劉全忠 王洪杰 宮汝志

摘要：針對能源與動力工程及相關專業(yè)在流體力學理論教學和實踐能力培養(yǎng)方面的需要，結合在流體力學系列課程體系教學改革的實踐經(jīng)驗，提煉了多層次、進階式的流體力學系列課程的整體化建設思路和特色，總結了實踐教學環(huán)節(jié)在人才培養(yǎng)和課程建設中的經(jīng)驗和作用，在教學方法改革、教學團隊建設和教學成果推廣應用方面，歸納了多層次流體力學系列課程建設的方法和實踐經(jīng)驗，并對進一步推進課程體系建設提出了方向和規(guī)劃。

關鍵詞：多層次;流體力學;課程體系建設;實踐能力;教學改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）39-0140-03

哈爾濱工業(yè)大學流體力學系列課程教學團隊具有悠久的歷史傳承，在老一輩教師許耀銘、蘇爾皇、陳卓如、金朝銘等的帶領下，逐步形成了一支具有較高教學科研水平的教師隊伍。團隊教師先后承擔了國家精品課程、國家精品資源共享課程、國家工科基礎課程力學教學基地、國家級力學實驗教學示范中心、國家級工程實踐教育中心、全國示范性全日制工程碩士研究生培養(yǎng)基地、工信部實驗教學示范中心、黑龍江省虛擬仿真實驗教學中心等國家及省部級教學改革研究項目。在長期的教學改革實踐中，逐步完善形成了多層次的流體力學系列課程。

一、多層次流體力學系列課程的體系特色

多層次流體力學系列課程以工程流體力學（國家精品資源共享課程）、高等流體力學（哈工大研究生精品課程）、粘性流體力學、多相流體動力學為主，另外建設了氣液兩相流等專業(yè)特色課，流體力學多尺度創(chuàng)新實驗課、現(xiàn)代CFD技術在流體機械中的應用創(chuàng)新研修課、復雜多相流及過程強化技術創(chuàng)新研修課。課程體系如圖1所示。

在多層次的流體力學系列課程中，工程流體力學為本科生技術基礎課，為學生進一步學習專業(yè)課和更深層次的流體力學相關課程奠定基礎;高等流體力學為研究生公共學位課，進一步深入講解流體力學理論知識;粘性流體力學、多相流體動力學針對特定流體對象進行深入講授和分析;流體動力先進測試技術側重于介紹LDV、PIV等先進測試手段在流體力學的應用;針對本科生又開設了現(xiàn)代CFD技術在流體機械中的應用創(chuàng)新研修課、復雜多相流與過程強化創(chuàng)新研修課、流體力學多尺度創(chuàng)新實驗課、氣液兩相流專業(yè)特色課等。通過課程的學習，使學生了解國內(nèi)外流體力學發(fā)展的前沿領域，掌握先進的流體力學分析方法和手段。

圖2表示流體力學課程系列中各門課程之間的關系。課程設置體現(xiàn)了從本科生到研究生培養(yǎng)的連貫性，遵循從強化基礎、工程實踐能力培養(yǎng)，到基礎理論提高、科研能力培養(yǎng)的進階模式，建立了完整的流體力學課程層次體系，并且在國家力學實驗教學中心、工信部實驗教學示范中心、國家工程實踐教育中心、全國示范性全日制工程碩士研究生培養(yǎng)基地的條件支持下，通過基礎理論知識學習、工程實踐能力培養(yǎng)、知識面拓展提高、創(chuàng)新和科研能力培養(yǎng)等途徑，為不同層次的學生構建了完整而精細的培養(yǎng)模式。

二、實踐環(huán)節(jié)對理論教學的有力支撐

實踐環(huán)節(jié)在多層次流體力學課程體系中占有舉足輕重的地位，并在學生實踐能力培養(yǎng)方面發(fā)揮了重要作用。以工信部實驗示范教學中心、黑龍江省虛擬仿真實驗教學示范中心為依托，教學團隊開設了本科生的流體力學基礎實驗課、流體力學多尺度創(chuàng)新實驗課，研究生的先進流體動力學測試技術課程。

