教學科研實踐一體化模式在《過程流體機械》課程教學中的實現

王紅 白競平 耿清 武飛

摘要：本文針對過程裝備與控制工程專業人才培養要求及《過程流體機械》課程本身特點，結合近幾年《過程流體機械》課程教學過程中存在的問題，從教學方法和教學手段方面探討了《過程流體機械》課程的教學改革思路，力圖將理論教學和實踐教學有機結合，提出了增強教學中科研含量的新思路，建立實行教學科研實踐一體化的教學模式。

關鍵詞：流體機械；理論；實踐；科研；一體化

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）09-0042-03

一、《過程流體機械》課程發展特點

上世紀90年代末期，中國經歷了新中國成立以來最大規模的專業調整，在這次大規模的專業調整中，把原“化工設備與機械”本科專業改造建設為“過程裝備與控制工程”本科專業，相對應的原《化工機器》課程更名為《過程流體機械》。原有的《化工機器》課程其教學內容側重于基礎原理設計計算，隨著教學改革的深化，過程裝備與控制工程專業將“過程”、“裝備”與“控制”這三個相關學科緊密有機地結合在一起，在“重基礎、寬專業、強能力”的培養方針指導下，《過程流體機械》更加側重于固體力學、流體力學、工程熱力學等基礎理論知識在具體流體機械中的應用。例如，在講解離心式壓縮機的流動時，側重于講解連續方程與壓縮機結構尺寸的關聯，歐拉方程、能量方程和熱力過程方程與壓縮功的關聯。《過程流體機械》課程是針對過程裝備與控制工程專業本科生所開設的核心專業課程，針對當前形勢，本科學生畢業后的工作主要面向過程生產裝置，過程生產裝置中用量最大的是離心泵，隨著現代化工業的飛速發展，在大型化工生產中離心式壓縮機在生產裝置中占有重要的地位，而往復式壓縮機能夠較好的體現流體機械的基本原理，因此，我們的教學主線包括往復式壓縮機、離心式壓縮機、泵等典型流體機械的基本工作原理、結構型式、運行性能與調節控制、安全可靠性以及機器選型，同時反映一些現代的新知識和發展的新趨向。其總體目標是將本課程建設成為一門課堂教學與實驗教學緊密結合的課程，使學生能夠從理論的高度去分析判斷各種類型流體機械。綜上所述，課程本身集中體現出的基礎知識的應用、綜合及拓展的特點使其在教學改革及課程改革方面具有代表性。

二、課堂教學模式的改革

通過對《過程流體機械》課程特點的介紹，我們發現《過程流體機械》課程內容知識點多、概念抽象、理論性較強，與實際聯系緊密，這是符合“加強基礎，拓寬專業，培養能力”的教改趨勢的。但從課時方面，與原《化工機器》比較，《過程流體機械》專業課程的課學時數由原來的120學時減少到48學時，在實際的教學過程中，如何滿足教材內容多，教學課時少，教學要求高等要求，根據現有課時量針對性地安排教學內容是個很難把握的問題。要想解決上述問題，首先從更改教學模式上出發，采用多媒體教學手段的優勢主要是可以增加課程信息量，提高課時利用率和改進講課效果。多媒體教學中教師對多媒體課件的理解很重要，在PPT編制過程中我們重視理論聯系實際，圍繞專業及工程實際問題選用實景、動畫等方式，制作圖文結合、形象生動、通俗易懂的多媒體課件。例如在講解往復式壓縮機的基本結構和工作原理時，我們采用動畫的形式對壓縮機結構和工作過程進行逐項剖析，一方面便于教師生動形象的講授，另一方面有助于學生領會和掌握。但是在具體的課堂教學中，采用多媒體也存在著一些問題，部分教師過分地依賴多媒體，盲目追求課件的豐富多彩而忽略了教學的最終目的。因此，在教學觀摩中，我們一再強調對于理論課教學來講，多媒體所介紹的一些現象僅僅是鋪墊，而理解這些現象和求解一些基本問題的方法才是教學的最終目的。

三、教學、實踐、科研一體化模式的開發

1.利用新型教學模式培養學生創新能力。通過改變教學模式，課堂教學逐漸由過去傳統的講授轉變為演示形式，采用多媒體教學方式，使學生減少了對課本的依賴，拓寬了專業課的知識面，同時在課堂上我們將學生分為小組，緊密結合當前科技發展，由學生主動將授課內容延伸。例如在講離心式壓縮機時，其結構形式和理論可拓寬到蒸汽機、汽輪機、水輪機等原動機的內容，我們布置學生在課后進行相關資料查詢，課堂上通過互動的形式，結合化工裝置的實際情況，開展對原動機的探討與研究，培養學生自學和團隊學習能力，從而有效地倡導學生發揮自己的主動性和積極性，提高學生自我對知識的探索興趣。為了便于學生對課程相關資料的查詢，我們建立了課程網絡平臺，在該平臺上建立了與本課程相關的科研情況、國內外進展信息，授課錄像，同時也包括對應相關企業網站的鏈接，陸續建立起來的課程網絡平臺最大可能的拓寬了學生專業面，有利于學生理論知識的學習和應用。

