結合工程案例的專題講座教學法的探索與實踐

摘要：結合實際工程中遇到的問題及解決問題的方法，為已學完《水泵與水泵站》課程的學生開設一堂專題講座，采用啟發式提問、開放式思維等教學方法由淺入深解決實際問題，達到鞏固學生專業知識、提高其理論聯系實際能力的目的。本文將案例教學法融入專題講座法，在《水泵與水泵站》課程教學實踐中進行了有益的嘗試，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：專題講座教學法；案例教學法；啟發式教學；水泵與水泵站

《水泵與水泵站》課程是給水排水工程專業教學計劃中主要課程之一，是一門專業基礎課。蘭州交通大學王燁等[1]在《水泵與水泵站》課程教學中加強實踐教學方面提出了較深的見解；重慶大學曾曉嵐等[2]針對該校培養定位的轉變，對《水泵與水泵站》課程進行了一些實際教改工作，并取得了較好的效果；南京林業大學林少華[3]等在多樣化習題訓練提高《水泵與水泵站》課程的教學效果方面做出了有益的探索。案例教學法已廣泛應用于各門學科及各種課程的教學實踐中（如土木工程學科[4]、醫學[5]，未檢索到在給水排水工程中具體應用的報道。專題講座在學術研討上廣泛應用，在具體課程教學中應用較少，安慶師范學院董長慶[6]明確提出“專題講座法”這種教學方法，通過與傳統教學法比較，該方法是提高《中國近代史綱要》課程教學質量的有效手段。結合筆者在工程設計中水泵應用存在的問題及解決問題過程中總結的經驗，對已學完《水泵與水泵站》課程的給水排水專業的學生開展專題講座，在本課程教學改革實踐中進行了有益的探索，取得了較好的教學效果。

一、教學目的與教學思路

1.教學目的。通過本專題的學習，充分理解長距離輸水中取水泵房水泵揚程計算的要點；在水泵調試時出水流量遠遠達不到設計要求時如何去分析解決問題；在本實例中應該吸取的經驗。

2.教學思路。首先，根據實際工程的條件，設計一道遠距離輸水取水水泵揚程計算的課堂練習題；其次，將提出實際工程中存在的問題，請學生自己分析原因，把學生想到的所有可能原因一一書寫到黑板上；接著，對學生所提出的各種原因結合學過的本課程和相關課程的專業知識進行分析評價，培養學生將理論知識應用于工程實踐的能力；最后，將公布實際工程中問題發生的真實原因，做出總結。

二、教學內容及過程

1.工程實例提煉出的課堂練習題。[課堂練習題]某供水工程要求供水量為40000m3/d（已包括凈水處理站自用水），甲方要求設計輸水管道管徑為700mm，經測量，管線總長為10000m，取水河流枯水位為95m，沿途第1高點高程為134m（距取水口3600m），第2高點為129.5m（距取水口9000m），出水口高程為120m（圖1）。請計算選泵所需的揚程（水位和高程均為黃海高程系，局部水損按沿程水損的20%估算）。

解答本題涉及到的專業知識主要是水泵揚程最不利點確定的問題。通過本例題的練習與講解，學生們復習了取水水泵設計選型中揚程的設計計算需考慮的因素有水泵本身及吸水管路的水損、沿程水損、局部水損及最不利點等因素，其中最重要的是最不利點的確定。

2.實際工程運行存在問題。[存在問題]根據3.1中[課堂練習題]中正確的水泵所需揚程計算結果以水泵選型，在試運行中，水泵出水口壓力表已顯示為0.80MPa（即揚程已達85m>64.5m），但出水流量只有約300m3/h（即為7200m3/d，設計要求40000m3/d），遠遠達不到設計要求，請找出造成這種問題的原因。在這個環節中，采用啟發式提問，充分發揮學生運用所學知識的能力，想到的所有可能原因均寫到黑板上。學生想到的原因有排氣閥的問題、多功能閥的問題、管道堵塞問題、水泵質量問題、水泵選型問題、高程及水位測量問題等；甚至有同學認為水泵揚程計算有問題，應該是最高點與取水點高差加上所有路程上的水損，這樣計算出來的水泵所需的揚程約為75m，與實際情況似乎很符合。

