《工程流体力学》重点核心课程建设初探

姜未汀 李琦芬 翁建华 刘江 刘方 付在国

摘要：《工程流体力学》是能源与动力工程专业的专业基础课。由于该课程的传统教学内容晦涩，推导繁复，因此在教学过程中存在较大难度。作者结合课程建设项目实施情况，提出增加课程思政、丰富教学手段、补充专业英语、介绍专业仪器等手段，取得较为明显的成效。

关键词：工程流体力学;重点核心课程;教学改革

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）52-0201-02

《工程流体力学》是能源与动力工程专业的专业基础课，主要是加强学生对流体力学领域的基础理论水平，为学生学习《传热学》、《泵与风机》、《锅炉原理》、《汽轮机原理》等课程储备必要的基础知识，训练学生的实验能力，培养学生的实践能力。学好该课程是学生从事能源与动力工程相关工作与解决工程应用问题的基础，它一直受到广大师生的重视。在上海市教委的支持下，该课程参与了上海市教委重点核心课程建设，不仅取得较好的教学成果，更以教学改革为契机，对教学中存在的诸多问题进行深入研究，取得了宝贵的经验，具体介绍如下，以期抛砖引玉。

一、增加课程思政

经典的流体力学教学内容形成于18世纪至20世纪上半叶，正是中国科技水平全面落后于西方的时代，相关的理论、模型、方法基本上是由欧美科学家提出的，鲜有关于中国的内容，容易给学生造成中国在该领域始终落后于人的不良印象，不利于学生达到全国高校思想政治工作会议中提出的“正确认识中国特色和国际比较，全面客观认识当代中国、看待外部世界”的要求。

相关的思想政治教育内容分为三部分。第一部分是中国古代流体力学成就，主要围绕我国古代水利事业，包括4000多年前“大禹治水”的故事、秦朝在公元前256至公元前210年修建的我国历史上的三大水利工程等，说明我国古代在流体力学领域虽然没能建立系统的理论，但工程成就并不亚于他人。

第二部分为中国杰出的科学家，以钱学森为例，通过钱学森的经历，表明虽然科学没有国界，但科学家是有祖国的，只有在自己祖国，科学家潜心科学才能有保障。正是凭着科学家的努力，祖国才能强大。

第三部分为中国在流体力学领域的最新成就。讲解边界层控制时，介绍无边界层隔道进气道（DSI）技术，该技术由美国最先提出，中国后来者居上，首先在国产FC-1战斗机上投入使用。FC-1也是世界上第一种服役的带DSI的飞机。目前，以往的航空大国英法俄德都没有类似飞机投入使用，FC-1的服役意味着中国在空气动力学领域的總体水平已经接近世界一流水平。

通过这些内容的介绍，帮助学生对流体力学有更加全面、历史、客观的了解，树立为共产主义远大理想和中国特色社会主义共同理想而奋斗的信念与信心。

二、丰富教学手段

工程流体力学的特点之一是概念抽象不易被理解，需要在讲授过程中结合动画、图片、录像乃至相关科学软件加深学生的理解，同时紧密联系工程实际及学科前沿，使枯燥、乏味的内容变得趣味盎然。

我们曾经考虑给学生介绍Fluent等流体力学软件以辅助教学，但很快发现由于课时紧张，无法让学生在很短的时间内掌握复杂的CFD软件。因此，最终选择一款免费的手机风洞模拟软件Wind Tunnel Lite。该软件有安卓与iOS版本，供不同手机用户选择，其功能是供用户在设备上模拟风洞，研究风与物体的互动等。该软件自带多个模型，有两种车辆外形、两种机翼翼型、河流流动，也有专门教学演示用的圆柱绕流、三角形绕流以及卡门涡街等，还支持导入模型。其默认界面是模拟烟风洞，用户可自行更改，自定义发烟位置和宽度以及烟的颜色，还可以让多股不同的烟雾使用不同的颜色，用沿来留方向的一列点、垂直来留方向的点或随即密布的点表示空气的绕流特性，支持利用背景颜色叠加演示压强场、速度场或环量场等情形。在翼型模块中，还能计算模型的升力、阻力和升阻比。

利用该软件，学生可以直观地了解工程流体力学中曲面边界层的分离现象、绕过圆柱体的流动、卡门涡街、物体升力与阻力等内容，达到课堂教学无法达到的效果。

三、补充专业英语

尽管是本科生教育，我们依然认为开阔学生的学术视野非常重要，有必要强化学生阅读英文文献的能力。尽管本科生有专业英语课程，但更多的内容是介绍锅炉汽轮机等专业知识，对流体力学专业基础知识的介绍略嫌不足。如果在专业基础课程中增加本课程的专业英语，无疑对学生毕业论文写作阶段的文献阅读有很大的帮助。考虑到学生总体英语水平，开设双语课程的条件暂时不具备，因此我们尝试对学有余力的学生推荐阅读双语版教材《Fluid Mechanics 流体力学 英语教学版》，引导学生增加对专业英语的学习。

四、介绍专业仪器

近年来，我院在科研领域有了较大发展，添置了一部分先进的实验设备，如奥地利安东帕公司生产的MCR102流变仪，测量各种流体的流变曲线，其测量原理与工程流体力学教学内容关系密切。

在工程流体力学实验教学过程中，我们围绕本院采购的先进仪器，增加流变曲线测量原理与使用的内容。首先，通过课堂教学讲授仪器原理与测量范围，除了介绍已有设备知识外，还分析了市场上同类型仪器的情况，分析采购该仪器的原因，为将来学生参加工作后采购仪器提供帮助与参考。最后，组织学生参观仪器，并进行样本实测，加深印象。

五、小结

经过三年的教改实践，我们进行的重点核心课程建设取得一定的成效，主要特点是增强了思想政治教育，顺应当前教育改革趋势，具有一定现实意义及实际的可操作性，显著增加学生的学习兴趣，提高了解决工程问题的能力与创新能力。

应该指出的是，笔者在《工程流体力学》课程教学改革的尝试还是初步的，依然存在一些问题，如如何进一步优化教学内容等。为解决这些问题，还需要花费更多的努力，进行更深入的探索与尝试，也希望得到广大同行的指导和帮助。

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