泵與風(fēng)機(jī)課程教學(xué)改革分析

梁啟煜

（山西能源學(xué)院能源與動力工程系 山西 晉中 030600）

能源行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。泵與風(fēng)機(jī)作為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、醫(yī)療等行業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的各個方面[1]。泵與風(fēng)機(jī)課程是能源與動力工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，是一門實踐與理論結(jié)合非常緊密的課程[2]。本文針對當(dāng)前國內(nèi)高校泵與風(fēng)機(jī)課程的教學(xué)改革進(jìn)展，分析討論并給出建議，以推動泵與風(fēng)機(jī)課程教學(xué)改革的進(jìn)一步發(fā)展。

1 泵與風(fēng)機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 學(xué)時不足

泵與風(fēng)機(jī)課程一般在學(xué)生學(xué)習(xí)過流體力學(xué)、傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課后，在大三學(xué)年開設(shè)。但在教育減負(fù)的背景下，許多高校的泵與風(fēng)機(jī)課程學(xué)時進(jìn)一步壓縮。以山西能源學(xué)院為例，泵與風(fēng)機(jī)課程的課時已調(diào)整為24 學(xué)時，其中理論20 學(xué)時，實踐4 學(xué)時。而泵與風(fēng)機(jī)課程涉及的理論知識廣，實踐要求多，學(xué)生需要較多的時間學(xué)習(xí)才能有所收獲，學(xué)時不足對于教師授課產(chǎn)生了較大的影響。

1.2 評價考核體系不合理

與絕大部分工科課程一樣，泵與風(fēng)機(jī)課程的評價考核多以期末考試加平時成績的形式，期末成績占比較大，一般為70%―80%，平時成績僅由出勤、作業(yè)、實驗報告等構(gòu)成，無法真正對學(xué)生的綜合能力進(jìn)行評估，學(xué)生往往在期末突擊幾天就能通過考試。而在新工科背景下，當(dāng)前單一的評價考核體系無法做到對學(xué)生綜合能力的正確考核。

1.3 教學(xué)手段單一

隨著社會技術(shù)的進(jìn)步，特別是近年來線上教學(xué)的推廣，許多新的教學(xué)技術(shù)，如多媒體平臺、虛擬實驗、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等得到了廣泛的應(yīng)用。但泵與風(fēng)機(jī)課程作為專業(yè)課，覆蓋面遠(yuǎn)不及高數(shù)、大物、傳熱學(xué)、流體力學(xué)等基礎(chǔ)課程，優(yōu)秀的教學(xué)資源較少，先進(jìn)教學(xué)手段的應(yīng)用情況也低于一般的基礎(chǔ)課程。在課程教學(xué)過程中，教師普遍采用的還是傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)方法，雖然PPT、視頻等手段也有所使用，但以教師為中心，我來講你來學(xué)的形式仍是主流。這種單一的授課方法不利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)[3]。

2 課程改革措施分析與建設(shè)

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，將課程內(nèi)容問題轉(zhuǎn)移給學(xué)生進(jìn)行自主探討的一種全新的學(xué)習(xí)溝通方式。翻轉(zhuǎn)課堂不同于傳統(tǒng)的“老師上課—布置作業(yè)—學(xué)生回家練習(xí)”的模式，在翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式下，學(xué)生在課堂外完成基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，而在課堂中進(jìn)行老師與同學(xué)之間的答疑解惑、交流互動、知識運(yùn)用等活動，從而達(dá)到更好的教育效果。王興國[4]等在泵與風(fēng)機(jī)課程教學(xué)過程中采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式，將教學(xué)過程分成課前、課中和課后三個階段，分別完成不同的教學(xué)任務(wù)。課前教師進(jìn)行總體設(shè)計，學(xué)生明確學(xué)習(xí)任務(wù)，完成學(xué)習(xí)內(nèi)容和測試。課中教師講解分析，學(xué)生整理匯報完成考測。課后教師分析整理考測結(jié)果，學(xué)生反思總結(jié)，提出建議。通過學(xué)生課前的自主學(xué)習(xí)，課中的交流互動，課后的任務(wù)布置，以學(xué)生為中心，驅(qū)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)，從而取得較好的教學(xué)效果。

2.2 任務(wù)式教學(xué)

