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体验式的教学模式最早出现在西方国家,该教学模式最早由美国教学专家提出,该教育理论提出了一种新的学习模型,结果表明在参与实践体验后可以更好滴从中学习、思考、表达看法,然后再一次回到初始的实践中思考,最后总结新的认知和理论并将其应用到学习当中去。通过理论的学习,再通过实践来提升对于理论的认识是体验式教学的最主要的思想。在实践的过程里需要教师提前设置,使得模拟和真实场景尽量接近,便于学生学习思考。学生需要不停地进行教学实验和教学创新。在参与过程中,他们需要和团队成员交流沟通和归纳总结,再各自进一步反思,获得新的启发,达到更加深度的认知。常规的传统教学远远做不到这些,学生通过体验式教学后形成了对事物本有认知潜力,在今后的实践中再一次遇到类似的工作有应对的方法,印证了读万卷书不如行万里路的道理。体验式的教学模式对于传统的教学模式是一种改革和创新,使学校教学工作和学生的能力成正比二者不再脱轨,相对传统课程来讲更加的丰富多彩。传统的教学方式虽然也有一定的教学模式的创新,但是最后还是以分数作为衡量学生学习好坏的标准,强迫学生被动接受知识,对知识死记硬背和不断做练习题获得分数,学生没有从本质上理解知识内涵,所以在该教学方式下学生的学习热情不会有大的改善,教学效果也大打折扣。在体验式教学模式中,学生通过参加仿真情景获得体会经验,使学生获得探讨未知的乐趣,学习新知识和掌握新技能。这比传统教学方式更加能吸引学生主动学习、探求新知识,改变传统的被动学习的局面,明显改善学生理论的学习和现实生活的应用实践相背离的问题。学生在今后工作中所需的综合能力,譬如坚韧的意志、团结友善的人际关系、对人和事的忠诚、融洽的人际关系、创新精神等也在这种教学模式下得到了锻炼。有很多外企的老板为员工采用体验式教学模式作培训,包括国际知名大学的课程也实施体验式教学模式。
2体验式教学模式的实践
根据市场对于物流管理人才的需求特点,要加强学生创新能力与创新精神的培养就要对传统的教学方式方法进行变革,实现对于创新型物流管理人才的培养。
2.1课程设置模块化
物流管理专业是应经济和政策而生的新兴学科,实践性强,以系统工程作为实践支撑,它的教学理论基础是管理学和经济学。因此该专业的课程设计要满足国家经济发展要求的标准,并结合高等院校的发展规律,以满足市场对人才的需求,真正实现理论应用到实践、在实践中创新二者的有机结合,实现该专业功能模块化和体系化。从物流管理专业的基础内容看,物流管理专业的课程内容设计要根据基础岗位的工作内容来制定,设定基本的管理理论知识,锻炼学生的岗位综合素质及综合能力。为满足这些要求,物流管理专业的教学内容设计分为三大模块:本专业基本的认知模块、物流管理的技能模块、实践理论和技术应用到工作的模块,各个模块流程的设计按如下要求:情景模拟案例设计以职场典型的真实工作内容作为基本的教学内容,结合该专业岗职工作要求,根据具体的项目目标任务和管理流程以及具体岗位内容和职业技能的要求,将专业知识理论和技术联系实践,真正体现高职院校的教育特征。确定科目相关课程分析岗位的能力标准设计岗位工作流程设计项目的教学模块可行科目课程的生成工作的过程体验式教学模式的各模块的开发过程
2.2课程内容情景化
体验式教学模式要注重教学课程内容设计的情景化,努力做到根据企业物流管理工作的实践的情景来模拟教学学习过程。根据教学课程内容和教学进度要求设计模拟情景、系统操作、具体的项目流程。教学设计者在教学中要打造出积极的工作氛围和逼真的工作环境,使学生进入管理者的状态中,意识到管理者身份,尽早体验到基础管理岗位的职责。通过体验式教学模式的模拟情景启发学生创新的灵感,培养熏陶学生管理能力,做到教学结合实践的目的,为打造学生专业知识和创造能力的提高奠定基础。
2.3教学方法综合化
体验式教学模式要把讨论、研究及实践放在教学工作内容的首要环节,改变传统的学生被动的教学方法。例如参与过程中要学会举例分析、参与讲故事做游戏、角色饰演、举办沙龙、岗位实习、问卷调查。通过这样的教学方法把体验式教学功能的作用发挥出来,努力达到模拟教学符合实践的综合性。应用现代化的教学手段,如借助视频、网络、多媒体等平台,使得模拟教学课堂的教学内容更加吸引学生,让学生感觉既有知识性也有趣味性。体验式教学中,教师的主导作用不可忽视,表现在教学课堂组织、学生之间的协调沟通、对学生的指导和帮助、以及及时向学生反馈评价。
2.4教学体系系统化
体验式教学模式教学过程应将通用管理技能贯穿在教学中,并配以综合管理素质穿插在一起:第一堂课的核心内容是以开展理论和实践一体化的教学,第二堂课程要以拓展知识应用和创新的名家教学讲座为主,第三课堂为实验课,主要是根据模拟的项目,展开运营试验,第四课堂是激励教师引导和学生学习的竞赛课堂,即通过比赛促进教学、竞争促进学习,第五为实践课堂,开展定岗实训和创业实践的实训课。通过这五个课堂的开展,构建了创新教学模式具有互动体验的新课堂,最终实现学生的自身综合能力与对基层管理者的职位要求的统一。一体化教学知识拓展、讲座创业项目与实验竞赛方式促进教学实训定岗、实践工作的过程体验式教学模式的各模块的开发过程第一课堂第二课堂第三课堂第四课堂第五课堂
2.5教学评价多样化
体验式教学模式致力于使学生参与教学过程、启发学生专业管理和创新能力的思维。传统教学模式考察和评价学生学业成绩的考试成绩,更注重结果,只对学生已掌握的知识进行巩固,忽略了学生在学习过程中提出、分析和解决问题的能力和对新事物的逆向思维、想象力及创造力,它已远远不能适应新的教学要求。与笔试为主的传统考核方式相比,体验式教学模式改为实践体验比赛、案例设计与策划及分析、讨论演讲、报告调查、工作流程等方式。在考核标准和考核结果方面注重具体化,忌主观化,所有考核公开化,分单位分小组考核,考核内容涉及学生的团体意识和创造力,通过系列的考核使得学生能够在学习理论后,在实践中实现质的飞跃。
3体验式教学模式的创新
[论文摘要]论文结合教学实践,提出了以传统教学模式为主、以现代化教学手段为辅的教学方法。结合实例讲清楚基本概念,够用为度重点突出理论公式的应用是常规教学应遵循的模式,并与多媒体辅助教学手段有机地结合起来,力求课堂教学的形式和方法多样化,既能保证课堂信息量大,又能避免单纯多媒体授课的不足,达到提高教学效果、提升教学质量的目的。
一、前言
《流体力学》是研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间的相互作用规律的科学,它建立在现场观测、实验室模拟、经典理论分析、数值计算基础上,具有严谨的理论性、原理的抽象性、概念多、方程推导繁杂等特点,对学生具备高等数学知识及综合分析与处理问题能力的要求较高,因而大部分学生觉得该课程抽象、枯燥、难懂,普遍缺乏对流体力学理论的感性认识,都有某种程度的畏惧感,导致教师难教、学生难懂成为较普遍的现象。
我校机械设计制造及自动化、过程装备与控制工程、土木工程、安全工程、采矿工程、环境工程、矿物加工工程、建筑环境与设备工程、工程力学等专业的学生都须具备不同程度的流体力学知识和技能,它是各专业后续课程如:液压传动、水力学、流体机械、空气调节、传热学等课程的基础。
为此,作者通过教学实践,就多样化的教学方法、更新的教学内容、引入高科技的教学手段等方面进行探讨,以期提高《流体力学》的教学质量。
二、以传统课堂教学为主
《流体力学》的课程体系分为基本理论、基本应用和专门课题三大知识模块,它要求学生具备扎实的微积分知识、力学知识等。学生在接触流体力学课程伊始,对抽象的理论理解速度慢,对枯燥的公式及其推导过程容易厌烦,因而《流体力学》的教学应该以传统教学方法为主。因为在传统的课堂教学中,学生获取知识主要是听教师讲课,通过板书教师细致耐心地阐述概念、推导公式、突出重点、强调难点,以学生容易接受的讲课速度,留给学生更多的思考和消化的时间,再配合上教师的表情、手势、师生之间的互动,会达到很好的教学效果。
