田世祥

摘 要：流體機(jī)械課程是理論與工程實踐的課程之一，依賴于現(xiàn)代自動控制理論的發(fā)展，具有較強(qiáng)的專業(yè)性與實踐性的特點，它是本科工程教育培養(yǎng)計劃中十分重要的一門課程。隨著高等教育教學(xué)改革的推進(jìn)，傳統(tǒng)流體機(jī)械的教學(xué)方式和內(nèi)容的也不斷納入改革進(jìn)程。為提高教學(xué)質(zhì)量，保證學(xué)生真正掌握流體機(jī)械的工作原理、運(yùn)行特性及設(shè)備選擇等基本知識，文章針對傳統(tǒng)流體機(jī)械課程的現(xiàn)狀和存在的一些問題，結(jié)合“新工科”等一些概念，從課程教育優(yōu)化、實驗認(rèn)知、項目驅(qū)動實驗教學(xué)、計算機(jī)輔助教學(xué)等方面提出一些個人的思考和改革方案，旨在使流體機(jī)械課程的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)水平得到一定的提高。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；工程教育；流體機(jī)械

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）15-0138-03

Abstract： Fluid Mechanics course， which depends on the development of modern automatic control theory， is one of the courses in theory and engineering practice and is highly professional and practical. It is a very important course in the undergraduate engineering education and training plan. With the development of higher education reform， the teaching methods and contents of traditional fluid machinery have been brought into the reform process. In order to improve the teaching quality and ensure that the students really master the basic knowledge of the working principle， operating characteristics and equipment selection of fluid machinery， this paper aims at the present situation and existing problems of the traditional fluid machinery course. Combining with some concepts， such as "Emerging Engineering Education"， this paper discusses the course education. In order to improve the teaching quality and teaching level of Fluid Machinery course， some personal thinking and reform schemes are put forward in the aspects of optimization， experimental cognition， project-driven experimental teaching and computer-aided teaching.

Keywords： teaching reform； engineering education； fluid machinery

流體機(jī)械課程具有較強(qiáng)的專業(yè)性和突出的工程背景，課程內(nèi)容注重理論和工程實踐的有機(jī)結(jié)合，同時側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力和實踐能力。流體機(jī)械屬于通用機(jī)械，在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛。因此掌握這門基礎(chǔ)課程，對工科學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程至關(guān)重要。為了提高教學(xué)效果，培養(yǎng)高層次的應(yīng)用型人才，需要教師在教學(xué)過程中不斷進(jìn)行課程教學(xué)改革，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識，從而不斷提高教學(xué)效果，適應(yīng)對本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，滿足社會對高素質(zhì)和高層次人才的需求。

一、“流體機(jī)械”課程的重要性及特點

工程教育作為我國高等教育中的一個重要組成部分，在緊密結(jié)合社會需求和受教育者的發(fā)展規(guī)律基礎(chǔ)上，在過去的幾十年里不斷為我國的各行各業(yè)持續(xù)提供高質(zhì)量工程技術(shù)人才。在新時期和新起點上，伴隨國家“中國制造2025”戰(zhàn)略和時代發(fā)展需要，一些針對工程技術(shù)人才培養(yǎng)的 “新工科”等概念也陸續(xù)提出[1-3]。“流體機(jī)械”課程作為工程教育專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一，同樣也是安全工程本科課程教學(xué)的重要一部分。安全工程作為一門交叉學(xué)科，涉及礦山安全、化工安全等子方向，旨在培養(yǎng)技術(shù)-理論-管理等方面兼?zhèn)涞木C合型人才。目前流體機(jī)械已經(jīng)廣泛的滲透到礦山機(jī)械、化工管道設(shè)計等課程學(xué)習(xí)中，因此在安全工程專業(yè)開展流體機(jī)械教學(xué)是十分有必要的。

在面對新時期新要求背景下，一些原有的傳統(tǒng)教學(xué)模式可能已經(jīng)變得不適應(yīng)和落后，為了達(dá)到工程教育的目的，培養(yǎng)出滿足社會需求的，不但具備豐富的基礎(chǔ)理論知識和實踐動手能力，還具備社會歸屬感、責(zé)任心和職業(yè)道德素養(yǎng)，更具備全球化市場視野的高精尖的復(fù)合型專業(yè)人才，因此積極推動教學(xué)改革滿足工程教育要求是十分必要的。作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，流體機(jī)械課程具有如下特點：

