工程教育背景下過程流體機(jī)械課程教學(xué)方法的探索與改革

龐明軍++高光藩++張琳

摘 要 隨著本科教育教學(xué)改革和工程教育要求的轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難滿足現(xiàn)代工程教育的要求，表現(xiàn)出明顯的不足。以過程流體機(jī)械課程為案例，詳細(xì)分析傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的不足和缺陷，并基于現(xiàn)代工程教育的要求和課程自身的特點(diǎn)，提出教學(xué)方法改革的思路和具體實(shí)施方法。

關(guān)鍵詞 工程教育；過程流體機(jī)械；教學(xué)方法；改革思路

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2015）02-0105-04

Reform and Exploration of Teaching Methods on Process Fluid

Machinery Course under Engineering Education Background//

PANG Mingjun， GAO Guangfan， ZHANG Lin

Abstract With the development of undergraduate education reform and with the transition of engineering education requirement， traditional teaching methods， which are very difficult to meet demands of modern engineering education， showing obvious disadvantages. In this paper， taking process fluid machinery course for instance， shortages and objections of traditional teaching methods were analyzed and ideas and specific implementation methods of teaching method reform were proposed based on requirements of modern engineering education and autologous features of process fluid machinery course.

Key words engineering education； process fluid machinery； teaching methods； reformation thoughts

文獻(xiàn)[1]指出，2020年的工程師應(yīng)具備的特征包括縝密的分析能力、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)造力、良好的交流技巧、商務(wù)管理能力、高尚的倫理道德以及終身學(xué)習(xí)的能力。目前的教學(xué)環(huán)境（包括課程學(xué)時(shí)的減少、教學(xué)內(nèi)容的增加和學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)知能力）[2]迫使教師采取傳統(tǒng)單向的講授方法。傳統(tǒng)的教學(xué)方法或許能夠保證教學(xué)進(jìn)度、“有效地”完成教學(xué)任務(wù)，但是它極大地限制了學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，學(xué)生只能被動(dòng)、不加思考地接受教師講解的內(nèi)容。如不加以改革，傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難適應(yīng)和滿足當(dāng)代工程教育提出的要求，培養(yǎng)出來的人才也達(dá)不到工程教育預(yù)期的培養(yǎng)目標(biāo)。為此，本文從工程教育的背景出發(fā)，以過程流體機(jī)械課程為案例，通過分析課程的特點(diǎn)，提出一種適應(yīng)和滿足工程教育要求的教學(xué)思路。

1 工程教育的本質(zhì)與要求

為了能夠提出滿足工程教育要求的教學(xué)方法，首先對(duì)工程和工程教育的含義給予介紹和分析。

工程的概念 目前有關(guān)工程的概念很多，但意思相近。普遍認(rèn)為工程具有造福人類社會(huì)的目的，分歧是它究竟屬于科學(xué)還是藝術(shù)范疇。目前有學(xué)者認(rèn)為，工程既不是單純的藝術(shù)，也不是單純的科學(xué)，而是溝通藝術(shù)與科學(xué)的橋梁，存在于科學(xué)、藝術(shù)與社會(huì)的交界點(diǎn)之上，不是三者簡(jiǎn)單的疊加[3]。作為一個(gè)獨(dú)立自主的范疇，工程具有鮮明的社會(huì)目的性，即造福人類。

工程教育的本質(zhì) 工程教育是根據(jù)一定社會(huì)要求和受教育者身心發(fā)展規(guī)律，由工程教育者有目的、有計(jì)劃、有組織地對(duì)受教育者身心施加全面系統(tǒng)的影響以達(dá)到預(yù)期培養(yǎng)目的的社會(huì)活動(dòng)過程[3-5]。它除了具有普通教育的特征外，還具有如下屬性。

1）實(shí)踐性：工程的社會(huì)性決定了工程教育的實(shí)踐性。

2）復(fù)合性：工程教育應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)具備復(fù)合型知識(shí)背景的工程人才。

