石油工程專業(yè)工程流體力學(xué)教學(xué)

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[摘要]工程流體力學(xué)是石油工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。本文在基于CDIO教育理念的指導(dǎo)下，從理論教學(xué)體系改革、實(shí)踐教學(xué)體系改革、考核方式改革等三方面闡述了工程流體力學(xué)課程的教學(xué)改革探索，提出了教學(xué)改革的建議，以便達(dá)到較好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]CDIO理念；石油工程；工程流體力學(xué)

1工程流體力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀

按照石油工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，工程流體力學(xué)課程安排在第四學(xué)期，總學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)，選用的是石油工業(yè)出版社袁恩熙主編的《工程流體力學(xué)》教材，該教材重點(diǎn)突出、理論和應(yīng)用并重，包括靜力學(xué)、壓力管路的計(jì)算和非牛頓流體的流動(dòng)等研究?jī)?nèi)容。工程流體力學(xué)課程在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，合理地利用多方面的教學(xué)手段實(shí)現(xiàn)交互式教學(xué)，如CAI課件、流動(dòng)現(xiàn)象錄像片、流體力學(xué)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)片、電子教材等多媒體培訓(xùn)手段?？荚嚨男问讲捎瞄]卷。課程總成績(jī)包括期末考試成績(jī)和平時(shí)成績(jī)（測(cè)驗(yàn)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和出勤）兩部分。平時(shí)成績(jī)占20%，考試成績(jī)占80%。雖然該門課程冠以“工程”名稱，但學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，只是被動(dòng)的學(xué)習(xí)理論知識(shí)，在分析解決工程設(shè)計(jì)和使用中的實(shí)際問(wèn)題等方面的能力還有所欠缺。

2基于CDIO理念下工程流體力學(xué)教學(xué)探討

2.1CDIO理念

CDIO指構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）的簡(jiǎn)稱，將學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)、側(cè)重實(shí)踐能力的培養(yǎng)[2]。CDIO培養(yǎng)大綱將工科畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，這就要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。

2.2理論教學(xué)體系

在教學(xué)內(nèi)容的組織上，適當(dāng)調(diào)整，注重課程知識(shí)的橫向應(yīng)用，注重培養(yǎng)學(xué)生解決石油工程問(wèn)題的基本素質(zhì)和能力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，不同學(xué)科之間互相滲透交叉，形成了許多新邊緣學(xué)科課題，代表著學(xué)科的發(fā)展研究的新水平新方向，如兼有固體-流體性質(zhì)的非牛頓流體問(wèn)題、與海岸工程及近海石油開(kāi)采有關(guān)的流動(dòng)問(wèn)題；與泥沙、摻氣、燃燒或氣蝕有關(guān)的多相流問(wèn)題等。因此，教學(xué)內(nèi)容中應(yīng)適當(dāng)介紹與工程流體力學(xué)應(yīng)用緊密相關(guān)的新研究領(lǐng)域。

2.3實(shí)踐教學(xué)體系

綜合本課程和石油工程專業(yè)的特點(diǎn)，進(jìn)行了教學(xué)大綱實(shí)踐內(nèi)容的修訂，在原有理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上增加了討論課和實(shí)踐項(xiàng)目等教學(xué)環(huán)節(jié)。

2.3.1討論課

討論課內(nèi)容包括流體力學(xué)在石油工業(yè)中的應(yīng)用及原理；流體力學(xué)在日常生活中的應(yīng)用，根據(jù)日常現(xiàn)象、實(shí)物或模型，分析其總體的方案、結(jié)構(gòu)組成、工作原理等。討論課采用分組的方式進(jìn)行，每組大約5名同學(xué)，內(nèi)容及形式由學(xué)生自己確定，要求同學(xué)們相互協(xié)作完成所規(guī)定的文獻(xiàn)查閱匯總，準(zhǔn)備好討論課的相關(guān)材料，制作PPT，并在交流匯報(bào)和問(wèn)題回答中能夠通過(guò)口頭或書面方式表達(dá)自己的想法。討論課旨在擴(kuò)寬學(xué)生的知識(shí)面，初步具備查閱文獻(xiàn)、閱讀相關(guān)技術(shù)資料和調(diào)查研究的能力，提高綜合運(yùn)用本課程知識(shí)、分析和解決本業(yè)及相關(guān)行業(yè)的復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，并引導(dǎo)學(xué)生積極思考、主動(dòng)學(xué)習(xí)，鍛煉和提高學(xué)生的交流、溝通和表達(dá)能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力，培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感。