（一）基礎(chǔ)性強(qiáng)，專業(yè)涉及面廣

流體機(jī)械課程具有基礎(chǔ)性十分強(qiáng)的特點，它涵蓋的基礎(chǔ)知識十分深厚。要想學(xué)好流體機(jī)械這門課程首先在具備一定的高等數(shù)學(xué)運(yùn)算及推導(dǎo)能力同時，必須對一些流體力學(xué)、傳熱學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、機(jī)械設(shè)計等基礎(chǔ)理論和知識有一定的了解[4]。因為包含的每一學(xué)科都是比較高深的課程，每一門課程都不是簡簡單單記憶一下概念，粗略了解一下就可以的，這需要學(xué)生付出極大的精力來反復(fù)計算推演，識圖制圖等等。這無疑提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)門檻和學(xué)習(xí)難度。這就需要我們在教學(xué)過程中把這些晦澀難懂的數(shù)字、圖形、各式各樣的公式，各學(xué)科如同天書的種種理論概念等等，根據(jù)不同學(xué)生的不同層次和階段，用更通俗易懂的方法，結(jié)合各種實例傳授給學(xué)生們，切記生搬硬套，死記硬背。

（二）實踐要求高

流體機(jī)械是一門實踐要求較高的課程。生產(chǎn)實際中很多工程現(xiàn)象和生產(chǎn)方式無法完全套用課程理論來解釋。好的理論是學(xué)好這門課程的前提，沒有與實際結(jié)合的過程往往只能紙上談兵，這也與“新工科”培養(yǎng)目標(biāo)相悖。因而在課程教學(xué)過程中必須結(jié)合實際情況，以提高學(xué)生的實際運(yùn)用和工程問題解讀能力。要想好好地掌握這門課程，必須通過不斷地實習(xí)實訓(xùn)，課程設(shè)計，計算演練等不斷地實踐。實踐與理論相結(jié)合，相驗證才能使學(xué)生深入透徹的掌握課程理論，提高實際操作能力。同時，課程教育應(yīng)當(dāng)匹配一定的現(xiàn)場實訓(xùn)，從而讓學(xué)生產(chǎn)生更直觀的印象，更深的理解。

（三）應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展迅速

流體機(jī)械是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。隨著科技的發(fā)展，各種新技術(shù)新工藝不斷地應(yīng)用，流體機(jī)械的應(yīng)用領(lǐng)域迅速發(fā)展。而傳統(tǒng)的流體機(jī)械教學(xué)基于書本，書本中的內(nèi)容具有一定的滯后性，相應(yīng)的內(nèi)容不能完全滿足實際需求，比如一些新型的壓縮機(jī)，如采用乙烯壓縮的超高壓壓縮機(jī)[5]。其次，在計算機(jī)輔助發(fā)展迅速的情況下，很多工程問題在計算輔助軟件上得到了很好的應(yīng)用。一些簡單的流體機(jī)械工程現(xiàn)象可以在計算軟件平臺上更為直觀清楚的展示和解釋。這要求在教學(xué)中要結(jié)合實際來進(jìn)行教學(xué)，要時刻關(guān)注新技術(shù)新工藝的出現(xiàn)與應(yīng)用，以適應(yīng)新的發(fā)展趨勢。

二、“流體機(jī)械”課程的教學(xué)現(xiàn)狀

流體機(jī)械的課程教學(xué)現(xiàn)狀就是工科教學(xué)的一個縮影，很多高校大多停留在書本理論知識講授的階段，完全違背了工科教學(xué)的宗旨。在國家“新工科”概念的推動下，傳統(tǒng)的教學(xué)方式也很難再滿足課程教學(xué)需求，一些長期積累的問題也完全暴露出來，比如：

（一）教學(xué)方式單一

當(dāng)今社會對人才的要求是“知識”與“技能”并重，這無疑對傳統(tǒng)的教學(xué)方式提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在我國灌輸式的教學(xué)一直是長期以來貫穿在教育體系中的一個現(xiàn)象，單一的教學(xué)方式往往造成學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下，很難提起學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的興趣[6]。其次，近些年來教學(xué)改革的嘗試也影響了課程總體授課時間。一些諸如流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的課時削減或廢除，課時數(shù)由于學(xué)分制和選修制的普遍推廣而大幅壓縮，這就必然會加大課堂教學(xué)的壓力，而且課堂教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)亦存在一定程度的脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生理論基礎(chǔ)差，學(xué)習(xí)流體機(jī)械更為吃力。