3.分析評價學生想到的原因。在這個環節中，對學生提出的各種可能原因進行分析評價，并在這一過程中，把涉及到《水泵與水泵站》課程及相關課程（如《給水排水管道系統》）的知識點復習一遍。如水泵揚程與流量變化曲線；在管線高點為什么設排氣閥，會對水泵揚程造成什么影響，會對水流造成什么影響，會對管道造成什么影響等等。并明確告訴學生，水泵質量沒問題，高程及水位測量數據沒問題。對于水泵揚程計算錯誤這一點，筆者作了更深入分析。根據水泵調試的實際運行參數，結合已知條件，即出水流量Q為300m3/h，泵出口壓力表顯示為80m，輸水管徑為DN700，輸水管線總長為10000m，最高點高程為134m，河水枯水位為95m。在此條件下，全程沿程水損+局部水損（按沿程水損的20%估計）約15m，最高點與枯水位的高差為39m，把這兩個相加只有54m，即最不利情況下也只需要54m的揚程就可供300m3/h的水，為什么壓力表顯示為80m，二者之間差值26m（80m~54m）的水頭損失到什么地方去了？

4.實際工程中問題發生的真實原因。在這個工程實例中，造這個問題的真正原因是在第一高點附近的一個蝶閥幾乎全關，只開了一點。當把這個閥門全開后，以至于最后把這個閥門取消了，水泵就正常運行了，水泵出口壓力約0.54MPa，出口流量達到了40000m3/d，完全符合設計要求（圖2，圖3）。

這個問題的解決是在筆者堅持要找出3.4中提到的約16m的揚程損失的原因，提出要沿程安裝壓力表，通過分析沿程壓力變化及高程變化，就可分析水頭損失變化情況來判定問題所在；出于各種原因，現場施工人員、水泵銷售人員、閥門銷售人員都不想裝，最終在筆者的堅持下說到最高點至少安裝一個壓力表，順便去檢查了高處的蝶閥的位置是否適合安裝，才發現閥門的開閉狀況不對，最終解決了本工程實例發生的問題。檢查到這個未開的蝶閥時發現這個蝶閥上的無手輪（用于手動開閉蝶閥的裝置，圖4），現場調試人員說由于當地農民會偷走這個手輪（之前已偷走幾個）當廢鐵賣，因此他們開了閥門后就把手輪取走了。這種蝶閥的手輪是帶限位裝置的，如果沒有這個轉動盤，就會造成蝶閥在壓力的作用下緩慢關閉。使得這個閥門未開，也未全閉，就造成了調試中遇到的問題。在調試前調試人員一再堅持說所有閥門都是全開的，他們也確實是做到了的。所以，這個問題深層次探討就牽涉到社會問題而不僅僅是技術問題。

通過一堂生動的融入工程實例的專題講座，讓學生充分理解《水泵與水泵站》及相關課程的知識在工程實踐中具體應用，取得了較好的教學效果。并讓學生認識到，在實際工作中，有些問題還可能與社會問題有關。工程案例融入專題講座的教學方法在《水泵與水泵站》課程的教學中的開創性的探索與實踐成果，可推廣到給水排水工程其他專業課程或專業基礎課程的教學中，有利于本專業教學水平的提高。

參考文獻：

[1]王燁，孫三祥，曾立去.加強實踐環境探索《水泵與水泵站》課程教學新模式[J].制冷與空調，2008，22（4）：127-130.

[2]曾曉嵐，張智，張勤，等.泵與泵站課程教學改革初探[J].高等建筑教育，2007，16（3）：85-88.

[3]林少華，王鄭，荊肇乾.多樣化習題訓練對教學效果的強化[J].科技創新導報，2008，（32）：156-157.

[4]湯小凝.《土木工程施工技術》課程案例教學法淺析[J].經濟師，2008，（6）：128-129.

[5]張珍，柏雪蓮，劉春會，等.案例教學法在人體寄生蟲學教學中的嘗試[J].現代醫藥衛生，2008，24（6）：941-942.

[6]董長貴.“專題講座法”是提高中國近現代史綱要課程教學質量的有效手段[J].科技文匯，2009，6（上旬刊）：86-87.

基金項目：廣西教育科學“十一五”規劃課題3（桂教科學[2010]8號-2010B39）

作者簡介：趙文玉（1973-），四川內江人，博士，副教授，從事給水排水工程教學及相關科研工作。