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工程流體力學課程體系的建設與完善
工程流體力學課程體系的建設與完善
摘 要：結合工程流體力學上海市精品課程建設過程中的工作實踐，從不同角度對上海海洋大學工程流體力學課程體系建設成果進行了總結，涵蓋課程教學內容、教材編寫出版、實驗條件完善、創新能力培養四個方面。
關鍵詞：工程流體力學;課程體系;創新
隨著我國海洋戰略布局和海洋經濟的發展，我校在海洋學科和相關專業建設方面發展迅速，流體力學知識的應用愈來愈廣泛。
流體力學是工科院校普遍開設的專業基礎課程，學科的滲透性很強，與所有基礎和專業學科之間都有交叉，在學生知識能力培養和知識體系結構中起著承上啟下的作用。
2013年，我校流體力學被評為上海市精品課程。
在4年多的建設過程中，流體力學課題組先后承擔了校級、上海市級重點課程建設及重點教材建設等多項教改項目，堅持以培養海洋工程創新型人才為目標，在流體力學教學體系的建設方面取得了寶貴的經驗。
1 結合海洋大學特點，調整教學內容，完善課程體系
我校流體力學類課程覆蓋海洋漁業科學與技術、海洋環境、海洋技術、熱能動力工程、建筑環境與設備工程、環境工程、環境科學、機械設計制造及其自動化等專業，每年選課學生超過700人。
針對各個專業學生的不同需求，我們在課程設置、教學內容上都做了相應的調整與完善。
本課程在我校的定位是：以海洋學院的海洋漁業科學與技術、海洋環境、海洋技術、環境工程專業為重點的海洋類本科生的專業基礎主干課程;面向食品學院和生命學院的熱能動力工程、建筑環境與設備工程、環境科學專業的工程應用類本科生的專業基礎平臺課程，滿足工程學院的機制專業培養要求。
以工程流體力學課程為龍頭，以培養海洋人才的創新能力為目標，完善優化流體力學類課程群的配置、學時安排，并完成所有課程新教學大綱的編寫工作，逐步形成一個完整的課程體系，重點完成了實驗課和仿真課程軟硬件的配套建設，突出強調流體力學的應用實踐環節。
根據工程實際需要，將流體力學的教學內容分為三個層次，即流體力學的基礎理論、流體力學知識與進展、流體力學應用與實踐。
根據不同專業對流體力學知識的需要，設計了不同的模塊組合。
如對海洋相關專業的學生，增加了水波理論，重點強調實驗實踐環節;針對食品專業的需要，增加了氣體及熱力學類內容，并編寫了多套相關自測題供學生選用;針對水產及生物類專業的學生，為讓學生能夠更好地研究魚類等的動物習性，增加了數值仿真模擬，克服了以往過分重視理論知識的介紹，輕視其應用的弊端。
此外，還相繼開出了流體力學獨立實驗課、計算流體力學等。
2 出版多部教材，完善流體力學課程教材體系完備
2002年，《工程流體力學》教材被列為上海市教委普通高等學校教材重點建設項目，歷經3年多的編寫和有關專家的評審，我校教師編寫的《工程流體力學》于2006年2月由上海交通大學出版社出版。
該教材的最大特點是考慮到普通工科院校非力學專業學生的情況，尤其是一般工科專業學生的基礎和專業需要，盡可能簡化對公式、定理的數學推導，注重對物理概念的闡明、理解和應用，特別強調知識的實際應用。
2007年，《工程流體力學》教材被上海市教委評為優秀教材三等獎，2008年獲上海海洋大學教學成果一等獎。
2011年，我們對第一版教材部分章節的內容進行了更新、充實和修訂，更加注重拓寬知識面和實際工程應用。
2012年9月，第二版《工程流體力學》及配套教材《工程流體力學習題解析》由上海交通大學出版社出版發行。
2011年3月，由同濟大學出版社出版的《力學基礎實驗指導―理論力學、材料力學、流體力學》，其中的流體力學部分(第三大部分)，重點強化課程體系中的實驗環節，完善了流體力學課程的教材體系。
我們還完成了流體力學試題庫建設工作，提高了試題質量，真正做到了教考分離，為相關師生提供了豐富的教學資源庫，促進了教學質量的提高。
早在2006年，我們就開始了“流體力學研究型教學的改革與實踐”上海水產大學(2008年更名為上海海洋大學)一般課題項目的研究工作;為配合新出版的教材，我們還申請了校級一般課程建設項目“工程流體力學(CAI課件)建設”，制作了與教材配套的、有自主知識產權的課件光盤，課件共有700余張PPT，圖片色彩鮮明，其中插入的20多個原創動畫形象生動逼真，做到了工程流體力學電子教案光盤版與教材同步發行。
