導語：如何才能寫好一篇流體力學基本知識，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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Measurement in Fluid

Mechanics

2005, 354pp.

HardcoverUSD85.00

ISBN 978-0-521-81518-5

S.塔沃拉里斯 著

本書全面闡述流體力學中的各種測量方法，既有經典的方法，又有最新的技術，內容包括流量、壓力、速度、溫度和壁的切應力等參數(shù)的測量，以及流動可視化。書中涉及大量有關系統(tǒng)響應、測量的不確定性、信號分析、光學、流體力學儀器和實驗室實踐等基本素材，還有豐富的插圖，大量的參考文獻和100多個練習，是流體力學研究的有用工具。

全書分為兩部分含15章。第一部分一般概念，含第1~7章。第1章流動的性質和基本原理，論述流體力學的基本原理；第2章測量系統(tǒng)，介紹各種測量系統(tǒng)中所用的定義和概念；第3章測量的不確定性，討論測量的不確定性的定義和估計的方法；第4章信號調節(jié)、識別和分析，敘述信號調節(jié)、識別和統(tǒng)計處理所需的儀器操作和程序方面的基礎知識；第5章光學實驗的基礎，介紹光學測量所需的概念和基本知識；第6章流體力學的設備，匯集流體力學測量設備的基本元素，供讀者在設計時選擇參考；第7章走近完美的試驗，討論進行完美的試驗所需的一些因素。第二部分測量技術，含第8~15章。第8章流動壓力的測量，介紹在流體動力學試驗室測量壓力所用的相關設備；第9章流量的測量，闡述測量流量所用的一般儀器和技術；第10章流動的可視化技術，簡單介紹流動顯示技術的通用方法；第11章局部流動速度的測量，討論流動速度測量的幾種方法；第12章溫度的測量，闡述一般的溫度計和在流體力學研究中使用的其他測量溫度方法；第13章成分的測量，敘述混合流體中識別成分和相對比例的方法；第14章壁切應力的測量，簡述流體流動時，與流體接觸的表面上流體的切向力；第15章展望，指出實驗流體力學發(fā)展的方向。

本書自成一體，通俗易懂，可作為流體力學測量相關領域的大學生和研究生的教科書，也可供流體力學測量技術的工程師和科學家參考和閱讀。

吳永禮，研究員

(中國科學院力學研究所)

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在傳熱與流體流動問題的數(shù)值計算研究中，主要存在兩種思路，一種是應用數(shù)學家針對空氣動力學問題發(fā)展的可壓縮流動計算方法，以有限差分法為主，國內習慣上稱其為計算流體力學（CFD）；另一種是物理學家針對傳熱問題發(fā)展的不可壓縮流動計算方法，以有限體積法為主，國內習慣上稱為計算傳熱學（NHT）。通過某種特殊處理，兩種思路都試圖將方法推廣到另一種思路所側重的問題。流體流動和傳熱現(xiàn)象十分復雜，其中不少子課題均可并且已經形成獨立的學科。數(shù)學模型和數(shù)值計算方法也名目繁多、千姿百態(tài)。想要花費較少的時間歷數(shù)各類流動和傳熱現(xiàn)象、各類數(shù)學模型和數(shù)值方法，幾乎是不可能；對于初學者來說也沒有這個必要[2]。許多專門講解計算流體力學的各種書籍，由于需要較多的數(shù)學知識，而顯得晦澀難懂。針對初學者的教學內容應該是能夠突出介紹傳熱和流體流動數(shù)值計算核心算法，而又盡量避免深奧的數(shù)學知識，特別是為他們克服最初的入門障礙，以便建立起對CFD和NHT的興趣和信心，為繼續(xù)學習更深入的相關知識做好鋪墊。教學過程中要力求做到以較簡單的數(shù)學方程來解釋計算流體力學和計算傳熱學的基本知識。在世界范圍內得到廣泛認可的作為CFD和NHT入門學習的教材有1980年PatankarS.V.[6]撰寫的《Nu-mericalHeatTransferandFluidFlow》（1984年張政[7]譯為中文，科學出版社出版），1995年VersyeegH.K.和MalalasekeraW.[8]撰寫的《AnIntroductiontoComputationalFluidDynam-ics—theFiniteVolumeMethod》（2005年李人憲[9]撰寫的《有限體積法基礎》大量參考了此書的有關內容（作者注），國防工業(yè)出版社出版），1995年AndersonJ.D.[10]撰寫的《Computa-tionalFluidDynamics—theBasicswithApplications》（2007年吳頌平和劉趙淼[2]譯為中文版，機械工業(yè)出版社出版）。這三本書中，前兩本主要介紹有限體積法，數(shù)值計算方法主要為壓力修正的SIMPLE算法系列；第三本書主要專門介紹有限差分法，對有限體積法只是一帶而過。我們知道，當前流體流動和傳熱問題的數(shù)值計算方法有多種，如有限體積法、有限差分法、有限元法、譜分析法、各類格子類方法等。每一種方法都有其特點和使用范圍。在應用于傳熱和流體流動問題數(shù)值計算的眾多方法中，有限體積法由于其物理意義明確、實施過程簡便、數(shù)值特性優(yōu)良而獲得了特別廣泛的應用，是當前主流通用商品化CFD軟件（如：PHOENICS、FLU-ENT、Star-CD、CFX）中最常用的核心算法，也是最為成熟的一種方法。特別是自20世紀80年代以來，由于非結構化網格和自適應網格技術的發(fā)展，有限體積法更是得到了長足的進步。值得指出的是，雖然有限體積法表現(xiàn)出優(yōu)異的程序通用性和對求解域的廣泛適應性，但因為這樣的原因而只是去了解有限體積法的知識是不夠的。原因如下：第一方面，有限差分法是有限體積法的基礎，有限體積法是在有限差分法的基礎上發(fā)展起來的。第二方面，如何分析和判斷一個離散格式的有效性和可靠性，即離散格式的數(shù)學特性（相容性、收斂性、穩(wěn)定性、數(shù)值耗散與色散）的分析，必須借助于有限差分法才能完成。有限體積法是無法看見離散格式的內在微觀特性的。這也是很多初學者學習完計算傳熱學（有限體積法）后，再去學習計算流體力學（有限差分法）時仍然感到吃力和困難的原因。有限差分法更多地是建立在數(shù)學概念上的，需要學習者要有較為厚實的數(shù)學功底；有限體積法是從物理概念入手，顯然容易理解和接受，但難以透徹理解各物理量的內在聯(lián)系。第三方面，有限差分法簡便易行、格式和離散方案豐富多彩，求解變量設置隨意，是初學者練習編寫小程序而能深刻理解數(shù)值計算精髓很好的方法。第四方面，有限體積法在當前仍然被廣泛使用，特別是在航空航天領域更是必不可少。綜上所述，對于教授初學傳熱與流體流動數(shù)值計算的學生而言，在安排教學內容時應當涵蓋有限體積法和有限差分法兩方面的內容。兩種方法是否應當有所側重，得依據(jù)修課學生的專業(yè)情況來具體舍取。另外，對于初學者要立足基礎，突出物理概念和數(shù)學模型的循序漸進、由淺入深。因為精確科學的目標就是通過數(shù)學而簡化自然界的問題，以確定物理上的量。反之，片面追求起點高、內容深，會使大部分學生感到畏懼，敬而遠之，從而失去繼續(xù)深入學習的興趣。

二、明確本課程的學習方法

鑒于傳熱與流體流動數(shù)值計算課程的重要性，特別是許多學生在接下來的學位論文工作時，都要采用數(shù)值計算的手段去研究自己的特定問題。那么如何才能學好CFD或NHT？或者是應該采用什么樣的方法來學好這門課程？這是初學者經常愛詢問的問題。有效的學習方法能起到事半功倍的效果，對于本門課程學習中需要注意以下幾方面的問題：1.要有扎實的流體力學和傳熱學基本知識。所謂計算流體力學或計算傳熱學，顧名思義，就是數(shù)值計算和流體力學（或傳熱學）兩方面知識的結合。要想學好CFD和NHT，首先要有扎實的數(shù)學功底、流體力學和傳熱學的基本知識。在理解并應用CFD和NHT的所有知識之前，我們必須充分理解流體力學和傳熱學控制方程，包括它們的數(shù)學形式和它們所描述的物理現(xiàn)象。有的同學在學習過程中想要繞過流體力學和傳熱學的基本知識，特別是粘性流體力學的內容，最終的效果只能是知其然而不知其所以然。2.不要忽視自己動手編寫程序。這是一門理論和編程并重的課程，應使理論與編程操作相結合，二者才能相得益彰。因此，想要學好CFD和NHT，應該鼓勵自己去編寫一些計算簡單問題的程序。而且只有通過編寫程序來親手實踐，才能了解CFD和NHT究竟是如何一回事。3.要學習使用商品軟件。自己編程是一個良好的學習方法，針對某一較簡單的問題編程容易實現(xiàn)；而對于復雜問題，自己動手從零開始編寫程序將會是一個繁雜的工作。對于作為工程計算而非專門的研究型人員來說，學會使用一個通用的商品軟件是有益的，像流行的PHOENICS、FLU-ENT、CFX和Star-CD等商品軟件，雖說不是針對性軟件，應用于某些專門問題的計算時可能表現(xiàn)出效率低、精度低，但要自己編制一個計算復雜流場的軟件，還是要慎重思考。

