流体力学的常用研究方法篇1

一、转换法

对于一些看不见、摸不着的物质或物理问题我们往往要抛开事物本身，通过观察和研究它们在自然界中表现出来的外显特性、现象或产生的效应等去认识事物的方法，在物理学上称作转换法。它是帮助我们认识抽象物理现象的一种常用的科学方法。如：我们在认识和研究“分子在永不停息地做无规则运动”理论时，由于分子是微观的，不能直接用肉眼看到，因此，我们可以通过能直接观察或感觉到的扩散现象去认识和理解它；电流看不见、摸不着，我们可以通过各种电流的效应来判断它在存在；磁场看不见摸不着，我们可以通过小磁针指向或偏转以及与其它一些磁场的效应来判断它的存在；同理，在研究物体是否带电，我们也不能直接看到物体是否带电，但我们可以通过观察验电器上锡箔片的开合来判断物体是否带电；在研究空气的存在和大气压强时，我们可以通过感觉空气的流动及现实生活中对大气压强的各种应用来证明空气和大气压强的存在。随便说一下，很多仪器的制造也利用了转换法。如将看不见、摸不着的温度转换成液柱的升降制成了温度计。将看不见、摸不着的液体压强转换成两液面的高度差制成了压强计等。

二、类比法

类比法是指由一类事物所具有的属性，可以推出与其类似事物也具有这种属性的思考和处理问题的方法。认识和研究物理现象、概念和规律时，将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行灵活、合理的类比，将有助于学生的理解。如在认识电流、电压的概念、研究电源的作用和影响电阻大小的因素等概念或规律时，与水流水压模拟实验、抽水机的作用和水渠对水流的影响等物理现象进行类比，会使学生理解和掌握这些抽象的物理概念或规律产生其他方法无法替代的作用。

三、理想化法

理想化法是指根据所研究问题（一般都十分复杂，涉及诸多因素）的需要和具体情况，确定研究对象的主要因素和次要因素，保留主要因素，忽略次要因素，排除无关干扰，从而简明扼要地揭示事物的本质。理想化法是一种科学抽象，是研究物理学的重要方法。理想化方法包括理想实验法和理想模型法。

1.理想实验

理想实验又叫做假想实验或思想上的实验，它是人们在思想中塑造的一种理想实验，是逻辑推理的一种特殊形式，在实际中并不能进行。理想实验在物理学的理论研究中有重要的作用。伽里略论证惯性定律所设想的实验――在无磨擦情况下，从斜槽滚下的小球将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去，就是物理学史上著名的理想实验。再如将一只闹钟放在密封的玻璃罩内，当罩内空气被抽走时，钟声变小，由此推理出：真空不能传声。显然上述实验是人们在思维中进行的理想过程，与实际实验相比，理想实验能更大程度地突出实验中的主要因素，忽略次要因素，得出更本质的结论。

2.理想模型

理想模型可分为对象模型、条件模型和过程模型三类。

①对象模型：用来代替研究对象实体的理想化模型叫做对象模型。如视为点光源较小发光体，表示光的直线传播的光线，描述磁场的磁感线，描述力的图示、示意图等都属于对象模型。另外，推导液体压强公式时选取的“液柱”、分析连通器原理和托里拆利实验原理使取的“液片”也属于对象模型。

②条件模型：把研究对象所处的外部条件理想化建立的模型叫做条件模型。如光滑表面、轻杆、轻绳、均匀介质都属于条件模型。电学实验中把电压表变成内阻是无穷大的理想电压表，电流表变成内阻等于0的理想电流表等也属于条件模型。

③过程模型：实际的物理过程都是诸多因素作用的结果，忽略次要因素的作用，只考虑主要因素引起的变化过程叫做过程模型。例如：在空气中自由下落的物体，空气阻力的作用与重力相比较忽略不计时，可抽象为自由落体运动，另外匀速直线运动也属于过程模型。

四、等效替代法

在物理学中，我们研究某物体或物理现象的作用效果时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他所有物理量，但不会改变物理效果。这种研究问题的方法给问题的阐释或解答带来极大方便，我们称这种研究问题的方法为等效替代法.如用合力替代各个分力，用总电阻替代串联、并联的部分电阻，用浮力替代液体对物体的各个方向的压力等。

五、控制变量法

自然界发生的各种现象，往往是错综复杂的。决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后来比较、研究其他两个变量之间的关系，这种研究问题的科学方法就是控制变量法。很多物理实验都用到了这种方法。如通过导体的电流I受导体的电阻R和它两端电压U的影响，在研究电流I与电阻R的关系时，需要保持电压U不变；在研究电流I与电压U的关系时，需要保持电阻R不变。

六、归纳推理，又称归纳法

流体力学的常用研究方法篇2

一、控制变量法

控制变量法是运用一定手段(实验仪器、设备等)主动干预或控制自然事物、自然现象发展的过程,在特定的观察条件下探索客观规律的一种研究方法。即把多因素的问题变成多个单因素的问题,分别加以研究,然后综合解决的一种常用的研究方法。