3 完善實驗教學條件，形成完整的實驗教學體系 隨著我國，特別是上海市海洋戰略布局和海洋經濟的發展，我校海洋學科發展迅速。
首先，為配合新開設的獨立實驗課，添置了多種類、多套數的多功能流體力學實驗裝置、動量定理實驗儀、空化實驗儀等流體力學常規實驗設備，保證了高質量完成流體力學本科實驗教學任務。
根據購置的實驗設備，自行編寫了實驗指導書，明確了儀器設備的工作原理、實驗過程的具體步驟、實驗結果的分析和處理以及實驗中的注意事項等內容;為了實現實驗教學的多樣化，自行編制了工程流體力學實驗教學演示軟件，內容形象直觀，使學生一目了然;合作研制了小型循環水槽及直流式風洞，并配備了數據測試采集系統，可進行圓柱、翼型、浮標、波能裝置等模型的流場顯示及水動性能測試，使實驗教學的質量和效率得到了提高。
針對個別專業的特殊需要，開設了流體力學獨立實驗課。
實際的流體運動非常復雜，而流體力學實驗是揭示流體運動規律的一種重要手段，為此，經多方籌建，我校海洋環境專業于2009年開設了流體力學獨立實驗課，幫助學生加深對所學理論的理解，更好地用所學理論解決生產實際中的問題。
實驗課共16學時，實驗內容主要包括：能量方程實驗、雷諾實驗、動量定律實驗、沿程水頭損失實驗、局部水頭損失實驗、畢托管測速實驗、管道測流量實驗、流動顯示實驗、虹吸實驗及勢流疊加實驗等。
針對食品專業的需要，開設了氣體及熱力學類實驗。
為了滿足海洋學科對流體力學實驗的更高要求，我們陸續建成了大型室內動力深水壓力桶，配備了數據測試采集系統，可進行圓柱、翼型、浮標、波能裝置等模型的流場顯示及水動性能測試。
我校地處臨港，旁臨東海，學生參加各種海試試驗方便。
利用這些實驗平臺，相繼開設了多種設計性、綜合性實驗，主要包括湍流、流體數值模擬計算應用、波浪能發電裝置開發等，對于學生創新能力的培養起到了至關重要的作用。
4 以科研促進教學，培養學生的創新能力，構建創新型培養體系
近三年，教師發表學術論文40余篇，SCI收錄4篇;課題組教師主持省部級及以上科研課題共20余項，其中國家自然科學基金1項，上海市自然科學基金2項，農業部專項3項，海洋工程國家重點實驗室開放基金2項，國家海洋局重大專項2項，上海市教委創新項目2項。
有20余名碩士研究生、多名本科生參與科研項目，學生創新意識和能力得到了培養與鍛煉。
近年來，學生在科研創新方面熱情很高。
在全國“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽中，2011年，我校羊曉晟、侯淑榮、馬利娜、沈小青的“一種新型海洋波浪能發電裝置”獲得全國競賽三等獎;2012年，曹星、陳功的“風浪發電轉換機”獲得全國三維數字化創新設計大賽上海賽區二等獎。
工程學院學生孫奇結合所學流體力學知識，自主創業，創立了上海鑫靚科技服務有限公司，開辦節水高效汽車洗車業務服務師生。
2011～2012年，學生成功申報市、校、院級涉及海洋工程方向的大學生創新性項目16項。
在流體力學教師指導下，學生還獲得43項國家實用新型專利，另有多項發明專利進入實審階段。
學生參加教師科研項目19項，均取得了很好的成效。
在我校機械設計制造及其自動化專業本科學生的畢業設計題目中，海洋工程類流體力學相關研究比例較高，特別是在大學生科技創新活動中心的組織下，我校成為上海市船舶與海洋工程學會的團體會員單位，并在我校建立了上海市船舶與海洋工程學會學生分會，流體力學的師生參與熱情較高。
5 結束語
工程流體力學是一門非常重要的專業基礎課程，它具有較強的理論性、抽象性和實踐性。
筆者主要介紹了我校工程流體力學課程體系的建設與實踐，主要包括：多層次、多專業的課程體系構建;先后出版了《工程流體力學》《工程流體力學習題解析》和《力學基礎實驗指導―理論力學、材料學、流體力學》教材，流體力學課程教材充足;完善實驗教學條件，形成完整的教學實驗體系;培養學生創新能力，構建創新型培養體系;以科研促進教學，培養學生創新能力，構建創新型培養體系，不斷培養學生的工程意識和工程實踐能力，提高創新能力，使學生真正掌握該課程的核心知識，提高分析問題和解決問題的能力。
參考文獻
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