工程教育背景下過程流體機械課程教學方法的探索與改革

龐明軍++高光藩++張琳

摘 要 隨著本科教育教學改革和工程教育要求的轉變，傳統的教學方法很難滿足現代工程教育的要求，表現出明顯的不足。以過程流體機械課程為案例，詳細分析傳統教學方法存在的不足和缺陷，并基于現代工程教育的要求和課程自身的特點，提出教學方法改革的思路和具體實施方法。

關鍵詞 工程教育；過程流體機械；教學方法；改革思路

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）02-0105-04

Reform and Exploration of Teaching Methods on Process Fluid

Machinery Course under Engineering Education Background//

PANG Mingjun， GAO Guangfan， ZHANG Lin

Abstract With the development of undergraduate education reform and with the transition of engineering education requirement， traditional teaching methods， which are very difficult to meet demands of modern engineering education， showing obvious disadvantages. In this paper， taking process fluid machinery course for instance， shortages and objections of traditional teaching methods were analyzed and ideas and specific implementation methods of teaching method reform were proposed based on requirements of modern engineering education and autologous features of process fluid machinery course.

Key words engineering education； process fluid machinery； teaching methods； reformation thoughts

文獻[1]指出，2020年的工程師應具備的特征包括縝密的分析能力、豐富的實踐經驗、創造力、良好的交流技巧、商務管理能力、高尚的倫理道德以及終身學習的能力。目前的教學環境（包括課程學時的減少、教學內容的增加和學校領導的認知能力）[2]迫使教師采取傳統單向的講授方法。傳統的教學方法或許能夠保證教學進度、“有效地”完成教學任務，但是它極大地限制了學生積極主動學習的能力，學生只能被動、不加思考地接受教師講解的內容。如不加以改革，傳統的教學方法很難適應和滿足當代工程教育提出的要求，培養出來的人才也達不到工程教育預期的培養目標。為此，本文從工程教育的背景出發，以過程流體機械課程為案例，通過分析課程的特點，提出一種適應和滿足工程教育要求的教學思路。

1 工程教育的本質與要求

為了能夠提出滿足工程教育要求的教學方法，首先對工程和工程教育的含義給予介紹和分析。

工程的概念 目前有關工程的概念很多，但意思相近。普遍認為工程具有造福人類社會的目的，分歧是它究竟屬于科學還是藝術范疇。目前有學者認為，工程既不是單純的藝術，也不是單純的科學，而是溝通藝術與科學的橋梁，存在于科學、藝術與社會的交界點之上，不是三者簡單的疊加[3]。作為一個獨立自主的范疇，工程具有鮮明的社會目的性，即造福人類。

工程教育的本質 工程教育是根據一定社會要求和受教育者身心發展規律，由工程教育者有目的、有計劃、有組織地對受教育者身心施加全面系統的影響以達到預期培養目的的社會活動過程[3-5]。它除了具有普通教育的特征外，還具有如下屬性。

1）實踐性：工程的社會性決定了工程教育的實踐性。

2）復合性：工程教育應當培養具備復合型知識背景的工程人才。

3）倫理性：工程活動必須符合法律以及倫理道德規范。

4）全球性：工程應具有全球視野，即培養出的人才能滿足全球大環境的需要。

我國工程教育認證的要求 為了與全球工程教育接軌，我國對工程教育人才培養提出一些要求[6]：1）具備較好的人文科學素養、較強的社會責任感和職業道德；2）具備從事工程工作所需的數學、自然科學以及一定的經濟管理知識；3）具備綜合運用科學理論和技術手段分析和解決工程問題的能力；4）具備運用現代信息技術獲取所需信息的技能；5）了解國家對本專業職業和行業導向，熟悉環境保護和可持續發展等方面的政策和法規，正確認識工程對社會的影響；6）具備一定的組織管理能力、較強的表達能力和人際交往能力以及在團隊中發揮作用的能力；7）具備終身學習的能力；8）具備國際視野和跨文化交流、競爭和合作的能力。

從我國對工程教育的要求來看，就一門單獨的課程而言，成功的工程教育必須讓學生具備積極主動學習和思考的能力、良好的溝通能力、優秀的團隊合作精神、對工程過程良好的認知能力和終身學習的能力。這是本文教學方法改革的依據。

2 過程流體機械課程的特點

為了便于對過程流體機械教學方法實施教學改革，滿足工程教育的要求，對過程流體機械課程的特點進行分析。

理論性強，需要良好的基礎知識 要想較好地學習過程流體機械專業課程，學生不僅需具備扎實的力學基礎知識（如流體力學、工程熱力學、傳熱學、理論力學以及材料力學知識），還需具備良好的專業基礎知識（如機械原理、機械設計等）。對于以“講授”為主的傳統的教學方法而言，學生要想在課堂上完全理解教師講授的教學知識點，緊跟教師的備課思路，就必須對這些現行課程有良好的認識和理解。endprint

專業性強，內容復雜、繁多 過程流體機械專業課程涉及的內容非常廣泛，包括機構原理、熱力學計算、流體力學原理、動力學計算、結構設計、運行維護、故障診斷、總體方案設計與選型等。每一個知識點似乎都涉及一門獨立的基礎課或者專業課程。如果學生沒有充分的準備，聽課時似乎很難對教師講授的知識做出敏捷的反應，極大地影響課堂的互動氣氛。

