實施計算流體力學本科教學的可行性探究

毛明明 山東理工大學交通與車輛工程學院

計算流體力學是機械類、土木類以及水利類專業的基礎課程。是一種通過分析流體運動規律的學科，在科學技術、環保以及工程等領域中有著重要的應用價值。在本科教學中融合計算流體力學教學，探究合理有效的教學手段可以有效的提升教學質量與效果。

一、計算流體力學本科教學的可行性

計算流體力學是建立在經典流體力學以及樹脂計算方法上的一門科學，主要通過計算機樹脂計算以及顯示圖像，可以在時間以及空間上定量描述流場的具體數值解，達到研究物理問題的目的。計算流體力學屬于流體力學的重要分支，在現代工程中具有重要的作用，在各個領域中具有重要的作用。

《計算流體力學》課程開設主要目的就是讓學生掌握流動以及傳熱問題數值模擬的理論以及建模思路，掌握常用CFD軟件的方法，能夠利用計算流體力學的方式解決實際的問題與不足。在本科教學中其涉及到的主要內容有流體力學理論、數值計算理論以及計算機程度設計等相關內容。整體上來說，計算流體力學的理論課程內容相對較多，學生在學習中處于被動的狀態，要想提升教學質量就要轉變傳統的教學策略，基于培養學生積極性為主要模式，轉變傳統的學習模式，達到提升學生自主探究的目的。

在進行計算流體力學本科教學重要聯系實際狀況，綜合工程具體狀況有意識的培養學生的工程解決能力，進而在根本上達到提升教學質量的目的。

二、實施計算流體力學本科教學弊端

整體上來說，在本科院校實施計算流體力學本科教學，要轉變傳統的教學模式與不足，避免傳統的教學模式，通過現代化的方式創新教學模式與手段，進而有效規避教學內容過于理論、工程實踐能力轉化不足等問題，在實踐中其主要問題具體如下：

（一）教學內容過于理論

在教學實踐中，現有計算流體力學內容還是沿用傳統的教學內容與模式，在實踐中多數的內容主要就是理論推導以及數學理論，學生理解較為困難，內容枯燥，其存在的大量理論教學影響了學生的實踐探究。

（二）工程實踐能力轉化不足

在計算流體力學教學中雖然配置了一定的上機時間，但是這些時間還是無法滿足學生的實踐需求。一些學生通過上機練習可以掌握流體動力學生方法的計算方式，可以通過計算流體力學解決在實踐中的一般流程，但是一些學生在實踐中還缺乏問題解決能力。在實踐中學生根據教師要求的上機指導書計算分析，而在計算中最為關鍵的計算區域創建、網格劃分、選擇模型、邊界條件等方式還是數量不足，無法有效的提升學生的實踐能力。

三、實施計算流體力學本科教學的可行性策略與手段

計算流體力學本科教學中要轉變傳統的教學模式與理念，在實踐中要做到教學改革與完善，其主要內容如下：

（一）改革教學內容

基于計算流體力學工程應用為核心，通過案例教學的方式提升學生的實踐能力，讓學生在實踐中可以通過計算流體力學的方式解決在工程中遇到的實際問題。在實踐中可以嘗試通過以下幾點開展：

第一，減少理論指導，重點分析物理問題。在本科教學中要基于計算流體力學學科知識，明確重點內容，重點的講解流動控制方程推導、數值離散煩煩煩推導等等內容為基礎，提升學生的對物理現象的理論分析以及通過計算流體力學解決工程實際問題的能力。通過將計算流體力學劃分為不同的專題，有針對的開展教學。其主要內容就是基本流動、傳熱問題、多相流問題、組分輸運問題，這是本科院校計算流通力學教學重點。第二，完善操作內容。完善上機實踐實驗指導書，充分的保障案例的完整性，通過案例的方式解決計算流體力學工程的問題，表達工程問題、簡化內容，創建流體計算域，進行計算網格劃分，合理選擇計算模型，進行計算后的處理分析。

（二）改革教學方法

在明確教學內容之后要創新內容，實現教學方法的改革優化。在實踐中，針對工程實踐為基礎進行計算流體力學課程的創新優化，要通過計算機輔助教學，靈活應用多種教學模式與手段。

第一，通過工程案例的方式優化理論教學。面向工程實踐的計算流體力學課程中涉及到了一些理論教學內容。在教學中要始終基于工程實際為核心強化教學指導，弱化理論推導的流程，讓學生理解理論公式的應用方式，了解在應用中的重點內容。第二，基于項目驅動方式進行實踐優化。通過優化教學模式，基于項目去帶動的方式進行教學，劃分討論小組，合理的設置不同的課題，基于文獻研究的基礎之上，明確重點深入研究分析，在課堂上進行討論研究，匯報研究的內容。可以簡化物理問題，建立數學模型，了解其具體的求解過程，記錄參數信息，分析結果進行討論研究。

（三）考核方式改革

在傳統的計算流體力學考試中主要就是將考試成績進行評價分析。傳統的考核方式無法了解學生的具體表現狀況。為了提升教學質量，就要改革考核方式通過論文答辯的方式優化課程，分析學生的課堂表現以及綜合能力合理的評價分析。

結束語：探究《計算流體力學》課程教學在本科教學中的可行性，了解現有教學模式的問題與不足，根據實際狀況對本科院校計算流體力學課程進行了完善優化，提出了要基于工程應用為目標強化實踐教學的改革理念。在實踐中要根據實際狀況探究全新的教學模式與數段，重視課程改革優化，這樣才可以在根本上提升實施計算流體力學本科教學的可行性，達到提升教學質量的目的。