流体力学自主设计实验

(二)流体力学自主设计实验

流体力学是海洋科学重要的基础支撑学科，流体力学及相应的实验课向学生们系统传授了流体知识并培训了基本的实验技能，这满足了学生们今后的学习要求。但是对于部分对实验室实验感兴趣的同学，这些学习显得单薄了一些。因此中心的流体力学实验室在海洋学国家理科人才培养基地的支持下，开展了综合设计实验教学。在中心老师的指导下，学生们自主选题，并亲自动手，利用书本中学到的知识，对一些流体力学现象进行了显示，对规律进行了验证。有些成果可以在教学中加以应用。开展独立构思实验方案的自主设计实验，是流体力学实验改革与创新——“自主设计式实验教学模式”的一项重要内容。

自主设计实验从2007年开始，实验由学生自主选题，通过查阅文献资料进行实验方案的设计。实验装置尽量由学生自己独立完成，如果制作困难，可由工厂根据学生图纸完成。

整个综合设计实验大致分为实验方案设计、原材料购置、工具配备、实验设备制作、调试测量、形成相关文档资料等过程。

首先，利用一个月时间由学生各自利用网络、书籍等构思自己的实验方案，实验方案经过所有参加同学集体讨论，形成实验方案初步构想，并通过多媒体向指导老师汇报，进一步讨论细化，最后邀请学院流体力学授课教师和实验室具有实验经验的老师进行讨论，形成可执行的实验方案。

第二步，根据实验方案要求，由海洋学国家基础科学人才培养基金提供经费支持，学生自己购买制作实验装置需要的有机玻璃板、有机玻璃管、粘合剂等原材料和切割机、打磨机、钻、热风机、锯等相关工具。

第三步，实验设备制作过程。首先进行简单实习，熟悉各种材料特性和掌握工具的使用方法，然后根据实验方案要求，进行实验设备制作，期间每隔2—3天，在实验室里同学和老师一起讨论，解决制作过程中的出现的问题和完善制作方法，最终完成制作。

第四步，进行实验设备的实测和调试。根据实验结果更改甚至重新设计制作实验设备，最后形成实验指导材料，完成实验并给出实验报告。形成的实验指导材料和实验设备可以用到平时的教学当中去，整个过程全部由学生自主完成。

开设这一实验取得了丰硕的成果。如第一年液体粘滞系数测定实验，测定小孔出流中孔径、形状与流量关系实验，流体静压强演示及海水密度的测定实验，测定弯管中流体压强差与流量关系实验，小孔出流反推力的演示，地形对流体运动的影响演示实验，涡环穿行演示实验等实验，完成得十分出色，其中莫丽霞同学的实验室测定液体粘滞系数的一种新方法发表在《实验室研究与探索》(2008)上。

参与实验学生反映，通过这一系列步骤，加深了对所做实验涉及的流体力学知识的理解，而且在很大程度上提高了动手能力和主动解决实验过程中出现问题的能力，思考问题的方式以及动手的能力等方面都有很大收获。此外，由于实验过程涉及很多工具的使用，很多工作不能靠一个人完成，就需要参与实验的学生合作，相互帮助，相互支持，共同完成，这在很大程度上增强了团队合作意识。