《CFD軟件應(yīng)用》課程教學(xué)方法的探索與實(shí)踐

范新宇

摘 要：隨著中國(guó)“一帶一路”戰(zhàn)略的全面發(fā)展與實(shí)施，來(lái)華留學(xué)生規(guī)模日漸增加，高等教育的國(guó)際化趨勢(shì)也愈發(fā)顯著。在此背景下，以來(lái)華留學(xué)生的《CFD軟件應(yīng)用》課程為例，簡(jiǎn)要分析目前在留學(xué)生教學(xué)過(guò)程中存在的部分學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、紀(jì)律性不強(qiáng)、缺乏適用教材和教學(xué)方法等問(wèn)題與不足。綜合考慮留學(xué)生現(xiàn)狀和課程特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容安排與教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，以提高來(lái)華留學(xué)生的課堂質(zhì)量和效率，推進(jìn)學(xué)校的知名度與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的提升。

關(guān)鍵詞：來(lái)華留學(xué)生;CFD軟件應(yīng)用;高等教育;教學(xué)方法

1 緒論

中國(guó)“一帶一路”戰(zhàn)略的提出已有七年之久，隨著戰(zhàn)略的深入實(shí)施，沿線國(guó)家和人民的經(jīng)濟(jì)、文化交流合作日趨頻繁。目前，共有65個(gè)國(guó)家參與了“一帶一路”建設(shè)，包括東盟、南亞、中亞、西亞、中東歐和北非等地區(qū)，涉及人口數(shù)量多達(dá)40多億[1]。在此背景下，來(lái)華留學(xué)生的人數(shù)和規(guī)模逐步擴(kuò)大，截止到2018年共有來(lái)自196個(gè)國(guó)家和地區(qū)的49萬(wàn)余名各類(lèi)外國(guó)留學(xué)人員在全國(guó)31個(gè)省（區(qū)、市）的1004所高等院校學(xué)習(xí)[2]。由此可見(jiàn)，高校教育的國(guó)際化已經(jīng)成為我國(guó)高校發(fā)展的必然趨勢(shì)，考慮到留學(xué)生的價(jià)值理念、宗教信仰、生活習(xí)慣等各方面的差異[3，4]，盡快規(guī)范化和科學(xué)化留學(xué)生的高等教育勢(shì)在必行：完善培養(yǎng)方案與課程體系，制定合理的教學(xué)方式與方法，保證留學(xué)生教育質(zhì)量是重中之重。通過(guò)培養(yǎng)高質(zhì)量的來(lái)華留學(xué)生，將有助于提升學(xué)校的知名度與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，并能夠很好地配合國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略的發(fā)展需求。本文將以作者所承擔(dān)的留學(xué)生《CFD軟件應(yīng)用》課程為例，結(jié)合留學(xué)生特點(diǎn)對(duì)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行探索與實(shí)踐。

2 來(lái)華留學(xué)生教學(xué)現(xiàn)狀分析

根據(jù)教育部統(tǒng)計(jì)，在來(lái)華留學(xué)生中亞洲學(xué)生占據(jù)60%左右，非洲學(xué)生約為16.6%，歐洲學(xué)生約為15%。來(lái)自不同國(guó)家的留學(xué)生在價(jià)值理念、宗教信仰、生活習(xí)慣以及文化基礎(chǔ)都存在著明顯的差異[5]，因此在針對(duì)留學(xué)生的教學(xué)過(guò)程中存在著諸多問(wèn)題，具體如下。

2.1 部分學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，文化程度差異大

“一帶一路”沿線國(guó)家的基礎(chǔ)教育與中國(guó)相比有較大差異，從而導(dǎo)致來(lái)華留學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)水平參差不齊，文化程度差異較大，與國(guó)內(nèi)學(xué)生相比基礎(chǔ)薄弱，這對(duì)教學(xué)的開(kāi)展以及進(jìn)度安排提出了巨大挑戰(zhàn)。

2.2 部分學(xué)生紀(jì)律性較差，進(jìn)取心不強(qiáng)

在以往的課堂中發(fā)現(xiàn)，部分留學(xué)生的紀(jì)律性、組織性較差，經(jīng)常出現(xiàn)遲到、曠課現(xiàn)象，在課堂上紀(jì)律渙散，會(huì)有大聲喧嘩、公放音樂(lè)甚至隨意走動(dòng)等情況，嚴(yán)重影響了課堂效果和教學(xué)進(jìn)度。部分學(xué)生進(jìn)取心不夠強(qiáng)，僅限于課堂上所講述的內(nèi)容，缺乏獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)的態(tài)度和行動(dòng)力。