控制变量法常用于探究物理规律的实验教学,我在“研究导体的电阻与哪些因素有关”的实验教学中采用这种方法,首先确定研究对象是电阻,之后选取长短粗细相同但材料不同的金属丝,比较它们电阻的大小,然后确定材料和横截面积相同,改变导体的长度,研究电阻与导体长度的关系,接着保持材料和长度相同,改变导体的横截面积的大小,探究电阻与导体的横截面积的关系,最后将这些单一关系综合、归纳,找出它们之间的规律,得出决定电阻大小的因素是导体的材料、长度和横截面积。经过认真的分析,学生掌握了这一探究方法的精髓。在欧姆定律的实验教学中,我用这一方法组织学生讨论了怎样研究I、U、R之间的关系。

二、对比法(比较法)

“比较”即找出事物之间相似的地方,通过事物间相同特征或相异特征的比较可以很快认识新事物的研究方法,是比较常用的研究方法。

在比热容的教学中,我引导学生通过比较实验装置,来判断哪些相同、哪些不同:在两个烧杯中分别倒入质量相等的水和煤油,用同样的电热器加热,测出它们的温度升高相同值时所需通电时间不同,也就是吸收热量不同;同样的加热时间,它们升高的温度不同,这反映了不同物质吸收相同的热量但温度变化不同的物质的特性――比热容,使非常抽象的概念具体化,学生顺利理解了比热容的物理意义。在“研究物体浮沉条件”时,我用同一支锡制牙膏壳,先做成盒状放入水中,牙膏壳漂浮于水面,然后把牙膏壳挤成一团放入水中,结果牙膏壳沉底,通过对比得出物体浮沉的条件。对比学习不但使学生对易混淆的知识学习掌握起来十分容易,而且印象更加深刻,应用起来更加得心应手。

三、类比法

类比是指在新事实与已知事物间具有相似的方面作比较。它能启发和开拓我们的思维,能给我们提供解决问题的线索,是提出科学假设和探索新理论的重要途径,它对物理学的发展有着不可磨灭的功劳,对学生物理的学习也发挥着巨大的作用。

在教材中用橡皮绕绳运动与月亮绕地球运动作类比引入引力;研究电压的作用时,将电压类比为水压来认识电压,使电路中形成了电流;通电螺线管的磁场分布很抽象,规律的总结也不容易理解,课本中用蚂蚁沿着电流爬行说“N极就在我的左边”,猴子用右手把螺线管夹在腋下,说“如果电流沿着我右臂所指的方向,N极就在我的前方”来类比……这样把晦涩难懂的理论具体化,学生被生动的图像和有趣的类比所吸引,学习物理的兴趣被调动起来,效果是明显的。

四、变抽象为具体和理想化法

变抽象为具体指分析概括一类事物共同的本质特征,把学生不容易理解的知识与熟悉的事物或知识联系起来,帮助他们理解知识的含义。例如大气压是看不见摸不着的,但我们可以通过研究大气压产生的现象来认识它。学生在初中物理学习电流时,对导体中有电流时产生的一些现象(如小灯泡发光,发热)来确定是否有电流通过;在研究大气压的值时,用水银柱高所产生的压强来研究大气压;由小磁针N、S极指向偏转,可以知道磁场的存在、强弱和方向;通过扩散现象,可以知道分子在不停地做无规则运动;在研究磁场时引入磁感线;用光线描述光的传播,等等,都用到了这种方法。

科学的理想化绝不是无根据的幻想,而是对于客观世界的一种超现实的认识。客观存在的复杂事物具有多方面的特性,处于多种条件下,但是在一定的条件下只有一种或少数几种起主要作用,并不是所有性质和条件都起同样重要的作用。我们为了能更加清楚地认识事物的某一性质才使用理想化这一分析问题的方式。为了突出事物的本质,教师必然要忽略一些次要性质,因此在实验探究时,应该对一些理想化条件加以限制。例如在杠杆一节的教学中,为什么使用的杠杆是一根粗细均匀的直杆,用线把它的中心位置悬挂起来的目的又是什么?通过讨论,学生会明确实验用的杠杆可以看作理想的轻质杠杆,杠杆只受到动力和阻力作用,这样研究杠杆的平衡条件问题就简单化,很容易得出杠杆的平衡条件。

抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,理想实验是在真实的科学实验的基础上,根据逻辑法则,对过程作进一步的分析、推理。伽利略通过对于一系列实验的分析,并进一步推理得出:如果表面绝对光滑、物体受到的阻力为零,速度不会减慢,将以恒定不变的速度永远运动下去。这一推理为牛顿的第一定律奠定了理论基础。教师运用这种理想化的方法,可培养和发展学生的想象能力和逻辑推理能力。