三、結束語

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關鍵詞：計算流體力學;CFD數(shù)值模擬;項目驅動;實踐教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）06-0141-02

計算流體力學CFD是流體力學的一個分支，是能源與動力工程類專業(yè)的重要基礎課。課程講授CFD數(shù)值模擬的基本思想、基本方法以及常用CFD數(shù)值模擬工具的使用，通過教學使學生了解、掌握CFD數(shù)值模擬的基本知識，為將來在涉及流體流動問題的研究和設計工作中應用CFD數(shù)值模擬打下基礎。在計算流體力學教學中，可將仿真技術以項目驅動的方式加入到實踐教學環(huán)節(jié)，以加深對概念、公式以及數(shù)值方法的理解，進而激發(fā)學生探索性學習能力。如何利用好仿真軟件的專業(yè)優(yōu)勢，將其引入到計算流體力學實踐教學中來，提高教學效果是本文要探討的主要問題。

一、CFD數(shù)值模擬在項目驅動實踐教學中的優(yōu)勢

根據(jù)課程教學任務及其特點，選擇適用的教學方式是提高教學效果的關鍵。傳統(tǒng)的教學模式以教師授課為中心，注重基礎理論知識的傳授與講解。在教學過程中，教師往往花費大量的時間和精力介紹計算流體力學的基本原理并進行相關理論公式的推導，學生并不能理解計算流體力學的工程應用背景和意義，學生所接受的理論知識絕大部分來源于授課教師的灌輸。

由于計算流體力學課程涉及內容的復雜性，傳統(tǒng)的教學方法與手段，使得教師和學生在此課程的講授和學習中都遇到一定的困難和問題。涉及基本方程和數(shù)值方法公式推導的部分，傳統(tǒng)的板書教學方式可使學生對推導過程進行邏輯思維，對推導得到的公式和結果也會更加印象深刻。對于比較復雜、抽象的教學內容以及公式的應用，則可借助計算機仿真平臺的方式進行輔助教學，讓學生直觀地了解不同公式的應用過程和數(shù)值模擬結果。由于流體力學控制方程一般是非線性的，只有極少數(shù)情況下才能得到解析解，與工程相關的復雜流體力學問題幾乎不能得到解析解，而實驗研究一般是在模擬條件下完成的，幾乎所有的地面實驗設備都不能完全滿足所有參數(shù)和相似定理的要求。通過CFD數(shù)值模擬技術，可以設計一些虛擬的實驗，過程中可選用不同公式模型和數(shù)值方法，數(shù)值模擬所得的結果直觀，彌補了理論教學內容的不足。

項目驅動教學，或稱項目驅動下的學習、基于項目的學習，是一種以學生為中心的教育方式。要求學生通過一系列個人或合作完成的任務，借助他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，解決現(xiàn)實中的問題，獲取知識和技能[1]。在項目驅動實踐教學中，借助CFD數(shù)值模擬形象的模型分析與演示，既便于教師對計算流體力學應用于工程問題的知識講述，又使學生對計算流體力學理論知識有更加深刻的理解。

二、CFD數(shù)值模擬在項目驅動實踐教學應用中的關鍵問題

1.根據(jù)計算流體力學教材，結合學生的具體學習情況，對某些重點、難點以及不宜課堂講解的地方，考慮能否應用CFD數(shù)值模擬進行輔助教學。在教學過程中，需要根據(jù)具體的教學內容選擇恰當?shù)捻椖堪咐?，結合傳統(tǒng)教學方法與現(xiàn)代教學方法，使其發(fā)揮各自優(yōu)勢才能獲得更好的教學效果。

2.在教學過程中，向學生展示CFD數(shù)值模擬在計算流體力學領域的前沿應用、經典案例。在課程教學中可以隨時調用視頻錄像或仿真軟件，將計算流體力學的一些前處理、流場計算和后處理等復雜問題進行動態(tài)仿真演示。這樣可以激發(fā)學生利用相關數(shù)值模擬軟件對理論知識進行進一步的學習的積極性和主動性，為后續(xù)課程設計、畢業(yè)設計乃至展開創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目打下基礎。

3.選取若干具體案例為“項目”任務以達到對前一階段課堂講授知識、技能傳授的總結與升華;項目內容中含有學生從來未遇到的問題，需要具備有一定難度。應用CFD數(shù)值模擬軟件建立計算流體力學仿真分析實例庫，這樣老師就可以方便地進行講解，并給學生提供直觀、形象的過程與結論，學生理解起來會更容易。

三、CFD數(shù)值模擬在項目驅動實踐教學的應用案例

1.概念設計。氣力輸送過程非常復雜，過去和現(xiàn)在多依靠試驗數(shù)據(jù)、經驗數(shù)據(jù)來解決問題。對一般粉體材料，在經驗數(shù)據(jù)充分時，可以得到比較可靠的結果。傳統(tǒng)方式靠人工計算過于費時間，現(xiàn)在可以利用計算機進行數(shù)值模擬，能較快地得到計算結果。計算機能在較短的時間內繪出初步的圖紙，因此在粉體的氣力輸送過程中能做更多的方案比較，使設計更加合理。數(shù)值模擬可以提供一些實驗測量中無法提供的數(shù)據(jù)。在概念設計階段，老師和學生進行項目的討論。教師起初先不必框定具體的設計內容，而是要引導學生根據(jù)工程應用的實際情況進行頭腦風暴，獲得設計的大方向，進而指導學生進一步通過閱讀文獻和資料收集，確立實施思路和初步的方案，獲取可借鑒的工程案例。

2.詳細設計。在詳細設計階段，教師需要預先講授CFD數(shù)值模擬工具的使用，以Fluent為例，該軟件是目前國際上比較流行的商用CFD軟件包，它具有豐富的物理模型、先進的數(shù)值方法和強大的前后處理功能，在航空航天、汽車設計、石油天然氣和渦輪機設計等方面都有著廣泛的應用。在這個階段，學生通過對現(xiàn)場氣力輸送過程的調研資料和文獻資料，結合氣力輸送設備工藝特點，利用計算流體力學仿真軟件Fluent建立可靠的氣力輸送三維數(shù)學模型。對所建立的數(shù)值模擬模型進行網格劃分，如圖1所示，在此過程中，教師可以為學生講解計算域離散成網格點的過程。在此基礎上，利用所建立的氣力輸送三維數(shù)學模型對飛灰的氣力輸送進行數(shù)值模擬，將數(shù)值模擬結果和實驗測量值進行對比，由此對所建立的數(shù)學模型的可靠性和適用性進行驗證。

3.發(fā)現(xiàn)問題。項目驅動的教學中教師需要著重引導學校在工程應用中發(fā)現(xiàn)問題，挖掘導致問題產生的根源，在CFD模擬過程中，要確定邊界條件、數(shù)學模型和求解方法。氣力輸送屬于大型工業(yè)輸送物料設備，雖然輸送管道幾何形狀簡單，但是總長度較長，并且管道內的輸送過程涉及到固相和氣相相互作用、物料顆粒湍動粘度以及顆粒間的相互碰撞，過程非常復雜。在此過程中，老師可以為學生講解各種邊界條件的優(yōu)缺點以及選擇依據(jù)、數(shù)學模型的原理和應用范圍、求解格式的選擇及相應的計算方法和方程。

4.改進設計。將模型預測結果與實驗測量值進行分析和比較，分析邊界條件、數(shù)學模型和求解方法對結果產生的影響，通過查閱文獻了解最新CFD數(shù)值模擬技術和方法，并嘗試應用到項目驅動實踐教學中，提高數(shù)值模擬預測結果的準確性。可以利用該數(shù)值模擬數(shù)據(jù)研究氣力輸送旁管道內壓降隨著顆粒直徑、顆粒密度的變化規(guī)律，并通過改變旁通管幾何比以及壁面粗糙度的大小，研究管道結構和管道特性對壓降的影響。

從“概念設計”、“詳細設計”、“發(fā)現(xiàn)問題”和“改進設計”這幾個項目驅動的實踐教學環(huán)節(jié)可以看到，項目驅動式教學的最主要的特征就是教師引導學生通過尋找完成工作任務的途徑與方法，圍繞工作項目完成調查研究、網絡信息搜集、文獻查閱、個人獨立思考、討論答辯、團隊合作學習等各項相關的實踐與創(chuàng)造活動[2]。

在實施過程中，教師應引導學生查閱資料獲取類似項目的技術路線、解決方案與相關專業(yè)知識點，對錯誤明顯的方案做適當?shù)囊龑?、糾正，使方案盡量集中在合理的范圍之內[3]。需要選擇貼近實踐的項目案例，將CFD數(shù)值模擬軟件融入到分組學習和應用指導的整個過程，使學生在項目學習及完成過程中加深對理論知識的理解及實際應用，提升學生分析問題、解決問題的能力。

四、結束語

項目驅動教學在實施的過程中，表現(xiàn)出以項目為本位、以學生為主體的重要特征。教師教授和引導的是項目實施所需的技能、系統(tǒng)知識和應用知識，最終考核的是學生對知識的理解、應用、創(chuàng)新和總結。將CFD數(shù)值模擬技術應用到計算流體力學理論教學，可以使教學質量得到明顯提高，可以幫助克服客觀實際條件對理論教學的制約，加深學生對理論知識的理解，并激發(fā)學習和研究的興趣。

參考文獻：

[1]馬玲玲.項目驅動教學法培養(yǎng)學生自主學習能力研究[J].山西廣播電視大學學報，2010，（3）.