2.3.2實(shí)踐項(xiàng)目

實(shí)驗(yàn):為了提高學(xué)生的動(dòng)手能力和理論知識(shí)理解能力，新增了實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容確定幾個(gè)研究方案，如牛頓內(nèi)摩擦定律、靜壓力分布規(guī)律、虹吸現(xiàn)象、伯努利方程、沿程水頭損失表達(dá)式、局部水頭損失表達(dá)式等。每組學(xué)生任選一個(gè)方案并自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，模擬流動(dòng)過(guò)程，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果及流動(dòng)原理。計(jì)算軟件:介紹計(jì)算輔助計(jì)算方法，如MATLAB、FLUENT軟件，學(xué)生利用流體計(jì)算軟件，針對(duì)給定的流體流動(dòng)過(guò)程，對(duì)流動(dòng)過(guò)程或受力進(jìn)行分析。如：做直線和曲線勻加速運(yùn)動(dòng)的容器所受容器內(nèi)液體的靜壓力、運(yùn)動(dòng)流體對(duì)固體壁面的作用力、長(zhǎng)管的水力計(jì)算等。學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間完成實(shí)踐項(xiàng)目、撰寫報(bào)告并在課堂上集中進(jìn)行項(xiàng)目的匯報(bào)及討論。

2.4考核方式

考試是檢查教學(xué)質(zhì)量的一種手段，平時(shí)成績(jī)占10%，包括出勤和課堂表現(xiàn)；實(shí)驗(yàn)成績(jī)占10%，由實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告及實(shí)驗(yàn)操作等給定。討論課和實(shí)踐項(xiàng)目成績(jī)分別占5%和15%，包括小組成績(jī)和組內(nèi)成績(jī)兩部分。小組成績(jī)由指導(dǎo)教師評(píng)定和組間互評(píng)組成，其中指導(dǎo)教師評(píng)分占60%，根據(jù)項(xiàng)目質(zhì)量、PPT講解及回答問(wèn)題情況、提問(wèn)交流情況等給定。組內(nèi)成績(jī)由各小組組長(zhǎng)根據(jù)每位成員在組內(nèi)的貢獻(xiàn)、所負(fù)責(zé)的內(nèi)容等給定工作量權(quán)重，每組的權(quán)重之和不能大于1。未按時(shí)提交項(xiàng)目報(bào)告或報(bào)告有抄襲現(xiàn)象的，項(xiàng)目成績(jī)按零分計(jì)。期末理論卷面成績(jī)占60%，若卷面成績(jī)不夠60，則該門課成績(jī)?yōu)椴患案瘛?/p>

3結(jié)語(yǔ)

工程流體力學(xué)課程教學(xué)是一項(xiàng)不斷完善、持續(xù)漸進(jìn)的工作。教師要根據(jù)工程流體力學(xué)課程自身的特點(diǎn)，優(yōu)化整合不同教材體系教學(xué)資源的精髓，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容運(yùn)用多種教學(xué)方法手段，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

【參考文獻(xiàn)】

[1]袁恩熙.工程流體力學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005:2.

[2]鐘金明.基于CDIO理念的工程教育實(shí)踐教學(xué)改革初探[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2009,7(6):67-69.

作者：陽(yáng)鑫軍 習(xí)娜 單位：燕山大學(xué)石油工程系