泵與風機課程教學改革分析

梁啟煜

（山西能源學院能源與動力工程系 山西 晉中 030600）

能源行業在國民經濟生產中占有舉足輕重的地位。泵與風機作為工業、農業、建筑、醫療等行業生產發展的重要設備，廣泛應用于國民經濟生產的各個方面[1]。泵與風機課程是能源與動力工程專業的一門重要專業課程，是一門實踐與理論結合非常緊密的課程[2]。本文針對當前國內高校泵與風機課程的教學改革進展，分析討論并給出建議，以推動泵與風機課程教學改革的進一步發展。

1 泵與風機課程教學現狀

1.1 學時不足

泵與風機課程一般在學生學習過流體力學、傳熱學、工程熱力學等專業基礎課后，在大三學年開設。但在教育減負的背景下，許多高校的泵與風機課程學時進一步壓縮。以山西能源學院為例，泵與風機課程的課時已調整為24 學時，其中理論20 學時，實踐4 學時。而泵與風機課程涉及的理論知識廣，實踐要求多，學生需要較多的時間學習才能有所收獲，學時不足對于教師授課產生了較大的影響。

1.2 評價考核體系不合理

與絕大部分工科課程一樣，泵與風機課程的評價考核多以期末考試加平時成績的形式，期末成績占比較大，一般為70%―80%，平時成績僅由出勤、作業、實驗報告等構成，無法真正對學生的綜合能力進行評估，學生往往在期末突擊幾天就能通過考試。而在新工科背景下，當前單一的評價考核體系無法做到對學生綜合能力的正確考核。

1.3 教學手段單一

隨著社會技術的進步，特別是近年來線上教學的推廣，許多新的教學技術，如多媒體平臺、虛擬實驗、慕課、翻轉課堂等得到了廣泛的應用。但泵與風機課程作為專業課，覆蓋面遠不及高數、大物、傳熱學、流體力學等基礎課程，優秀的教學資源較少，先進教學手段的應用情況也低于一般的基礎課程。在課程教學過程中，教師普遍采用的還是傳統的填鴨式教學方法，雖然PPT、視頻等手段也有所使用，但以教師為中心，我來講你來學的形式仍是主流。這種單一的授課方法不利于學生綜合能力的培養[3]。

2 課程改革措施分析與建設

2.1 翻轉課堂

翻轉課堂是以互聯網技術為基礎，將課程內容問題轉移給學生進行自主探討的一種全新的學習溝通方式。翻轉課堂不同于傳統的“老師上課—布置作業—學生回家練習”的模式，在翻轉課堂的教學模式下，學生在課堂外完成基礎知識的學習，而在課堂中進行老師與同學之間的答疑解惑、交流互動、知識運用等活動，從而達到更好的教育效果。王興國[4]等在泵與風機課程教學過程中采用翻轉課堂的教學方式，將教學過程分成課前、課中和課后三個階段，分別完成不同的教學任務。課前教師進行總體設計，學生明確學習任務，完成學習內容和測試。課中教師講解分析，學生整理匯報完成考測。課后教師分析整理考測結果，學生反思總結，提出建議。通過學生課前的自主學習，課中的交流互動，課后的任務布置，以學生為中心，驅動學生主動學習，從而取得較好的教學效果。

2.2 任務式教學

在課堂學習過程中，學生知識的輸入與輸出一般是以教師講授、課后作業和期末考試的形式進行的，這樣往往不能激發學生主動學習的興趣。任務式教學可以通過設計恰當的課程任務，讓學生對任務進行討論分析，由易到難、循序漸進地完成課程任務。學生既鞏固了所學的理論知識，又在完成任務的過程中鍛煉了創新能力和獨立分析解決問題的能力，極大地提高了學習的熱情。結合泵與風機課程的特點，在教學過程中設計相關任務，引導學生完成，激發學生學習的熱情，挖掘學習潛能。趙爽[5]等根據課程特點設計了一個任務——讓學生根據所學知識設計一臺泵。學生通過學到的理論知識進行泵的制作，在制作過程中，學生會遇到各種問題，由此再引導學生運用新學到的課程知識對泵進行改進，學生的學習方式由“聽”轉變為更高級的“做”和“思”。最后進行作品展示，讓學生體會到成功解決問題后的成就感。

2.3 啟發式教學

啟發式教學是教師在教學過程中根據實際情況，從學生角度出發，采用多種方式引導學生思考。借助生活常識、課件動畫、現場知識、教師經驗等，讓學生在腦海里形成一幅美輪美奐的教學畫面，引起學生主動思考，實現課堂上的實時交流和主動溝通[6]。牛權[7]等在授課過程中，采用啟發教學和比較教學相結合的方法，將泵與風機的理論知識與工程問題相結合，引導學生將所學的內容應用到實際當中，開拓學生的思路，激發學生的學習熱情，加強對課堂學習內容的理解，取得了不錯的教學效果。

