時間：2022-02-24 13:43:23
導(dǎo)語：在流體力學論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
論文摘要：根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)特點，分析了該專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課“工程流體力學”和主干專業(yè)課“水污染控制工程”在教學中存在的問題，文章從教學內(nèi)容、教學模式、師資配置、考核方式四個方面提出了“工程流體力學”和“水污染控制工程”教學改革思路。
論文關(guān)鍵詞：環(huán)境工程專業(yè)；工程流體力學；水污染控制工程；教學改革
“工程流體力學”是研究流體（液體、氣體）處于平衡狀態(tài)和流動狀態(tài)時的力學規(guī)律、流體與固體之間的相互作用及其在工程技術(shù)中應(yīng)用的一門科學，是力學的一個獨立分支，有其自身的理論體系，其基礎(chǔ)理論主要由三部分組成：流體靜力學、流體運動學和流體動力學。“水污染控制工程”是關(guān)于控制水體污染途徑以及各種廢水處理方法（包括物理處理方法、化學處理方法、生物處理方法等）的基本理論、工作原理及設(shè)計計算的一門科學。“工程流體力學”是環(huán)境工程專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，“水污染控制工程”是環(huán)境工程專業(yè)的核心專業(yè)課，這兩門課程在環(huán)境工程專業(yè)本科教學中有著舉足輕重的作用，同時兩者之間也存在著重要的相互理論關(guān)系。
“工程流體力學”是水利、環(huán)境、能源、土木、機械、動力等學科的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，該課程的教學內(nèi)容紛繁豐富，其特點是理論性和綜合性比較強，概念抽象，難于理解。“水污染控制工程”課程內(nèi)容與“工程流體力學”內(nèi)容結(jié)合相對比較緊密，如城市排水溝道系統(tǒng)、各種污水處理構(gòu)筑物等的設(shè)計計算，以及在構(gòu)筑物中的生化反應(yīng)、化學絮凝反應(yīng)中水力條件的控制等均是工程流體力學理論知識在水污染控制工程中的實際應(yīng)用。目前，在環(huán)境工程專業(yè)教學方面，“工程流體力學”和“水污染控制工程”課程正面臨著比較尷尬的局面：一方面課程內(nèi)容趨于復(fù)雜和廣泛；另一方面在課時量逐漸壓縮的情況下，“工程流體力學”和“水污染控制工程”教學內(nèi)容沒有起到應(yīng)有的相互銜接，教學內(nèi)容彼此脫離。由此形成環(huán)境工程專業(yè)“工程流體力學”教學內(nèi)容與專業(yè)課銜接不夠，在教學過程中學生感到內(nèi)容枯燥，概念抽象；而在“水污染控制工程”教學過程中，學生感到工程流體力學基礎(chǔ)理論知識不扎實，不能夠熟練應(yīng)用工程流體力學基礎(chǔ)理論解決水污染控制工程方面的實際問題。
針對目前環(huán)境工程專業(yè)課程設(shè)置及教學內(nèi)容的狀況，本文從教學內(nèi)容、教學模式、師資配置、考核方式四個方面提出“工程流體力學”與“水污染控制工程”教學改革，提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生綜合能力。
一、改革教學內(nèi)容
對“工程流體力學”教學內(nèi)容進行改革，結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)特點，重構(gòu)環(huán)境工程專業(yè)的“工程流體力學”課程，對該課程中的主要內(nèi)容進行優(yōu)化設(shè)計，緊密結(jié)合后續(xù)專業(yè)課“水污染控制工程”的內(nèi)容進行改編，為“水污染控制工程”的講授奠定基礎(chǔ)理論知識。“工程流體力學”教學內(nèi)容主要包括理論教學和實踐性教學兩部分，其中在理論教學內(nèi)容部分，如“工程流體力學”中涉及到的流體粘滯性、流體內(nèi)摩擦定律等內(nèi)容，結(jié)合水污染控制工程的斜板斜管沉淀池中水的流態(tài)所需要的雷諾數(shù)內(nèi)容為實例進行教學內(nèi)容改革；“流體靜力學”中絕對壓強、相對壓強、真空度等概念、理論在水污染控制工程中虹吸濾池、脈沖澄清池以及沉淀池、污泥濃縮池重力式排泥所需要的靜水頭壓力等實際工程中的應(yīng)用為實例進行教學內(nèi)容改革；流體運動學中基本理論對“水污染控制工程”中的數(shù)學模式的建立為實例進行教學內(nèi)容改革；“流體動力學”中壓力損失理論在水污染控制工程中的水力計算，水射器理論在水污染控制工程中的計量作用、加藥作用、射流曝氣作用為實例進行教學內(nèi)容改革等。其次，“工程流體力學”實踐性教學內(nèi)容部分，改革傳統(tǒng)的實驗教學內(nèi)容，除驗證性實驗之外，增加工程應(yīng)用性實驗，如文丘里流量計、三角堰流量計、巴氏計量槽、畢托管測速儀、虹吸管、孔口與管嘴的工程應(yīng)用等內(nèi)容，既加強了動手操作能力，也培養(yǎng)了學生將基礎(chǔ)理論知識轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的綜合分析與應(yīng)用能力，不僅使教學內(nèi)容豐富，也提高了學生學習的熱情和積極性。
對“水污染控制工程”教學內(nèi)容進行改革包括理論教學內(nèi)容改革和實踐性教學內(nèi)容改革，強調(diào)“工程流體力學”基礎(chǔ)理論知識在水污染控制工程中的應(yīng)用。在理論教學內(nèi)容方面，“水污染控制工程”中的污水溝道系統(tǒng)水力計算、水處理構(gòu)筑物中水力參數(shù)的確定、污水在構(gòu)筑物中的最佳流態(tài)、各水處理構(gòu)筑物之間高程布置、混合反應(yīng)池中攪拌強度的確定、過濾池中配水系統(tǒng)的設(shè)計及其濾速確定等一系列涉及工程流體力學問題的相關(guān)內(nèi)容進行必要教學改革，加強學生對“工程流體力學”基礎(chǔ)理論知識在水污染控制工程中的工程應(yīng)用有一個更清晰的認識，理解“工程流體力學”基礎(chǔ)理論知識在水污染控制工程中的重要性，使學生既掌握了“水污染控制工程”應(yīng)用設(shè)計方法、設(shè)計原則、計算方法等知識，也加強了學生對“工程流體力學”基礎(chǔ)知識在水污染控制實際工程的應(yīng)用。在實踐性教學內(nèi)容方面，加強工程性應(yīng)用實驗教學內(nèi)容，從不同的工業(yè)企業(yè)和居民生活區(qū)采集不同的廢水水樣，根據(jù)化驗所得廢水水質(zhì)，確定所采用的處理技術(shù)和處理工藝，并通過實驗驗證在各種廢水處理工藝中所選擇的工程流體力學水力參數(shù)，基于“工程流體力學”基礎(chǔ)理論知識分析廢水處理工藝水力參數(shù)的合理性。
二、改革教學模式
“工程流體力學”特點是理論性、綜合性、系統(tǒng)性較強，概念抽象、邏輯結(jié)構(gòu)嚴謹。目前傳統(tǒng)的教學模式基本上是教師講、學生聽，“授—受”型單一模式，盡管在學的過程中采用了多種形式的多媒體教學方式，但仍沒有改變學生在學習過程中的被動地位，學生缺乏主動性和實踐性。改革傳統(tǒng)教學模式，實施探究式、啟發(fā)式、開放式的創(chuàng)新教學模式，結(jié)合水污染控制工程中的實際問題，以工程實例為背景，應(yīng)用工程流體力學基礎(chǔ)知識解決實際工程問題，誘導(dǎo)學生積極思考，在教學過程中形成教學互動，調(diào)動學生學習的主動性和參與性。根據(jù)教學內(nèi)容性質(zhì)，“工程流體力學”教學內(nèi)容可以分為基礎(chǔ)理論和實際工程應(yīng)用兩個部分。在流體靜力學、流體運動學和流體動力學三個基礎(chǔ)理論部分，采用形象化的多媒體演示、軟件模擬、小型實驗相結(jié)合探究式、啟發(fā)式教學模式，鼓勵學生課堂討論；在實際工程應(yīng)用教學部分，如孔口管嘴、有壓管流和明渠流部分，以水污染控制工程中的工程實例為背景，采用適量的實際工程圖片，豐富教學信息量，刺激學生的感官，激發(fā)學生的學習興趣，拓寬學生的思路，開闊學生的視野，可以使枯燥、乏味的內(nèi)容變得趣味盎然，使抽象、晦澀的內(nèi)容變得直觀生動。
“水污染控制工程”特點是實踐性、工程應(yīng)用性強，因為不同的廢水水質(zhì)達到處理要求所采用的處理技術(shù)、處理工藝不同；即便相同的廢水水質(zhì)，如果污水量不同，所采用的處理工藝也不同；一個廢水處理工程，即廢水水質(zhì)、水量數(shù)據(jù)相同，也可以采用不同的處理技術(shù)和處理工藝，工程流體力學參數(shù)的選擇是確定不同廢水處理技術(shù)、工藝的主要影響因素之一。因此，在“水污染控制工程”的教學過程中，改革傳統(tǒng)教學模式，實施探究式、啟發(fā)式、開放式的實踐教學模式，以工程實例為背景，通過開放性的實踐性實驗正確選擇工程流體力學參數(shù)，并通過實驗研究對參數(shù)的選擇、廢水處理效果等進行科學驗證。通過工程實例和實踐性教學改革，使學生既對廢水處理工程設(shè)計過程有一個清晰的思路，又能達到舉一反三的效果。
三、優(yōu)化師資配置
師資隊伍優(yōu)化，一靠資源，二靠制度，師資隊伍優(yōu)化也是一個相對的漸進過程，優(yōu)化的標準和措施與所處時代、社會背景及其自身所處發(fā)展階段和學科特色有關(guān)。環(huán)境工程專業(yè)特點要求師資隊伍結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量可靠。“工程流體力學”與“水污染控制工程”是本專業(yè)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課和主干專業(yè)課，兩門課程在講授過程中存在著千絲萬縷的必然聯(lián)系，這就對師資配置和師資隊伍建設(shè)提出了更高的要求。首先，建立高質(zhì)量的師資隊伍，定期或不定期對教師進行專業(yè)培訓(xùn)和實踐工程訓(xùn)練，要求講授“工程流體力學”和“水污染控制工程”兩門課程的教師對兩個學科均有一定的研究，或者承擔一定量研究科研工作，洞悉當前“工程流體力學”和“水污染控制工程”發(fā)展的最新前沿理論和技術(shù)；其次，在師資配置方面，要求講授“工程流體力學”的教師對“水污染控制工程”有一定的研究或承擔相關(guān)科研項目，講授“水污染控制工程”的教師對“工程流體力學”有扎實的理論研究或承擔相關(guān)的科研項目；第三，建立教師研討會制度，講授“工程流體力學”的和講授“水污染控制工程”的教師定期或不定期舉行教學研討會，避免兩門課程的講授內(nèi)容出現(xiàn)彼此分裂現(xiàn)象。如果在師資配置中，講授“工程流體力學”的教師畢業(yè)于力學專業(yè)，即使講授“工程流體力學”的教師對力學有很高的造詣，對該門課程的講授有聲有色，但如果該教師對環(huán)境工程專業(yè)“水污染控制工程”專業(yè)理論知識或?qū)嵺`工程知之甚少，那么在教學過程中，必然不能夠?qū)ⅰ肮こ塘黧w力學”與“水污染控制工程”教學內(nèi)容相結(jié)合，對環(huán)境工程專業(yè)學生來說，這樣的師資配置，必定不是最優(yōu)化的師資配置。
四、改革考核方式
論文摘要:通過工程流體力學教學實踐，探討多媒體教學在授課過程中產(chǎn)生的效果。提出了在工程流體力學教學活動中將多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學手段相結(jié)合，活躍課堂氣氛，提高學生學習的積極性和主動性，達到優(yōu)化教學效果的目標。
一、前言
隨著計算機技術(shù)的普及和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，多媒體教學已被高等院校廣泛采用，并深受廣大師生的歡迎。因此，利用多媒體教學手段開發(fā)學習資源，構(gòu)建新的教學模式，達到最佳教學效果，成為國內(nèi)外提高教學質(zhì)量、改革教學方式的重要手段。
本文通過工程流體力學教學實踐，探討多媒體教學在授課過程中產(chǎn)生的效果。提出了在工程流體力學教學活動中將多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學手段相結(jié)合，活躍課堂氣氛，提高學生學習的積極性和主動性。達到優(yōu)化教學效果的目標。
