應(yīng)用型本科院校工程流體力學(xué)課程改革與實(shí)踐

曲 洋，李 輝，田文杰，王小慶

(洛陽(yáng)理工學(xué)院 環(huán)境工程與化學(xué)學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471023)

應(yīng)用型本科院校工程流體力學(xué)課程改革與實(shí)踐

曲 洋，李 輝，田文杰，王小慶

(洛陽(yáng)理工學(xué)院 環(huán)境工程與化學(xué)學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471023)

本文介紹了在高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的新形勢(shì)下，以所從事的應(yīng)用型地方本科院校環(huán)境工程專業(yè)工程流體力學(xué)課程教學(xué)以及相關(guān)實(shí)踐和應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)對(duì)學(xué)生就業(yè)對(duì)應(yīng)的崗位群和專業(yè)能力要求分析，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行改革和實(shí)踐，以期提高學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)，培養(yǎng)專業(yè)應(yīng)用型人才。

應(yīng)用型本科院校；工程流體力學(xué)；教學(xué)改革；專業(yè)實(shí)踐技能

隨著工業(yè)化的發(fā)展，生態(tài)破壞和環(huán)境污染已成為人類社會(huì)面臨的兩大類環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。為解決日益突出的環(huán)境問(wèn)題而產(chǎn)生的環(huán)境工程這一學(xué)科也迅速成熟[1]。環(huán)境工程的大多數(shù)過(guò)程是在流體流動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行的，如利用管道或明渠等設(shè)施輸送流體、氣體和液體中的顆粒物的分離、連續(xù)運(yùn)行生化反應(yīng)器中污染物的去除等。而環(huán)境工程專業(yè)中關(guān)于污染物的遷移和擴(kuò)散問(wèn)題、流體在管路中的輸運(yùn)問(wèn)題均離不開(kāi)工程流體力學(xué)的基本知識(shí)。因此，對(duì)于環(huán)境工程專業(yè)來(lái)說(shuō)，工程流體力學(xué)是重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣，在一定程度上會(huì)影響環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)架構(gòu)和從業(yè)能力，進(jìn)而影響到畢業(yè)生的就業(yè)質(zhì)量。然而地方院校環(huán)境工程專業(yè)工程流體力學(xué)課程的學(xué)時(shí)一直在壓縮，工程流體力學(xué)的內(nèi)涵和前言卻一直在更新變化，要講授的知識(shí)越來(lái)越多。加之應(yīng)用型地方本科院校對(duì)于人才培養(yǎng)的要求不斷提高，強(qiáng)調(diào)人才培養(yǎng)的創(chuàng)新性和前沿性。因此，本文立足應(yīng)用型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需求，從我校環(huán)化學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)的實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)工程流體力學(xué)課程基于能力培養(yǎng)的課程體系建設(shè)進(jìn)行思考，對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式進(jìn)行了探討改革和實(shí)踐。希望以此提高我校工程流體力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新性、實(shí)踐性的應(yīng)用型畢業(yè)生，以適應(yīng)新形勢(shì)下市場(chǎng)發(fā)展對(duì)環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)工作的要求。

