lái)的學(xué)習(xí)態(tài)度占課程總成績(jī)的10%。通過(guò)考核方法的優(yōu)化,既增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,又為提高學(xué)生的實(shí)踐能力創(chuàng)造了有利的條件。
四、結(jié)束語(yǔ)
作為我校機(jī)械專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,“液壓傳動(dòng)”在培養(yǎng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力中占有重要地位。本文根據(jù)我校的辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo),就“液壓傳動(dòng)”課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方法三個(gè)方面提出了一些教學(xué)改革的方案和建議,并在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的效果,受到了同學(xué)們的歡迎。下一步將進(jìn)一步探索如何使學(xué)生盡可能多地接觸工程實(shí)際,提高工程應(yīng)用能力。
參考文獻(xiàn):
[1]許福玲,陳堯明.液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.
[2]楊雪榮.液壓傳動(dòng)課程教學(xué)探討[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2008,(S1):134-135.
關(guān)鍵詞:巖體力學(xué);教學(xué)內(nèi)容;試驗(yàn)教學(xué);數(shù)值仿真;教學(xué)方法
中圖分類(lèi)號(hào):G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)47-0088-02
巖體力學(xué)是土木工程、石油工程、地下工程、水利水電工程、地質(zhì)工程、采礦工程、勘查技術(shù)與工程等專(zhuān)業(yè)本科生的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一,是研究巖體在外界因素(荷載、水、溫度等)作用下的應(yīng)力、變形、破壞、穩(wěn)定性與加固的學(xué)科,理論基礎(chǔ)廣泛,涉及地質(zhì)學(xué)、固體力學(xué)、流體力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、地球物理學(xué)等學(xué)科知識(shí)[1,2]。通過(guò)這門(mén)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠建立起有關(guān)巖體力學(xué)的基本理論體系以及相應(yīng)的工程概念(如強(qiáng)度理論、工程巖體分類(lèi)、穩(wěn)定性分析),為后面的相關(guān)專(zhuān)業(yè)課(如基礎(chǔ)工程、鉆探工藝學(xué)、計(jì)算巖土力學(xué)、礦山壓力與巖層控制)提供必要的知識(shí)儲(chǔ)備,也為畢業(yè)后從事建筑、勘探、采礦、采油等相關(guān)工作奠定必備的理論基礎(chǔ)。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,大量的巖土工程廣泛興起,復(fù)雜的巖體力學(xué)問(wèn)題不斷涌現(xiàn),從而對(duì)高校培養(yǎng)的相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才的綜合能力提出了更高的要求:不僅要具有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),還要有一定的分析和解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題的能力[3]。
作為人才培育的主要基地,高校在巖土工程人才培養(yǎng)過(guò)程中,在培養(yǎng)模式以及相關(guān)的各類(lèi)軟硬件條件等方面已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上社會(huì)發(fā)展的步伐及社會(huì)對(duì)復(fù)合型人才的需求[4]。因此,針對(duì)當(dāng)今社會(huì)的實(shí)際需求,如何安排好巖體力學(xué)教學(xué),培養(yǎng)合格的本科生,成為擺在各大高校相關(guān)教師面前的重要問(wèn)題。
一、巖體力學(xué)教學(xué)改革的必要性
巖體在形成與存在過(guò)程中,長(zhǎng)期遭受著復(fù)雜的建造與改造地質(zhì)作用,最終變成一種被大量不同類(lèi)型與規(guī)模的斷層、節(jié)理、層理、片理、裂隙等結(jié)構(gòu)面切割包圍而成的材料,具有非均質(zhì)、非連續(xù)、各向異性的特點(diǎn)。同時(shí),巖體還賦存于復(fù)雜的天然應(yīng)力狀態(tài)和地下水中。這些使工程巖體的力學(xué)行為極其復(fù)雜,通常呈高度非線性。巖體力學(xué)問(wèn)題大多是病態(tài)的、不確定的、多尺度的,很難找到一種解析或數(shù)值算法進(jìn)行精確地求解[5]。從而,依托于巖體上的各類(lèi)工程(如地下空間與地下隧道工程、巖質(zhì)邊坡工程、巖石地基與壩基工程、采礦工程以及鉆井工程)的設(shè)計(jì)計(jì)算分析極為復(fù)雜,目前實(shí)際工作中,仍通過(guò)以工程經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與監(jiān)測(cè)為主,理論指導(dǎo)為輔來(lái)完成??梢哉f(shuō),巖體力學(xué)還很年輕,知識(shí)體系還不夠完善,許多理論尚不成熟,自身發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工程實(shí)踐的要求。
隨著中國(guó)能源、交通、水利、國(guó)防、城市建設(shè)等事業(yè)的發(fā)展,巖體工程建設(shè)越來(lái)越多,規(guī)模也越來(lái)越大,這些給巖體力學(xué)帶來(lái)了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn),也對(duì)相關(guān)從業(yè)人員提出了更高的要求。然而,作為培養(yǎng)高級(jí)人才的搖籃,高校在巖體力學(xué)本科教學(xué)方面還存在很多問(wèn)題,比如教材陳舊、內(nèi)容落后、試驗(yàn)教學(xué)不足、理論與實(shí)際脫節(jié)嚴(yán)重、課堂教學(xué)方法落后、教學(xué)手段單一,在很大程度上影響了本科生在實(shí)際工作中解決復(fù)雜問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。因此,開(kāi)展巖體力學(xué)本科教學(xué)改革是十分必要的。通過(guò)教學(xué)改革,旨在既提高相關(guān)從業(yè)人員的基本素質(zhì)與實(shí)踐能力,又為培養(yǎng)高層次復(fù)合型人才打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
二、巖體力學(xué)本科教學(xué)改革的主要內(nèi)容
筆者認(rèn)為巖體力學(xué)本科教學(xué)改革應(yīng)從多方面著手:與時(shí)俱進(jìn)地優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,以實(shí)際工程為教學(xué)案例密切聯(lián)系實(shí)際,增加室內(nèi)試驗(yàn)與數(shù)值仿真等試驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),改革教學(xué)方法,從而探索滿(mǎn)足當(dāng)今社會(huì)快速發(fā)展條件下的巖體工程建設(shè)需求的復(fù)合型人才培育的教學(xué)方法。
(一)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
目前國(guó)內(nèi)高校巖體力學(xué)本科課程無(wú)材,教學(xué)內(nèi)容由任課教師自己掌握。相關(guān)教材也比較多,如沈明榮與陳建峰主編的《巖體力學(xué)》(2006),劉佑榮與唐輝明主編的《巖體力學(xué)》(2009),陳海波等主編的《巖體力學(xué)》(第2版,2013)以及陽(yáng)軍生與陽(yáng)生權(quán)主編的《巖體力學(xué)》(2008)。各教材在基礎(chǔ)理論方面的表述基本上是一致的,只是在工程應(yīng)用方面?zhèn)戎攸c(diǎn)有所不同。筆者認(rèn)為各任課教師應(yīng)根據(jù)其校本專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),依據(jù)教學(xué)大綱與學(xué)時(shí)安排,以一本教材為主、多本教材為輔的方針授課,在講授巖體力學(xué)基本原理與知識(shí)的基礎(chǔ)上,以實(shí)際工程進(jìn)行案例教學(xué),并適當(dāng)向?qū)W生介紹當(dāng)前的新概念、新技術(shù)、新方法等發(fā)展動(dòng)態(tài)與學(xué)科前沿,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,拓寬學(xué)生的知識(shí)面。
本校地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)(巖土鉆掘方向)的巖體力學(xué)本科課程,根據(jù)國(guó)家學(xué)科組指定的教學(xué)大綱,編制授課計(jì)劃,結(jié)合本專(zhuān)業(yè)的特色與發(fā)展需要,對(duì)大綱進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整與修改。教材以教育部地質(zhì)工程教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)推薦的劉佑榮與唐輝明主編的《巖體力學(xué)》為主,以《Fundamentals of rock mechanics》、《巖石力學(xué)與工程》、《巖石力學(xué)與石油工程》、《鉆井巖石力學(xué)》、《礦山巖石力學(xué)》等相關(guān)教材為輔,刪除其他相關(guān)課程的重復(fù)性?xún)?nèi)容,同時(shí)補(bǔ)充隧道鉆掘、地下工程支護(hù)、工民建勘察、大陸科學(xué)鉆探以及石油鉆井等方面的工程實(shí)例,根據(jù)本校本專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)計(jì)劃40學(xué)時(shí)左右的內(nèi)容進(jìn)行編輯,在滿(mǎn)足本專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)巖體力學(xué)認(rèn)知與掌握的需求的同時(shí),實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、知識(shí)面寬的復(fù)合型人才培養(yǎng)要求。
