实验案例水力学能量方程实验

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1、实验案例水力学能量方程实验实验教学目的:“自主、探究”型实验模式的建立实验教学的方法：在明确实验要求的前提下，学生自主实验，辅以教师的指导实验教学设计：无须教师集中讲解、有CAI或资料代替，学生自主选用实验仪器及配置：（1）、自循环能量方程仪及相应的量测用具若干。（2）、实验仪器的技术使用说明书、实验指导书和实验室装备简介等资料。（3）、计算机数台，并与学校局域网相连接（4）、计算机仿真实验辅助软件，实验指导或问题讨论的有关录像，以及实验数据分析软件等实验教学评定：有学生提交的实验报告和两种实验模式比较进行评判佐证材料：⑴新高职实验报告。⑵3+2高职实验报告。案例设置说明：

2、（1）、能量方程实验在整个《水力学》课程中,占有举足轻重的地位。它虽是一个独立的实验，但在整个实验过程中，涉及到的很多知识点都与其它章节中的实验相联系；（2）、实验的过程和结果最贴近生产应用，如水利工程中的河道、渠道等；（3）、该实验仪器的技术参数都是在制作时定型的，已成不变的，在分析问题上，对发散学生的思维方面有局限性。一、传统的实验教学存在的问题：（一）学生缺乏自主权。传统的实验教学是以教师为主的教与学的基本格局，学生只是知识的传承者。实验开始，老师详细讲解实验内容和方法并做示范操作，实验过程中帮助学生解决遇到的各种问题。这种实验模式造成教师“包办”过多，学生自主学习受

3、限的结果，学生没有猜想和假设，没有疑惑。比如：在“能量方程”实验仪的喉管6、7点断面处（如图一~三）两测压管的差距很大，而8、9点断面的差值小，并且两断面相距很近，但很少有学生提问“为什么”？更不要说去主动思考了，学生只是完成实验任务而已。（一）实验仪器方面：仪器规格统一，技术参数一致。我校的《水力学》实验仪器全部是从浙江大学购置而来，其能量方程实验仪更是配置一样，整齐划一。无论哪个小组的实验，如果选择相等的流速，其测出的流量是相等的，总水头线Ｅ－Ｅ的曲线图是一样的。因此，在实验过程中，对学生进行的仅仅是严格的实验操作训练，这种模式在很大程度上，遏制了学生的个性发展。（二）

4、在实验安排方面：传统的《水力学》实验，由于受实验台数和各班教学进度的限制，每学期什么时间，哪个班级做什么实验都是预先安排好的，到实验室后，按照老师划分的小组，在同一时间内同步进行，不再另外安排课时，因此，每个小组的所有同学的实验数据和成果都是一样。另一方面，对基础差或动手能力差的学生而言亲自动手操作的机会少，忽视了每个同学的个体差异和个性发展，不能做到因人而异，自主选择。这种模式以结论的形式呈现教学内容，过分注重对知识的验证，学生掌握的只是能量方程的物理意义和仪器的操作使用。忽视了培养学生的探究和创新能力的提高。（三）在学生的能力提高方面：由于在“能量方程实验”中，需要掌握

5、的概念比较多，像总水头、测压管水头、总水头线、测压管水头线、渐变流、急变流等贯穿于实验始终，且它又涉及到前面的静水力学知识，联系到后面的毕托管测流速，流量计测流量，以及重力离心惯性力等概念，仅仅简单的实验操作，学生不易从中发现问题，缺乏探究的困惑、挫折、失败，更没有成功的喜悦。二、实验教学整合的思路：鉴于上述传统实验教学中存在的问题，我们本次能量方程的实验教学，在应用现代化教学手段进行整合时，主要采取了以下措施和方法进行了处理，以期解决上述问题，争取取得较好的实验教学结果。（一）突出以学生为主体，实验程序与方法由学生自主选择。由于现在实验室内配置了计算机和与能量方程相对应的

6、实验应用软件和录像等，故在整合时我们注重利用多媒体网络技术对内容进行新颖的编排，和力求实效的调整，学生来到实验室后，可以选择多种方式来完成实验，如：是先在多媒体计算机上模拟实验，先看实验指导和实验录像；还是先看书面资料，在实验仪器工作台上实际操作，可根据自己的兴趣、爱好、各自的理解程度，自主选择。而教师则是学生的服务者。学习基础较差的学生可选择：录像——多媒体演示——实操——录像——再实操，反反复复，一直到自己真正掌握，并有升华；学习功底较好的学生，可选择：实操——多媒体演示——数据验证——成果分析——问题质疑；学有余力，或善于钻研的学生，可选择独立构思实验方案，在计算机上

7、随意设计，之后付诸实操的方式。（一）在实验仪器方面：解决了实验仪器规格统一，过水管径完全一致的状况。通过给学生提供实验ＣＡＩ课件，学生除在实验仪器上实际操作外，还可以通过计算机多媒体技术随意更改仪器设备的技术参数。如：我们的能量方程实验仪的过水管径共有三个不同直径的过水断面，分别为d1=1.37cm、d2=1cm、d3=2cm，这些都是固定不变的，而同学们在通过实验ＣＡＩ进行摸拟操作时，可在允许值0.4