[2]王福軍.計算流體動力學分析――CFD軟件原理與應用[M].清華大學出版社，2004.

[3][美]約翰D.安德森（John D. Anderson）.計算流體力學基礎及其應用[M].吳頌平，劉趙淼，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2007.

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關鍵詞：土木工程專業(yè)；建筑設備工程；課程內容；改革

中圖分類號：G642文獻標志碼：A文章編號：10052909（2012）06006802一、土木工程專業(yè)的培養(yǎng)目標

根據(jù)《高等學校土木工程專業(yè)本科教育培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案及課程教學大綱》［1］可知，土木工程專業(yè)培養(yǎng)掌握土木工程學科的基本理論和基本知識，能在房屋建筑、隧道與地下建筑、公路與城市道路、鐵道工程、橋梁、礦山建筑等的設計、施工、管理、咨詢、監(jiān)理、研究、教育、投資和開發(fā)部門從事技術或管理工作，具有初步的項目規(guī)劃和研究開發(fā)能力的高級工程技術人才。

二、土木工程專業(yè)與建筑設備工程的聯(lián)系

房屋建筑是土木工程內容之一，而建筑設備工程是房屋建筑中不可缺少的組成部分，必須與建筑、結構相互配合才能發(fā)揮建筑物的應用功能。各種建筑設備工程都離不開管道，在建筑物中要安裝這些管道，不可避免的要穿越墻體、樓板和基礎，土建施工中要預留穿過樓板的孔洞，如果沒預留，臨時鑿洞，既浪費勞動力又影響施工質量，這些說明了土木建筑工程與設備工程之間有著密不可分的關系，土木施工技術人員必須對設備工程知識有一定的掌握和了解。

三、土木工程專業(yè)建筑設備工程課程內容在教學中存在的問題

（一）課程內容與土木工程專業(yè)聯(lián)系不大，與專業(yè)其他課程有重疊

建筑設備工程是土木工程專業(yè)的一門應用性專業(yè)技術課程。學生學習的目的在于掌握建筑設備工程技術的基本知識和基本理論，具有綜合考慮和合理處理各種建筑設備與建筑主體之間關系的能力，從而能做出適用、經濟的建筑設計。該課程并不要求土木專業(yè)學生掌握建筑設備工程技術的理論基礎和相關各類工程的設計計算。如在課程中，設置了室內給排水管網、室內供熱管網，以及通風管道等有關建筑設備工程設計計算的內容，這些內容是建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)的核心內容，而對于土木工程專業(yè)，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標，不要求學生具有建筑設備工程設計的能力。

此外，課程中對流體力學、傳熱學、電工學基本知識的講述占用了一定篇幅，這三門課是建筑設備工程的專業(yè)基礎，這些知識的學習有助于學生掌握建筑設備基本知識，而該課程本身內容較多，且在土木工程專業(yè)開設的流體力學和電工學課程中已有講述，課程中這部分內容的設置既占用了學習時間又分散了學習精力［2］。

（二）課程中與土木工程專業(yè)有關的內容范圍較小

根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標，土木工程既包括房屋建筑工程也包括橋梁隧道工程，因而與土木工程有關的設備工程既有房屋建筑內的設備工程，也有與橋梁道路有關的室外設備工程。現(xiàn)有的《建筑設備工程》教材主要包括建筑給排水、供暖工程、通風空調、電氣照明等內容。這些內容主要是房屋建筑內的設備工程，只涉及了與土木工程專業(yè)有關的部分內容，而對于與房屋建筑外的土木工程有關的設備工程沒有講述。如課程中涉及到供暖工程，只講述了室內采暖，沒有室外采暖管網的布置敷設以及施工安裝等內容，而這些內容涉及到管溝的建造以及與室外構筑物、交通線路、各種管道的相互協(xié)調等，與土木工程有一定聯(lián)系，有助于培養(yǎng)學生的專業(yè)技能。

12高等建筑教育2012年第21卷第6期

王利霞土木工程專業(yè)建筑設備工程課程內容改革研究

（三）課程中關于各種系統(tǒng)工程施工圖識讀的內容較少

對土木工程專業(yè)而言，建筑設備工程課程重點應放在建筑設備與建筑主體結構的關系，以及建筑設備與建筑施工技術的結合上，而建筑設備工程施工圖能充分反映這兩個方面的內容。在現(xiàn)有的教材中，具有專業(yè)針對性的教材很少，各種專業(yè)使用的建筑設備工程教材內容基本相同，教材中沒有完整的室內外給排水施工圖、室內外供熱管網施工圖、空調和通風系統(tǒng)施工圖，以及這些圖紙的識讀方法，教材中關于各種建筑設備工程施工與土建施工相互配合的內容也較少。土木專業(yè)的學生看不懂設備施工圖，在施工過程中難以實現(xiàn)設備與結構、建筑外形的相互協(xié)調。

四、土木工程專業(yè)建筑設備工程課程內容改革建議

（一）刪去各個系統(tǒng)水力計算內容，刪去課程中流體力學和電工學相關知識

建筑設備工程課程涉及內容繁雜，包括采暖、通風空調、室內給排水、燃氣供應以及相應的專業(yè)基礎知識—熱工流體知識。內容幾乎涵蓋了建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)的所有內容。內容非常多，而建筑設備工程課程對于土木專業(yè)來說并非主干課，教學時數(shù)較少，因而在較少的時間要學習較多的內容，教師和學生都很吃力，且效果不佳。因此，對于土木工程專業(yè)，應刪去供熱、給排水、通風空調系統(tǒng)的水力計算以及流體電工等專業(yè)基本知識和內容。

（二）增加室外管網的布置敷設及施工內容

建筑設備工程包括各種管網，如給排水管網、供熱管網、通風空調管網、燃氣管網等。建筑設備工程與土木工程的聯(lián)系主要體現(xiàn)在各種管網布置、敷設及施工與土木工程的相互協(xié)調上，這些內容也應該作為建筑設備工程的主要內容之一。教材不僅要講述室內管網的布置敷設，而且還應增加室外管網布置敷設及施工安裝等相關內容。

（三）將各種設備工程的施工方法和施工圖的識讀作為重點內容

土木工程專業(yè)學生學習建筑設備工程主要應強調應用型知識，在教材中，應向學生提供必要的數(shù)據(jù)、施工方法、常見質量通病及預防措施、驗收規(guī)范要求等知識，應把施工方法及施工、土建的配合作為重點內容，在教材中應增加各種系統(tǒng)的施工圖，強化學生的識圖能力。

五、結語

在土木專業(yè)中，建筑設備工程是一門應用性的專業(yè)技術課，針對該課程內容多、課時少的特點，以及結合土木工程專業(yè)要求，對現(xiàn)有教材內容進行適當增減，突出重點內容，編寫出專業(yè)針對性強的教材，以培養(yǎng)土木專業(yè)學生具有協(xié)調建筑結構與設備施工的能力。

參考文獻：

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1 實驗實踐教學中的相關問題

從國內相關院校以及上海海洋大學工程學院工程基礎實驗、實踐教材建設情況看，目前理論與實際相聯(lián)系的內容詳實、規(guī)范實用的實驗、實踐教學系列教材十分缺乏[5]。上海海洋大學經過幾年的實踐教學探索，雖然取得一些成績，但也存在需要改進與完善的問題：首先，在實驗、實踐教材建設上沒有系列化，正式出版的實踐教材很少；其次，實驗實踐教學內容缺少深度和層次性，缺乏相關課程群組的關聯(lián)與集成，較常采用傳習性、因襲性的教育方法，缺乏對學生探究問題的鼓勵；再次，實驗實踐教學考核模式單一，缺乏考核的層次性和多樣性，采用所有學生按部就班地做一樣的案例的方式較多，不利于學生綜合能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)[6]。