(二)增加試驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)
試驗(yàn)是巖體力學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié),但是限于學(xué)時(shí)、設(shè)備、經(jīng)費(fèi)等原因,在本科教學(xué)過(guò)程中一般只能有選擇地讓學(xué)生動(dòng)手做幾種相關(guān)室內(nèi)試驗(yàn),難以很好地培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,因此,增加試驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)勢(shì)在必行。筆者認(rèn)為可以從如下三個(gè)方面來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題:
1.通過(guò)與相關(guān)試驗(yàn)室相關(guān)人員協(xié)調(diào),在課余時(shí)間借用試驗(yàn),開(kāi)展相關(guān)巖體力學(xué)試驗(yàn),從而盡可能多地鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力;在不影響試驗(yàn)室正常運(yùn)行的前提下,將學(xué)生劃分多批次,參觀有關(guān)科研項(xiàng)目的巖體力學(xué)試驗(yàn)過(guò)程,以實(shí)現(xiàn)盡可能多地感性認(rèn)識(shí)巖體力學(xué)課堂上講授的理論知識(shí)。
2.通過(guò)鼓勵(lì)和指導(dǎo)本科生積極參與所在院系教師的相關(guān)科研項(xiàng)目、科技報(bào)告會(huì)項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目等活動(dòng),在項(xiàng)目中實(shí)際運(yùn)用巖體力學(xué)知識(shí),進(jìn)一步鍛煉學(xué)生認(rèn)識(shí)、分析與處理巖體力學(xué)問(wèn)題的能力。
3.充分利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)[6],采用數(shù)值仿真手段彌補(bǔ)試驗(yàn)場(chǎng)地和設(shè)備的不足[7,8],并初步培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)值模擬與理論相結(jié)合的方法,分析邊坡穩(wěn)定性、地下隧道與礦山開(kāi)采圍巖變形、地基巖體穩(wěn)定性、井壁穩(wěn)定性等實(shí)際工程問(wèn)題。
通過(guò)以上措施實(shí)現(xiàn)室內(nèi)試驗(yàn)與數(shù)值仿真試驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的增加,使本科生在實(shí)踐中體會(huì)所學(xué)知識(shí),找到自己的不足,增強(qiáng)對(duì)巖體力學(xué)的理解與掌握,鍛煉動(dòng)手能力,提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力與創(chuàng)新能力。
(三)改革教學(xué)方法
目前以多媒體電子課件為主、黑板板書(shū)為輔的教學(xué)方式已被廣泛應(yīng)用于高校教學(xué)中。巖體力學(xué)是一門(mén)理論性與實(shí)踐性均很強(qiáng)的學(xué)科,教師應(yīng)針對(duì)此特點(diǎn)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。但是,限于學(xué)時(shí)、安全等原因,任課教師通常無(wú)法帶學(xué)生到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地參觀講解。為了加強(qiáng)理論與實(shí)踐的相接軌,就需要充分利用電子課件能夠圖文并茂、聲像俱佳的優(yōu)勢(shì),形象生動(dòng)地向?qū)W生傳遞工程現(xiàn)場(chǎng)信息,從而彌補(bǔ)實(shí)踐的不足。
對(duì)于理論方面,采用傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)方法補(bǔ)充多媒體教學(xué),對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)公式用板書(shū)一步步推導(dǎo),便于學(xué)生理解與記憶。增加課上與學(xué)生互動(dòng)環(huán)節(jié),如讓學(xué)生回憶上堂課內(nèi)容,多多就知識(shí)點(diǎn)提問(wèn),增加課堂作業(yè)環(huán)節(jié),添加學(xué)生分組演講報(bào)告環(huán)節(jié)。增加課下與學(xué)生互動(dòng),如建立QQ群、微信朋友圈,在上面經(jīng)常行業(yè)最新動(dòng)態(tài)的圖片、新聞、視頻,發(fā)表小課題引導(dǎo)學(xué)生討論,以及邀請(qǐng)學(xué)生參加自己的科研項(xiàng)目。改革考核方式,總成績(jī)既包括期末閉卷考試成績(jī),又包括平時(shí)表現(xiàn)、試驗(yàn)報(bào)告、文獻(xiàn)綜述報(bào)告等。
通過(guò)以上種種手段,更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,更好地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與解決問(wèn)題的能力,更加公平地評(píng)價(jià)學(xué)生的課業(yè)表現(xiàn)。
三、結(jié)語(yǔ)
巖體力學(xué)內(nèi)容豐富、知識(shí)復(fù)雜,給本科教學(xué)帶來(lái)了挑戰(zhàn)與機(jī)遇。筆者針對(duì)目前巖體力學(xué)本科教學(xué)方面的不足,從教學(xué)內(nèi)容、試驗(yàn)環(huán)節(jié)、教學(xué)方法等方面提出了初步的改革措施。以期通過(guò)這些改革,既能促進(jìn)學(xué)生更好地掌握巖體力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)與技能,又能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力,為國(guó)家培養(yǎng)滿(mǎn)足行業(yè)需求的復(fù)合型人才。
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關(guān)鍵詞 演示實(shí)驗(yàn) 物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué) 物理探索演示廳
中圖分類(lèi)號(hào):G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
0 引言
大學(xué)物理是一門(mén)培養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)思維方法、科學(xué)研究能力和創(chuàng)新意識(shí)的重要基礎(chǔ)課程,演示實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理教學(xué)中最具活力的內(nèi)容,隨著教學(xué)改革的深入,演示實(shí)驗(yàn)越來(lái)越被人們重視,理論和實(shí)踐并重、相輔相成、有機(jī)融合是大學(xué)物理教學(xué)的新模式。①為更好地配合大學(xué)物理教學(xué),我們?cè)诩訌?qiáng)課堂演示實(shí)驗(yàn)、建設(shè)物理探索演示廳和開(kāi)設(shè)物理探索演示實(shí)驗(yàn)課等方面進(jìn)行了探索與實(shí)踐,建立課堂演示與課外實(shí)踐相結(jié)合、演示性實(shí)驗(yàn)與探索性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,從而充分發(fā)揮大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的作用。
1 大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革與實(shí)踐
1.1 強(qiáng)化課堂演示實(shí)驗(yàn),將實(shí)物演示與多媒體演示有機(jī)結(jié)合
增設(shè)多項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,豐富課堂演示教學(xué)內(nèi)容,演示實(shí)驗(yàn)緊密配合講課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。例如,在力學(xué)部分,中學(xué)沒(méi)有學(xué)習(xí)角動(dòng)量的概念,我們利用“茹可夫斯基椅”、“直升飛機(jī)模型”、“進(jìn)動(dòng)儀”等多個(gè)裝置來(lái)演示角動(dòng)量守恒、進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象;在振動(dòng)與波部分,駐波的特點(diǎn)、反射點(diǎn)形成波節(jié)、波腹往往難于理解,利用駐波演示器、弦線駐波等進(jìn)行演示,使學(xué)生直觀地觀察到這些現(xiàn)象,從而輕松地突破難點(diǎn)。實(shí)物演示能夠給學(xué)生真實(shí)的感受,同時(shí)進(jìn)行講解,學(xué)生印象深刻,教學(xué)效果很好。