(一)结合实例,讲清楚基本概念
流体力学的概念多、现象多,且很多概念和现象比较抽象,难以理解,诸如:拉格朗日法、欧拉法、流线、迹线、边界层等。因而利用身边的实例对这些抽象的概念进行讲解,例如在讲授描述流体运动的两种方法——拉格朗日法和欧拉法时,学生们很难理解。为了将概念通俗化,上课时笔者以城市公共交通部门统计客运量所采用两种方法为例:①在每一辆公交车上安排记录员,记录每辆车在不同时刻(站点)上下车人数,此法类似于拉格朗日法的质点跟踪,它与迹线的定义对应;②在每一公交站点安排记录员,记录不同时刻经过该站点车辆的上下车人数,此法等同于欧拉法,与流线的定义对应。
在讲解伯努利方程原理的时候,例举1912年“豪克”号铁甲巡洋舰与同行疾驶“奥林匹克”号远洋轮相撞的船吸现象,让学生清楚掌握流体的压强与它的流速有关,流速越大,压强越小;反之亦然。
概念是公式推演的基石,没有准确的概念,后续的公式推演几乎难以为继,清晰的概念会使公式的讲解和推演变得更加简易。利用浅显易懂的生活实例来阐述抽象的概念及其之间的内部联系和区别,教师易教、学生易懂,将会达到事半功倍的效果。
(二)以用为度,重点突出理论公式的应用
伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的具体应用,是流体静力学和流体动力学的基础,始终贯穿着整篇教材。在讲解该理论公式的时候,先从容易理解的静力学平衡微分方程推导开始,强调公式所依据的原理是牛顿第二定律,假设条件是平衡、理想、静止的流体,重点引导学生如何理解公式各项的几何意义和物理含义,掌握公式的实际应用。这样学习到后面的动力学伯努利方程时,先易后难、循序渐进,学生就觉得不会那么深奥。在讲解相对平衡的流体压强分布规律时,就要求学生必须掌握推导过程,因为它在解决一般平衡流体内部的压强分布规律及其对固体壁面的作用力问题时非常重要。而对于连续性方程和动量方程的学习,只强调记住结论和理解公式中各个物理量的含义。这样做,有效地避免了大量公式繁琐的推导给学生带来的畏难情绪,也能够做到以用为度、重点突出。
不可否认,依靠粉笔与黑板的教学条件、以教师为主体的传统教学模式,教学形式单一,教学手段不先进,教学效率不高,适应不了课程教学学时少、受教育学生数增加的情况。
三、以现代化的教学手段为辅
当前以计算机多媒体技术为主的现代化教学手段已经普遍地应用于高校的教学中。制作教学用的视频、多媒体软件、电子课件等素材,作为课堂教学有力的辅助教学手段,可以在有限的时间内,利用图文并茂的信息传播方式,将课程内容及有关背景资料以影像、图片等形式,直观地传播给学习者,将流体力学中抽象的概念和理论具体化、形象化,激发学生学习兴趣,使得学生能够从感性认识开始,逐步上升到理性认识,进而能够达到运用知识解决问题的能力。
结合流体力学精品课程的建设,教学团队制作了流体力学多媒体电子教案,并在教学过程中不断完善,逐步取得了良好的教学效果。在设计与制作多媒体课件时,遵循课堂教学的基本规律,既发挥传统板书教学中容易带动学生思路、逐条在黑板上书写的特点,在课件制作中根据讲解的进度逐条展现公式条目等内容,同时又将难以理解、难以用语言描述的拉格朗日法和欧拉法、流线、边界层和紊流等抽象概念和流动现象,以多媒体的方式在课堂上直观地呈现出来,帮助学生建立清晰的印象。教学团队收集、制作了大量的多媒体素材,例如在讲解雷诺判据的时候,制作了雷诺实验的fliash素材,以动画的形式向学生展示了流体流动的两种不同状态,以及流态判据—雷诺数与流动速度、管径、流体种类有关系。运用多媒体辅助手段表达后,能够帮助学生很好地理解课程的重、难点,提高教学效率。利用多媒体技术,还可以制作需占用大量时间板书和不易通过板书表述的内容,提高了教学效率。
多媒体教学的内容一定要做到提纲挈领、重点突出,有所为有所不为。多媒体技术没有好坏之分,只有合理使用与不当使用之别。但是实践应用中,发现有的教师完全抛弃以往的黑板式教学模式,离开多媒体手段就上不了课;有的教师将教材内容全部照搬到了课件中,自己就成了的幻灯片放映员,“照机宣科”;有的教师制作的多媒体课件过分追求课件的美观性,界面过于华丽,淡化了教学重点;也有的教师忽略学生对课件内容理解消化的时间,致使学生的思维跟不上教师讲解的速度,降低了教学效果。上述现象将会造成一种新形式的“满堂灌”,只不过是由“人灌”变成“机灌”而已。
四、总结
流体力学作为一门专业基础课程,其重要性不言而喻。传统教学模式能够将前后知识贯通,突出重点,化烦就简、引入实例形象阐述概念原理,促进知识的系统化进程;多媒体教学能将难于理解的知识通过图文、音像生动地显现出来,帮助学生理解性记忆。借助于先进的教学手段,将多媒体辅助教学手段与传统教学方法有机地结合起来,力求课堂教学的形式和方法多样化,既能保证课堂信息量大,又能避免单纯多媒体授课的不足,才能提高教学效果、提升教学质量。以上是笔者在流体力学教学实践中的体会,愿与同行共同切磋。
基金项目:2009年安徽省教育厅《流体力学》精品课程
[参考文献]
[1]许贤良,王传礼,张军等.流体力学[m].北京:国防工业出版社,2006.
【关键词】实验考核体系;实验能力;流体力学实验
实验教学是高等学校教学工作的重要组成部分。高校实验教学应该注重培养学生的实验能力,满足高等教育应用型、创新型人才培养的要求。学生在实验室通过观察、思考和操作,来提高判断能力和创新能力,做到有思想地做实验,自主完成实验任务。实验能力的培养应该配合实验考核来具体实施,文章就此提出了一套旨在提高学生实验能力的流体力学实验考核体系,对实验前、实验中、实验后的各个环节列出了具体的考核方法,主要包括五个考核部分:实验准备、实验操作、实验报告、实验创新和实验考试。
1.实验准备考核
实验准备要求学生在实验前理解实验原理,明确实验要求,熟悉实验内容及步骤,并按照要求言简意赅地编写实验预习报告。通过实验准备培养学生的自学能力,加深对流体力学理论知识的理解。实验教师根据学生的实验准备情况进行具体考核,对实验预习报告打分,对未完成实验准备的学生,取消其实验资格。实验准备考核占实验总成绩的10%,详细评分标准见表1,取所有实验准备考核分值的平均分作为实验准备考核成绩。通过实验准备考核,可以起到两个作用:一是实验准备考核成绩组成实验总成绩的一部分;二是实验准备考核对学生进实验室起到一个筛选作用。
表1 流体力学实验准备考核评分标准
序号 评分标准 分值
1 实验准备充分,实验预习报告规范认真,有预习思考 10
2 实验准备比较充分,实验预习报告规范认真,有预习思考痕迹 8
3 实验准备基本充分,实验预习报告规范认真,但仅是抄书,无思考痕迹 6
4 实验准备不充分,实验预习报告马虎,不规范,无思考痕迹 4
5 未完成实验准备,未完成实验预习报告 0
在实验准备这一阶段,实验教师需要给学生准备具体的预习资料,包括:学生实验守则,规定学生进实验室需要遵守哪些规则;流体力学实验要求细则,对学生说明参加流体力学实验的具体要求;流体力学分室平面布置图,以便学生了解实验室情况;流体力学实验指导书,主要给学生提供每个实验的具体指导,如:实验目的要求、实验仪器、实验原理、实验方法与步骤、实验成果及要求、实验分析与讨论、实验数据记录表、实验数据计算表;另外,还可以补充说明一下,实验预习报告书写要求、原始实验数据记录要求、实验报告要求书写哪些内容等等。
特别是实验仪器这一块,因为学生事先不熟悉仪器,实验时操作仪器比较困难,所以一定要先让学生熟悉仪器设备,有必要提供实验仪器的说明书。另外,实验教师还可以提供一些经典实验的介绍,如雷诺实验的工作环境,增加学生的学习兴趣。实验教师可以把这些资料编写成流体力学实验指导书,印发给每位学生,还可以把相关资料放到实验室网站上去,让学生自行下载查阅学习。