二、傳統(tǒng)教學模式的利與弊
傳統(tǒng)教學模式歷史悠久，教育理論成熟，已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗。在傳統(tǒng)教學中，通過教師的形象、生動的講述，學生易于接受，師生之間可以面對面地探討疑難問題。對于工程流體力學而言，教學內(nèi)容不可避免地會涉及到數(shù)學公式的推導(dǎo)，傳統(tǒng)的板書教學方式即可以留給學生更多的思考時間，同時又可以加深學生對公式推導(dǎo)過程的理解，加強記憶。然而傳統(tǒng)式教學主要依靠粉筆與黑板的教學條件，是以教師為主體的教學模式，從而大大降低了教學效率，也扼殺了學生個性的發(fā)揮和創(chuàng)意的產(chǎn)生。
三、多媒體教學的特點
多媒體教學以其鮮明的教學特點，豐富的教學內(nèi)容，形象生動的教學情景，在教學過程中發(fā)揮了重要的作用:
第一，激發(fā)學習興趣，有利于提高課堂效率。興趣是學生獲取知識、拓寬視野、豐富心理活動最主要的推動力。多媒體技術(shù)綜合應(yīng)用文字、圖片、動畫和視頻等資料來進行教學活動，激發(fā)學生的學習興趣，從根本上改變了傳統(tǒng)教學模式的單調(diào)性。而且多媒體教學可以充分發(fā)揮學生聽覺、視覺等器官對信息的接收，對學生的眼、耳等器官進行多重刺激，從而活躍學生的思維，增強學生記憶力，提高課堂效率。第二，直觀、易懂，有利于提高教學質(zhì)量。流體力學是從力學的觀點出發(fā)，主要研究流體所遵循的宏觀運動規(guī)律以及流體和周圍物體之間的相互作用規(guī)律的科學，在日常生活和各種工程實際中具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，是動力工程和流體機械專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。與固體的運動規(guī)律相比，流體在運動過程中存在諸如激波、接觸面間斷、兩相流體之間相互摻混等復(fù)雜現(xiàn)象。 多媒體教學手段能夠通過圖片、動畫和視頻資料等直觀、清晰地觀看復(fù)雜的流動現(xiàn)象，使學生較容易地掌握相關(guān)內(nèi)容，提高教學質(zhì)量。第三，增加教學容量，節(jié)約空間和時間。工程流體力學研究內(nèi)容較多，涉及范圍較廣，在有限的課時內(nèi)傳授給學生的信息量較大。傳統(tǒng)教學中知識的傳播主要靠教師的口授與黑板板書，在一定程度上限制了課堂信息的含量，多媒體教學充分地利用了電腦能夠存貯大量信息的優(yōu)勢，授課的信息量明顯增多，教學內(nèi)容更加豐富，使學生在有限的時間內(nèi)接收更多的知識，開闊了學生視野，增加課堂知識的容量，提高了教學的效率。
四、多媒體教學手段與傳統(tǒng)教學方式相結(jié)合
多媒體教學的發(fā)展并不意味著摒棄一切傳統(tǒng)的教學方法和手段，而是將多媒體教學與傳統(tǒng)教學方式相結(jié)合，揚長避短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，更好地服務(wù)于教學工作。
工程流體力學教學內(nèi)容主要包括兩大部分，理論教學和流體力學實驗教學。
工程流體力學理論教學部分包含大量流體力學的基本概念、基本方程和一些復(fù)雜的流動現(xiàn)象。例如在教學過程中，流體靜力學基本方程的推導(dǎo)過程依然使用傳統(tǒng)教學中的板書，這樣既可以留給學生足夠的思考時間，又可以加深學生對公式推導(dǎo)過程的理解，加強學生的記憶能力。而對于某些基本概念和特定的流動現(xiàn)象，可以通過多媒體教學手段，加深學生對基本概念和流動現(xiàn)象的理解。
流體力學實驗是流體力學教學中的重要組成部分之一，貫穿于課程始終。現(xiàn)行流體力學教學實驗多為驗證性實驗，實驗方法單一，同時，還受實驗老師較少、實驗課時有限以及設(shè)備等多種因素的影響，學生選擇的范圍極小，在很大程度上制約了學生思考問題、分析問題、解決問題的能力，不能很好地達到流體力學實驗教學的要求。然而引入多媒體教學手段以后，學生可以靈活地改變實驗條件，演示各種實驗現(xiàn)象。
參考文獻:
[論文摘要]結(jié)合學習主體所處的時代環(huán)境變化和流體力學知識體系的學科跨度大以及對數(shù)學基礎(chǔ)知識要求很高的特點，分析了流體力學教學中存在的問題和難點，提出大量采用實驗?zāi)Ｐ秃蛯嵗虒W以加強流體流動現(xiàn)象的觀察理解對提高流體力學教學效果的必要性和重要性。
前言
流體無固定形狀，即使受到的剪切力再小，只要持續(xù)存在，其變形便會隨時間持續(xù)增大，不像固體那樣，一定的受力只能產(chǎn)生一定的變形。流體力學的基本理論非常嚴密，描述流體流動現(xiàn)象的數(shù)學方程非常復(fù)雜，高度非線性[1]，因此學生對流體力學敬而遠之的現(xiàn)象比較嚴重。此外由于因特網(wǎng)及電子計算機的普及，各種虛擬現(xiàn)象泛濫，在這樣的環(huán)境下成長的學生接觸和感受實際發(fā)生的各種流體流動現(xiàn)象的機會大大減少，對自然現(xiàn)象的觀察和理解能力很弱。很多學生在接受流體力學教育之前所受的應(yīng)試教育的影響下[2]，學習只是為了在短時間內(nèi)對給出的試題做出接近正解的答案獲得高分，這種教育具有多大的意義，近年來許多學者從教育學的角度提出了疑問[2]。只有直面實際的流體流動現(xiàn)象，抓住問題的本質(zhì)，才能誕生真正的學問和研究。筆者基于對本科和研究生的流體學教學中存在的難點和問題，指出了重視流體流動現(xiàn)象的觀察和理解對提高流體力學的教學效果的必要性和重要性。
一、流體力學教學面臨的問題
（一）新形勢下學生所處的社會環(huán)境變化
學生從小利用電腦打電子游戲的玩耍時間和機會大大超過了自己親自動手制作道具及模型的體感玩耍時間，通過體感玩耍接觸和觀察自然現(xiàn)象的機會大大減少。
因特網(wǎng)的普及使得在短時間內(nèi)獲得大量的信息或?qū)崟r獲得信息成為可能，近年來出現(xiàn)學生過度依賴因特網(wǎng)的傾向，疏遠了紙質(zhì)圖書及相關(guān)文獻這些知識比較系統(tǒng)邏輯性也有保證的傳統(tǒng)信息載體。但因特網(wǎng)上除了正確的信息外，還有很多不準確甚至錯誤的信息，即使是正確的信息，各信息段之間也缺乏系統(tǒng)性，因此學生僅通過因特網(wǎng)難以建立系統(tǒng)的知識體系的。
手機在學生中的普及也使得學生們在實際問題時，不是自己獨立分析問題，找出問題發(fā)生的原因，而是直接利用手機詢問他人求得答案，這樣很難培養(yǎng)獨立制定計劃，對可能事態(tài)進行預(yù)測，獨立進行解決問題的能力。這恰恰是對一個未來走向社會成為一個優(yōu)秀的技術(shù)人員的必經(jīng)的磨礪之道。
（二）流體力學教學面臨的問題
流體流動的力學模型及其運動的物理意義難以理解[3]。流體粘性產(chǎn)生的模型與牛頓粘性定律之間的對應(yīng)關(guān)系就是最好的一個例證。大多數(shù)學生雖然能夠使用牛頓粘性定律進行計算，但對運動的流體為何會產(chǎn)生粘性卻不能正確的理解。的確，對于涉及到流體力學的某些技術(shù)或產(chǎn)品設(shè)計，只要懂得一定的計算即可，但是對于開發(fā)和設(shè)計全新的產(chǎn)品，如不能準確把握所涉及到的相關(guān)流體流動的物理本質(zhì)，有時會產(chǎn)生完全錯誤的設(shè)計結(jié)果。
流體的運動狀態(tài)繁多，流體力學融合領(lǐng)域廣，要求學生掌握更多的學科預(yù)備知識，尤其對數(shù)學知識的要求更高，使部分學生覺得流體力學是難以接近的一門課。同一流動現(xiàn)象常常可以從多個角度進行解釋，容易使學生產(chǎn)生混亂。比如對翼型的流體力學工作原理，可以從流體流動的動量變化、伯努利方程、壓力積分、流線的曲率變化等幾個方面進行解釋，解釋方法之多反而會使學生產(chǎn)生混亂，但每一種解釋方法都是正確的，解釋的都是一個本質(zhì)，只有完全理解各種解釋方法所依據(jù)的理論，才可以解除認識上的混亂，將學到的知識條理化、系統(tǒng)化。
描述流體流動的數(shù)學方程高度非線性化，數(shù)學上求解比較困難。描述流體流動的納維斯方程和能量方程是否可以求解以及數(shù)學解的唯一性的證明需要微分方程、偏微分方程、多元積分等很深的數(shù)學功底，但近年來學生的數(shù)學和力學基礎(chǔ)存在下降的趨勢。
學生在進入大學前所接受的應(yīng)試教育的影響很大，以考試成績自評學習效果的認識根深蒂固[4]。實際的流體流動現(xiàn)象往往沒有單純的標準答案，有時甚至存在多個解，重要的是抓住流動現(xiàn)象的物理本質(zhì)，系統(tǒng)的理解流體力學的基本原理。
二、教學方法對應(yīng)
解決上述問題的根本方法，筆者認為只有從流體力學教學上，直面涉及流體的各種現(xiàn)象，使學生準確的把握物理本質(zhì)。為此在流體力學課堂上，廣泛采用流體模型教學和實例教學，增加學生觀察理解各種流動現(xiàn)象的機會，喚起他們對本門課的興趣的同時，讓他們形成為探究流動現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)進行思考的習慣，這對解決流體力學教學所面臨的問題至關(guān)重要。
使用電吹風斜向上吹一個讓學生事先準備好的氣球模型，沒經(jīng)驗的學生會意外的發(fā)現(xiàn)氣球會向斜上方飄起。這一流體流動現(xiàn)象可從風從氣球上部通過時，由于氣球表面的影響風的流向會產(chǎn)生變化，也就是流線產(chǎn)生彎曲，根據(jù)風的動量變化必然產(chǎn)生使得氣球浮起的升力得到解釋，還可以從物體繞流邊界層效應(yīng)得到解釋。從這一簡單的模型教學，還可以解釋飛機的機翼通過改變空氣的流向進而獲得升力的流體力學上的工作原理。
在一個裝滿水的塑料瓶內(nèi)分別放入密度大于水和小于水的鋼球和泡沫小球，然后放在一個可移動桌面上，使桌面等直線加速運動，可發(fā)現(xiàn)鋼球運動較慢留在瓶底，而泡沫球運動較快停在瓶嘴附近。觀察這一個現(xiàn)象引導(dǎo)學生：泡沫球運動得較快是因為等加速運動瓶內(nèi)流體的靜壓在運動方向上遞減形成壓力梯度，小球的前進方向的壓力大于等加速運動產(chǎn)生的慣性力，因此小球相對于塑料瓶向前運動；而作用于鋼球的前進方向的靜壓力雖然與泡沫小球相同，但慣性力大于前進方向的靜壓力，因此鋼球相對于塑料瓶向后移動。這一模型教學比一般教科書上關(guān)于流體等加速直線運動流體的靜壓分布的例題更容易使學生抓住問題本質(zhì)，且能培養(yǎng)學生獨立思考之習慣，使學生體會到透過流體流動現(xiàn)象來正確觀察和理解把握流體力學基本規(guī)律的樂趣。
經(jīng)常使用立式洗衣機的人都知道，洗完衣服后，衣兜總要被翻過來，假如原來兜里裝有硬幣等硬物，也會被掏出來[5]。把這個實例在課堂上講出后，學生們甚有興趣，追問其中的奧秘，當教師根據(jù)伯努利定律做出解釋并介紹伯努利這位集物理學家、數(shù)學家、力學家及醫(yī)學家于一身的瑞士的大科學家的基本情況后，學生們頓時對這位科學家充滿了崇敬之情，通過大量這種實驗?zāi)Ｐ图皩嵗虒W，學生們對學習流體力學這門課更有了興趣和信心，教學效果的提高自不待言。
三、結(jié)語
本文詳盡的分析了計算機、因特網(wǎng)、手機等現(xiàn)代化通訊工具普及后對學生產(chǎn)生的影響，由于流體力學課程知識體系的特點，這種影響產(chǎn)生的負面問題很多，尤其是教授成長在應(yīng)試教育體制下走入大學的學生，更需要轉(zhuǎn)換認識，改變教學觀念，在課堂教學中廣泛植入實驗?zāi)Ｐ徒虒W和實例教學，讓學生直面實際存在的各種流體流動現(xiàn)象，通過實際的流體流動現(xiàn)象的觀察和理解，達到生動及形象的把握這些流動現(xiàn)象背后的流體力學的基本定理，有效提升教學效果的同時，通過簡單實驗?zāi)Ｐ偷闹谱鬟€可提高學生的動手能力，這對學生走向社會成為一個具有創(chuàng)造性思維能力、獨立思考的優(yōu)秀技術(shù)人員也是一個必不可少的雛形磨礪。
[參考文獻]
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[3]向文英,程光均.流體力學教學與實驗創(chuàng)新[j].重慶大學學報(社會科學版),2003,18(4):21-26.