對(duì)于一些不適合實(shí)物演示的特殊物理過(guò)程和現(xiàn)象,可利用多媒體動(dòng)畫(huà)和計(jì)算機(jī)模擬來(lái)進(jìn)行演示,生動(dòng)形象地展現(xiàn)物理過(guò)程,如:可以模擬微觀粒子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),小球的運(yùn)動(dòng)軌跡、熱機(jī)的工作過(guò)程等。講授駐波時(shí),先用弦線駐波演示儀進(jìn)行演示,使學(xué)生對(duì)駐波的波腹與波節(jié)有直觀認(rèn)識(shí),而學(xué)生對(duì)駐波形成的過(guò)程很難理解,可以用計(jì)算機(jī)模擬演示。在講解光的干涉和衍射時(shí),可以利用動(dòng)畫(huà)演示光波干涉和衍射的形成過(guò)程。在大學(xué)物理教學(xué)中將實(shí)物演示與多媒體演示有機(jī)結(jié)合,一方面能夠克服演示儀器數(shù)量不足、現(xiàn)象不明顯、可觀察范圍小的局限性,另一方面可互為補(bǔ)充,使學(xué)生能夠深刻理解物理規(guī)律,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加深對(duì)理論知識(shí)的理解。
1.2 建設(shè)物理探索演示廳,創(chuàng)建課外學(xué)習(xí)探索的環(huán)境
為使大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)在時(shí)間和空間上得到進(jìn)一步延展,為大學(xué)生創(chuàng)造良好的課外學(xué)習(xí)物理的環(huán)境,我校于2007年建成物理探索演示廳,該廳整體為橢圓形復(fù)式結(jié)構(gòu),使用面積約600m2,廳內(nèi)凈高11.5m。目前擁有設(shè)備100余臺(tái)件,設(shè)備總值70多萬(wàn)元。演示實(shí)驗(yàn)覆蓋了力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、近代物理以及物理原理在高新技術(shù)中的應(yīng)用等內(nèi)容。物理探索演示廳中既注重物理圖像和物理概念的定性展示,又突出物理原理,集展示性、探索性和趣味性于一體,每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)都力求以簡(jiǎn)單的形式來(lái)揭示復(fù)雜的科學(xué)原理。課外學(xué)生進(jìn)入物理探索演示廳學(xué)習(xí)、參觀,使學(xué)生能夠接受更多課堂所接觸不到的物理現(xiàn)象和趣味性的物理實(shí)驗(yàn),從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神。物理探索演示廳已對(duì)全校本科生長(zhǎng)期開(kāi)放,也為其他院校學(xué)生、全市中小學(xué)生及社會(huì)團(tuán)體定期或預(yù)約開(kāi)放,為學(xué)生提供一個(gè)開(kāi)放的學(xué)習(xí)環(huán)境,可以很好地配合大學(xué)物理理論教學(xué),突破課堂演示實(shí)驗(yàn)的局限。經(jīng)過(guò)多年建設(shè),物理探索演示廳2010年被評(píng)為“黑龍江省科普基地”,2012年已被評(píng)為“全國(guó)科普教育基地”。
1.3 開(kāi)設(shè)物理演示實(shí)驗(yàn)課,豐富物理教學(xué)體系
為彌補(bǔ)大學(xué)物理課堂演示的教師操作為主、學(xué)生參與少、課內(nèi)學(xué)時(shí)有限等不足,我校利用物理探索演示廳為學(xué)生開(kāi)設(shè)演示實(shí)驗(yàn)選修課程,將課堂演示實(shí)驗(yàn)與課外實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)結(jié)合,豐富了大學(xué)物理教學(xué)體系。學(xué)生可以通過(guò)親自動(dòng)手操作演示實(shí)驗(yàn),不僅能對(duì)所學(xué)知識(shí)加深理解,而且能夠提高實(shí)際操作能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和觀察探索能力,比僅僅觀察教師演示印象更深、收獲更大。②我校利用建成的物理探索演示廳,面向理工科學(xué)生開(kāi)設(shè)“物理探索演示實(shí)驗(yàn)”全校選修課(16學(xué)時(shí)),5年有2400余名學(xué)生選修了這門(mén)課程。在 “文科物理”課程(文科專(zhuān)業(yè))和“人文物理”課程(全校選修)中均開(kāi)設(shè)8學(xué)時(shí)的演示實(shí)驗(yàn)。
物理演示實(shí)驗(yàn)課采用分組實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行,將學(xué)生分為10~15人左右的小組。在指導(dǎo)教師集中講解相關(guān)理論知識(shí)、明確實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)及操作注意事項(xiàng)后,由學(xué)生自行動(dòng)手操作,觀察物理現(xiàn)象、做出解釋并對(duì)一些實(shí)驗(yàn)儀器提出改進(jìn)意見(jiàn)。我們將演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目按力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、振動(dòng)和波、光學(xué)和近代物理等知識(shí)結(jié)構(gòu)劃分為6個(gè)系列實(shí)驗(yàn)。力學(xué)實(shí)驗(yàn)包括角動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律、進(jìn)動(dòng)、液體的表面張力、風(fēng)阻、舉力等。熱學(xué)實(shí)驗(yàn)包括概率分布、麥克斯韋速率分布、熱機(jī)與制冷機(jī)原理等。電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)包括尖端放電、靜電現(xiàn)象、平行板電場(chǎng)分布、高壓放電及渦流效應(yīng)、平行線圈間的磁場(chǎng)分布、電磁感應(yīng)等。振動(dòng)與波動(dòng)實(shí)驗(yàn)包括共振、弦線駐波、簡(jiǎn)諧振動(dòng)合成等。光學(xué)實(shí)驗(yàn)包括視錯(cuò)覺(jué)、光的反射、干涉、衍射和偏振、光通信現(xiàn)象等。近代物理實(shí)驗(yàn)包括低溫超導(dǎo)體的邁斯納效應(yīng)、新能源、激光無(wú)線通信、全息照相的特點(diǎn)等。
1.4 建立演示性與探索性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
在原有的演示性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上,開(kāi)設(shè)一些探索性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,建立學(xué)生充分參與、體現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)的演示性實(shí)驗(yàn)與探索性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式。探索性實(shí)驗(yàn)主要以教師引導(dǎo)為主,采用靈活的輔導(dǎo)方式,要求學(xué)生細(xì)致觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,定性或定量測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果,課后查找資料,探究實(shí)驗(yàn)原理,做出相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)或改進(jìn)的儀器,并寫(xiě)出研究報(bào)告或論文。③如:可以利用熱機(jī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行熱機(jī)及致冷機(jī)的P-V曲線的研究;利用空氣動(dòng)力儀驗(yàn)證流體力學(xué)的伯努利方程,研究各種結(jié)構(gòu)的流體力學(xué)性質(zhì)等。許多學(xué)生對(duì)探索性實(shí)驗(yàn)充滿(mǎn)好奇,能夠?qū)σ恍╉?xiàng)目進(jìn)行深入的研究和探討,取得了較好的效果,如:劉鵬利用傅科擺實(shí)驗(yàn)裝置詳細(xì)研究了傅科擺運(yùn)動(dòng)規(guī)律,對(duì)傅科擺運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行數(shù)值模擬,并撰寫(xiě)了研究報(bào)告;何江濤利用a調(diào)制實(shí)驗(yàn)儀完成《a調(diào)制的原理及實(shí)驗(yàn)》1項(xiàng),自行采用雙光束干涉的方式自制了a片。
2 結(jié)束語(yǔ)
理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并重是我們一貫堅(jiān)持的教學(xué)理念,在大學(xué)物理教學(xué)中配合物理演示實(shí)驗(yàn),將實(shí)物演示與多媒體演示有機(jī)結(jié)合,建成物理探索演示廳,突破課堂演示實(shí)驗(yàn)的局限,開(kāi)設(shè)物理演示實(shí)驗(yàn)課,進(jìn)一步豐富物理教學(xué)體系,建立課堂演示與課外實(shí)踐相結(jié)合、演示性實(shí)驗(yàn)與探索性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀、操作簡(jiǎn)單,受到學(xué)生普遍歡迎,通過(guò)實(shí)驗(yàn),加深了學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解和記憶,也激發(fā)了他們和學(xué)習(xí)熱情,拓寬學(xué)生的視野,有效地提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
注釋
① 梁法庫(kù),路峻嶺,汪榮寶.演示實(shí)驗(yàn)在大學(xué)物理教學(xué)中的積極作用[J].物理與工程,2002.12(2):28-30.