為了解決上述問題，實現(xiàn)上述目標，就要更好地發(fā)揮高校本科實驗實踐教學的作用。工程力學基礎尤其是工程流體力學是海洋類大學的重要基礎課程，本文以工程力學基礎課程（工程流體力學）為主要研究對象，通過對本課程大綱、環(huán)節(jié)模塊以及相關課程群的梳理，調研分析現(xiàn)行課程實驗實踐內容、條件以及不足之處，利用模塊化層次化的架構，探索實驗實踐中的管理與運行機制。鑒于上海市教委對大學生創(chuàng)新的鼓勵與項目的加大投入，本文提出對基于大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗實踐教學優(yōu)化管理方案的研究，通過本科生創(chuàng)新思路、想法以及項目的綜合分析利用，推動實驗實踐教學體系的優(yōu)化進程。針對實驗實踐環(huán)節(jié)條件與教材完善，學生創(chuàng)新思想引導理論教學與實驗實踐內容深化，以及實驗實踐教學多方式靈活考核方法等方面展開探索，對現(xiàn)行工程力學基礎課程實驗實踐教學的優(yōu)化管理進行研究。

2 基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學優(yōu)化管理方法

針對上述問題，基于大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，推進工程力學基礎課程實驗實踐教學的優(yōu)化管理模式，優(yōu)化工程綜合類本科實驗實踐教學質量的關鍵領域和薄弱環(huán)節(jié)，優(yōu)化本科實驗實踐教學的管理模塊與層次，更好地為學校教學綜合管理提升以及本科學生能力培養(yǎng)和素質提高提供服務和參考。

方法實施的主要流程包括：

1）以工程流體力學專業(yè)基礎課程為對象，分析現(xiàn)有教學大綱，理清各個環(huán)節(jié)模塊關系，研究構建學校、學院其他與之相關的課程群模型，完成與工程流體力學課程內容匹配與互補的體系架構；

2）總結現(xiàn)有實驗實踐課程開設情況與條件，分析與現(xiàn)有課程群組的關聯(lián)關系，總結尚缺的環(huán)節(jié)條件；

3）調研分析現(xiàn)有大學生創(chuàng)新項目，結合工程流體力學理論課程與實驗實踐課程，完善更新實驗實踐教學系列教材；

4）以現(xiàn)有大學生創(chuàng)新思想需求及項目為基礎，深化擴充現(xiàn)有實驗實踐教學案例、內容、環(huán)節(jié)及模塊；

5）按照模塊化訓練模式，主要包括基礎訓練模塊、專業(yè)訓練模塊以及綜合訓練模塊來進行。

3 實施效果及分析

以上海海洋大學大三下學期本科學生為對象，針對開設的工程流體力學理論課程與實驗課程、物流系統(tǒng)建模與仿真實踐課程，采用上述方法，具體步驟如下。

1）整理大學生創(chuàng)新思想及項目，融入實驗實踐課程內容中，推進完善教學內容。

2）基于層次化、模塊化的遞階式研究方法，分析并構建工程力學基礎課程本科實驗實踐教學的優(yōu)化管理機制與體系。

3）結合理論教學條件內容，在基礎訓練模塊中，所涉及的實驗實踐內容主要是操作性實驗，此類實驗著重培養(yǎng)學生對應用及專業(yè)基本知識的理解和掌握，培養(yǎng)學生嚴肅認真的態(tài)度并為后續(xù)課程的學習提供基礎知識。

4）在專業(yè)訓練模塊所涉及的實驗實踐內容主要是分析設計性實驗，此類實驗著重訓練學生運用所學知識和獲得的基本的實驗技能，綜合多課程群組的綜合知識，在教師指導下對專業(yè)知識的全面理解和掌握，培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力以及創(chuàng)新思維設想。

5）在綜合訓練模塊中所涉及的實驗實踐內容主要是綜合性實驗，結合現(xiàn)有和預想的創(chuàng)新思路項目，此類實驗著重把理論知識和實際運用結合起來，接近實際工作，并深化學生在前兩個模塊中掌握的實驗方法和操作技能，培養(yǎng)學生的綜合分析能力和創(chuàng)新能力。

6）利用實驗與問卷調查結合的方法，驗證所獲得的研究成果的有效性和實用性。

方法通過兩屆學生課堂實施進行驗證，實施過程中的課堂效果與學生表現(xiàn)良好，課堂質量以及互動明顯提升。分別對兩屆4個班的48名學生進行抽樣問卷調查，通過結果分析顯示：42名學生喜歡基于大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗實踐課程改革模式，3名學生選擇一般，3名學生選擇不喜歡而更習慣于傳統(tǒng)教學方式；43名學生認為該方法值得推廣到其他相應課程，4名選擇一般，1名選擇不值得推薦；對于存在的問題，學生反映較多的是除了大學生創(chuàng)新思想引導，還應加入更多的工程案例，因此融入合適的工程案例是繼續(xù)改進的內容；同時學生通過課程引導，思路源于課程實驗與實踐，新增獲5項大學生創(chuàng)新項目。

4 結束語

本科實驗實踐教學是培養(yǎng)大學生動手能力、創(chuàng)新能力以及解決分析處理實際問題能力過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，而大學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與實驗實踐教學的管理機制是相輔相成、密不可分的。以工程流體力學實驗實踐課程為例，本文提出的基于大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法在于改革優(yōu)化現(xiàn)有的工程力學基礎實驗實踐教學管理體制和運行模式，突破實驗實踐教學傳統(tǒng)的不適應新形勢的管理理念，創(chuàng)造新的人才培養(yǎng)模式，多角度全方位為學生實驗實踐教學管理與質量的提升提供參考?；诖髮W生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，促進本科實驗實踐教學質量及管理機制的有效運轉與提升，在全方位培養(yǎng)學生創(chuàng)新項目與能力的基礎上，更好地推動工程力學基礎課程本科實驗實踐教學的完善運轉，更好地為學校其他專業(yè)課程的實驗實踐教學管理給予借鑒與參考。

參考文獻

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篇6

【關鍵詞】礦山安全工程；實踐教學；數(shù)理力學

一、礦山安全學科分類及屬性

礦山安全工程是以礦山生產過程中發(fā)生的人身傷害事故為主要研究對象，在總結、分析已經發(fā)生的礦山事故經驗的基礎上，綜合運用自然科學、技術科學和管理科學等方面的有關知識，識別和預測礦山生產過程中存在的不安全因素，并采取有效的控制措施防止礦山傷害事故的科學技術知識體系。

礦山安全工程在學科門類上是礦業(yè)工程的一個分支，跟采礦工程同屬于一級學科礦業(yè)工程下面的二級學科。因此，從學科屬性和性質上來講，礦山安全工程專業(yè)知識體系的構建也應當遵從礦業(yè)工程知識體系構建的學科規(guī)律。

現(xiàn)如今，煤礦開采工藝已較為成熟，但是安全性制約了高效性的發(fā)揮，主要體現(xiàn)為，隨著開采深度的增大，地應力、瓦斯、構造等地質條件惡化，帶來了沖擊地壓、瓦斯突出、熱害、水害、火災等災害進一步加劇，這對煤礦安全技術提出了新的挑戰(zhàn)。如前所述，煤礦生產的新特征對礦山安全工程技術提出了新的要求和挑戰(zhàn)。

二、礦山安全教學中存在的問題

當前淡化專業(yè)，寬口徑、通識教育的導向下，很多屬于采礦學科的專業(yè)課被一再削減，課程的難度也大大降低。課程太多，學時數(shù)不夠，艱深課程概論化導致的。在通識教育的倡導下，很多本該扎扎實實細致 講授的數(shù)學物理類、力學類課程只能概論化，甚至完全不講。而這些較為難懂的課程正是后續(xù)課程的基礎，更是學生今后向上攀登的基石，缺少了這些硬功夫，學生很難再上一個臺階。

現(xiàn)行礦山安全專業(yè)大中專教育中還存在的問題是，學生的數(shù)理功底普遍薄弱。在講授專業(yè)課程中發(fā)現(xiàn)，學生對課程中的理論公式普遍有一種畏難情緒，也沒耐心去認真計算推導，若放在課堂上推導又受到學時的限制，若放在課下學生自學，由于數(shù)理功底弱，學生又無法完成自學，這就產生了一個尷尬的局面。大量的文科性質、管理性質的安全管理類課程沖淡了行業(yè)專業(yè)課程，造成礦山安全工程專業(yè)學生底子薄、數(shù)理基礎弱。