關(guān)鍵詞：流體力學；課程建設(shè)；創(chuàng)新能力
作者簡介：李偉鋒（1976-），男，湖北麻城人，華東理工大學資源與環(huán)境工程學院，副教授；劉海峰（1971-），男，山東文登人，華東理工大學資源與環(huán)境工程學院，教授。（上海 200237）
基金項目：本文系2011年華東理工大學本科教育教學改革重點項目、華東理工大學《流體力學》精品課程建設(shè)項目的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）13-0103-02
“為什么我們的學校總是培養(yǎng)不出杰出人才？”這就是著名的“錢學森之問”。“錢學森之問”是關(guān)于中國教育事業(yè)發(fā)展的一道艱深命題，需要整個教育界乃至社會各界共同破解。錢老的話一針見血，既對我國高校人才培養(yǎng)中存在的創(chuàng)新性不足問題提出了尖銳批評，又對改革高校人才培養(yǎng)模式提出了殷切希望。[1]
為此，在黨的十報告中明確提出實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，指出科技創(chuàng)新是提高社會生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐，必須擺在國家發(fā)展全局的核心位置。那么我國大學生的創(chuàng)新能力相對歐美發(fā)達國家為何比較薄弱？相比較而言，中國式教育比較注重學生掌握的“知識量”和解題能力，歐美發(fā)達國家教育更注重學生的獨立思維和發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力；中國教育側(cè)重于知識獲取和掌握，歐美發(fā)達國家教育側(cè)重于創(chuàng)新能力培養(yǎng)。這種教育的結(jié)果導(dǎo)致中國學生的知識量大、解題能力強，弱點在于不善于“質(zhì)疑”和“提問”，直接導(dǎo)致科技創(chuàng)新能力較差。這個問題的解決除了需要改革高等教育制度之外，也需要每個高校教育工作者共同去面對。
本文以華東理工大學“流體力學”課程建設(shè)為例，拋磚引玉，介紹如何通過課程改革，提升學生的創(chuàng)新能力。就“流體力學”課程而言，基本任務(wù)和要求是老師完成知識的講授，學生完成聽講、作業(yè)及考試。但是，這些要求對創(chuàng)新能力培養(yǎng)而言還遠遠不夠，為此對華東理工大學“流體力學”課程的授課內(nèi)容、授課方式以及創(chuàng)新實踐進行了改革和探索。
一、確立以人為本的教學改革思路
在我國古書中最早明確提出“以人為本”的是春秋時期齊國名相管仲。到了近現(xiàn)代，“以人為本思想”在國家執(zhí)政方略和企業(yè)管理等方面有了新內(nèi)涵和新發(fā)展。高等教育在教學上是以人為本，還是以知識為本？傳統(tǒng)的大學教育模式，忽視引導(dǎo)學生探索新的知識，忽視對學生進行創(chuàng)新教育；以教師為中心，沒有充分調(diào)動學生的積極性。我國目前仍有相當多的大學采用的是“我在上面講，你在下面記”的教學方式，這沒有把學生作為主體。因此課程改革的基本指導(dǎo)思想是要把以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為中心，教師是大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主導(dǎo)者，而大學生則是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主體。[2]
具體到“流體力學”課程內(nèi)容的改革，以人為本的思想表現(xiàn)為教師設(shè)身處地為學生著想：當今大學生需要什么樣的知識和能力？華東理工大學（以下簡稱“我校”）熱能工程專業(yè)的本科生，將來一部分成為熱能工程領(lǐng)域的工程師，一部分會進一步深造讀研或者攻博，成為科研工作者。對于這兩種學生，除了強化理論知識的學習和掌握之外，前者渴望了解流體力學在工程實踐中是如何應(yīng)用的，如何讓書本上的流體力學知識成為將來工作中的工具和技能；后者渴望獲取流體力學的科學研究思路及方法，如何利用現(xiàn)有的流體力學知識開展創(chuàng)新性的科學研究等。為了解決學生的需求，依托我校煤氣化及能源化工教育部重點實驗室的科研優(yōu)勢，對“流體力學”課程的授課內(nèi)容進行了改革。授課過程中，除了基本的三大守恒定律（質(zhì)量、動量和能量）以及納維斯托克斯方程的講解外，還著重對流體力學在工程中的應(yīng)用和科學研究進展進行補充講解。比如，我們加大了對流體力學的發(fā)展歷史和最新進展的講解，讓學生了解流體力學學科中哪些已解決，哪些尚未解決，困難在哪里？哪些老問題有了新進展和新思維？在理論性比較強的部分，通過展示本團隊在流體力學方面的研究成果，讓學生了解流體力學科學研究的基本方法和基本思路，引導(dǎo)學生參與科研和投身科學；在實踐性比較強的部分，通過展示本團隊在技術(shù)開發(fā)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓建設(shè)的工業(yè)裝置上各個環(huán)節(jié)中流體力學知識是如何應(yīng)用的，讓學生獲得直觀的感受，為他們將來走上工作崗位打下基礎(chǔ)。通過這些教學內(nèi)容的改革，學生普遍反映課程容量大、學有所用。
二、引入探究型授課方式
我國以往的教育體制在一個很長的時間里把人才培養(yǎng)的重點放到知識記憶和應(yīng)試能力上，學生對知識被動地接受或吸收，因而學生的創(chuàng)新能力沒有得到有效的培養(yǎng)和鍛煉。因此，我國高等教育的重點應(yīng)該放在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識上，大學教師在教授已有知識的同時，必須把創(chuàng)新理念傳達給學生，引導(dǎo)學生去創(chuàng)新。[3]在“流體力學”課程授課方式的改革中，重點在以下三個方面對學生的創(chuàng)新能力進行了引導(dǎo)和培養(yǎng)。
1.從教師提問轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生提問
課堂提問是教師檢驗學生對講課接受程度的一個有效手段，能強迫學生集中精力進行思考，但是對學生來說是被動的。我們在授課中，鼓勵學生課堂提問和課間提問，也鼓勵學生課后采用電話、短信和郵件進行提問。提問的內(nèi)容可以是任何和流體力學相關(guān)的，對于這些提問，我們都給予詳細的解答。特別需要注意的是，對于學生的原創(chuàng)思維，哪怕是很幼稚或者明顯是錯誤的，教師也要予以肯定并進行委婉的引導(dǎo)。
2.引導(dǎo)發(fā)散性思維
“流體力學”課程的講授中，注重引導(dǎo)學生進行學科交叉和發(fā)散性思維，鼓勵學生運用流體力學的基本知識思考身邊的自然現(xiàn)象，比如河流、龍卷風、泥石流、沙塵暴和海嘯等，引導(dǎo)學生思考生物體內(nèi)的生物流體力學現(xiàn)象等。在講授流體尾流知識時，引導(dǎo)學生思考汽車、火車和飛機運動時的阻力形成的原因以及減小阻力的措施；在講到流體輸送機械和流體阻力時，從微觀角度引導(dǎo)學生思考我們身體內(nèi)血液和細胞液的輸送和流動；從宏觀角度引導(dǎo)學生思考自來水輸水管網(wǎng)的鋪設(shè)方式和阻力分布特點，進而讓大家思考我國正在實施的“西氣東輸”和“南水北調(diào)”等大工程的技術(shù)特點和難點。通過諸如此類的引導(dǎo)，學生深刻領(lǐng)會到流體力學知識不光是書本上枯燥的公式和推導(dǎo)，而是和自己的身體、生活、生產(chǎn)實踐以及國民經(jīng)濟的發(fā)展息息相關(guān)的。這些發(fā)散思維的引導(dǎo)，拓展了學生的視野，激發(fā)了他們學習和投身科研的熱情。
3.引導(dǎo)學生質(zhì)疑
大學生們思維方式中一個最大的問題就是對任何知識都喜歡抱著“非此即彼，非對即錯”以及“教科書中的知識就是真理”的觀念。殊不知，這些觀念是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的大敵，科技創(chuàng)新需要一股質(zhì)疑知識、質(zhì)疑權(quán)威的觀念和勇氣。因此，在授課過程中，我們告訴學生有些流體力學知識也是不完善的，也在不斷發(fā)展和完善之中，需要包括在座的各位同學在內(nèi)的眾多科研工作者去繼承、去發(fā)展、去完善。比如，流體力學中的湍流是公認的世界級難題，在現(xiàn)階段還沒有完善的公式和理論，但是近年來在不斷發(fā)展和完善，通過這種存疑方式的教學，來引導(dǎo)學生挑戰(zhàn)權(quán)威和經(jīng)典的意識和勇氣。
三、全面實施創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)
提高大學生的創(chuàng)新能力，創(chuàng)新實踐是重要的一環(huán)，是創(chuàng)新能力培養(yǎng)從理論走向?qū)嵺`的關(guān)鍵。為了提高大學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，我校每年開展各種級別（校級、上海市級和國家級）大學生創(chuàng)新實驗計劃項目，并進行一定的經(jīng)費資助和跟蹤管理。為此，我們每年開展多項流體力學相關(guān)的各種級別的大學生創(chuàng)新實驗課題。這些課題分成兩種類型，一種是修完“流體力學”的學生根據(jù)興趣，通過查閱相關(guān)資料后自擬的課題；另一類是教師從承擔的各種科研項目中挑選流體力學相關(guān)的小課題來供學生進行雙向選擇。在整個項目的實施過程中，從資料的查閱到課題的立項，從項目組成員的組建到經(jīng)費的管理，從實驗裝置的搭建、實施到數(shù)據(jù)處理，從撰寫創(chuàng)新實踐論文到項目檢查和答辯，都是由學生來實施完成的，教師只起到指導(dǎo)和協(xié)助的作用。學校在項目的執(zhí)行過程中，主要起到監(jiān)督和管理的作用，比如項目的立項答辯和篩選、中期檢查和結(jié)題驗收答辯以及經(jīng)費使用的監(jiān)督等。在項目立項、中期檢查和結(jié)題驗收幾個環(huán)節(jié)都有嚴格的淘汰制，防止有的學生走過場、片面追求創(chuàng)新學分而不注重實效。通過實施這些創(chuàng)新實驗項目，學生鞏固了書本知識，更重要的是完成教學和科研的互動以及理論和實踐的結(jié)合，培養(yǎng)了學生思考問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，創(chuàng)新能力得到了較大提高。
四、結(jié)語
創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是擺在教育工作者面前的一項刻不容緩的系統(tǒng)工程，需要努力探索新的思路和舉措。在課程建設(shè)中，應(yīng)貫徹學生是主體、教師是主導(dǎo)的教育思想，樹立知識、能力和創(chuàng)新三位一體的教育理念，構(gòu)建注重培養(yǎng)學生科學思維、實踐能力和創(chuàng)新能力的新教學模式。教學過程中，應(yīng)引入探究型學習模式，引導(dǎo)學生質(zhì)疑和提問，并使學生積極參與創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)。通過這些課程和教學方式的改革來綜合提高學生的創(chuàng)新能力，以培養(yǎng)適應(yīng)新世紀我國現(xiàn)代化建設(shè)需要的具有創(chuàng)新精神、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的高素質(zhì)人才。
參考文獻：
[1]馬德秀.尋找人才培養(yǎng)模式突破 致力培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].中國高等教育，2006，（11）：19-21
關(guān)鍵詞：全英文課程；計算流體力學；課程建設(shè)；研究生
中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）33-0221-03
一、引言