2.实验操作考核
实验操作考核作为实验教师对学生连续评估的主要形式,在平时实验当中对学生进行观察,并将观察记录作为对学生操作能力的直接评价。实验操作主要考核学生实验操作技能和分析问题、解决问题的能力[1]。实验教师在实验指导过程中,以启发学生思维为主,充分发挥学生的主动性,在学生提问时予以适当指点和提示,主要考察学生的动手能力和排除故障能力。因为这部分考核以实验教师的主观判断为主,所以在实验操作考核过程中要作定性定量处理,以便实验操作考核具体实施。实验操作考核占实验总成绩的20%,具体评分标准见表2。下面简要介绍一下流体力学实验操作考核的过程。
实验开始时,实验教师对每组学生的实验情况进行观察,签字确认。如能量方程(伯努利方程)实验开始时,检查每组学生是否将能量方程实验仪的所有测压管液面调整到齐平状态,签字确认。
实验过程中,实验教师检查学生的实验操作情况。如实验操作时间是否符合要求,实验次数是否达标等等。
实验结束时,实验教师对每位学生的实验原始数据记录进行初步分析,判断实验结果是否符合规律,确保实验质量。引导启发学生分析归纳实验结果,撰写好实验报告。对实验有重大错误、失败或不能完成者,安排其在实验室开放时间重做。
实验结束后,要求学生按要求关闭仪器,清理现场,做好环境清洁工作。实验教师检查每组学生仪器设备整理情况,电源是否关闭,水桶(水杯)水是否倒入水箱中,雷诺实验的有色水阀门是否关闭,桌面是否整理,并作相应记录。
表2 流体力学实验操作考核评分标准
序号 评分标准 扣分值
1 测压管齐平缺认可/次 –0.5
2 测压管测点未达到实验要求/次 –0.5
3 排气泡缺核查/次 –0.5
4 操作时间未达到实验要求/次 –0.5
5 操作次数未达到实验要求/次 –1
6 仪器电源未关、阀门未关水未处理、桌面未整理/项 –0.5
7 实验结果不符合规律/组数据 –0.5
8 没参加实验操作/个实验 –5
注:流体力学实验操作考核满分20分,如在实验过程中,发生上述情况,则扣除相应的分值,扣完为止。
3.实验报告考核
实验报告作为考核的依据,自身存在不足的地方,既不能反映学生的操作技能,不能表现学生动手解决实际问题的能力。即使学生不动手或不作为主要参与者,也可以写出一份较好的实验报告。另外,由于实验报告是在实验室外完成的,可能会出现修改数据的现象,实验教师也很难了解学生对某些问题的理解程度和真实的看法。因此,实验报告需要补充一些主观方面的报告成果,比如实验作业、实验总结等等。实验报告考核占实验总成绩的30%,由三部分组成:实验报告成绩、实验作业成绩和实验总结成绩。
实验报告主要考核学生实验后对所做实验进行的分析和评价,以及撰写报告的能力,达到总结和提高的目的。实验报告成绩满分20分,取所有实验报告分值的平均分作为实验报告成绩,详细评分标准见表3,主要根据实验数据计算是否正确,实验现象分析是否客观完整等评定。对于实验报告其固有的缺陷,流体力学实验报告考核采用数据记录复份,来避免学生修改数据。
表3 流体力学实验报告评分标准
序号 评分标准 分值
1 实验报告规范认真,图表清晰,实验数据计算正确,实验现象分析客观完整,能做较深层的探研,优秀 20
2 实验报告规范认真,图表清晰,实验数据计算正确,实验现象分析比较客观,良好 16
3 实验报告规范,图表清晰,实验数据计算基本正确,实验现象分析基本客观,及格 12
4 实验报告格式规范,实验数据计算不正确,实验现象分析不正确,不及格 8
5 未完成实验报告 0
实验作业是根据实验内容和实验要求精心设计的,可以加深学生对实验的认识、补充和扩展。实验准备时,教师对将要进行的实验提出问题,引导学生深入思考。学生通过查找资料,操作实验,编写实验报告,将问题引入深层次的探究,然后回答问题。如能量方程实验,提出问题:“测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题?[2]”学生进行一系列思考后探究答案。实验作业成绩满分5分,每个实验作业以5分制为标准进行评分,最后求平均分作为实验作业成绩。
实验总结在流体力学全部实验结束后完成。此时,学生对实验知识、技能、仪器设备等都有了真切的体会、深刻的认识,每个人都会有不同程度的收获。学生可以在实验总结中写:实验后的收获和感想,对实验教学的意见和建议,对实验室发展的建设性意见。这些信息反馈给实验教师,可使教师进一步了解学生对实验的真实感受,从而总结出宝贵的经验和教训,改进实验教学方法。实验总结是教师提高实验教学水平的基础。实验总结成绩满分5分,以5分制为标准打分。
4.实验创新考核
实验创新主要培养学生的创新能力。流体力学实验创新分两个方向:学习性实验创新和创造性实验创新。实验创新考核占实验总成绩的20%。
对于那些创新能力比较薄弱的学生,可以从学习别人的已有成果开始,让学生收集现有的实验创新实例,运用学过的流体力学理论知识和实验知识重新剖析,在规定的时间内阐明自己的观点,进行答辩。学习性实验创新成绩满分10分。
对于创新能力较强的学生,鼓励学生在现有仪器设备基础上,进行创新性、设计性研究与探索,组合成为新的实验或量测新的内容,也可以通过电脑进行模拟。实验创新也鼓励改良改进设计实验设备装置。另外,鼓励教师教改项目、科研项目带进实验室,开设综合性、设计性实验,研制开发教学仪器设备,更新和改造旧的实验内容和手段。
开展实验研究可由团体进行,研究的一般步骤包括:确定题目、收集资料、制订研究计划、实验测试、分析与概括、反复论证或实践验证、完成实验报告或论文。学生在教师的指导下,自主选题、自主进行研究性学习、自主进行实验方法设计、开展实验性研究、进行数据统计分析处理,撰写研究性论文和总结报告等工作。实验创新小组向全体参加同学和指导老师介绍实验设计思路、实验过程、创新点等主要内容,并回答同学和教师的提问,由同学和实验教师一起打分考核。创造性实验创新成绩满分20分。
通过实验创新求得学生的发展,教师的发展,实验室的发展。
5.实验考试考核
流体力学实验考核分两种形式:教师与学生的交谈、闭卷考试。实验考试考核占实验总成绩的20%,实验考试成绩满分100分,其中教师与学生交谈成绩50分,闭卷考试成绩50分。
教师与学生的交谈,可以了解学生在实验室获得知识的掌握情况,可以评估学生对知识的理解及口头表达的技巧,以及对实验结果的解释等,具有教高的表面效度。
闭卷考试可以克服实验报告的某些缺陷。流体力学实验考试内容侧重于实验方法与原理的理解,流体流动的某些基本概念和基本原理的认识,静态流动参数测试方法的掌握。
综合流体力学实验五个部分的考核,可以给出完整的流体力学实验考核体系,如表4所示。
表4 流体力学实验操作考核体系
序号 实验考核 比例 分值 备注
结束语:
随着实验课程的独立开设,需要更精确、更契合实际的实验考核方法来适应实验课程的发展建设需要。实验考核要求能够公平合理地评价每个学生的实验成绩,能够对学生实验学习起到较好的引导作用,激发学生的实验兴趣,规范学生的实验过程,提高学生的实验能力[3]。流体力学实验考核体系根据实验教学的过程,对实验前、实验中、实验后各个环节,分别进行具体考核,提出了一套新的实验考核体系。该实验考核体系从实验整体出发,注重培养学生各项实验能力,提高学生综合素质,提倡自主实验来提高学生的学习自主性,通过定性定量的实验操作考核来提高学生的实际动手能力,以实验创新考核来推动学生的创新能力,从而真正提高实验教学效果。
参考文献
[1] 葛年明、周泉.电子电工实验考核方法的改革〔j〕.实验技术与管理,2008(4):146-147,166
关键词CDIO;流体力学;能力培养;教学改革
1引言
