教学科研实践一体化模式在《过程流体机械》课程教学中的实现

王红 白竞平 耿清 武飞

摘要：本文针对过程装备与控制工程专业人才培养要求及《过程流体机械》课程本身特点，结合近几年《过程流体机械》课程教学过程中存在的问题，从教学方法和教学手段方面探讨了《过程流体机械》课程的教学改革思路，力图将理论教学和实践教学有机结合，提出了增强教学中科研含量的新思路，建立实行教学科研实践一体化的教学模式。

关键词：流体机械；理论；实践；科研；一体化

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）09-0042-03

一、《过程流体机械》课程发展特点

上世纪90年代末期，中国经历了新中国成立以来最大规模的专业调整，在这次大规模的专业调整中，把原“化工设备与机械”本科专业改造建设为“过程装备与控制工程”本科专业，相对应的原《化工机器》课程更名为《过程流体机械》。原有的《化工机器》课程其教学内容侧重于基础原理设计计算，随着教学改革的深化，过程装备与控制工程专业将“过程”、“装备”与“控制”这三个相关学科紧密有机地结合在一起，在“重基础、宽专业、强能力”的培养方针指导下，《过程流体机械》更加侧重于固体力学、流体力学、工程热力学等基础理论知识在具体流体机械中的应用。例如，在讲解离心式压缩机的流动时，侧重于讲解连续方程与压缩机结构尺寸的关联，欧拉方程、能量方程和热力过程方程与压缩功的关联。《过程流体机械》课程是针对过程装备与控制工程专业本科生所开设的核心专业课程，针对当前形势，本科学生毕业后的工作主要面向过程生产装置，过程生产装置中用量最大的是离心泵，随着现代化工业的飞速发展，在大型化工生产中离心式压缩机在生产装置中占有重要的地位，而往复式压缩机能够较好的体现流体机械的基本原理，因此，我们的教学主线包括往复式压缩机、离心式压缩机、泵等典型流体机械的基本工作原理、结构型式、运行性能与调节控制、安全可靠性以及机器选型，同时反映一些现代的新知识和发展的新趋向。其总体目标是将本课程建设成为一门课堂教学与实验教学紧密结合的课程，使学生能够从理论的高度去分析判断各种类型流体机械。综上所述，课程本身集中体现出的基础知识的应用、综合及拓展的特点使其在教学改革及课程改革方面具有代表性。

二、课堂教学模式的改革

通过对《过程流体机械》课程特点的介绍，我们发现《过程流体机械》课程内容知识点多、概念抽象、理论性较强，与实际联系紧密，这是符合“加强基础，拓宽专业，培养能力”的教改趋势的。但从课时方面，与原《化工机器》比较，《过程流体机械》专业课程的课学时数由原来的120学时减少到48学时，在实际的教学过程中，如何满足教材内容多，教学课时少，教学要求高等要求，根据现有课时量针对性地安排教学内容是个很难把握的问题。要想解决上述问题，首先从更改教学模式上出发，采用多媒体教学手段的优势主要是可以增加课程信息量，提高课时利用率和改进讲课效果。多媒体教学中教师对多媒体课件的理解很重要，在PPT编制过程中我们重视理论联系实际，围绕专业及工程实际问题选用实景、动画等方式，制作图文结合、形象生动、通俗易懂的多媒体课件。例如在讲解往复式压缩机的基本结构和工作原理时，我们采用动画的形式对压缩机结构和工作过程进行逐项剖析，一方面便于教师生动形象的讲授，另一方面有助于学生领会和掌握。但是在具体的课堂教学中，采用多媒体也存在着一些问题，部分教师过分地依赖多媒体，盲目追求课件的丰富多彩而忽略了教学的最终目的。因此，在教学观摩中，我们一再强调对于理论课教学来讲，多媒体所介绍的一些现象仅仅是铺垫，而理解这些现象和求解一些基本问题的方法才是教学的最终目的。

三、教学、实践、科研一体化模式的开发

1.利用新型教学模式培养学生创新能力。通过改变教学模式，课堂教学逐渐由过去传统的讲授转变为演示形式，采用多媒体教学方式，使学生减少了对课本的依赖，拓宽了专业课的知识面，同时在课堂上我们将学生分为小组，紧密结合当前科技发展，由学生主动将授课内容延伸。例如在讲离心式压缩机时，其结构形式和理论可拓宽到蒸汽机、汽轮机、水轮机等原动机的内容，我们布置学生在课后进行相关资料查询，课堂上通过互动的形式，结合化工装置的实际情况，开展对原动机的探讨与研究，培养学生自学和团队学习能力，从而有效地倡导学生发挥自己的主动性和积极性，提高学生自我对知识的探索兴趣。为了便于学生对课程相关资料的查询，我们建立了课程网络平台，在该平台上建立了与本课程相关的科研情况、国内外进展信息，授课录像，同时也包括对应相关企业网站的链接，陆续建立起来的课程网络平台最大可能的拓宽了学生专业面，有利于学生理论知识的学习和应用。