流体力学的常用研究方法篇3

河海大学的河流泥沙运动力学属于江苏省重点学科，拥有一大批具有中高级技术职称的专门人才，建有大型试验厅4座，玻璃水槽20余条，可以观测记录水位、流速流向、含沙量、颗粒级配、淤积地形以及具有先进的多边界潮汐非恒定流数据采集、控制、监视系统和ADV三维流速测量系统。多年来，研究领域不断扩大，对水库、河道、流域、水利枢纽、工矿企业、河口海岸等方面的泥沙问题进行了较为深入的研究，形成了自己的特色，先后承担了“七五”、“八五”国家攻关及自然科学基金等项目，取得了一批成果，获得各类科技进步奖十余项，培养硕士、博士研究生30多名。

随着河海大学首批进入“211工程”，给本学科的发展带来了新的机遇和挑战。自1996年以来，学校逐步投入200多万元进行学科和实验室建设，至2000年，将建成一批较先进的实验设备，为本学科的进一步发展创造条件。

2.1降雨特性及雨蚀模拟

通过分析雨滴降落过程中的力学规律，从理论上导出了雨滴降落在任一高度时的速度计算公式，进而导出了雨滴的终速公式。该公式由陈国祥、姚文艺研究完成，提出了雨滴变形的概念，用于描述直径大于0.3mm的雨滴在降落过程中形状因子对落速的影响。得到的终速公式与国内外同类公式比较，具有较强的理论基础，形式简单，与实测资料吻合好，计算精度高。可用于计算雨滴终速，确定雨滴动能和设计人工模拟降雨装置。

汤立群在分析雨滴溅蚀规律的基础上，运用牛顿第二运动定律推导出雨滴对土粒的撞击力表达式和雨滴溅蚀量计算公式。该研究与以往成果相比，具有力学概念清楚，理论性强，又能反映影响雨蚀主要影响因素等特点，可用来计算天然降雨的溅蚀量。

因“211工程”建设，目前正在改造大型人工降雨水槽试验装置，使其成为能够模拟降雨溅蚀、坡面径流侵蚀和重力侵蚀的室内人工降雨装置，并开展这方面的研究。

2.2坡面流水力学

陈国祥等通过理论分析和室内人工降雨水槽试验，研究了坡面浅层均匀流和降雨产生的沿程变量流的流态和阻力规律，研究表明，坡面浅层流与通常的明渠流不同，降雨、坡度及床面糙度对水流阻力都有一定影响。降雨条件下的沿程变量流不存在通常意义的层流，而是“伪层流”。坡面浅层水流无论是均匀流还是沿程变量流的“层流”，其临界雷诺数均比天然河道水流的大。

在室内人工降雨水槽试验基础上，得到了降雨作用下坡面流的Darcy-Weisbach阻力系数关系式，成果具有坡度大，糙度高和雨强大等特点，公式的适用范围更广；李杰友等采用一维浅水波方程描述坡面流运动，并用运动波近似，通过四点隐式差分求其数值解，较好地解决了坡面流的模拟问题。

2.3流域侵蚀产沙模型

汤立群、陈国祥运用泥沙运动力学基本理论与方法，结合地理学、地貌学、土力学及水文学等学科知识，建立了具有物理过程基础的小流域产流产沙数学模型。该模型可模拟流域上任意时空分布的水流泥沙过程，为小流域开展综合治理规划提供科学的决策依据；针对黄河中游复杂的地形地貌条件和径流泥沙过程，通过力学分析和数学推导，建立了适用于大中流域长系列径流泥沙模拟的物理概念模型，突破了物理概念模型难以在大中流域上应用的难点。该模型在“八五”攻关研究中被用来模拟大理河流域长系列的产流产沙过程，在水保效益计算的基础上，进行了水沙变化原因分析。

另外，包为民提出了简单的概念性坡面汇沙、沟道汇沙模式，与坡面、沟道产沙公式一起构成了流域产汇流、产输沙的耦合模拟物理概念模型。该模型已在黄河中游地区十多个流域上得到应用。

2.4水土保持减水减沙计算方法研究

传统的水保效益计算方法有水文法和水保法两种，在指导我国水土保持规划与效益评价中发挥了重要的作用，但也存在不足。在“八五”攻关项目的研究中，我校汤立群等建立并提出了用模型法计算水土保持减水减沙效益，分析水沙变化之原因，取得了良好的效果。

但模型法属于总量评价，不能区分各项水保措施的减水减沙效益。今后的研究是如何应用模型法对水保效益进行分离评估，以便切实有效地指导小流域综合治理的规划设计。

3泥沙基本理论研究

3.1推移质对流速分布和阻力的影响研究

陈国祥在国家教委博士点基金的资助下，开展了推移质对流速分布和阻力的影响试验研究。研究表明：动床输送推移质水流的流速分布受床面粗糙程度、床沙中孔隙流、推移质运动及推移质运动后床面边界条件变化的综合影响。推移质的存在使水流流速分布在整个水深范围内卡门常数减小，水流底部流速偏小于对数规律；而床沙中孔隙流及推移质运动后床面边界条件的变化则使底部流速偏大于对数规律。通过试验和一定理论推导，提出了可反映推移质运动影响的定床输沙水流、动床输沙水流的流速分布和阻力公式。

