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流體力學起源范文1

關鍵詞：培養方案；教學計劃；滑鐵盧大學機械工程專業；湖南大學車輛工程專業

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）30-0001-04

一、引言

隨著市場經濟運行的不斷深入，企業的技術基礎、工作手段、專業化分工、工作方式、對產品的要求及制約企業發展的主要矛盾都發生了顯著的變化，這種需求的變化導致企業對大學畢業生的能力需求發生巨大的變化。目前，國內外都非常重視學生能力的培養。中國機械工程學會2012年12月的機械工程教育峰會主題就是“聚焦學生能力的培養”，大連理工大學的李志義教授提出以學生能力為導向的培養方案和課堂教學改革，從克服培養方案的十個傾向、重構培養方案的十個方面及實現課堂教學的十個轉變詳細地討論了研究型大學如何以學生能力為導向來構架專業培養方案及實現課堂教學的轉變。華中科技大學吳昌林教授提出改革課程教學方法、營造學生自主探究的環境。推進了基于主動實踐“機械設計”課程教學改革和機械設計與制作能力培養系列Project。重慶大學的陳兵奎教授將畢業要求細化到每門課程中，采用課堂講授+自學環節+專題作業+項目設計+小組討論+……的過程性評價和考試環節的終結性評價的綜合評價手段對課程教學過程和方法進行評價，并且在制度上保證期末考試在總成績比例中不超過40%。國外在十多年前就提出并持續發展和倡導了全新的CDIO（Conceiving-Designing-Implementing-Operation，即構思―設計―實現―運行）工程教育理念和以能力培養為目標的CDIO大綱。這些都說明以學生能力培養為導向的高校人才培養方案和課程教學改革已提上日程。筆者受國家留學基金委資助，在滑鐵盧大學進行研究和訪學，能夠深入院系和課堂了解該校本科教學情況。又鑒于國外大多數綜合性大學本科專業只有機械工程專業沒有車輛工程專業，筆者對比研究滑鐵盧大學機械工程專業和湖南大學車輛工程專業的培養方案和課程設置，為各高校人才培養方案和教學計劃修訂提供一定的可參考的經驗。

二、滑鐵盧大學機械工程專業培養方案

滑鐵盧大學位于加拿大滑鐵盧市，是一個以數學著名、以工科為主、以產學合作教育為辦學特色的綜合性大學。現有本科生30000人，研究生5100余名。工程院是滑鐵盧大學最大的學院，機械工程專業是工程院14個專業之一，機械工程專業本科四年的學習是在四年零八個月內完成的，每年分為秋（9月到12月）、冬（1月到4月）、春（5月到8月）三個學期，每個學期為期4個月的時間，學生需要完成八個學期的學術學期和六個學期的工作學期，沒有寒暑假。學術學期的課程由核心課程、通識選修課程和專業選修課程組成。

1.核心課程。包括學位31門學分核心課程和7門非學分核心課程。31門學分核心課程主要包括兩大類：（1）自然科學基礎核心課程6門（1門化學領域、3門數學領域、1門力學領域和1門電學領域的課程），分別是：CHE102工程化學、MATH115工程線性代數、MATH116工程微積分1、MATH118工程微積分2、PHYS115力學、GENE123電氣工程。（2）專業核心課程25門，分別是：ME100機械工程導論1、ME101機械工程導論2、ME115材料結構和屬性、ME201高等微積分、ME202工程統計學、ME203常微分方程、ME212動力學、ME219固體力學1、ME220固體力學2、ME230材料行為學、ME250熱力學1、ME262微處理器和數字邏輯器導論、ME269機電設備和電加工、ME303高等工程數學、ME321機械運動學和動力學、ME322機械設計1、ME340機械制造、ME351流體力學1、ME353傳熱學1、ME354熱力學2、ME360控制系統導論、ME362流體力學2、ME380機械工程課程設計、ME481機械工程項目設計1、ME482機械工程項目設計1。（3）7門非學分核心課程分別是研討課（ME100B、ME200A、ME200B、ME300A、ME300B、ME400A、ME400B）。這些課程內容大致包括機械工程專業的課程結構和選課方法；學校、院系的組織架構和日常運轉；學生社團；就業機會；安全教育；圍繞核心課程的主題討論；機械工程前沿研究討論及學校已做的科學研究等。*課程后面括號內的編號為課程代碼，以1開頭的代碼是大學一年級的課程，依此類推。

