基于fluent軟件在教學上的應用研究

張搏

【摘要】通過電腦fluent仿真計算與教學內容相結合，讓學生能夠深入淺出的理解一些液壓傳動、汽車發動機熱量傳遞等方面的相關問題，通過仿真視圖加深學生相關知識的印象，改善其學習效果。通過這樣的教學方式學生成績提高顯著，類似的教學方法值得推廣使用。

【關鍵詞】教學 fluent 抽象概念

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）02-0232-01

1.引言

目前職業教育教學模式改革的關鍵是突出一個動字，要讓學生“主動”參與學習過程，通過“動腦、動手、動口、動眼”的方式調動其學習的積極性，在整個的動態教學過程中培養學生成為高素質、高技能的勞動者。因此在職業教育中往往突出的是對一些知識的定性分析、實際應用中的基本原理，而非定量計算的理論分析過程。這樣的教學方法可以很好的幫助學生理解，但在某些知識的學習中僅僅通過定性的分析是無法讓學生完全理解其深層的知識點的，尤其當所需的定量分析涉及高等數學的深層計算能力，這樣的計算能力對于職業院校的學生來說是無法企及的。

2.fluent軟件在教學中的應用分析

在汽車專業的教學過程中，涉及很多的概念由于液體的不可觸摸性、以及模型都是理想狀態，這樣導致教學過程變得很抽象。而這些概念在現行的教學中又是通過文字語言的來解釋。這種解釋方法看似可行，但其實作為初學者是很難理解，而且一旦詳細的研究和追問，相應的還會產生一些新的問題。如“液壓沖擊”這一概念，書本上的解釋是：在液壓系統中，由于某種原因引起液體壓力在瞬間急劇升高，形成很大的壓力峰值，這種現象稱為液壓沖擊。在教學中雖然會舉出一些實例，像是閥門的突然閉合就會引起液壓沖擊。但是其實這種的介紹方式教授給學生的其實僅僅是結果而已。細想下就會帶出一連串的問題，像承受這種沖擊的對象僅僅是單一的壁面，還是周圍的壁面都會受到影響？這種影響的范圍可以達到多廣，類似這樣問題的答案就變得很模糊了。

在進行深層次講解液壓的基礎-流體力學知識時，要通過非常繁復的計算實現對此知識的進一步精確認識。對學生的要求也必然在增加，像高等數學的計算能力。考慮到職業院校的學生工作中面臨的大多都是實際應用的技術問題，因此我們課程設計中，并不把高等數學中一些復雜的推導、計算作為教學重點。不需要學生具備深刻的數學建模以及計算能力的。因此，我們引入計算機仿真處理代替學生的高等數學計算部分。

Fluent軟件就是這樣一款可以通過教師對教學中講授的模型邊緣參數進行合理的設定的軟件，其所有的運算通過后臺運行計算，最終展現在學生面前的數據結果以圖表方式表達，既有定量的數據分析結果，又有了定性的分析，非常有利于幫助學生學習液壓傳動過程。尤其是在在管件內部靜壓力的部分以及熱量傳遞部分。管件內部流體壓力的不可見及不可觸摸性質和熱量傳遞的不可見性導致學生在學習的過程中很難形成相應的概念。但在fluent軟件輸出的圖表中，學生可以很容易通過不同顏色進行區分，這樣可以更好的調動學生的學習積極性。

如圖2.1為噴油器噴嘴出口壓力的變化模型

通過圖示2.1中的顏色變化可以很容易注意到噴油器出口截面積的減少使得燃油在噴出的瞬間油壓得以迅速提高。學生面對這樣的視圖時，對噴油器的射程范圍和燃油霧化效果等抽象概念就可以得到很好地理解。

如旭圖2.2為射流泵的內部壓力變化模型

通過圖示2.2中的顏色變化可以很容易理解射流泵內部壓力變化的范圍以及壓力影響范圍。

類似這樣的不可見、不可觸摸的示例在汽車專業學習中經常能夠見到，采用fluent仿真模擬可以更好的幫助學生在不需要培養深層次計算能力的情況下理解學習相應的知識層面。

學生學習成效調研

3.學生學習成效調研

本學期教學過程中部分班級采用fluent仿真模擬案例給學生授課后，以問卷調查方式對學生是否感興趣、對這樣深度的知識的接受程度、理解深度等方面進行調查。在多個班的教學中進行教學比對。并根據學生反饋不斷修改教學手段和方法。最終使學生既對fluent軟件有所了解，又對教學內容有比較深刻的掌握。

4.結束語

經過本學期的調研，學生反映采用這樣的教學方式對其相關內容的學習起到很好的幫助作用，也提高了其課堂學習興趣。在期末考試的對比成績中，采用fluent仿真模擬案例授課班級的學生相關知識的得分率比采用普通教學方法班級的學生得分率高43%。由此可見這種教學方法在教學過程中值得推廣應用。

參考文獻：

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