“国家研究生教学成果奖”申报材料

本硕一体、资源融合的 “ 流体力学 ” 课程改革与实践 成果总结报告

刘宏升，贾 明，吕继组，张 博，解茂昭，

杨明军，东明，唐斌，贺缨

一、问题分析

1. 研究生教学存在的共性问题

（ 1 ）原有课程知识体系不尽科学 。专业基础课程内容陈旧，不能很好地 反映学科热点和前沿，教学内容往往脱离本科教学而自成体系。

（ 2 ）原有教学资源相对不足 。研究生课程缺少专用教材，教学资料不系 统，教辅资源不完善，一线教师开展教学资源建设与教学改革积极性不足。

（ 3 ）原有教学与考核模式较单一 。教学以课堂讲授为主，启发式、研究 型教学较少，师生交流不足，思想政治教育欠缺，考核以期末考试为主。

2.原研究生课程“高等流体与气体动力学”存在的问题

（ 1 ）部分教学内容过于陈旧，本硕知识体系缺少合理衔接。 原课程中绝 大多数基础概念、符号等均采用了早期外文译文中的定义，概念陈旧且与现有 本科教材的术语不符，给学生造成很大困扰，知识体系亟待更新。

（ 2 ）教学资源不足，课程教材空缺，课件过于简陋。 课程原有教学资料 是主讲教师从多部流体力学教材中节选、拼凑而成，知识点缺乏合理衔接；课

1

件极为简陋，学生很难查到与教学内容相配套的教学资料。

（ 3 ）采用课堂 “ 全程讲授 ” 与期末 “ 一纸试卷 ” 的单一考教模式。 原课程采 用教师课堂全程讲授的“填鸭式”教学模式，课堂讨论少、课后无作业，部分 学生学习较为懒散，课堂参与和课后自学积极性弱。

（ 4 ）教学与科研相脱节，缺乏有效的科教融合方案。 教师对学科前沿、 最新学术动态以及教师科研创新成果方面的介绍十分有限，无法体现研究生教 学服务于科研需求的学术特征。

（ 5 ）立德树人意识不足，在学生思想教育方面有所欠缺。 师生间讨论交 流相对较少，且大多停留在知识研讨层面，教师对学生思想状态、爱国情怀等 关注不够，未能真正落实教学育人的教育目标。

为解决上述问题，本团队自 2014 年起，以教材建设为基石，以本硕一体、 资源融合为指导，持续性地开展了教学内容、教学资源及教学模式的改革与实 践，并将教师科研创新成果、课程思政教育有机融入到课程教学，经过初期探 索性改革之后，近 4 年来成效显著。

二、解决问题的做法、实践

1.将本科与研究生教学内容相融合，构建本硕衔接的流体力学知识体系

（ 1 ）研究生教学沿袭本科教学的基本概念、符号及公式，保持知识的继

承性。 面对本硕知识衔接不畅问题，团队对研究生“高等流体与气体动力学”课 程教学中涉及的所有物理概念、符号、物理过程描述等进行了全面梳理，实现 与本科流体力学教学保持一致，并避免知识重复与赘述现象，保证本硕知识的 衔接性与继承性，形成具有能源动力类专业特色的流体力学知识体系。

2

（ 2 ）本科强调“知其然、会应用”；研究生“强调知其所以然、明机理”。 本科教学重基础，以经典流体力学内容为主，着重介绍理想流体动力学理论及 其简单工程应用；研究生教学重深度，以现代流体力学内容为主，教学重点是 气体动力学与黏性流体力学，要求学生能够掌握复杂方程推演及其机理，能够 对复杂流动问题进行机理解析，体现研究生课程为科研服务的基本特征。

（ 3 ）研究生教学内容既是本科知识拓展，也是后续专业课程的先导。 调 整本科培养方案、开设本硕贯通课，通过本科专业基础课“流体力学”、本硕 贯通课“高等流体与气体动力学”、研究生专业课“计算流体力学”及工程应 用课“计算燃烧学”的一体化建设，构建了“基础理论-知识拓展-工程应用” 三阶串联的流体力学课程体系。（图 1）。