2.結合理論教學，建立過程流體機械實驗平臺。《過程流體機械》是一門工程性很強的課程，同時由于設備結構復雜，單一的理論教學很難使學生深刻理解機器的結構和性能，因此，我們努力開展校內實驗基地的建設，在教學中安排適當實驗課時，實驗課時包括觀摩性演示實驗和自己動手的拆裝實驗，通過觀摩性演示實驗可以深刻感知各種型號離心式壓縮機和往復式壓縮機的內部機理和運動過程，同時我們用實踐性實驗代替原有的驗證實驗，例如加設了離心泵性能實驗、臨界轉速、壓縮機拆裝、壓縮機排氣量及功率測定等實驗。實踐證明，這種啟發式的教學與理論教學的結合正是培養學生能力的主要手段。

3.研究型教學活動的開展。近年來，大學生參加教師的科研和課外科技活動已成為一種趨勢，為此學校設置了針對課程教學內容和專業實踐的“創新教育項目”，提倡進行研究型課外教學活動。在學校這個良好的科研平臺下，我們在教學中引入和課程相關的科研課題，例如往復式壓縮機的CFD模擬，離心式葉片流道結構對流體流動的影響等科研課題目前都得到有效的開展。研究型課外教學活動活躍了學術研究氣氛，支持了實驗室建設。目前取得的最顯著成效是：在當前教學、科研、實踐一體化模式下，一些應用計算機能力較強的學生已經可以自己動手編寫數據處理程序，并在教師指導下應用計算機技術來分析、研究和解決工程實際問題，同時完善過程流體機械實驗平臺的建設。另一方面采用獎勵方式收集或自編一些包含有關公式和數據資料的數據庫程序軟件完善了課程網絡平臺的建設，對學生開放的課程網絡平臺方便他們解決結構優化等科研課題。

四、結論

目前，我國過程裝備與控制工程專業應屆畢業生70%以上從事流體機械（如活塞式壓縮機、離心風機和離心泵等）的現場管理和流體機械及化工設備的設計、制造及安裝，因此，全方面地從理論教學、科研教學及實驗教學出發進行教學改革勢在必行。我們針對過程裝備與控制工程專業人才培養要求及《過程流體機械》課程本身特點實施的教學、科研、實踐一體化教學實踐結果證實了良性的教學、實踐、科研循環體系，不僅可以有效的提高教學質量，而且通過課程學習再輔以實驗課程和課外科技實踐活動對開闊學生視野，培養學生的工程觀念和實際動手能力，鍛煉學生對今后工作的適應性具有極大的作用。

參考文獻：

[1]王維慧，周敏，曾濤，林海波，石艷.《過程流體機械》課程的改革探索[J].四川理工學院學報（社會科學版），2007，（22）：113-114.

[2]教育部高等學校機械學科過程裝備與控制工程專業教學指導分委員會[C]//第九屆全國高等學校過程裝備與控制工程專業教學改革與學科建設成果校際交流會論文集.北京：化學工業出版社，2004.

[3]教育部高等學校機械學科過程裝備與控制工程專業教學指導分委員會[C]//第十屆全國高等學校過程裝備與控制工程專業教學改革與學科建設成果校際交流會論文集.北京：化學工業出版社，2006.

[4]陳建國，胡德棟.《過程流體機械》課程培養學生創新能力的探索[J].中國教育與教學，2007，5（1）：50-525.

[5]潘樹林，盧朝霞.“過程流體機械”課程的教改與實踐[J].廣西大學學報（自然科學版），2003，28（6）：81-83.

[6]李云，姜培正.過程流體機械[M].第二版.北京：化學工業出版社，2008.

[7]王君.化工過程流體機械教學中學生綜合能力的培養[J].化工高等教育.2008，（4）：55-58.

[8]黃平，朱文堅，劉小康，何軍，劉新育，何亞農.機械基礎類實驗教學體系改革和實驗設備配置研究[J].實驗技術與管理，2008，25（12）：188-190.

基金項目：內蒙古工業大學《過程流體機械》精品課程

作者簡介：王紅（1970-），女，博士，內蒙古工業大學副教授，過程流體機械精品課程負責人。