3）倫理性：工程活動(dòng)必須符合法律以及倫理道德規(guī)范。

4）全球性：工程應(yīng)具有全球視野，即培養(yǎng)出的人才能滿足全球大環(huán)境的需要。

我國工程教育認(rèn)證的要求 為了與全球工程教育接軌，我國對(duì)工程教育人才培養(yǎng)提出一些要求[6]：1）具備較好的人文科學(xué)素養(yǎng)、較強(qiáng)的社會(huì)責(zé)任感和職業(yè)道德；2）具備從事工程工作所需的數(shù)學(xué)、自然科學(xué)以及一定的經(jīng)濟(jì)管理知識(shí)；3）具備綜合運(yùn)用科學(xué)理論和技術(shù)手段分析和解決工程問題的能力；4）具備運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取所需信息的技能；5）了解國家對(duì)本專業(yè)職業(yè)和行業(yè)導(dǎo)向，熟悉環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展等方面的政策和法規(guī)，正確認(rèn)識(shí)工程對(duì)社會(huì)的影響；6）具備一定的組織管理能力、較強(qiáng)的表達(dá)能力和人際交往能力以及在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮作用的能力；7）具備終身學(xué)習(xí)的能力；8）具備國際視野和跨文化交流、競(jìng)爭(zhēng)和合作的能力。

從我國對(duì)工程教育的要求來看，就一門單獨(dú)的課程而言，成功的工程教育必須讓學(xué)生具備積極主動(dòng)學(xué)習(xí)和思考的能力、良好的溝通能力、優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)合作精神、對(duì)工程過程良好的認(rèn)知能力和終身學(xué)習(xí)的能力。這是本文教學(xué)方法改革的依據(jù)。

2 過程流體機(jī)械課程的特點(diǎn)

為了便于對(duì)過程流體機(jī)械教學(xué)方法實(shí)施教學(xué)改革，滿足工程教育的要求，對(duì)過程流體機(jī)械課程的特點(diǎn)進(jìn)行分析。

理論性強(qiáng)，需要良好的基礎(chǔ)知識(shí) 要想較好地學(xué)習(xí)過程流體機(jī)械專業(yè)課程，學(xué)生不僅需具備扎實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（如流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、理論力學(xué)以及材料力學(xué)知識(shí)），還需具備良好的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)（如機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等）。對(duì)于以“講授”為主的傳統(tǒng)的教學(xué)方法而言，學(xué)生要想在課堂上完全理解教師講授的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，緊跟教師的備課思路，就必須對(duì)這些現(xiàn)行課程有良好的認(rèn)識(shí)和理解。endprint

專業(yè)性強(qiáng)，內(nèi)容復(fù)雜、繁多 過程流體機(jī)械專業(yè)課程涉及的內(nèi)容非常廣泛，包括機(jī)構(gòu)原理、熱力學(xué)計(jì)算、流體力學(xué)原理、動(dòng)力學(xué)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)、故障診斷、總體方案設(shè)計(jì)與選型等。每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)似乎都涉及一門獨(dú)立的基礎(chǔ)課或者專業(yè)課程。如果學(xué)生沒有充分的準(zhǔn)備，聽課時(shí)似乎很難對(duì)教師講授的知識(shí)做出敏捷的反應(yīng)，極大地影響課堂的互動(dòng)氣氛。

知識(shí)點(diǎn)與工程實(shí)踐緊密聯(lián)系 過程流體機(jī)械專業(yè)課程涉及的知識(shí)點(diǎn)與工程生產(chǎn)實(shí)踐緊密聯(lián)系，其理論水平遠(yuǎn)高于實(shí)際，可用于指導(dǎo)流體機(jī)械在企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中的穩(wěn)定操作和運(yùn)行，以及機(jī)器的技術(shù)改造與新機(jī)型的開發(fā)。課程講授過程中需要注重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)與理論聯(lián)系實(shí)際的意識(shí)和能力。結(jié)合課程的學(xué)習(xí)，勢(shì)必要學(xué)生開展一定的工程訓(xùn)練，以加強(qiáng)學(xué)生的工程觀念，讓學(xué)生做到實(shí)踐與理論相結(jié)合，以及理論與實(shí)踐相結(jié)合。