2.通識選修課程。需要在技術對社會的影響、工程經濟學和人文社會科學三類課程中選修4門課程。分別為：（1）技術對社會的影響類課程選修1門；這類課程有：ANTH102社會與文化人類學導論、ECE390工程設計及經濟學和對社會的影響、ENVS105環境管理與倫理、ERS215環境與可持續性評價、SOC232技術和社會變革等20門。（2）工程經濟學類課程選修1門；MSCI 261機械工程專業規定選修工程財務管理。（3）人文社會科學類選修2門；這類課程有哲學、政治學、歷史、人文、和平與沖突、人力資源管理、音樂、心理學、國際關系研究等。

3.專業選修課程。需要在六個專業方向流體力學、機械設計與固體力學、材料工程與工藝、焊接、自動化與控制、熱工程選修7門課程。大三選修3門，大四選修4門。（1）流體力學方向：ME564渦輪機、ME564空氣動力學、ME564工程設計、ME567計算流體動力學和消防安全工程、ME571空氣污染。（2）機械設計與固體力學方向：ME423機械設計、ME435工業冶金、ME542先進的動力學與振動、ME526疲勞和斷裂分析、ME538焊接的設計制造和質量控制、ME555計算機輔助設計、ME559有限元方法。（3）材料工程與工藝方向：ME435工業冶金、ME463焊接工藝、ME526疲勞和斷裂分析、ME531物理冶金應用于制造、ME533金屬及復合材料、ME535焊接冶金、ME538焊接的設計制造和質量控制。（4）焊接方向：ME435工業冶金、ME463焊接工藝、ME526疲勞和斷裂分析、ME535焊接冶金、ME538焊接的設計制造和質量控制、ME547機器人運動學動力學和控制：（可選）。（5）自動化與控制方向：ME435工業冶金、ME538焊接的設計制造和質量控制、ME547機器人運動學動力學和控制、ME548數控機床1、ME555計算機輔助設計、ME559有限元方法、ME561流體動力控制系統。（6）熱工程方向：ME452能量轉移的建筑物、ME456傳熱學2、ME459能量轉換、ME557燃燒學1、ME559有限元方法、ME567消防安全工程、ME571空氣污染。滑鐵盧大學機械工程專業的定位是培養機械工程師，機械工程師需要能處理任何運動的機器，如機器人、馬達、泵和車輛等。在所有的工業技術領域中，機械工程師都需要從工藝和系統的角度參與設計、制造、研發和維護機械的幾乎每一個階段。機械工程師需要理解力學和熱力學基本定律、力對固體和流體的影響、熱在物質內傳遞的規律、工程材料的性能以及針對特定的功能設計機械系統的能力。從以上的課程設置可以看出，滑大機械工程專業正是從培養一個合格的機械工程師的角度來設置課程的。從數學、力學、動力學、熱學、材料學、制造工藝、機械設計學、自動化和控制這些方向完成一個機械工程師應該具備的知識結構。

三、湖南大學產學合作教育的開展情況車輛工程培養方案

湖南大學起源于中國古代四大書院之一、創建于公元976年的岳麓書院，迄今已歷時千余年，故又稱“千年學府”。是一所理科基礎堅實、工科實力雄厚、人文學科獨具深厚文化背景、經濟管理學科富有特色的綜合性、開放式、研究型全國重點大學。現有本科生20400余人，研究生11000余人。車輛工程專業隸屬于湖南大學機械與運載工程學院，形成了以汽車車身、汽車底盤、汽車安全等核心內容見長的專業教學特色；推進產學研結合，實現高水平的專業教學與高水平的科學研究相結合，注重能力導向，培養工程創新人才。湖南大學車輛工程專業的學位課程由通識課程、核心課程、選修課程及集中實踐環節組成。

1.通識課程。包括通識必修和通識選修兩大類：（1）通識必修課程（思想和中國特色社會主義理論體系概論、思想道德修養與法律基礎、形勢與政策、中國近現代史綱要、基本原理、大學英語、計算機基本能力測試、計算機導論與程序設計、心理素質與生涯發展、體育）。（2）通識選修課程（岳麓講壇、文學藝術領域必選一門、社會科學領域必選一門）。

2.核心課程。包括三大類：學門核心課程、學類核心課程和專業核心課程。（1）工學學門核心課程（高等數學A、線性代數A、概率論與數理統計A、普通物理A、普通物理實驗A、普通化學）。（2）機械學類核心課程（機械工程圖學、機械原理、機械設計、理論力學、材料力學、流體力學、熱力學基礎、電工電子學、控制工程基礎、工程中的數值方法）。（3）車輛專業核心課程[汽車構造（含發動機原理）、汽車理論、汽車設計、汽車電子技術（含嵌入式系統）、汽車制造工藝]。

