應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)課程教學(xué)方法研究

岳麗芳 王春慧

摘 要 “流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)”是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)核心課。為實(shí)現(xiàn)綜合素質(zhì)高、基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面較寬、實(shí)踐能力強(qiáng)的高級(jí)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對(duì)課程性質(zhì)，從合理選擇教學(xué)內(nèi)容、完善教學(xué)手段、改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等方面深入研究流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)課程的教學(xué)方法。此研究對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和技術(shù)應(yīng)用能力，適應(yīng)社會(huì)環(huán)境和人才需求，具有一定的意義。

關(guān)鍵詞 建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)；流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)課程；應(yīng)用型人才；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）12-0067-03

1 前言

“流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)”是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)核心課之一。本課程是以流體力學(xué)基礎(chǔ)為主，并兼顧泵與風(fēng)機(jī)的理論基礎(chǔ)及其在管網(wǎng)中的工況調(diào)節(jié)[1]。通過(guò)本門課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生熟練掌握分析流體力學(xué)問(wèn)題的方法和解決相關(guān)實(shí)際工程問(wèn)題的能力，并為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)及從事相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域工作與科學(xué)研究提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)和計(jì)算理論。

“流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)”課程內(nèi)容相對(duì)抽象，基本概念較多，數(shù)學(xué)公式及推導(dǎo)多，具有基礎(chǔ)理論性強(qiáng)與工程實(shí)踐性突出的雙重特點(diǎn)。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，如何根據(jù)本校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和課程特點(diǎn)優(yōu)化課程教學(xué)方法，對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)效率和質(zhì)量，鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力至關(guān)重要。針對(duì)目前本門課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，筆者根據(jù)多年的理論教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合本校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，就教學(xué)方法進(jìn)行以下研究。

2 理論教學(xué)

課程內(nèi)容的合理選擇 按照學(xué)校本科專業(yè)教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃的調(diào)整要求，取消“流體輸配管網(wǎng)”課程，并將“流體力學(xué)”課程與“流體輸配管網(wǎng)”課程中泵與風(fēng)機(jī)的內(nèi)容重新整合形成“流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)”，共計(jì)76學(xué)時(shí)（其中理論教學(xué)66學(xué)時(shí)）。整合課程時(shí)要充分體現(xiàn)應(yīng)用型本科教育的基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和實(shí)踐性[2]，并認(rèn)真貫徹學(xué)校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)畢業(yè)生具備“能施工、會(huì)設(shè)計(jì)、懂管理”三大執(zhí)業(yè)核心能力的要求。因此，在知識(shí)內(nèi)容繁多、學(xué)時(shí)數(shù)限制的條件下，課程內(nèi)容選取及學(xué)時(shí)數(shù)合理分配既要把握本門課程的核心知識(shí)內(nèi)容，又要強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用[2]。如取消理論性極強(qiáng)的不可壓縮流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)及繞流運(yùn)動(dòng)等內(nèi)容，精簡(jiǎn)專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域較少的一元可壓縮氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、氣體射流、其他常用泵及壓氣（縮）機(jī)章節(jié)的內(nèi)容，適當(dāng)融入工程實(shí)際案例，進(jìn)而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)概念和原理的理解應(yīng)用。這樣既拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，又提高了運(yùn)用知識(shí)解決工程問(wèn)題的能力。本課程各部分教學(xué)內(nèi)容及對(duì)應(yīng)學(xué)時(shí)數(shù)見(jiàn)表1。

多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合 為了便于學(xué)生理解掌握“流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)”課程中枯燥的理論內(nèi)容和生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，課堂教學(xué)中應(yīng)采用多媒體與傳統(tǒng)板書相結(jié)合的教學(xué)方式[3]，即不同性質(zhì)的知識(shí)點(diǎn)選擇不同的授課方式。一些重要公式適宜采用板書推導(dǎo)，講解公式內(nèi)在的含義及一些物理量的概念，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)公式成立的基本條件和適用范圍，特別說(shuō)明推導(dǎo)公式是使學(xué)生掌握一種處理復(fù)雜問(wèn)題的思維和方法。這種授課方式不僅使學(xué)生有更多的時(shí)間思考和消化，而且從思想上淡化了煩瑣的推導(dǎo)過(guò)程。如恒定總流能量方程、連續(xù)性方程、孔口管嘴出流流量計(jì)算式、泵與風(fēng)機(jī)的相似律有其各自的適用范圍，而動(dòng)量方程、泵與風(fēng)機(jī)的歐拉方程則有其成立的前提條件。