針對流體力學系列課程實驗教學體系的改革，將實驗的教學內(nèi)容分為基本實驗、綜合性實驗、設計性實驗和研究型實驗以及前沿性實驗。

首先，強化基本實驗，加強實驗的思考性和啟發(fā)性，增加學生動手、動腦的機會，增強學生通過實驗發(fā)現(xiàn)問題、研究問題的能力;要引入現(xiàn)代科學技術成果和新的實驗技術，增加基礎實驗的新穎性和信息量;對學生進行現(xiàn)代測試方法和現(xiàn)代實驗技能的基本訓練。流體力學基礎實驗部分共開設9個實驗，包含恩氏粘度計測量液體粘度實驗、平面靜水總壓實驗、文丘里流量計實驗、動量定理實驗、臨界雷諾數(shù)測定實驗、孔口管嘴出流實驗、沿程阻力測定實驗、局部阻力測定實驗、氣流邊界層綜合實驗，年均培養(yǎng)學生700多人，年均開設實驗2000人次。

其次，開設綜合性、設計性和研究型實驗，培養(yǎng)學生綜合能力，如設計實驗的能力以及在實驗中學習和研究的能力。由學生根據(jù)問題的性質(zhì)自行設計實驗方案，擬訂實施實驗方案的具體步驟。流體力學多尺度創(chuàng)新實驗課面向全校大二及大二以上學生開放選課，實驗內(nèi)容的流體流動尺度從常規(guī)尺度、介觀尺度到微尺度，流體性質(zhì)從牛頓流體、粘彈性流體，再到氣體，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和動手能力，并同時為學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)及節(jié)能減排大賽提供支持。

另外，還培育前沿性教學實驗，面向少數(shù)優(yōu)秀學生和在實驗方面具有潛能和興趣的學生，講授并使用先進流體動力學測試技術，包括粒子成像測速技術（PIV）、激光多普勒測速技術（LDV）以及激光誘導熒光技術（LIF）等，同時已將流動實驗尺度從常規(guī)尺度拓展到了微尺度。培養(yǎng)學生應用高新技術和發(fā)揮創(chuàng)造性的能力，通過引入新材料、新系統(tǒng)形式、新實驗技術，努力將學科及與其他學科交叉的科研成果進行轉化。

在校企聯(lián)合方面，教學團隊依托企業(yè)建立了國家級工程實踐教育中心、全國示范性全日制工程碩士研究生培養(yǎng)基地，建立了一整套校企聯(lián)合的培養(yǎng)模式和體系，為學生實習、畢業(yè)設計、研究生實踐教育等環(huán)節(jié)創(chuàng)造了優(yōu)良的條件，指導學生多次參加全國節(jié)能減排科技競賽并獲獎。

三、教學團隊建設與教學方法改革

教學團隊的建設是多層次流體力學課程體系高效運行的基本保障，不僅要建設一支結構合理的主力和后備教學隊伍，還要通過教學方法改革和提高，充分發(fā)揮教師的主觀能動性，使課程體系在人才培養(yǎng)方面發(fā)揮積極作用。課程教學團隊主要通過以下幾個方面的舉措來促進課程團隊教學能力的提高。

1.努力創(chuàng)造一個民主、嚴謹、和諧的學術氣氛。教學團隊既是教學組又是課題組，成員們經(jīng)常在一起對教學中遇到的一些難點、疑點，對授課方式進行討論，相互啟發(fā)，拓寬思路。

2.聘請老教師作為青年教師的教學指導教師，對青年教師上講臺進行專門的培訓和指導，經(jīng)常就流體力學教學中的具體問題，向教學組青年教師介紹講授要點與體會，提供教案講義。

3.作為國家工科基礎課程教學基地、國家級實驗教學示范中心所在單位，教學團隊參加了有關全國基礎力學實驗教學改革成果研討會、全國力學基地建設成果交流會和其他教指委組織的有關教改會議并做了報告。為了提高教學質(zhì)量，團隊先后邀請多名國內(nèi)外專家學者進行講學和交流，促進了流體力學課程建設和教學水平的提高。

4.在課程建設期間，邀請國際著名學者前來進行講學活動。團隊已經(jīng)邀請了美國愛荷華州立大學胡暉教授、東京理科大學川口靖夫教授、美國南卡羅來納大學王歸仁教授、挪威科技大學水能實驗室主任Nielsen教授、莫斯科航空學院的火箭發(fā)動機研究所所長Timouchev教授等進行學術報告，為科研成果轉化教學內(nèi)容提供了新的思路。

