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《计算流体动力学及其应用》课程教学改革探讨 　　摘要：建设高水平的研究生课程是研究生教学的当务之急，本文从组建教学团队，改革教学内容以及建设软件平台等方面，对研究生课程《计算流体动力学及其应用》进行教学改革，并对建设具有基础性、专业性和前沿性的高水平研究生课程中的一些具体措施和经验进行了探讨。 　　关键词：教学改革；研究生教学；教学内容；软件平台 　　中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）31-0038-02 　　 一、历史与现状 　　《计算流体动力学及其应用》是能源动力方向硕士和博士研究生的一门学科基础课程。自上世纪90年代开设以来，前后经历了三次大的变革。在1995—2000年期间，课程名为《叶轮机械的数值模拟计算》，只针对能源动力学院流体机械专业方向的研究生开设；自2001年起，课程改名为《计算流体动力学及其应用》，面向能源动力一级学科及其下属各二级学科的研究生，并成为能源动力学科方向研究生的一门基础课程；2006年以前，课程授课内容以计算流体动力学方面的原理和方法为主，选课学生主要为能源动力学科方向的研究生；从2006年开始，为适应广大研究生的选课需要，我们对教学内容进行了适当调整，辅以CFD商用软件的实例和应用，以期实现理论性与实践性并重的教学理念，并将课程面向全校研究生开放。随着计算机技术的飞速发展，计算流体动力学的应用日益广泛。众所周知，计算机硬件水平的提升，将相应地促进CFD商用软件功能更加强大，应用更加广泛，最终使得CFD商用软件得到了前所未有的发展。同时，随着研究生招生规模的扩大，使得选修《计算流体动力学及其应用》课程的研究生人数大增，从上个世纪90年代的十几个学生，到现在的一百多个学生，而且涉及众多学科，比如船海、化工、建筑、电气、交通、材料、光电等。《计算流体动力学及其应用》课程的历史与现状在一定程度上给我们将要进行的教学改革提出了新的要求，同时也为我们指明了课程建设的新方向，值得我们深入思考，并付之于实践。 　　二、课程定位 　　《计算流体动力学及其应用》作为一门研究生的学科基础课程，我们在进行改革之前，应该首先考虑它的定位。华中科技大学作为一所教育部的“985”和“211”的高校，一直以“研究型”大学著称。学校对于研究生的培养非常重视，导师为每一位研究生制定了详细的培养计划，课程的选修均有所考量。基于选修《计算流体动力学及其应用》课程的研究生人数众多，涉及的院系广泛，经任课教师讨论，申请学校研究生院同意，决定将该课程定位为高水平研究生课程。所谓高水平研究生课程，初步确立的含义为，高水平的学者，采用高水平的教材，以先进灵活的形式教授课程，旨在培养学生坚实宽广的理论基础和系统深入的专门知识。高水平课程在内容上应该具有基础性、专业性和前沿性，前沿性可以体现在任课教师结合自己的科研实践，在讲授中融入一些与课程相关的前沿内容。 　　三、教改实践 　　基于高水平研究生课程这样一个定位，我们开始着手进行课程的教学改革，具体内容包括：组建教学团队、改革教学内容、建设实践教学平台。首先，组建一支高水平、高素质的教学团队。教学团队由三位教师组成，他们均具有博士学位，高级职称。其中，课程负责人张师帅副教授，长期从事计算流体动力学及其应用方面的教学及研究工作，自2006年起，一直担任该课程的主讲教师；任课教师郭照立教授，是目前国内计算流体动力学方面的顶尖学者，国家杰出青年基金获得者，并具有较高的国际知名度。郭教授团队在国内外权威学术刊物和会议上发表科学论文100余篇，SCI收录90余篇，SCI引用1200余次；任课教师陈胜副教授是一位青年学者，在格子Boltzmann算法研究方面颇有建树。将《计算流体动力学及其应用》课程建设成一门高水平研究生课程，得到了教学团队中每一位教师的支持，大家一致赞同经常开展教学交流，学习先进的教学方法和教学手段，进一步提高教学效果。其次，我们对教学内容进行了改革。教学团队根据选课研究生人数众多，涉及的学科方向广泛，重新制定了《计算流体动力学及其应用》课程的教学大纲，确保讲授内容的基础性、专业性和前沿性。课程主要内容包括：控制方程的离散化方法、流场的求解计算方法、湍流模型及其应用、网格生成与计算技术、复杂流动的介观模型和数值方法、格子Boltzmann算法及其应用、经典CFD软件的基本用法等。而对于控制方程的离散化方法，将重点介绍有限差分法和有限体积法；对于流场的求解计算方法，将重点介绍SIMPLE及其系列算法；对于湍流模型及其应用，将重点介绍k-ε模型及其应用；对于网格生成与计算技术，将重点介绍结构网格和非结构网格的生成方法以及并行计算方法。同时，还将邀请国内外计算流体动力学方面的专家学者前来开展专题讲座。对《计算流体动力学及其应用》