实施计算流体力学本科教学的可行性探究

毛明明 山东理工大学交通与车辆工程学院

计算流体力学是机械类、土木类以及水利类专业的基础课程。是一种通过分析流体运动规律的学科，在科学技术、环保以及工程等领域中有着重要的应用价值。在本科教学中融合计算流体力学教学，探究合理有效的教学手段可以有效的提升教学质量与效果。

一、计算流体力学本科教学的可行性

计算流体力学是建立在经典流体力学以及树脂计算方法上的一门科学，主要通过计算机树脂计算以及显示图像，可以在时间以及空间上定量描述流场的具体数值解，达到研究物理问题的目的。计算流体力学属于流体力学的重要分支，在现代工程中具有重要的作用，在各个领域中具有重要的作用。

《计算流体力学》课程开设主要目的就是让学生掌握流动以及传热问题数值模拟的理论以及建模思路，掌握常用CFD软件的方法，能够利用计算流体力学的方式解决实际的问题与不足。在本科教学中其涉及到的主要内容有流体力学理论、数值计算理论以及计算机程度设计等相关内容。整体上来说，计算流体力学的理论课程内容相对较多，学生在学习中处于被动的状态，要想提升教学质量就要转变传统的教学策略，基于培养学生积极性为主要模式，转变传统的学习模式，达到提升学生自主探究的目的。

在进行计算流体力学本科教学重要联系实际状况，综合工程具体状况有意识的培养学生的工程解决能力，进而在根本上达到提升教学质量的目的。

二、实施计算流体力学本科教学弊端

整体上来说，在本科院校实施计算流体力学本科教学，要转变传统的教学模式与不足，避免传统的教学模式，通过现代化的方式创新教学模式与手段，进而有效规避教学内容过于理论、工程实践能力转化不足等问题，在实践中其主要问题具体如下：

（一）教学内容过于理论

在教学实践中，现有计算流体力学内容还是沿用传统的教学内容与模式，在实践中多数的内容主要就是理论推导以及数学理论，学生理解较为困难，内容枯燥，其存在的大量理论教学影响了学生的实践探究。

（二）工程实践能力转化不足

在计算流体力学教学中虽然配置了一定的上机时间，但是这些时间还是无法满足学生的实践需求。一些学生通过上机练习可以掌握流体动力学生方法的计算方式，可以通过计算流体力学解决在实践中的一般流程，但是一些学生在实践中还缺乏问题解决能力。在实践中学生根据教师要求的上机指导书计算分析，而在计算中最为关键的计算区域创建、网格划分、选择模型、边界条件等方式还是数量不足，无法有效的提升学生的实践能力。

三、实施计算流体力学本科教学的可行性策略与手段

计算流体力学本科教学中要转变传统的教学模式与理念，在实践中要做到教学改革与完善，其主要内容如下：

（一）改革教学内容

基于计算流体力学工程应用为核心，通过案例教学的方式提升学生的实践能力，让学生在实践中可以通过计算流体力学的方式解决在工程中遇到的实际问题。在实践中可以尝试通过以下几点开展：

第一，减少理论指导，重点分析物理问题。在本科教学中要基于计算流体力学学科知识，明确重点内容，重点的讲解流动控制方程推导、数值离散烦烦烦推导等等内容为基础，提升学生的对物理现象的理论分析以及通过计算流体力学解决工程实际问题的能力。通过将计算流体力学划分为不同的专题，有针对的开展教学。其主要内容就是基本流动、传热问题、多相流问题、组分输运问题，这是本科院校计算流通力学教学重点。第二，完善操作内容。完善上机实践实验指导书，充分的保障案例的完整性，通过案例的方式解决计算流体力学工程的问题，表达工程问题、简化内容，创建流体计算域，进行计算网格划分，合理选择计算模型，进行计算后的处理分析。

（二）改革教学方法

在明确教学内容之后要创新内容，实现教学方法的改革优化。在实践中，针对工程实践为基础进行计算流体力学课程的创新优化，要通过计算机辅助教学，灵活应用多种教学模式与手段。

第一，通过工程案例的方式优化理论教学。面向工程实践的计算流体力学课程中涉及到了一些理论教学内容。在教学中要始终基于工程实际为核心强化教学指导，弱化理论推导的流程，让学生理解理论公式的应用方式，了解在应用中的重点内容。第二，基于项目驱动方式进行实践优化。通过优化教学模式，基于项目去带动的方式进行教学，划分讨论小组，合理的设置不同的课题，基于文献研究的基础之上，明确重点深入研究分析，在课堂上进行讨论研究，汇报研究的内容。可以简化物理问题，建立数学模型，了解其具体的求解过程，记录参数信息，分析结果进行讨论研究。

（三）考核方式改革

在传统的计算流体力学考试中主要就是将考试成绩进行评价分析。传统的考核方式无法了解学生的具体表现状况。为了提升教学质量，就要改革考核方式通过论文答辩的方式优化课程，分析学生的课堂表现以及综合能力合理的评价分析。

结束语：探究《计算流体力学》课程教学在本科教学中的可行性，了解现有教学模式的问题与不足，根据实际状况对本科院校计算流体力学课程进行了完善优化，提出了要基于工程应用为目标强化实践教学的改革理念。在实践中要根据实际状况探究全新的教学模式与数段，重视课程改革优化，这样才可以在根本上提升实施计算流体力学本科教学的可行性，达到提升教学质量的目的。