3.2明渠紊流结构及其对泥沙输运的作用研究

卞华等在水利水电基金的资助下，分别采用不同单元断面如方形、半圆柱形和三角形的人工加糙，对明渠二维加糙水流的阻力特性进行了系统的试验研究，得到随着加糙间距的增大阻力增大，至λ/Ks=8时，阻力达最大值，其后，随λ/Ks的增大而减小，并总结出水流阻力因子的表达式。

毛野等在国家自然科学基金的资助下，开展了明渠紊流拟序结构对泥沙输运的作用研究，该课题尚属泥沙研究的前沿，以试验研究为主，将定床和动床相结合，采用图象显示技术与计算机图象处理技术相结合的全流场测试系统，研究床面形态不同时紊流拟序结构的特点和对泥沙输运的作用，成果具有重要意义。

4泥沙数学模拟

我校泥沙数学模型包括一维、二维和三维，研究对象主要有河流、航道、水库、港口、码头、河口海岸等，求解方法主要有有限差分法、有限元法、有限分析法等，其中有限差分解法有ADI法、控制体积法、破开算子法等几种。

一维泥沙数学模型用来解决长河段长时段的泥沙运动和河床演变问题，应用比较广泛，也比较成熟，可以取代实体模型试验，大大节省人力物力。汤立群、陈界仁运用一维模型对白沙水库泥沙淤积和取水方案进行了计算，在长河段的赣江航道整治工程一维计算中，也发挥了较好的作用。

二维泥沙数学模型发展迅速，在生产上得到了广泛应用，能较好地模拟水流结构和泥沙运动在平面上的分布规律，经常与实体模型耦合运用，相互印证，相互提供边界，在某些场合下，部分地取代了实体模型，取得了极大的经济效益，也促进了泥沙基本理论的研究。比如，汤立群、金忠青等用拟合坐标生成了正交曲线网格，运用“露滩冻结”技术解决动边界问题，考虑了床沙级配的分层记忆和床沙质与冲泻质的划分，通过分组解决非均匀沙的挟沙能力表达式，在水流输运及分组含沙量输运方程的离散过程中，采用守衡性较好的控制体积法和SIMPLEC计算程式，建立了k-ε双方程紊流泥沙数学模型，较好地模拟了内河恒定流和潮汐河口非恒定流过程以及河床的冲淤变化，特别在航道整治工程方案优化计算中取得良好效果。张长宽、张东生等基于长期波浪序列的沙质海岸，建立了河床演变数学模型，对海区波浪、潮流和海岸演变进行了模拟计算。

三维泥沙数模中，要以水流数值模拟研究为多，成果也相对成熟些，同时，三维泥沙数值模拟也取得了初步成果。比如，刘子龙、王船海等利用破开算子法对长江口三维水流过程进行了有效的模拟。严恺、周华君对长江口浑浊带特性进行了研究，在此基础上，建立了三维拟合坐标下的水流泥沙数学模型。陈国祥、陈界仁对国内外三维泥沙数模研究进行了分析比较和综述，提出三维泥沙数模研究的必要性和迫切性。

5河工模型试验研究

5.1水利枢纽泥沙

我校70年代以来，一直坚持本课题的理论分析和试验研究，近十年的研究主要包括：库区淤积对防洪、发电和航运的影响；坝前淤积与枢纽布置的关系；引航道和取水口淤积及防淤措施；坝下游河道冲刷演变及对航道的影响；水工枢纽如引水枢纽、地涵泥沙问题等，代表性的课题有“新疆乌鲁瓦提水库泥沙模型试验研究”、“废黄河地涵整体泥沙模型试验”等近十项。

5.2河道泥沙

主要针对河道治理、河床演变、港口航道、河口泥沙、码头抗冲防淤措施等方面的工作进行研究。在航道整治中，多年来结合生产需要对丁、顺坝等整治建筑物作用下的水力学问题进行了系统试验研究，包括实体丁坝及网坝的不同坝长、坝高、坝间距、坝与水流交角等情况下的水面形态和平面流场的研究，取得的成果为我国东南各省的水利工程及航道整治作出了贡献，受到工程单位的好评，代表性的课题有“珠江莲沙容水道八塘尾航道整治模型试检研究”，“赣江南昌河段航道整治动床模型试验研究”，“闽江围垦航道整治”等十余项。

5.3工业取排水口泥沙防治

近10年来，我校与华东、西北等多家电力设计院合作，通过现场调查与模型试验相结合等方法，提出了一种新的曲线河床式取水口，充分利用山区河流上常见的卡口、矶头附近的深潭河段，准确地确定取水口位置。与此同时，对下游河口段也进行了较全面的研究，提出掌握主流变化规律，根据河势避开暗沙运动范围，利用深水区，配合合理的进出水口平面布置等措施取得成功。由于在河口、海湾等取水口的选址和防沙问题上积累了比较丰富的经验，从而能在大亚湾核电站取水口研究中作出重大贡献，获国家科技进步一等奖。如“上海石洞口电厂排水口动床物模研究”，“漳平电厂扩建工程取水口局部动床模型试验研究”和“黄埔电厂浪沙回淤试验研究”等。