【關(guān)鍵詞】 數(shù)字化塑形鈦板; 顱骨缺損; 修復(fù); 臨床效果
Evaluate the Application and Effect of Digital Ahaping Titanium Plate in the Repair of Skull Defect/LIN Li-chao,YANG Jian-xiong,ZHANG Jian-wei.//Medical Innovation of China,2017,14(09):103-105
【Abstract】 Objective:To discuss and analyze the clinical effect of digital shaping titanium plate used in the repair of skull defect.Method:60 skull defect patients in our hospital from November 2012 to November 2016 were treated as the research objects,they were divided into control group and observation group,30 cases in each group.The control group took the traditional manual shaping operation,the observation group used digital moulding titanium plate,the clinical effect of the two groups were compared.Result:The operation time,the amount of titanium nails,shaping the satisfaction and the incidence of postoperative complications of observation group were significantly better than those in control group,the differences were statistically significant(P
【Key words】 Digital shaping titanium plate; Skull defect; Repair; Clinical effect
First-author’s address:The People’s Hospital of Heyuan,Heyuan 517000,China
doi:10.3969/j.issn.1674-4985.2017.09.029
顱骨缺損一般是由于顱腦手術(shù)或者顱骨粉碎性骨折導(dǎo)致的醫(yī)源性缺損,其中顱骨修補(bǔ)手術(shù)不僅可以改善患者外貌,對(duì)去骨減壓以后形成的顱骨缺損進(jìn)行彌補(bǔ),恢復(fù)顱骨防御能力,還可以避免早期恢復(fù)過(guò)程中顱骨缺損引發(fā)的皮層血液灌注與腦脊液流體力學(xué)的紊亂,有助于降低并發(fā)癥發(fā)生率,且促進(jìn)患者神經(jīng)功能盡早恢復(fù)健康[1-2]。本研究中選擇2012年11月-2016年11月本院收治的60例B骨缺損患者作為研究對(duì)象,其目的在于分析討論數(shù)字化塑型鈦板應(yīng)用于顱骨缺損修復(fù)中的臨床效果,現(xiàn)將研究結(jié)果匯報(bào)如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料 選擇2012年11月-2016年11月本院收治的60例顱骨缺損患者作為研究對(duì)象,所有患者均于術(shù)前接受頭顱CT斷層掃描,且三維重建顱骨二維圖像。其中男38例,女22例,年齡24~68歲,平均(36.2±3.2)歲。按照隨機(jī)數(shù)字表法將其分為對(duì)照組和觀察組,每組30例。兩組患者的一般資料比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。
1.2 方法
1.2.1 對(duì)照組 采取傳統(tǒng)術(shù)中手工塑形,具體操作步驟如下:手術(shù)前需測(cè)量患者骨缺損大小,并選擇稍大于缺損面積的鈦網(wǎng)備用。采用全身麻醉,順著原切口入路分離皮瓣,將硬腦膜間隙和顳肌分離,認(rèn)真分離防止切開(kāi)硬膜層,由此避免發(fā)生腦脊液外漏現(xiàn)象[3-4]。若硬膜破口小則可以直接縫合,若硬膜破口大則需采用筋膜進(jìn)行修補(bǔ),充分地暴露缺損區(qū)域骨緣。
1.2.2 觀察組 采取數(shù)字化塑形鈦板,具體操作步驟如下:手術(shù)前需要將完成塑形的鈦板和患者缺損區(qū)嵌對(duì),在確認(rèn)無(wú)誤且經(jīng)患者認(rèn)可以后,送往消毒供應(yīng)科接受高壓高溫滅菌處理后備用[5-6]?;颊呔捎萌砺樽?,順著原頭皮切口入路分離皮瓣,將硬腦膜間隙和顳肌分離,認(rèn)真分離防止切穿硬膜層,由此避免發(fā)生腦脊液外漏現(xiàn)象。翻起皮瓣,充分地暴露缺損區(qū)骨緣,距離骨緣大約1 cm部位切開(kāi)骨膜,且適當(dāng)?shù)膶⒐悄冸x,充分地暴露顱骨。手術(shù)中需做到徹底止血,及時(shí)的將顯露線頭異物清除,采用清潔生理鹽水對(duì)創(chuàng)面進(jìn)行反復(fù)清洗[7-8]。在缺損區(qū)覆蓋完成塑形的鈦板,調(diào)整位置,待嵌合滿(mǎn)意以后,選擇配套自攻螺釘對(duì)鈦板進(jìn)行固定,手術(shù)中選擇4號(hào)絲線懸吊硬腦膜在鈦網(wǎng)孔,在皮瓣下放置橡膠管引流,連接負(fù)壓,對(duì)頭皮全層縫合,且通過(guò)彈力繃帶對(duì)傷口進(jìn)行包扎[9-10]。
1.3 觀察指標(biāo) 對(duì)兩組患者的手術(shù)時(shí)間、鈦釘用量、塑形滿(mǎn)意度及術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。
1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 將全部數(shù)據(jù)納入到SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件中進(jìn)行處理,計(jì)量資料用(x±s)表示,比較采用t檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料以率(%)表示,比較采用 字2檢驗(yàn),P
2 結(jié)果
觀察組患者的手術(shù)時(shí)間、鈦釘用量、塑形滿(mǎn)意度及術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況均明顯優(yōu)于對(duì)照組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P
3 討論
顱骨缺損是一種神經(jīng)外科中常見(jiàn)的損傷,一般是由于腦出血及創(chuàng)傷等原因進(jìn)行開(kāi)顱手術(shù)時(shí),術(shù)中顱內(nèi)壓升高需要去骨瓣減壓而引發(fā),還有一部分患者是由于顱骨腫瘤切除以及凹陷性顱骨骨折手術(shù)而造成[11-12]?;颊甙l(fā)生顱骨缺損后,其局部腦組織則會(huì)失去保護(hù),若一些外力剛好著力在顱骨缺損區(qū),可引發(fā)腦損傷等較為嚴(yán)重的后果。若環(huán)境溫度發(fā)生較大變化,因?yàn)槿狈植匡B骨的調(diào)節(jié)及防御功能,患者會(huì)出現(xiàn)明顯的不適感[13-14]。此外,顱骨缺損患者在移動(dòng)頭部位置時(shí),特別是低頭時(shí)會(huì)出現(xiàn)酸脹不適感。其中顱骨修補(bǔ)手術(shù)不僅可以改善患者外貌,對(duì)去骨減壓以后形成的顱骨缺損進(jìn)行彌補(bǔ),恢復(fù)顱骨防御能力,還可以避免早期恢復(fù)過(guò)程中顱骨缺損引發(fā)的皮層血液灌注與腦脊液流體力學(xué)的紊亂,有助于降低并發(fā)癥發(fā)生率,且促進(jìn)患者神經(jīng)功能盡早恢復(fù)健康[15-16]。數(shù)字化塑型鈦板在與患者的顱骨鑲接方面更加吻合,且手術(shù)后不易移動(dòng)與翹起,可牢固固定,由此有效的降低了手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)及難度,減少了螺釘使用量,從而有效的縮短了手術(shù)時(shí)間及麻醉時(shí)間,且降低了術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率[17-18]。相關(guān)研究證實(shí),同傳統(tǒng)術(shù)中手工塑形進(jìn)行比較,數(shù)字化塑型鈦板可以最大限度的對(duì)患者顱腦外形進(jìn)行修復(fù),更加安全有效的保護(hù)腦組織,降低并發(fā)癥發(fā)生率以及手術(shù)難度,確?;颊呱钯|(zhì)量以及臨床滿(mǎn)意度得到提升,從而促使患者能夠更好的融入到社會(huì)中[19-20]。
本研究結(jié)果顯示,觀察組患者的手術(shù)時(shí)間、鈦釘用量、塑形滿(mǎn)意度及術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況均明顯優(yōu)于對(duì)照組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P
C上所述,同傳統(tǒng)術(shù)中手工塑形比較,數(shù)字化塑型鈦板可以最大限度的對(duì)患者顱腦外形進(jìn)行修復(fù),更加安全有效的保護(hù)腦組織,降低并發(fā)癥發(fā)生率以及手術(shù)難度,確?;颊呱钯|(zhì)量以及臨床滿(mǎn)意度得到提升,從而促使患者能夠更好的融入到社會(huì)中,值得在臨床中廣泛的關(guān)注與應(yīng)用。
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關(guān)鍵詞:明渠流;實(shí)驗(yàn)裝置;創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)平臺(tái);旋轉(zhuǎn)式;水槽
中圖分類(lèi)號(hào):G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):16721683(2015)05100803
Development and application of comprehensive experiment platform for rotatable open channel flow
RONG Guiwen,YUAN Yue,XIAO Baiqing,XU Guangquan
(College of Earth and Environment,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,China)
Abstract:In order to cultivate the innovative ability of college students and overcome the disadvantages in the experiment device of single open channel flow,such as simple experiment content,occupation of large area,and high cost,a comprehensive experiment platform for rotatable open channel flow was developed based on the conventional hydraulic experiment apparatus and basic principle of fluid flow.The experiment platform used the rotatable method to integrate different open channel flow experiments,which can meet the demand of conducting various conventional open channel flow experiments in the same platform,and the demand of modern teaching including the comprehensive,designed,and innovative training plans.The platform has the advantages of perfect design,complete function,and convenient reestablishment,which is of important significance for the cultivation of innovative talents with water conservancy major.