在課堂學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生知識的輸入與輸出一般是以教師講授、課后作業(yè)和期末考試的形式進(jìn)行的，這樣往往不能激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣。任務(wù)式教學(xué)可以通過設(shè)計恰當(dāng)?shù)恼n程任務(wù)，讓學(xué)生對任務(wù)進(jìn)行討論分析，由易到難、循序漸進(jìn)地完成課程任務(wù)。學(xué)生既鞏固了所學(xué)的理論知識，又在完成任務(wù)的過程中鍛煉了創(chuàng)新能力和獨立分析解決問題的能力，極大地提高了學(xué)習(xí)的熱情。結(jié)合泵與風(fēng)機(jī)課程的特點，在教學(xué)過程中設(shè)計相關(guān)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生完成，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，挖掘?qū)W習(xí)潛能。趙爽[5]等根據(jù)課程特點設(shè)計了一個任務(wù)——讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計一臺泵。學(xué)生通過學(xué)到的理論知識進(jìn)行泵的制作，在制作過程中，學(xué)生會遇到各種問題，由此再引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用新學(xué)到的課程知識對泵進(jìn)行改進(jìn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由“聽”轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒壍摹白觥焙汀八肌薄Ｗ詈筮M(jìn)行作品展示，讓學(xué)生體會到成功解決問題后的成就感。

2.3 啟發(fā)式教學(xué)

啟發(fā)式教學(xué)是教師在教學(xué)過程中根據(jù)實際情況，從學(xué)生角度出發(fā)，采用多種方式引導(dǎo)學(xué)生思考。借助生活常識、課件動畫、現(xiàn)場知識、教師經(jīng)驗等，讓學(xué)生在腦海里形成一幅美輪美奐的教學(xué)畫面，引起學(xué)生主動思考，實現(xiàn)課堂上的實時交流和主動溝通[6]。牛權(quán)[7]等在授課過程中，采用啟發(fā)教學(xué)和比較教學(xué)相結(jié)合的方法，將泵與風(fēng)機(jī)的理論知識與工程問題相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的內(nèi)容應(yīng)用到實際當(dāng)中，開拓學(xué)生的思路，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加強(qiáng)對課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，取得了不錯的教學(xué)效果。

2.4 實例式教學(xué)

實例式教學(xué)是教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和要求，組織學(xué)生對典型案例進(jìn)行分析討論，是一種開放、互動的教學(xué)模式。實例式教學(xué)要求學(xué)生到實際環(huán)境中感受和體驗問題，而不是單純地聽間接介紹和講解。教師將原理和知識與案例融會貫通，加深學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識分析問題的能力，同時強(qiáng)化其獨立探索和創(chuàng)新精神。實例式教學(xué)的基本程序包括四部分：創(chuàng)設(shè)問題情境，確定問題并提出假設(shè)，自主探究與協(xié)作學(xué)習(xí)，評價總結(jié)與知識遷移。教學(xué)過程中，教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容設(shè)置問題場景，引導(dǎo)學(xué)生參與其中，獨立思考。學(xué)生通過分組合作，查閱資料，提出問題解決方案，并在教師的協(xié)助下解決問題。教師再對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評價，進(jìn)一步優(yōu)化情景問題，提高教學(xué)質(zhì)量[8]。

2.5 實驗教學(xué)

泵與風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)理論和物理概念相對較為抽象，而它又是一門與實踐結(jié)合非常緊密的課程，在學(xué)習(xí)理論知識的同時，實驗環(huán)節(jié)也是非常重要的。實驗教學(xué)在對理論知識的驗證和促進(jìn)理解方面的作用是理論課程所無法替代的，同時也實現(xiàn)學(xué)生能力與知識，理論與實踐相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要手段[9]。通過觀看實驗的演示和自己動手操作，學(xué)生可以對抽象的理論建立直觀的認(rèn)識，加深對相關(guān)知識的理解和記憶。傳統(tǒng)的實驗操作往往內(nèi)容較為單一，學(xué)生為了完成實驗任務(wù)而機(jī)械地進(jìn)行實驗。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，實驗教學(xué)結(jié)合計算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)，將仿真與實踐相結(jié)合，可以使實驗的進(jìn)行不再受人為因素的限制，解決因設(shè)備限制而無法進(jìn)行實驗的問題，保證實驗教學(xué)的順利進(jìn)行[10]。此外，根據(jù)實驗室設(shè)備情況，向?qū)W生開放實驗室，開展開放性實驗設(shè)計，讓學(xué)生結(jié)合自身對知識的理解，自行設(shè)計實驗內(nèi)容并進(jìn)行驗證，教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)與答疑，同樣可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與實踐能力。