6量测技术及测控系统研究

近10年来，我校不仅在泥沙基础理论及生产问题的研究中取得了一定成绩，同时通过多年泥沙研究工作的实践，还开发研制成功诸多用于泥沙研究的仪器设备，如：NSY-1型光电颗分仪；NSY-2型宽域粒度分析仪；光电反射式地形仪；自动往复推移质加沙机；大型实体模型试验计算机全流场图象测速分析系统；多边界潮汐非恒定流数据自动采集、控制、监视系统。这些仪器及系统的研制为研究课题成果质量提供了保证，部分仪器设备处于国内领先水平。

6.1光电反射式地形仪

针对已有地形仪(光电对射式、电阻式、超声波式、测针或钢尺)会破坏测点地形，产生的误差大等问题，唐洪武、李瑾等研制出光电反射式地形仪，该仪器在测量过程中探头不必插入泥沙界面，也能对1mm厚度以下的淤积层进行测量，光电反射式传感器自身理论控制精度可达0.01mm，不受外界光的干扰，还可进一步推广应用于测压管水位的测量，尤其在微压变化情况下使用，更显其优越性。

6.2大型实体模型计算机全流场图象测速分析系统

近10年来，先后开发出CCD氢泡低流速测量系统、粒子图象测量系统和用于大型实体模型研究的图象测速分析系统。CCD氢泡低流速测量系统是在传统的氢泡测量的基础上，引入CCD面阵摄象技术，通过计算机进行氢泡图象自动采集、处理与分析，做到准实时，减少了人工工作量；粒子图象测量系统的特点是操作方便，设备成本低，约为国外进口设备的1/10，工作环境要求不高，独创之处是将微光象增强技术和声光调制技术引用至该系统，使该系统实现在低功率连续激光照明条件下，满足高清晰度、测速变化范围大的要求，已用于多项国家基金、纵向、横向科研课题中，取得明显的社会经济效益；工程实体模型图象测速分析系统，则是针对工程模型的特点，特别是浑水泥沙模型中流速场的测量困难而提出的，其特点是可实现记录整个模型现场，不需要录象机参与就可以实现多幅画面的拼接，流速测量精度高(5‰级)，系统的分析软件功能强。代表性成果有唐洪武等完成的“数字图象技术在双射流混合流场中的应用”和“数字图象测速技术及在进水口漩涡流场中的应用研究”等。

6.3多边界潮汐非恒定流数据自动采集、控制、监视系统

多年来通过河工模型工作实践，在学校“211工程”建设资助下，徐夕荣，周汝盛等完成了多边界潮汐非恒定流数据自动采集、控制、监视系统。该系统运用PID原理自动调节尾门，能准确模拟各边界的水位和流量过程，同时检测64个测量流速，32个测站水位和32路模拟量输入(如含沙量等)。各测量数据可随时从计算机显示器上观看，并打印输出。为配合自动控制系统的运行，还在该系统上配上监视系统，工作人员可在与模型现场隔离的控制室内对模型的运行过程进行监视、录象，遇有紧急情况还可随时通过话筒通知模型现场工作人员，因此该系统的成功应用，不仅提高模型试验成果的质量，还节省了大量人力和物力。

6.4河流泥沙颗分仪

卢永生等自1977年开始研究河流泥沙颗分仪，先后研制出(1)GDY-1型光电颗分仪；(2)NSY-1型光电颗分仪；(3)NSY-2型宽域粒度分析仪。三种仪器共推广约150台。NSY-2型宽域粒度分析仪于1990年通过水利部鉴定，创新之处在于：(1)使用长管浑匀沉降原理进行颗粒分选，使仪器和传统的水沉法具有可比性；(3)用IBM计算机完成采样、绘图任务，实现量测自动化。

7水流泥沙运动的多媒体动态演示

水流泥沙运动和河床演变过程贯穿于一个动字，特别适合于用多媒体进行动态和过程的描述。但如何把水流泥沙模拟过程中大量枯燥的数据、图表以生动、活泼、直观、友好的方式表现出来，并不是一件易事，这是泥沙研究工作者为之努力的方向之一。

7.1水流泥沙运动过程动态演示系统

该系统就是把水流泥沙运动状况或河床边界的变化过程，在计算机屏幕上逼真地表现出来。近年来，我校在这方面进行了尝试。纪元、张东生研制完成了南中国海潮波传播的动态变化，污染物质扩散过程的动态变化，热污染温度场的动态变化；金忠青、王玲玲等研制出三峡库区三维地形俯视动态系统，汤立群、王加虎等完成了潮汐河口潮位动态变化和潮流仿真动态演示系统等。

流体力学的常用研究方法篇4

[关键词]新媒体技术；网络PBL模式；基础医学硕士研究生；科研能力培养

[课题项目]南华大学研究生教育教改项目（2015JG006）

[作者简介]张晓红（1973—），女，湖南祁东人，在读博士，副教授，研究方向：梅毒螺旋体的诊断、致病机制及防控；赵飞骏（通信作者）（1973—），男，湖南邵东人，博士，教授，研究方向：梅毒螺旋体的诊断、致病机制及防控。

