淺議 工程流體力學(xué) 課程在成教熱能專業(yè)中的教學(xué)

淺議 工程流體力學(xué) 課程在成教熱能專業(yè)中的教學(xué)論文關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)成人教育教育對象互動教學(xué)論文摘要：“工程流體力學(xué)”作為能源學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課，在本科生整個培養(yǎng)體系中起著舉足輕重的作用，是一個很重要的教學(xué)環(huán)節(jié)?，F(xiàn)結(jié)合成人教育對象的特殊性對“工程流體力學(xué)”課程在成教熱能專業(yè)中的教學(xué)進行了探討，綜合考慮教育對象和本課程的特點對教學(xué)內(nèi)容進行了補充和修正。并結(jié)合實踐經(jīng)驗，在教學(xué)中采用互動教學(xué)的方法，以學(xué)生為主體，通過自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生結(jié)合自己的現(xiàn)場經(jīng)驗在課堂上“講授”，然后對教學(xué)效果進行評價，最后由老師精講。以期達到理論與實踐、專業(yè)與課程的統(tǒng)一。流體力學(xué)的研究對象包括液體和氣體兩大物質(zhì)形態(tài)，流體力學(xué)的基本任務(wù)是建立描述流體運動的基本方程，確定流體經(jīng)各種通道及繞流不同物體時速度、壓強的分布規(guī)律，探求能量轉(zhuǎn)換及各種損失的計算方法，并解決流體與限制其流動的固體壁之間的相互作用問題。1在實際工程的許多領(lǐng)域里，流體力學(xué)一直起著十分重要的作用。無論是水利工程、動力工程、航空工程，還是化學(xué)工程、機械工程等都在日益廣泛地應(yīng)用著流體力學(xué)。就某種意義而言，也正是在流體力學(xué)的研究工作不斷取得成就的前提下，才促進了這些工程領(lǐng)域的大力發(fā)展。工程流體力學(xué)是在闡述流體力學(xué)的基本理論的基礎(chǔ)上，重點闡述和研究流體力學(xué)在工程上的應(yīng)用，工程流體力學(xué)廣泛應(yīng)用于動力、水利、機械、化工、石油、土建、冶金、航空、航海、氣象、環(huán)境等眾多領(lǐng)域，是這些領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。一、教材與教學(xué)內(nèi)容選取“工程流體力學(xué)”教材種類繁多，2但是目前為止還沒有一本針對能源類本科成人教育工程流體力學(xué)教材，筆者通過對多種教材的研讀，以及往年成教上課的經(jīng)驗，根據(jù)各教材所涵蓋的基本理論，及描述流體特性表達式推導(dǎo)過程的深度和難度、教材內(nèi)容的廣度，最終選用楊建國等人編著的工程流體力學(xué)（北京大學(xué)出版社，2010年1月第1版）作為成教熱能專業(yè)的臨時教材。wWW.133229.COm“工程流體力學(xué)”的內(nèi)容繁雜、學(xué)科綜合性強，流體力學(xué)內(nèi)容很抽象，偏微分方程幾乎貫穿全部課程。流體力學(xué)歐拉方法的思路與物理及其他力學(xué)不同，學(xué)生理解、掌握起來有困難。3鑒于成人教育對象數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和力學(xué)基礎(chǔ)相對薄弱的特點，在授課中應(yīng)盡量避免大量的數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)和微元的受力分析，把第七章相似原理與量綱分析作為自學(xué)內(nèi)容，在講解動量定理、動能定理和質(zhì)量守恒定理時，把輸運定理作為主要的公式推導(dǎo)工具，著重強調(diào)基本概念和基本原理的學(xué)習(xí)和掌握。二、授課目標(biāo)及教學(xué)方法1.