5.實驗教學體系的改革受到了校內(nèi)外有關單位的重視。近年來，國內(nèi)外高校先后有幾十人次（如臺灣新竹交通大學、清華大學博士團隊、韓國漢陽大學團隊）來實驗教學中心參觀。

四、教學改革成果的應用推廣

教學資源的建設與共享、兄弟院校及同行之間的合作與交流是保證多層次流體力學課程體系持續(xù)完善和進步的有利條件，同時教學團隊也十分重視教學改革成果的應用與推廣，總結起來主要有以下幾個方面：

1.國家重點教材《工程流體力學》1995年開始，歷經(jīng)三次修訂，得到國內(nèi)知名同行專家的一致好評，已被全國多所高校使用;《高等流體力學》入選十二五國家重點圖書出版規(guī)劃項目，目前應用于哈工大校本部及深圳分校的課程教學，并被國內(nèi)多所高校選為研究生教材。

2.以教學團隊教師為主要成員承辦了第四屆全國大學生節(jié)能減排競賽，目前該項賽事已成為全國各高校普遍認同的國家級主題競賽之一，并在全社會形成了較為廣泛的影響。近五年，教學團隊成員指導學生參加全國大學生節(jié)能減排大賽獲獎50余項。

3.工程流體力學國家精品資源共享課程的全程教學錄像、教學課件、知識點解析、例題習題、試題庫、網(wǎng)絡教學平臺等資源全部通過愛課程網(wǎng)站實現(xiàn)資源共享，目前已有7萬余人通過網(wǎng)絡進行了學習，學生評價良好。教學團隊還組織青年教師成立了專門的課程資源更新維護團隊，及時更新課程資源，回復學生所提出的問題。

4.作為國家工科基礎課程教學基地、國家級實驗教學示范中心所在單位，團隊在全國基礎力學實驗教學改革成果研討會、全國力學基地建設成果交流會、基礎力學實驗教學示范中心建設研討會和其他教指委組織的有關教改會議上做了發(fā)言，接待了包括清華大學、河海大學、浙江大學、西安交通大學、山東大學等多所兄弟院校的參觀、交流。

5.深度參與全國示范性全日制工程碩士研究生培養(yǎng)基地建設工作，與哈爾濱大電機研究所建立了緊密聯(lián)系，并每年選派研究生進入哈爾濱大電機研究所完成學位論文。聯(lián)合培養(yǎng)研究生教育實踐基地還先后接待浙江大學、蘭州理工大學、哈爾濱工程大學、中國農(nóng)業(yè)大學等高校的研究生。

五、結語

多層次流體力學課程體系在能源與動力工程等相關專業(yè)的基礎教學與實踐能力培養(yǎng)方面發(fā)揮了重要作用，未來還要繼續(xù)在整體上提高教學團隊的水平和素質(zhì)，緊密結合學科發(fā)展，圍繞國際化、創(chuàng)新型的人才培養(yǎng)理念，在課程體系、教材體系、教學支撐條件、教師隊伍方面將與國際高水平大學接軌，進一步提高學生的培養(yǎng)質(zhì)量。進一步深化課程體系和教學內(nèi)容改革，建設精品化教材和教學資源庫，強化教學方法研究，探索創(chuàng)新型人才培養(yǎng)教學模式，全面加強教師與學生的課堂交流和探討，使多層次流體力學系列課程建設達到國際一流大學的要求，成為學生專業(yè)課程學習、工程實踐和科研能力提升的助推器。

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Practice of Multi-level Fluid Dynamics Series Course Construction

LIU Quan-zhong，WANG Hong-jie，GONG Ru-zhi

（School of Energy Science and Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin，Heilongjiang 150001，China）

Abstract：Based on the needs of energy and power engineering and related specialties in fluid mechanics theory teaching and practical ability training，and combined with the practical experience in the teaching reform of fluid mechanics course system，this paper refines the ideas and characteristics of integrated construction of multi-level and advanced fluid mechanics course series，and summarizes the experience and role of practical teaching link in personnel training and course construction.In the aspects of teaching method reform，teaching team building and popularization and application of teaching achievements，this paper summarizes the methods and practical experience of multi-level fluid mechanics course construction，and puts forward the direction and plan for further promoting the course system construction.

Key words：multi-level;Fluid Mechanics;course system construction;practical ability;teaching reform