伴隨著經(jīng)濟全球化潮流，高等教育也在走向國際化。高校與國際接軌的能力決定了其吸引國外高水平師資和優(yōu)秀學生的能力[1]，進一步會影響到所在國的科技水平和國際形象。因此，全英文教學逐漸成為我國高校研究生教學改革的重點[2]，并有制度化和常態(tài)化的趨勢。在這種背景下，中國石油大學（北京）作為唯一一所教育部直屬的石油類高等學府，已將國際化辦學提升到了學校發(fā)展戰(zhàn)略的高度[3]，相繼出臺了聘請外教、接收來華留學生、提升教師國際化水平、推動全英文課程體系建設(shè)等一系列舉措。作為這一體系中的一環(huán)，計算流體力學全英文課程在中國石油大學（北京）機械與儲運工程學院的大力推進下已作為該院的第一門全英文課程開設(shè)起來。計算流體力學被選為機械與儲運工程學院的第一門全英文課程與其學科特點有關(guān)。該院的油氣儲運工程、熱能工程等專業(yè)無論在基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用方面都或多或少需要用到計算流體力學，且隨著研究生培養(yǎng)質(zhì)量的提高，研究生參加國際會議、發(fā)表高水平國際期刊論文、出國聯(lián)合培養(yǎng)等涉外科研活動日益頻繁。他們在這些活動中能否得到國際同行的高度認可，毫無疑問地取決于研究生是否能夠用英語無障礙地與國際同行就專業(yè)領(lǐng)域、研究方向甚至日常生活等方方面面進行深入交流，包括英語的聽說讀寫能力甚至更高級的英語思維能力。
然而，用英語進行科研活動對于母語非英語國家的學生來說是一大難題，尤其是我國學生長期處于單一漢語教學語境中，到了研究生階段早已習慣了十幾年的漢語教學。這使他們進入科研工作后也不由自主地傾向于閱讀中文科技文獻、撰寫中文科技論文，大大局限了研究生的視野、局限了原創(chuàng)性成果的傳播范圍，也使他們在開會、畢業(yè)、出國、就業(yè)等壓力下不得不使用英語表達其科研成果時，往往“張不開嘴”、“下不了筆”，即使勉力為之也經(jīng)常詞不達意，難以清晰準確地體現(xiàn)其科研成果的精髓，影響了與國際同行的交流效果。據(jù)筆者調(diào)查，大多數(shù)碩士生會用三分之一甚至更多的時間學習英語，博士生中能夠自如地用英文撰寫科技論文的人數(shù)也在少數(shù)，即使一些研究生通過了托福、雅思等英語考試，但是當其在生活和科研中使用英文時仍然感覺格格不入、困難重重。
出現(xiàn)上述問題的原因來源于兩方面：一方面，我們給學生提供的教學、科研環(huán)境是全漢語的，與專業(yè)知識相關(guān)的詞匯、概念、原理、定律等都只用中文講授，使得學生在學習時已經(jīng)先入為主地把知識與中文綁定了，不知道這些知識地道的英文表達是什么。另一方面，學生為了通過各種英語水平考試所進行的是泛泛的英語訓(xùn)練，由于缺乏應(yīng)用背景，往往是考試結(jié)束沒多久學生就把所記的詞匯、語法忘光了，不知道如何把英語用到自己的專業(yè)中形成綜合的英語能力。總之，學生在教學、科研、英語這三項活動中做的幾乎是互不相關(guān)的三件事。
解決這一問題的途徑之一就是把專業(yè)知識的教學環(huán)境改變?yōu)槿⒄Z，把英語有針對性地用到教學進而科研中[4]。因此，以“計算流體力學”全英文課程建設(shè)為契機，通過一系列的教學研究，希望探索出一條適合中國學生實際情況的、行之有效的特色全英文教學之路，切實提高研究生的專業(yè)英語的全面應(yīng)用能力，進而提高其科研創(chuàng)新和國際交流能力。本文針對第一次開課所遇到的問題進行了初步探討，為后續(xù)優(yōu)化該課程的設(shè)置提供借鑒。
二、“計算流體力學”全英文課程課堂教學分析
為了切實分析出“計算流體力學”全英文課程的初次授課得失，以利于后續(xù)改進提高教學質(zhì)量，僅從教師本身的經(jīng)驗體會進行歸納是遠遠不夠的，需要來自學生的第一手反饋資料。因此，從課程的時間安排、教學材料的難度和組織、教學方式、考核方式4個方面對學習了該課程的37名研究生進行了問卷調(diào)查（選項間可以多選）。調(diào)查是采用網(wǎng)上下載問卷匿名填寫的方式進行的，因此具有較高的可信度。
研究生課程與其他階段學生的課程最大的不同在于要求在第一年即修完所有課程，為后兩年研究工作的開展打下基礎(chǔ)。其中大部分課程均集中在第一年的第一學期。新開的“計算流體力學”全英文課程的時間安排，實質(zhì)上體現(xiàn)了與已有研究生課程的銜接關(guān)系以及學生的接受程度，而從學習者的切身體會去了解最為真實可靠。因此，問卷調(diào)查首先從課程的時間安排入手，結(jié)果示于圖1中。45%的學生認為雖然課程時間安排得太緊湊但是有利于鍛煉英語，也有20%的學生認為時間太緊而影響學習效果。出現(xiàn)這種情況的原因主要來自于該門課程目前的授課模式是從國外大學引進外教來講課，外教在國外大學本身承擔了科研和教學工作，因此只能根據(jù)其空余時間來華集中授課（2周），因此授課強度高。但是凡事皆有正反兩面，集中高強度授課對于漢語課程或許不適宜，但是對于英語作為授課語言的課程反而會因為高頻度的語言刺激而使學生較快掌握專業(yè)英語。這一點從45%的學生的正面評價即有所反映，從教師課堂上的觀察也得出了相同結(jié)論，即從第2堂課開始學生已基本擺脫了第1堂課的完全聽不懂的狀態(tài)，掌握了基本的專業(yè)詞匯，從第4堂課開始已有較多學生能和教師用英語進行專業(yè)知識的簡單交流。另有15%的學生認為安排在第一學期較好因為有利于集中學習，20%的學生認為安排在第二學期較好因為需要一些知識準備。這兩方面其實也是各有利弊。安排在第一學期可以和絕大部分研究生課程同時學習，減輕后續(xù)學習和科研壓力；安排在第二學期可以在第一學期已經(jīng)學習了張量、數(shù)值傳熱學等漢語環(huán)境的課程后有較為充分的知識準備，有助于提高全英文環(huán)境下的學習效果，畢竟對于外語來說，內(nèi)容本身越熟悉越容易聽懂[5]。
在教學內(nèi)容難易度方面（圖2），絕大多數(shù)學生（96%）反映教學內(nèi)容偏難偏多，感覺課堂上應(yīng)接不暇（25%）、課下需要較多時間消化吸收（43%），還有一些學生希望圍繞幾個難易適中、理論與實踐結(jié)合的話題來展開（28%）。就這些問題，經(jīng)過與外教的交流，發(fā)現(xiàn)外教已經(jīng)降低難度并減少內(nèi)容來授課了，這一調(diào)查結(jié)果恰恰反映出中外學生英語能力差別懸殊。在后續(xù)開課過程中要充分認識到這一差別，做到循序漸進，逐漸增加難度。另外，由于外教的學科背景與修習該課程的學生不一致，導(dǎo)致了學生覺得講授內(nèi)容偏理論化，不知如何應(yīng)用于工程。這一點在本校接手該課程后可以著手改善。
在教學材料適應(yīng)性方面（圖3）主要反映了2個問題：（1）目前的主要教學材料依靠記錄老師板書而獲得，既熟悉了英文（39%），又部分影響了聽課效果（27%）；（2）給學生提供的參考教材雖為國外教材，但都是面面俱到地介紹計算流體力學知識，沒有針對性和側(cè)重點，與課堂教學內(nèi)容的聯(lián)系也不緊密（21%）。針對這兩個問題，需要對教學材料進行重新組織，挑選適合本專業(yè)特點的教學材料。
教學方式包括課堂組織形式（圖4）和語言環(huán)境（圖5）兩個相互關(guān)聯(lián)的方面。絕大多數(shù)學生對目前的授課形式比較滿意，認為引入了國外的授課模式后課堂氛圍輕松，更有利于對知識的吸收（41%），每堂課開始前先讓學生用英文總結(jié)上節(jié)課內(nèi)容，既復(fù)習了知識又鍛煉了口語（43%）。這說明學生對全英文授課模式是認可的，并不是僅僅將中文替換為英文的換湯不換藥的形式。具體到語言環(huán)境上，39%的學生認為強制全程使用英文，雖然感覺不適應(yīng)但是避免了對中文翻譯的依賴，直接用英文學習知識更有收獲；26%的學生樂于接受教師邊講課邊書寫的形式，因為聽與看結(jié)合起來更易于聽懂和理解教學內(nèi)容；28%的學生希望遇到陌生英文詞匯時教師能用較淺顯的詞匯進行解釋，這樣更便于從英文角度直接掌握知識。從圖4和圖5反映出的學生對于提問和強制使用英文的抵觸情緒，教師一方面應(yīng)堅持原則，另一方面應(yīng)多鼓勵學生直接使用英文學習與交流，疏解學生的緊張畏難心理。
在課程考核方式方面（圖6），壓倒性的意見（占92%）認為目前采用大作業(yè)形式來考核很好，并且大作業(yè)題目本身比較靈活，在解決具體問題時強化了學習效果。也有少量呼聲要求在期末大作業(yè)之外增加平時小作業(yè)（3%），以及采用期末考試的形式（5%）。可以考慮以后的考核方式多元化，增加學習過程考核，可能會收到更好地教學效果。
三、“計算流體力學”全英文課程建設(shè)初步意見
基于以上教學調(diào)查結(jié)果，將學生的反饋意見與教師的授課經(jīng)驗結(jié)合，分析得到了以下課程建設(shè)意見：
1.課時安排應(yīng)緊湊適度。總體上該課程應(yīng)安排在數(shù)值傳熱學、張量基礎(chǔ)等課程之后，使得學生在中文環(huán)境下預(yù)先掌握一定的計算流體力學基礎(chǔ)知識，更有利于向全英文環(huán)境的過渡。具體課時安排應(yīng)既不太緊也不太松，以平均每周3次課，每次2課時為宜，使得學生既能跟上課程進度又不會因為上課間隔太長而遺忘已學的專業(yè)英語。
2.教學內(nèi)容應(yīng)精挑細選。應(yīng)該結(jié)合專業(yè)特點，以本專業(yè)工程中的典型案例為背景，圍繞難度適中的常用計算流體力學方法進行講解。不求面面俱到，但求針對性強。建議在完善教學PPT的基礎(chǔ)上編寫專門用于這門課的講義和教材。
3.教學方式應(yīng)去中入西。正因為中國學生長期習慣于中文課堂的講授式教學，不需要與教師和同學進行較多的交流，甚至講臺和課桌分別成為了教師和學生的“堡壘”，才導(dǎo)致容易將這一模式帶入到英文環(huán)境的課堂學習中。然而，這一帶入是極其不利的，因為學生面對的是英文和專業(yè)知識的雙重困難，如不在課堂上進行充分地交流，學習效果非常有限且專業(yè)英文水平無法得到提高，最終必將陷入“英文阻礙專業(yè)知識的學習，專業(yè)知識反過來阻礙英文的學習”這一怪圈。只有教師首先從自身做起，放棄傳統(tǒng)中式課堂的“上下級”教學模式，引入西式課堂的“平等式”、“開放式”授課模式，通過師生互動、生生交流、英文答辯等形式，才有可能讓學生樂于在英文環(huán)境下學習專業(yè)知識，全面培養(yǎng)專業(yè)背景下的英語綜合能力。
參考文獻：
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為婚姻家庭帶來立法關(guān)懷
家庭是社會的基本細胞，優(yōu)良家風是中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的重要組成部分。民法典以一系列制度安排，促進家庭和諧，使家庭文明建設(shè)成為新時代中國法治建設(shè)的有機組成部分。
民法典在婚姻家庭編中明確規(guī)定：“家庭應(yīng)當樹立優(yōu)良家風，弘揚家庭美德，重視家庭文明建設(shè)。”從強調(diào)尊老愛幼、子女孝悌，到倡導(dǎo)夫賢妻惠、互諒互愛，再到崇尚家和萬事興等理念，中華民族傳統(tǒng)家庭美德早已銘刻在人們心中，融入了中國人的血脈。法律的生長、完善，離不開其所處歷史和文化的滋養(yǎng)。民法典將樹立優(yōu)良家風確立為民事法律領(lǐng)域的一條基本原則，不僅具有重大社會意義，也充分彰顯了民法典本身的中國特色，對于世界民事領(lǐng)域的立法也是值得珍視的財富和經(jīng)驗。
家庭文明建設(shè)事關(guān)個體幸福，關(guān)系世道人心，也影響著整個國家的繁榮穩(wěn)定。民法典對家庭以及構(gòu)成家庭的夫妻、子女和其他成員，都給予了充分的重視，明確規(guī)定“婚姻家庭受國家保護”，還重申了婚姻自由、一夫一妻、男女平等婚姻制度，明確禁止重婚、家庭暴力等行為。這些婚姻家庭編中的重要內(nèi)容，不僅是對一系列婚姻家庭立法理念的法律宣示，更是維護婚姻家庭和諧穩(wěn)定，依法保障婦女、未成年人、老年人合法權(quán)益的有力依據(jù)和有效手段。“家是最小國，國是千萬家”。呵護好每一個家庭，為人民群眾的獲得感、幸福感、安全感提供法治保障，社會和諧穩(wěn)定的基石將更加牢固。