1 教學(xué)內(nèi)容的改革

1.1 優(yōu)化培養(yǎng)方案

“工程流體力學(xué)”是研究流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以及流體和固體界壁間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用和流動(dòng)規(guī)律的一門學(xué)科，其主要由流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)三部分組成[2]。該課程是環(huán)境工程專業(yè)一門主要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)效果好壞也直接影響了后續(xù)主干課程如水污染控制工程、大氣污染控制工程等的學(xué)習(xí)。因此，工程流體力學(xué)教學(xué)過(guò)程的改革和創(chuàng)新有助于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣，打好專業(yè)基礎(chǔ)，在環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)中有著十分重要的作用。目前，地方本科院校面臨應(yīng)用型本科教育轉(zhuǎn)型的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，其人才培養(yǎng)方案也應(yīng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。首先，我們通過(guò)對(duì)社會(huì)環(huán)境工程專業(yè)人才需求情況的調(diào)研和分析，制定了環(huán)境工程專業(yè)的職業(yè)崗位群及與其對(duì)應(yīng)的專業(yè)能力。工程流體力學(xué)這門課對(duì)應(yīng)的主要環(huán)境從業(yè)職業(yè)崗位是環(huán)境工程設(shè)計(jì)工程師、安裝調(diào)試工程師、環(huán)境修復(fù)工程師和銷售工程師等，旨在培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境工程設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)管理能力。其次，根據(jù)崗位需要具備的專業(yè)能力，制定了相應(yīng)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。工程流體力學(xué)這門課要求學(xué)生掌握流體力學(xué)的基本理論、基本計(jì)算方法、基本實(shí)驗(yàn)技能以及在工程實(shí)際中的初步應(yīng)用。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生初步具備分析和解決實(shí)際流體力學(xué)問(wèn)題的能力，能夠從事環(huán)境工程設(shè)計(jì)行業(yè)的技術(shù)研發(fā)、工藝控制等，培養(yǎng)具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的高級(jí)應(yīng)用人才。

1.2 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

工程流體力學(xué)這門課現(xiàn)階段使用的教材是冶金工業(yè)出版社謝振華主編的《工程流體力學(xué)》(第4版)，該教材系統(tǒng)地闡述了流體力學(xué)的基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用，主要內(nèi)容包括：流體靜力學(xué)基礎(chǔ)、流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，黏性流體運(yùn)動(dòng)及其阻力計(jì)算，有壓管流與孔口、管嘴出流，明渠均勻流與堰流，泵與風(fēng)機(jī)、工程流體力學(xué)應(yīng)用實(shí)例等。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生初步具備分析和解決實(shí)際流體力學(xué)問(wèn)題的能力，并為學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程、從事專業(yè)技術(shù)工作和進(jìn)行科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。

《工程流體力學(xué)》理論性強(qiáng)，概念抽象，然而高等學(xué)校工程流體力學(xué)課程的學(xué)時(shí)一直在壓縮。同時(shí)學(xué)習(xí)工程流體力學(xué)這門課之前，學(xué)生已經(jīng)完成了高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等相關(guān)課程的學(xué)習(xí)。這就要求我們優(yōu)化《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容，避免不必要的重復(fù)，利用有限的學(xué)時(shí)，深化工程流體力學(xué)課程的主要內(nèi)容，滲透前沿知識(shí)，應(yīng)對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求。所以在組織課堂教學(xué)內(nèi)容時(shí)，結(jié)合高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等的教學(xué)內(nèi)容及其與《水污染控制工程》及《大氣污染控制工程》等后續(xù)主干課程間的緊密聯(lián)系，對(duì)工程流體力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重整，適當(dāng)弱化了與高等數(shù)學(xué)及大學(xué)物理重復(fù)部分繁難公式的推導(dǎo)和微元運(yùn)動(dòng)的分析，重點(diǎn)講授基本概念、公式的物理意義、應(yīng)用條件和各項(xiàng)參數(shù)的含義方面的內(nèi)容，增加與環(huán)境工程專業(yè)知識(shí)相聯(lián)系的內(nèi)容介紹。教會(huì)學(xué)生如何把基礎(chǔ)理論應(yīng)用在環(huán)境保護(hù)與環(huán)境污染治理中，以此拓寬學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，利用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。如流體靜力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)部分，略去其中關(guān)于微分方程及其積分的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，重點(diǎn)講授流體靜力學(xué)基本方程、伯努利方程等的適用范圍、物理意義、各參數(shù)的應(yīng)用條件；同時(shí)，結(jié)合流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)中測(cè)壓管的使用，使學(xué)生更好地理解伯努利方程中位置水頭、壓強(qiáng)水頭和速度水頭的概念及他們之間的關(guān)系。以環(huán)境工程中的實(shí)際工程(例如城市排水管道、市政污水處理廠、學(xué)校污水處理站)為例，對(duì)孔口管嘴、有壓管流、明渠流、泵與風(fēng)機(jī)等應(yīng)用流體力學(xué)的部分進(jìn)行講解，可以使學(xué)生對(duì)流體力學(xué)理論在環(huán)境工程實(shí)踐領(lǐng)域的工程應(yīng)用有深刻的認(rèn)知。當(dāng)前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)值模擬建模技術(shù)的提高，計(jì)算流體力學(xué)(CFD)對(duì)流體力學(xué)理論的發(fā)展起到重要作用，在流體力學(xué)的教學(xué)過(guò)程中可以增加2～4學(xué)時(shí)關(guān)于計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)的介紹，不僅可以轉(zhuǎn)化學(xué)生思維方式、拓展學(xué)生學(xué)術(shù)視野，還可以為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)深造奠定基礎(chǔ)。