“流体力学”作为理工科的一门专业基础课和必修课,它的重要性是众所周知的,作为力学分支,其在安全工程专业有着广泛的应用,与泄漏、火灾、爆炸、通风等有着密切的关系,是后续工业通风、消防工程等专业课程学习的重要基础。近年来流体力学学科发生深刻变化,对流体运动认识加深,测量手段更为先进,对流体运动分析和处理的能力空前强大,与工程应用结合更加紧密。然而“流体力学”这门课程概念抽象、数学公式多,在以往课程教学过程中更多重视理论知识的传授,人才培养过程中存在着过分偏重理论知识学习,缺乏对学生工程能力的培养等不足之处。因此,本文借鉴国际流行的CDIO工程教育理念,拟对安全工程专业“流体力学”课程进行教学改革,使理论知识服务于后续的安全知识学习及工作实际,将知识教育和能力培养有机地结合起来,增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,使学生专业理论知识的学习真正地更好地融入之后的安全工作中。
2CDIO工程教育理念
CDIO是构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Imple-ment)和运行(Operate)的简称。“C”构思指系统性的构想、思考,明确产业需求。“D”设计是把将要被实现的计划通过视觉的形式描述出来的活动过程;“I”实施是执行、施行实际的行为,指把设计转变为产品的过程;“O”运行是指产品实现之后(即实施之后)使用其来达到想要的价值的过程。从构思、设计、实施到运行的全过程就是产品的整个生命周期,用它来代表工程的范畴[1]。CDIO教育模式提倡培养具有较高专业理论水平和符合产业需求的综合性应用能力并重的高等工程教育专业学生,这种模式在安全工程专业领域具有一定的借鉴意义[2]。CDIO强调在系统和产品构思、设计、实施、运行的真实工程实践环境中培养学生的工程能力,通过引导学生以主动的、实践的、知识之间有机联系的方式培养学生的工程能力,使学生在创新思维能力、终生学习能力、团队合作能力和工程实践能力等方面得到全面的训练和提高。
3基于CDIO理念的流体力学课程实施
3.1优化教学内容
在教学时,教材的选取是非常重要的,首先要选择一本好的教材,然后围绕教材的内容,进行全方位的内容设计。湖南工学院安全工程专业选用的教材为蔡增基、龙天渝主编的《流体力学泵与风机》,该教材详细介绍了流体力学及泵与风机的基础知识,并配有丰富的习题供学生课后练习巩固,另围绕教学大纲,每章设置了思考题。但教材内容多是从供热通风空调类专业角度出发,内容较多。按照安全专业职业能力与素质需求为导向,结合我校安全工程专业对该课程课时安排较少,学生文科生多,理科基础薄弱的特点、安全工程专业需求及其与后续专业课程之间的关系,课程教学内容分为四部分:(1)流体静力学。掌握流体平衡的规律,对其中与安全工程关系不大的小节进行删除。(2)流体动力学。研究流体在运动状态时,作用于流体上的力与运动要素之间的关系,以及流体的运动特征与能量转换等。(3)有关流体静力学和流体动力学在生产和生活中的应用,如孔口与管嘴恒定流、管道恒定流等。注重与工业通风、消防、安全工程中常见的泄漏等问题相结合。(4)泵与风机工作原理及运行知识,重点掌握如何选择泵与风机。由于课时有限,其他知识可通过学生自主学习来完成。内容设置注重培养学生的创新能力、学习能力和分析解决问题的能力,不因课时少而删除其物理背景、力学建模和求解过程等方面的学习,只讲授结果、计算公式、图表等这种短视的做法培养出来的学生只是现成公式的计算机器,面对新的问题将束手无策,学生没有创新能力,没有利用所学知识解决实际问题的能力。只有掌握正确的基本概念和流体运动一般规律,才能认识特殊规律,才能有分析实际问题的能力,才能正确应用和处理流体力学商业软件。
3.2转变教学方法
在课堂教学中注重学生综合思维、系统思维和工程能力的培养。结合传统的教学方法,采用以问题学习的形式,要求学生基于问题学习。(1)首先要讲授该门课程的性质及作用,让学生掌握该课程在整个专业培养中的作用以及工程实践中的具体应用价值,以及该课程与其他课程之间的关系,从而在学生的整体知识架构中建立起清晰的课程逻辑联系[3],培养学生的系统思维能力。(2)各知识点的教学过程采用启发式教学法,先由老师设置问题,让学生带着问题进行学习;学完之后让学生思考学了什么,有什么用;除了基本的教学过程外,在课程中设置一些小专题讨论,培养学生分析问题、解决问题的能力。(3)传统的教学模式由于缺乏对知识的应用,学生通常将通过考试作为学习目标而专注于记忆考试内容。因此在教学中注重相应知识点的讲解的同时,注重对各知识点的应用和拓展,各知识点多方面地与安全工程专业相结合(如在讲述孔口管嘴出留时与危险化学品物质泄漏进而导致火灾、爆炸、中毒事故相结合;讲述流动阻力时与工业通风管道设计、消防水管道设计相结合),强调其对专业的支撑作用,要求理论知识必须服务于安全工作实际,将知识教育和工程能力培养有机地结合起来。
3.3实验教学改革
实验环节是CDIO模式下教学环节的非常重要的组成部分,学生工程能力的培养和综合应用能力的提高,有赖于此环节[4]。实验教学方面通过建设流体力学实验室,将实践教学贯穿于学生的整个学习过程,实现对学生的动手实践能力、技术应用能力、研究创新能力的培养。实验模块分为基础验证类实验模块、综合性实验模块和开放性实验模块。基础验证类实验主要包括雷诺实验、能量守恒验证实验、沿程阻力实验、局部阻力实验、文丘里管实验、流量计实验、离心泵实验等[5]。这些实验过程简单,能帮助学生更好地理解流体力学的基本原理和定律,但缺乏创造性,没有与安全工程专业实际相结合。综合性实验如与工业通风课程相结合,设计一个通风除尘管道模型,学生通过流体力学知识制定实验方案,使用仪器测量风速、压强等相关参数计算通风阻力。让学生把流体力学知识更好地与安全工程专业相结合,解决专业实际问题。综合类型的实验相对较复杂,采用团队协作的方式,通过互相交流讨论解决实验过程中遇到的问题,发散思维,实验结束后进行汇报,培养学生的团队协作能力和沟通能力。开放性实验模块通过建设开放性实验室,为学生参加各类学科竞赛、科技创新活动、自主实验、参与大学生研究性与创新性实验项目、参与教师科研项目提供实践平台。如学生可进行计算机虚拟流体力学实验、利用flunet软件模拟火灾发生时烟气流动过程。开放性实验可锻炼学生创新能力。
4结论
1)安全工程专业“流体力学”课程作为一门学科基础课,其教学改革应以专业能力需求为导向、学生能力培养为目标,引入CDIO理念进行教学改革,可提高学生创新思维能力、系统思维能力、和工程能力的培养,提高学生的工程意识及大工程观。2)基于CDIO理念的“流体力学”课程教学改革应注重学生主体作用的发挥,以学生为主体、教师为主导,采用问题学习的形式进行教学,培养学生用基础理论分析、解决实际问题的能力。3)在“流体力学”课程教学改革中,应注重实验教学环节,实验教学除了基本的基础验证类实验外,组织学生做一些综合性、设计性、开放性实验,教学中注重学生团队协作能力,人际交往能力和创新能力的培养。
参考文献
[1]顾佩华,等.重新认识工程教育一国际CDIO培养模式与方法[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]张景钢.基于CDIO的创新型安全工程培养方式研究[A]//安全科学理论与创新[C].郑州:郑州大学出版社,2016:92-96.
[3]赵庆贤,葛秀坤,毕海普,等.“变焦式”教学法在专业基础课程教学中的应用[A]//第26届全国高校安全工程专业学术年会论文集[C].北京:气象出版社,2014:262-265.
[4]王海江,彭静,杨玲,等.CDIO模式下的信号处理课程群建设[A]//2009年中国高校通信类院系学术研讨会文集[C].北京:电子工业出版社,2009:593-596.