3 過程流體機(jī)械課程教學(xué)存在的問題

鑒于傳統(tǒng)教學(xué)的陋習(xí)和目前本科教學(xué)改革的深入，導(dǎo)致目前過程流體機(jī)械教學(xué)方法的弊病不斷暴露出來。

基礎(chǔ)知識(shí)欠缺 不可否認(rèn)的是，隨著教學(xué)改革的推進(jìn)，一些非常重要的基礎(chǔ)課程（如工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)）由于學(xué)時(shí)短缺而被逐漸砍掉。有的課程（如流體力學(xué)）雖在開設(shè)，但由于學(xué)時(shí)短或?yàn)檫x修課程，得不到足夠的重視，學(xué)習(xí)效果不理想，導(dǎo)致學(xué)習(xí)過程流體機(jī)械課程時(shí)，學(xué)生連最基本的概念（如內(nèi)能、焓、熵等）都不知道，當(dāng)涉及一些運(yùn)用基礎(chǔ)課程知識(shí)點(diǎn)來理解工程問題時(shí)感到非常吃力。這就導(dǎo)致以講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法很難適應(yīng)目前的教學(xué)形勢(shì)，而且教學(xué)效果不佳，出現(xiàn)死記硬背、不善于理解應(yīng)用的學(xué)習(xí)局面。

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱似乎是工程教學(xué)的通病[7]。實(shí)踐教學(xué)主要包括實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）等環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)工科專業(yè)學(xué)生的必備環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生工程意識(shí)與能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。對(duì)于工程性極強(qiáng)的過程流體機(jī)械課程而言，實(shí)踐環(huán)節(jié)尤為重要。然而目前普遍存在一些問題。

1）實(shí)習(xí)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)需要加強(qiáng)。就本專業(yè)的實(shí)習(xí)而言，目前主要集中于化工設(shè)備制造廠和化工產(chǎn)品生產(chǎn)車間的參觀和學(xué)習(xí)，基本上忽略了有關(guān)流體機(jī)械制造廠的參觀和學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)流體機(jī)械沒有感官認(rèn)識(shí)。而且實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)在不斷縮減，目前僅開設(shè)往復(fù)壓縮機(jī)示功圖測(cè)試和高速轉(zhuǎn)子靜平衡兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。離心泵汽蝕實(shí)驗(yàn)被砍掉，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)離心泵主要性能得不到很好的理解。

2）畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要加強(qiáng)。鑒于一系列原因（比如工程熱力學(xué)知識(shí)的欠缺、有關(guān)流體機(jī)械書籍和標(biāo)準(zhǔn)的缺乏），目前絕大多數(shù)畢業(yè)課題僅局限于化工設(shè)備設(shè)計(jì)，基本上很少布置有關(guān)流體機(jī)械課程方面的畢業(yè)課題。這嚴(yán)重限制了學(xué)生對(duì)流體機(jī)械課程的進(jìn)一步理解和工程應(yīng)用能力的鍛煉。

課程評(píng)價(jià)存在問題 由于課程學(xué)時(shí)的縮減，目前過程流體機(jī)械課程評(píng)價(jià)基本上是“一錘定音”——期末考試，忽略了大作業(yè)的訓(xùn)練和熱點(diǎn)研究方向文獻(xiàn)的閱讀和總結(jié)。這種考核方式不能實(shí)事求是地反映學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握和理解，更談不上運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決工程實(shí)際問題的能力。因此，教師也很難及時(shí)對(duì)教學(xué)存在的問題給予修正和彌補(bǔ)。

4 過程流體機(jī)械課程教法改革思路

眾所周知，教學(xué)方法并不是一成不變的，它隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展不斷地發(fā)展和演變。工程教育也是如此。大約二戰(zhàn)時(shí)期，工程教育從工程實(shí)際技術(shù)教育過渡到工程科學(xué)教育，這就要求涉及工程教育的教學(xué)方法也必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改革。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是單向性的，類似“學(xué)徒式”的教育，即以教師的“教”為主，學(xué)生只是被動(dòng)地接受教學(xué)內(nèi)容。這種教育方式僅適用于以技術(shù)教育為主的工程教育，很難適應(yīng)以科學(xué)教育為主的工程教育方式。為此，發(fā)展了以學(xué)生為中心，積極主動(dòng)的、學(xué)習(xí)式的教學(xué)方法，即將學(xué)生視為教師的角色[8]。學(xué)生能夠從教學(xué)活動(dòng)過程中隱性地獲取知識(shí)，而教師主要的任務(wù)是開展有效的指導(dǎo)。教師和學(xué)生的角色界限模糊，二者有效地完成自身的任務(wù)，即教師良好的教學(xué)任務(wù)、學(xué)生有效的學(xué)習(xí)任務(wù)。過程流體機(jī)械課程教學(xué)方法的改革正是沿著該思路進(jìn)行的。針對(duì)過程流體機(jī)械課程教學(xué)存在的問題，同時(shí)為了適應(yīng)現(xiàn)階段工程教育的目的，下面從課程的準(zhǔn)備、課程的講授和課程效果評(píng)價(jià)三個(gè)階段提出相應(yīng)的改革措施。