（二）教材選用存在的問題

教師要想取得好的教學(xué)效果，學(xué)生要想獲取系統(tǒng)的理論知識，前提是一定要有一系列的好的教材。現(xiàn)在各高校流體機(jī)械教學(xué)中除了采用規(guī)劃教材，各個學(xué)校還用自編教材。教學(xué)中采用的規(guī)劃教材、精品教材等確實是有著精確而系統(tǒng)的理論體系架構(gòu)和詳實具體的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)描寫。但是各種教材有著各自的著重點與自身的特點與體系，教材內(nèi)容差距很大。并且在課改的環(huán)境下隨著學(xué)時的減少，就影響到了教材的選擇和教學(xué)內(nèi)容的篩選。所以教材的選擇就有所取舍，不能面面俱到。再一個流體機(jī)械是一門緊跟市場需求，技術(shù)不斷革新的學(xué)科。為了跟上形式教材也需要不斷更新。

（三）作業(yè)中存在的問題

培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和綜合能力一直是教學(xué)的重要目標(biāo)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。多數(shù)教科書是通過計算題的形式進(jìn)行這方面的練習(xí)，問答題較少，選擇題、填空題、判斷題等幾乎沒有，教師布置的課后作業(yè)通常也是計算題，使學(xué)生陷入題海，將大量時間花在了枯燥的演算中，從而導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中普遍存在重計算、輕概念，重答案、輕方法的現(xiàn)象。因此我們有必要對培養(yǎng)和提高學(xué)生分析、綜合能力的訓(xùn)練方式進(jìn)行改革，比如在練習(xí)題中增加一些帶有趣味性和工程背景的問答題。

（四）實踐課程教學(xué)條件不足

流體機(jī)械的學(xué)習(xí)不僅僅需要扎實的理論基礎(chǔ)，在課程學(xué)習(xí)過程中工程實踐、實驗、現(xiàn)場實習(xí)的補(bǔ)充對于學(xué)生充分理解理論是十分重要。但在實際教授中，高校教師更注重理論知識的講解，忽視了知識的實際應(yīng)用，從而大大阻礙了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，造成“高分低能”。各高?；A(chǔ)條件不一，在實踐教學(xué)如實驗室，實習(xí)中心，實踐現(xiàn)場教學(xué)等方面還存在著差距，不能完全滿足實踐教學(xué)需求。面對要求學(xué)生必須具有一定實踐經(jīng)驗的流體機(jī)械課程，為了幫助學(xué)生能夠更好的解決實際問題，完成畢業(yè)創(chuàng)作，需要在學(xué)習(xí)過程中不能局限于書本，缺乏實際工程問題的分析解決能力可能會導(dǎo)致學(xué)生無法滿足企業(yè)和社會的實際需求，限制學(xué)生的發(fā)展。

（五）考核方式

考核方式也是流體機(jī)械學(xué)習(xí)的一大弊病。完備的考核方式應(yīng)該包含課程理論考核，實踐、實驗操作考核、課程設(shè)計考核等方面。這些方式可以相對全面綜合的評價學(xué)生的理論和實踐水平，理論考核與實踐考核要相互結(jié)合，還應(yīng)加強(qiáng)實踐考核的占比。[7]而不是僅僅通過單一的一次性考試來決定學(xué)生的成績。一單一的考試只能促生更多的應(yīng)試策略，并不能公平的展現(xiàn)工科學(xué)生的真正水準(zhǔn)。

三、“流體機(jī)械”課程的改革

教學(xué)的方式是跟隨科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步和社會需求來改變的，固定的教學(xué)模式無法為社會提供相適應(yīng)的人才。傳統(tǒng)的流體機(jī)械課程和其他工程類課程一樣已經(jīng)越來越不能滿足社會的需要，必須進(jìn)行相對應(yīng)的改革和調(diào)整。流體機(jī)械課程開設(shè)的目的是為了讓學(xué)生能夠在掌握流體機(jī)械理論基礎(chǔ)知識的前提下，參與實踐當(dāng)中去，將理論與實踐結(jié)合，形成一定的解決和分析流體機(jī)械工程中實際問題的能力。文章結(jié)合自身的學(xué)習(xí)經(jīng)驗、流體機(jī)械教學(xué)過程以及學(xué)生的教學(xué)反饋等方面作為依據(jù)針對流體機(jī)械這一課程的改革提出了四點方案：