2.4 實例式教學

實例式教學是教師根據教學目標和要求，組織學生對典型案例進行分析討論，是一種開放、互動的教學模式。實例式教學要求學生到實際環境中感受和體驗問題，而不是單純地聽間接介紹和講解。教師將原理和知識與案例融會貫通，加深學生對相關內容的理解，培養學生認識分析問題的能力，同時強化其獨立探索和創新精神。實例式教學的基本程序包括四部分：創設問題情境，確定問題并提出假設，自主探究與協作學習，評價總結與知識遷移。教學過程中，教師結合教學內容設置問題場景，引導學生參與其中，獨立思考。學生通過分組合作，查閱資料，提出問題解決方案，并在教師的協助下解決問題。教師再對學生的學習情況進行評價，進一步優化情景問題，提高教學質量[8]。

2.5 實驗教學

泵與風機的基礎理論和物理概念相對較為抽象，而它又是一門與實踐結合非常緊密的課程，在學習理論知識的同時，實驗環節也是非常重要的。實驗教學在對理論知識的驗證和促進理解方面的作用是理論課程所無法替代的，同時也實現學生能力與知識，理論與實踐相結合的重要環節，是培養學生實踐能力和創新能力的重要手段[9]。通過觀看實驗的演示和自己動手操作，學生可以對抽象的理論建立直觀的認識，加深對相關知識的理解和記憶。傳統的實驗操作往往內容較為單一，學生為了完成實驗任務而機械地進行實驗。隨著計算機技術的發展，實驗教學結合計算機與互聯網技術，建立虛擬實驗教學系統，將仿真與實踐相結合，可以使實驗的進行不再受人為因素的限制，解決因設備限制而無法進行實驗的問題，保證實驗教學的順利進行[10]。此外，根據實驗室設備情況，向學生開放實驗室，開展開放性實驗設計，讓學生結合自身對知識的理解，自行設計實驗內容并進行驗證，教師負責指導與答疑，同樣可以培養學生的創新意識與實踐能力。

2.6 與前沿技術發展相結合

科技發展日新月異，授課內容要緊跟時代發展，如果完全沿襲教材內容按部就班，就落后于時代發展了。在教學過程中，教師要結合課程內容多介紹前沿性的研究方向，開闊學生視野。比如先進的在線監測系統、專家故障診斷系統、數值模擬仿真技術、AutoCAD 二維設計與Pro/ENGINEER 三維實體造型設計，FLUENT 數值模擬軟件及其應用等[11]。張靜[12]等將數值模擬融入泵與風機課程教學中，對流體在泵與風機內部的流動、汽蝕的發生等學生不易理解的知識，運用數值模擬圖示結果直觀地反映出來，便于學生更好地掌握理論知識。同時也對數值模擬等相關技術有了初步的了解。吳正人[13]等建設了“流體力學及泵與風機虛擬仿真實驗平臺”，既提高了實驗教學效果，又可以有效管理學生的學習過程，實現學生工程實踐能力的培養。

2.7 創新訓練項目

新工科背景下，學生不僅要掌握扎實的基礎知識，還要具有良好的創新意識和創新精神。將課程知識與各種創新項目相結合，教師在課程講授的同時引導學生積極參加各種學科競賽與創新實驗。學生在參與過程中，經過項目立項申請、實驗材料購置、實驗平臺搭建、實驗實施及撰寫研究論文和結題報告等環節的歷練，可以有效培養實踐動手能力，提高團隊協作溝通能力，鍛煉文獻查閱能力和文字表達能力[14]。同時，學生在各類創新項目中取得的成績，又可以幫助他們樹立信心，激發學習興趣，從被動接受課程知識轉變為主動學習。

2.8 考核機制

新工科教育理念要求學生具有創新能力，傳統考核機制以階段性或者一次性筆試為主要依據來判斷學生的學習效果，很難全面考核學生的綜合素質。建立全方位、多維度的考核機制有助于學生對泵與風機的基本知識進行整體把握和思考，提高學生的學習積極性。加強過程考核管理，完善考核機制是保證考核順利實施的關鍵。過程考核不是簡單地把考勤、作業、實驗等成績相加，而是要注重考核的完整性。不僅要對每個單元、每個知識點進行橫向考核，還要在每個課堂活動、項目結束后進行綜合性的縱向考核，讓學生學習過程中的每個環節環環相扣，緊密聯系起來。此外，適當降低期末考試成績占比，將部分考核內容變為對學生課下利用慕課、微課、虛擬實驗等的自主學習考核，對于積極參加學科競賽、知識講座的學生可以適當加分，通過這些手段來提高學生學習的主動性[15]。

3 結語

提高泵與風機課程的教學質量，關鍵在于以學生為中心，以問題為導向，結合專業特點，明確教學目標，加強教學內容，改進教學方法，激發學生的學習主動性和積極性。在教學過程中，教師通過合理安排課程內容，采用新型教學方法，充分利用網絡，慕課、虛擬實驗等現代技術，豐富教學資源，鼓勵學生參與學科競賽等方式，提高其跨學科領域的知識運用能力。提升創新思維能力，滿足新工科背景下對人才培養的需求，提高課程教學質量，為學生后續課程的學習打下堅實基礎。