家庭也是人生的第一所學校。民法典對未成年人權(quán)益的保護尤為重視，在繼續(xù)強調(diào)父母撫養(yǎng)子女義務(wù)的同時，將原婚姻法規(guī)定的“離婚后，哺乳期內(nèi)的子女，以隨哺乳的母親撫養(yǎng)為原則”，修改為“不滿兩周歲的子女，以由母親直接撫養(yǎng)為原則”，同時規(guī)定“子女已滿八周歲的，應(yīng)當尊重其真實意愿”。民法典還將聯(lián)合國《兒童權(quán)利公約》關(guān)于兒童利益最大化的原則充分落實到收養(yǎng)工作的法律規(guī)范中，按照最有利于被收養(yǎng)人的原則更新了相關(guān)規(guī)則。保護好未成年人就是保護國家的未來，未成年人保護的原則不僅著重體現(xiàn)在婚姻家庭編之中，而且貫穿民法典的始終。
2、主要課程：工程力學、流體力學、巖土力學、地基與基礎(chǔ)、工程地質(zhì)學、工程水文學、工程制圖、計算機應(yīng)用、建筑材料、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、工程結(jié)構(gòu)、給水排水工程、施工技術(shù)與管理。
3、主要實踐性教學環(huán)節(jié)：包括工程制圖、認識實習、測量實習、工程地質(zhì)實習、專業(yè)實習或生產(chǎn)實習、結(jié)構(gòu)課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計或畢業(yè)論文等，一般安排40周左右。
4、主要專業(yè)實驗：材料力學實驗、建筑材料實驗、結(jié)構(gòu)試驗、土質(zhì)試驗等。
[關(guān)鍵詞] 力學 學科 發(fā)展報告
福建省力學學科在廣大的省內(nèi)力學工作者長期不懈努力下，通過與國內(nèi)外同行廣泛交流、相互學習，以及不斷從國內(nèi)外引進優(yōu)秀力學人才，近十年來取得不少成果。目前，雖然總體上在國內(nèi)還無法處于先進行列，但在某些領(lǐng)域的一些研究成果達到了國內(nèi)甚至國際先進水準，國內(nèi)影響也日益增加。但是，福建畢竟是力學小省，從事力學研究的隊伍很小，真正從事力學理論、基礎(chǔ)研究的人才更少。迄今，我省高校還沒有設(shè)置力學專業(yè)，更沒有力學或航空航天學院。正因為我們沒有強大的力學研究隊伍，我們的研究成果不夠系統(tǒng)，也無法形成國內(nèi)外影響力大的研究團隊。力學是目前世界上發(fā)展非常快的一個學科，是眾多工程技術(shù)的基礎(chǔ)，其研究成果被廣泛應(yīng)用于先進的航天航空技術(shù)、艦船技術(shù)、兵器技術(shù)、尖端的建筑領(lǐng)域、車輛技術(shù)、機器人技術(shù)、高速精密機床、電子技術(shù)、防震救災(zāi)等等。力學學科強的省份，其工程技術(shù)各個領(lǐng)域普遍也強。由于經(jīng)濟實力有限，福建省同其他一些省市一樣，對力學等基礎(chǔ)學科重視不夠，導(dǎo)致工程技術(shù)人才隊伍總體素質(zhì)不是很高，研究后勁不足。除了高層建筑、大型橋梁、水庫等事關(guān)國計民生的大項目外，很少見到生產(chǎn)企業(yè)借助力學尋找疑難問題的答案，或開發(fā)設(shè)計新產(chǎn)品。為此，總結(jié)力學學科發(fā)展，不僅僅是有助于本學科更快更好的發(fā)展，更重要的是促進力學對工業(yè)進步的推動作用。此外，還可以幫助年輕的力學工作者、力學愛好者，以及政府有關(guān)部門，更快更好了解我省乃至全世界力學發(fā)展動態(tài)、應(yīng)用與存在的問題，促進力學人才隊伍的發(fā)展壯大。雖然我省力學人才數(shù)量與培養(yǎng)機制在國內(nèi)處于劣勢，然而，力學學科也同其他學科一樣， 有能力、也期待在海西建設(shè)中發(fā)揮更大的作用、得到更快的發(fā)展。
目前，我省力學學科研究領(lǐng)域主要集中固體力學、流體力學、計算力學、機械動力學與控制、細觀力學、實驗力學、結(jié)構(gòu)力學等方面。研究內(nèi)容既有理論方面的，也有許多工程實際應(yīng)用的，還有關(guān)于力學教育的。本學科報告將根據(jù)上述7個領(lǐng)域展開。
1固體力學
固體力學研究變形固體在外界因素（如載荷、溫度、濕度等）作用下受力、變形、流動、斷裂等。包括桿件及理想彈性體變形和破壞；變形固體塑性變形與外力的關(guān)系；細長桿穩(wěn)定性理論；桿系結(jié)構(gòu)、薄板殼以及它們的組合體；裂紋尖端應(yīng)力場、應(yīng)變場以及裂紋擴展規(guī)律。復(fù)合材料構(gòu)件的力學性能、變形規(guī)律和設(shè)計準則。固體力學不但促進了近代土木建筑、機械制造和航空航天等工業(yè)的進步和繁榮，而且為廣泛的自然科學提供了范例或理論基礎(chǔ)[1-2]。大到橋梁、航天航空器、核動力結(jié)構(gòu)，小到計算機芯片、生物組織以及近年來高速發(fā)展的微/納米機械等都需要借助固體力學理論和方法。
1.1 我省固體力學研究現(xiàn)狀
1.1.1 斷裂與疲勞方向
通過三點彎曲疲勞試驗，分別跟蹤監(jiān)測了40Cr鋼及它的兩種表面處理試樣疲勞損傷過程，得出了40Cr鋼經(jīng)過兩種表面處理對其疲勞裂紋萌生壽命有顯著影響的結(jié)果，提出了對疲勞裂紋萌生壽命測量的一種新方法[3]。根據(jù)材料對稱循環(huán)持久極限和靜載強度極限，導(dǎo)出任意循環(huán)特征下材料持久極限的估算公式。通過非線性有限元方法對橡膠―鋼球支座的橡膠層與鋼球粘結(jié)界面上及橡膠中間層在扭轉(zhuǎn)載荷作用下存在中心裂紋和環(huán)形邊緣裂紋的情況進行了數(shù)值模擬，給出撕裂能與裂紋尺寸、載荷和橡膠層厚度的關(guān)系曲線[4]。針對抽油機井常用油管在循環(huán)載荷作用下的疲勞斷裂問題進行了理論與實驗研究。在實測油管載荷譜與應(yīng)變譜的基礎(chǔ)上應(yīng)用彈塑性有限元法計算油管螺紋內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變場，并進行了有關(guān)的疲勞實驗，以得到油管的疲勞強度。
* 第一執(zhí)筆人：嚴世榕，福州大學車輛振動與電子控制研究所所長、教授。
1.1.2 板殼、薄壁桿件及復(fù)合材料方向
利用群論方法提出周期區(qū)域的分片正交多項式連續(xù)函數(shù)，在周期區(qū)域內(nèi)利用正交分片多項式逼近位移函數(shù)可以大大地降低計算量[5]。推導(dǎo)了一般各向異性板彎曲的積分方程，運用加權(quán)殘數(shù)配點法求解了正交各向異性板彎曲的積分方程。提出了兩種新的近似基本解加權(quán)雙三角級數(shù)廣義各向同性板解析形式的基本解和加權(quán)雙三角級數(shù)的疊加。根據(jù)Timoshenko幾何變形假設(shè)和Boltzmann疊加原理，推導(dǎo)出控制損傷粘彈性Timoshenko中厚板的非線性動力方程以及簡化的Galerkin截斷方程組;然后利用非線性動力系統(tǒng)中的數(shù)值方法求解了簡化方程組[6]。假設(shè)翹曲位移及切向位移的分布函數(shù)，考慮剪切變形的影響，利用最小勢能原理建立了單位均布畸變荷載作用下的薄壁桿件畸變角微分方程[7]。采用一般解法對該畸變角微分方程進行求解，并推導(dǎo)求解的初參數(shù)法。采用加權(quán)余量法提出一個簡支工字型梁在橫向荷載作用下臨界荷載的計算公式；利用這個式子算出的值與試驗結(jié)果以及其它數(shù)值方法等得到的結(jié)果吻合得很好，說明文獻[7]提出的公式能迅速、有效地計算薄壁桿件的橫向臨界荷載。以均布荷載下的拋物線鋼管拱為研究對象，在考慮雙重非線性的有限元分析基礎(chǔ)上，提出純壓鋼管拱穩(wěn)定臨界荷載計算的等效柱法[8]。提出了基于桿件連續(xù)分布的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，優(yōu)化結(jié)果不僅更接近理論解，而且克服了理論解的非均勻各向異性材料的制造困難，也完全避免了各種數(shù)值拓撲優(yōu)化普遍具有的數(shù)值不穩(wěn)定問題[9]。
1.1.3 彈性動力學方向
分析了一般粘彈結(jié)構(gòu)特征值問題的特點，建立了一般粘彈結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析方法。與粘彈結(jié)構(gòu)已有的模態(tài)分析方法相比，該方法通用于更一般的粘彈結(jié)構(gòu)，在形式上不涉及粘彈本構(gòu)關(guān)系項，并只涉及一種模態(tài)向量[10]。導(dǎo)出了時間步長內(nèi)計算擾動的確定方法，并進一步采用同步計算消除計算擾動效應(yīng)和后續(xù)步計算消除計算擾動效應(yīng)，兩種途徑抵消其不利影響。基于Distorted-Born Iterative方法，提出了一種求解彈性波強非線性逆散射問題的迭代方法。在數(shù)值模擬運算時利用矩陣法進行離散處理，并采用正則化原理避免求解病態(tài)矩陣方程。應(yīng)用多重尺度法推得從平方非線性振動系統(tǒng)勢能井逃逸的時間。近似勢能法用于克服非線性帶來的困難。推導(dǎo)了系統(tǒng)的運動學、動力學方程。分析表明，結(jié)合系統(tǒng)動量及動量矩守恒關(guān)系得到的系統(tǒng)廣義Jacobi關(guān)系為系統(tǒng)慣性參數(shù)的非線性函數(shù)。證明了借助于增廣變量法可以將增廣廣義Jacobi矩陣表示為一組適當選擇的慣性參數(shù)的線性函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，給出了系統(tǒng)參數(shù)未知時由空間機械臂末端慣性空間期望軌跡產(chǎn)生機械臂關(guān)節(jié)鉸期望角速度、角加速度的增廣自適應(yīng)控制算法。在高速公路剛架拱實橋動測及單車荷載作用研究基礎(chǔ)上，建立多車荷載激振模型，發(fā)展了研究剛架拱橋車激共振特性的可視化仿真方法，探討剛架拱橋在高速多車荷載作用下的共振條件，分析車距、車速和車數(shù)對豎向瞬態(tài)振動峰值的影響，編制運行多車荷載下振動仿真分析可視化程序。提出了基于壓力傳感器的汽車重心實時監(jiān)測機理的力學模型。利用該模型能實時監(jiān)測汽車的整車重量、重心位置，提供安全裝載和安全車速監(jiān)測與報警，可為汽車安全系統(tǒng)提供可靠的重心計算力學模型，為研制汽車重心實時監(jiān)測系統(tǒng)提供了必要參數(shù)與依據(jù)。論述數(shù)值計算中新的小波基無單元方法，即用小波基函數(shù)取代傳統(tǒng)無單元方法中的冪級數(shù)基之后，使無單元法具有了小波變換的局域化和多分辨率等優(yōu)良特性，并能有效地克服有限單元法的網(wǎng)格敏感性和單元之間應(yīng)力不連續(xù)現(xiàn)象，從而不但拓展和豐富了無單元法的理論內(nèi)容，也為其工程應(yīng)用開辟了新的途徑[11]。
1.1.4 工程應(yīng)用
推導(dǎo)了T型截面梁的彎矩-軸力-曲率關(guān)系，提出了分析大偏心體外預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力增量和梁彎曲性能的通用方法。比較荷載作用前后，轉(zhuǎn)向座和錨具的變形差，計算出體外筋的應(yīng)變和應(yīng)力。因此這一方法考慮了體外筋的變形協(xié)調(diào)條件，同時自動地考慮了體外筋偏心距的損失。以B樣條函數(shù)結(jié)合配點法直接求解框剪間有限個作用力與力矩，導(dǎo)出的遞推公式對任意水平荷載可直接應(yīng)用。采用動力特解邊界元法在時域內(nèi)求解壩-水-地基動力相互作用問題特性，研究了壩體、地基和系統(tǒng)阻尼對壩體的動力特性、動水壓力、動力放大系數(shù)及穩(wěn)定系數(shù)的影響。提出了一種求解柔性多體系統(tǒng)控制方程數(shù)值方法，在每一時間步，利用Newmark-β直接積分法計算迭代初值，基于控制方程及約束方程的泰勒展開，推導(dǎo)出Newton-Raphson迭代公式，對位移及拉格朗日乘子進行修正。引用Blajer提出的違約修正方法對數(shù)值積分過程中約束方程的違約進行修正。提出了地震作用下摩擦耗能支撐參數(shù)優(yōu)化的一種新的數(shù)學模型，在給定的幾條地震波作用下，在滿足框架的規(guī)范層間位移角限值要求下，框架各層安裝的耗能支撐剛度之和最小，從而實現(xiàn)安裝較少的耗能裝置而能達到相同的抗震要求[16]。