[中图分类号]R3[文献标识码]A[文章编号]1674-9324（2022）25-0195-02[收稿日期]2019-10-22

一、基础医学硕士研究生科研能力培养的现状和面临的问题

目前国内大部分高校包括南华大学研究生院仍沿用传统导向式教学模式来培养基础医学研究生人才[1]。该模式将研究生自主学习能力的培养与问题解决之间的主从关系完全颠倒过来，导致研究生的科研专业知识积累有限，创新思维及自主学习能力培养的目标很难实现，已不能适应现代医学对基础医学研究生教育的基本要求和新需要。许多问题在研究生科研实施及能力培养过程中逐渐凸显出来[2]。

1.早期科研设计阶段面临的问题。尽管部分高校采用弹性培养模式，但绝大多数高校基础医学硕士研究生仍为三年完成研究生学业的固定培养模式，第一学年往往还是按传统教育模式进行公共课程和专业基础课的随堂听课，这期间学生尚未真正进入导师实验室，导致研究生真正进行科研能力培养的时间变得相对紧迫。

2.科研方案/计划具体实施阶段面临的问题。此阶段导师对硕士研究生的培养教育方式相对单一，通常通过课题组间隔性地召开组会进行工作汇报或阶段性总结的方式来了解学生们的实验进展，而研究生们平时的沟通交流则通过与同年级或高年级师兄师姐的当面相互请教，甚至依赖导师领导的科研团队成员之间一些实验技术方法的传承学习，而且绝大多数研究生通常直接按照导师已设计好的科研方案来实施自身学位科研课题的研究。导师们常因日常工作事务繁忙，无法做到与学生第一时间沟通交流，解决学生的疑问和困惑，导致研究生们在其整个科研计划实施阶段，只会被动按照导师要求实施课题计划方案，而无法自主去探索如何从具体科研实践中发现、提出并解决相关科学问题[1，2]。

3.科研计划完成后成果评价阶段面临的问题。目前大多数高校包括我校仍以发表科研论文的多少和优劣作为衡量基础医学硕士研究生培养质量的主要参考标准，却往往忽视了对研究生科研创新思维培养效果、独立解决科学问题的能力等一些相对抽象指标[1]。经过三学年的阶段学习，并没有让学生们真正领会什么是自主学习，如何提高自身科研思维能力。由于研究生科研实施阶段时间紧，学生们基本上是在完全被动实施和执行的环境氛围下来完成科研计划，这导致学生自主学习、发现科学问题、积极探索、寻找问题解决办法和答案的科研探索精神培养不够。

以上问题存在于基础医学硕士研究生培养各阶段，且不同程度制约着现代基础医学专业学术型人才培养教育的发展[2]。

二、基于网络新媒体技术的交流模式的兴起及应用优势

1.流媒体技术。该网络技术是指将音频视频等格式的多媒体文件以信息流的形式在网络中传输的一种沟通形式。集体教学模式已不适合医学研究生阶段的教学及科研指导工作，因为研究生招生与本科招生特点显著不同，学生之间年龄、经历、学习背景都有明显差异，因材施教、个性教学模式逐渐被提及并引起关注。

2.云端储存技术。简单来说，就是将储存资源放到云端上供人存取的一种新兴技术方案。使用者可以在任意时间，通过任意可连网的装置在任何地方均可连接到虚拟云端上，十分便捷地进行各项数据的存取。该项存储技术的容量超大，可以将科研教学相关的所有重要教学课件、科研文献、研究会议及教学视频上传存储，师生可通过云端上传与下载。

3.微信/QQ交流平台。用户通过手机或平板等界面即可实时迅速将语音、视频、图片和文字等信息资源一对一或多对多传送他人。应用微信/QQ平台进行教学或科研指导，相对传统教学模式具有如下优势：①只要用户保持实时在线状态，微信/QQ平台推送的消息、图片或视频就能在第一时间到达用户手机并会语音提醒，这就保证了信息的及时有效传递。②在教学或科研指导过程中，能够使导师针对不同学生出现或提出的科学问题，有针对性的一对一沟通、解答和引导。③导师可将课题组成员微信/QQ号汇集到一个群，建立起属于自己的科研课题小组交流群/平台，及时传播自己的最新学术思想和科研动态，展开科学问题讨论和后续科研计划的布置。

三、基于新媒体技术的网络交流模式在基础医学研究生科研能力培养过程中的实施

1.科研课题的选择、设计阶段的应用实施。研究生导师首先可围绕最初科研设计的科学问题/假设，提出一个或系列引导性问题，或者精选与导师科研课题相关的几篇经典文献，结合该科学设想的研究背景，录制一个相对应的教学音频或者制作PPT课件，现场讲授录制视频并以流媒体形式上传云端，通过图片、动画及视频音频，以及网络文献参考资料，形象而直观地突出重点。

