關于工程流體力學與水污染控制工程教學改革論文
論文摘要：根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)特點，分析了該專業(yè)技術基礎課“工程流體力學”和主干專業(yè)課“水污染控制工程”在教學中存在的問題，文章從教學內(nèi)容、教學模式、師資配置、考核方式四個方面提出了“工程流體力學”和“水污染控制工程”教學改革思路。
論文關鍵詞：環(huán)境工程專業(yè)；工程流體力學；水污染控制工程；教學改革
“工程流體力學”是研究流體（液體、氣體）處于平衡狀態(tài)和流動狀態(tài)時的力學規(guī)律、流體與固體之間的相互作用及其在工程技術中應用的一門科學，是力學的一個獨立分支，有其自身的理論體系，其基礎理論主要由三部分組成：流體靜力學、流體運動學和流體動力學�！八廴究刂乒こ獭笔顷P于控制水體污染途徑以及各種廢水處理方法（包括物理處理方法、化學處理方法、生物處理方法等）的基本理論、工作原理及設計計算的一門科學�！肮こ塘黧w力學”是環(huán)境工程專業(yè)的重要技術基礎課，“水污染控制工程”是環(huán)境工程專業(yè)的核心專業(yè)課，這兩門課程在環(huán)境工程專業(yè)本科教學中有著舉足輕重的作用，同時兩者之間也存在著重要的相互理論關系。
“工程流體力學”是水利、環(huán)境、能源、土木、機械、動力等學科的一門技術基礎課程，該課程的教學內(nèi)容紛繁豐富，其特點是理論性和綜合性比較強，概念抽象，難于理解�！八廴究刂乒こ獭闭n程內(nèi)容與“工程流體力學”內(nèi)容結合相對比較緊密，如城市排水溝道系統(tǒng)、各種污水處理構筑物等的設計計算，以及在構筑物中的生化反應、化學絮凝反應中水力條件的控制等均是工程流體力學理論知識在水污染控制工程中的實際應用。目前，在環(huán)境工程專業(yè)教學方面，“工程流體力學”和“水污染控制工程”課程正面臨著比較尷尬的局面：一方面課程內(nèi)容趨于復雜和廣泛；另一方面在課時量逐漸壓縮的情況下，“工程流體力學”和“水污染控制工程”教學內(nèi)容沒有起到應有的相互銜接，教學內(nèi)容彼此脫離。由此形成環(huán)境工程專業(yè)“工程流體力學”教學內(nèi)容與專業(yè)課銜接不夠，在教學過程中學生感到內(nèi)容枯燥，概念抽象；而在“水污染控制工程”教學過程中，學生感到工程流體力學基礎理論知識不扎實，不能夠熟練應用工程流體力學基礎理論解決水污染控制工程方面的實際問題。
針對目前環(huán)境工程專業(yè)課程設置及教學內(nèi)容的狀況，本文從教學內(nèi)容、教學模式、師資配置、考核方式四個方面提出“工程流體力學”與“水污染控制工程”教學改革，提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生綜合能力。
一、改革教學內(nèi)容
對“工程流體力學”教學內(nèi)容進行改革，結合環(huán)境工程專業(yè)特點，重構環(huán)境工程專業(yè)的“工程流體力學”課程，對該課程中的主要內(nèi)容進行優(yōu)化設計，緊密結合后續(xù)專業(yè)課“水污染控制工程”的內(nèi)容進行改編，為“水污染控制工程”的講授奠定基礎理論知識�！肮こ塘黧w力學”教學內(nèi)容主要包括理論教學和實踐性教學兩部分，其中在理論教學內(nèi)容部分，如“工程流體力學”中涉及到的流體粘滯性、流體內(nèi)摩擦定律等內(nèi)容，結合水污染控制工程的斜板斜管沉淀池中水的流態(tài)所需要的雷諾數(shù)內(nèi)容為實例進行教學內(nèi)容改革；“流體靜力學”中絕對壓強、相對壓強、真空度等概念、理論在水污染控制工程中虹吸濾池、脈沖澄清池以及沉淀池、污泥濃縮池重力式排泥所需要的靜水頭壓力等實際工程中的應用為實例進行教學內(nèi)容改革；流體運動學中基本理論對“水污染控制工程”中的數(shù)學模式的建立為實例進行教學內(nèi)容改革；“流體動力學”中壓力損失理論在水污染控制工程中的水力計算，水射器理論在水污染控制工程中的計量作用、加藥作用、射流曝氣作用為實例進行教學內(nèi)容改革等。