（一）課程教育優(yōu)化

流體機(jī)械作為工程類學(xué)生核心基礎(chǔ)課程之一，其開設(shè)是符合工科課程學(xué)習(xí)需求的，掌握牢固的課程基礎(chǔ)理論知識是流體機(jī)械課程教育的首要任務(wù)。課程開課前，應(yīng)該先期規(guī)劃安排學(xué)生進(jìn)行流體力學(xué)，材料力學(xué)以及機(jī)械工程、機(jī)械設(shè)計等課程的學(xué)習(xí)，保證學(xué)生有足夠的學(xué)習(xí)流體機(jī)械理論基礎(chǔ)。課程授課當(dāng)中教師扮演著十分關(guān)鍵的引導(dǎo)角色，教師應(yīng)提前做好課程規(guī)劃，在教授理論知識的同時不斷結(jié)合實際工程案例，提高學(xué)生對課程的參與度。

為了學(xué)生高質(zhì)量的獲得課堂知識，也要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外學(xué)習(xí)，課外復(fù)習(xí)，要及時的針對學(xué)生提出的疑問及時解答。搭建精品課程平臺，讓學(xué)生們積極參與進(jìn)來，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)。課內(nèi)課外相結(jié)合，理論學(xué)習(xí)與實踐操作相結(jié)。[8]

（二）實驗認(rèn)知

實驗認(rèn)知是課程教學(xué)的重要補(bǔ)充，課堂學(xué)習(xí)過程只能滿足理論的需求。流體機(jī)械作為實踐性較強(qiáng)的一門課程，應(yīng)當(dāng)配有相關(guān)的實驗設(shè)備以及足夠的實驗次數(shù)。

實驗是一個實際操作過程，學(xué)生針對課堂的存在的問題結(jié)合實驗設(shè)備提出可行可操作的實驗方案，讓學(xué)生真正參與到實驗中。實驗過程可以很好的加深對理論知識的理解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣。

實驗要做到以學(xué)生為中心，教師做好引導(dǎo)，讓每一個學(xué)生都要真正的動手動腦的參與進(jìn)來，使實驗時他們能動手，敢動手，想動手積極主動的進(jìn)行實驗操作。一個是培養(yǎng)他們的實際操作能力，再一個通過實驗操作就更能發(fā)現(xiàn)自己的欠缺，從而在課堂學(xué)習(xí)中去彌補(bǔ)加深這方面的理論支撐。

（三）項目驅(qū)動實驗教學(xué)[9]

流體機(jī)械課程實驗具有一定的局限性，一些設(shè)備所能呈現(xiàn)的實驗是有限的，在學(xué)生數(shù)量較多的情況可參與進(jìn)去的學(xué)生數(shù)量有限。在實驗室的實驗與實際還是存在一定差距，很多設(shè)備功能、尺寸、運(yùn)行方式與現(xiàn)場相差甚遠(yuǎn)。在實驗過程中往往也是根據(jù)經(jīng)驗機(jī)械性的操作，容易出現(xiàn)知其然不知其所以然的問題。目前國內(nèi)高校很多與企業(yè)有密切的聯(lián)系，一些工程問題也依托高校進(jìn)行解決。雖然本科教學(xué)距離研究型教學(xué)有差距，但是仍然是本科教學(xué)很好的一個切入點。流體機(jī)械課程設(shè)計中可以依托現(xiàn)有的工程項目，讓學(xué)生參與進(jìn)來。分組式的讓學(xué)生參與到解決實際工程問題當(dāng)中去，同時學(xué)生可以到企業(yè)現(xiàn)場參與實踐性教學(xué)，做到真正與現(xiàn)場無縫結(jié)合，這也是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進(jìn)行的一種教學(xué)活動，屬于“行為導(dǎo)向”教學(xué)法。項目開始和結(jié)束的時間都是預(yù)先計劃好并且是固定的，原則上是要求有一件較完整的作品。教師與學(xué)生要通路合作，學(xué)生利用學(xué)來的知識服務(wù)于這個項目，推動項目的順利實施和完成，了解項目的各個環(huán)節(jié)以及項目中蘊(yùn)藏地重難點。由于整個過程中教師只是扮演一個領(lǐng)導(dǎo)者的角色，學(xué)生認(rèn)真投入，身體力行，從而促進(jìn)學(xué)生的責(zé)任意識的形成。