流体力学的常用研究方法篇5

[关键词]探究、循序渐进、有意识、培养

课程的改革，首先是理念的更新，随之是教学行为和方式的更新。理念决定思路，思路决定行动，行动决定效果。探究是物理教学的核心理念，因此，在教学过程中突出“探究优先”的原则，使构建民主平等的师生关系，培养学生创新思维和能力之关键。良好的探究过程，是师生主体互动的平台，是激发提升创造力的最有效途径。但探究式教学的有效落实，决非一日之功，从不了解到了解再到深入认识，从学着做到做着学，是一个循序渐进不断深入的过程。所以对探究教学的探究是一个不断深入、不断创新、常探常究的课题。

探究的各要素的排列应是一个完整的探究程序，但真实的探究过程要比这复杂的多。比如，评估与交流是贯穿于探究过程始终的要素，在任何一个环节都可能出现前一个环节类似的问题。所以，探究任何一个要素它不是孤立的，它们相互联系，相互促进，交互依托。探究教学包含了利于培养各种优秀品质的营养元素，但是，探究是一个较为庞大系统工程，一堂课，有限的时间内，要完成一个完整的探究过程是很难做到的，而有意识设定某些或某个环节，进行探究是完全可以的。而且我们大家也是这样做的，正是一个个不完全探究过程才使学生掌握了完全探究。下面是我们的实践和认识，以供各位同仁共同探讨。

一、有意识培养学生发现问题、提出问题的能力

初中生知识水平和生活阅历不足，很难一下提出一个有价值或便于操作和探究的问题。所以，我在有意识的创设情景、引入情、才能激发学生有效的提出问题。1、模拟情景激发学生提出问题，及借阻视频材料。如在学习“物态变化”时，教师可采用多媒体展示冬天原野里的大雾，房屋上的白霜，的雪山，树枝上的冰凌；展示春天到来时，冰雪融化成水；展示火炉烧水时水壶上冒出白气，茶杯上的白气遇冷变成小水滴等现象。创设出“雾、霜、雪、冰是怎样形成的”“水为何会变成白气”“白气又为何会变成水滴”等一系列物理问题情景，让学生在问题情景中产生疑问，发现问题，提出问题。2、真实情景激发学生提出问题，即实验情境景。如在学习“流体压强”时，教师可用两张白纸并向学生提出问题，若向两张白纸间吹气将会发生什么现象？学生会说两张纸分开，此时老师实验，发现与学生的猜想截然相反。让学生在实验情境中产生疑问，发现问题，提出问题。3、文本情景激发学生提出问题，阅读材料寻找问题的根源。如在学习“压强”时，让学生阅读一段材料，“在一次大型集会中，一男青年脚面骨折，追究责任，是被一穿着高跟鞋的妇女踩伤”。阅读完此材料以后，肯定有很多同学去模仿，发现不能产生材料中的效果。从而激发了学生的兴趣和求知欲，很自然的会发现问题---“高跟鞋”，提出一个有价值的问题----“压力的作用效果是否与受力面积有关”。所以，教师在课堂教学中，有意识的创设情景，将学生引入情境之中，激发学生学习的动机，培养学习的兴趣。故创设物理问题情景是探究式课堂教学良好的开端。

二、有意识的培养学生的猜测能力

提出问题比解决一个问题更为重要，探究是以验证猜想为目的。所以，提出问题是前提，猜测是关键，实验过程是基础，其中计划和设计实验是猜想的延续，分析论证是对猜想的回归，评估和交流是探究的保障。作出一个假设是没有被论证的命题，它的意义不亚于被证实的问题，正是这些形形的猜想推动科学的发展。猜想要有根有据，不能胡猜乱猜，所以，我们要追加个“为什么”，从而培养学生的逻辑思维。如研究“串联电路电流规律”时，学生会猜想电流从正极流出越流越小，学生做出此猜想，可能类比水流而做出此假设的。如在一次对并联电路电流规律复习时，我出示如图所示一个问题：当开关s有断开到闭合时两表的示数怎样变化？学生做出了这样的猜想：A1不变，A2减小，学生做出这样的猜想类比了并联电路电流规律。学生大胆的猜想，在整个学习过程，学生思维活跃，培养了思维能力。

三、有意识的培养实验探索。

实践是探究的灵魂。须加强课堂实践探索活动，首先是要组织做好演示实验和学生实验，如研究“杠杆的平衡条件是什么”“平面镜成像有何特点”等等问题，我们都不是先公开结论，而是指导学生在做好实验的基础上，分析归纳得出结论；其次是要注重引导学生观察实验现象，记录、分析实验数据，得出实验结论；最后是要重视引导学生掌握查阅资料、搜集信息、调查访问等方法。如在研究“牛顿第一定律”时，如图所示的实验很快就完成了，随后我在如图所示地方加了两个省略号，启发和引导学生这两个省略号的物理含义。当然，省略号①代表可以继续做无数个实验并且水平面越来越光滑；省略号②代表木块运动的越来越远一直永远的运动下去。在这一方面，有意识的培养学生的推理能力，体验实验和理论推导相结合探究问题的方法。所以，设计实验是猜想的延续，制定计划包括预想实验的方式、方法、途径、需要哪些器材等。若是在老师的搀扶下进行的，是老师背着走完探究整个过程，这样的探究没有意义，没有挫折也就没有成功的体验，也不会有收获。