此外，理論教育與實踐脫節(jié)也是許多學校礦山安全工程教學的疏漏，眾多學校著眼于基礎理論方面的學習，學生只能從書本中想象具體的操作情況，這顯然與該專業(yè)的專業(yè)需求不匹配。

三、礦山安全教學新思路建議

1.加強數(shù)理力學基礎，構建合理知識體系

只有采用嚴密定量化的力學理論才能精確計算，為工程實際提供理論和技術指導，這就需要在知識體系中重點加強數(shù)理力學知識。因而礦山安全教育應該構建合理的數(shù)理和專業(yè)知識結構，如理論力學、材料力學、連續(xù)介質力學、傳熱學、固體力學、流體力學、彈性力學、巖石力學、滲流力學、損傷力學、斷裂力學、散體力學、滲流力學等力學知識應該給予充足的學時予以講授。在強大的數(shù)理力學基礎上，學生應掌握采礦學、礦山地質學、通風學、工程流體力學、礦山壓力巖層控制等專業(yè)基礎課程。在此基礎上可適當學習安全學的一些基本課理論教學與實踐結合礦山安全工程包括礦山災害所有的防治技術，是保障礦山安全的最主要的技術手段。

2.理論教學與實踐教學相結合

理論教學以課堂講課為主，課堂專題講座和討論、影音教學和案例教學為輔。在課程講授過程中，必須使學生全面掌握礦山安全基礎知識，構建學生終身受益的知識體系。將“礦山安全工程”知識內容分為九部分內容： 礦山安全現(xiàn)狀與管理、傷亡事故發(fā)生與預防原理、礦山機電傷害事故預防技術、礦井瓦斯災害防治、礦山防火防爆、礦塵防治、礦井水害防治、礦山爆破安全、礦山救護等。在課程教學中，不局限于基本知識和基本技能的掌握，更應立足于全面提高學生素質，堅持“以提高礦山安全的綜合素質與能力”的課程教學理念，在講解基本理論、基本技術的基礎上，引用大量的案例對不同防治技術進行分析，增強學生的感性認識，促進學生積極思考，提高學生分析問題的能力。

實踐教學主要結合理論教學，開展實驗室實驗、課程設計、現(xiàn)場實習等教學環(huán)節(jié)。為學生開設相關實驗，并鼓勵學生開展設計性的綜合實驗，如礦井瓦斯抽放系統(tǒng)實驗設計、礦井火災災變時期風流變化實驗等。為提高學生應用知識解決實際問題的能力，該課程采用課程設計與現(xiàn)場實習來提高學生的實踐能力。針對課程的教學內容，開設了不同內容、不同規(guī)模的課程設計。有的設計內容需要設計圖紙，如礦井瓦斯抽放系統(tǒng)設計；有的是對某礦山事故進行分析，如利用事故樹分析礦山外因火災的原因。通過課程設計，有力提高了學生應用知識的能力。綜合性實驗注重對學生實踐能力的培養(yǎng)，結合礦山現(xiàn)場的研究項目，選擇一些與實踐緊密聯(lián)系、并具有一定難度的實驗項目，將實驗目的、實驗要求以及主要任務交給學生，學生通過自己預習理論知識，查閱資料，進行討論，掌握實驗原理、方法和步驟，組織實驗方案的實施，最后完成實驗任務。

3.改革傳統(tǒng)的考核方式

一是主要對實驗課程基本概念和常識等基礎知識的考核，采用包括內容、平時的表現(xiàn)、課堂表現(xiàn)、出勤率、回答問題等，占總分的30%。二是采用實驗報告占總成績50%考核；另一項是設計創(chuàng)新性實驗形式，它是根據(jù)課程的特點而設置的，學生可以根據(jù)自身的優(yōu)勢和特長選擇其中的實驗方法或內容，實驗、實踐教學過程中提出問題、分析問題和解決問題的能力等等，占總成績的20%。通過這樣的實驗教學改革，達到實驗教學改革的目的。

四、結語

礦山安全專業(yè)大專教育的數(shù)理力學基礎和知識結構對學生個人職業(yè)發(fā)展和對礦山企業(yè)的服務質量至關重要，此外應該重點加強學生的實踐能力教育，引導學生構建匹配合理的知識結構。才能使人才具備更強的競爭力，未來才能在礦業(yè)涌現(xiàn)出領軍人物。

【參考文獻】

篇7

關鍵詞 非均相分離；啟發(fā)式教學；工程意識；實踐教學

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：B 文章編號：1671-489X（2013）09-0099-02

Discussion on Course of Heterogeneous Separation Technology and Equipment//Sun Zhiqian， Wang Jianjun， Wang Zhenbo， Jin Youhai

Abstract Course arrangement and content of heterogeneous separation technology and equipment is introduced， and the aspects of stimulating students’ learning interests， combination of various teaching methods， cultivating students’ engineering consciousness and improving students’ practice ability are discussed to enhance teaching effect.

Key words heterogeneous separation； heuristic teaching； engineering consciousness； practice teaching

非均相分離技術及設備是中國石油大學（華東）過程裝備與控制工程專業(yè)的專業(yè)技術限選課。它涉及化學工程領域中的單元操作技術，主要培養(yǎng)學生運用粉體工程學、流體力學及相關學科的理論知識來解決化學工程領域非均相分離單元操作實際問題。筆者結合教學之中形成的對于非均相分離技術及設備課程教學方法的一些體會和感悟進行探討。

1 課程基本要求

非均相分離技術及設備的前置課程是粉體工程學和流體力學。粉體工程學亦稱顆粒學，主要介紹顆粒學的基本知識及顆粒物性的分析方法與測量技術，使學生具備將顆粒學及其理論應用于流態(tài)化、粉體輸送和粉體制備技術等工程領域的綜合能力；流體力學則主要介紹流體力學的基本概念和原理，使學生具備分析非均相分離過程所涉及的單相與多相流動特性的能力。

非均相分離技術及設備的授課目標是使學生熟悉氣態(tài)非均相物系和液態(tài)非均相物系分離的基本理論知識，掌握重力及慣性分離、旋風分離器、過濾除塵器、電除塵器、水力旋流器、靜電聚結器、液固過濾等設備的分離機理及設計計算基本方法，了解濕法捕集、懸浮液的預處理與增濃的基本方法和途徑以及離心沉降分離設備的原理，培養(yǎng)學生的工程意識及創(chuàng)新意識，為學生從事化學工程領域內非均相物系分離技術及設備的研究打下扎實的基礎。

2 教學方法探討

筆者根據(jù)非均相分離技術及設備的課程特點，結合授課經驗與體會，對非均相分離技術及設備課程的教學方法進行探討。

2.1 采用啟發(fā)式教學法，激發(fā)學生學習興趣

興趣是最好的老師。非均相分離技術及設備課程是一門專業(yè)性、理論性較強的課程，學生在學習過程中，容易出現(xiàn)提不起興致、注意力不集中等問題，嚴重影響授課和學習效果。鑒于此，在授課過程中，采用啟發(fā)式教學方法，通過列舉生活中的實例，講述其中蘊含的非均相分離原理，激發(fā)學生的好奇心和求知欲，取得較好的效果。

例如，在課程的緒論部分，從學生感興趣的核電工業(yè)入手，介紹其工藝及應用，并指出分離設備在整個工藝流程中的作用；而后逐漸深入介紹發(fā)電、采油、鉆井、西氣東輸、煉廠相關工藝及設備，并指出日常生活中的吸塵器、滾筒式洗衣機、魚缸凈化器等都是非均相分離技術的應用，激發(fā)學生的學習興趣，為后續(xù)課程的深入介紹奠定基礎。

又如“重力沉降分離設備”一節(jié)中，在闡明“增大沉降面積可以提高分離性能”的觀點時，列舉兩個生活中的實例：

【實例一】國家大劇院的殼體表面積高達3.5萬平方米，灰塵易沉降在殼體表面，形成“高性能的露天重力沉降器”。

【實例二】黃河發(fā)源于青藏高原，延綿5000多公里，途徑9個省份，最終在東營墾利匯入渤海。黃河中上游河流流道窄，流速快，夾帶大量泥沙匯至下游，在入?？趨R入渤海后沉降面積急劇增大，流速趨緩，河流中泥沙得以沉降，而黃河入?？诘膬汝懨娣e也因為泥沙沉積而不斷增加。

生活處處有物理，留心觀察皆學問。通過生活實例，啟發(fā)學生運用非均相分離原理給出合理解釋，激發(fā)學生的學習興趣，使他們主動參與到課堂討論與學習之中。

2.2 采用板書、PPT課件、視頻教學相結合的教學方式

隨著計算機技術的普及，高校普遍采用PPT課件進行課堂教學。雖然PPT課件具有信息量大、方便快捷等優(yōu)點，但是知識點講解速度較快，尤其在講解理論推導內容時，絕大多數(shù)學生只能被動接受，遠遠跟不上教師的授課思路，聽課效果較差。因此，對于課程中理論推導內容，應輔以板書教學。對于非均相分離設備的內部結構以及多相流動與分離過程的教學，如油氣水三相分離器以及臥螺離心機的分離過程等，則可以采用視頻教學法。