明確教育目標(biāo)的職業(yè)性和教育內(nèi)容的實用性成人教育是以提高社會從業(yè)人員的履職能力和適應(yīng)職業(yè)變化能力為目標(biāo)的教育，其教育內(nèi)容與職業(yè)需求聯(lián)系緊密，以補充、改善成人的職業(yè)知識和技能為目的，實用性較強。4對于成人教育一定要明確教育目標(biāo)的特點，做到有的放矢，才能起到事半功倍的效果。成人教育對象（以下稱為“成人”學(xué)生）的特點可以歸結(jié)為以下幾點：第一，“成人”學(xué)生職業(yè)性強；第二，“成人”學(xué)生都有固定的工作崗位，有著豐富的實踐經(jīng)驗，在某些方面的認識和能力要強于授課老師；第三，“成人”學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)課，例如數(shù)學(xué)和物理等的基礎(chǔ)知識比較薄弱，很難理解深度較高、難以理解的原理和公式推導(dǎo)；第四，“成人”學(xué)生渴望獲取知識，尤其是能幫助其解釋工作中遇到的實際問題的理論知識；第五，“成人”學(xué)生一般工作繁重，上課時間一般是擠出來的，因此課堂授課的效率尤為重要；第六，“成人”學(xué)生學(xué)習(xí)目的性很強，對于不相關(guān)的內(nèi)容很少去涉獵，因此造成了知識面相對狹窄，從而增加了授課的難度；第七，“成人”學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力強，這跟現(xiàn)在在校大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力差形成了鮮明的對比。因此，要時刻謹記以上七條“成人”學(xué)生的特點，在教學(xué)中要時刻把握住“成人”學(xué)生的職業(yè)性，并注意授課內(nèi)容的實用性。在教學(xué)學(xué)時有限的情況下，在提高教育目標(biāo)理論水平基礎(chǔ)上，使其掌握并能運用這些理論分析在生產(chǎn)實踐中遇到的各種實際問題，提高預(yù)判生產(chǎn)中出現(xiàn)重大問題的能力，對于某些技術(shù)人員，應(yīng)使其具備流體設(shè)備及機械系統(tǒng)和裝置的設(shè)計、運行管理的工程技術(shù)能力。技術(shù)人員經(jīng)過理論知識的強化學(xué)習(xí)，再加上自身實踐經(jīng)驗，最終可成為基礎(chǔ)扎實、知識面寬、有較強實踐能力和創(chuàng)新意識的復(fù)合型人才。如何增強授課內(nèi)容的實用性是授課的關(guān)鍵問題之一，因為授課對象是能源類“成人”學(xué)生，因此筆者認為授課內(nèi)容應(yīng)該結(jié)合世界目前面臨的重大問題：能源危機和環(huán)境污染，也就是國家的重大政策節(jié)能減排。當(dāng)今世界能源越來越緊張，污染越來越嚴重，而且世界的大氣污染形勢和應(yīng)對政策一直在變化，因此在授課中適度加入相關(guān)節(jié)能減排的內(nèi)容，使“成人”學(xué)生了解世界，尤其是我國大氣污染的嚴峻性，樹立節(jié)能環(huán)保意識。增加我國最新政策和法規(guī)的講解，如“十一五”期間的煙氣脫硫；在“十二五”期間，我國將對氮氧化物進行總量控制等，以及解決這些問題所用到的必備知識之一就是流體力學(xué)。例如要想取得好的脫硫除氮的效果，就要把握煙氣的流動，研究煙氣流動正是流體力學(xué)的責(zé)任。我國的科技水平迅速提高，需要讓學(xué)生了解污染物控制的發(fā)展趨勢，如哪些理論問題仍需深入研究，哪些技術(shù)是當(dāng)今熱點，使“成人”學(xué)生在未來的學(xué)習(xí)研究和工作中容易找準方向。就筆者以往的授課經(jīng)驗，“成人”學(xué)生大多為熱能專業(yè)的學(xué)生，而且大多來自發(fā)電廠或與發(fā)電廠相關(guān)的單位，他們對煙氣脫硫設(shè)備比較熟悉，有可能在今后的工作中參與脫硫塔設(shè)計或運行，因此將該部分作為本課程的一個重點。