石油工程专业工程流体力学教学

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[摘要]工程流体力学是石油工程专业的专业基础课。本文在基于CDIO教育理念的指导下，从理论教学体系改革、实践教学体系改革、考核方式改革等三方面阐述了工程流体力学课程的教学改革探索，提出了教学改革的建议，以便达到较好的教学效果。

[关键词]CDIO理念；石油工程；工程流体力学

1工程流体力学课程教学现状

按照石油工程专业培养计划，工程流体力学课程安排在第四学期，总学时48学时，其中实验6学时，选用的是石油工业出版社袁恩熙主编的《工程流体力学》教材，该教材重点突出、理论和应用并重，包括静力学、压力管路的计算和非牛顿流体的流动等研究内容。工程流体力学课程在理论教学的基础上，合理地利用多方面的教学手段实现交互式教学，如CAI课件、流动现象录像片、流体力学演示实验教学片、电子教材等多媒体培训手段。考试的形式采用闭卷。课程总成绩包括期末考试成绩和平时成绩（测验、作业、实验和出勤）两部分。平时成绩占20%，考试成绩占80%。虽然该门课程冠以“工程”名称，但学生在学习过程中，只是被动的学习理论知识，在分析解决工程设计和使用中的实际问题等方面的能力还有所欠缺。

2基于CDIO理念下工程流体力学教学探讨

2.1CDIO理念

CDIO指构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）的简称，将学生的被动学习变为主动、侧重实践能力的培养[2]。CDIO培养大纲将工科毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，这就要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定的目标。

2.2理论教学体系

在教学内容的组织上，适当调整，注重课程知识的横向应用，注重培养学生解决石油工程问题的基本素质和能力。随着科学技术的不断发展，不同学科之间互相渗透交叉，形成了许多新边缘学科课题，代表着学科的发展研究的新水平新方向，如兼有固体-流体性质的非牛顿流体问题、与海岸工程及近海石油开采有关的流动问题；与泥沙、掺气、燃烧或气蚀有关的多相流问题等。因此，教学内容中应适当介绍与工程流体力学应用紧密相关的新研究领域。

2.3实践教学体系

综合本课程和石油工程专业的特点，进行了教学大纲实践内容的修订，在原有理论教学和实验教学的基础上增加了讨论课和实践项目等教学环节。

2.3.1讨论课

讨论课内容包括流体力学在石油工业中的应用及原理；流体力学在日常生活中的应用，根据日常现象、实物或模型，分析其总体的方案、结构组成、工作原理等。讨论课采用分组的方式进行，每组大约5名同学，内容及形式由学生自己确定，要求同学们相互协作完成所规定的文献查阅汇总，准备好讨论课的相关材料，制作PPT，并在交流汇报和问题回答中能够通过口头或书面方式表达自己的想法。讨论课旨在扩宽学生的知识面，初步具备查阅文献、阅读相关技术资料和调查研究的能力，提高综合运用本课程知识、分析和解决本业及相关行业的复杂工程问题的能力，并引导学生积极思考、主动学习，锻炼和提高学生的交流、沟通和表达能力以及团队合作能力，培养学生的责任感。

2.3.2实践项目

实验:为了提高学生的动手能力和理论知识理解能力，新增了实践项目实验设计教学环节。该环节根据教学内容确定几个研究方案，如牛顿内摩擦定律、静压力分布规律、虹吸现象、伯努利方程、沿程水头损失表达式、局部水头损失表达式等。每组学生任选一个方案并自行设计实验，模拟流动过程，分析实验结果及流动原理。计算软件:介绍计算辅助计算方法，如MATLAB、FLUENT软件，学生利用流体计算软件，针对给定的流体流动过程，对流动过程或受力进行分析。如：做直线和曲线匀加速运动的容器所受容器内液体的静压力、运动流体对固体壁面的作用力、长管的水力计算等。学生在规定的时间完成实践项目、撰写报告并在课堂上集中进行项目的汇报及讨论。

2.4考核方式

考试是检查教学质量的一种手段，平时成绩占10%，包括出勤和课堂表现；实验成绩占10%，由实验教师根据实验报告及实验操作等给定。讨论课和实践项目成绩分别占5%和15%，包括小组成绩和组内成绩两部分。小组成绩由指导教师评定和组间互评组成，其中指导教师评分占60%，根据项目质量、PPT讲解及回答问题情况、提问交流情况等给定。组内成绩由各小组组长根据每位成员在组内的贡献、所负责的内容等给定工作量权重，每组的权重之和不能大于1。未按时提交项目报告或报告有抄袭现象的，项目成绩按零分计。期末理论卷面成绩占60%，若卷面成绩不够60，则该门课成绩为不及格。

3结语

工程流体力学课程教学是一项不断完善、持续渐进的工作。教师要根据工程流体力学课程自身的特点，优化整合不同教材体系教学资源的精髓，调整教学内容，精心设计课堂教学和实践环节，结合教学内容运用多种教学方法手段，提高教学质量和效率。

【参考文献】

[1]袁恩熙.工程流体力学[M].北京：石油工业出版社，2005:2.

[2]钟金明.基于CDIO理念的工程教育实践教学改革初探[J].实验科学与技术,2009,7(6):67-69.

作者：阳鑫军 习娜 单位：燕山大学石油工程系