例如，在講授“旋風分離器”一節(jié)時，對于旋風分離器的分離原理、主要結構形式、分離器內部流場和濃度場分布規(guī)律、旋風分離器分離性能的影響因素、旋風分離器的設計方法，以及旋風分離器的磨損及防磨措施等知識點，采用PPT課件進行講解；對于旋風分離器的相似準數(shù)、分離理論、阻力系數(shù)、壓降計算等知識點采用板書進行授課；對于旋風分離器內部氣固兩相流動形態(tài)、旋風分離器的工業(yè)應用等內容通過視頻進行教學。板書、PPT、視頻相結合的教學方法，可以合理安排教學進度，深入講解各部分知識點，取得良好效果。

2.3 緊密聯(lián)系工程實際及科研項目，培養(yǎng)學生工程意識

非均相分離技術及設備主講教師均為中國石油大學（華東）多相流分離課題成員，長期從事多相流分離技術及裝備的研究，先后承擔或參與了多項與分離過程和裝備有關的技術研發(fā)和項目設計，并已取得多項成果，積累了豐富的實踐經驗。在教學過程中，不僅要教授各類分離設備的分離原理、分離過程、設計方法以及設備分離性能的影響因素，更要緊密聯(lián)系工程實際，結合科研項目研究內容以及最新科研進展，培養(yǎng)學生的工程意識。例如，在講授“旋風分離器”一節(jié)時，給學生講述課題組研發(fā)PDC、PSC型旋風分離器的過程；在講授“水力旋流器”一節(jié)時，結合課題組在新疆風城油田進行的工業(yè)實驗進行講解。通過相關工程項目的介紹，培養(yǎng)了學生的工程意識和創(chuàng)新意識，深化了教學效果。

2.4 增設實踐教學環(huán)節(jié)，鍛煉學生動手能力

中國石油大學（華東）多相流分離實驗室現(xiàn)有實驗室面積約1200平方米，擁有完備的實驗分析儀器，如LS230激光粒度測試儀、PH50系列數(shù)字顯微成像系統(tǒng)、TU-1901雙光束紫外可見分光光度計、PIP6.1顆粒圖像分析儀、MT1000多功能粉體物性分析儀、多功能原油含水自動測量儀、DE-100L型實驗室高剪切分散乳化機、QBZY-1型全自動表面界面張力儀等與非均相分離技術相關的測試儀器。

實驗室擁有旋風分離器流場及性能測試實驗裝置、直流式低速風洞、旋液分離綜合試驗研究裝置、旋液分離熱態(tài)高溫試驗研究裝置、氣液旋流分離試驗研究裝置、重力聚結分離裝置等多套實驗裝置。非均相分離技術及設備課程設有4學時的實踐學時，學生通過參觀實驗室的儀器設備、觀摩實驗過程，可以加深對于所學非均相分離知識的理解。此外，實驗室內部分實驗儀器和實驗裝置向學生開放，學生可以參與到實驗中來，鍛煉了動手能力，切實做到學以致用，強化了學習效果。

篇8

上海交通大學

力學學科形成了各具特色、實力雄厚的四個二級學科：流體力學、固體力學、一般力學與力學基礎和工程力學。此外，生物力學是力學與生物、醫(yī)學相結合的交叉學科，其中研究與人類心血管疾病成因及診治相關的血流動力學是發(fā)展較快的領域之一，該方向屬于當前國際前沿。

材料科學與工程是上海交大的傳統(tǒng)優(yōu)勢學科，前身是冶金系，下設3個二級學科，其中材料學、材料加工工程被評為國家重點學科。

機械工程學科培養(yǎng)了數(shù)以萬計的專業(yè)技術人才，擁有機械制造及其自動化和機械設計及理論2個國家重點學科，整個學科的實力都非常強大。

控制科學與工程學科以其科研覆蓋面寬、綜合實力強、人才梯隊結構合理、培養(yǎng)高層次人才數(shù)量多、質量高而列居國內同類學科前茅?？刂评碚撆c控制工程、模式識別與智能系統(tǒng)2個學科從1987年開始就一直是國家重點學科。

創(chuàng)立于1943年的船舶與海洋工程學科，已形成了一批在全國乃至世界領先的優(yōu)勢學科，造就了一批以院士為核心的著名學科帶頭人，成為了我國學科門類齊全、綜合研究實力雄厚、獨具特色的船舶與海洋工程科研和教學基地，享有很高的學術聲譽。

西安交通大學

機械工程學院是西安交通大學歷史最悠久、實力最雄厚的學院之一，優(yōu)勢專業(yè)主要有機械制造及其自動化、機械設計及理論、機械電子工程等學科。

電氣工程學院是我國高校同類學科中創(chuàng)建最早、學科設置最全的學院之一，歷屆畢業(yè)生中有近30人成為院士，應屆畢業(yè)生一次性就業(yè)率非常高，學生知識能力強，頗受企業(yè)青睞。

能源與動力工程學院是西安交通大學的“品牌”學院，其能源動力學科實力強大，在全國都是數(shù)一數(shù)二的，擁有熱能工程、流體機械及工程、動力機械及工程、制冷及低溫工程4個優(yōu)勢專業(yè)，基本覆蓋了所有能源類專業(yè)方向。該學院的學生畢業(yè)后一般都進入電力、能源等企事業(yè)單位工作，收入高。

管理學院在全國同領域非常知名，工業(yè)工程專業(yè)具備了工科的扎實基礎和管理學的思維方式，頗受企業(yè)好評，出國率是同類高校中最高的。

電子與信息工程學院是涵蓋電子信息領域幾乎所有新興工程學科在內的一個學院，通信工程、自動化、計算機科學等專業(yè)每年都備受Google等知名跨國企業(yè)的青睞。

北京交通大學

北京交通大學原本屬于鐵道部，現(xiàn)劃歸教育部，運輸在全國排第一，源于和鐵路的淵源，交大可以說是目前全國僅有的和鐵路聯(lián)系密切的學校，全校各專業(yè)幾乎都和鐵路相關，所以一些原鐵道部企業(yè)最認可交大，交大每年有相當數(shù)量的畢業(yè)生會去這些企業(yè)。

交大的特色還在于和鐵路的相關專業(yè)，比如電信學院的通信、信號，土建學院的橋梁、隧道，機電學院的車輛工程，運輸學院的運輸、交規(guī)、物流，經管學院的企管、會計等。

電信、經管很知名，每年報名人數(shù)很多。理學院也有很不錯的學科。

西南交通大學

交通運輸學院擁有交通運輸工程國家重點學科，在地鐵、物流配送、人機和環(huán)境工程、智能交通技術等方面擁有不可代替的地位。上海磁懸浮列車、長江三角洲之間的子彈頭列車，這些先進的交通工具代表著未來鐵路交通發(fā)展的方向，而西南交大正是在這方面有著優(yōu)勢。

電氣工程學院主要從事電氣工程學科和電子信息學科的科學研究和人才培養(yǎng)工作，電力系統(tǒng)及其自動化是國家級重點學科，地鐵主要是依靠電力能源運行，因此許多電氣學院的學生被聘請到各地鐵運營大市。電氣學院的磁懸浮列車與懸浮技術研究所等重點研究所和實驗室可是幾塊金字招牌，磁懸浮列車的研究國內第一，世界領先。

西南交通大學的前身是我國高校最早成立土木工程系的，現(xiàn)在的西南交大土木工程學院有國家重點學科橋梁與隧道工程學，國家級特色學科土木工程等優(yōu)勢專業(yè)，結合西南地形復雜的特點正在發(fā)揮著不可替代的作用。

北京航空航天大學

航空科學與工程學院是北航最有名的學院，下設飛機系、人機與環(huán)境系、流體力學研究所、固體力學研究所4個系所，支撐起了北航的學術高峰。

材料科學與工程學院的學生主要是和飛機、航天材料打交道，擁有大量省部委材料學重點實驗室，如民航安全技術重點實驗室等。材料科學與工程專業(yè)還是國家一級重點學科。材料不僅應用在航空航天領域，還可以廣泛應用于建筑等民用行業(yè)，就業(yè)范圍非常廣闊。

能源與動力工程學院原名動力系，擁有一批獲得國內同行業(yè)公認的高級學術帶頭人作為學院的師資主體。

宇航學院堪稱航天人才的搖籃，有飛行器設計與工程、飛行器動力工程和探測制導與控制技術三個本科專業(yè)，課程設置的特點都是以“平臺課方向課”的模式構建，大大拓寬了學生的知識面，提高了學生的適應能力和專業(yè)能力。