（四）計算機(jī)輔助教學(xué)

計算機(jī)輔助教學(xué)是一個很好的教學(xué)模式，現(xiàn)在也在不斷發(fā)展完善[10]。目前，工程領(lǐng)域的基于計算機(jī)輔助的設(shè)計、仿真已經(jīng)日趨成熟。流體機(jī)械問題也已經(jīng)很好的擬合到很多工程仿真軟件中，比如在Ansys旗下的CFX以及Fluent已經(jīng)能較好的模擬流體機(jī)械中的許多問題。仿真軟件不但可以模擬現(xiàn)象，還能實現(xiàn)從設(shè)計、裝配、驗證一體化。從未來教學(xué)來看，仿真模擬軟件加入到課程中將會是一個趨勢。學(xué)生通過教師對課程內(nèi)容的仿真解釋可以較為直觀的學(xué)習(xí)流體機(jī)械中一些較為較難解釋的工程現(xiàn)象。運(yùn)用仿真軟件參與到流體機(jī)械課程教學(xué)中過程中有利于新型工程人才的培養(yǎng)，提高學(xué)生的軟件應(yīng)用水平，符合未來工程人員的發(fā)展要求。

四、結(jié)束語

“新工科”的提出反映了我國工程教育需求的變化以及社會需求的轉(zhuǎn)變，“中國制造2025”也提出了對未來新型全面發(fā)展的高級工程技術(shù)人員的要求。本文針對流體機(jī)械課程教學(xué)改革這一實例，貼合時代發(fā)展趨勢對課程的內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)方式等一些內(nèi)容進(jìn)行了討論和探索，以期形成一種全新的符合現(xiàn)實需求的流體機(jī)械教學(xué)模式。新的教學(xué)方式需要無數(shù)奮斗在教學(xué)一線的教師們共同努力去完成，只有不斷改革，才能優(yōu)化完善流體機(jī)械課程教學(xué)內(nèi)容，保證教學(xué)質(zhì)量和提高學(xué)生的課堂參與感與收獲度，培養(yǎng)出適應(yīng)時代和未來的發(fā)展性人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]林國慶，時黛，王海波，等.基于卓越計劃背景下“過程流體機(jī)械”課程改革的探索與實踐[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報，2017，34（04）：58-61.

[2]傾明，魏宗琴.“流體機(jī)械”課程的教學(xué)改革與實踐[J].自動化與儀器儀表，2015（05）：135-137.

[3]龐明軍，高光藩，張琳.工程教育背景下過程流體機(jī)械課程教學(xué)方法的探索與改革[J].中國教育技術(shù)裝備，2015（02）：105-107+113.

[4]龐明軍，高光藩.過程流體機(jī)械課程教學(xué)條件現(xiàn)狀分析[J].化工高等教育，2013，30（04）：28-32+103.

[5]陳建義.基于“新工科”的“過程流體機(jī)械”教學(xué)方法研究[J].教育教學(xué)論壇，2017（48）：154-156.

[6]王維慧，周敏，曾濤，等.《過程流體機(jī)械》課程的改革探索[J].四川理工學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2007（S1）：113-114.

[7]陳飛.應(yīng)用型本科教育課程調(diào)整與改革研究[D].華東師范大學(xué)，2014.

[8]李立，王輝.高校精品課程建設(shè)述評[J].黑龍江高教研究，2013，31（07）：12-14.

[9]李強(qiáng)，許偉偉，曲燕，等.“項目驅(qū)動”實踐教學(xué)法在流體機(jī)械教學(xué)中的應(yīng)用[J].化工高等教育，2016，33（02）：36-41.

[10]康燦，楊敏官.計算機(jī)輔助一體化技術(shù)在卓越工程師培養(yǎng)中的作用[J].中國電力教育，2011（24）：13-14+17.