《工程流（liú）體力學（xué）》課程“專業化”教學改（gǎi）革

一、概述
《工程流體力學》是（shì）七大基礎學科之一的力學( 一級學科) 下的二級學科，是中國石油大（dà）學石油工（gōng）程、儲運工程、熱能與動力工程、船（chuán）舶與（yǔ）海洋（yáng）工程等十多個專業諸多學科的基礎支撐學科，一般在大二下學期或大三開課，主要研究流體平衡和運動規律及其實（shí）際應用技術的科學，它理論性強，概念抽象，偏微分方程推導多，不易理解，雖然其理論在各專業應用廣泛，但學習中對學生（shēng）高（gāo）等數學知識及綜合（hé）分析和處理問（wèn）題能力要求較高，所學的內容又往往不能直接（jiē）體現在自己專業上的應用，使得這門課（kè）程對許多同學缺乏吸引力。而且現在的（de）學生（shēng）他們更願意主動思考，而不是（shì）“被動填鴨接受”，他們保持注意力集中的時間（jiān）較短，傾向於授課內容有吸（xī）引力，他們更重（chóng）視所學知識在自己專業方向的應用能力，在這（zhè）些背景（jǐng）下傳統的所有專業（yè）授課內容相同，授課方式也隻（zhī）有理論教學（xué）和實驗而缺乏自己動手數（shù）值模擬和分析流（liú）動的傳統教學（xué）模式和內容出現了難以滿足現在學生在課時少而應用性強的（de）學習要求的現象。
因此我們需要結合時代特點（diǎn）進行《工程流體力（lì）學》課教學改革，改（gǎi）進流體力學課程教（jiāo）學（xué）內容和方法，調動學生的主動學習能力，分析問題（tí）能力和創（chuàng）新解決問題的能（néng）力，將流體力學轉向有專業應用特色和學生自己動手（shǒu）數值模擬流動的（de）方向，使學生（shēng）能更好的提高學習興趣，並更（gèng）好的理解學到的流體理論知識在（zài）專業方向的應用。
二 《工程流體力學》課程“專業化”教學改革的思路
1.《工程流體力學》教學改革的指（zhǐ）導思想
中國石油大學（xué）根據教育部關於全（quán）麵提高高等教育質量若（ruò）幹意見，頒發了關於（yú）本（běn）科培養方案的原（yuán）則意見（jiàn），其指導思想是：以打造“精項型、特色（sè）型、研究型”本科教育為統領，以促進學生“全麵化、個性化、最大化”發展為根本（běn），將通識教育與專（zhuān）業教（jiāo）育有機融合，科學（xué）教育與人文教育（yù）有機融合，理論教學（xué）與實踐教學有機融合，共性培養與個性發展有機融合”的“五融（róng）合”育人理念（niàn），全麵構建（jiàn）新型人才培養新體係。
2.傳統教（jiāo）學內容與模式的弊端
長期以來，我校流體力學傳統的教學內容是所（suǒ）有（yǒu）專業基本都包含流體及其主要物（wù）理性質、靜力學、運動學與動力學、流動阻（zǔ）力與（yǔ）水頭損失（shī）、壓力管路的水力計算、非牛頓（dùn）流體基礎（chǔ）的幾（jǐ）大塊內容。這種安（ān）排其實並非適合所有專業，比如壓力管路的水力計算一章包含管路的特性、長管的管路（lù）計算和短管的水力計算、孔口與管嘴泄流，水擊現象。這一章對於油氣儲運專業和建築與環境（jìng）專業等都是不可少的內容，但對於船舶（bó）與海洋工程、熱能與動力工程、過程控（kòng）製與裝備等專業，在學時數（shù）僅有40 學時的情況下，這一章的內容顯（xiǎn）得累贅，因其與專業相關不大。
而與專業相（xiàng）關性比較大的一些章節則沒涉及到或因內容多而所占學時很少。
傳統的教學方法是以教師為中（zhōng）心，沿用黑板和ppt 結（jié）合的（de）“填鴨式”的教（jiāo）法，隨著（zhe）多（duō）媒體的使用（yòng）和課時的較少，ppt 的“滿堂灌”也開始了，甚至對課程做筆記的時間都沒有。這要求學生課堂上高度集中精神，需緊隨課堂上老師的節奏，否則一轉眼幾頁ppt 翻過，學（xué）生（shēng）在本質上還是被動地接受，不能充分調動學生的主動思考，和自己動手應用所學知識解決流動，分析流動（dòng）問題的能（néng）力。尤其是各專業教學時（shí）數（shù）減少後，而課程內（nèi）容不的變化的情況下，多媒體滿堂灌情況更是明顯（xiǎn）。