其次，“工程流體力學”實踐性教學內(nèi)容部分，改革傳統(tǒng)的實驗教學內(nèi)容，除驗證性實驗之外，增加工程應用性實驗，如文丘里流量計、三角堰流量計、巴氏計量槽、畢托管測速儀、虹吸管、孔口與管嘴的.工程應用等內(nèi)容，既加強了動手操作能力，也培養(yǎng)了學生將基礎理論知識轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的綜合分析與應用能力，不僅使教學內(nèi)容豐富，也提高了學生學習的熱情和積極性。
對“水污染控制工程”教學內(nèi)容進行改革包括理論教學內(nèi)容改革和實踐性教學內(nèi)容改革，強調(diào)“工程流體力學”基礎理論知識在水污染控制工程中的應用。在理論教學內(nèi)容方面，“水污染控制工程”中的污水溝道系統(tǒng)水力計算、水處理構筑物中水力參數(shù)的確定、污水在構筑物中的最佳流態(tài)、各水處理構筑物之間高程布置、混合反應池中攪拌強度的確定、過濾池中配水系統(tǒng)的設計及其濾速確定等一系列涉及工程流體力學問題的相關內(nèi)容進行必要教學改革，加強學生對“工程流體力學”基礎理論知識在水污染控制工程中的工程應用有一個更清晰的認識，理解“工程流體力學”基礎理論知識在水污染控制工程中的重要性，使學生既掌握了“水污染控制工程”應用設計方法、設計原則、計算方法等知識，也加強了學生對“工程流體力學”基礎知識在水污染控制實際工程的應用。在實踐性教學內(nèi)容方面，加強工程性應用實驗教學內(nèi)容，從不同的工業(yè)企業(yè)和居民生活區(qū)采集不同的廢水水樣，根據(jù)化驗所得廢水水質(zhì)，確定所采用的處理技術和處理工藝，并通過實驗驗證在各種廢水處理工藝中所選擇的工程流體力學水力參數(shù)，基于“工程流體力學”基礎理論知識分析廢水處理工藝水力參數(shù)的合理性。
二、改革教學模式
“工程流體力學”特點是理論性、綜合性、系統(tǒng)性較強，概念抽象、邏輯結構嚴謹。目前傳統(tǒng)的教學模式基本上是教師講、學生聽，“授—受”型單一模式，盡管在學的過程中采用了多種形式的多媒體教學方式，但仍沒有改變學生在學習過程中的被動地位，學生缺乏主動性和實踐性。改革傳統(tǒng)教學模式，實施探究式、啟發(fā)式、開放式的創(chuàng)新教學模式，結合水污染控制工程中的實際問題，以工程實例為背景，應用工程流體力學基礎知識解決實際工程問題，誘導學生積極思考，在教學過程中形成教學互動，調(diào)動學生學習的主動性和參與性。根據(jù)教學內(nèi)容性質(zhì)，“工程流體力學”教學內(nèi)容可以分為基礎理論和實際工程應用兩個部分。在流體靜力學、流體運動學和流體動力學三個基礎理論部分，采用形象化的多媒體演示、軟件模擬、小型實驗相結合探究式、啟發(fā)式教學模式，鼓勵學生課堂討論；在實際工程應用教學部分，如孔口管嘴、有壓管流和明渠流部分，以水污染控制工程中的工程實例為背景，采用適量的實際工程圖片，豐富教學信息量，刺激學生的感官，激發(fā)學生的學習興趣，拓寬學生的思路，開闊學生的視野，可以使枯燥、乏味的內(nèi)容變得趣味盎然，使抽象、晦澀的內(nèi)容變得直觀生動。