對(duì)于一些基本性概念、實(shí)際工程應(yīng)用、流動(dòng)現(xiàn)象、實(shí)物設(shè)備，則適宜采用多媒體教學(xué)課件和視頻動(dòng)畫等信息化教學(xué)手段。通過(guò)視頻動(dòng)畫可以將相對(duì)抽象的概念、復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象及實(shí)物形象地表達(dá)出來(lái)，使學(xué)生對(duì)概念、原理、現(xiàn)象理解得更為透徹[4]。例如：講解層流與紊流概念時(shí)，通過(guò)視頻動(dòng)畫直觀地反映流體兩種不同流態(tài)各自的現(xiàn)象特點(diǎn)；講解孔口管嘴管路流動(dòng)時(shí)，通過(guò)多媒體課件可以看到這些內(nèi)容在工程實(shí)際中的具體應(yīng)用；講解泵與風(fēng)機(jī)構(gòu)造原理時(shí)，可以帶學(xué)生去水泵房或建筑設(shè)備實(shí)訓(xùn)中心進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。同時(shí)，授課教師要注重多媒體課件的制作，課件不僅要涵蓋大綱所要求的知識(shí)點(diǎn)，而且要引入一些流體力學(xué)發(fā)展的前沿技術(shù)和最新實(shí)例，以進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

核心知識(shí)點(diǎn)的鞏固和應(yīng)用 為了鞏固課程中的核心知識(shí)點(diǎn)，教師要對(duì)基本概念、重要公式、原理應(yīng)用進(jìn)行階段性總結(jié)并布置相應(yīng)的作業(yè)題。針對(duì)“流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)”課程教學(xué)大綱中要求重點(diǎn)掌握和熟悉的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整理總結(jié)，有助于學(xué)生對(duì)離散知識(shí)點(diǎn)的鞏固和關(guān)聯(lián)，如總結(jié)恒定流、非恒定流與均勻流、非均勻流的流動(dòng)特點(diǎn)，歐拉法與拉格朗日法的區(qū)別與適用場(chǎng)合，泵與風(fēng)機(jī)相似律實(shí)際應(yīng)用的幾種情況等。作業(yè)題的選擇盡量靈活，可以結(jié)合歷屆全國(guó)人工環(huán)境科學(xué)獎(jiǎng)大賽的題目和全國(guó)勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)公用設(shè)備工程師暖通空調(diào)基礎(chǔ)考試中的題目，以加深學(xué)生對(duì)專業(yè)理論的理解，并提高學(xué)生的實(shí)踐能力。例如：通過(guò)布置空調(diào)冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)中各自水泵揚(yáng)程計(jì)算的作業(yè)題，使學(xué)生靈活掌握開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)水泵揚(yáng)程的確定方法；通過(guò)舉例熱水供暖系統(tǒng)中水壓圖的繪制，強(qiáng)調(diào)總流伯努利方程水頭線的實(shí)際應(yīng)用。

3 實(shí)踐教學(xué)

重視實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法及考核方式 實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)”課程中不可缺少的重要組成部分，是鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠?qū)⒄n本的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，使學(xué)生對(duì)流體流動(dòng)過(guò)程中抽象而復(fù)雜的現(xiàn)象有全面、直觀、清晰的理解。建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)構(gòu)建了以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力為主要特色的“流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及考核方式。

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師將本門課程六個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（雷諾實(shí)驗(yàn)，沿程、局部阻力系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)，動(dòng)量定理實(shí)驗(yàn)，氣體射流實(shí)驗(yàn)，水的流線、流動(dòng)形態(tài)及能量轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，水泵性能曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)）的具體操作過(guò)程及相關(guān)視頻、實(shí)物設(shè)備進(jìn)行錄制并作為學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，以便學(xué)生提前了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。同時(shí)為部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備制作局部詳解圖或?qū)嶒?yàn)原理圖展板，以加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，指導(dǎo)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的講解不再面面俱到，而是利用探索式、啟發(fā)式的教學(xué)手段。

