工程流体力学授课软件
--工程流体力学电子教案简介 |
由浙江大学建工学院毛根海教授主持研制的《工程流体力学电子教案》是流体力学内容与多媒体资源的融合体,历经两年的开发,并已对浙江大学97、98、99届土木本科生进行教学实践,得到了不断完善升级。是目前国内外多媒体资源最丰富、系统最完善的流体力学多媒体教学软件,是一项改进教学模式、增强教学效果、提高学习效率的一个优异的教改成果。
一、 开发背景
1、流体力学古典理论、经验性内容多,概念抽象
例如:流线的定义
流线是表示某一瞬时流体各点流动趋势的曲线,曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向重合。从字面上 讲流线有明确的定义,那么请试着按照流线的定义找出明渠流录像中的流线。
肉眼根本无法直观分辨出流线!真是抽象的概念!
但是,如果采用多媒体技术来显示流线,结果会怎样呢?
这是流谱流动演示仪演示的突扩与突缩的流线形状
这是方柱绕流的流线形状
这是用氢气泡演示的流线形成过程.
流线的形状与特征一目了然。
所以,通过图片、录像等多媒体的演示,在加上教师的讲解,学生对流线的概念将会有一个感性的认识,并且会留下较为深刻的印象,抽象的概念也不再显得抽象。
2、压缩课堂学时,又不能削减所讲授的内容
由于现在高校普遍存在削减学时的现象,如浙江大学土木系的基础流体力学就从80年代末90年代初的80学时削减到现在的68学时,更有甚者,福州大学已削减到近40学时,但同时教师又不能缩减讲课内容。
因此教师要完成教学任务真难!但如果采用多媒体教案节约板书时间、结果会怎样呢?……
3、流体力学是一门拥有诸多实验与生产实践的学科
这是常被用于坝体、泄洪道首部的实用堰堰流
这是常被用于水利引水系统、农业灌溉系统的人工棱柱形明渠
这是流体力学浮体稳定性理论在水上运输业中的应用
这是水利枢纽中的坝体,需进行稳定性分析,所受力中包括静水总压力与扬压力,还需考虑坝身渗流及可能发生的管涌的影响。
这是空化录像,它演示扩散入口段的空化现象及闸门槽的空化现象
正因为流体力学是一门拥有诸多实验与生产实践的学科,这为本电子教案的多媒体资源如图像、录像等的制作提供了非常有利的条件!
二、系统结构
本流体力学电子教案主要由三部分组成:素材库、课程教学内容、例题与思考题
素材库包括文本、图形、图像、动画、录像、视频、声音等本电子教案的所有内容
课程教学内容是将素材库的内容以课堂教学的形式出现,包括基本概念、理论、内容、公式及其在工程中的应用例题与思考题包括工程实例、例题、讨论题等内容,用以加强学生对所学内容的理解与巩固。
三、创新点
1、本工程流体力学电子教案是国内第一个系统完善的、用于流体力学多媒体现代化教学的电子教案,填补了国内流体力学教学用电子教案的空白,属国内领先水平。
据查新报告,目前在流体力学教学中已有河海大学、大连理工大学等制作了部分CAI教学课件的文献报告,但在国内还没出现过用于课堂教学的系统的完整的流体力学多媒体电子教案,在国外也未检索到相应的教案。
2、本工程流体力学电子教案总体上采用模块分层式结构,以超文本形式链接、组合。
下面将对第三章的模块分层式结构进行演示,它们之间以超文本的形式链接与组合:
首先进入本电子教案的总目录,然后链接到第三章总目录,再链接到子模块目录,最后链接到教学典型界面
3、 引入大土木观念,拓宽电子教案的覆盖面
工程流体力学电子教案,以国家教委制定的教学大纲作为编制规范,在大土木流体力学教学要求的基础上,本着工科公共基础流体力学(包括土木类、水利类及机械动力类)教学的精神内容,包含了大纲规定的工程流体力学中的全部内容及相关多媒体资料,文字约30万,图形、图像、动画、录像等多媒体资源达1G多。
本电子教案适用于水工结构、建筑经济管理、岩土工程、市政工程、道桥工程、工业民用建筑等土木类、机械动力类、水利类专业的基础流体力学教学。
4、 本电子教案以PowerPoint2000为开发基础,以PhotoShop、Webstyle、Cool
3D、Flash、Delphi等应用软件联合开发制作,据查新报告,以这种形式联合开发的工程流体力学电子教案,在所检的文献中未见报道。
Delphi:用以制作录像播放器,以打破链接结构,实现录像、动画、图片等的实时点播
PhotoShop、Webstyle、 Cool 3D :用以制作漂亮的按钮、图片,使电子教案图文并茂
Flash、Premiere:用以设计制作多媒体动画,使抽象的流体力学概念与理论形象化、具体化
下面将对部分多媒体资源进行演示:
Webstyle制作的按钮示例:
Cool 3D制作的动画示例:
Premiere制作的动画示例:
Flash制作的动画示例:
由此可见,有了多媒体资源,流体力学教学将变得形象、生动、通俗、易懂
5、 增加工程或实践实例,实行理论与实践并重
在本电子教案中,增加了许多的工程录像与实例。
例如,明渠非恒定流的三种流态缓流、急流、临界流的判别,首先给出了理论上的判别,即利用佛汝德数、临界水深、临界流速、临界底坡及断面比能进行判别,
然后给出了野外判别微波流速判别的动画显示及野外判别录像
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