Key words:open channel flow;experiment device;innovative experiment;experiment platform;rotatable mode;flume
天然河道、人工渠道以及水流未充滿(mǎn)全斷面的管道中的水流都屬于明渠流[1],明渠流是水力學(xué)研究的重要內(nèi)容。水力學(xué)實(shí)驗(yàn)在水力學(xué)學(xué)科發(fā)展中占有很重要的地位,是整個(gè)水力學(xué)理論教學(xué)不可替代的環(huán)節(jié)[23]。然而目前高等學(xué)校的水力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍存在諸多與現(xiàn)代高等教育理念不相適應(yīng)之處,例如實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不完善、功能單一,一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置只能滿(mǎn)足一類(lèi)實(shí)驗(yàn)需要,實(shí)驗(yàn)多為演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),缺乏新意,很難激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的興趣,不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力[4]。同時(shí),現(xiàn)有的明渠流實(shí)驗(yàn)裝置存在設(shè)備體積大、占用實(shí)驗(yàn)室面積多、成本高的不足,致使配置的實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)套數(shù)都較少,尤其是高校擴(kuò)招后,傳統(tǒng)的明渠實(shí)驗(yàn)裝置難以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)教學(xué)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需要,嚴(yán)重影響工科高校水力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)[5]。
本文在研究傳統(tǒng)水力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置和流體運(yùn)動(dòng)基本原理的基礎(chǔ)上,采用旋轉(zhuǎn)方式創(chuàng)造性地將多種水力學(xué)明渠試驗(yàn)集為一身,自主研發(fā)了一套旋轉(zhuǎn)式明渠流綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠滿(mǎn)足學(xué)生在同一實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行多種常規(guī)水力學(xué)和流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求,能夠滿(mǎn)足高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃等現(xiàn)代教學(xué)的要求。
1 綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
1.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)思路
長(zhǎng)期以來(lái),受傳統(tǒng)觀念等方面的限制,水力學(xué)實(shí)驗(yàn)大多以單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)幾乎沒(méi)有,實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏靈活性[6]。為了促進(jìn)高等學(xué)校轉(zhuǎn)變教育思想觀念,改革人才培養(yǎng)模式,強(qiáng)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓(xùn)練,增強(qiáng)高校學(xué)生的創(chuàng)新能力和在創(chuàng)新基礎(chǔ)上的創(chuàng)業(yè)能力,培養(yǎng)適應(yīng)創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)需要的高水平創(chuàng)新人才,高校要高度重視大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃對(duì)推動(dòng)人才培養(yǎng)模式改革的重要意義,重視大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃實(shí)施的條件建設(shè)[7]。本文設(shè)計(jì)了一種旋轉(zhuǎn)式明渠流綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái),將傳統(tǒng)的多種實(shí)驗(yàn)明渠水槽和回水槽通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸和弧形固定翼連接構(gòu)成平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)明渠系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)兩端支架支撐,旋轉(zhuǎn)明渠系統(tǒng)主體為四個(gè)對(duì)稱(chēng)的旋轉(zhuǎn)明渠水槽和四個(gè)對(duì)稱(chēng)的旋轉(zhuǎn)明渠回水槽,旋轉(zhuǎn)明渠回水槽設(shè)置在槽底與旋轉(zhuǎn)軸之間。同時(shí),綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)有水箱和固定明渠系統(tǒng)。裝置的特殊設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)了在一個(gè)水箱、一個(gè)固定明渠系統(tǒng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)明渠系統(tǒng)組成的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上開(kāi)展多種明渠流實(shí)驗(yàn)的目的,不僅節(jié)約水泵和水箱,而且節(jié)省實(shí)驗(yàn)占地面積和空間,符合我國(guó)資源節(jié)約型社會(huì)建設(shè)要求。
1.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)
旋轉(zhuǎn)式明渠流綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由水箱、固定明渠系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)明渠系統(tǒng)三部分組成,見(jiàn)圖1。
1旋轉(zhuǎn)明渠水槽;2明渠水槽底床;3水槽固定翼;4明渠回水槽進(jìn)口;4明渠回水槽出口(三角量水堰);5旋轉(zhuǎn)軸;6升降閥;7支架;8水泵;9壓力管道;10刻度尺;11儲(chǔ)水箱;12消能罩;13溢水回流管;14溢水過(guò)渡箱;15支架;16螺紋桿;17擋板滑動(dòng)槽;18有機(jī)玻璃擋板;19穩(wěn)水箱(源頭);20梯形水流出口;21固定明渠水槽;22水槽銜接縫(卡槽);23活動(dòng)水位測(cè)針;24測(cè)針滑動(dòng)架。
圖1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)立體圖
Fig.1 Stereogram of experiment platform
水箱為兩層、三箱結(jié)構(gòu),包括下層的儲(chǔ)水箱、上層的穩(wěn)水箱和溢流箱,在儲(chǔ)水箱靠近固定明渠水槽一側(cè)的壁面上設(shè)有三角量水堰,三角量水堰與固定明渠回水槽出水口連通,在穩(wěn)水箱靠近固定明渠水槽一側(cè)的壁面上設(shè)有梯形出水口,儲(chǔ)水箱和穩(wěn)水箱通過(guò)壓力管連通,壓力管上設(shè)有抽水泵,儲(chǔ)水箱和溢流箱通過(guò)溢水回流孔連通,穩(wěn)水箱和溢流箱之間通過(guò)在擋板活動(dòng)槽中活動(dòng)的溢流板分隔,明渠中的流量通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺紋桿調(diào)節(jié)溢流板高度來(lái)控制。
固定明渠系統(tǒng)位于水箱和旋轉(zhuǎn)明渠水槽之間,由固定明渠水槽、固定明渠回水槽構(gòu)成,固定明渠水槽位于固定明渠回水槽正上方,固定明渠水槽截面為梯形,固定明渠回水槽截面為弧形,固定明渠水槽的進(jìn)水口一端連接固定在穩(wěn)水箱的梯形出水口,固定明渠回水槽出水口與儲(chǔ)水箱上的三角量水堰連通。
旋轉(zhuǎn)明渠系統(tǒng)主體為四個(gè)對(duì)稱(chēng)的旋轉(zhuǎn)明渠水槽和四個(gè)對(duì)稱(chēng)的旋轉(zhuǎn)明渠回水槽。如圖2所示,相鄰的明渠水槽和明渠回水槽之間通過(guò)30°弧形固定翼和旋轉(zhuǎn)軸連接,旋轉(zhuǎn)明渠回水槽設(shè)置在槽底與旋轉(zhuǎn)軸之間,旋轉(zhuǎn)軸兩端通過(guò)支架支撐。明渠水槽和明渠回水槽之間是明渠試驗(yàn)水槽底床,每個(gè)明渠水槽的槽底末端均設(shè)置有許多出水孔,出水孔與明渠回水槽進(jìn)口相通,在明渠水槽和明渠回水槽右端設(shè)有擋水板。在旋轉(zhuǎn)明渠系統(tǒng)靠近固定明渠系統(tǒng)的一端設(shè)有用于密封銜接的橡皮圈和卡扣。旋轉(zhuǎn)明渠系統(tǒng)每次旋轉(zhuǎn)90°后,其中一個(gè)旋轉(zhuǎn)明渠水槽恰好與固定明渠水槽完全吻合,明渠通過(guò)橡皮圈和卡扣密封銜接后連接為一個(gè)整體,相應(yīng)的回水槽也連接為一整體,并與水箱相通組成一個(gè)可循環(huán)系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)明渠水槽底坡可調(diào)節(jié)1°~5°,不同的旋轉(zhuǎn)明渠水槽中設(shè)置不同類(lèi)型的水工建筑物。旋轉(zhuǎn)明渠上的活動(dòng)水位測(cè)針用來(lái)測(cè)量明渠中的水位。通過(guò)儲(chǔ)水箱外壁的刻度尺讀數(shù)和三角量水堰流公式[8]計(jì)算明渠水流流量。
