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(duì)象互動(dòng)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(gè)培養(yǎng)體系中起著舉足輕重的作用，是一個(gè)很重要的教學(xué)環(huán)節(jié)?，F(xiàn)結(jié)合成人教育對(duì)象的特殊性對(duì)“工程流體力學(xué)”課程在成教熱能專業(yè)中的教學(xué)進(jìn)行了探討，綜合考慮教育對(duì)象和本課程的特點(diǎn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了補(bǔ)充和修正。并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)中采用互動(dòng)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(chǎng)經(jīng)驗(yàn)在課堂上“講授”，然后對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后由老師精講。以期達(dá)到理論與實(shí)踐、專業(yè)與課程的統(tǒng)一。流體力學(xué)的研究對(duì)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(yùn)動(dòng)的基本方程，確定流體經(jīng)各種通道及繞流不同物體時(shí)速度、壓強(qiáng)的分布規(guī)律，探求能量轉(zhuǎn)換及各種損失的計(jì)算方法，并解決流體與限制其流動(dòng)的固體壁之間的相互作用問題。1在實(shí)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(dòng)力工程、航空工程，還是化學(xué)工程、機(jī)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(jìn)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(diǎn)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(dòng)力、水利、機(jī)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(duì)能源類本科成人教育工程流體力學(xué)教材，筆者通過對(duì)多種教材的研讀，以及往年成教上課的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)各教材所涵蓋的基本理論，及描述流體特性表達(dá)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(shí)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(qiáng)，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(duì)象數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和力學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱的特點(diǎn)，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(dòng)量定理、動(dòng)能定理和質(zhì)量守恒定理時(shí)，把輸運(yùn)定理作為主要的公式推導(dǎo)工具，著重強(qiáng)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(shí)用性成人教育是以提高社會(huì)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(bǔ)充、改善成人的職業(yè)知識(shí)和技能為目的，實(shí)用性較強(qiáng)。4對(duì)于成人教育一定要明確教育目標(biāo)的特點(diǎn)，做到有的放矢，才能起到事半功倍的效果。成人教育對(duì)象（以下稱為“成人”學(xué)生）的特點(diǎn)可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：第一，“成人”學(xué)生職業(yè)性強(qiáng)；第二，“成人”學(xué)生都有固定的工作崗位，有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在某些方面的認(rèn)識(shí)和能力要強(qiáng)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(shí)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(shí)，尤其是能幫助其解釋工作中遇到的實(shí)際問題的理論知識(shí)；第五，“成人”學(xué)生一般工作繁重，上課時(shí)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(qiáng)，對(duì)于不相關(guān)的內(nèi)容很少去涉獵，因此造成了知識(shí)面相對(duì)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(qiáng)，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(duì)比。因此，要時(shí)刻謹(jǐn)記以上七條“成人”學(xué)生的特點(diǎn)，在教學(xué)中要時(shí)刻把握住“成人”學(xué)生的職業(yè)性，并注意授課內(nèi)容的實(shí)用性。在教學(xué)學(xué)時(shí)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(yùn)用這些理論分析在生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的各種實(shí)際問題，提高預(yù)判生產(chǎn)中出現(xiàn)重大問題的能力，對(duì)于某些技術(shù)人員，應(yīng)使其具備流體設(shè)備及機(jī)械系統(tǒng)和裝置的設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理的工程技術(shù)能力。技術(shù)人員經(jīng)過理論知識(shí)的強(qiáng)化學(xué)習(xí)，再加上自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，最終可成為基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、有較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的復(fù)合型人才。如何增強(qiáng)授課內(nèi)容的實(shí)用性是授課的關(guān)鍵問題之一，因?yàn)槭谡n對(duì)象是能源類“成人”學(xué)生，因此筆者認(rèn)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(jī)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(yán)重，而且世界的大氣污染形勢(shì)和應(yīng)對(duì)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(yán)峻性，樹立節(jié)能環(huán)保意識(shí)。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(duì)氮氧化物進(jìn)行總量控制等，以及解決這些問題所用到的必備知識(shí)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(dòng)，研究煙氣流動(dòng)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(shì)，如哪些理論問題仍需深入研究，哪些技術(shù)是當(dāng)今熱點(diǎn)，使“成人”學(xué)生在未來的學(xué)習(xí)研究和工作中容易找準(zhǔn)方向。就筆者以往的授課經(jīng)驗(yàn)，“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(duì)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(jì)或運(yùn)行，因此將該部分作為本課程的一個(gè)重點(diǎn)。