3.《工程流體力學》課程“專業化（huà）”教學改革《工程流體力學》課程根據不同專業的（de）要求以及學（xué）生自身發展的需（xū）要，授課內容進行了專（zhuān）業化調整，各專業（yè）均（jun1）涵蓋基礎內容（róng）加體現專（zhuān）業特色的章節，授課方式改革包括了傳統理論講解和體現專（zhuān）業應用的（de）上機（jī）流動模擬，這一（yī）教學改革詳細（xì）體現在如下三方麵：
1）結合專（zhuān）業製定模塊化教學大綱
為體現各專業的授（shòu）課內容能更有利於（yú）以後在專業課上的應用，特將授課內容分成主體模塊和不同專業模（mó）塊，將主體模塊與不同專業模（mó）塊組合到不同專業，以（yǐ）體現課程的“專業化”，表（biǎo）1 是各模塊的授課內容。主體模（mó）塊主要包括（kuò）流（liú） 體屬性、流體靜力學（xué）、運動學和動（dòng）力學基礎、水頭損失與流動阻力，而專業模塊則包含與（yǔ）各專業相關的不同內容，如（rú）管路水力計算（suàn），邊界層理論基礎、氣體動力學基礎、非牛頓流體基礎、勢（shì）流理論和明渠流，根據不同專業的特點，采用（yòng）主體模塊加（jiā）專業模塊的形式，選擇不同的授課內容（róng），比如船舶與海洋工程專業對於長（zhǎng）管的水力計算以及孔口管嘴泄流相（xiàng）關性較小（xiǎo），可以（yǐ）選擇與船舶設計相關性較大的勢流理論和明渠模塊（kuài），而對於熱能與動力工程（chéng）專業（yè）則可以選（xuǎn）擇邊界層理論基礎和氣體動力學基（jī）礎模塊；油氣儲運和建築與環境專業則選擇管路水（shuǐ）力計算加邊界層基礎與氣體動力學基礎模（mó）塊；石油（yóu）工程專業則主體模塊加專業模塊一和四。 2）結合專業定製課堂應用理論（lùn）知識的探討
現在的（de）教學要求教學過程是學生創新思維訓練和（hé）綜合能力的提高過程，這需要教師的趣味性（xìng）引導、增加授課技巧和吸引（yǐn）力來讓學生享受教學過程，讓學生有主動學習，並通過自己（jǐ）的思考或動手（shǒu）參（cān）與到與自己專業相關的基礎課程學習，才能提高教學質（zhì）量。
老師（shī）在完成每一章內容主講時必須有啟發理念，要留下有探討性問題，通過提問引導，讓同學思考討論，激（jī）發學生思考所學知識如何應用於（yú）本專業方（fāng）向。特別強（qiáng）調（diào）的是針對不同專（zhuān）業的學生，要定（dìng）製不同的應用探討內容，這些應用探討和其專業息息（xī）相關（guān）的。例如串並（bìng）聯管路計算問題，對於油氣儲運專業的學生來說，就提（tí）出結合（hé）串（chuàn）並聯管路特性，如何提高管道輸送流量（liàng）？采用在主管道上並（bìng）聯副管可（kě）以提高多少流量？這會使學生不僅很（hěn）好地理（lǐ）解並聯管水力特（tè）性（xìng）這個概念，而且他們學習的知識在今後的工作中會用到（dào）。而對於熱（rè）能工程專業的學生，就以（yǐ）蒸汽機冷卻水管路的設計為例，提出如何減少冷卻水管路的水力損失？引（yǐn）導學生先將多根冷卻水（shuǐ）黃銅管並（bìng）聯成一組，然後（hòu）再串（chuàn）聯一組並聯管，這樣的探討能夠讓學生可清楚地理解重要（yào）知識的來（lái）龍去脈，結論性的內容也記得牢。對（duì）於這些有討論價（jià）值的問題，學生在經過探討後理解加深，而且記憶（yì）深（shēn）刻。
3）結合專業定製上機（jī）流動模擬應用內容
