工程流體力學(xué)課程體系的建設與完善

　　工程流體力學(xué)課程體系的建設與完善

　　摘 要：結合工程流體力學(xué)上海市精品課程建設過(guò)程中的工作實(shí)踐，從不同角度對上海海洋大學(xué)工程流體力學(xué)課程體系建設成果進(jìn)行了總結，涵蓋課程教學(xué)內容、教材編寫(xiě)出版、實(shí)驗條件完善、創(chuàng )新能力培養四個(gè)方面。

　　關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué);課程體系;創(chuàng )新

　　隨著(zhù)我國海洋戰略布局和海洋經(jīng)濟的發(fā)展，我校在海洋學(xué)科和相關(guān)專(zhuān)業(yè)建設方面發(fā)展迅速，流體力學(xué)知識的應用愈來(lái)愈廣泛。

　　流體力學(xué)是工科院校普遍開(kāi)設的專(zhuān)業(yè)基礎課程，學(xué)科的滲透性很強，與所有基礎和專(zhuān)業(yè)學(xué)科之間都有交叉，在學(xué)生知識能力培養和知識體系結構中起著(zhù)承上啟下的作用。

　　2013年，我校流體力學(xué)被評為上海市精品課程。

　　在4年多的建設過(guò)程中，流體力學(xué)課題組先后承擔了校級、上海市級重點(diǎn)課程建設及重點(diǎn)教材建設等多項教改項目，堅持以培養海洋工程創(chuàng )新型人才為目標，在流體力學(xué)教學(xué)體系的建設方面取得了寶貴的經(jīng)驗。

　　1 結合海洋大學(xué)特點(diǎn)，調整教學(xué)內容，完善課程體系

　　我校流體力學(xué)類(lèi)課程覆蓋海洋漁業(yè)科學(xué)與技術(shù)、海洋環(huán)境、海洋技術(shù)、熱能動(dòng)力工程、建筑環(huán)境與設備工程、環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、機械設計制造及其自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)，每年選課學(xué)生超過(guò)700人。

　　針對各個(gè)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的不同需求，我們在課程設置、教學(xué)內容上都做了相應的調整與完善。

　　本課程在我校的定位是：以海洋學(xué)院的海洋漁業(yè)科學(xué)與技術(shù)、海洋環(huán)境、海洋技術(shù)、環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)為重點(diǎn)的海洋類(lèi)本科生的專(zhuān)業(yè)基礎主干課程;面向食品學(xué)院和生命學(xué)院的熱能動(dòng)力工程、建筑環(huán)境與設備工程、環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)的工程應用類(lèi)本科生的專(zhuān)業(yè)基礎平臺課程，滿(mǎn)足工程學(xué)院的機制專(zhuān)業(yè)培養要求。

　　以工程流體力學(xué)課程為龍頭，以培養海洋人才的創(chuàng )新能力為目標，完善優(yōu)化流體力學(xué)類(lèi)課程群的配置、學(xué)時(shí)安排，并完成所有課程新教學(xué)大綱的編寫(xiě)工作，逐步形成一個(gè)完整的課程體系，重點(diǎn)完成了實(shí)驗課和仿真課程軟硬件的配套建設，突出強調流體力學(xué)的應用實(shí)踐環(huán)節。

　　根據工程實(shí)際需要，將流體力學(xué)的教學(xué)內容分為三個(gè)層次，即流體力學(xué)的基礎理論、流體力學(xué)知識與進(jìn)展、流體力學(xué)應用與實(shí)踐。

　　根據不同專(zhuān)業(yè)對流體力學(xué)知識的需要，設計了不同的模塊組合。

　　如對海洋相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，增加了水波理論，重點(diǎn)強調實(shí)驗實(shí)踐環(huán)節;針對食品專(zhuān)業(yè)的需要，增加了氣體及熱力學(xué)類(lèi)內容，并編寫(xiě)了多套相關(guān)自測題供學(xué)生選用;針對水產(chǎn)及生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，為讓學(xué)生能夠更好地研究魚(yú)類(lèi)等的動(dòng)物習性，增加了數值仿真模擬，克服了以往過(guò)分重視理論知識的介紹，輕視其應用的弊端。

　　此外，還相繼開(kāi)出了流體力學(xué)獨立實(shí)驗課、計算流體力學(xué)等。

　　2 出版多部教材，完善流體力學(xué)課程教材體系完備

　　2002年，《工程流體力學(xué)》教材被列為上海市教委普通高等學(xué)校教材重點(diǎn)建設項目，歷經(jīng)3年多的編寫(xiě)和有關(guān)專(zhuān)家的評審，我校教師編寫(xiě)的《工程流體力學(xué)》于2006年2月由上海交通大學(xué)出版社出版。

