应用型人才培养模式下流体力学泵与风机课程教学方法研究

岳丽芳 王春慧

摘 要 “流体力学泵与风机”是建筑环境与能源应用工程专业的一门专业基础核心课。为实现综合素质高、基础扎实、知识面较宽、实践能力强的高级应用型人才培养目标，针对课程性质，从合理选择教学内容、完善教学手段、改进实践教学环节等方面深入研究流体力学泵与风机课程的教学方法。此研究对激发学生学习兴趣，培养学生工程实践能力和技术应用能力，适应社会环境和人才需求，具有一定的意义。

关键词 建筑环境与能源应用工程专业；流体力学泵与风机课程；应用型人才；实践教学

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）12-0067-03

1 前言

“流体力学泵与风机”是建筑环境与能源应用工程专业的专业基础核心课之一。本课程是以流体力学基础为主，并兼顾泵与风机的理论基础及其在管网中的工况调节[1]。通过本门课程的学习，要求学生熟练掌握分析流体力学问题的方法和解决相关实际工程问题的能力，并为后续专业课的学习及从事相关专业工程技术领域工作与科学研究提供必要的基础知识和计算理论。

“流体力学泵与风机”课程内容相对抽象，基本概念较多，数学公式及推导多，具有基础理论性强与工程实践性突出的双重特点。在应用型人才培养模式下，如何根据本校建筑环境与能源应用工程专业的培养目标和课程特点优化课程教学方法，对于增强学生学习积极性，提高教学效率和质量，锻炼学生实践能力至关重要。针对目前本门课程教学中存在的问题，笔者根据多年的理论教学经验并结合本校应用型人才培养目标，就教学方法进行以下研究。

2 理论教学

课程内容的合理选择 按照学校本科专业教学培养计划的调整要求，取消“流体输配管网”课程，并将“流体力学”课程与“流体输配管网”课程中泵与风机的内容重新整合形成“流体力学泵与风机”，共计76学时（其中理论教学66学时）。整合课程时要充分体现应用型本科教育的基础性、应用性和实践性[2]，并认真贯彻学校建筑环境与能源应用工程专业毕业生具备“能施工、会设计、懂管理”三大执业核心能力的要求。因此，在知识内容繁多、学时数限制的条件下，课程内容选取及学时数合理分配既要把握本门课程的核心知识内容，又要强调实际应用[2]。如取消理论性极强的不可压缩流体动力学基础及绕流运动等内容，精简专业应用领域较少的一元可压缩气体动力学基础、气体射流、其他常用泵及压气（缩）机章节的内容，适当融入工程实际案例，进而加强学生对概念和原理的理解应用。这样既拓宽了学生的知识面，又提高了运用知识解决工程问题的能力。本课程各部分教学内容及对应学时数见表1。

多媒体教学与传统教学相结合 为了便于学生理解掌握“流体力学泵与风机”课程中枯燥的理论内容和生动的实验过程，课堂教学中应采用多媒体与传统板书相结合的教学方式[3]，即不同性质的知识点选择不同的授课方式。一些重要公式适宜采用板书推导，讲解公式内在的含义及一些物理量的概念，重点强调公式成立的基本条件和适用范围，特别说明推导公式是使学生掌握一种处理复杂问题的思维和方法。这种授课方式不仅使学生有更多的时间思考和消化，而且从思想上淡化了烦琐的推导过程。如恒定总流能量方程、连续性方程、孔口管嘴出流流量计算式、泵与风机的相似律有其各自的适用范围，而动量方程、泵与风机的欧拉方程则有其成立的前提条件。

对于一些基本性概念、实际工程应用、流动现象、实物设备，则适宜采用多媒体教学课件和视频动画等信息化教学手段。通过视频动画可以将相对抽象的概念、复杂的流动现象及实物形象地表达出来，使学生对概念、原理、现象理解得更为透彻[4]。例如：讲解层流与紊流概念时，通过视频动画直观地反映流体两种不同流态各自的现象特点；讲解孔口管嘴管路流动时，通过多媒体课件可以看到这些内容在工程实际中的具体应用；讲解泵与风机构造原理时，可以带学生去水泵房或建筑设备实训中心进行现场教学。同时，授课教师要注重多媒体课件的制作，课件不仅要涵盖大纲所要求的知识点，而且要引入一些流体力学发展的前沿技术和最新实例，以进一步提高学生学习的积极性。