2.3 非英語(yǔ)母語(yǔ)國(guó)家留學(xué)生存在的語(yǔ)言交流障礙

部分非英語(yǔ)母語(yǔ)國(guó)家的學(xué)生口語(yǔ)不夠熟練，僅限于簡(jiǎn)單的交流，因此在語(yǔ)言方面的交流障礙也會(huì)對(duì)教學(xué)效果產(chǎn)生一定的影響。

2.4 缺少針對(duì)留學(xué)生的教材內(nèi)容和教學(xué)方法

目前留學(xué)生教學(xué)所采用的教材資料等大都是在國(guó)內(nèi)學(xué)生相關(guān)課程基礎(chǔ)上縮減而來(lái)的，并沒(méi)有結(jié)合留學(xué)生實(shí)際情況而制定專(zhuān)有教材。部分留學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，導(dǎo)致在授課過(guò)程中會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)講解基礎(chǔ)知識(shí)，使得課程進(jìn)度滯后嚴(yán)重，與授課計(jì)劃不符。就教學(xué)方法而言，目前部分教師尚缺乏較強(qiáng)的公共英語(yǔ)實(shí)際運(yùn)用能力，導(dǎo)致教學(xué)方法較為單一，因此，繼續(xù)加強(qiáng)學(xué)習(xí)和鍛煉，提高英語(yǔ)水平的同時(shí)不斷創(chuàng)新教學(xué)模式。

2.5 管理規(guī)章制度的不完善

高校針對(duì)來(lái)華留學(xué)生的管理規(guī)章制度尚不完善，難以保證留學(xué)生的生源質(zhì)量以及教育質(zhì)量，主要表現(xiàn)在，針對(duì)部分留學(xué)生的紀(jì)律性較差、經(jīng)常出現(xiàn)遲到、曠課等情況，難以有效勸導(dǎo)和遏制，缺少科學(xué)合理的獎(jiǎng)懲措施，從而影響學(xué)校整體的學(xué)風(fēng)和紀(jì)律。

3 《CFD軟件應(yīng)用》課程教學(xué)內(nèi)容的遴選

《CFD軟件應(yīng)用》課程是一門(mén)偏應(yīng)用性質(zhì)的學(xué)科專(zhuān)業(yè)課，對(duì)于能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的留學(xué)生而言其重要性不言而言，通常在大學(xué)階段的第五或者第六學(xué)期開(kāi)始學(xué)習(xí)本門(mén)課程。該課程的教學(xué)內(nèi)容與手段與其他課程相比有很大區(qū)別，是以軟件練習(xí)和操作為主，理論講述為輔，通過(guò)學(xué)習(xí)讓學(xué)生掌握流體計(jì)算與分析的基礎(chǔ)知識(shí)和軟件操作方法。近年來(lái)江蘇科技大學(xué)國(guó)際教育學(xué)院能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)來(lái)華留學(xué)生逐年增加，為了提高教學(xué)質(zhì)量，針對(duì)來(lái)華留學(xué)生所存在的基礎(chǔ)不同、層次不同以及語(yǔ)言交流等方面存在的困難，對(duì)《CFD軟件應(yīng)用》課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)與遴選，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升課堂效果與質(zhì)量。

在課程的教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合參考教材的編排順序，將教學(xué)內(nèi)容分為三大部分，如下圖所示。其一，“CFD基本理論”部分主要通過(guò)課堂講述的方式讓學(xué)生初步了解CFD的基本概念、控制方程和應(yīng)用領(lǐng)域等，為軟件練習(xí)和仿真計(jì)算分析等提供基礎(chǔ)知識(shí)。其二，“Gambit建模與網(wǎng)格技術(shù)”部分屬于計(jì)算流體力學(xué)的前置軟件技術(shù)，主要講述Gambit軟件中點(diǎn)、線、面、體的建模方法、不同網(wǎng)格類(lèi)型與劃分方式、網(wǎng)格質(zhì)量評(píng)價(jià)方法等。其三，“ANSYS/Fluent仿真與分析技術(shù)”部分主要講述ANSYS/Fluent軟件中模型的建立方法、求解器的類(lèi)型及意義、邊界條件的設(shè)定以及計(jì)算結(jié)果后處理技術(shù)等。