图1. 本硕一体、知识贯通的流体力学课程体系

• 2.将线上资源与课堂教学相融合，构建本硕共享的立体化教学资源体系

• （ 1 ）完成 “ 流体力学 ” 系列教材的编著工作。 在本科层面，出版本科教材

《工程流体力学》第六版（附件2.1），在原有国家十二五规划教材基础上，

增加张量、雷诺法则等本硕衔接内容，并插入课程思政案例以及大量视频资源。

3

在研究生层面，团队历时 7 年编写了《高等流体与气体动力学》教材（附件 2.2），将本科教学内容向气体动力学与黏性流体力学拓展。在工程应用层面，

撰写《内燃机计算燃烧学》第三版专著（附件2.3），作为研究生“计算燃烧学”

课程教材（附件7.3.3），同时作为流体力学工程应用的案例资源（图2）。

图 2. 本硕一体的“流体力学”系列教材

• （ 2 ）基于多部自编教材，制作配套的教辅资源。 制定本硕系列课程的教

• 学大纲、电子教案，完成相应课件更新，编写与本硕教材相配套的习题指导， 建立单元与期末测试题库，形成系统的本硕共享的流体力学教学辅助资源。

图 3. “工程流体力学”辽宁省一流线上课程

• （ 3 ）建设 “ 工程流体力学 ” 慕课，并在中国大学慕课平台上线。 工程流体

• 力学慕课于2018年在中国大学慕课平台上线（图3），现已完成第8期教学；线

4

上慕课作为研究生课程的先导课程，在研究生教学中发挥了重要作用（网址： http://www.icourse163.org/course/DUT-1002750017）。

• 3.将课内授课与课外自学相融合，创建本硕一体的研究型教学模式

将本科教学中成效显著的研究型教学法应用于研究生教学，遵循“授人鱼

不如授人以渔”的理念，开展本硕一体化的研究型教学模式改革（附件4.2）， 具体做法与实践包括：

（ 1 ）课堂教学 “ 寓教于趣 ” ，营造和谐的学习氛围。 教师通过大量流动现 象图片、视频，让学生对复杂流动问题产生感性认识；通过引入反映流体流动 的古诗词，渲染工科课堂的文学意境，充分调动学生的学习热情（附件5.1）。

（ 2 ）采用启发式教学法，调动学生的课堂积极性。 在课堂上采用 PBL 方 法引导学生主动发现、分析并解决问题，开展启发式教学；对于复杂推导，教 师在知识铺垫的基础上启发学生独立思考，师生共同完成推导任务，该方法已 在其他专业基础课教学中得以推广并取得了良好效果（附件5.5）。

图 4. 流体力学本硕一体化教学改革研究论文

（ 3 ）采用参与式教学法，引导学生课后主动自学。 面对课程难度大、学 时少的现状，鼓励学生充分利用线上资源进行自主学习和课外参与，以学生学 习为中心，有效提升课后学习效率（图4）。

5

• （ 4 ）通过强化过程考核，构建合理完整的考评体系。 取消原“一纸试卷”

的考核方式，增设课堂测试与平时作业的过程考核指标，占比 20%，教师全程 参与过程考核评价，督促学生注重日常学习积累。

• 4.将理论教学与科研成果相融合，建立本硕融通的创新教育机制。

• （ 1 ）以 CFD 技术为载体，将教师科研成果转换为教学资源。 采用计算流

• 体力学(CFD)数值模拟，将教师在多孔介质流动、喷雾射流及燃烧数值模拟方 面的科研成果总结凝练成教学案例，探索将科研成果转化为教学资源的有效途

径（图5）。

图 5. 教师科研成果向教学资源转换案例

• （ 2 ）通过布置自主选题小论文，训练学生独立解决科学问题的能力。 自

• 主选题小论文既可以是学生未来的研究课题，也可以是自选题目，要求论文内 容涵盖流体力学基本原理、研究方法、解决思路等，以锻炼学生自主科研能力。

（ 3 ）开设科研专题讨论课，带领学生亲身体验科研真实案例。 以多孔介 质内的流动与燃烧为主题进行研讨，从数学物理模型构建、网格划分，到基本 控制方程、模型选择，再到计算结果输出与分析，真实重现数值模拟全过程， 构建完整的科学研究情境。

• 5.将思政案例与教学管理相融合，落实本硕兼容的课程思政教育

6