案例二 流体动力学专家——“两弹一星”元勋钱学森
一、案例(材料)简介
流体力学主要研究在各种力的作用下,流体本身的静止状态和运动状态以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动规律。牛顿研究了在液体中运动的物体所受到的阻力,得到阻力与流体密度、物体迎流截面积以及运动速度的平方成正比的关系。欧拉方程和伯努利方程的建立,是流体动力学作为一个分支学科建立的标志,从此开始了用微分方程和实验测量进行流体运动定量研究的阶段。20世纪40年代以后,由于喷气推进和火箭技术的应用,飞行器速度超过声速,进而实现了航天飞行,使气体高速流动的研究进展迅速,形成了空气动力学等分支学科,中国的空气动力学专家代表是钱学森。
钱学森,男,汉族,中共党员,浙江杭州人,1911年12月出生,1970年6月入伍,生前系原总装备部科技委高级顾问,中国科学院院士、中国工程院院士,曾任全国政协副主席,党的九大至十二大代表。他最先为中国火箭导弹技术的发展提出极为重要的实施方案,此后长期担任我国火箭导弹和航天器研制的技术领导职务,获国家科技进步特等奖、中国科学院自然科学奖一等奖、小罗克韦尔奖章和世界级科学与工程名人称号。被国务院、中央军委授予“国家杰出贡献科学家”荣誉称号,获中共中央、国务院、中央军委颁发的“两弹一星”功勋奖章。当选“100位新中国成立以来感动中国人物”。
1934年,钱学森毕业于上海交通大学,1935年赴美国麻省理工学院留学,翌年获博士学位,后入加州理工学院,1939年获航空、数学博士学位后留校任教并从事应用力学和火箭导弹研究。是中国航天科技事业的先驱和杰出代表,被誉为“中国航天之父”和“火箭之王”。
1947年,刚刚36岁的中国科学家钱学森,被美国麻省理工学院聘为终身教授。这是一个很高的荣誉,它预示着钱学森的优厚待遇和远大前程。然而,当钱学森得知中华人民共和国成立的消息后,这个每时每刻都在想念祖国的科学家,顿时沉浸在极大的喜悦之中。钱学森在美国已经生活了十多年,又被誉为“在美国处于领导地位的第一位火箭专家”,金钱、地位、声誉都有了。可他想:我是中国人,我的根在中国。我可以放弃在美国的一切,但不能放弃祖国。我应该早日回到祖国去,为建设新中国贡献自己的全部力量!他还对中国留学生说:“祖国已经解放了,国家急需建设人才,我们要赶快把学到的知识用到祖国的建设中去。”
1955年经过辗转周折回国后,历任中国科学院力学所所长,国防部第五研究院院长,七机部副部长,国防科委副主任,原国防科工委科技委副主任。1956年初向中共中央、国务院提出《建立我国国防航空工业的意见书》,同年,国务院、中央军委根据他的建议,成立了导弹、航空科学研究的领导机构——航空工业委员会,他被任命为委员。
1956年,他受命组建中国第一个火箭、导弹研究机构——国防部第五研究院并担任首任院长,最先为中国火箭导弹技术的发展提出了极为重要的实施方案。此后长期担任我国火箭导弹和航天器研制的技术领导职务,他主持完成了“喷气和火箭技术的建立”规划,参与了近程导弹、中近程导弹和中国第一颗人造卫星的研制,直接领导了用中近程导弹运载原子弹“两弹结合”实验,参与制定了中国近程导弹运载原子弹“两弹结合”试验,参与制定了中国第一个星际航空的发展规划,发展建立了工程控制论和系统学等。在空气动力学、航空工程、喷气推进、工程控制论、物理力学等技术科学领域做出了开创性贡献。是中国近代力学和系统工程理论与应用研究的奠基人和倡导者。
资料来源
[1]中华人民共和国中央人民政府网站.钱学森主要科学成就[EB/OL].
[2]我国著名科学家钱学森31日在北京逝世.新华社,2009-11-06.http://www.gov.cn/zmyw200910d/content_1453716_2.htm.
[3]吴月辉.人民科学家钱学森此生只为国家谋[N].人民日报,2011-12-11(04).
二、案例(材料)点评(https://www.daowen.com)
(一)适用范围
本案例适用于《化学工程基础》(第三版)第二章“流体流动与输送”第二节“流体流动”,第三节“流体流动系统的能量衡算”。主要包括:流体的流量与流速;牛顿黏性定律;流体在管内的速度分布,流体流动的机械能守恒等。
(二)党史教育元素
1.中国航天事业的奠基人。1956年10月8日,北京西郊,中国第一个导弹研究机构——国防部第五研究院成立,标志着中国航天事业的创建。钱学森任院长,梁思礼负责导弹控制系统研究。几经变迁,满载着航天人的几代奋斗,终将中国人民强军强国的梦想成为现实,我国航天事业在科学技术落后和工业基础薄弱的困难情况下,从研制导弹和探空火箭起步,到实现发射人造卫星、载人航天、月球探测的跨越,取得了举世瞩目的伟大成就。
2.钱学森的回归祖国。在美国工作的10多年间,钱学森为美国航空和火箭技术的发展做出了重要贡献。当得知钱学森要回国时,美国军方无礼扣押他。美海军部副部长表示“他太有价值了”,“宁可毙了他,也不要放他回国”。钱学森没有屈服。在失去自由的日子里,他一方面继续着科学研究,一方面坚持斗争,寻找回国的时机。当时,中美正在日内瓦举行大使级会谈,他通过朋友把信送交给周恩来总理,王炳南大使根据总理的指示与美方交涉。开始,美方不承认扣留了任何中国公民,但当王大使拿出钱学森的信时,美方才哑口无言。最后,美国政府只得无奈地允许钱学森回国。
3.钱学森在追求真理、严谨治学的求实精神。1936年10月,钱学森进入美国加州理工学院学习,成为科学家冯·卡门的得意弟子。当时的冯·卡门先生是刚刚兴起的航空科学的顶尖教授科学家。卡门对这位仪表庄重的年轻人倍加赞许。他提出了很多问题,不过都被才思敏捷的钱学森回答出来。之后的几年中,钱学森先后获得了数学博士学位、航空工程硕士学位、航空博士等学位,并成为古根海姆航空实验室火箭研究小组的主要成员之一。
(三)课程思政教学目标
通过案例教学,学生正确认识到爱国主义精神需要贯穿每个人的一生。青年要树立科学精神、培养创新思维、挖掘创新潜能、提高创新能力,在继承前人的基础上不断超越。同时,要大力弘扬科学家精神,勇担新时代使命,为实现中华民族伟大复兴贡献力量!
(四)相关教学经验以及学生反馈
让学生课外时间阅读钱学森事迹素材,以读书报告的形式完成学习内容。阅读材料可以使学生理解科学家的爱国热情、敬业精神和对航天事业的贡献以及我国航天事业的成就和发展历程。课堂上问学生是否知道中国航天事业的成就,引导学生思考。课后通过做任务[比如设计关键词:笔记,喷气推进实验室(JPL),火星探测]、分组讨论、相互交流,再根据具体案例启发学生进行讨论,让学生围绕主题进行探究性学习。
学生利用专业网站,动手查阅期刊、报纸、书籍资料可以了解流体动力学知识的背景,利用自己查找的资料勾勒科学家的立体形象。做任务的形式可以激发学生学习的潜力与动力,明白科学家使用的科学研究方法和思想变化,形成独立思考能力、协作精神、沟通交流能力及团队精神。