安全工程專業(yè)《計算機仿真模擬》課程建設

馬有營

（濱州學院化工與安全學院，山東 濱州 256600）

0 引言

《計算機仿真模擬》課程是在學生學習了前期理論課程的基礎上，引入的一門應用性較強的課程。采用傳統(tǒng)的授課方式不能滿足該課程的需求[1-2]。同時，針對安全工程專業(yè)畢業(yè)生的具體情況，該課程內(nèi)容的制定必須與安全工程專業(yè)的培養(yǎng)目標環(huán)環(huán)相扣[3-7]。本文重點描述了濱州學院安全工程專業(yè)《計算機仿真模擬》課程內(nèi)容、教學方式、考核方式的制定，并針對學生學習過程中存在的問題提出了措施，可以為設置本課程的同類院校教師提供參考。

1 《計算機仿真模擬》課程內(nèi)容建設

由于安全工程專業(yè)本科畢業(yè)生的去向主要分為就業(yè)和考研兩方面。因此，本課程針對主要的就業(yè)去向和碩士研究方向，確定了該課程的主要授課內(nèi)容為：3dmax繪圖軟件、Fluent流體仿真模擬軟件、Flac數(shù)值模擬軟件。其中，3dmax繪圖軟件主要用于模擬前期建模使用，是學習Fluent流體仿真模擬軟件和Flac數(shù)值模擬軟件的基礎。Fluent流體仿真模擬軟件主要用于模擬流體流動狀態(tài)，對學生今后工作和學習過程中涉及到的粉塵、有毒有害氣體、污水處理等方面意義較大。Flac數(shù)值模擬軟件主要用于模擬巖石、土質以及其他固體材料在受理情況下的塑性變形，為學生今后從事煤礦、巖土以及地鐵等方面的工作或研究提供輔助手段。具體課程設置結構圖如圖1所示。

圖1 《計算機仿真模擬》課程設置結構圖

2 《計算機仿真模擬》課程學時及考核方式設置

《計算機仿真模擬》課程學時總共設置為40學時，其中，3dmax軟件學習占10學時，F(xiàn)luent流體仿真模擬軟件學習占15學時，F(xiàn)lac數(shù)值模擬軟件學習占15學時。課程考核方式主要為上機實操和理論考試兩部分，上機實操需要學生自己建立模型，完成題目要求的整個過程的模擬工作。理論考試主要考察這幾種軟件計算過程中所依據(jù)的基本理論，為以后學生自主編程，建立數(shù)學模型提供理論基礎。

3 講授該課程面臨的問題

3.1 學生計算機水平弱

由于濱州學院安全工程專業(yè)開設的課程有關計算機理論和實際操作的課程較少，主要有計算機基礎和Autocad 兩門課程，而這兩門課程學習的知識，尚不能夠滿足《計算機仿真模擬》課程學習的需求?！队嬎銠C仿真模擬》課程牽涉到建模、設置邊界條件、運行計算等步驟，對于計算機水平較弱的本科學生群體來說，學習起來有一定的難度。

3.2 學生水平差別較大

通過本人前期教學經(jīng)驗來看，一個班級當中，學生們的計算機天賦差別較大，男女生之間差別尤其嚴重。同時，學生們的接受能力、理解能力和動手能力也有較大差別。正是由于學生自身的接受能力和計算機天賦不同，所以學習過程中需要老師根據(jù)不同的學生采取不同的授課方式，從而做到讓全班同學齊頭并進。具體做法是：教師應該利用課外時間主動與學生交流接觸，了解每個學生的學習狀況以及遇到的困難，從而在實操課過程中，根據(jù)不同的學生設置不同的課程練習題目，從而幫助每一位學生及時掌握課程內(nèi)容，從而做到全班同學共同發(fā)展。

3.3 學生自覺性差

該課程學習過程中，上機實操練習尤為重要，但上課過程中學生會出現(xiàn)開小差，利用上課時間瀏覽其他內(nèi)容甚至是玩游戲，下載電影等與課堂無關的事情，導致上機實操課達不到預期的效果。因此，如何防止學生出現(xiàn)上述問題，顯得尤為重要。本人的具體想法是，上機實操課對學生分批授課，每5 人一組，輪番上課，這樣的好處在于：（1）分組時可以根據(jù)學生的實際水平，將水平相當?shù)膶W生分到一組，授課時講授的內(nèi)容應該與他們的水平相吻合，有利用對學生實行針對性培養(yǎng)。（2）分組授課可以將大班化為小班，有利于教師把控上課局面，穩(wěn)定課堂紀律，防止學生干其他與課堂內(nèi)容無關的事情，提高學習效率。

4 教學方法改革

由于該課程教學過程中存在的上述問題，需要教師對教學方法進行改善，根據(jù)傳統(tǒng)教學方式，取其精華，去其糟粕，形成一套適用于《計算機仿真模擬》課程的教學方法。具體如下：

4.1 引入該課程在安全工程專業(yè)的具體應用

為了提高學生學習的積極性，教師可以根據(jù)自己的經(jīng)驗。例如：筆者本人的研究方向是粉塵治理，F(xiàn)luent 流體模擬軟件在本人研究方向中用的比較多，在授課時可以將本人的科研項目引入課堂，讓學生了解這門課程的實用性，從而提高他們的積極性。另外，可以讓學生自選題目，模擬教室通風、模擬實驗室有毒有害氣體擴散等，讓他們從操作中喜歡上該課程。

4.2 注重前期理論學習

在學習《計算機仿真模擬》課程之前，本專業(yè)學生已經(jīng)學習了《流體力學》、《巖石力學》等課程，在講述上述兩門課程過程中可以適當引入《計算機仿真模擬》課程的一部分內(nèi)容，可以讓學生認識到《流體力學》和《巖石力學》兩門課的重要性的同時，也為《計算機仿真模擬》課程的學習打下一定的基礎。

4.3 將課程內(nèi)容與畢業(yè)設計緊密相連

教師在制定學生畢業(yè)設計題目的時候，可以制定一部分與《計算機仿真模擬》課程有關的畢業(yè)設計，給出一個研究內(nèi)容，讓學生在充分了解國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的同時，利用《計算機仿真模擬》課程中的軟件模擬解決一些實際問題，教師在畢業(yè)設計過程中給予指導，這對學生鞏固課堂知識具有良好的效果。

4.4 充分利用實驗課堂

濱州學院安全工程專業(yè)實驗課程有安全工程專業(yè)綜合實驗一、安全工程專業(yè)綜合實驗二和流體與熱工實驗等，學生在前期實驗課程比如綜合實驗除塵器除塵實驗、煙氣運移實驗、流體與熱工實驗中的流體射流實驗等學習過程中，教師可以在描述實驗現(xiàn)象的同時，引入出了實驗手段之外，還可以采用數(shù)值模擬的方式得出流體流動狀態(tài)，讓學生利用課外時間搜集有關計算機模擬仿真的相關資料，這也可以為后期該課程的學習打下基礎。

5 結論

根據(jù)安全工程專業(yè)本科生培養(yǎng)目標，對《計算機仿真模擬》課程建設進行了討論，確定了該課程的基本內(nèi)容、授課方式以及考核方法，并分析了學生學習該課程的實際問題，提出了引入該課程在安全工程專業(yè)的具體應用、注重前期理論學習、將課程內(nèi)容與畢業(yè)設計緊密相連以及充分利用實驗課堂等相應的對策措施，為該課程的學習和講授提供了參考。