关键词:流体力学;实验教学;改革;探索
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)42-0124-02
实践性教学中的实验课,不仅可以帮助学生巩固理论知识,还能培养学生的动手能力、观察能力,以及分析和解决问题的能力。因此,实验教学是高等院校教学过程中的重要组成部分,对提高学生的综合素质有着举足轻重的作用。然而,许多学生对实验教学环节重要度认识不够,“重理论轻实验”的现象普遍存在。传统实验教学方法单一,难以调动学生积极性和探索求新的愿望,使得实验教学效果与预期目标难以一致。因此,为提高实验课程的教学效果,有必要对传统的实验教学体系进行改革。
工程流体力学是热能与动力工程、建筑环境与设备工程等专业重要的技术基础课。该课程的基础理论和物理概念较为抽象和深奥,许多复杂的流动物理图像难以用语言清晰地描述。因此,实验教学环节在流体力学教学过程中占有特殊的地位,对理论知识的验证和理解具有无法替代的作用,应得到相应重视[1]。本项目就流体力学这门实验课程,从教学模式、考核制度、实验教学流程、实验设备和教材等方面进行改革与探索。
一、流体力学实验教学现状及存在的问题
1.实验教学方法单一。按传统的演示教学模式,教师对实验过程的讲解过于详细,教学方法缺乏灵活性。从实验原理,到实验步骤,过于详尽的讲解会抑制学生主动思考、积极探讨和敢于创新的能力。
此外,由于高校扩招,学生人数不断增加,而配套的人力和资金相对匮乏,教师不得不增加每组实验的学生人数,导致出现少部分学生动手,多数学生围观的现象,从而限制了每个学生参与实际操作,提高动手能力的机会。
2.实验考核方式片面。在课程体系上,实验教学不独立设课时,从属于理论教学[2],严重制约了实验室的建设和发展,导致实验设备台套数不足、仪器陈旧落后等问题。另外,由于实验成绩对理论课成绩影响较小,导致学生对实验课程的重要性认识不够,积极性不高,“重理论而轻实验”。
另一方面,实验成绩主要根据实验报告的质量来进行评定,忽略了学生实验预习情况,以及实验操作情况的表现,考核形式单一片面。
3.实验室教学流程不规范。学生做实验之前,与实验老师联系,临时预约时间,这种教学流程使得实验室的开放时间很短,开放范围缩小,只面对部分学生,严重限制了实验设备的利用率。
4.实验设备和教材更新慢。很多流体力学实验设备陈旧,不能及时更新换代。例如,大多流体力学实验如雷诺实验,局部阻力损失实验等都需测量流体的流速。传统测流速的方法是利用接水称重的方法,通过测质量流量求得,程序烦琐落后。不仅阻碍学生接触了解先进仪器设备的机会,还耗费了大量的时间和人力,使得实验效率下降。相反,若采用电子流量计,只需学会读数即可,可以大大缩减实验时间。
另一方面,实验教材内容陈旧,脱离实际,实验环节每一步都讲解得很清楚,学生只需要照表填写即可。这种“照葫芦画瓢”的方式会抑制学生独立思考的空间,无法激发学生的创新思维和提高学生解决问题的能力。
二、流体力学实验教学改革与探索
针对上述流体力学实验教学中存在的问题和不足,本文提出以下解决方案对流体力学实验进行改革。
1.采用先进教学手段。本着“教师为主导,学生为主体”的原则,老师无须进行详细的讲解,只适当地释疑解惑。而节约的实验时间可充分利用现代的多媒体教学,制作教学课件,介绍与本实验相关的工程实例图片或动画,激发学生兴趣。此外,根据学生的实际情况,可灵活选择不同的实验。对于基础较差、动手能力较弱的同学,可选择一些基础验证性实验,如不可压缩流体恒定流能量方程实验等。而对于悟性高、基础扎实的同学,可鼓励他们参照已有的实验设备和实验条件,利用所学的理论知识,以合作的形式完成创新性实验。此外,为保证实验效果,让每个同学在实验过程中都有机会动手实际操作,要严格限制每组实验的参与人数在3人以内。
2.考核方式改革。针对实验课程不受重视的问题,可将流体力学实验课从理论教学中分离出来,独立设课,学分可设为1―2个学分。通过独立设课,单独对学生实验成绩进行考核和评定,可提高学生对实验课程的重视,从而提高实验教学质量。
对于实验的最终成绩,可结合三方面进行评定。一是平时成绩,是对实验预习、实验操作、实验报告撰写等综合情况的判定。二是期末考试成绩。考试时,可由学生随机抽取实验项目进行实验,并回答老师的提问。老师对学生现场回答问题、实验操作及结果分析的综合能力进行判定。三是科研创新成绩。可根据学生自行设计的创新性实验,和撰写小论文的情况酌情给分。最后,按照规定的权重系数,来评定学生的期末最终实验成绩。
3.全方位开放实验室。针对传统实验室管理体系中存在的实验室设备利用率低的问题,可建立开放式实验室,从而实现教学时间和教学内容上的全方位开放。开放式实验室的实现可通过建立网络化实验教学平台来实现[3]。网络化实验教学平台充分利用计算机网络信息技术,实现全校师生对实验室资源和信息的共享,大大提高了实验室管理的先进性和便利性。实验课网上选课系统是网络化教学平台的核心内容,学生可输入个人登录号和密码登录此系统,来进行实验时间和对应实验项目的预约。同时,学生还可以通过登录此系统查看实验成绩。此外,网络化实验平台还可共享包括实验室师资力量、实验室简介、实验设备介绍、多媒体课件等相关方面的信息。
开放式实验室[4]的建立不仅可以提高实验设备的利用率,还可以缓解实验高峰期,设备台套数不足而引起每组人数过多的问题。同时,通过学生自己在实验平台上预约实验时间和实验内容的方式,使得学生可灵活支配课余时间。
4.实验设备和教材及时更新换代。实验设备的及时更新,要求实验教师多搜集资料,留意最新的实验教学设备,多与兄弟院校之间进行交流互动,这样才能及时淘汰落后的设备,提高实验效率。同时,配套的实验室建设资金也要及时预备和拨出,否则只能是空谈。
实验教材必须要跟设备同步[5],及时删除不做的实验,并增加新的实验内容。此外,教材内容应注重流动机理、工程实际应用的讲解,而实验步骤相对简单化,以留出学生自己分析问题、解决问题的空间。教材内容应力求符合学生的认知规律及便于自学的原则。
三、结语
流体力学实验教学是流体力学这门课程教学过程中不可或缺的一个重要环节,与理论教学相辅相成。随着高等教育改革的不断深入,流体力学实验教学也应该与时俱进,在实验教学模式、实验考核方式、实验教学流程、实验设备和教材等方面需要不断地进行改革和探索,使每一个完成流体力学实验的学生从中得到锻炼和提高,为培养理论知识扎实、动手能力强的应用型和创新人才奠定扎实的基础。
参考文献:
[1]陈俊俊,庞S佶,王晓彤,刘素霞.建筑环境与能源应用工程专业《流体力学》课程实验改革研究[J].教育教学论坛,2016,(16):225-226.
[2]梁延鹏,曾鸿鹄,李艳红.基于实践能力培养的流体力学实验教学改革[J].当代教育理论与实践,2012,4(11):155-157.
[3]邓辉,张志宏,顾建农.面向应用创新型人才培养的流体力学实验教学改革[J].实验室科学,2013,16(5):72-74.
[4]胡仁杰.营造开放的实验教学环境,开展开放式自主实验教学[J].实验室研究与探索,2006,25(7):822-826.
[5]宋国利,盖功琪,苏冬妹.开放式实验教学模式的研究与实践[J].实验室研究与探索,2010,29(2):91-94.