“水污染控制工程”特點是實踐性、工程應用性強，因為不同的廢水水質(zhì)達到處理要求所采用的處理技術、處理工藝不同；即便相同的廢水水質(zhì)，如果污水量不同，所采用的處理工藝也不同；一個廢水處理工程，即廢水水質(zhì)、水量數(shù)據(jù)相同，也可以采用不同的處理技術和處理工藝，工程流體力學參數(shù)的選擇是確定不同廢水處理技術、工藝的主要影響因素之一。因此，在“水污染控制工程”的教學過程中，改革傳統(tǒng)教學模式，實施探究式、啟發(fā)式、開放式的實踐教學模式，以工程實例為背景，通過開放性的實踐性實驗正確選擇工程流體力學參數(shù)，并通過實驗研究對參數(shù)的選擇、廢水處理效果等進行科學驗證。通過工程實例和實踐性教學改革，使學生既對廢水處理工程設計過程有一個清晰的思路，又能達到舉一反三的效果。
三、優(yōu)化師資配置
師資隊伍優(yōu)化，一靠資源，二靠制度，師資隊伍優(yōu)化也是一個相對的漸進過程，優(yōu)化的標準和措施與所處時代、社會背景及其自身所處發(fā)展階段和學科特色有關。環(huán)境工程專業(yè)特點要求師資隊伍結構合理、質(zhì)量可靠�！肮こ塘黧w力學”與“水污染控制工程”是本專業(yè)的主要技術基礎課和主干專業(yè)課，兩門課程在講授過程中存在著千絲萬縷的必然聯(lián)系，這就對師資配置和師資隊伍建設提出了更高的要求。首先，建立高質(zhì)量的師資隊伍，定期或不定期對教師進行專業(yè)培訓和實踐工程訓練，要求講授“工程流體力學”和“水污染控制工程”兩門課程的教師對兩個學科均有一定的研究，或者承擔一定量研究科研工作，洞悉當前“工程流體力學”和“水污染控制工程”發(fā)展的最新前沿理論和技術；其次，在師資配置方面，要求講授“工程流體力學”的教師對“水污染控制工程”有一定的研究或承擔相關科研項目，講授“水污染控制工程”的教師對“工程流體力學”有扎實的理論研究或承擔相關的科研項目；第三，建立教師研討會制度，講授“工程流體力學”的和講授“水污染控制工程”的教師定期或不定期舉行教學研討會，避免兩門課程的講授內(nèi)容出現(xiàn)彼此分裂現(xiàn)象。如果在師資配置中，講授“工程流體力學”的教師畢業(yè)于力學專業(yè)，即使講授“工程流體力學”的教師對力學有很高的造詣，對該門課程的講授有聲有色，但如果該教師對環(huán)境工程專業(yè)“水污染控制工程”專業(yè)理論知識或?qū)嵺`工程知之甚少，那么在教學過程中，必然不能夠?qū)ⅰ肮こ塘黧w力學”與“水污染控制工程”教學內(nèi)容相結合，對環(huán)境工程專業(yè)學生來說，這樣的師資配置，必定不是最優(yōu)化的師資配置。
四、改革考核方式
教育離不開考試，考試在教育中的作用不可低估。關鍵是采用什么樣的考試方式，更能體現(xiàn)學生對基礎理論知識的掌握程度，并反映基礎理論知識在實際工程中的綜合應用能力。傳統(tǒng)的“工程流體力學”、“水污染控制工程”課程一般采用閉卷考試的形式，并結合平時成績、實驗成績按一定比例計算該門課的最終成績，這種考試模式在內(nèi)容和形式上趨于定向化，體現(xiàn)不出學生基礎知識的綜合運用能力、工程實踐應用能力等水平發(fā)揮，不利于學生能力的培養(yǎng)和發(fā)展。
根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)特點，對現(xiàn)行考試模式進行改革。在考核方式上，改變期末一次性終結考試方式，實行學習階段的全程性考核與督導，將多階段考核與綜合能力考核相結合，這種考試方式既注重過程，又注重結果；既注重基礎理論知識，又注重綜合能力。在考核形式上，采取多樣化的考試形式，不僅要實行閉卷考試，而且要提倡開卷考試，或以課程論文、設計等形式來評定學生的成績，因材施考，以綜合思考題、分析題、應用題為主要題型。在考試內(nèi)容上，要注重學生運用知識解決實際問題的能力，并在試題中加以體現(xiàn)，如在“工程流體力學”和“水污染控制工程”課程考試中出一些具有一定工程背景的綜合性試題。
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