构建CFD技术平台培养能源动力类本科生实践及创新能力

1、构建cfd技术平台培养能源动力类本科生实践及创新能力摘要：针对能源动力类本科生在学习cfd技术课程中存在 的问题，提出构建cfd技术平台的设想，并从组建教学团队, 组织教师编写教材、建设软件平台以及引导学生参与科研实 践等四个方面进行实践。本文介绍了作者在构建cfd技术平 台和利用cfd技术平台培养能源动力类学生的实践与创新能 力过程中积累的一些经验。关键词：cfd技术；教学改革；创新实践；能力培养中图分类号:g642文献标志码：a文章编号:1674-9324(2012) 12-0064-02一、现状及存在的问题随着制造技术的进步和发展，人们对产品的性能提出了 更高的要求。一方面，要求产品品质

2、高、价格低，且具有创 新性；另一方面要求产品设计开发及生产周期短，以节约人 力、物力和财力。国内外研究表明：cfd技术是解决这一要 求的最好途径。实际上，cfd技术是解决工程中复杂流动和 传热问题的一种有效手段，同时也是一门新型的独立学科。 让广大设计人员学习掌握cfd技术，是提高其设计水平的具 体途径。目前，国内有多所高校为本科生开设cfd技术课程, 集中讲授20世纪直至本世纪cfd技术方面的最新成就，具 有理论性和实践性的双重特点。我们在近五年的教学过程中 深深体会到：学生要学习掌握cfd技术，一方面要学好cfd 技术的基本原理，另一方面还要进行大量的自主实践。更重 要的是，要在自主实践过

3、程中培养大学生的创新能力。而在 目前的教学中，大多强化基本原理的讲授，缺少对实际问题 的分析和处理，从而造成大学生解决生产实际问题能力的欠 缺。针对这种现象，我们认为构建cfd技术平台，提高大学 生的实践与创新能力具有重要的现实意义。二、构建cfd技术平台基于cfd技术课程教学中发现的问题，我们提出构建cfd 技术平台。具体内容包括：组建教学团队，组织教师编写教 材、建设软件平台以及引导学生参与科研实践等四个方面。 对于组建教学团队，这是构建cfd技术平台最为重要的一件 事情。通过各学科方向教师自愿报名，教研室推荐，学院公 开选拔的方式，组建一支高水平、高素质的教学团队。这样 就可以确保承当c

4、fd技术课程的教学工作的各位教师是学院 各个学科专业方向的优秀教师。因为大家知道，只有高水平 高素质的教师，才能更好地引导和培养学生的实践与创新能 力。对于教材的编写，现有的关于计算流体动力学方面的教 材有很多种，但大多以介绍基本原理和计算理论为主，缺乏 相关软件的应用及实例的介绍，不能满足学生自主学习的需 要，不利于培养学生的实践与创新能力。对此，教学团队需 要重新制定cfd技术课程大纲，广泛收集国内外cfd技术的 最新科技成果，编写反映科研与教学相结合的特色，重点、 难点突出，并具有自身特色的教材。对于软件平台的建设， 教学团队应根据能源动力类各专业方向所使用的cfd软件情 况，从众多商用

5、cfd软件中挑选出适合能源动力类本科生学 习和使用的软件，同时建设一个可容纳30人以上的计算机 机房，并通过局域网络连接建立一个交互式的软件平台，供 广大学生进行自主学习和自主实践。软件平台由学生实行自 主维护、自主管理，教学团队只需安排任课教师不定期通过 软件平台引导和指导学生实践创新。对于科研实践，教学团 队需要安排任课教师组织优秀学生参与到科研实践中来，让 学生通过科研实践的锻炼，提高自身的实践与创新能力。让 学生参与基础研究，可以从深度方面提高学生对所学知识的 理解能力，为培养学生的原始创新能力作铺垫、打基础；让 学生参与应用研究，则可以从广度方面提高学生对所学知识 的应用能力，为今后

6、在实践中进行技术创新奠定基础。三、利用cfd技术平台培养大学生的实践与创新能力目前，教学团队已经成立，分别由来自五个学科方向的、 具有一定教学经验的优秀教师组成，他们集中代表能源动力 各学科的发展动向。教学团队定期召开教学会议，对构建cfd 技术平台和培养学生实践与创新能力过程中出现的各方面 问题进行研讨，大家共同协商，寻找解决方案。与此同时， 教学团队已经编写了一本适用于能源动力类本科生的教材 计算流体动力学及其应用，该教材最大的特点是理论与 实践并重。该教材不但讲述cfd技术的基本理论，而且还提 供了大量的cfd技术应用实例，帮助学生进行自主实践。该 教材已于2011年1月由华中科技大学出

7、版社正式出版发行。 在编写教材的同时，教学团队还利用学院现有的计算机机房（拥有50台电脑），建立了一个cfd技术软件平台，该平台 拥有多种 cfd 软件,如 fluent. cfx、star-cd、ph0enics. flo-efd等，现已成为广大学生自主学习和自主实践cfd技 术的优良场所。教学团队根据学生的需求，安排任课教师不 定期地通过软件平台为学生解惑答疑，引导学生实践创新。 与此同时，教学团队还组织优秀学生参与到科研实践中来， 培养学生的实践与创新能力。比如，引导学生将cfd技术应 用到大学生科技创新项目中，优化设计叶片翼型，模拟计算 小型垂直轴风力机的气动性能，使得风力机输出功率和

8、效率 大为提升。同时，该项目荣获2010年第三届全国大学生节 能减排科技创新作品一等奖。再比如，学生在教师指导下进 行自主创新，应用cfd软件对水力涡轮结构进行优化，使原 来的水轮机组效率提高1%,每年增加的直接经济效益达数百 万元之多。还有，学生在教师的引导下研究格子boltzmann 算法，将之与ip算法、dsmc算法对比，分析不同算法之间 的优劣，对格子boltzmann算法进行改进。具体成果体现在, 学生以第一作者在能源动力学科领域国际顶级期刊上发表 学术论文2篇。创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动 力。大学生不仅需要扎实掌握专业知识，更要具有较强的创 新意识和创新能力。

9、目前，高等学校在大学生创新能力培养 方面还有待加强，为此，本文提出了通过构建cfd技术平台 培养学生实践与创新能力，并给出了实施过程中的一些具体 措施和经验。参考文献：1 王永生，屈波，刘拓，等.构建本科生科研训练与创 新实践的长效机制j.中国高等教育，2010, (6)： 21-25.2 刘欣，唐庆蜂科研创新培养创新人才的有效模式 j.中国科教创新新导刊,2008, (11)： 83-86.3 张新荣实验教学在教学改革中的作用j.中国科 教创新导刊，2010, (9)： 95-97.4 潘云霞.培养大学生创新精神与实践能力的几点思 考j.中国科教创新导刊,2009, (11)： 17-18.5 刘光复加强工科大学生的工程实践能力培养j. 中国青年科技，