Teaching Reform and Exploration of Fluid Mechanics Experiment
WU Qiong,WANG Wen-huan,LIU Hai-long,REN Hong-bo
(College of Energy and Mechanical Engineering,Shanghai University of Electric Power,Shanghai 200090,China)
【关键词】 高职院校;流体力学泵与风机;精品课程
【中图分类号】G712 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097 (2008) 12―0125―03
课程建设是高等职业技术学院教建设中最具基础性的核心工作,其水平、质量和成果是衡量学校办学水平和教学质量的重要标志。加强精品课程建设是深化教学改革,实现培养目标的保证。“流体力学泵与风机”课程被安徽省教育厅评为2005年度“省级精品课程”,2007年被评为国家级精品课程,现谈谈“流体力学泵与风机”精品课程的建设和实施过程。
一 “流体力学泵与风机”精品课程的培养目标
高职教育是培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型专门人才,是以就业为导向的高等教育,高职课程突出特点是理论与实践并重,强调的是“职业性”和技术的“应用性”。精品课程的定位应体现为“职业性、技术的应用性和示范性”。
学生通过“流体力学泵与风机”课程的学习,掌握流体在系统中的运动规律和泵与风机热力设备的性能特点,具备泵与风机的检修和运行的基本技能,为在日后从事动力设备运行和检修专业技术工作打下扎实的基础。同时,学生通过该门课程的学习,掌握流体的压力、流速和流量的测量方法和管道的布置等工程实际问题,能比较熟练地进行泵与风机的运行操作、拆卸、组装、检修、分析故障和排除故障等。同时该课程的考核与劳动和社会保障局的上岗证书统一考试相结合,强化操作技能的掌握,采取学生自愿选择“辅机检修工”、“水泵检修工”“水泵值班员”其中一工种的原则,考取国家职业资格证书。
二 持续深入的课程建设与教改,保证了精品课程的含金量
我院已有四十年的办学经验,为电力行业培养了大批生产技术骨干,通过几十年的教学实践,我们在“流体力学泵与风机”教学方面积累了大量的实践与教学经验。我院的“水泵检修”、“管阀检修”、“300MW机组的全仿真”实训基地,有专兼职教师,进行全省电力系统泵与风机的运行和检修的技能培训。并且一直承担全省“水泵值班员”、“水泵检修工”“辅机检修工”中级工、高级工、技师的培训与技能鉴定任务。
2004年,作为院级教改课题“‘流体力学泵与风机’教学与实践环节的融合”,提出在教学内容和教学方式上将理论教学模块、实验教学模块和实训教学模块交错进行,将“双证书”制度的实施纳入教学计划,围绕国家职业资格证书(水泵检修工、辅机检修工、水泵值班员)的培养要求,从教学内容的安排上满足行业的需要,增加了二周的水泵检修与安装大实训环节,给予学生充分的锻炼时间和相应的技术指导。实行“考鉴合一”,即该门课程的理论成绩和技能成绩作为学生参加职业资格证书考核成绩的一部分,在毕业前再通过鉴定站组织的综合考试即可拿到劳动和社会保障部颁发的《职业资格证书》。这样既保证培养出的学生具有较强的专业动手能力,同时学生也获得了相应国家职业资格证书,可满足社会的需要。
2005年“‘流体力学泵与风机’教学模式改革建设的研究与实践”作为院级重点科研课题立项。课题组教师自主开发出课程的全部CAI课件,拥有独立知识产权的用3D MAX开发的水泵、风机等动画,并开展了网上辅助教学,有效地提高了课堂教学质量。在授课方式上,实现了教、学、做一体化,该课程的部分单元讲授移至流体力学实验室、泵与风机实验室、检修实训中心、仿真机房。在讲授理论的同时,学生当场就能进行实验和实训。通过这种教、学、做一体化教学模式,理论与实践相结合、讲与练相结合、不同实训场所相结合、课程内容安排与职业资格证书相结合的教学方式,学生已能够非常牢固的掌握流体力学的理论和流动参数的测量技能,泵与风机拆装技术与检修技能,基本达到生产现场检修中级工水平,优秀学生可达到高级工水平。在参加平圩电厂、妈湾电厂的顶岗检修实习中,师傅和厂方都给出了极高的评价。
三 一支技能精湛的“双师型”教师队伍,是精品课程建设的支柱
该课程组教学队伍的人员配置合理,既有教学经验丰富,从事理论、实验和实训教学十余年的“双师型”教师,又有在企业从事多年现场泵与风机设备维护和检修的工程师作为专职的实训教师,同时还定期聘请企业的的高级技师作为我院的兼职教师,高职特色鲜明。其中主讲教师5人,后备主讲教师4人,专门配合该课程的相关实训模块的辅助教师3人,校外实训教学基地的高级技师4人。教师按照一专多能、复合型培养,针对学院的授课场所和课程设置要求,其中9人具有“双师证书”,既能讲授理论、又能讲授实验和实训课程。能够保证学生专业知识的学习、消化、吸收和专业技术技能的培养、动手能力的提高,特别是提高专业技术综合应用能力、现场设备检修和故障排除能力,以及职业素养的培养。
四 多种教学手段,保证学生职业技能的培养
实践教学是培养学生职业技术应用能力的重要环节,我们坚持以强化培养学生的工程实践能力为目标,坚持理论与实践相结合,厚德重技,知行合一,增加综合性、应用性、主动性的实验和实训项目,改变了过去那种只做验证性实验的模式。
1开放和自主的实训环节
实践的教学组织中我们采用“五步教学法”,即“下达任务―学生自学―教师示范―学生操作―综合考评”,教学方法根据需要采用多种形式,有任务驱动法、团体协作法、教学做一体化等[1]。
任务驱动――以完成老师布置的任务为目标。流体力学实验根据教师下达的实验任务书,学生查阅有关技术资料,指导教师先集中演示实验CAI课件的使用方法,集中演示其中一项实验,后面所有的实验分组,利用实验CAI课件自学为主,教师巡回答疑。学生们分批先在电脑上弄懂实验原理和实验步骤,在电脑上操作虚拟实验,然后在实验台上真实操作,保证每位同学的动手并可缩短实验时间提高实验效率,最后按要求写出实验报告,教师根据实验过程与实验结果评分。
团体协作――泵与风机的性能实验6人一组,分工协作。实验前教师以提问的形式帮助学生掌握实验的原理和注意事项,避免了实验的盲目性和实验设备的损坏。小组成员自行拿出速度、流量、压力、功率等流动参数测量方案,在实施过程中确定可行性,制定出最终的实验方案,分工协作,测定出不同流量下的功率、压力等,最终绘制出泵或风机的性能曲线 。
教学做一体化――教师边演示、学生边操作。二周的水泵检修大实训环节分小组进行,10人一组,每组安排一位实训辅导教师。“五步教学法”的贯彻通过下述步骤①布置任务;②自学《水泵检修指导书》大致了解整体拆卸与组装过程;③授课教师先集中演示,分布详细讲解,学生边操作,实训辅导教师巡视指导;④开放实验实训场所,反复训练熟练掌握;⑤对照技能鉴定规范考核标准进行分组自评,教师点评,最后给出综合成绩。
这一改革既对教师提出了更高的要求,又给学生以更大的主动性、灵活性,在实践环节中,应用了“三自”原则,即自学、自练、自评,调动了学生的自主学习的积极性和创造性。
2 成立学生专业技能社团
依托该课程的师资,成立了动力系学生专业技能社团,将专业课程的学习延伸到第二课堂,利用一切可能的条件加强对学生动手能力的培养。开放水泵检修基地、管阀检修基地,专业技能社团定期开展活动,受到学生的欢迎,经常组织学生开展电子课件制作、水泵零件测绘、水泵拆装大赛等活动,激发学生的学习热情。一名学生的科技作品还获得了安徽省大学生“挑战杯”合肥锻压科技作品大赛三等奖,提升了校园文化的层次和品味。08年动力系学生专业技能社团获安徽省首届大中专院校学生社团评比一等奖。
3 有效开展工学结合