圖2 旋轉(zhuǎn)明渠橫截面
Fig.2 Cross section of rotatable open channel
1.3 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)功能
1.3.1 開(kāi)展常規(guī)明渠流實(shí)驗(yàn)
利用該綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供的水箱、固定明渠系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)明渠系統(tǒng),學(xué)生在此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行簡(jiǎn)單改裝,即可完成常規(guī)性明渠流實(shí)驗(yàn)和測(cè)量實(shí)驗(yàn)[5,911]。
在水力學(xué)中,把頂部溢流的泄水建筑物稱(chēng)為堰,過(guò)堰的水流,當(dāng)沒(méi)有受到閘門(mén)控制時(shí)為堰流。堰流的特點(diǎn)是水流的上方為僅受重力作用而降落的連續(xù)變化的光滑曲面,水流的下方受到堰體型的控制。堰流的過(guò)流能力與堰的體型有很大的關(guān)系,不同體型的堰,其堰上水流的形態(tài)也不同。在某一條旋轉(zhuǎn)明渠水槽中分批設(shè)置不同體型的薄壁堰、實(shí)用堰和寬頂堰,能夠開(kāi)展矩形薄壁堰流實(shí)驗(yàn)、三角形薄壁堰流實(shí)驗(yàn)、曲線型實(shí)用堰流實(shí)驗(yàn)、折線型實(shí)用堰流實(shí)驗(yàn)、寬頂堰流實(shí)驗(yàn)以及寬頂堰的堰頂水深實(shí)驗(yàn)。
在水利工程中,為控制過(guò)堰流量,常在堰頂安裝閘門(mén),當(dāng)過(guò)堰的水流受到閘門(mén)控制時(shí)為閘孔出流。閘孔出流的特點(diǎn)是水流上方受閘門(mén)控制形成不連續(xù)變化的曲面,水流下方受到堰體型的控制。影響閘孔過(guò)流能力的主要因素不僅有堰的體型,還有閘門(mén)的型式和控制方式。為了觀察閘孔出流現(xiàn)象,可以在另一條旋轉(zhuǎn)明渠水槽中分批設(shè)置平板閘門(mén)和弧形閘門(mén),開(kāi)展平板閘門(mén)流量實(shí)驗(yàn)、弧形閘門(mén)流量實(shí)驗(yàn)。
圓柱繞流問(wèn)題是研究流體繞物體流動(dòng)的典型水動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量實(shí)際流體繞圓柱流動(dòng)時(shí)的表面壓強(qiáng)分布規(guī)律,能夠更好地幫助學(xué)生理解圓柱繞流中的前后駐點(diǎn)、最小壓強(qiáng)點(diǎn)、壓強(qiáng)系數(shù)特征,觀察圓柱后部發(fā)生的流動(dòng)分離現(xiàn)象。在第三條旋轉(zhuǎn)明渠水槽中設(shè)置不同數(shù)量、不同布局的圓柱,可以開(kāi)展圓柱繞流實(shí)驗(yàn)。
水躍和水跌是明渠非均勻流中常見(jiàn)的急流與緩流過(guò)度的急變流。當(dāng)明渠中的水流由急流過(guò)渡到緩流時(shí),會(huì)產(chǎn)生一種水面突然躍起、劇烈旋滾的水躍現(xiàn)象,常發(fā)生于泄水建筑物的下游;當(dāng)處于緩流狀態(tài)的明渠水流遇到陡坡或突然擴(kuò)大的渠道斷面時(shí),水面會(huì)迅速降落產(chǎn)生一種由緩流向急流過(guò)渡的水跌現(xiàn)象。在第四條旋轉(zhuǎn)明渠水槽設(shè)置潛壩或跌坎,觀察明渠的水躍和水跌現(xiàn)象。
1.3.2 開(kāi)展設(shè)計(jì)性明渠流實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的有效手段,該綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有開(kāi)展水力學(xué)相關(guān)的設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性明渠流實(shí)驗(yàn)的功能。如,在旋轉(zhuǎn)明渠系統(tǒng)中,布置模型沙進(jìn)行泥沙推移(跳躍、滾動(dòng)、滑動(dòng))運(yùn)動(dòng)和懸移運(yùn)動(dòng)等觀察實(shí)驗(yàn)和量測(cè)實(shí)驗(yàn)[12],設(shè)置丁壩、順壩或鎖壩開(kāi)展水工整治建筑物附近流場(chǎng)、自由水面變化和紊動(dòng)現(xiàn)象等觀察實(shí)驗(yàn)[13],布置水草開(kāi)展植被水流運(yùn)動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)[14,15],增加消能工開(kāi)展底流消能、挑流消能和面流消能等消能演示實(shí)驗(yàn)[16],修改溢流堰剖面形狀開(kāi)展壩體優(yōu)化等探索性實(shí)驗(yàn),在明渠水槽中布置彎道開(kāi)展彎道水流運(yùn)動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn) [17]。學(xué)生通過(guò)自行設(shè)計(jì)、改造和加工模型,能夠激發(fā)自身的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性,能夠從自身所長(zhǎng)與興趣出發(fā),積極參與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng),在探索、研究、創(chuàng)新的實(shí)踐訓(xùn)練過(guò)程中,提出自己的觀點(diǎn)與見(jiàn)解。
2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用模式與實(shí)踐
2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用模式
在綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的使用過(guò)程中,堅(jiān)持“開(kāi)放式、啟發(fā)式”實(shí)驗(yàn)?zāi)J?,最大限度地發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、能動(dòng)性和創(chuàng)造性,促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)探索性學(xué)習(xí),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的使用模式可歸納如下。(1)使用前,教師提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?,學(xué)生自行擬定實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路。這一階段注重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。(2)使用中,學(xué)生獨(dú)立摸索實(shí)驗(yàn)平臺(tái)水箱、固定明渠系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)明渠系統(tǒng)各組成部件的功能和使用方法,根據(jù)擬定的實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)思路親自動(dòng)手實(shí)施,必要時(shí),允許學(xué)生自己制作、改裝相應(yīng)的部件進(jìn)行探索性實(shí)驗(yàn)。這一階段注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。(3) 使用后,學(xué)生獨(dú)立從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中分析相關(guān)實(shí)驗(yàn)的水動(dòng)力特性,查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)實(shí)驗(yàn)資料,撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,并做實(shí)驗(yàn)成果匯報(bào)。這一階段注重培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和表達(dá)能力。對(duì)有創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)成果,教師鼓勵(lì)和指導(dǎo)學(xué)生撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文,在學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表或在學(xué)術(shù)會(huì)議上交流。
2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用實(shí)踐
綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建成以來(lái),先后開(kāi)展了一系列的綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究,取得了非常理想的教學(xué)成果。許多師生在此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了“曲線型實(shí)用堰剖面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”、“折線型實(shí)用堰剖面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”、“平板閘門(mén)流量實(shí)驗(yàn)”、“弧形閘門(mén)流量實(shí)驗(yàn)”和“明渠水躍和水跌實(shí)驗(yàn)”等自主創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),完成了多篇畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文。目前,學(xué)生正在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行智能化操作的探索研究。