1.2 與國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的對比與不足
整體上，我省還沒有建立起幾個系統(tǒng)、穩(wěn)定的固體力學研究方向。與國內(nèi)外比較尚處于相對落后的研究水平。許多研究領(lǐng)域尚處于空白。系統(tǒng)性、原創(chuàng)性研究成果就更少了。
1.3 國內(nèi)外固體力學發(fā)展趨勢預(yù)測
固體力學的研究對象向跨尺度和復(fù)雜性方向發(fā)展；研究手段以跨學科、交叉性和系統(tǒng)性為特色。 其基本理論以研究力與熱、電、磁、聲、光、化學及生命領(lǐng)域的相互作用，實現(xiàn)從原子、分子的微觀結(jié)構(gòu)到納米結(jié)構(gòu)、細觀顯微結(jié)構(gòu)，直至宏觀結(jié)構(gòu)的多尺度關(guān)聯(lián)理論框架的建立。固體力學可以將地震、邊坡失穩(wěn)、泥石流、礦井崩塌等自然災(zāi)害提煉成為具有群體缺陷、裂紋和裂隙的不連續(xù)、非均勻介質(zhì)的力學演化過程，預(yù)測和防范突發(fā)災(zāi)害的發(fā)生。固體力學在陸地和海洋石油勘探采集和輸運、核電技術(shù)、風能技術(shù)、高壩技術(shù)和高功率水力發(fā)電技術(shù)、大型工程結(jié)構(gòu)的選址等重大工程中也將發(fā)揮愈來愈重要的作用。集傳感功能和驅(qū)動功能為一體的智能材料和結(jié)構(gòu)蘊含著許多與傳統(tǒng)領(lǐng)域不同的力學問題。新型材料與結(jié)構(gòu)的多場耦合力學，包括力－電－磁－熱耦合場基礎(chǔ)理論與體系、破壞理論、智能結(jié)構(gòu)性能等是固體力學領(lǐng)域充滿生機的研究方向。 利用生物學和生物技術(shù)來設(shè)計材料與器件將極大地沖擊整個工程界、生物界和醫(yī)學界。
1.4 我省固體力學發(fā)展對策
目前普遍強調(diào)工程應(yīng)用的大社會背景對力學這門基礎(chǔ)性學科的發(fā)展是極為不利的。鼓勵自由探索，促進系統(tǒng)性、原創(chuàng)性、基礎(chǔ)性的研究工作是促進力學學科發(fā)展的最重要基礎(chǔ)工作。主要體現(xiàn)在如下幾個方面：
（1）固體力學作為影響廣泛的重要基礎(chǔ)學科，需要長期、穩(wěn)定地投入。自由探索和基礎(chǔ)研究是科學新思想、新理論和新方法的重要源泉。需要以全面發(fā)展的觀點長期穩(wěn)定地處理好基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和工程需求的關(guān)系，營造在各方面都鼓勵創(chuàng)新的環(huán)境。
（2）人才培養(yǎng)，特別是充分發(fā)揮優(yōu)秀人才作用是力學學科發(fā)展的重要源泉。建立有利于人才培養(yǎng)的長期、公正、公平、合理的科研成果和科技人才評價體系，力學學科的科學研究和人才培養(yǎng)尤其要避免急功近利。各高校在力學學科的建設(shè)上不能以其能否直接解決工程實際問題為取舍的依據(jù)，而要以現(xiàn)有人才和研究基礎(chǔ)為依據(jù)。穩(wěn)定、扎實的力學學科人才培養(yǎng)可以直接惠及眾多相關(guān)學科的發(fā)展。
（3）從固體力學學科的性質(zhì)、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，以及國家需求來看，目前的重要科學問題和前沿領(lǐng)域主要有：微納米力學、多尺度力學與跨尺度關(guān)聯(lián)和計算、新材料與結(jié)構(gòu)的多場耦合力學、生物材料與仿生材料力學、科學與工程計算與軟件、儀器設(shè)備研制及實驗力學新技術(shù)與新表征方法。國家建設(shè)需求的重要支撐點和應(yīng)用發(fā)展方向主要有：固體強度與破壞力學、計算力學軟件、固體力學在國家安全以及航空航天工程中的應(yīng)用、大型工程結(jié)構(gòu)與工業(yè)裝備的力學問題、爆炸與沖擊力學、環(huán)境與災(zāi)害關(guān)鍵力學問題等。
2流體力學
2.1 計算流體力學
流體力學是力學的一個分支，它主要研究流體的運動以及流體和其它介質(zhì)間相互作用和流動的規(guī)律。流體涉及面廣，它可以是氣、水，也可以是油或其它流變物質(zhì)。流體力學在氣象、水文、石油勘探、船舶、飛行器和工業(yè)機械等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。流體力學數(shù)學上的描述是著名的Navier-Stokes方程及其各種變化。
空氣動力學是流體力學針對空氣運動問題的一個分支，也是流體力學研究的一個主要內(nèi)容。20世紀初，飛機的出現(xiàn)極大地促進了空氣動力學的發(fā)展。航空器的研究需要了解飛行器周圍的壓力分布、飛行器的受力狀況和阻力等問題，這就促進了流體力學在實驗和理論分析方面的發(fā)展。20世紀中后期，流體力學開始和其他學科互相交叉和滲透，形成了新的交學科，如物理-化學流體動力學、磁流體力學等。
流體力學研究的手段主要有三：實驗，理論分析，數(shù)值計算。理論分析是根據(jù)流體力學基本方程，通過數(shù)學方法進行分析，得出各種定量和定性結(jié)果。由于流體運動的復(fù)雜性，實驗方法在流體力學中占有重要的地位。現(xiàn)代流體力學就是在純理論的古典流體力學與偏重實驗的古典水力學結(jié)合后才蓬勃發(fā)展起來的。實驗對于驗證流體運動的基本規(guī)律，測定經(jīng)驗參數(shù)，解釋物理現(xiàn)象均有重要意義。
隨著計算機技術(shù)和各種高效計算方法的發(fā)展，使許多原來無法用理論分析或?qū)嶒炑芯康膹?fù)雜流體問題有了求得數(shù)值解的可能性，形成了“計算流體力學”學科。從20世紀60年代起，在飛行器和其它相關(guān)工程的設(shè)計中，開始大量采用數(shù)值模擬，使得數(shù)值模擬成為與實驗和理論分析相輔相成的一個重要研究手段，并正在成為流體力學的主要發(fā)展方向。數(shù)值模擬方法特點如下：
①給出流體運動區(qū)域內(nèi)的離散解，而不是一般理論分析方法所關(guān)注的解析解；
②它的發(fā)展與計算機技術(shù)的發(fā)展直接相關(guān)，因為復(fù)雜的流動問題要求大計算量的運算；
③若物理問題的數(shù)學模型是正確的，則可在較廣泛的流動參數(shù)（如馬赫數(shù)、雷諾數(shù)、氣體性質(zhì)、模型尺度等）范圍內(nèi)研究流體力學問題，且能給出流場參數(shù)的定量結(jié)果。
廈門大學在計算流體力學學科開展了多方面的研究，其主要研究力量分布在數(shù)學、海洋、化學、材料、物理機電等院系，并建立了多套高水平的大型計算服務(wù)器。特別值得一提的工作是：數(shù)學科學學院在可壓和不可壓粘性流體數(shù)學模型的理論探索和高階數(shù)值模擬的研究中取得了具有國際水平的成果，豐富和發(fā)展了下面幾個重要方法:
2.1.1 譜方法（Spectral method）[17-19]。該方法是一類高階方法，它利用整體高階多項式逼近偏微分方程的解。它主要有兩種形式：從弱形式出發(fā)的Galerkin譜方法和從強形式出發(fā)的配點法，它們都可以認為是加權(quán)殘差法的特殊形式。其中配點方法更像差分法，它要求在配置點上滿足原方程，與差分法不同的是：它用高階多項式的準確求導(dǎo)代替了導(dǎo)數(shù)的差分逼近。Galerkin譜方法與有限元方法在原理上類似，都是先將偏微分方程定解問題轉(zhuǎn)化成與之等價的變分形式，然后通過試探函數(shù)和檢驗函數(shù)的選取來逼近解，它們的主要不同在于試探函數(shù)和檢驗函數(shù)的選取以及高維情況下基函數(shù)的構(gòu)造。譜方法的收斂速度取決于解的正則度，當解無限光滑時可以達到指數(shù)階收斂，即比任何代數(shù)階的收斂速度都快，這是譜方法相比差分法和有限元法的一個主要優(yōu)點。
2.1.2 擬譜法和譜元法[20-21]。擬譜方法（Pseudo-spectral method）是一類準譜方法，可以通過從弱形式出發(fā)的廣義Galerkin譜方法構(gòu)造，也可以由強形式出發(fā)的配點法得到。兩者在某些特殊情形下是等價的，但對絕大多數(shù)問題，配點法無法導(dǎo)出簡潔的弱形式，導(dǎo)致理論分析十分困難。現(xiàn)在配點法正漸漸淡出研究人員的視線。基于廣義Galerkin方法的擬譜方法的構(gòu)造分兩步：首先構(gòu)造問題的Galerkin譜方法，然后利用高精度Gauss型數(shù)值積分近似弱形式中的積分。有別于標準譜方法中使用的正交多項式基，在擬譜方法中，基函數(shù)通常選擇基于數(shù)值積分的Lagrange多項式基，這給計算，尤其是非線性問題的計算帶來了很大的便利。由于Gauss型數(shù)值積分的高精度，在大多數(shù)情形下擬譜方法的收斂速度與譜方法相同。傳統(tǒng)意義下的譜方法對于復(fù)雜區(qū)域的處理能力極其有限，這限制了它的應(yīng)用范圍。20世紀80年展起來的譜元法（spectral element method）很好地解決了這個問題。譜元法結(jié)合了譜方法和有限元法各自的優(yōu)點，既能處理復(fù)雜的計算區(qū)域，又有譜方法的高精度，它在不可壓流體的計算中取得了很大的成功，如今已是計算流體中最常用的方法之一。譜元法與hp-有限元方法很相似，但兩者在發(fā)展的初期有許多不同點，hp-有限元使用的多項式階數(shù)不高，所使用的基函數(shù)也與譜元法不一樣。不過隨著兩類方法的發(fā)展，它們呈現(xiàn)出越來越多的共同點，有些學者已把兩類方法歸結(jié)為同一種方法。由于譜方法還具有低耗散，低色散的優(yōu)點，如今它已成為湍流數(shù)值模擬的主要方法。
2.1.3 湍流大渦模擬（Large eddy simulation，LES) [20-22]。 自然界中的流體運動主要有兩種形式，即層流（laminar） 和湍流（turbulence），層流是指流動時流線相互平行的流動，而湍流則是無規(guī)則脈動的，有強的渦旋和摻混性。目前一般的看法是：無論是層流還是湍流，它們都服從Navier-Stokes (NS)方程。由于湍流運動特征尺度的多樣性，一般來說，直接數(shù)值模擬(DNS)僅局限于湍流機理的基礎(chǔ)理論研究和一些較簡單的問題。湍流大渦模擬（LES）是介于DNS和雷諾平均NS(RANS) 之間的一個折衷方法。LES需要的網(wǎng)格點數(shù)比DNS大大減少，這使得它能夠應(yīng)用于許多實際工程計算中。LES僅計算大尺度部分，而亞格子尺度運動（SGS）通過附加模型實現(xiàn)。目前廣泛使用的SGS模型有1963年Smagorinsky 提出的“渦粘性” 模型及其變種，如“尺度相似性” 模型，“動力學模型”，“代數(shù)渦粘性”模型和“重正化群”模型等，這些模型均在某些特定的情形和適當?shù)募僭O(shè)下適用， 且跟所選擇的數(shù)值方法相關(guān)。較新的LES模型包括速度估計模型以及無(顯式)模型的單調(diào)積分LES(MILES)和譜消去粘性（Spectral vanishing viscosity， 即SVV)LES。MILES的基本思想是借助非線性高頻限制器來限制高頻波段上的能量振蕩，可以起到與顯式SGS模型同樣的效果。而SVV-LES是在譜元法框架內(nèi)提出的，其基本思想是通過引入線性高頻粘性項來抑制可解尺度量在截斷頻率附件的震蕩。與其它LES方法相比，SVV-LES簡單且無附加計算量。
3計算力學
20世紀50年代，隨著計算機的發(fā)展，計算力學這個力學和科學計算的交叉學科得到了快速發(fā)展，特別是60年代后有限元法及其相應(yīng)軟件產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，使得計算力學這個新興學科迅速滲透到土木、水利、機械、航空、電子及生命科學等各個領(lǐng)域，成為計算機輔助設(shè)計（CAE）的重要核心內(nèi)容，也使得力學這個傳統(tǒng)的學科煥發(fā)了新的強盛的生命力。在當今科學研究和工程實踐中， 科學計算已經(jīng)成為與科學理論、科學實驗并行的重要科學方法。2006年美國自然科學基金委員會了《基于數(shù)值模擬的工程科學》的研究報告，明確指出計算力學和數(shù)值模擬在工程科學發(fā)展中的重要地位。