來(lái)華留學(xué)生《CFD軟件應(yīng)用》課程教學(xué)內(nèi)容示意圖

上述內(nèi)容的安排遵循了理論與實(shí)踐相結(jié)合的基本原則，按照計(jì)算流體力學(xué)問(wèn)題的常規(guī)求解思路來(lái)進(jìn)行，并充分考慮到部分來(lái)華留學(xué)生基礎(chǔ)較弱的實(shí)際情況。在教學(xué)過(guò)程中，為了使學(xué)生更好地理解并掌握基礎(chǔ)知識(shí)和軟件使用技巧，多采用“案例教學(xué)法”等，將上述三部分知識(shí)進(jìn)行串聯(lián)講解。以典型換熱器為例，其零件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，需要計(jì)算內(nèi)部的液體流動(dòng)與熱交換情況。首先簡(jiǎn)要講述換熱器的基本工作原理，以及計(jì)算中所涉及的流動(dòng)方程和對(duì)流換熱方程;其次講述在前置軟件Gambit中模型建立、網(wǎng)格繪制的方法和技巧，以及在ANSYS/Fluent中求解器的設(shè)置、邊界條件的設(shè)定以及仿真結(jié)果后處理等方法。以理論分析—前置處理—仿真計(jì)算—后處理技術(shù)為主要思路和樹(shù)干，將課程相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行添加形成有效的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。在授課過(guò)程中要求學(xué)生隨堂練習(xí)，針對(duì)不同學(xué)生遇到的問(wèn)題一一講解，確保學(xué)生的聽(tīng)課效率和質(zhì)量。

4 教學(xué)方法的改進(jìn)

目前，大多數(shù)高校針對(duì)來(lái)華留學(xué)生的課堂教學(xué)基本沿用了國(guó)內(nèi)學(xué)生的教學(xué)模式與方法。國(guó)內(nèi)學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、課堂紀(jì)律、自主學(xué)習(xí)能力方面均表現(xiàn)不錯(cuò)，但是缺乏課堂活躍度，與教師的互動(dòng)性不強(qiáng)，而來(lái)華留學(xué)生則更樂(lè)意在課堂上表達(dá)自己的疑問(wèn)和觀點(diǎn)，因此在教學(xué)方法上要有所改進(jìn)，以提升來(lái)華留學(xué)生的課堂質(zhì)量。

4.1 采用小組教學(xué)模式，因材施教

依據(jù)來(lái)華留學(xué)生的語(yǔ)言、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)情況，將學(xué)生劃分為幾組，對(duì)于不同小組分配不同的實(shí)際問(wèn)題，問(wèn)題難度根據(jù)小組學(xué)生學(xué)習(xí)情況和進(jìn)度而定。強(qiáng)調(diào)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，同時(shí)還要積極了解各小組學(xué)生的進(jìn)展，針對(duì)各組學(xué)生的問(wèn)題與想法給予不同的指導(dǎo)，做到因材施教，讓學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中充分學(xué)習(xí)到相關(guān)知識(shí)。在此過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生之間的交流和探討，以及與教師之間的溝通，并對(duì)其求解結(jié)果及時(shí)進(jìn)行評(píng)閱和分析。

4.2 加強(qiáng)課堂交流，注重實(shí)踐環(huán)節(jié)

《CFD軟件應(yīng)用》課程更加注重培養(yǎng)學(xué)生的解決實(shí)際問(wèn)題能力，在學(xué)習(xí)基本理論的基礎(chǔ)上，還需要花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)軟件的使用方法和技巧。對(duì)于這樣的一門(mén)課程而言大多數(shù)來(lái)華留學(xué)生都會(huì)感到新奇，要將學(xué)生的興趣與知識(shí)的講授相結(jié)合，加強(qiáng)與學(xué)生之間的交流，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、思考問(wèn)題能力與解決問(wèn)題能力。另外由于仿真計(jì)算的周期較長(zhǎng)，僅靠課堂時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)是不夠的，需要給予學(xué)生額外的作業(yè)以及課外輔導(dǎo)，從而引導(dǎo)學(xué)生更快地進(jìn)入學(xué)習(xí)節(jié)奏中。

4.3 強(qiáng)化教學(xué)過(guò)程管理，注重考核

針對(duì)部分來(lái)華留學(xué)生存在的課堂紀(jì)律性不強(qiáng)等問(wèn)題，應(yīng)注重教學(xué)過(guò)程的管理，提倡多元化的考核方式，適當(dāng)增加出勤等考核次數(shù)和比例，以及平時(shí)作業(yè)的考核，并降低期末考核的比例，引導(dǎo)學(xué)生注重平時(shí)的學(xué)習(xí)與積累，提高自身的綜合能力素質(zhì)。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，“一帶一路”戰(zhàn)略建設(shè)發(fā)展迅速，沿線國(guó)家的來(lái)華留學(xué)生規(guī)模也日漸增加，國(guó)內(nèi)高校教育的國(guó)際化已成趨勢(shì)。本文以《CFD軟件應(yīng)用》課程為例，首先分析了來(lái)華留學(xué)生教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題與不足，在此基礎(chǔ)上探索適合來(lái)華留學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容安排與教學(xué)方法，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和遴選，并引入小組教學(xué)模式等方法，以提升來(lái)華留學(xué)生的課堂授課效果，提高學(xué)校國(guó)際教育教學(xué)水平。

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