課程準(zhǔn)備

首先，為了有效地完成教學(xué)任務(wù)，教師必須全面深入地理解教學(xué)內(nèi)容。這必然要求教師大量查閱和學(xué)習(xí)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的資料（如與過程流體機(jī)械有關(guān)的國內(nèi)外專著和書籍），彌補(bǔ)所選教材的缺點(diǎn)。查閱資料時(shí)，教師必須注意角色的轉(zhuǎn)換，查閱資料是為了更有效、更準(zhǔn)確、更生動(dòng)地給學(xué)生講解，而不是為了個(gè)人學(xué)習(xí)。教師通過大量地閱讀文獻(xiàn)，將教學(xué)內(nèi)容給予重新組織和編排，以最合理的順序?qū)⒔虒W(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)給學(xué)生，便于學(xué)生理解接受，而不是照本宣科。

其次，教師備課時(shí)要充分了解學(xué)生前期課程的學(xué)習(xí)情況，從而合理安排教學(xué)內(nèi)容，彌補(bǔ)存在的問題，避免影響學(xué)生對(duì)本課程知識(shí)點(diǎn)的理解；同時(shí)教師要了解學(xué)生個(gè)體在前期課程學(xué)習(xí)上存在的差異，這樣分組討論學(xué)習(xí)時(shí)便于優(yōu)良搭配，學(xué)生之間互相學(xué)習(xí)，克服個(gè)人因前期課程學(xué)習(xí)不足而對(duì)本課程知識(shí)點(diǎn)理解帶來的障礙。

再次，鑒于當(dāng)前的教學(xué)方法，以引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和討論為主，教師的講解和訂正為輔。這就要求教師在備課時(shí)要制訂引導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方案。對(duì)教師備課提出更高的要求，教師課前要告知學(xué)生：1）每節(jié)課要學(xué)的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)；2）理解知識(shí)點(diǎn)需具備的基礎(chǔ)知識(shí)；3）學(xué)生需要查閱的書籍和準(zhǔn)備的內(nèi)容；4）本節(jié)課內(nèi)容在課程中和工程實(shí)際中的重要程度。

可以說，備課是否充分直接決定了教學(xué)是否成功，因此，備課必須要做到備內(nèi)容、備學(xué)生和備方法。

課堂學(xué)習(xí) 課堂學(xué)習(xí)是教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接決定了教學(xué)效果的好壞。課堂教學(xué)，不是以教師單向傳輸為主的教學(xué)，而是教師根據(jù)備課時(shí)制訂的教學(xué)方案，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地討論教學(xué)內(nèi)容，避免學(xué)生消極被動(dòng)地思考教師到底在講或者要講什么內(nèi)容。教師通過學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容積極主動(dòng)地討論，發(fā)現(xiàn)和記錄教學(xué)存在的不足，便于課后進(jìn)一步的思考、改進(jìn)和反饋。endprint

教師上課時(shí)應(yīng)做到：1）上課時(shí)，教師首先要給出本節(jié)課主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)；2）教師要給出每節(jié)課的“引子”，提出問題，并組織學(xué)生討論，評(píng)價(jià)每組學(xué)生給出的討論結(jié)果；3）最后教師要給出總結(jié)，要評(píng)價(jià)本節(jié)課程內(nèi)容在工程實(shí)際應(yīng)用中的重要性；4）對(duì)于難以理解的、抽象的概念，教師要引導(dǎo)學(xué)生與日常生活聯(lián)系起來，使之形象化，便于學(xué)生理解。

比如“余隙容積”這個(gè)概念，如果僅是書上給出的解釋“活塞行至終端止點(diǎn)時(shí)氣缸剩余的容積”，學(xué)生很難理解，很難想象這部分空間是怎么回事；但如果將其與蓋房子用到的“公攤面積”類比的話，就很容易理解：二者對(duì)于用戶來講都是有害的，但是必須具備的，只能盡力減小，卻不能避免。