近年來我省科技工作者在計算力學及其工程應(yīng)用方面開展了積極的研究工作，取得了一定的科技成果。在計算力學方法方面，我省學者系統(tǒng)地發(fā)展了土木水利、機械、航空航天等領(lǐng)域常見的梁板殼結(jié)構(gòu)的高效無網(wǎng)格分析方法，該方法采用整體坐標建立板殼無網(wǎng)格近似，不僅簡便直接，適用于任意復(fù)雜形狀的殼體，并且可以避免參數(shù)變換，大大提高了計算效率。同時該方法利用穩(wěn)定節(jié)點積分構(gòu)造離散方程，兼顧了穩(wěn)定、效率和精度，為快速準確地分析和設(shè)計這種類型結(jié)構(gòu)提供了一種有效的數(shù)值工具。同時，針對福建省暴雨天氣常見的土質(zhì)邊坡失穩(wěn)而產(chǎn)生的滑坡問題，建立了暴雨條件下土質(zhì)邊坡突發(fā)失穩(wěn)的大變形高效無網(wǎng)格模擬法，該方法可有效模擬失穩(wěn)剪切帶所引發(fā)的邊坡非線性大變形損傷破壞全過程，實現(xiàn)邊坡失穩(wěn)的高效無網(wǎng)格法全過程仿真分析，可為暴雨條件下邊坡工程的設(shè)計施工、滑坡災(zāi)害的預(yù)報、預(yù)防和加固處理提供理論依據(jù)和指導(dǎo)，有重要的理論和實際工程意義。另外，在雜交元研究方面提出了基于基本變形模式的正交化單元構(gòu)造方法，不僅概念明晰，而且由于不依賴于材料參數(shù)而大大提高了計算效率。并且，在拓撲優(yōu)化方面提出了類桁架結(jié)構(gòu)連續(xù)體的拓撲優(yōu)化方法，有效地避免了棋盤格問題。這些計算力學方法所取得的研究成果得到了國內(nèi)外同行的引用和認可。
在工程應(yīng)用方面，我省學者對汽車減震及管道密封橡膠構(gòu)件的受力斷裂行為進行了非線性有限元和無網(wǎng)格分析和模擬，提出了合理的設(shè)計方案。對于大型土木結(jié)構(gòu)例如大跨橋梁、大壩與深水進水塔以及深埋特長隧洞等結(jié)構(gòu)，應(yīng)用有限元法進行了動力抗震抗風分析，取得了滿意的結(jié)果，提供了有效的工程服務(wù)。另外，應(yīng)用從微觀第一原理到宏觀有限元無網(wǎng)格計算的多尺度高性能計算方法，成功地進行了材料微觀設(shè)計。
雖然我省計算力學研究與應(yīng)用已經(jīng)得到快速發(fā)展，但在國內(nèi)仍然處于相對落后的地位，表現(xiàn)在原創(chuàng)性研究偏少，參與解決工程實際問題不夠。當前我省相關(guān)科研工作者應(yīng)抓住海西發(fā)展的大好時機加大科研力度，爭取在高性能計算方法、大規(guī)模工程問題數(shù)值仿真分析、災(zāi)害條件下工程機構(gòu)性能的計算模擬及評估預(yù)防、先進的汽車仿真方法與應(yīng)用以及高性能材料計算設(shè)計等方面取得新的突破，同時密切聯(lián)系實際，切實提高解決海西建設(shè)中的工程技術(shù)問題的能力。
4機械動力學與控制
近年來，福州大學、廈門大學、福建農(nóng)林大學、華僑大學等在機械動力學與控制方面做了不少工作。我省的機械動力學與控制在以下幾個方面的研究在國內(nèi)具有較鮮明的特色和一定的影響力。
4.1 機器人系統(tǒng)動力學與控制問題的研究
福州大學在單臂、多臂、柔性臂空間機器人系統(tǒng)的運動學規(guī)劃、動力學分析及控制系統(tǒng)設(shè)計等方面進行了系統(tǒng)的研究工作。他們研究了載體姿態(tài)無擾、末端爪手障礙規(guī)避、機械臂關(guān)節(jié)受限等不同目標要求下的多種運動學規(guī)劃方法。在控制系統(tǒng)設(shè)計方面，分別給出了單、雙臂空間機器人關(guān)節(jié)空間軌跡及末端爪手慣性空間軌跡跟蹤的非線性反饋控制、變結(jié)構(gòu)滑模控制、Terminal滑模控制、模糊變結(jié)構(gòu)控制、魯棒控制、自適應(yīng)控制、復(fù)合自適應(yīng)控制、終端滑模自適應(yīng)控制、魯棒自適應(yīng)混合控制、自適應(yīng)Backstepping滑模控制、自適應(yīng)模糊滑模控制、基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動力學控制、基于速度濾波器的魯棒控制、模糊小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊基函數(shù)自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)補償控制、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學習控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋控制及閉鏈雙臂空間機器人基于內(nèi)力優(yōu)化配置原則的滑模變結(jié)構(gòu)控制、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模補償控制等一系列相關(guān)的控制方案[23-35]。在柔性臂空間機器人控制系統(tǒng)設(shè)計方面，給出了各類期望運動的Terminal滑模控制、Backstepping反演控制、于奇異攝動法的Backstepping反演控制、關(guān)節(jié)運動自適應(yīng)控制及柔性振動的快速實時抑制、運動模糊控制及柔性振動主動抑制、運動魯棒跟蹤控制及柔性振動主動抑制等多種控制方案。其成果以150余篇論文形式，在國內(nèi)外學術(shù)期刊及會議上發(fā)表與交流。此外，福州大學還開展了爬墻機器人安全系統(tǒng)的控制研究，對其提出了變結(jié)構(gòu)控制方法、模糊控制方法等[36-37]。
4.2 機械系統(tǒng)動力學研究
福州大學針對立井提升系統(tǒng)動力學與控制、攤鋪機和振動壓路機動力學分析、以及汽車底盤動力學控制[38-42]等方面進行了系列研究，分析了影響提升設(shè)備動力學特性的有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)、運動參數(shù)，提出了減少其工作過程振動的變結(jié)構(gòu)控制與模糊控制方法；針對高等級道路建設(shè)中重要設(shè)備――攤鋪機的國產(chǎn)化改造與開發(fā)設(shè)計，系統(tǒng)研究了其工作原理、動力學特性等，建立了相關(guān)的動力學模型，確定了影響整機正常工作的動力學特性及其影響因素；為消化吸收并趕超國外先進的汽車電子控制技術(shù)，開展了系統(tǒng)的汽車底盤總成的動力學與電子控制技術(shù)的系列研究，其研究成果有助于相關(guān)新產(chǎn)品的問世或改進。福州大學還對軸向運動弦線橫向振動控制進行了多種控制方法的研究[43-46]，其成果可用于指導(dǎo)相應(yīng)產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計。
4.3 研究不足與展望
迄今，還沒有系統(tǒng)地將機械動力學及其控制的研究成果應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)品的更新?lián)Q代中。目前，國內(nèi)急需高精尖機床的開發(fā)技術(shù)與動態(tài)分析優(yōu)化技術(shù)等。我省目前是工程機械大省，但還不是強省，進一步提高相關(guān)產(chǎn)品性能與可靠性，仍然需要開展大量的工作。我省的工程機械產(chǎn)品的更新?lián)Q代（如集成優(yōu)化、計算機智能控制等）、工程機械新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計與分析、汽車整車集成優(yōu)化與設(shè)計分析、新型汽車電子控制系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計、高速設(shè)備性能分析與改進、機械設(shè)備計算機智能故障診斷、微型機械產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計等等，均以力學的分析研究為其成功的關(guān)鍵。
為改變這個落后局面，尤其是海西經(jīng)濟建設(shè)中更好發(fā)揮力學的作用，需要政府、企業(yè)、高校等投入更多人力物力，更積極主動地對重要機械產(chǎn)品、大批量生產(chǎn)的機械產(chǎn)品與汽車等開展機械動力學分析研究，對相關(guān)進口軟件進行二次開發(fā)或早日開發(fā)出自己的專用機械動力學分析軟件，以提高企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)能力與開發(fā)速度。同時增強完善實驗?zāi)芰εc手段，實現(xiàn)對重要機械產(chǎn)品開展動力學特性實驗，以確保產(chǎn)品性能穩(wěn)定與可靠性。積極利用國內(nèi)外的動力學研究成果，開展重要設(shè)備、大型設(shè)備、危險設(shè)施或設(shè)備的動態(tài)故障診斷研究，確保這些設(shè)備、設(shè)施安全可靠高效地運行。
5細觀力學
細觀力學是固體力學的一大分支，即采用連續(xù)介質(zhì)力學方法分析具有細觀結(jié)構(gòu)的材料的力學問題，是固體力學與材料科學的交叉學科，其發(fā)展對固體力學研究層次的深入以及對材料科學規(guī)律的定量化表達都有重要意義。
前幾年我省在細觀力學方面的研究進展不多，近幾年來才有所發(fā)展。研究主要集中在PZT和PLZT鐵電陶瓷的電致疲勞機理，微觀電疇原位觀測，應(yīng)力、高溫、腐蝕性環(huán)境介質(zhì)等耦合作用下固體材料的微結(jié)構(gòu)和變形斷裂行為的演變規(guī)律等幾個方向：
①根據(jù)鐵電材料自發(fā)應(yīng)變與自發(fā)極化不唯一性，以及晶界的不同取向，提出自發(fā)極化過程中材料能量密度是變形梯度和電位移向量的非凸函數(shù)，從能量角度出發(fā)，導(dǎo)出鐵電鐵彈材料的自極化穩(wěn)定構(gòu)形所應(yīng)滿足的必要條件，利用兩電疇的Gibbs 自由能之差作為疇變方向的判據(jù)，由要求板的Gibbs 函數(shù)最小來確定疇變量的大小。②進行了PZT 鐵電陶瓷四點彎曲試樣在交變力、交變電場及機電耦合疲勞作用前后的微裂紋和電疇的觀察，獲得裂紋擴展與極化方向，加載類型之間關(guān)系。③發(fā)展了一種原位XRD觀測電疇系統(tǒng)，對電疲勞過程中PLZT鐵電陶瓷試樣表面X射線衍射峰隨疲勞次數(shù)的變化進行了原位觀測。同時，利用SEM觀察了疲勞前后試樣的斷口形貌，并系統(tǒng)地進行了電場特征和溫度對PLZT試樣電疲勞性能影響的實驗觀測。④基于Raman散射原理，建立原位觀測電疇翻轉(zhuǎn)的Raman測試系統(tǒng)，對三種不同預(yù)極化處理的PLZT試樣在靜電場作用、電循環(huán)作用下的裂紋尖端的疇變行為進行了系統(tǒng)研究；通過原位Raman觀測PLZT材料在準同型相界附近的相變過程。⑤系統(tǒng)進行牛皮質(zhì)骨在拉伸、剪切、撕裂三種載荷類型下的裂紋起裂韌性研究。研究了皮質(zhì)骨中礦物成分對皮質(zhì)骨動態(tài)粘彈性性能的影響，發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)骨中的礦物質(zhì)成分存在將降低膠原纖維的可動性，增強材料的粘彈性特性。⑥對牙齒等生物復(fù)合材料的性能進行了研究，發(fā)現(xiàn)牙齒具有很明顯的壓電效應(yīng)，壓電性能與濕度和細管的分布密切相關(guān)。⑦研究在不同保護氣氛中，不同退火溫度對碳化硅纖維的材料斷裂強度的影響，揭示了微結(jié)構(gòu)的演變和宏觀性能之間的相互關(guān)系。2004年3月29～31日，張穎教授于廈門組織召開了全國細觀力學會議，清華大學，中科院力學所，浙江大學，同濟大學，復(fù)旦大學等國內(nèi)知名高校和研究所的眾多教授、專家參加了本次會議。
細觀力學和微納米力學在全球、全國范圍內(nèi)正在迅速擴展和深入，具有多學科交叉的強烈特征，國際競爭非常激烈。我省學者在細觀力學方面和微納米力學方面的投入較少，今后應(yīng)該在非線性，動態(tài)，多物理場，跨尺度、尺度效應(yīng)，微納米力學和器件等方面加大研究投入。
6實驗力學
1991年，福建省力學學會成立了實驗力學專業(yè)委員會。福建省力學學會實驗力學專業(yè)委員掛靠福州大學土木工程學院。