　　該教材的最大特點(diǎn)是考慮到普通工科院校非力學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的情況，尤其是一般工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的基礎和專(zhuān)業(yè)需要，盡可能簡(jiǎn)化對公式、定理的數學(xué)推導，注重對物理概念的闡明、理解和應用，特別強調知識的實(shí)際應用。

　　2007年，《工程流體力學(xué)》教材被上海市教委評為優(yōu)秀教材三等獎，2008年獲上海海洋大學(xué)教學(xué)成果一等獎。

　　2011年，我們對第一版教材部分章節的內容進(jìn)行了更新、充實(shí)和修訂，更加注重拓寬知識面和實(shí)際工程應用。

　　2012年9月，第二版《工程流體力學(xué)》及配套教材《工程流體力學(xué)習題解析》由上海交通大學(xué)出版社出版發(fā)行。

　　2011年3月，由同濟大學(xué)出版社出版的《力學(xué)基礎實(shí)驗指導―理論力學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)》，其中的流體力學(xué)部分(第三大部分)，重點(diǎn)強化課程體系中的實(shí)驗環(huán)節，完善了流體力學(xué)課程的教材體系。

　　我們還完成了流體力學(xué)試題庫建設工作，提高了試題質(zhì)量，真正做到了教考分離，為相關(guān)師生提供了豐富的教學(xué)資源庫，促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提高。

　　早在2006年，我們就開(kāi)始了“流體力學(xué)研究型教學(xué)的改革與實(shí)踐”上海水產(chǎn)大學(xué)(2008年更名為上海海洋大學(xué))一般課題項目的研究工作;為配合新出版的教材，我們還申請了校級一般課程建設項目“工程流體力學(xué)(CAI課件)建設”，制作了與教材配套的、有自主知識產(chǎn)權的課件光盤(pán)，課件共有700余張PPT，圖片色彩鮮明，其中插入的20多個(gè)原創(chuàng )動(dòng)畫(huà)形象生動(dòng)逼真，做到了工程流體力學(xué)電子教案光盤(pán)版與教材同步發(fā)行。

　　3 完善實(shí)驗教學(xué)條件，形成完整的實(shí)驗教學(xué)體系 　　隨著(zhù)我國，特別是上海市海洋戰略布局和海洋經(jīng)濟的發(fā)展，我校海洋學(xué)科發(fā)展迅速。

　　首先，為配合新開(kāi)設的獨立實(shí)驗課，添置了多種類(lèi)、多套數的多功能流體力學(xué)實(shí)驗裝置、動(dòng)量定理實(shí)驗儀、空化實(shí)驗儀等流體力學(xué)常規實(shí)驗設備，保證了高質(zhì)量完成流體力學(xué)本科實(shí)驗教學(xué)任務(wù)。

　　根據購置的實(shí)驗設備，自行編寫(xiě)了實(shí)驗指導書(shū)，明確了儀器設備的工作原理、實(shí)驗過(guò)程的具體步驟、實(shí)驗結果的分析和處理以及實(shí)驗中的注意事項等內容;為了實(shí)現實(shí)驗教學(xué)的多樣化，自行編制了工程流體力學(xué)實(shí)驗教學(xué)演示軟件，內容形象直觀(guān)，使學(xué)生一目了然;合作研制了小型循環(huán)水槽及直流式風(fēng)洞，并配備了數據測試采集系統，可進(jìn)行圓柱、翼型、浮標、波能裝置等模型的流場(chǎng)顯示及水動(dòng)性能測試，使實(shí)驗教學(xué)的質(zhì)量和效率得到了提高。

　　針對個(gè)別專(zhuān)業(yè)的特殊需要，開(kāi)設了流體力學(xué)獨立實(shí)驗課。

　　實(shí)際的流體運動(dòng)非常復雜，而流體力學(xué)實(shí)驗是揭示流體運動(dòng)規律的一種重要手段，為此，經(jīng)多方籌建，我校海洋環(huán)境專(zhuān)業(yè)于2009年開(kāi)設了流體力學(xué)獨立實(shí)驗課，幫助學(xué)生加深對所學(xué)理論的理解，更好地用所學(xué)理論解決生產(chǎn)實(shí)際中的問(wèn)題。

　　實(shí)驗課共16學(xué)時(shí)，實(shí)驗內容主要包括：能量方程實(shí)驗、雷諾實(shí)驗、動(dòng)量定律實(shí)驗、沿程水頭損失實(shí)驗、局部水頭損失實(shí)驗、畢托管測速實(shí)驗、管道測流量實(shí)驗、流動(dòng)顯示實(shí)驗、虹吸實(shí)驗及勢流疊加實(shí)驗等。