核心知识点的巩固和应用 为了巩固课程中的核心知识点，教师要对基本概念、重要公式、原理应用进行阶段性总结并布置相应的作业题。针对“流体力学泵与风机”课程教学大纲中要求重点掌握和熟悉的知识点进行整理总结，有助于学生对离散知识点的巩固和关联，如总结恒定流、非恒定流与均匀流、非均匀流的流动特点，欧拉法与拉格朗日法的区别与适用场合，泵与风机相似律实际应用的几种情况等。作业题的选择尽量灵活，可以结合历届全国人工环境科学奖大赛的题目和全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调基础考试中的题目，以加深学生对专业理论的理解，并提高学生的实践能力。例如：通过布置空调冷冻水系统和冷却水系统中各自水泵扬程計算的作业题，使学生灵活掌握开式系统和闭式系统水泵扬程的确定方法；通过举例热水供暖系统中水压图的绘制，强调总流伯努利方程水头线的实际应用。

3 实践教学

重视实验的教学方法及考核方式 实验教学是“流体力学泵与风机”课程中不可缺少的重要组成部分，是锻炼学生实践能力的重要环节。实验教学能够将课本的理论知识与实际应用相结合，使学生对流体流动过程中抽象而复杂的现象有全面、直观、清晰的理解。建筑环境与能源应用工程专业构建了以培养学生实际应用能力为主要特色的“流体力学泵与风机”实验教学方法及考核方式。

实验指导教师将本门课程六个实验内容（雷诺实验，沿程、局部阻力系数测定实验，动量定理实验，气体射流实验，水的流线、流动形态及能量转化实验，水泵性能曲线测定实验）的具体操作过程及相关视频、实物设备进行录制并作为学校网络教学资源，以便学生提前了解实验内容。同时为部分实验设备制作局部详解图或实验原理图展板，以加深学生对实验内容的理解。实验教学过程中，指导教师对实验内容的讲解不再面面俱到，而是利用探索式、启发式的教学手段。

实验成绩的评定由平时成绩（占50%）、实验报告成绩（占20%）、实验期末考核成绩（占30%）构成。平时成绩可根据学生的课堂表现、出勤情况、课前预习情况、回答课前掌握知识点情况、回答操作过程中的问题情况及是否有新见解等进行评定。这种实验考核方式一定程度上可以避免学生实验考核前临阵磨枪，或个别学生抄袭其他学生的数据、思考题、实验意见建议，而且可以将实践能力的培养体现在每次实验过程中。实验期末考核成绩不仅仅局限于学生答题情况，更要考虑学生在实验过程中的操作能力和创新能力。

鼓励学生参与创新训练项目 应用型人才培养过程中不仅要使学生掌握扎实的基础知识，更要使学生具备较强的创新意识和创新能力，而培养创新精神也是学校办学指导思想的核心。大学生创新训练项目是高校开展创新教育的重要平台，旨在激发学生创新思维，培养学生创新能力。创新训练项目的全过程涉及项目立项申请、实验材料购置、实验平台搭建、实验实施及撰写研究论文和结题报告。通过参与创新训练项目，培养学生实践动手能力，提高团队协作沟通能力，锻炼文献查阅能力和文字表达能力[4]。

“流体力学泵与风机”课程开设的实验以验证性实验为主，很少有创新实验、开放性实验，因此，学生实验积极性不高，而且验证性实验占用学时数较多。为了充分调动学生实验环节的积极性，可考虑将基础实验与创新训练项目相结合，鼓励学生在所要求完成的验证性实验基础上进行拓展或提出其他创新类实验。笔者指导的“流体力学多功能实验台”成功获批2017年河北省大学生创新创业训练计划项目，此多功能实验台是以阻力系数测定实验为基础，综合雷诺实验、文丘里流量计校核实验为一体的创新实验台，目前实验台处于搭建调试阶段。

今后应继续鼓励学生参与创新训练项目，利用流体力学实验室、暖通空调实验室、人工环境实验室等现有的仪器设备搭建创新项目平台，培养学生分析问题和解决问题的能力，真正实现具有创新精神的应用型高级专门人才的培养目标。

4 结语

应用型人才培养模式是以适应社会需求为目标，以培养学生应用能力为主线[5]。因此，“流体力学泵与风机”课程的教学要始终贯穿知识应用的理念，通过合理选择课程教学内容，有机结合多媒体教学方式和传统教学方式，注重核心知识点的巩固与应用，改进实验教学方法及考核方式，积极组织学生参加创新实验等环节，提高课程教学质量，为后续专业课程学习奠定坚实的基础。

参考文献

[1]蔡增基，龙天渝.流体力学泵与风机[M].5版.北京：中国建筑工业出版社，2009.

[2]马炎坤，林小棉.“流体力學·泵与风机”课程教学改革的探索[J].广东轻工职业技术学院学报，2008，7（1）：46-48.

[3]王贞涛，徐荣进，王晓英.流体力学精品课程教学改革与实践[J].高等建筑教育，2014，23（2）：74-77.

[4]柯善杰，魏志超，等.大学生创新训练项目培养学生创新能力的研究实践[J].教育教学论坛，2015，11（44）：120-121.

[5]郝艳娥，崔保龙.基于应用型人才培养模式下的结构力学课程教学方法研究[J].科教文汇，2014（7）：44-45.