安全工程專業《計算機仿真模擬》課程建設

馬有營

（濱州學院化工與安全學院，山東 濱州 256600）

0 引言

《計算機仿真模擬》課程是在學生學習了前期理論課程的基礎上，引入的一門應用性較強的課程。采用傳統的授課方式不能滿足該課程的需求[1-2]。同時，針對安全工程專業畢業生的具體情況，該課程內容的制定必須與安全工程專業的培養目標環環相扣[3-7]。本文重點描述了濱州學院安全工程專業《計算機仿真模擬》課程內容、教學方式、考核方式的制定，并針對學生學習過程中存在的問題提出了措施，可以為設置本課程的同類院校教師提供參考。

1 《計算機仿真模擬》課程內容建設

由于安全工程專業本科畢業生的去向主要分為就業和考研兩方面。因此，本課程針對主要的就業去向和碩士研究方向，確定了該課程的主要授課內容為：3dmax繪圖軟件、Fluent流體仿真模擬軟件、Flac數值模擬軟件。其中，3dmax繪圖軟件主要用于模擬前期建模使用，是學習Fluent流體仿真模擬軟件和Flac數值模擬軟件的基礎。Fluent流體仿真模擬軟件主要用于模擬流體流動狀態，對學生今后工作和學習過程中涉及到的粉塵、有毒有害氣體、污水處理等方面意義較大。Flac數值模擬軟件主要用于模擬巖石、土質以及其他固體材料在受理情況下的塑性變形，為學生今后從事煤礦、巖土以及地鐵等方面的工作或研究提供輔助手段。具體課程設置結構圖如圖1所示。

圖1 《計算機仿真模擬》課程設置結構圖

2 《計算機仿真模擬》課程學時及考核方式設置

《計算機仿真模擬》課程學時總共設置為40學時，其中，3dmax軟件學習占10學時，Fluent流體仿真模擬軟件學習占15學時，Flac數值模擬軟件學習占15學時。課程考核方式主要為上機實操和理論考試兩部分，上機實操需要學生自己建立模型，完成題目要求的整個過程的模擬工作。理論考試主要考察這幾種軟件計算過程中所依據的基本理論，為以后學生自主編程，建立數學模型提供理論基礎。

3 講授該課程面臨的問題

3.1 學生計算機水平弱

由于濱州學院安全工程專業開設的課程有關計算機理論和實際操作的課程較少，主要有計算機基礎和Autocad 兩門課程，而這兩門課程學習的知識，尚不能夠滿足《計算機仿真模擬》課程學習的需求。《計算機仿真模擬》課程牽涉到建模、設置邊界條件、運行計算等步驟，對于計算機水平較弱的本科學生群體來說，學習起來有一定的難度。

3.2 學生水平差別較大

通過本人前期教學經驗來看，一個班級當中，學生們的計算機天賦差別較大，男女生之間差別尤其嚴重。同時，學生們的接受能力、理解能力和動手能力也有較大差別。正是由于學生自身的接受能力和計算機天賦不同，所以學習過程中需要老師根據不同的學生采取不同的授課方式，從而做到讓全班同學齊頭并進。具體做法是：教師應該利用課外時間主動與學生交流接觸，了解每個學生的學習狀況以及遇到的困難，從而在實操課過程中，根據不同的學生設置不同的課程練習題目，從而幫助每一位學生及時掌握課程內容，從而做到全班同學共同發展。

3.3 學生自覺性差

該課程學習過程中，上機實操練習尤為重要，但上課過程中學生會出現開小差，利用上課時間瀏覽其他內容甚至是玩游戲，下載電影等與課堂無關的事情，導致上機實操課達不到預期的效果。因此，如何防止學生出現上述問題，顯得尤為重要。本人的具體想法是，上機實操課對學生分批授課，每5 人一組，輪番上課，這樣的好處在于：（1）分組時可以根據學生的實際水平，將水平相當的學生分到一組，授課時講授的內容應該與他們的水平相吻合，有利用對學生實行針對性培養。（2）分組授課可以將大班化為小班，有利于教師把控上課局面，穩定課堂紀律，防止學生干其他與課堂內容無關的事情，提高學習效率。

4 教學方法改革

由于該課程教學過程中存在的上述問題，需要教師對教學方法進行改善，根據傳統教學方式，取其精華，去其糟粕，形成一套適用于《計算機仿真模擬》課程的教學方法。具體如下：

4.1 引入該課程在安全工程專業的具體應用

為了提高學生學習的積極性，教師可以根據自己的經驗。例如：筆者本人的研究方向是粉塵治理，Fluent 流體模擬軟件在本人研究方向中用的比較多，在授課時可以將本人的科研項目引入課堂，讓學生了解這門課程的實用性，從而提高他們的積極性。另外，可以讓學生自選題目，模擬教室通風、模擬實驗室有毒有害氣體擴散等，讓他們從操作中喜歡上該課程。

4.2 注重前期理論學習

在學習《計算機仿真模擬》課程之前，本專業學生已經學習了《流體力學》、《巖石力學》等課程，在講述上述兩門課程過程中可以適當引入《計算機仿真模擬》課程的一部分內容，可以讓學生認識到《流體力學》和《巖石力學》兩門課的重要性的同時，也為《計算機仿真模擬》課程的學習打下一定的基礎。

4.3 將課程內容與畢業設計緊密相連

教師在制定學生畢業設計題目的時候，可以制定一部分與《計算機仿真模擬》課程有關的畢業設計，給出一個研究內容，讓學生在充分了解國內外研究現狀的同時，利用《計算機仿真模擬》課程中的軟件模擬解決一些實際問題，教師在畢業設計過程中給予指導，這對學生鞏固課堂知識具有良好的效果。

4.4 充分利用實驗課堂

濱州學院安全工程專業實驗課程有安全工程專業綜合實驗一、安全工程專業綜合實驗二和流體與熱工實驗等，學生在前期實驗課程比如綜合實驗除塵器除塵實驗、煙氣運移實驗、流體與熱工實驗中的流體射流實驗等學習過程中，教師可以在描述實驗現象的同時，引入出了實驗手段之外，還可以采用數值模擬的方式得出流體流動狀態，讓學生利用課外時間搜集有關計算機模擬仿真的相關資料，這也可以為后期該課程的學習打下基礎。

5 結論

根據安全工程專業本科生培養目標，對《計算機仿真模擬》課程建設進行了討論，確定了該課程的基本內容、授課方式以及考核方法，并分析了學生學習該課程的實際問題，提出了引入該課程在安全工程專業的具體應用、注重前期理論學習、將課程內容與畢業設計緊密相連以及充分利用實驗課堂等相應的對策措施，為該課程的學習和講授提供了參考。