安全工程专业《计算机仿真模拟》课程建设

马有营

（滨州学院化工与安全学院，山东 滨州 256600）

0 引言

《计算机仿真模拟》课程是在学生学习了前期理论课程的基础上，引入的一门应用性较强的课程。采用传统的授课方式不能满足该课程的需求[1-2]。同时，针对安全工程专业毕业生的具体情况，该课程内容的制定必须与安全工程专业的培养目标环环相扣[3-7]。本文重点描述了滨州学院安全工程专业《计算机仿真模拟》课程内容、教学方式、考核方式的制定，并针对学生学习过程中存在的问题提出了措施，可以为设置本课程的同类院校教师提供参考。

1 《计算机仿真模拟》课程内容建设

由于安全工程专业本科毕业生的去向主要分为就业和考研两方面。因此，本课程针对主要的就业去向和硕士研究方向，确定了该课程的主要授课内容为：3dmax绘图软件、Fluent流体仿真模拟软件、Flac数值模拟软件。其中，3dmax绘图软件主要用于模拟前期建模使用，是学习Fluent流体仿真模拟软件和Flac数值模拟软件的基础。Fluent流体仿真模拟软件主要用于模拟流体流动状态，对学生今后工作和学习过程中涉及到的粉尘、有毒有害气体、污水处理等方面意义较大。Flac数值模拟软件主要用于模拟岩石、土质以及其他固体材料在受理情况下的塑性变形，为学生今后从事煤矿、岩土以及地铁等方面的工作或研究提供辅助手段。具体课程设置结构图如图1所示。

图1 《计算机仿真模拟》课程设置结构图

2 《计算机仿真模拟》课程学时及考核方式设置

《计算机仿真模拟》课程学时总共设置为40学时，其中，3dmax软件学习占10学时，Fluent流体仿真模拟软件学习占15学时，Flac数值模拟软件学习占15学时。课程考核方式主要为上机实操和理论考试两部分，上机实操需要学生自己建立模型，完成题目要求的整个过程的模拟工作。理论考试主要考察这几种软件计算过程中所依据的基本理论，为以后学生自主编程，建立数学模型提供理论基础。

3 讲授该课程面临的问题

3.1 学生计算机水平弱

由于滨州学院安全工程专业开设的课程有关计算机理论和实际操作的课程较少，主要有计算机基础和Autocad 两门课程，而这两门课程学习的知识，尚不能够满足《计算机仿真模拟》课程学习的需求。《计算机仿真模拟》课程牵涉到建模、设置边界条件、运行计算等步骤，对于计算机水平较弱的本科学生群体来说，学习起来有一定的难度。

3.2 学生水平差别较大

通过本人前期教学经验来看，一个班级当中，学生们的计算机天赋差别较大，男女生之间差别尤其严重。同时，学生们的接受能力、理解能力和动手能力也有较大差别。正是由于学生自身的接受能力和计算机天赋不同，所以学习过程中需要老师根据不同的学生采取不同的授课方式，从而做到让全班同学齐头并进。具体做法是：教师应该利用课外时间主动与学生交流接触，了解每个学生的学习状况以及遇到的困难，从而在实操课过程中，根据不同的学生设置不同的课程练习题目，从而帮助每一位学生及时掌握课程内容，从而做到全班同学共同发展。

3.3 学生自觉性差

该课程学习过程中，上机实操练习尤为重要，但上课过程中学生会出现开小差，利用上课时间浏览其他内容甚至是玩游戏，下载电影等与课堂无关的事情，导致上机实操课达不到预期的效果。因此，如何防止学生出现上述问题，显得尤为重要。本人的具体想法是，上机实操课对学生分批授课，每5 人一组，轮番上课，这样的好处在于：（1）分组时可以根据学生的实际水平，将水平相当的学生分到一组，授课时讲授的内容应该与他们的水平相吻合，有利用对学生实行针对性培养。（2）分组授课可以将大班化为小班，有利于教师把控上课局面，稳定课堂纪律，防止学生干其他与课堂内容无关的事情，提高学习效率。

4 教学方法改革

由于该课程教学过程中存在的上述问题，需要教师对教学方法进行改善，根据传统教学方式，取其精华，去其糟粕，形成一套适用于《计算机仿真模拟》课程的教学方法。具体如下：

4.1 引入该课程在安全工程专业的具体应用

为了提高学生学习的积极性，教师可以根据自己的经验。例如：笔者本人的研究方向是粉尘治理，Fluent 流体模拟软件在本人研究方向中用的比较多，在授课时可以将本人的科研项目引入课堂，让学生了解这门课程的实用性，从而提高他们的积极性。另外，可以让学生自选题目，模拟教室通风、模拟实验室有毒有害气体扩散等，让他们从操作中喜欢上该课程。

4.2 注重前期理论学习

在学习《计算机仿真模拟》课程之前，本专业学生已经学习了《流体力学》、《岩石力学》等课程，在讲述上述两门课程过程中可以适当引入《计算机仿真模拟》课程的一部分内容，可以让学生认识到《流体力学》和《岩石力学》两门课的重要性的同时，也为《计算机仿真模拟》课程的学习打下一定的基础。

4.3 将课程内容与毕业设计紧密相连

教师在制定学生毕业设计题目的时候，可以制定一部分与《计算机仿真模拟》课程有关的毕业设计，给出一个研究内容，让学生在充分了解国内外研究现状的同时，利用《计算机仿真模拟》课程中的软件模拟解决一些实际问题，教师在毕业设计过程中给予指导，这对学生巩固课堂知识具有良好的效果。

4.4 充分利用实验课堂

滨州学院安全工程专业实验课程有安全工程专业综合实验一、安全工程专业综合实验二和流体与热工实验等，学生在前期实验课程比如综合实验除尘器除尘实验、烟气运移实验、流体与热工实验中的流体射流实验等学习过程中，教师可以在描述实验现象的同时，引入出了实验手段之外，还可以采用数值模拟的方式得出流体流动状态，让学生利用课外时间搜集有关计算机模拟仿真的相关资料，这也可以为后期该课程的学习打下基础。

5 结论

根据安全工程专业本科生培养目标，对《计算机仿真模拟》课程建设进行了讨论，确定了该课程的基本内容、授课方式以及考核方法，并分析了学生学习该课程的实际问题，提出了引入该课程在安全工程专业的具体应用、注重前期理论学习、将课程内容与毕业设计紧密相连以及充分利用实验课堂等相应的对策措施，为该课程的学习和讲授提供了参考。