2.结合理论教学，建立过程流体机械实验平台。《过程流体机械》是一门工程性很强的课程，同时由于设备结构复杂，单一的理论教学很难使学生深刻理解机器的结构和性能，因此，我们努力开展校内实验基地的建设，在教学中安排适当实验课时，实验课时包括观摩性演示实验和自己动手的拆装实验，通过观摩性演示实验可以深刻感知各种型号离心式压缩机和往复式压缩机的内部机理和运动过程，同时我们用实践性实验代替原有的验证实验，例如加设了离心泵性能实验、临界转速、压缩机拆装、压缩机排气量及功率测定等实验。实践证明，这种启发式的教学与理论教学的结合正是培养学生能力的主要手段。

3.研究型教学活动的开展。近年来，大学生参加教师的科研和课外科技活动已成为一种趋势，为此学校设置了针对课程教学内容和专业实践的“创新教育项目”，提倡进行研究型课外教学活动。在学校这个良好的科研平台下，我们在教学中引入和课程相关的科研课题，例如往复式压缩机的CFD模拟，离心式叶片流道结构对流体流动的影响等科研课题目前都得到有效的开展。研究型课外教学活动活跃了学术研究气氛，支持了实验室建设。目前取得的最显著成效是：在当前教学、科研、实践一体化模式下，一些应用计算机能力较强的学生已经可以自己动手编写数据处理程序，并在教师指导下应用计算机技术来分析、研究和解决工程实际问题，同时完善过程流体机械实验平台的建设。另一方面采用奖励方式收集或自编一些包含有关公式和数据资料的数据库程序软件完善了课程网络平台的建设，对学生开放的课程网络平台方便他们解决结构优化等科研课题。

四、结论

目前，我国过程装备与控制工程专业应届毕业生70%以上从事流体机械（如活塞式压缩机、离心风机和离心泵等）的现场管理和流体机械及化工设备的设计、制造及安装，因此，全方面地从理论教学、科研教学及实验教学出发进行教学改革势在必行。我们针对过程装备与控制工程专业人才培养要求及《过程流体机械》课程本身特点实施的教学、科研、实践一体化教学实践结果证实了良性的教学、实践、科研循环体系，不仅可以有效的提高教学质量，而且通过课程学习再辅以实验课程和课外科技实践活动对开阔学生视野，培养学生的工程观念和实际动手能力，锻炼学生对今后工作的适应性具有极大的作用。

参考文献：

[1]王维慧，周敏，曾涛，林海波，石艳.《过程流体机械》课程的改革探索[J].四川理工学院学报（社会科学版），2007，（22）：113-114.

[2]教育部高等学校机械学科过程装备与控制工程专业教学指导分委员会[C]//第九届全国高等学校过程装备与控制工程专业教学改革与学科建设成果校际交流会论文集.北京：化学工业出版社，2004.

[3]教育部高等学校机械学科过程装备与控制工程专业教学指导分委员会[C]//第十届全国高等学校过程装备与控制工程专业教学改革与学科建设成果校际交流会论文集.北京：化学工业出版社，2006.

[4]陈建国，胡德栋.《过程流体机械》课程培养学生创新能力的探索[J].中国教育与教学，2007，5（1）：50-525.

[5]潘树林，卢朝霞.“过程流体机械”课程的教改与实践[J].广西大学学报（自然科学版），2003，28（6）：81-83.

[6]李云，姜培正.过程流体机械[M].第二版.北京：化学工业出版社，2008.

[7]王君.化工过程流体机械教学中学生综合能力的培养[J].化工高等教育.2008，（4）：55-58.

[8]黄平，朱文坚，刘小康，何军，刘新育，何亚农.机械基础类实验教学体系改革和实验设备配置研究[J].实验技术与管理，2008，25（12）：188-190.

基金项目：内蒙古工业大学《过程流体机械》精品课程

作者简介：王红（1970-），女，博士，内蒙古工业大学副教授，过程流体机械精品课程负责人。