“流动与传热数值计算基础”教学调查与探讨.docx

“流动与传热数值计算基础”教学调查与探讨摘要：“流动与传热数值计算基础”是中国石油大学（北京）机械与储运工程学院为油气储运工程、能源与动力工程等专业的本科生开设的一门专业选修课。该课程内容脱胎于研究生课程“数值传热学”理论性较强而本科生有其特殊的知识结构和学习诉求因此想要保证该门课程的教学质量让学生学得扎实有其特殊的困难和挑战需要从教学目的、教学内容、教学手段等多方面进行研讨。本文以学习该课程的学生的匿名调查问卷为第一手反馈资料了解学生学习该门课的动机探讨影响该课程教学效果的相关因素。以学生的问卷分析结果为基础结合教师的教学体会进行了深入的分析和思考探讨了提高教学质量的方法初步归纳出对于本科生开设数值计算类课程的几点注意事项。关键词：数值计算；教学调查；油气储运工程；能源与动力工程；流动传热中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）28-0066-03一、引言“流动与传热数值计算基础”其母课程是“数值传热学”。“数值传热学”作为油气储运工程专业的研究生学位课已开设多年在提高研究生的研究水平、培养扎实严谨的研究作风方面收效显著。另一方面部分研究生反映“数值传热学”入门之初学习非常吃力原因在于该课程涉及到的数值算法及其背后的数值求解思想理解起来有难度而本科阶段由于缺乏相应课程该类知识并无接触更谈不上对数值求解思想的理解。因此造成了从本科升入研究生之初的思维习惯上的跳跃学习起来较为费力。从“数值传热学”的上述教学效果和反馈来看有必要让工科本科生接触数值计算基础知识及其在流动与传热问题中的初步应用为打算继续攻读硕士学位的同学提供一定的衔接知识使其更好地适应研究生阶段的学习同时为本科毕业直接工作的同学介绍解决工程问题的另一种思路。“流动与传热数值计算基础”这门课包含两个层次的内容即数值计算的基础知识及其在流动与传热问题中的应用。城市供暖管道与换热器内的流动与换热、原油的加热管输等这些专业背景中常见的工业过程或工艺无不与流动与传热过程密切相关[1]。如何从这些工程现象中抽象出控制方程如何采用合适的数值方法求解方程如何分析数值计算结果并应用于工程都是这门课所要讲授的重点内容。这就既需要严谨的推导能力和较强的编程能力又需要对物理问题的清晰理解。如何在有限的课时内让学生较好地掌握运用数值计算基本知识来解决实际工程问题的这一综合能力是这门课程的教学目标。为了分析影响该课程教学质量的关键因素以便积累经验、持续改进对学习过该课程的38名本科生进行了问卷调查试图从学生的反馈中发现问题从而提出有针对性的教改建议。二、“流动与传热数值计算基础”课堂教学调查及分析了解学生的学习动机才能准确把握学生对该课的预期因此问卷调查首先从学生的学习目的和对课程的预期入手。图1是对学生选修本课程的原因的调查结果。42%的学生是为了能够修满学分其次是因为该课内容可能会对今后的学习和工作有一些用处（34%）其余24%的学生是因为比较感兴趣和好奇想多了解一下。也就是说因为该课程对今后的学习工作有用或感兴趣而选修与为了拿学分毕业而选修的同学大体各占一半折射出学生“学以致用”的学习心态即在满足学分要求的现实需要基础上表现出了对课堂知识“能用”的需求。由于有了这一心态和需求也就不难理解图2反映的学生对本课程的期望。约七成同学期望通过本课程的学习为今后的学习和工作打下良好的基础（占39%）以及运用学过的理论知识解决有实际背景的物理问题（占29%）32%的同学想通过本课程的学习获得满意的分数。综合图1和图2的结果来看“学以致用”、不学空洞的知识是学生的学习目的和预期。搞清楚了学生“为什么而学”的问题后还需要摸清如何教与学才能“学得好”的问题。因此通过问卷调查让学生回答了他们心目中影响教学效果的因素。从图3反映的调查结果来看学生认为知识的难度是对该课程教学效果影响最大的关键因素（39%）。这可能是因为大多数同学虽然接触了较多的流动与传热问题（例如油气储运工程专业中的油气管流；能源与动力工程专业中的换热器、锅炉内的流动与传热）但是对于数值模拟方面的基础知识（例如有限差分、有限容积、离散格式、数值算法的稳定性等）以及对编程语言的使用不甚了了甚至根本没有接触过导致产生畏难情绪。针对学生的这一特点要求教师合理安排授课内容的覆盖范围和难易程度避免内容太多太难或理论推导过于深奥从而变成纯数学课程。课堂纪律对教学效果的影响最小（5%）说明学生都能自觉遵守课堂纪律已不构成影响学习效果的关键因素。对教学效果的影响因素还有学生的预习复习程度（32%）和教师的讲课水平（24%）。学生的预习复习程度除了其自身的主观能动性外教师如何在讲课过程中融入预习复习并调动学生的积极性也很