3 結(jié)語(yǔ)
本文介紹了由水箱、固定明渠系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)明渠系統(tǒng)組成的旋轉(zhuǎn)式明渠流綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)旋轉(zhuǎn)和對(duì)接方式將不同的明渠水槽及相應(yīng)的明渠回水槽與同一個(gè)固定明渠系統(tǒng)貫通,實(shí)現(xiàn)了僅在一個(gè)水箱、一個(gè)水泵提供水源的前提下進(jìn)行一系列明渠水流自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究的目的,克服了傳統(tǒng)明渠流實(shí)驗(yàn)裝置功能單一、占地面積大、建設(shè)成本高等缺點(diǎn),為水力學(xué)傳統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)向綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)轉(zhuǎn)變提供了新思路。具有系統(tǒng)靈活、改造方便、水資源節(jié)約、功能強(qiáng)大和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),有重要的實(shí)用價(jià)值及推廣應(yīng)用前景。
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[關(guān)鍵詞]有限元分析 課程研究 實(shí)踐教學(xué) 應(yīng)用型本科
[中圖分類(lèi)號(hào)]G642.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A
一、引言
隨著科技的飛速發(fā)展,我國(guó)對(duì)工科應(yīng)用型人才的需求與日俱增,金陵科技學(xué)院將學(xué)校定位為應(yīng)用型本科院校,正是適應(yīng)了國(guó)家的這一需求現(xiàn)狀。學(xué)校以培養(yǎng)具有一定知識(shí)、能力和綜合素質(zhì),具有可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ母叩葢?yīng)用型專(zhuān)門(mén)人才為目標(biāo)[1]。但由于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力以及學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差別較大,為了發(fā)揮學(xué)生的特長(zhǎng),也為了實(shí)現(xiàn)強(qiáng)能力、有專(zhuān)長(zhǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。在教學(xué)上,學(xué)院鼓勵(lì)教師在傳授理論知識(shí)的同時(shí),偏重現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)[2]。有限元方法是當(dāng)前工程技術(shù)領(lǐng)域最常用、最有效的數(shù)值計(jì)算方法,其應(yīng)用范圍幾乎涵蓋了各個(gè)工程領(lǐng)域,有固體力學(xué),流體力學(xué),聲場(chǎng)問(wèn)題,電磁場(chǎng)問(wèn)題,熱傳導(dǎo)等問(wèn)題的分析、設(shè)計(jì)等[3]。由于其在工程應(yīng)用上的地位,有限元分析課程是許多工科專(zhuān)業(yè)的主要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,但同時(shí),有限元分析是一門(mén)理論性較強(qiáng)的課程,需要有扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和力學(xué)基礎(chǔ),甚至還要有一定的編程能力。鑒于我院是培養(yǎng)應(yīng)用型專(zhuān)門(mén)人才為主要任務(wù)的特點(diǎn),要使學(xué)生學(xué)到的知識(shí)能盡快地融入到實(shí)際工作中,該課程需進(jìn)一步完善教學(xué)內(nèi)容,調(diào)整教學(xué)方法,提高教學(xué)效果以適應(yīng)實(shí)際需求。
二、有限元分析課程教學(xué)內(nèi)容的研究與實(shí)踐
金陵科技學(xué)院主要生源為二類(lèi)本科,生源差異性較大,既有一批學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)異的尖子生,也有一大批特點(diǎn)各異的普通學(xué)生。目前,其教育定位是應(yīng)用型本科教育,旨在培養(yǎng)直接從事解決實(shí)際問(wèn)題、維持工作正常運(yùn)行的高等技術(shù)應(yīng)用型人才。這就決定了其教學(xué)模式必須以能力培養(yǎng)為核心[4]。有限元分析作為機(jī)械專(zhuān)業(yè)、車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用本科人才培養(yǎng)模式下的實(shí)踐教學(xué)方式方法的研究和改革勢(shì)在必行。
(一)合理安排教學(xué)內(nèi)容,降低難度
有限元分析的前期基礎(chǔ)課程包括線性代數(shù),彈性力學(xué)等相對(duì)有難度的課程,很多同學(xué)甚至沒(méi)有學(xué)過(guò)彈性力學(xué),因此講述應(yīng)力、應(yīng)變、推導(dǎo)應(yīng)力應(yīng)變和位移之間關(guān)系的幾何方程,以及將空間問(wèn)題簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題等問(wèn)題時(shí)就感到難以理解,甚至造成學(xué)生“知難而退”的想法。因此在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)優(yōu)選課程內(nèi)容,重視理論中相關(guān)結(jié)論的應(yīng)用而淡化部分理論的推導(dǎo)過(guò)程。一個(gè)正確的理論擺出來(lái),把它說(shuō)清楚,讓學(xué)生能夠掌握這個(gè)理論。至于這個(gè)理論的來(lái)龍去脈等適可而止。例如,在講解什么樣的結(jié)構(gòu)可以做為平面應(yīng)力問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化分析時(shí),強(qiáng)化基于基本概念的直觀判斷,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用有限元的知識(shí)分析、處理工程實(shí)際問(wèn)題的能力。
(二)結(jié)合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),增加實(shí)用性
有限元分析的基本思想是借助于數(shù)學(xué)和力學(xué)知識(shí),利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決工程技術(shù)問(wèn)題。因此就決定了這門(mén)學(xué)科的特點(diǎn)是理論知識(shí)難度較大,實(shí)際應(yīng)用相對(duì)簡(jiǎn)單。因此在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注重工程運(yùn)用觀念的培養(yǎng),結(jié)合工程實(shí)際問(wèn)題對(duì)學(xué)生進(jìn)行如何建立有限元模型,如何采用合適的單元類(lèi)型,如何劃分網(wǎng)格、如何設(shè)定約束條件、如何進(jìn)行分析求解、如何處理數(shù)據(jù)等解決實(shí)際工程問(wèn)題的探索研究與實(shí)踐。例如,將汽車(chē)中連桿用作示例,從模型建立開(kāi)始,帶領(lǐng)學(xué)生設(shè)定單元類(lèi)型、材料屬性、模型的網(wǎng)格劃分、連桿的約束情況,初始受力情況,從而進(jìn)行強(qiáng)度,剛度或者振動(dòng)分析。啟發(fā)學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段也可以對(duì)自己設(shè)計(jì)的零部件基于有限元進(jìn)行力學(xué)分析。這樣一來(lái),不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)有限元分析的熱情,而且進(jìn)一步加強(qiáng)了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力,鞏固了所學(xué)的知識(shí)。
(三)精選例題習(xí)題,提高課堂效率
課堂學(xué)習(xí)只是學(xué)生對(duì)知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)和初步的理性認(rèn)識(shí)階段,對(duì)知識(shí)的真正理解并達(dá)到應(yīng)用自如的程度,必須加強(qiáng)課上習(xí)題和課后復(fù)習(xí)以及有針對(duì)性地練習(xí)與總結(jié)。因此,在精心組織課堂理論教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,安排圍繞知識(shí)點(diǎn)并盡量結(jié)合專(zhuān)業(yè)實(shí)際的典型例題,。例如,講授桿單元問(wèn)題時(shí),給出一個(gè)一端固定,一端受拉的桿件,讓學(xué)生從桿單元的位移函數(shù)設(shè)定出發(fā),首先推導(dǎo)桿單元的形函數(shù),進(jìn)而推導(dǎo)應(yīng)力和應(yīng)變矩陣,以及桿單元的剛度矩陣,并進(jìn)行整體剛度矩陣的組裝,最后利用平衡方程求解端點(diǎn)支反力。讓學(xué)生在推導(dǎo)簡(jiǎn)單單元的過(guò)程中理解有限單元法的原理,掌握利用有限單元法解題的一般方法,步驟和要領(lǐng),達(dá)到對(duì)章節(jié)基本概念,基本原理的深入理解的目的。