合肥热力公司负责合肥市城区的冬季供暖,在供暖前需要对城网水力管道进行维护检查,水泵、阀门进行检修,经过协议,由我校城市热能应用的在校生在每年的12月份承担此项任务,顶岗实习。实践结果显示,很好地完成预定任务,合肥热力公司以及实习生对此评价很高,达到双赢。
4 独创出新颖的实践项目考核方法
为了创新人才培养模式,组织课题组对实践项目的组织形式和考核方法进行探讨与实践。水泵检修分解成“水泵拆卸”、“水泵组装”、“转子瓢偏度的测量”、“动平衡、静平衡”和“转子找中心”五个分部,每个部分对照职业技能鉴定规范制定出详细的操作步骤和评判标准,使学生的检修操作达到标准和精细化。泵与风机的运行在仿真机实训中通过模块化进行训练,制定了“炉循泵的启动”、“并泵运行”、“送、引风机的启动与调整”等模块,仿真机操作过程中模拟电厂运行管理制度,学生职业角色扮演,操作考核以班组形式开展,组长抽签确定考试的模块。
通过强有力的实践教学环节设计,学生的工程意识、技能、专业综合素质得到了很大提高,实践教学改革为培养学生掌握专业技能和解决生产实际问题起到了重要作用。
五 具有职业特色鲜明的国家级“十一五”规划教材,是建设精品课程的有利条件
教材是教师从事教学所用的材料,是教学改革成果的固化。教材建设是精品课程建设的一项重要内容。课题组围绕课程目标,抓好主教材和实验、实训等教材的配套建设,《流体力学泵与风机》教材已作为国家级“十一五”规划教材出版,很受欢迎,目前已第二次印刷。
教材的体系设计按照“工学结合、职业导向、能力为本”的理念[2],以学生岗位能力培养为核心,以真实工作任务为教学内容,以真实工作环境为教学情境。选择锅炉运行值班员、汽轮机运行值班员、水泵检修工三个工种为工学结合平台,以上述三个工种的职业技能要求为出发点,以完成泵与风机的运行、泵与风机的检修工作任务为导向,构建课程体系,从而使教材更具有针对性、实用性。并适当引入流体力学、泵与风机领域中的一些科技内容、新工艺和方法,教材语言简练、通俗易懂,便于高职学生学习。
课题组还编有《流体力学泵与风机实验指导书与报告》和《水泵检修实训指导书》,作为校内使用教材已使用十余届。购得与实验项目紧密配套的模拟实验多媒体软件,从实验设备、装置、操作、流态、流动测量的调节和实验原理,数据处理等方面形象、逼真地模拟了实验的全过程,使学生在现代化的实验手段等诸多方面得到进一步的锻炼。
该课程充分反映出精品课程的特色,已基本建设了纸质教材、课件、教学资源和网络教材集于一体的立体化精品教材系列。
六 拥有一体化教学、三延伸的教学体系
1 教、学、做一体化教学模式[3]
除了进一步加大实验实训比例外,把泵与风机的结构、泵与风机的检修、泵与风机的运行等课程单元的安排在实训室进行,安排“双师型”教师担任主讲与实训指导,这种方式使得教、学、做紧密的联系在一起。本课程教学环节的设置,旨在使理论与实践交叉进行,多层次的实践教学环节,尽管有影响因素较难控制,但学生做起来感兴趣,学生对知识和技能的提高经历“看实物(感性认识)-动手操作(实践认识)-理论(实践操作的理论依据)-动手操作-理论”这样一个循序渐进,螺旋式上升的过程,更加符合认知规律,教学效果更为显著。
2 “三延伸”为特色的学生培养模式
为激发学生的学习主动性和自主性,学习内容的现实性。我们开放实验室与实训基地,同时学院与省内多家发电厂、电建公司合作建立校外实训基地,在校外实习基地,学生在企业兼职教师和师傅的指导下,在认识实习和参与厂方的检修实习中对实际设备的性能掌握和动手技能的提高极有帮助,练成了解决实际问题的技能。与企业的良好接触也为日后的就业打下基础。做到了课内延伸到课外、校内延伸到校外、知识和能力的培养延伸到全面综合素质的培养――“三延伸”的学生培养模式。
3 建立“网上教学平台”
对全部课程制作了教学辅助课件(CAI),实现了多种信息融为一体的特殊功能,对于无法直接观测的设备生产过程情况,如液力耦合器的工作过程、水泵风机的内部结构、泵的组装与拆卸等,我们制作了3D MAX的动画演示。
采取网络技术,建立了“网上教学平台”。该课程提供了丰富的网络资源,包括:课程大纲、授课教案、三维动画、课后习题与解答、模拟测试、常见问题解答等教学相关的资料,实现网上辅导答疑,学生可以通过访问课程的网站,自主学习或发送e-mail给授课老师,均可获得及时的帮助。“网上教学平台”突破了课堂的局限,更使教学实现了课堂内外的结合,有效地激发了学生的学习兴趣、学习欲望,进而提升了学习动机。“网上教学平台”使学生既能看又能练,这些多感官的信息,既利于学生知识量的增长,又利于知识的保持。学生可以根据自己的兴趣爱好、知识考验、学习任务选择学习途径。总之,“网上教学平台”把交互性、参与性和刺激性有机地组合在一起,把教师的主导作用与学生的主体作用有效地体现在教学过程,实现了教学方式的深刻变革和教学效益的极大提升。
参考文献
[1] 俞仲文.高等职业技术教育实践教学研究[M].北京:清华大学出版社,2004:32-56.
论文关键词: 流体输配管网 时间安排 教学内容 学习方法
论文摘要: 《流体输配管网》是建筑环境与设备工程专业的一门主干课程,但目前却存在着授课时间安排不合理、授课内容急需调整等突出问题。因此。合理安排授课时间、对授课内容进行调整、使学生掌握科学的学习方法等是摆在任课教师面前的一项重要任务。
《流体输配管网》是建筑环境与设备工程专业一门主干课程,该课程将《空调工程》《燃气输配》《通风工程》《建筑给排水》《锅炉及锅炉房设备》《建筑消防工程》《工厂动力工程》等课程中的管网系统原理抽出,经提炼后与《流体力学泵与风机》中的“泵与风机”部分进行整合、充实而成。如何讲授好本课程,处理好本课程与其他专业课程之间的衔接问题,进而提高学生的学习兴趣和学习质量,是任课教师急需解决的难题。
一、授课时间安排方面存在的问题
以往,《流体输配管网》课程曾安排在第二学年第二学期,也有安排在第三学年第一学期与第二学期的。有学者与教师认为,这门课程是专业课程 ,应安排在第四学年第一学期 ,这样可以让学生在学习过各专业课程之后集中学习管网理论知识 ,达到使学生融会贯通并激发学生的想象力与创造力的目的。
l将本课程安排在专业课程学习之前存在的问题
《流体输配管网》包括“泵与风机理论基础知识”“管网系统组成”“管网系统设计理论”及“管网系统调节理论基础知识”等主要内容。将本课程安排在《流体力学》课程之后、相关专业课程之前,与专业基础理论课程《传热学》《工程热力学》与《热质交换设备》等放在同一学年授课,优点是提前学习“泵与风机理论基础知识”“泵与风机和管网的匹配”等主要内容,可以为后续的专业课程学习带来方便 ,因为学习专业课程需要学生具备一定的泵与风机理论基础知识。
将本课程安排在专业课程学习之前存在的问题是,在讲授 “流体输配管网系统类型及装置”“流体管网水力特征与水力计算”等内容时学生普遍反映,虽然课程理解起来不难.但要将课程前后内容联系起来达到融会贯通却十分困难,原因主要有两点:一方面,学生对管网系统还十分生疏,没有前期专业课程的铺垫便突然要学习管网类型、装置及管网系统知识,对学生来说显然有困难,因而达不到预期的教学目的;另一方面,目前《流体输配管网》的授课主线不太突出,学习时需要学生具备一定的专业基础知识。
2.将本课程安排在专业课程学习之后存在的问题
针对学生反映的问题.笔者所在的教研组及时修正了教学计划,将该课程安排在第三学年第二学期 .从教学效果上来看还是很好的.但在其他专业课程授课过程中有部分学生反映 .由于缺少“泵与风机理论基础知识”.在学习“管网系统水力工况分析”与“系统工况调节”等内容时有一定的难度。根据这些问题,笔者所在的教研组决定将《流体输配管网》课程安排在第三学年第一学期,与专业课程同时讲授,并对其中部分章节的顺序和内容进行调整 实践证明,这种安排的优点比较突出。
3.对本课程授课时间安排的一些想法与建议