通過大量圖片、動畫和視頻講解各種常用煙氣脫硫中氣體流動的特點，加入影響脫硫效果的設(shè)計思路和方法，主要是講解煙氣流動的流場、流線、流型的相關(guān)概念及理論，使“成人”學(xué)生系統(tǒng)掌握煙氣脫硫技術(shù)中流體力學(xué)的作用。總之，授課內(nèi)容的實用性是教學(xué)的關(guān)鍵問題之一，授課內(nèi)容實用“成人”學(xué)生才愛聽，效果才好。2.教學(xué)手段和教學(xué)方法（1）加強理論知識的講授。成人教育的對象多數(shù)為參加工作多年和未受過正規(guī)高等教育的成年人，即“成人”學(xué)生，他們又有著豐富的實踐經(jīng)驗。“成人”學(xué)生雖然專業(yè)經(jīng)驗豐富，但是專業(yè)理論相對薄弱，尤其是專業(yè)基礎(chǔ)知識比較薄弱，用現(xiàn)在本科教育的術(shù)語講，就是專業(yè)基礎(chǔ)課不過關(guān)。從筆者實際函授授課的經(jīng)驗來看，“成人”學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)課尤以高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)最為薄弱，然而流體力學(xué)的主要工具就是數(shù)學(xué)。因此，要加強理論知識的講授，對一些概念和基本理論要細講精講，為了提高他們的理解和記憶，在授課中多用一些現(xiàn)實生活中生動形象的實例，并加入一些圖片和視頻。例如在講授流體的概念時，可以用“給他一點陽光他就燦爛，給他一點山花他就爛漫”這樣朗朗上口的詞句來形象說明流體的流動性；在講授流線和跡線時，可以引用唐代大詩人王維寫下的千古流傳的名句“大漠孤煙直，長河落日圓”來形象地說明跡線的概念。這樣既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣又加深了印象。此外，還可以在授課中適當(dāng)插入一些圖片和視頻，來激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣。（2）采用導(dǎo)學(xué)+啟發(fā)式方法授課。實行“導(dǎo)學(xué)式”教學(xué)模式。即，貫徹“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念，5在教學(xué)中實行啟發(fā)式教學(xué)，充分發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)在提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量方面的重要作用。憑作者多年的授課經(jīng)驗可知，單純采用教師講、學(xué)生聽的課堂教學(xué)模式，即使加入大量實例，教學(xué)效果仍然較差，所以講授中進行啟發(fā)互動式教學(xué)。所謂互動式教學(xué)，是在教學(xué)中教與學(xué)雙方交流、溝通、協(xié)商、探討，在彼此平等、彼此傾聽、彼此接納、彼此坦誠的基礎(chǔ)上，通過理性說服甚至辯論，不同觀點碰撞交融，激發(fā)教學(xué)雙方的主動性，拓展創(chuàng)造性思維，以達到提高教學(xué)效果的一種教學(xué)方式。這種講課的方式，不是老師一個人講，而是啟發(fā)學(xué)生思考。6“工程流體力學(xué)”基礎(chǔ)理論講解比較枯燥，為了提高教學(xué)效果，經(jīng)常在課堂上提出問題和例題，鼓勵學(xué)生積極回答，并展開討論，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，從而加深理解。在教學(xué)中要把握“成人”學(xué)生的獨特特點：那就是有自己固定的工作崗位，有著豐富的工作經(jīng)驗，對設(shè)備的結(jié)構(gòu)和運行了如指掌，對設(shè)備處于非常規(guī)運行時有自己的處理方法，但是為什么這么處理他們并不清楚。