為更好開展實驗力學工作，經(jīng)過多年多方面努力，我省實驗力學條件不斷改善。2006年6月福州大學“工程結(jié)構(gòu)福建省高校重點實驗室”被批準成立，2008年與臺灣大學聯(lián)合成立了“福建省海峽兩岸地震工程研究中心”，2008年“土木工程本科實驗教學中心”獲批“福建省本科實驗教學示范中心”。2008年福州大學土木工程學院實驗中心擁有土木綜合實驗館、工程結(jié)構(gòu)實驗館、巖土及地下工程實驗館、水利工程實驗館等場館，總面積超過1.7萬多平米，現(xiàn)有儀器設(shè)備總價值超過6000萬元。其中裝備的美國MTS大型結(jié)構(gòu)加載系統(tǒng)價值超過1280萬元，共有7個作動器，具備靜載全過程、疲勞、多維擬靜力和多維擬動力試驗功能。此外，正在建設(shè)的“福州大學地震模擬振動臺三臺陣系統(tǒng)”（價值2500余萬元）包括三個振動臺，其中中間為固定的4m×4m水平三自由度振動臺，兩邊為2.5m×2.5m可移動的水平三自由度振動臺各一個，三個臺在12m32m的基坑內(nèi)呈一直線布置，其中邊臺最大可移動距離10m，可實現(xiàn)多臺同步或異步地震輸入，拓展了地震模擬實驗的空間，該臺陣系統(tǒng)將于2009年12月全面建成投入使用。該臺陣系統(tǒng)的建成將使福州大學成為目前世界上少數(shù)幾個擁有地震模擬振動臺臺陣的單位之一。
7結(jié)構(gòu)力學
結(jié)構(gòu)力學是土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及建筑工程、結(jié)構(gòu)工程、道路工程、橋隧工程、水利工程及地下工程等。一方面它以高等數(shù)學、理論力學、材料力學等課程為基礎(chǔ)，另一方面，它又成為鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、土力學與地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)抗震等專業(yè)課程的基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學習中起著承前啟后的關(guān)鍵作用。
為增強基礎(chǔ)教育并提高結(jié)構(gòu)力學在工程中的應(yīng)用，自上世紀90年代初，我省高校興起結(jié)構(gòu)力學教學法研究熱潮，把結(jié)構(gòu)力學教學改革推向新的高度，對教學內(nèi)容進行了模塊結(jié)構(gòu)改革，將結(jié)構(gòu)力學教學內(nèi)容歸納為基礎(chǔ)型、擴展型和研究型模塊。使用高等教育出版社出版的由龍馭球、李廉錕等教授主編的統(tǒng)編教材的同時，在結(jié)構(gòu)動力學部分，融入結(jié)構(gòu)抗風、抗震、車激振動等學科前沿知識，增加了隔震結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的內(nèi)容，補充和修正了傳統(tǒng)教學內(nèi)容中關(guān)于“伴生自由振動”的相關(guān)結(jié)論，實現(xiàn)了與學生原有知識的有機融合；有兩項重要教研成果：階梯形變截面梁“圖乘貼補簡化”計算方法和剛架拱“考慮二階效應(yīng)影響線”問題引入課堂討論，更新了教學內(nèi)容。
上世紀90年代末，我省結(jié)構(gòu)力學平面教材和多媒體立體化教材建設(shè)取得突破，先后出版了《結(jié)構(gòu)力學解題與思考》（陳，中國礦業(yè)大學出版社，1999。2007年該書由煤炭工業(yè)出版社修訂再版）、《廣義結(jié)構(gòu)力學及其工程應(yīng)用》（陳，中國鐵道出版社，2003）、《結(jié)構(gòu)力學》（祁皚參編，清華大學出版社，2006）等。
正如王光遠院士所指出，結(jié)構(gòu)力學學科呈現(xiàn)出“從狹義到廣義，從被動到主動，從確定到不確定，并與結(jié)構(gòu)工程滲透融合”的發(fā)展趨勢。我國在力學領(lǐng)域的理論研究已位居世界先進行列，但在應(yīng)用軟件的研制方面落后了一大步，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用軟件寥若晨星。結(jié)構(gòu)力學作為專業(yè)基礎(chǔ)教育與國際先進水平接軌，體現(xiàn)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)力學教育思想；完善教學資源庫建設(shè)，加強國際教學交流是當務(wù)之急。根據(jù)工科專業(yè)特點，面向能力培養(yǎng)、面向工程實踐、面向信息時代、面向一流水準，應(yīng)是我省結(jié)構(gòu)力學研究與教學所追求的目標。
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課題組成員：
1、嚴世榕，福州大學車輛振動與電子控制研究所所長、教授。
2、周瑞忠，福州大學土木工程學院教授（本文顧問）。
3、周克民，華僑大學土木工程學院教授。
4、許傳矩，廈門大學數(shù)學科學學院教授。
5、王東東，廈門大學建筑與土木學院教授。
6、陳力，福州大學機械工程學院教授。
7、周志東，廈門大學材料學院副教授。
1.美國高校。僅為大四學生開設(shè)頂峰（又譯高峰）體驗課程，基于工程學開設(shè)，絕大數(shù)高校（如麻省理工、加州理工等）是（專業(yè)）必修課，從3學分到分，學生自行選擇，有的甚至長達三個學期，學分也從分到18學分不等。還有課程屬于選修課，通常能拿到3~4個學分，教師提出課題，學生解答，不要求寫畢業(yè)論文。教學的模式是接受（Receive）—聯(lián)系（Relate）—反思（Reflect）—提煉（Refine）—建構(gòu)（Reconstruct）。接受指教學內(nèi)容和方法。打通學生知識和技能之間的壁壘。科目基礎(chǔ)上選擇恰當?shù)闹黝}，整合經(jīng)驗。專家評估后，編寫課程大綱———課程目標、考核方案等。
2.德國高校。應(yīng)用型大學課程設(shè)置和內(nèi)容多偏重于應(yīng)用，畢業(yè)設(shè)計以校企合作的方式為主。聯(lián)邦政府和州政府均提供經(jīng)費、制定法規(guī)和優(yōu)惠企業(yè)的政策，學生可以從多種渠道選擇自己感興趣的題目。（1）本科生教育分兩個階段，第一階段一般為兩年，通過考試進行選拔和淘汰。第二階段學生選擇專業(yè)方向，完成必修課、選修課和任選課程的學習任務(wù)，還要完成規(guī)定實驗、課程設(shè)計、專題報告、實習和畢業(yè)論文，第五學年，學生花3~6月時間寫畢業(yè)論文[5]。（2）畢業(yè)設(shè)計選題。①大企業(yè)在網(wǎng)站或報紙雜志上貼出課題信息，學生申請企業(yè)選擇是否錄取。②小企業(yè)由校內(nèi)相關(guān)部門企業(yè)需求信息和課題內(nèi)容。③一些校內(nèi)課題信息。（3）畢業(yè)設(shè)計管理方式。①一旦學生被企業(yè)選中，企業(yè)就會派一名工程師指導(dǎo)學生的畢業(yè)設(shè)計工作，包括給出具體的課題名稱、任務(wù)要求、課題截止時間、預(yù)期結(jié)果等。②學生在設(shè)計課題一段時間后，要找導(dǎo)師審查課題。（4）畢業(yè)設(shè)計基本要求。①大約100頁的文字材料、論文格式、需要的圖表說明。②對于論文的質(zhì)量控制，堅持應(yīng)用為本。即使課題未能完成，以科學的方法進行課題研究，也可以獲得通過。（5）畢業(yè)設(shè)計成績評定。五分制評定。畢業(yè)論文分數(shù)加上專業(yè)考試分數(shù)而得出的平均分數(shù)是畢業(yè)的總分。評定畢業(yè)論文原則上有兩位考官，其中一位是畢業(yè)論文題目的指定者，另一位（教師或畢業(yè)設(shè)計單位工程師）由考試委員會主席委派。兩位考官在評定畢業(yè)論文中發(fā)生意見分歧時，以地方性考試規(guī)則的評分辦法為準。成績由學校教授給出，畢業(yè)設(shè)計單位不參與成績評定。
二、機械工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學模式探討及實踐
提出畢業(yè)設(shè)計與生產(chǎn)、科研、教學相結(jié)合的教學模式。以指導(dǎo)老師為中心、學生為主體管理，對畢業(yè)設(shè)計全程質(zhì)量監(jiān)控。
1.時間安排。工科院校的畢業(yè)設(shè)計基本都是安排在大四下學期，16周，每周5天，要求學生每天必須保證8學時，學時總數(shù)是640學時，便于集中做好畢業(yè)設(shè)計，管理與指導(dǎo)學生。缺點是學生沒有充足自由安排時間，設(shè)計質(zhì)量得不到保證。暑期期間，重點學習冶金工藝、相應(yīng)重點設(shè)備結(jié)構(gòu)、傳動原理及零件或材料加工機理。大四上學期，基礎(chǔ)知識學習、夯實及拓展專業(yè)知識、研究及設(shè)計工具掌握。如本課題組研究重要方向之一，金屬材料控冷強韌化，就需要學生學習流體力學、傳熱學及材料相關(guān)理論，并且熟悉研究及設(shè)計工具，如流體仿真軟件Fluent、有限元軟件ANSYS、設(shè)計軟件CAD二維或三維等掌握及熟練應(yīng)用。大四下學期，進入學校規(guī)定的畢業(yè)設(shè)計階段，重點是研究及設(shè)計方案的創(chuàng)新。
2.結(jié)合生產(chǎn)實際或者實驗室建設(shè)任務(wù)，努力做到真題真做。本專業(yè)選題絕大多數(shù)仍然以冶金行業(yè)中課題進行設(shè)計及研究。作者所在的“金屬材料控冷強韌化”研究團隊，分為鋼板、鋼管、棒材及型鋼等方面控冷題目的設(shè)計或研究，根據(jù)品種規(guī)格，在一大題目下，分若干小專題。如“浸入式鋼管淬火裝置研究與設(shè)計”題目下，有幾小專題“浸入式鋼管淬火裝置影響因素研究”、“浸入式鋼管淬火裝置上料裝置設(shè)計”等，這樣選題能對學生進行流體力學、傳熱學、液壓傳動及機械等各專業(yè)的綜合訓(xùn)練。對于已經(jīng)明確就業(yè)意向或者是找到就業(yè)單位的學生來講，作為指導(dǎo)教師必須要根據(jù)學生在就業(yè)時的選擇以及需要設(shè)計相關(guān)的畢業(yè)課題，如準備讀研學生分配做論文（研究）類題目，擬到公司就業(yè)學生分配做設(shè)計類題目。
3.借鑒國外高校做法，以小組為單位進行畢業(yè)設(shè)計。培養(yǎng)團隊合作精神。如“浸入式鋼管淬火裝置研究與設(shè)計”題目的幾個專題，研究題目可以為設(shè)計題目提供設(shè)計合理結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)計題目又可為液壓設(shè)計或研究題目提供合理結(jié)構(gòu)模型。
4.國內(nèi)設(shè)計成果主要有二類：設(shè)計類提供圖紙，設(shè)計類課題的設(shè)計圖紙工作量，一般控制在4~7張（折合A1）；機類專業(yè)學生必須有用計算機繪制的圖紙；研究類提供畢業(yè)設(shè)計（論文），要求使用計算機打印。將畢業(yè)設(shè)計成果多樣化。只要能反映學生的創(chuàng)新成果，達到學生鍛煉的目的成果形式均可。
5.采取“專題講座”、“學術(shù)匯報”、“個別輔導(dǎo)”、“科研實踐”、“小組討論”等多種指導(dǎo)方式指導(dǎo)學生。第三類是校企聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計，提高設(shè)計質(zhì)量。但必須組織得當，在校企聯(lián)合中“以我為主”，堅持學校主導(dǎo)作用。
6.畢業(yè)答辯時，一般會根據(jù)專業(yè)大類分成幾個小組，學生單獨答辯，答辯組對學生的態(tài)度、能力水平、論文質(zhì)量及應(yīng)用價值給出評定意見，給出成績。以答辯組成績?yōu)樽罱K成績。建議還是建立指導(dǎo)教師、評閱教師及答辯組共同給學生成績較為合理，當然可以給答辯組成績更高的權(quán)重，有的高校達到50%。作者所指導(dǎo)本科生中，優(yōu)良率一直較高，尤其是在設(shè)計方面，圖紙規(guī)范，結(jié)構(gòu)合理，較好地傳承了我們工科院校對本科生進行良好設(shè)計綜合訓(xùn)練的傳統(tǒng)。
三、結(jié)語