仝艷 李曉飛
摘 要 伯努利方程是“中藥制藥工程原理與設(shè)備”課程的重點和難點之一。通過生動有趣的課堂教學(xué)安排,調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性,引發(fā)學(xué)生對伯努利方程學(xué)習(xí)的興趣,提高教學(xué)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞 中藥制藥工程原理與設(shè)備;伯努利方程;中藥學(xué)類專業(yè)
中圖分類號:G642 文獻標(biāo)識碼:B
文章編號:1671-489X(2018)22-0096-03
Abstract Bernoulli Equation is one of the key and important points of principle and equipment of pharmaceutical engineering of TCM. Through a lovely and interesting course, the initiative and enthusiasmof students are mobilized. Practice has proved that students are in-terested in learning Bernoulli equation and the quality of teaching has been improved.
Key words principle and equipment of pharmaceutical engineering of TCM; Bernoulli equation; Chinese pharmacy majors
1 前言
“中藥制藥工程原理與設(shè)備”是中藥學(xué)類專業(yè)的一門主要專業(yè)課。伯努利方程是該課程流體流動章節(jié)的重點和難點之一,也是流體輸送章節(jié)學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)[1]。因此,教師在教學(xué)中采用多種教學(xué)手段以提高教學(xué)的趣味性,引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量[2]。學(xué)生在課堂上能夠?qū)W會伯努利方程并應(yīng)用伯努利方程解決一些實際問題,從而為后面章節(jié)的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。對中藥學(xué)類專業(yè)來講,復(fù)雜的公式推導(dǎo)對于學(xué)生來說意義不大,而且理解起來比較困難,教師可以直接給出伯努利方程,花費較多的時間把方程的物理意義、各項內(nèi)容、適用條件以及該方程的應(yīng)用講清楚[3];通過適量的例題將公式掌握牢固并舉出一些實際問題,引發(fā)學(xué)生的思考和討論,增加課堂的趣味性。
2 學(xué)習(xí)的興趣
如何引導(dǎo)學(xué)生對枯燥的公式產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣,這是一個比較難的問題。不僅需要教師清楚明白地講解公式內(nèi)容,還要能夠采用特定的教學(xué)手段使之變得生動起來,這樣才更容易被學(xué)生接受。
實例教學(xué)引發(fā)學(xué)生的興趣 “奧林匹克”號郵輪和軍艦“哈克”號的撞船事故是一個比較經(jīng)典的例子。1912年秋天,“奧林匹克”號郵輪正在大海上航行,在距離它100米處,有一艘比它小得多的軍艦“哈克”號平行駛向前方。不久后,“哈克”號好像被大船吸引似的,一點兒也不服從舵手的操縱,竟一頭向“奧林匹克”號撞去,在“奧林匹克”號的船舷上撞出個大洞,釀成一幕慘劇。
課堂互動吸引學(xué)生的注意力 講完這個實例后,給出五分鐘時間,讓學(xué)生討論是否聽說過或看到過類似的撞船事故,如1942年10月,美國的“瑪麗皇后”號運兵船和“寇拉沙阿”號相撞等。對事故發(fā)生的原因進行討論,暢所欲言,引起學(xué)生對事故原因的興趣,吸引學(xué)生的注意力,為伯努利方程的教學(xué)營造一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,使學(xué)生在愉快輕松的氛圍中獲取知識,保留較深刻的印象。
3 伯努利方程
通過實例和課堂互動,自然引入伯努利方程的教學(xué),在教學(xué)過程中條理分明地將方程的各項內(nèi)容和各種形式講解清楚,不能模糊。如總機械能中的靜壓能項,理想流體和實際流體的概念,以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)和以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)的伯努利方程等內(nèi)容,在講課過程中一定要講解清楚,否則學(xué)生在應(yīng)用方程解題時就會出現(xiàn)麻煩。
理想流體的伯努利方程 理想流體的伯努利方程適用于不可壓縮理想流體在等溫定態(tài)流動且外界不對流體做功的情況。由于理想流體無能量損失,因此,根據(jù)能量守恒原則,對于劃定的流動范圍,其輸入的總機械能等于輸出的總機械能。流體的機械能包括位能、動能和靜壓能。