科（kē）研與（yǔ）教學（xué）有機結合，也是現在授課的要求。為增強學生的自己應用（yòng）所學知識（shí）於科學研究（jiū）中，我們在本科《流體力學》課（kè）程中將 CFD 理念引入，學生們在CFD 數值模擬課堂，利用軟件Fluent 可以清晰既感受到流體力學在各行業的應用和重要性，又（yòu）能（néng）體（tǐ）會自己動手模擬解決部分工程流動問題（tí）所帶來的興奮和興趣，有效的加強了（le）學生學習的積極主動（dòng）性。而上機模擬的內容也是與專業息息相關。比如，對於石油工（gōng）程專業，我們設置了（le）三維圓管和環（huán）空內的流動模擬，本實驗模擬（nǐ）環空內的牛頓流體和（hé）非牛頓流體的流動，旨在學習非牛頓（dùn）流（liú）體模擬的設置，並將模擬的（de）結果與理論課中（zhōng）所學的（de）結論進行對比；對於熱能與（yǔ）動力工程專業則設置（zhì）冷熱水混合器內（nèi）的三維流動與換熱上機（jī）練習 ，上機完成（chéng）冷熱水混合器（qì）建模與網格（gé）劃（huá）分，完成混合器流動與（yǔ）換熱結合計算，並根據模擬結果完成對流動進行強化換熱（rè）的設計與計算；對於船舶與海洋工程專業和海洋油氣專業，則設置（zhì）了船舶（bó）行駛阻力（lì）特性的模擬，通過使用多相流VOF 模型，上機完成模型建模與網格劃分，完成船舶（bó）流動計（jì）算，並根據模擬結果完成對流動優化減（jiǎn）阻的計算；對於油氣儲運專業，則上機完成（chéng）某輸（shū）油管道工程90°水平（píng）彎（wān）管道內油水兩相流動，研究流體流經彎管過程中的流場變化（huà），分析水平彎管內油水（shuǐ）兩相流的速度、壓（yā）力分布等流動特性。在完成（chéng）自己所做的（de）流動模擬後，學生們興奮地分（fèn）析（xī）流（liú）動現象，甚至提出流動合理的方案設計等，大大促進了他們對所學習知識（shí）的應用和理解，增加了對（duì）課程的興（xìng）趣。
三、教學設備的推薦與介紹（shào）

MYLT-17D 流體力學綜合實驗設備

一、工（gōng）程流體力（lì）學實驗設備,流體力學綜合實驗裝置,流體力學綜合（hé）實（shí）驗設（shè）備主要功能：
1.可測定雷諾
2.伯努力
3.沿程阻力係數和突擴、突縮
4.閥門局（jú）部阻力係（xì）數
5.可進行孔板
6.文丘裏和皮托管流量係數的（de）實驗
二、工程（chéng）流（liú）體力學實驗設備,流體力學綜（zōng）合實驗裝置（zhì）,流體力學綜合實驗設備（bèi）技術參數：
1.外（wài）形尺寸：2200×600×1900mm
2.工作電壓：220V    
3.功率：200W
4.水泵：揚 程:4M
5.頻 率:50Hz/60Hz  
6.流 量:>5580L/H
7.實時顯示流量（liàng）、雷（léi）諾數、壓力（lì）。
8.7寸嵌入式一（yī）體化觸摸（mō）屏，MCGS嵌入式組態軟件，具備強大的圖像顯（xiǎn）示和數據處理功能。
三、工程流體力學（xué）實驗設備,流體力學綜合（hé）實驗裝置,流體（tǐ）力學綜合實（shí）驗設備主要配置：
1.不鏽鋼移動式實（shí）驗（yàn）台；2.流（liú）量（liàng）傳感（gǎn）器；3.壓力（lì）傳感（gǎn）器；4.儲水箱；5.雷諾測試（shì）管；6.伯努利測試（shì）管；7.沿程（chéng）阻力係數測試管；8.突擴、突縮測試管；9.閥門（mén）局部阻力係數測試管；10.孔板流量計測試（shì）管；11.文丘裏流量計測試管；12.和皮托管測試管；13.測壓板直接顯示總水頭線和測壓管水頭線。
四、結束（shù）語（yǔ）
本文針對《工程流體力學》課程的改革“專業化”進行了探討，提出模塊化各專業教學大綱，課程中增（zēng）加帶有各專業特點的章總結討論課（kè）和能與專業結合的上機流動模擬內容，使學生（shēng）能更好的提高學習興趣，並更好的理解學（xué）到的流體理論知識在專業方向的應用。