(四)改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,理論聯(lián)系實(shí)際
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論聯(lián)系實(shí)際的重要環(huán)節(jié),針對(duì)有限元分析課程,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要是有限元分析工具即有限元軟件的應(yīng)用。有限元軟件的種類(lèi)很多,目前應(yīng)用較廣的有限元軟件主要有:ANSYS和NASTRAN等。根據(jù)各專(zhuān)業(yè)側(cè)重點(diǎn)不同,合理制定適合本專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱,安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,例如,針對(duì)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè),選定的問(wèn)題是汽車(chē)變速器推桿的建模以及受力分析。通過(guò)實(shí)際操作有限元軟件,計(jì)算分析,整理和完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,加深對(duì)課堂講授的基本概念,基本原理的理解和掌握。培養(yǎng)學(xué)生歸納整理的能力及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和方法建立新方案的能力。
為了滿(mǎn)足學(xué)生的需要,實(shí)驗(yàn)室制定了開(kāi)放制度,學(xué)生可以利用具體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證仿真效果,這些措施不僅有效地提高了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的使用效率,同時(shí)也為培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用于實(shí)際的能力與創(chuàng)新能力提供了良好的展示空間。實(shí)踐課的設(shè)計(jì)既要為學(xué)生理解理論知識(shí)服務(wù),又要為學(xué)生掌握基本技術(shù)和畢業(yè)后就業(yè)提供服務(wù)。
三、有限元分析課程教學(xué)方法的研究與實(shí)踐
(一)啟發(fā)式教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生積極思維
有限元分析課程看似繁復(fù),其實(shí)整個(gè)課程體系是相互聯(lián)系、相互依賴(lài)的。因此,通過(guò)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,使其各部分相互之間聯(lián)系緊密,脈絡(luò)清晰,形成一個(gè)有機(jī)的整體。在教學(xué)過(guò)程中,引導(dǎo)學(xué)生洞察問(wèn)題的共性,抓住問(wèn)題的本質(zhì),揭示問(wèn)題的內(nèi)在聯(lián)系。有限單元方法的核心就是單元形函數(shù)的推導(dǎo)。圍繞單元形函數(shù),把握問(wèn)題的規(guī)律,表面上完全不同的問(wèn)題遵循的是同樣的原理,舉一反三,例如,通過(guò)桿單元的推導(dǎo),在教師提示性講解指導(dǎo)下,學(xué)生自行推導(dǎo)三角形三節(jié)點(diǎn)單元的形函數(shù),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加深對(duì)理論公式的理解。培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力和主動(dòng)性學(xué)習(xí)的能力。
(二)理論與興趣相結(jié)合,調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性
“興趣是最好的老師。”因此在授課過(guò)程中,注意有限元理論與實(shí)際工程相聯(lián)系,以提高并引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如,通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示飛機(jī)機(jī)翼的振動(dòng),汽車(chē)傳動(dòng)系齒輪嚙合過(guò)程中的受力以及變形。在講述有限元分析時(shí),以汽車(chē)直接的碰撞分析為例,分別討論汽車(chē)的耐撞性及駕駛員的安全性情況,建立了學(xué)生認(rèn)識(shí)有限元在實(shí)際工程應(yīng)用中的具體分析方法及分析步驟,幫助學(xué)生對(duì)抽象的理論有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí),這樣很容易立刻抓住學(xué)生的注意力,并且可以激發(fā)學(xué)生的求知欲。
(三)調(diào)整考核方式,減少應(yīng)付作業(yè)的現(xiàn)象
計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已廣泛地深入到工程設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,有限元分析的主要工具也是計(jì)算機(jī),為提高學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件的水平,又考慮到計(jì)算機(jī)文件容易被復(fù)制和粘貼。我們采用的考核方式為:利用計(jì)算機(jī)建立實(shí)際的汽車(chē)零件模型,并給出關(guān)鍵部位的變形情況云圖。但需要強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生不僅要把精力放在利用計(jì)算機(jī)建模,仿真即計(jì)算機(jī)軟件的操作上,而是要把精力投入到為什么進(jìn)行如此操作上,要求學(xué)生要“知其然,且知其所以然”。這樣的考核方式明顯減少了抄襲和應(yīng)付作業(yè)現(xiàn)象,也緩解了基礎(chǔ)課作業(yè)量大的難題,受到了學(xué)生的歡迎。
(四)加強(qiáng)工程觀念,與畢業(yè)設(shè)計(jì)相聯(lián)系
有限元方法在汽車(chē)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,汽車(chē)結(jié)構(gòu)的有限元分析富有工程性。對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力和創(chuàng)新能力具有重要的意義,非常適合作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目。對(duì)于車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè),可以擬定設(shè)計(jì)題目為汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中的主減速器或變速器設(shè)計(jì),并對(duì)主要零部件進(jìn)行有限元分析。采取分組設(shè)計(jì),多人一組,分工合作等方法設(shè)計(jì)、分析整個(gè)變速器,既可以使學(xué)生鞏固和熟練專(zhuān)業(yè)知識(shí),又可以加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。
(五)培養(yǎng)應(yīng)用能力,鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的科研課題
參與實(shí)際課題可以讓學(xué)生學(xué)到很多書(shū)本以外的知識(shí),提高科研創(chuàng)新能力。教師將自己從事科研工作的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)融入課堂教學(xué),通過(guò)言傳身教調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。如我院參加節(jié)能小車(chē)比賽時(shí),就注意吸納感興趣的優(yōu)秀本科生,通過(guò)興趣小組的形式,進(jìn)行獨(dú)立地資料搜集、方案制定、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和整車(chē)試驗(yàn)。學(xué)生選擇系統(tǒng)方案后,應(yīng)用有限元方法進(jìn)行部分零部件的振動(dòng)分析,撰寫(xiě)相關(guān)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,真正鍛煉了學(xué)生的工程應(yīng)用能力。
四、結(jié)論
應(yīng)用型本科院校在培養(yǎng)人才時(shí)要按照應(yīng)用型人才的要求來(lái)設(shè)計(jì)培養(yǎng)方案,并落到實(shí)處,才能培養(yǎng)出高質(zhì)量的人才[5]。這就要求教師結(jié)合課程內(nèi)容,采用靈活多變的教學(xué)方式,對(duì)學(xué)生進(jìn)行發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力培養(yǎng)。激發(fā)學(xué)生樂(lè)于求學(xué)并能科學(xué)地分析和創(chuàng)造性地解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力,為后續(xù)畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至今后的參加工作打下良好的基礎(chǔ)。
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榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)