流體受重力作用在不同高度所具有的能量稱為位能。流體以一定速度流動,便具有動能。系統(tǒng)的任一截面上都具有壓力。當(dāng)流體要通過某一截面進入系統(tǒng)時,必須要對流體做功,才能克服該截面的壓力,把流體壓入系統(tǒng)內(nèi)。這樣通過該截面的流體便帶著與此功相當(dāng)?shù)哪芰窟M入系統(tǒng),流體所具有的這種能量稱為靜壓能。
伯努利方程的應(yīng)用 在使用伯努利方程時,要注意截面和基準(zhǔn)水平面的選取以及壓力的表示方法。選取的截面應(yīng)與流體流動方向相垂直,兩截面間流體應(yīng)是定態(tài)連續(xù)流動,并且已知條件最多,包含待求變量。選取兩截面中位置較低的截面為基準(zhǔn)水平面。壓強采用絕對壓強或表壓強均可,但兩邊必須統(tǒng)一。對于給定的管路系統(tǒng),應(yīng)用伯努利方程可以進行流量、能量損失及流體輸送所需能量的計算;對于給定輸送任務(wù),可以設(shè)計經(jīng)濟合理的輸送管路系統(tǒng)。
在實際教學(xué)中,首先給出一些選擇題和填空題,加深對伯努利方程各知識點的理解,之后通過計算題進行相關(guān)的管路計算,加強伯努利方程的實際應(yīng)用能力。在做習(xí)題時要給學(xué)生一定的時間,讓他們可以獨自進行思考,也可以相互之間進行討論。教師隨時關(guān)注學(xué)生的情況,隨時進行問詢,及時獲取將學(xué)生的學(xué)習(xí)信息,對于發(fā)現(xiàn)的問題及時進行解決。
4 問答的樂趣
在學(xué)會伯努利方程后,教師和學(xué)生可以找一些其他與伯努利方程相關(guān)的實例進行分享,大家一起進行問答。學(xué)生可以對教師提出的問題進行解答,也可以自己提出一些問題讓其他學(xué)生回答,最后由教師匯總進行講解,例如:行人不能站在高速行駛的火車旁;茅草屋頂被風(fēng)掀起;洗衣機洗衣服時,衣褲的兜會被翻出來;離心泵把水送到高處;孔板流量計測量流量。生活學(xué)習(xí)中碰到的這類問題很多,與伯努利方程聯(lián)系起來,學(xué)生會進一步發(fā)現(xiàn)伯努利方程的重要性,激發(fā)更為濃烈的興趣。
大家都知道行人不能站在高速行駛的火車旁,否則就會被“吸入”車下,釀成事故。分析一下原因:
人若站在高速行駛的火車旁,人與火車之間的空氣流速很快。根據(jù)伯努利方程可知:流體速度越大,壓強越低。因此,人與火車之間空氣的壓強非常低,而在人背后的空氣壓強則為大氣壓,在二者的壓強差作用下,人極易被推到火車一側(cè)而發(fā)生事故!
諸如茅草屋頂被風(fēng)掀起,洗衣機洗衣服時,衣褲的兜會被翻出來,這些常見的現(xiàn)象都是由于流體的流速不同造成的壓力差引起的。離心泵和孔板流量計是后面要學(xué)的內(nèi)容,它們的工作原理都是和伯努利方程緊密相關(guān)的。離心泵的泵殼內(nèi)有一個截面逐漸擴大的蝸形通道,液體在流動過程中,由于管徑擴大,流速減小,大部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓能,使液體有較高的壓力,由泵排出口送出??装辶髁坑嬍钱?dāng)流體流過孔板時,由于橫截面變小,動能增大,導(dǎo)致靜壓能較低,從而在孔板的兩側(cè)產(chǎn)生壓力差,從而測量流量。除了這些問題之外,生活中的伯努利還有很多,鼓勵學(xué)生在課余時間查找資料,進一步進行討論。
教師在上課時會對學(xué)生說:“同學(xué)們要大膽回答老師提出的問題,有疑問要及時問?!钡遣⒉皇撬械膶W(xué)生都能做到。教師在問答過程中會發(fā)現(xiàn),有的學(xué)生性格內(nèi)向,有的學(xué)生覺得學(xué)習(xí)非常枯燥,有的學(xué)生認為課程不重要,對學(xué)習(xí)課程的興趣不大……這時就可以適當(dāng)?shù)匮娱L問答環(huán)節(jié)的時間,設(shè)置一些簡單而有趣的問題進行提問,從而更好地活躍氣氛,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的信心。
總之,教師與學(xué)生之間的問答能夠很好地拉近教師和學(xué)生的距離,使教師進入學(xué)生的主動學(xué)習(xí)中;學(xué)生與學(xué)生之間的問答也拉近了學(xué)生和學(xué)生之間的距離,使課堂氛圍更為熱烈。在生動熱烈的問答過程中,學(xué)生進行思考、回答和提出疑問,不僅加深對課程內(nèi)容的掌握,而且培養(yǎng)了積極主動的學(xué)習(xí)態(tài)度和創(chuàng)新解決問題的能力。
5 結(jié)語
總之,學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,教師是學(xué)習(xí)的組織者,教學(xué)的一切活動必須以強調(diào)學(xué)生的主動性、積極性為出發(fā)點。因此,教師在注意自身能力培養(yǎng)和提高的同時,要認真?zhèn)湔n,巧妙合理地進行課程安排,這樣才能把枯燥的課程內(nèi)容講得豐富多彩、生動有趣,從而引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻
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