　　針對食品專(zhuān)業(yè)的需要，開(kāi)設了氣體及熱力學(xué)類(lèi)實(shí)驗。

　　為了滿(mǎn)足海洋學(xué)科對流體力學(xué)實(shí)驗的更高要求，我們陸續建成了大型室內動(dòng)力深水壓力桶，配備了數據測試采集系統，可進(jìn)行圓柱、翼型、浮標、波能裝置等模型的流場(chǎng)顯示及水動(dòng)性能測試。

　　我校地處臨港，旁臨東海，學(xué)生參加各種海試試驗方便。

　　利用這些實(shí)驗平臺，相繼開(kāi)設了多種設計性、綜合性實(shí)驗，主要包括湍流、流體數值模擬計算應用、波浪能發(fā)電裝置開(kāi)發(fā)等，對于學(xué)生創(chuàng )新能力的培養起到了至關(guān)重要的作用。

　　4 以科研促進(jìn)教學(xué)，培養學(xué)生的創(chuàng )新能力，構建創(chuàng )新型培養體系

　　近三年，教師發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇，SCI收錄4篇;課題組教師主持省部級及以上科研課題共20余項，其中國家自然科學(xué)基金1項，上海市自然科學(xué)基金2項，農業(yè)部專(zhuān)項3項，海洋工程國家重點(diǎn)實(shí)驗室開(kāi)放基金2項，國家海洋局重大專(zhuān)項2項，上海市教委創(chuàng )新項目2項。

　　有20余名碩士研究生、多名本科生參與科研項目，學(xué)生創(chuàng )新意識和能力得到了培養與鍛煉。

　　近年來(lái)，學(xué)生在科研創(chuàng )新方面熱情很高。

　　在全國“挑戰杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中，2011年，我校羊曉晟、侯淑榮、馬利娜、沈小青的“一種新型海洋波浪能發(fā)電裝置”獲得全國競賽三等獎;2012年，曹星、陳功的“風(fēng)浪發(fā)電轉換機”獲得全國三維數字化創(chuàng )新設計大賽上海賽區二等獎。

　　工程學(xué)院學(xué)生孫奇結合所學(xué)流體力學(xué)知識，自主創(chuàng )業(yè)，創(chuàng )立了上海鑫靚科技服務(wù)有限公司，開(kāi)辦節水高效汽車(chē)洗車(chē)業(yè)務(wù)服務(wù)師生。

　　2011～2012年，學(xué)生成功申報市、校、院級涉及海洋工程方向的大學(xué)生創(chuàng )新性項目16項。

　　在流體力學(xué)教師指導下，學(xué)生還獲得43項國家實(shí)用新型專(zhuān)利，另有多項發(fā)明專(zhuān)利進(jìn)入實(shí)審階段。

　　學(xué)生參加教師科研項目19項，均取得了很好的成效。

　　在我校機械設計制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生的畢業(yè)設計題目中，海洋工程類(lèi)流體力學(xué)相關(guān)研究比例較高，特別是在大學(xué)生科技創(chuàng )新活動(dòng)中心的組織下，我校成為上海市船舶與海洋工程學(xué)會(huì )的團體會(huì )員單位，并在我校建立了上海市船舶與海洋工程學(xué)會(huì )學(xué)生分會(huì )，流體力學(xué)的師生參與熱情較高。

　　5 結束語(yǔ)

　　工程流體力學(xué)是一門(mén)非常重要的專(zhuān)業(yè)基礎課程，它具有較強的理論性、抽象性和實(shí)踐性。

　　筆者主要介紹了我校工程流體力學(xué)課程體系的建設與實(shí)踐，主要包括：多層次、多專(zhuān)業(yè)的課程體系構建;先后出版了《工程流體力學(xué)》《工程流體力學(xué)習題解析》和《力學(xué)基礎實(shí)驗指導―理論力學(xué)、材料學(xué)、流體力學(xué)》教材，流體力學(xué)課程教材充足;完善實(shí)驗教學(xué)條件，形成完整的教學(xué)實(shí)驗體系;培養學(xué)生創(chuàng )新能力，構建創(chuàng )新型培養體系;以科研促進(jìn)教學(xué)，培養學(xué)生創(chuàng )新能力，構建創(chuàng )新型培養體系，不斷培養學(xué)生的工程意識和工程實(shí)踐能力，提高創(chuàng )新能力，使學(xué)生真正掌握該課程的核心知識，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

　　參考文獻

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