3.專業選修課程。包括兩大類：專業限選課程和專業方向選修課程。（1）專業限選課程選修6門[汽車導論與法規（必選）、新能源汽車基礎（必選）、機械振動學（必選）、有限元分析、工程優化設計、汽車NVH技術、汽車結構CAE技術、汽車碰撞CAE技術、汽車試驗學]。（2）專業方向選修課程：任選一個方向修課。①車身方向（車身結構與設計、車身制造工藝學、汽車空氣動力學、汽車人機工程學、車身CAD技術）。②底盤方向（汽車系統動力學與控制、汽車懸架、液壓氣壓與電傳動、汽車底盤性能仿真）。③安全方向（汽車安全技術、人體損傷生物力學、汽車安全性實驗技術、智能車輛、汽車安全仿真理論與方法）。④新能源汽車方向（電動車輛原理與構造、電動車輛設計、電動汽車動力電池技術、電驅動及控制技術、電動汽車性能仿真）。

四、對比分析

滑鐵盧大學機械工程專業和湖南大學車輛工程專業教學計劃對比見表1：

從以上的對比可以看出，滑鐵盧大學機械工程專業的課程門數和學時數都大大少于湖南大學車輛專業，尤其是通識課程部分。滑鐵盧大學每門課基本上都是每周只上3小時，可以一次上完，也可以分兩次上，由教師決定。每門課程的課程大綱（SYLLABUS）包括以下8個部分：（1）Contact Info（任課教師的聯系方式）：列出任課教師的姓名、辦公地點、電話和郵箱地址；（2）Lectures（課程講授）：列出上課的時間地點；（3）communication（交流）：明確學生跟老師交流的平臺；老師的課件、作業、實驗和課程中包括的編程代碼都會以郵件的形式上傳到UW-Learn平臺，學生通過該平臺提交作業、實驗報告和編程代碼；（4）Labs（實驗）：明確實驗的地點、時間安排、學生分組安排及實驗的題目；（5）Assignments（作業）：布置作業的題目、作業要求、提交作業的時間；有些課程還有Project的要求；（6）Tutorials（輔導）：按學生的姓氏的字母排序分組安排輔導及各組輔導的具體時間和輔導的內容；（7）Final Exam（期末考試）：明確考試的要求；（8）Grading（成績構成）：明確實驗、作業和期末考試所占的比例；基本上每門課程的期末考試的比例不會超過50%、實驗的比例會在20%左右、作業在30%左右。滑鐵盧大學本科生的課程任務很重，課后作業量很多，并且要求很嚴，必須在規定時間提交作業的，否則零分計算。每門課程有完善的TA（助教）制度。

湖南大學車輛工程專業大一大二大類招生，整個機械類的課程一樣，夯實數學力學和機械基礎，大三重在專業核心課程，大四實施方向課程，與就業和研究方向接軌，整體知識結構合理，突出了本專業的特色。從2011年開始，湖南大學要求每門課程都要在教務處課程中心建立課程網站，上傳與該課程相關的所有內容。課程大綱也必須包括以上八個部分，并且開設小班討論和助教制度，一門課尤其是核心課程實施多位老師一起上的制度，課程要求趨于合理和規范，教學質量也大幅度上升。但也暴露了一些問題，譬如助教水平參差不齊、小班討論內容不太明確、學生課時任務繁重等等。新一版的教學計劃正在針對這些問題進行修訂，相信隨著制度的規范和借鑒國外的經驗，本科教學質量一定會更上一個臺階。

參考文獻：

[1]2012國際機械工程教育峰會：汕頭大學執行校長顧佩華教授做了題為《汕頭大學提升學生工程能力的舉措與實踐》的報告.

[2]2012國際機械工程教育峰會：美國卡羅爾.坎貝爾工程研究中心執行總監Imtiaz Haque教授的報告《案例研究：為汽車行業培養工程技術人才》.

[3]2012國際機械工程教育峰會：大連理工大學副校長李志義教授做了題為《以學生能力為導向的培養方案與課堂教學改革》的報告.

[4]2012國際機械工程教育峰會：華中科技大學機械學院吳昌林教授做了題為《學生能力為導向的培養體系設計》的報告.

[5]2012國際機械工程教育峰會：重慶大學機械工程學院副院長陳兵奎教授的報告《學生能力達成與綜合評價方法初探》.

[6]康全禮，陸小華，熊光晶.國際創新型工程教育模式中國化的探索與實踐[J].煤炭高等教育，2009，26（4）：4-7.

[7]查建中.工程教育改革戰略“CDIO”與產學合作和國際化[J].中國大學教學，2008，（5）：16-19.