2.6 與前沿技術(shù)發(fā)展相結(jié)合

科技發(fā)展日新月異，授課內(nèi)容要緊跟時代發(fā)展，如果完全沿襲教材內(nèi)容按部就班，就落后于時代發(fā)展了。在教學(xué)過程中，教師要結(jié)合課程內(nèi)容多介紹前沿性的研究方向，開闊學(xué)生視野。比如先進(jìn)的在線監(jiān)測系統(tǒng)、專家故障診斷系統(tǒng)、數(shù)值模擬仿真技術(shù)、AutoCAD 二維設(shè)計與Pro/ENGINEER 三維實體造型設(shè)計，F(xiàn)LUENT 數(shù)值模擬軟件及其應(yīng)用等[11]。張靜[12]等將數(shù)值模擬融入泵與風(fēng)機(jī)課程教學(xué)中，對流體在泵與風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流動、汽蝕的發(fā)生等學(xué)生不易理解的知識，運(yùn)用數(shù)值模擬圖示結(jié)果直觀地反映出來，便于學(xué)生更好地掌握理論知識。同時也對數(shù)值模擬等相關(guān)技術(shù)有了初步的了解。吳正人[13]等建設(shè)了“流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)虛擬仿真實驗平臺”，既提高了實驗教學(xué)效果，又可以有效管理學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，實現(xiàn)學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)。

2.7 創(chuàng)新訓(xùn)練項目

新工科背景下，學(xué)生不僅要掌握扎實的基礎(chǔ)知識，還要具有良好的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。將課程知識與各種創(chuàng)新項目相結(jié)合，教師在課程講授的同時引導(dǎo)學(xué)生積極參加各種學(xué)科競賽與創(chuàng)新實驗。學(xué)生在參與過程中，經(jīng)過項目立項申請、實驗材料購置、實驗平臺搭建、實驗實施及撰寫研究論文和結(jié)題報告等環(huán)節(jié)的歷練，可以有效培養(yǎng)實踐動手能力，提高團(tuán)隊協(xié)作溝通能力，鍛煉文獻(xiàn)查閱能力和文字表達(dá)能力[14]。同時，學(xué)生在各類創(chuàng)新項目中取得的成績，又可以幫助他們樹立信心，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，從被動接受課程知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。

2.8 考核機(jī)制

新工科教育理念要求學(xué)生具有創(chuàng)新能力，傳統(tǒng)考核機(jī)制以階段性或者一次性筆試為主要依據(jù)來判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，很難全面考核學(xué)生的綜合素質(zhì)。建立全方位、多維度的考核機(jī)制有助于學(xué)生對泵與風(fēng)機(jī)的基本知識進(jìn)行整體把握和思考，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。加強(qiáng)過程考核管理，完善考核機(jī)制是保證考核順利實施的關(guān)鍵。過程考核不是簡單地把考勤、作業(yè)、實驗等成績相加，而是要注重考核的完整性。不僅要對每個單元、每個知識點進(jìn)行橫向考核，還要在每個課堂活動、項目結(jié)束后進(jìn)行綜合性的縱向考核，讓學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的每個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，緊密聯(lián)系起來。此外，適當(dāng)降低期末考試成績占比，將部分考核內(nèi)容變?yōu)閷W(xué)生課下利用慕課、微課、虛擬實驗等的自主學(xué)習(xí)考核，對于積極參加學(xué)科競賽、知識講座的學(xué)生可以適當(dāng)加分，通過這些手段來提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性[15]。

3 結(jié)語

提高泵與風(fēng)機(jī)課程的教學(xué)質(zhì)量，關(guān)鍵在于以學(xué)生為中心，以問題為導(dǎo)向，結(jié)合專業(yè)特點，明確教學(xué)目標(biāo)，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性。在教學(xué)過程中，教師通過合理安排課程內(nèi)容，采用新型教學(xué)方法，充分利用網(wǎng)絡(luò)，慕課、虛擬實驗等現(xiàn)代技術(shù)，豐富教學(xué)資源，鼓勵學(xué)生參與學(xué)科競賽等方式，提高其跨學(xué)科領(lǐng)域的知識運(yùn)用能力。提升創(chuàng)新思維能力，滿足新工科背景下對人才培養(yǎng)的需求，提高課程教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。