2 教學(xué)方法的改革

2.1 體驗(yàn)式教學(xué)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)

培養(yǎng)應(yīng)用型人才要求培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和實(shí)踐性，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。而傳統(tǒng)教學(xué)模式往往不利于學(xué)生自我身份構(gòu)建、自我任責(zé)及主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，缺乏對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和鍛煉。因此在教學(xué)中要以學(xué)生為主，加強(qiáng)基于能力的培養(yǎng)。為此在教學(xué)中實(shí)行“學(xué)生講、老師聽(tīng)”的換位學(xué)習(xí)模式，即將學(xué)生劃分小組，每組擬定一個(gè)與流體力學(xué)相關(guān)的工程案例作為研究課題，組內(nèi)學(xué)生分工合作分別進(jìn)行文獻(xiàn)查詢、資料整理、演示文稿制作等工作，最后在每堂課前走上講臺(tái)講解該小組的演示文稿。報(bào)告結(jié)束后，教師組織引導(dǎo)學(xué)生參與討論，可隨機(jī)向匯報(bào)組成員提問(wèn)。通過(guò)這樣的體驗(yàn)式教學(xué)方式，可以發(fā)揮學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性，使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)拓展知識(shí)面，同時(shí)鍛煉學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)能力、動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

2.2 打破單一驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加大綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)比例，提高學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)

工程流體力學(xué)是一門理論和實(shí)踐并重的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生基本操作技能、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、理論聯(lián)系實(shí)際的能力。然而原有的工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，缺少設(shè)計(jì)性和研究性，而且學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作不夠了解，容易忽略對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)全局設(shè)計(jì)思路的考核。因而引入綜合性的實(shí)際工程模擬類實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生真正參與整個(gè)研究過(guò)程(課題確定、查閱文獻(xiàn)、確定實(shí)驗(yàn)方法、前期試劑儀器的準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)測(cè)定、結(jié)果處理到實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成)，有助于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

2.3 引入實(shí)際工程案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力

工程流體力學(xué)是環(huán)境工程專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，如何在有限的課時(shí)內(nèi)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)環(huán)境工程設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)管理本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識(shí)解決實(shí)際環(huán)境問(wèn)題的能力，對(duì)于培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才至關(guān)重要。因此，在教學(xué)過(guò)程中引入切身相關(guān)的實(shí)際工程案例，利用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和方法對(duì)其剖析，激發(fā)學(xué)生求知欲和自主性，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。如在學(xué)習(xí)粘性流體運(yùn)動(dòng)及其阻力計(jì)算的內(nèi)容時(shí)，可以將學(xué)生實(shí)習(xí)的污水處理廠作為案例進(jìn)行分析。以污水處理廠中的格柵、沉砂池、曝氣池、二沉池、纖維轉(zhuǎn)盤濾池和消毒池等不同處理單元為對(duì)象，分析計(jì)算其沿程阻力損失和局部阻力損失，從而將學(xué)生在課堂上所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐中見(jiàn)到的工程體系結(jié)合起來(lái)，最終深化學(xué)生對(duì)流體力學(xué)理論知識(shí)的認(rèn)知深度，明確其在工程上的適用范圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)用以解決實(shí)際工程問(wèn)題的主動(dòng)性。