通過大量圖片、動(dòng)畫和視頻講解各種常用煙氣脫硫中氣體流動(dòng)的特點(diǎn)，加入影響脫硫效果的設(shè)計(jì)思路和方法，主要是講解煙氣流動(dòng)的流場(chǎng)、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?？傊谡n內(nèi)容的實(shí)用性是教學(xué)的關(guān)鍵問題之一，授課內(nèi)容實(shí)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(qiáng)理論知識(shí)的講授。成人教育的對(duì)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。“成人”學(xué)生雖然專業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富，但是專業(yè)理論相對(duì)薄弱，尤其是專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)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(shí)際函授授課的經(jīng)驗(yàn)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(qiáng)理論知識(shí)的講授，對(duì)一些概念和基本理論要細(xì)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(shí)生活中生動(dòng)形象的實(shí)例，并加入一些圖片和視頻。例如在講授流體的概念時(shí)，可以用“給他一點(diǎn)陽光他就燦爛，給他一點(diǎn)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(dòng)性；在講授流線和跡線時(shí)，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(zhǎng)河落日?qǐng)A”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(shí)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(shí)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(yàn)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(shí)例，教學(xué)效果仍然較差，所以講授中進(jìn)行啟發(fā)互動(dòng)式教學(xué)。所謂互動(dòng)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(diǎn)碰撞交融，激發(fā)教學(xué)雙方的主動(dòng)性，拓展創(chuàng)造性思維，以達(dá)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(gè)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(lì)學(xué)生積極回答，并展開討論，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，從而加深理解。在教學(xué)中要把握“成人”學(xué)生的獨(dú)特特點(diǎn)：那就是有自己固定的工作崗位，有著豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行了如指掌，對(duì)設(shè)備處于非常規(guī)運(yùn)行時(shí)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(jìn)行調(diào)研時(shí)，一個(gè)空冷島運(yùn)行專工在說到如何預(yù)測(cè)和解決空冷機(jī)組夏季出力不足的問題時(shí)，他們的經(jīng)驗(yàn)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的特點(diǎn)，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(duì)結(jié)果加以評(píng)論，并指出這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；接下來精講教材中的理論知識(shí)以及補(bǔ)充內(nèi)容，并配以圖片、動(dòng)畫、視頻，鼓勵(lì)學(xué)生思考，進(jìn)行可行性分析，指出它們的優(yōu)勢(shì)和缺陷，并再次簡(jiǎn)要講解相關(guān)理論，使學(xué)生的短時(shí)記憶轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)時(shí)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(shí)成績(jī)、期末考試成績(jī)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(jī)。平時(shí)成績(jī)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(shí)驗(yàn)等，對(duì)整個(gè)教學(xué)過程中表現(xiàn)突出的學(xué)生，提高他們的平時(shí)成績(jī)。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)“工程流體力學(xué)”課程的理論性和實(shí)踐性都比較強(qiáng)，很多理論知識(shí)需要通過實(shí)驗(yàn)去理解、消化。因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握情況的必備環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要的目的是通過直觀的現(xiàn)象來理解課本知識(shí)，本課程精心選擇了如下五個(gè)實(shí)驗(yàn)。1.伯努利方程實(shí)驗(yàn)觀察液體在管道中流動(dòng)時(shí)能量守恒和轉(zhuǎn)換的物理現(xiàn)象、測(cè)繪玻璃水管管路上測(cè)壓管水頭線及總水頭線。2.流速和流量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)了解文丘里流量計(jì)及畢托管的測(cè)速原理。3.雷諾實(shí)驗(yàn)觀察各種流態(tài)、測(cè)定流態(tài)與雷諾數(shù)的關(guān)系、觀察層流時(shí)管道斷面流速分布。4.沿程阻力損失實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)對(duì)圓管突擴(kuò)局部阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式和突縮局部阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析。四、結(jié)語針對(duì)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)“成人”學(xué)生的特點(diǎn)，對(duì)“工程流體力學(xué)”的教學(xué)進(jìn)行了探討，使課程更適合“成人”學(xué)生的特點(diǎn)，擴(kuò)大了他們的知識(shí)面，增強(qiáng)了其主動(dòng)思考的能力，豐富、深化了“成人”學(xué)生的理論知識(shí)，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(jìn)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(shí)，立足學(xué)校特色優(yōu)勢(shì)，繼續(xù)努力進(jìn)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(yàn)和取得更大的成績(jī)。參考文獻(xiàn)：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(dòng)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).