《流体输配管网》为专业课程,其目的就是让学生在学习过各专业课程之后集中学习管网理论知识,以使学生融会贯通,激发学生的想象力与创造力,提高学生的创新能力。因此笔者认为,本课程应该安排在专业课程学习之后,也就是应该安排在第四学年第一学期,然后将本课程内容灵活分为两大部分,分别在不同学年讲授,其中一部分是“泵与风机理论基础知识”.可以安排在第二学年第二学期专业课程学习之前或与专业课程同时讲授:另外一部分就是“管网系统及管网设计与管网工况调节理论知识”,可以安排在第四学年第一学期专业课程学习之后。
二、授课内容存在的问题
提高学生的学习兴趣,合理安排教学内容,对学生掌握本课程理论知识、提高解决实际工程问题能力具有至关重要的作用。因此笔者认为,本课程的授课主线与 目的必须突出、明确,与专业课程的衔接必须恰当。
1.对本课程授课章节顺序进行调整
本课程是在专业基础课程学习完之后开始讲授,或与主要专业课程的学习同时进行,或在主要专业课程学习完成之后进行,其主要基础知识是流体力学,流体力学内容已经包括了简单管路、复杂管路及环状管路组成与水力计算基础理论部分,学生对管网知识已有了初步的了解。因此.可以结合其他专业课程的需要,对授课章节顺序进行相应调整 ,以使授课主线与目的更加清晰 、明确 可以将第五章“泵与风机理论基础”、第六章“泵与风机与管网的匹配”、第七章“枝状管网水力工况分析与调节”中第一节“管网系统压力分布”等内容放在前面讲授.一是因为学生已经具备了掌握这些知识的能力,二是因为开设的其他专业课程需要学生首先具备这些专业理论基础知识。这样调整之后 ,有关管网类型、装置,枝状、环状管网水力计算与工况分析调节等内容即可放在专业课程学习之后或与专业课程同时讲授。从笔者这几年的教学实践来看,这种调整具有一定的优势。
另外,有学生反映,第二章“气体管网水力特征与水力计算”中第二节“流体输配管网水力计算的基本原理和方法”应单独列为一章,因为这一节的内容是气体与液体管网水力计算的基础理论知识,而这也是流体力学的主要内容。笔者认为这个意见提得较好,调整后可以使本课程授课主线更加突出与明朗。但笔者建议 ,可以将“流体输配管网水力计算的基本原理和方法”“枝状管网水力共性与水力计算通用方法”和“环状管网水力计算的基本原理与方法”相结合,列为单独的一章,这样设置更合理,也使授课主线更突出。
2.对本课程授课内容进行调整
《流体输配管网》是从各专业课程中将管网系统原理抽出经提炼后形成的课程,因而不可避免地会造成各门课程之间的冲突。笔者认为,本课程中“管网类型及装置”可在专业课程中讲授.“管网的水力工况分析及调节”应在本课程中讲授.这样可以更好地突出管网的水力工况分析与调节共性,使学生掌握不同管网设计、管网水力分析与调节的基本规律。
三、学习方法的问题
《流体输配管网》课程实践性、应用性较强,管网系统千差万别。因此 ,要想提高学生的学习兴趣 ,使学生牢牢掌握管网系统设计、管网系统调节基本原理和方法 。学习方法尤为重要。
有学生反映,这门课程理解起来并不难,但要将课程前后内容联系起来达到融会贯通却十分困难。笔者认为原因有两点:一方面,尽管管网系统千差万别,但管网系统水力特征、水力计算及管网调节理论分析却是流体力学的基本知识,都主要是一元稳定流动能量方程的运用 ,学生对这个基本规律的运用可以说是得心应手,无论是动力确定还是压力分布等都难不倒学生,因此“理解起来并不难”:另一方面 ,授课时间安排不合理 ,学生没有见过这个系统,分不清系统形式与系统装置的区别 ,这就使得学生上课时能够理解,下课后就忘记了。要想解决这个问题。笔者认为应加强两项主要教学工作:第一是加强学生对基本概念 、专业术语的掌握。第二就是加强实践教学,做到理论联系实际、实践与理论结合、课堂与实践结合。传统的实验台实验满足不了教学要求,因此教师在授课时应加强实践教学内容。如安排2~4学时或课后时间让学生参观不同类型的管网系统 .绘制管网系统图,找出系统设计合理 、不合理之处,校核泵 、风机与管网是否匹配。有条件的话还可以让学生自己动手调节管网流体参数,在管路系统中安装调节阀。通过实践 ,将课本知识上升到理论分析的高度 ,这样就能有效提高学生的学习兴趣和学习效率。
参考文献
关键词:气液,两相流,流型,流型图
0.引言
气液两相流的宏观运动规律以及它与其他运动形态之间的相互作用是两相流体力学的主要研究内容之一。 两相流流型是两相流的结构形式,对于流型形成机制及其特点的认识,是两相流的机理及其规律研究的重要组成方面,同时也直接关系到对两相流学科中其他问题的分析研究。
1.气液两相流流型的分类
目前,研究和应用中涉及的气液两相流大多数是管内流动,因此下面的讨论主要针对气液两相管流进行。在气液两相流流动过程中,由于气、液两相均可变形,两相界面不断变化,从而两相介质的分布状态也不断改变,流型极为复杂。同时,流型还与管道尺寸、管截面形状、管道角度、管道加热状态、所处的重力场、介质的表面张力、壁面及相界面间的剪切应力等因素有密切关系。不同的研究者,从不同角度对流型进行研究时,会给出流型的不同定义和划分。
从实际应用的简明性考虑,目前常采用的流型划分,如表1所示。
表1几种常见管道条件下的流型划分
关键词:重整抽余油 HYSYS 流程模拟 溶剂油 塔器设计
溶剂油作为一种主要石油化工产品,在涂料、橡胶、印刷油墨、洗涤以及食品、化妆品等领域中得到广泛应用,而且其产量和品种也逐年增加。重整抽余油的非芳烃可以生产6#溶剂油[1]和120#溶剂油[2]。其中6#溶剂油是榨取生产植物油的良好溶剂。120#油主要用于橡胶工业,制鞋行业,再生胶的综合利用,调制各种粘合剂。这两种产品用途广、价值高、市场上很紧俏。本文作者主要研究了用HYSYS[3]模拟精馏过程从抽余油中分离6#溶剂油和120#溶剂油的工艺过程,并对相关塔器进行了详细设计。
目前现状:
6#溶剂油和120#溶剂同时生产的主要困难是其馏程不易控制。6#溶剂油的馏程在67.5-74.5℃。而120#油初馏点要求≮ 80℃ 。这就要求两个组分有足够的分离度。原工艺难以满足分离要求。故需进行技术改造。
表1为江苏某化工厂的芳烃抽余油物料组成,处理量:5000kg/h;压力300 kPa;物料温度:25℃;wt%。
本研究结合江苏某化工厂的公用工程条件,运用HYSYS软件进行模拟分析计算,此模拟中脱轻组分塔和溶剂油精制塔的物性方法采用了Reng-Robinson,所用的物性参数都采用HYSYS自带的物性数据库。
工艺流程简述:
重整抽余油经过脱轻组分塔的再沸器物料预热至80℃后进入脱轻组分塔,塔顶设冷凝器,塔底设再沸器;塔釜物料经溶剂油精制塔分离出6#溶剂油和120#溶剂油,塔顶设冷凝器,塔底设再沸器。如图1
模拟结果:
通过对两塔器的进料温度,回流比,理论板数,采出量等的不断摸索,调整出了最佳的工艺参数。两塔理论板数均为70块,其他参数如表2:
脱轻组分塔 溶剂油精制塔
最终的流股信息见表3:wt%
从流股数据可以看出,6#溶剂油和120#溶剂油达标。
经过流体力学计算,确定脱轻组分塔和溶剂油精制塔均采用规整填料塔,该填料塔的优点是:生产能力大,分离效率高,压降小,操作弹性大。经过对两塔器[4,5]进行优化设计,结果如表4。操作弹性(60%~110%)
脱轻组分塔 溶剂油精制塔
装置运行效果:
目前该设计塔器已经在江苏某化工厂顺利投运。目前运行的数据同HYSYS模拟计算的数据完全吻合。
结论
通过对江苏某化工厂重整抽余油组成的研究,提出了双塔精馏的工艺过程。通过HYSYS软件模拟计算,并运用流体力学软件核实,对脱轻组分塔和溶剂油精制塔进行了详细设计。目前该套装置已经在江苏某化工厂顺利投产。根据投产情况:该装置已达到工艺计算的要求,较好地稳定了产品质量和收率,创造了极大的经济效益。该工艺的研究对国内重整抽余油精馏装置具有一定的借鉴意义,极易在其他化工厂进行推广应用。
参考文献
[1]GB 16629-2008 《植物油抽提溶剂》
[2]SH0004-90 120#溶剂油行业标准
[3]俞永尧应用HYSYS软件建立分馏系统模型及其仿真研究 中国石油大学(华东)毕业设计(论文)
[4]倪正初 重整溶剂油精馏塔的优化及改造[J] 上海化工 1993年02期第18卷,9-12