3 考核方式的改革

在培養(yǎng)方案和教學(xué)內(nèi)容改革的基礎(chǔ)上，考核方式也應(yīng)做相應(yīng)調(diào)整。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型的背景下，結(jié)合實(shí)際發(fā)展，將工程流體力學(xué)的成績(jī)?cè)O(shè)置為3部分：期末考試占60%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%，平時(shí)成績(jī)占20%。其中平時(shí)成績(jī)主要依據(jù)學(xué)生課堂參與度，課下作業(yè)完成情況，以及分組對(duì)實(shí)際工程中流體力學(xué)應(yīng)用的講解進(jìn)行打分，由此評(píng)價(jià)學(xué)生積極主動(dòng)性和團(tuán)隊(duì)合作能力。實(shí)驗(yàn)成績(jī)主要依據(jù)學(xué)生對(duì)流體力學(xué)基本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的參與及表現(xiàn)打分，以此評(píng)定學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。期末考試采取開(kāi)卷形式，試卷命題中多以結(jié)合實(shí)際工程案例的綜合題為主，防止學(xué)生死記硬背流體力學(xué)公式，使其真正將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到解決實(shí)際問(wèn)題中去。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，隨著國(guó)內(nèi)對(duì)環(huán)境問(wèn)題重視程度的提高，對(duì)于專業(yè)型人才的需求也在逐年增加。應(yīng)用型人才培養(yǎng)是要塑造全面、具有可持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新能力的人才。所以在這樣的轉(zhuǎn)型背景下應(yīng)加強(qiáng)雙師型隊(duì)伍建設(shè)，使從事相關(guān)教學(xué)的教師“走出去、走回來(lái)”，具備理論教學(xué)的素質(zhì)的同時(shí)也應(yīng)具備實(shí)踐教學(xué)的素質(zhì)，在有限的時(shí)間內(nèi)，提高學(xué)生的全面素質(zhì)，培養(yǎng)真正的環(huán)境工程應(yīng)用型人才。

[1] 程志輝,李 霞,姜 磊.環(huán)境工程專業(yè)《流體力學(xué)》課程教學(xué)改革初探[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2013(5):67.

[2] 謝振華,宋存義.工程流體力學(xué)[M]. 3版. 北京:冶金工業(yè)出版社,2007.

(本文文獻(xiàn)格式：曲 洋，李 輝，田文杰，等.應(yīng)用型本科院校工程流體力學(xué)課程改革與實(shí)踐[J].山東化工,2017,46(11):160-161.)

Research on the Curriculum Reform and Practice of Engineering Fluid Mechanics in the Context of the Application Oriented Transformation

QuYang,LiHui,TianWenjie,WangXiaoqing

(Luoyang Institute of Science and Technology,Luoyang 471023,China)

Under the new situation of the transformation and development of Colleges and Universities,according to posts and capability requirements of students in job seeking,some reform and practice in teaching contents,teaching methods and assessment contents were carried out in the course Engineering Fluid Mechanics to improve students' practical ability and comprehensive quality and finally meet the goal of applied talents cultivation.

local application-oriented institutions;engineering fluid mechanics;curriculum reform;specialized practical skills

2017-03-27

洛陽(yáng)理工學(xué)院教研項(xiàng)目(JY16-37)；洛陽(yáng)理工學(xué)院高層次人才科研啟動(dòng)項(xiàng)目(2013BZ01)；河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目應(yīng)用研究計(jì)劃項(xiàng)目(16A610010)

曲 洋(1985—)，男，河南洛陽(yáng)人，講師，獲博士學(xué)位，主要從事環(huán)境微生物學(xué)研究。

G642

B

1008-021X(2017)11-0160-02