4、有意识的培养学生的主人翁意识。

探究式学习是以培养创造性人才为目的。因此，初中物理探究式课堂教学，必须保证学生的主体地位，使学生在教师的组织、指导下，独立思考，自主实践。例如，在“研究影响液体蒸发快慢的因素”教学中，以小组为单位，先猜想影响因素，再设计检验方式和途径，然后进行实践检验，最后写出研究报告。学生也许会提出跟液体温度、空气湿度、气候、液体表面积、表面空气流动快慢、液体的质量、体积都能影响液体蒸发的快慢等许多猜想，然后让学生做了“比较一杯开水和一杯冷水蒸发”“比较用电吹风吹和不吹的两杯水的蒸发”“比较一杯水和一桶水的蒸发”等大量实验，查阅资料，最后写“影响液体蒸发快慢因素的探讨”研究报告。

5．有意识培养学生物理方法的认识。

流体力学的常用研究方法篇6

一、重视转换法，帮助学生发现物理运动规律

在物理学习中，我们常常会遇到一些摸不着与看不见的抽象化的微观现象，当我们对其运动等规律进行研究时，则可以通过转换法将其转化为我们所熟悉的、摸得着、看得见的宏观现象，然后对其进行认知.如电流的存在、分子的运动等.在动能与何因素相关的回答中，学生会回答：平面上小球，其滑动越远，动能则越远，即把动能大小变为小球运动远近.这都是运用了转换法的科学方法.

例如，分子运动的研究，分子运动是摸不着、看不见的，不容易研究，而科学家则是以墨水的扩散现象的研究来认识这一内容的，这一方法则于科学上成为转换法.

在学习中，学生遇到如下研究问题，也可运用转换法进行解决：①电流是看不见且摸不着的，当判断电路中是不是存在电流时，可利用电路中灯泡能否发光进行确定；②通过磁感应线对磁场问题进行研究；③在电流与电阻、电压之间的关系研究中，首先让电阻保持不变研究电流和电压之间的关系，然后使电压保持不变研究电流和电阻之间的关系；④电流的研究，可将其比喻成水流；等等.

二、把握类比法，启发学生对知识进行比较与联系

在学习抽象化的物理量时，因难以理解，教师有时会拿出学生比较熟知的、看得见的、与其类似的量加以对比，以帮助学生学习.

例如，电流形成的教学，教师则可用学生所熟知的水流展开对比，进而获得结论：电流形成的原因是电压的作用.在教学电学知识时，教师可引导学生进行联想：水在水压的迫使下而沿一定方向流动，水管中则形成水流.展开类比，自由电荷在电压的迫使下而定向移动，电路中则形成电流；抽水机是水压的提供水装置，当水流于涡轮经过时，所耗水能则转为涡轮动能.展开类比，电流于电灯中通过时，所耗电能则转为内能.

同样的，在分子动能的学习中，可类比于物体动能；在功率的学习中,可将功率类比于速度.

三、注重推理法与理想化物理模型，引导学生掌握知识

推理与模型建立

推理法即以逻辑推理法来说出因果关系获得结果的一种方法.通常我们对某一观察现象加以解释时就是在展开推理，抑或作出推论.在物理学习中，通过合理推理可以揭示出规律本质.如“真空能否传声”、“牛顿第一定律”的研究等.

在物理学习中，其现象与过程通常较为复杂，涉及的因素较多，通过模型法可以简化与纯化物理学习与研究.但在简化后，其模型必须体现原型中反映的知识与特点.同时，模型法的灵活性是较大的，每一模型有其限定的运用范围与条件.在初中物理课本中，有些知识采用了这一方法，如求液体对某一容器底的压强，可选一液柱为研究对象进行简化，简化后物理模型仍保留原特点与知识.

四、注重积累法与放大法，帮助学生观察实验现象与效

果

在科学方法中，积累法也是比较常见的一种方法.在微小量的测量时，可把一微小量进行积累而得到较大的量.如对一张纸厚度的测量，可先对一百张纸的厚度加以测量,然后把结果除以100,会让测量结果与真实值更为接近.这一策略就是运用了积累法.此外，测量导线直径、每次心跳的时间、一张邮票的质量等，都可以利用积累法完成.

在物理教学中，有些实验现象虽能看见，却不清晰，这时我们需将其效果加以放大，然后展开研究.这一方法称为放大法.

例如，对于声音的震动，常常难以观察，我们可借助小泡沫放大其现象.

又如，压力作用于玻璃瓶，在观察中，可把玻璃瓶形变导致液面变化进行放大，使其成为小玻璃管的液面变化.

这样，有利于学生更好地观察实验现象与效果，并体验实验的乐趣.