例如，筆者在寧夏靈武電廠進行調(diào)研時，一個空冷島運行專工在說到如何預(yù)測和解決空冷機組夏季出力不足的問題時，他們的經(jīng)驗就是大量噴水，但是他們不知道造成此現(xiàn)象的原因，也不清楚最佳的噴水量，也不知道霧化質(zhì)量的重要性。因此在授課中就要充分發(fā)揮“成人”學(xué)生實踐經(jīng)驗豐富的特點，讓他們提出問題，然后通過自學(xué)解決問題并把自己的內(nèi)容在課堂上“講授”，教師對結(jié)果加以評論，并指出這些方法的優(yōu)缺點，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識；接下來精講教材中的理論知識以及補充內(nèi)容，并配以圖片、動畫、視頻，鼓勵學(xué)生思考，進行可行性分析，指出它們的優(yōu)勢和缺陷，并再次簡要講解相關(guān)理論，使學(xué)生的短時記憶轉(zhuǎn)化為長時記憶。（3）考核方式。由于成人教育不同于一般高校，因此采用平時成績、期末考試成績各占一定比例的考核方式，最終合理地給出學(xué)生的期末總成績。平時成績包括學(xué)生考勤、課堂講授和問題回答情況、課下作業(yè)尤其是資料搜集情況、實驗等，對整個教學(xué)過程中表現(xiàn)突出的學(xué)生，提高他們的平時成績。三、實驗教學(xué)“工程流體力學(xué)”課程的理論性和實踐性都比較強，很多理論知識需要通過實驗去理解、消化。因此實驗教學(xué)是提高學(xué)生對知識掌握情況的必備環(huán)節(jié)。實驗教學(xué)主要的目的是通過直觀的現(xiàn)象來理解課本知識，本課程精心選擇了如下五個實驗。1.伯努利方程實驗觀察液體在管道中流動時能量守恒和轉(zhuǎn)換的物理現(xiàn)象、測繪玻璃水管管路上測壓管水頭線及總水頭線。2.流速和流量的測定實驗了解文丘里流量計及畢托管的測速原理。3.雷諾實驗觀察各種流態(tài)、測定流態(tài)與雷諾數(shù)的關(guān)系、觀察層流時管道斷面流速分布。4.沿程阻力損失實驗加深了解圓管層流和紊流的沿程阻力損失隨平均流速變化的規(guī)律。5.局部阻力損失實驗對圓管突擴局部阻力系數(shù)的經(jīng)驗公式和突縮局部阻力系數(shù)的經(jīng)驗公式進行實驗驗證與分析。四、結(jié)語針對熱能與動力工程專業(yè)“成人”學(xué)生的特點，對“工程流體力學(xué)”的教學(xué)進行了探討，使課程更適合“成人”學(xué)生的特點，擴大了他們的知識面，增強了其主動思考的能力，豐富、深化了“成人”學(xué)生的理論知識，也為成人“工程流體力學(xué)”教學(xué)探索出有益手段。在今后的教學(xué)過程中要進一步探索新的教學(xué)方法和手段，學(xué)習(xí)和借鑒優(yōu)秀教師的教學(xué)成果，不斷提高自身的綜合素質(zhì)和專業(yè)理論知識，立足學(xué)校特色優(yōu)勢，繼續(xù)努力進行“工程流體力學(xué)”課程的建設(shè)和探索，以期積累更多的經(jīng)驗和取得更大的成績。參考文獻：1陳卓如,等.工程流體力學(xué)m.北京:高等教學(xué)出版社,2006.2楊建國,張兆營,等.工程流體力學(xué)m.北京:北京大學(xué)出版社,2010.3孫恒朱,鴻梅,舒丹.“啟發(fā)聯(lián)想式”教學(xué)方法在流體力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用j.中國電力教育.2010,(5).4黃裕華.成人教育要突出“成教化”特色j.福建信息技術(shù)教育,2005,(7).5郭昊,劉沛清.“粘性流體力學(xué)”課程“導(dǎo)學(xué)式”教學(xué)模式初探j(luò).世界教育信息.2010,(10).6李曉暉,楊洋.“啟發(fā)-互動式教學(xué)”在高校“企業(yè)文化”教學(xué)中的應(yīng)用j.今日科苑.2010,(10).