實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定由平時(shí)成績(jī)（占50%）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)（占20%）、實(shí)驗(yàn)期末考核成績(jī)（占30%）構(gòu)成。平時(shí)成績(jī)可根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、出勤情況、課前預(yù)習(xí)情況、回答課前掌握知識(shí)點(diǎn)情況、回答操作過(guò)程中的問(wèn)題情況及是否有新見(jiàn)解等進(jìn)行評(píng)定。這種實(shí)驗(yàn)考核方式一定程度上可以避免學(xué)生實(shí)驗(yàn)考核前臨陣磨槍，或個(gè)別學(xué)生抄襲其他學(xué)生的數(shù)據(jù)、思考題、實(shí)驗(yàn)意見(jiàn)建議，而且可以將實(shí)踐能力的培養(yǎng)體現(xiàn)在每次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中。實(shí)驗(yàn)期末考核成績(jī)不僅僅局限于學(xué)生答題情況，更要考慮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的操作能力和創(chuàng)新能力。

鼓勵(lì)學(xué)生參與創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目 應(yīng)用型人才培養(yǎng)過(guò)程中不僅要使學(xué)生掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，更要使學(xué)生具備較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，而培養(yǎng)創(chuàng)新精神也是學(xué)校辦學(xué)指導(dǎo)思想的核心。大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目是高校開(kāi)展創(chuàng)新教育的重要平臺(tái)，旨在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目的全過(guò)程涉及項(xiàng)目立項(xiàng)申請(qǐng)、實(shí)驗(yàn)材料購(gòu)置、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建、實(shí)驗(yàn)實(shí)施及撰寫研究論文和結(jié)題報(bào)告。通過(guò)參與創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作溝通能力，鍛煉文獻(xiàn)查閱能力和文字表達(dá)能力[4]。

“流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)”課程開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，很少有創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，因此，學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性不高，而且驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占用學(xué)時(shí)數(shù)較多。為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的積極性，可考慮將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目相結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生在所要求完成的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展或提出其他創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)。筆者指導(dǎo)的“流體力學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)”成功獲批2017年河北省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，此多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)是以阻力系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，綜合雷諾實(shí)驗(yàn)、文丘里流量計(jì)校核實(shí)驗(yàn)為一體的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)臺(tái)，目前實(shí)驗(yàn)臺(tái)處于搭建調(diào)試階段。

今后應(yīng)繼續(xù)鼓勵(lì)學(xué)生參與創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，利用流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、暖通空調(diào)實(shí)驗(yàn)室、人工環(huán)境實(shí)驗(yàn)室等現(xiàn)有的儀器設(shè)備搭建創(chuàng)新項(xiàng)目平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，真正實(shí)現(xiàn)具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型高級(jí)專門人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式是以適應(yīng)社會(huì)需求為目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力為主線[5]。因此，“流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)”課程的教學(xué)要始終貫穿知識(shí)應(yīng)用的理念，通過(guò)合理選擇課程教學(xué)內(nèi)容，有機(jī)結(jié)合多媒體教學(xué)方式和傳統(tǒng)教學(xué)方式，注重核心知識(shí)點(diǎn)的鞏固與應(yīng)用，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及考核方式，積極組織學(xué)生參加創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)，提高課程教學(xué)質(zhì)量，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡增基，龍?zhí)煊?流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)[M].5版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]馬炎坤，林小棉.“流體力學(xué)·泵與風(fēng)機(jī)”課程教學(xué)改革的探索[J].廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，7（1）：46-48.

[3]王貞濤，徐榮進(jìn)，王曉英.流體力學(xué)精品課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].高等建筑教育，2014，23（2）：74-77.

[4]柯善杰，魏志超，等.大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的研究實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2015，11（44）：120-121.

[5]郝艷娥，崔保龍.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)方法研究[J].科教文匯，2014（7）：44-45.