計算機學院是一個特別鼓勵學生發(fā)揮自己的創(chuàng)新能力，展現(xiàn)自己才華的地方，其計算機科學與技術專業(yè)也是國家一級重點學科。

南京航空航天大學

飛行器設計是南京航天大學最著名的專業(yè)，也是歷年學校招聘會上最受矚目的熱門專業(yè)，建有我國直升機技術研究方向唯一的國家級(國防)重點實驗室，建有國內唯一專門從事航空智能材料與結構研究的航空重點實驗室以及CAD中心、結構振動兩個部門開放實驗室。

飛行員專業(yè)是這個學校最牛的專業(yè)，學校與多家航空公司聯(lián)合，對學生實行訂單式培養(yǎng)方式，共有“31”和“22”兩種招生模式，采取國內國外兩部教學，如“31”就是學員前三年在國內校本部進行飛行專業(yè)基礎理論知識學習和基本技能訓練，第四學年派送到國外飛行學校進行為期一年的飛行訓練，并取得中國民航總局認可的符合多發(fā)儀表等級要求的國外商業(yè)飛行員駕駛執(zhí)照。

電氣工程及其自動化專業(yè)雖然起步較晚，但發(fā)展十分迅速，且前景很好，擁有航空電源航空科技重點實驗室，建立了中航一集團和中航二集團技術工程中心，相關研究領域在國內也具有重要影響力。

中國海洋大學

海洋環(huán)境學院是中國海洋大學最具海洋特色的學院，包括國家級重點學科海洋科學和環(huán)境科學，其中海洋學本科專業(yè)是“國家理科基礎科學研究和教學人才培養(yǎng)基地”首批15個基地之一。

生物科學專業(yè)屬國家級特色專業(yè)。生物系是山東省重點學科和國家生物學一級學科的重要組成部分。聯(lián)合國教科文組織中國海洋生物工程中心也設在本系。

軍事海洋學是海洋學與軍事學相結合的新興學科。它以軍事作戰(zhàn)需求為牽引，以海洋學的基本知識和研究方法為基礎，研究如何利用海洋要素的變化規(guī)律為軍事作戰(zhàn)服務。

此外，中國海洋大學的水產、水產品加工及貯藏工程專業(yè)也是非常具有優(yōu)勢的專業(yè)，是國家級重點學科；水產養(yǎng)殖學、海洋技術、港口航道與海岸工程、會計學等專業(yè)屬國家級特色專業(yè)。

大連海事大學

大連海事大學的航海技術專業(yè)可謂久負盛名，實力非凡，1983年聯(lián)合國開發(fā)計劃署和國際海事組織在學校設立了亞太地區(qū)國際海事培訓中心，1985年設立世界海事大學大連分校。

如果說航海學的是開船，那么輪機學習的就是如何修船了。輪機管理（輪機工程）專業(yè)現(xiàn)設有輪機管理和船機修造兩個專業(yè)方向，屬于國家級重點學科。由于這個專業(yè)自身的特點――工程部件精確度要求較高，所以對所招收學生的要求也是格外高。

法學院是遼寧省人大常委會立法顧問單位，其中海商法專業(yè)在國內同類法律高校中是首屈一指的，也是大連海事大學進校要求分數(shù)最高的專業(yè)。它培養(yǎng)的學生不僅要求具有扎實的英語和法學基礎，而且還要求熟悉海運及相關業(yè)務，精通海商、海事法律，能夠將所學的知識運用于實踐中。

海事管理學科主要培養(yǎng)的是負責水上安全運輸監(jiān)督管理的專業(yè)人才，學生畢業(yè)后一般進入海事局、海上監(jiān)察、港口監(jiān)察等單位工作，是海上運輸?shù)牡谝坏婪谰€。

海上物流專業(yè)是解決港口運輸、海洋運輸?shù)母鞣N問題的學科，備受歡迎。

長安大學

公路學院是長安大學最好的學院，是我國公路交通建設行業(yè)學科最齊全、專業(yè)配套規(guī)模最大的公路交通學院。公路學院公路建設學科與技術學科均列入國家“211工程”重點建設行列，學院還是全國交通系統(tǒng)監(jiān)理工程師、造價工程師、檢測工程師和公路交通高新技術培訓基地。

汽車學院也是長安大學很牛的學院，載運工具運用工程是國內為數(shù)不多的幾個權威學科點之一，只有西南交通大學、北京交通大學可與之一爭高下。學院有自己唯一的汽車高速實驗環(huán)道和綜合測試場，給學生們提供了很多實驗機會，讓學生在賞車、鑒車、試車的樂趣中發(fā)現(xiàn)和學習。

資源學院、建筑學院、工程機械學院等都是在公路交通這一大學科的基礎上不斷細化而建立起來的，從地質勘探到建筑開發(fā)，與公路交通相關的各個方面都可以在這里找到強勢專業(yè)學科作支持。

篇9

[關鍵詞]機械結構；設計方法；設計原理；智能化

中圖分類號：TH111 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）25-0175-01

一、引言

從18世紀以來，機器逐步代替人力勞動，用于做功或轉換能量。做功的機器不僅大大提高了勞動生產率，而且很好地保證和提高了產品的質量。由于機器實現(xiàn)的能量轉換，人們發(fā)明了多種多樣的工作機械，提高了人類的生產水平，改善了自己的生活條件。機器的設計是由具體的機構物化為實體的產品，以提供用戶所要求的使用功能。因此，機械的結構設計是產品設計的重要一環(huán)，在機械設計課程中，機械結構設計也是非常重要的教學內容。在機械結構的設計中，應“勤于學習、善于思考、勇于探索、敏于創(chuàng)新”，以偉大的接納之胸懷學習前人成果，并以開拓的精神實現(xiàn)偉大的創(chuàng)造。機械結構的設計不是具體案例的機械堆砌，而是有其內在的知識基礎、設計的方法和物理原理。本文擬從機械結構的設計方法和設計原理兩個方面，討論機械結構設計的內在知識和結構創(chuàng)新的基本途徑，但本文不討論機械制造工藝性對機械結構的要求。

二、機械結構設計的方法

1.經驗設計。從現(xiàn)代科學誕生以來，機械科學與技術已有300年的歷史。機械的連接結構、傳動結構和支撐結構等已經積淀有汗牛充棟的實踐案例，但如何掌握這些案例的基本原理和設計方法，而不是記憶這些案例的具體結構設計，這是經驗設計中的關鍵。具體的產品設計，例如車床，其結構設計可以參考前人的設計圖紙，這對于提高設計效率，汲取前人經驗、避免犯前人的錯誤具有實際意義。通過借鑒前人的經驗，可以吸收他人的結構創(chuàng)新方法，同時也拓寬了自己的設計思路。隨著機械結構數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)和搜索方式的更新，對他人的相關結構設計的學習將更加方便。經驗知識是結構設計的寶貴財富，也是公司的知識資產。通過對國內外同類型專利知識的學習，也是一條提升自己結構設計能力的途徑。另一方面，要注意避免侵犯他人的知識產權。“古人傳下來的學問，就是裝在船里的貨物?，F(xiàn)在的新潮流、新趨勢，就是行船的風?！痹趯W習他人的結構設計創(chuàng)新點的基礎上，設計者應有自己的革新與發(fā)明、自己的創(chuàng)造。

2.理論設計。機械結構設計的理論方法，討論的是機械結構設計的理性方法，具體的有：模塊化和組合化設計、復合化設計、分級結構設計、載荷均布性設計和變結構設計。隨著結構優(yōu)化、結構可靠性和概率設計等方面的發(fā)展和具體應用，機械結構的理性設計方法也在不斷的推陳出新。

模塊化和組合化設計。一臺機器總體是由提供不同功能的結構單元有機的組合而成，因此模塊化的以及模塊之間的組合化就是早期的方法之一。在復雜的機電系統(tǒng)和設備中，模塊化和組合化的設計理念是有效的結構設計方法，同時也是機械制造的方法之一。例如，組合航空母艦的設計概念；我國的組合化機床的設計在上世紀70年代就已經取得了很大的成功。模塊化和組合化，一般是按功能單元、結構單元來劃分模塊，然后組合起來成為一臺機器。

復合化設計。復合化的基本特點就是將兩個或兩個以上的功能零件組合成一個部件或構件來設計，其功能可以是運動功能、承載功能等。例如，組合凸輪結構的設計就是將兩個凸輪設計成一個零件；一根連桿在組合結構中同時作為兩個或兩個以上機構的結構件。復合化方法可以降低機械的制造成本、減輕機器的重量、縮小機器的尺寸和降低產品的成本。