課程評(píng)價(jià) 教學(xué)活動(dòng)的最終環(huán)節(jié)是評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。通過教學(xué)評(píng)價(jià)，教師一方面可以了解每個(gè)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解程度，發(fā)現(xiàn)和思考教學(xué)存在的問題，便于及時(shí)反

饋；另一方面能夠了解學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的情況。為了保證教學(xué)質(zhì)量，及時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況和對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用情況，課程的評(píng)價(jià)應(yīng)從多個(gè)角度出發(fā)，絕不能是僅以考試為基準(zhǔn)“一錘定音”。為此，教師應(yīng)從兩個(gè)方面對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1）對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解的評(píng)價(jià)。通過課堂上觀察學(xué)生的一系列反應(yīng)，如面部表情、提出的問題，及時(shí)了解學(xué)生存在的問題，并給予及時(shí)的解釋和補(bǔ)充；另一方面通過作業(yè)、課程考試來綜合評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度和理解情況，便于教師在以后的教學(xué)中調(diào)整和彌補(bǔ)不足的地方和存在的問題。特別是學(xué)生提出的問題非常重要，一方面，可以測(cè)試教師對(duì)內(nèi)容的理解程度；另一方面，教師可以了解學(xué)生存在的困惑，明白師生間對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解存在的偏差和分歧。教師應(yīng)對(duì)學(xué)生的問題積極反思，對(duì)教學(xué)內(nèi)容給予重新編排和闡釋，以便改進(jìn)教師本身對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解。

2）對(duì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題能力的評(píng)價(jià)，可以通過實(shí)訓(xùn)、大作業(yè)、課程設(shè)計(jì)乃至畢業(yè)設(shè)計(jì)的形式進(jìn)行，并將存在的問題匯總和分析，彌補(bǔ)教學(xué)存在的問題。

總之，教學(xué)評(píng)價(jià)是個(gè)連續(xù)的過程，合理的教學(xué)評(píng)價(jià)是為了保證教學(xué)質(zhì)量和促進(jìn)教學(xué)改革，而不僅僅是為了給學(xué)生一個(gè)“成績(jī)”。

5 教學(xué)改革對(duì)工程教育的促進(jìn)

簡(jiǎn)單的講，通過上述教學(xué)方法的運(yùn)用和實(shí)施，學(xué)生獲得的技能基本能滿足工程教育的要求。具體體現(xiàn)在：1）通過對(duì)所學(xué)內(nèi)容的思考、提問和討論，學(xué)生獲得了良好的交流技術(shù)；2）通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容的準(zhǔn)備和講解，學(xué)生具備了一定的職業(yè)責(zé)任感；3）通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容和大作業(yè)的分組準(zhǔn)備和討論，教學(xué)在團(tuán)隊(duì)內(nèi)相互進(jìn)行，學(xué)生改進(jìn)和具備了一定的團(tuán)隊(duì)合作精神；4）通過“教”這一環(huán)節(jié)，學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精選和重組，增加了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度，拓寬了學(xué)生的視野；5）通過一定的工程訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)待工程的態(tài)度和信心發(fā)生積極的變化，增加了對(duì)工程設(shè)計(jì)過程的理解；6）通過學(xué)生自己對(duì)知識(shí)的準(zhǔn)備和理解，學(xué)生掌握了學(xué)習(xí)方法，具備了終身學(xué)習(xí)的素養(yǎng)。

6 結(jié)束語

隨著我國工程教育的推進(jìn)以及與國際的接軌，每門課程的教學(xué)效果應(yīng)符合工程教育的要求。過程流體機(jī)械課程作為過程裝備控制工程專業(yè)核心專業(yè)課之一，課程的講授必須符合工程教育的目的，滿足我國工程教育認(rèn)證的要求。這就要求培養(yǎng)的人才應(yīng)具備工程觀念，做到理論聯(lián)系實(shí)際，熟悉運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工程問題。因此，完善和優(yōu)化過程流體機(jī)械課程體系與內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，保證和提高課程教學(xué)質(zhì)量，提高人才培養(yǎng)水平與國際接軌，是每一位高校教育工作者的重要任務(wù)與研究課題，需要不斷地探索和努力。

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