分級結構設計（層次化設計）。復雜的制造設備是由分級的機械結構組成，大功能層次的結構是由若干個分功能結構組成。層次化不僅是功能樹結構的要求，而且也是制造工藝對結構設計的要求。例如，床頭箱由多個輪系組成，而每個輪系又由次一層次的系統(tǒng)組成。復雜機電產品的設計，例如組合挖掘機的設計，集推土機和挖掘機的功能在一起，而共用一個動力系統(tǒng)，在執(zhí)行系統(tǒng)處分開。層次化結構設計方法在構想分級結構階段，能夠幫助設計者厘清思路，從而找出結構設計的關鍵點，集中解決結構設計中的難點問題。

載荷均布性設計。由于機械結構設計的特點，希望載荷分布均勻，充分發(fā)揮材料的機械力學性能或者取得降低最大載荷的目的。例如，修形齒輪的設計、對數(shù)滾子的設計，為了取得接觸應力的均布，從而修形零件，實現(xiàn)結構的優(yōu)化設計。行星齒輪減速器的設計也體現(xiàn)了載荷均布性的設計理念，從機構運動學來看只需一只行星齒輪；然而從受力平衡、承載能力和提高齒面的抗磨損來說，三只行星齒輪的結構設計更好。

變結構設計。機械結構的創(chuàng)新常常采用變結構的方法，變結構可以改變機械結構的功能，例如，非圓連接形式的成形連接、曲柄滑塊結構設計變?yōu)檗D動導桿結構設計。變結構可以改變實現(xiàn)功能的形式，例如徑向柱塞泵和軸向柱塞泵的設計。變結構也可以降低機器的設計成本，例如利用死點的桌面支承設計。

3. 模型試驗設計。相似模型試驗設計。基于機器物理模型的相似，運用相似科學理論，對于大型的機器設備進行模型試驗設計。通過模型結構設計和試驗分析，獲取機械結構的可靠性、并預測機器的工作性能。模型相似的設計方法已在工程領域有廣泛的運用，例如大型水輪機組的結構設計。通過制造大型水輪機組的模型，測試試驗模型的工作性能以及其可靠性等指標，優(yōu)化水輪機組的結構設計和工作能力。機械結構的設計方法不是一成不變的，而是隨著人們的發(fā)明和新的科學原理的發(fā)現(xiàn)，在日新月異地發(fā)展，不斷出現(xiàn)新的機械結構設計方法，同時對前人的機械結構設計進行革新。

三、機械結構設計的原理

機械結構的設計必然要依據(jù)技術科學的原理，例如：理論力學原理、材料力學原理、彈性力學原理、疲勞力學原理、流體力學原理、熱力學原理、摩擦學原理、聲學原理、智能原理和一切可能的新物理原理。這里討論以上各種原理在機械結構設計中的應用，以期總結機械結構設計的常用原理，討論機械結構設計的原理在今后結構創(chuàng)新設計中的可能性。

理論力學原理。理論力學是機構設計的基礎理論，對于機器的運動學和動力學分析，得到的結構必然反映到機械結構的設計中來。例如，軸承轉子系統(tǒng)動力學的設計，其動力學及其穩(wěn)定性的設計，要求修改軸承的設計和軸的鋼度設計。

材料力學原理。機械零件的強度和鋼度設計是基于材料力學理論的，強度或鋼度不足時，就需要修改零件的結構設計。例如，齒輪輪齒接觸強度和齒根彎曲疲勞強度的設計，當齒面接觸強度不足時就要求增大小齒輪的分度圓直徑；當齒根彎曲強度不夠時就要求增大齒輪的模數(shù)。

彈性力學原理。彈性力學分析是零件應力應變計算的基礎，例如滾動軸承中滾子修形的設計，基于彈性力學的接觸分析，確定滾子的修形曲線和修形量。在機械零件的結構優(yōu)化設計中，常常用到彈性力學理論。

本文從機械結構的設計方法和設計原理出發(fā)，分析了機械結構設計的基本知識和設計準則。毋庸置疑，機械結構的制造工藝性對機械結構設計有重要的決定性。筆者認為，今后的機械結構創(chuàng)新中仿生設計和智能化是發(fā)展的重要方向。

參考文獻

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【關鍵詞】機械基礎課程；教學策略；實踐與探索

我國古代道家學派創(chuàng)始人老子有一句名言：“授之以魚，不如授之以漁。”教師想要幫助學生獲取更多的知識，不也是應該“授之以漁”而非僅僅是“授之以魚”嗎？單靠傳統(tǒng)教師給予知識的傳授，學生得到的知識是有限的，我們還需要通過在職業(yè)學校各類課程教學中實施研究性學習的方式“授之以漁”，充分發(fā)揮學生的主體地位，在培養(yǎng)學生的動手能力、科學探究能力、觀察實驗能力、獲取信息、傳遞信息、處理信息的能力、分析和判斷的能力及團結協(xié)作的能力的同時，也能充分培養(yǎng)學生的自主學習和創(chuàng)新意識，使學生成為真正意義上的學習的主人。

一、 培養(yǎng)學生的學習興趣

產生興趣是學好本課程的關鍵。只有在興趣的驅動下，才能充分發(fā)揮學生的自覺性、主動性。為培養(yǎng)學生的興趣，可結合日常生活中的具體實例來講解相關知識。如從學生熟悉的縫紉機、汽車前窗刮雨器、公交車門的啟閉、拖拉機自動卸料等入手來講授平面四桿機構；從電影放映機的卷片機構引入槽輪機構這一間歇運動機構；結合自行車、汽車的變速系統(tǒng)來介紹鏈傳動、齒輪傳動等有關內容。這些實用性很強的實例對學生有很大的吸引力，使學生既想學、又能學；既激發(fā)了其學習興趣，又調動了其積極性和主動性。巴爾扎克說：“打開一切科學殿堂的鑰匙毫無疑問是問號?！庇行У奶釂柌粌H能激發(fā)學生的學習興趣，同時還能啟發(fā)思維，激勵學生積極思考。課堂教學是師生情感交流的場所，教師要充分給予學生參與的權利和機會，充分體現(xiàn)教師的主導地位和學生的主體地位。教育家葉圣陶先生說：“所謂教師之主導作用，蓋在善于引導啟迪，俾使學生自奮其力，自致其知，非謂教師滔滔講說，學生默默取受。” 實踐證明，教師滔滔講說，嘔心瀝血，方法不當，事倍功半。尤其機械基礎這門枯燥、繁雜且不系統(tǒng)的課程，若照本宣科，不進行教學信息的雙向交流，學生必學之無味，學之困難。

二、采用多種手段，加強直觀教學

本課程涉及到許多常用機構的運動過程和機械的內部結構，為了能清晰地講解有關知識，使學生能真正了解其本質，在教學中大量應用實物、教具、錄像及多媒體技術等多種手段，增強直觀性教學，從而便于有關原理、理論知識的講解。例如，我們在講解有關鉸鏈桿機構等內容時，借助可變模型，演示桿長的變化、機架的改變與機構類型的變化規(guī)律及桿長的變化及機架的變化與機構類型間的內在聯(lián)系。我們在講授液壓傳動中的換向閥工作原理、液壓基本回路工作原理等內容時，借助自己制作的多媒體課件輔助教學，利用課件的圖文可變、生動活潑的特點，清楚的反映了換向閥工作時各油路的通斷情況。而介紹液壓回路的課件能清楚反映油液的流動方向、各控制元件的動作順序及執(zhí)行元件的工作情況，清晰、生動、直觀的講解，教學效果明顯，學生真正弄懂了許多問題，學到了有用的知識。

三、貫徹夠用原則，突出重點

《機械基礎》這門課程由三部分內容組成：（一）常用機構，（二）常用零件，（三）液壓傳動。各個內容既有自身的特點和知識體系，但他們之間也有一定的內在聯(lián)系，特別是（一）（二）部分的知識相互滲透。但學生在學習這門課時總感到內容多而復雜、知識比較散亂的感覺。怎樣使學生在學習中能抓住重點和難點，這是我們在教學中經常思考的一個問題。在這門課程的理論教學過程中，我們堅決貫徹“必需、夠用”的原則。對于理論偏深、偏多的推導、證明等內容大量刪減，而實用性較強、與生產實踐結合緊密的內容加強和多講，突出教學重點。在具體講授過程中，打破原有的編排順序，將常用的機構和常用零件的有關內容結合起來講授，加強知識的連貫性，有利于學生的理解、接受和記憶。加強有關零件的結構設計、維修、安裝、調試等內容的講解。在介紹液壓傳動的有關內容時，除了介紹液壓傳動的必備基本知識外，重點介紹液壓元件作用、安裝和維護及基本回路的作用、檢修和故障診斷等內容。這些內容正是生產第一線技術人員經常碰到、需要解決的問題。

四、加強實踐性教學環(huán)節(jié)，提高基本技能