知識點與工程實踐緊密聯系 過程流體機械專業課程涉及的知識點與工程生產實踐緊密聯系，其理論水平遠高于實際，可用于指導流體機械在企業生產應用中的穩定操作和運行，以及機器的技術改造與新機型的開發。課程講授過程中需要注重培養學生的工程意識與理論聯系實際的意識和能力。結合課程的學習，勢必要學生開展一定的工程訓練，以加強學生的工程觀念，讓學生做到實踐與理論相結合，以及理論與實踐相結合。

3 過程流體機械課程教學存在的問題

鑒于傳統教學的陋習和目前本科教學改革的深入，導致目前過程流體機械教學方法的弊病不斷暴露出來。

基礎知識欠缺 不可否認的是，隨著教學改革的推進，一些非常重要的基礎課程（如工程熱力學和傳熱學）由于學時短缺而被逐漸砍掉。有的課程（如流體力學）雖在開設，但由于學時短或為選修課程，得不到足夠的重視，學習效果不理想，導致學習過程流體機械課程時，學生連最基本的概念（如內能、焓、熵等）都不知道，當涉及一些運用基礎課程知識點來理解工程問題時感到非常吃力。這就導致以講授為主的傳統教學方法很難適應目前的教學形勢，而且教學效果不佳，出現死記硬背、不善于理解應用的學習局面。

實踐教學環節薄弱 實踐教學環節薄弱似乎是工程教學的通病[7]。實踐教學主要包括實驗、實習、實訓、課程設計、畢業論文（設計）等環節，是培養工科專業學生的必備環節，對學生工程意識與能力的培養至關重要。對于工程性極強的過程流體機械課程而言，實踐環節尤為重要。然而目前普遍存在一些問題。

1）實習與實驗教學環節需要加強。就本專業的實習而言，目前主要集中于化工設備制造廠和化工產品生產車間的參觀和學習，基本上忽略了有關流體機械制造廠的參觀和學習，導致學生對流體機械沒有感官認識。而且實驗學時在不斷縮減，目前僅開設往復壓縮機示功圖測試和高速轉子靜平衡兩個實驗。離心泵汽蝕實驗被砍掉，導致學生對離心泵主要性能得不到很好的理解。

2）畢業設計環節需要加強。鑒于一系列原因（比如工程熱力學知識的欠缺、有關流體機械書籍和標準的缺乏），目前絕大多數畢業課題僅局限于化工設備設計，基本上很少布置有關流體機械課程方面的畢業課題。這嚴重限制了學生對流體機械課程的進一步理解和工程應用能力的鍛煉。

課程評價存在問題 由于課程學時的縮減，目前過程流體機械課程評價基本上是“一錘定音”——期末考試，忽略了大作業的訓練和熱點研究方向文獻的閱讀和總結。這種考核方式不能實事求是地反映學生對知識點的掌握和理解，更談不上運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力。因此，教師也很難及時對教學存在的問題給予修正和彌補。

4 過程流體機械課程教法改革思路

眾所周知，教學方法并不是一成不變的，它隨著社會的進步和科技的發展不斷地發展和演變。工程教育也是如此。大約二戰時期，工程教育從工程實際技術教育過渡到工程科學教育，這就要求涉及工程教育的教學方法也必須進行相應的調整和改革。傳統的教學方法是單向性的，類似“學徒式”的教育，即以教師的“教”為主，學生只是被動地接受教學內容。這種教育方式僅適用于以技術教育為主的工程教育，很難適應以科學教育為主的工程教育方式。為此，發展了以學生為中心，積極主動的、學習式的教學方法，即將學生視為教師的角色[8]。學生能夠從教學活動過程中隱性地獲取知識，而教師主要的任務是開展有效的指導。教師和學生的角色界限模糊，二者有效地完成自身的任務，即教師良好的教學任務、學生有效的學習任務。過程流體機械課程教學方法的改革正是沿著該思路進行的。針對過程流體機械課程教學存在的問題，同時為了適應現階段工程教育的目的，下面從課程的準備、課程的講授和課程效果評價三個階段提出相應的改革措施。

課程準備

首先，為了有效地完成教學任務，教師必須全面深入地理解教學內容。這必然要求教師大量查閱和學習與教學內容相關的資料（如與過程流體機械有關的國內外專著和書籍），彌補所選教材的缺點。查閱資料時，教師必須注意角色的轉換，查閱資料是為了更有效、更準確、更生動地給學生講解，而不是為了個人學習。教師通過大量地閱讀文獻，將教學內容給予重新組織和編排，以最合理的順序將教學內容呈現給學生，便于學生理解接受，而不是照本宣科。

其次，教師備課時要充分了解學生前期課程的學習情況，從而合理安排教學內容，彌補存在的問題，避免影響學生對本課程知識點的理解；同時教師要了解學生個體在前期課程學習上存在的差異，這樣分組討論學習時便于優良搭配，學生之間互相學習，克服個人因前期課程學習不足而對本課程知識點理解帶來的障礙。

再次，鑒于當前的教學方法，以引導和啟發學生自主學習和討論為主，教師的講解和訂正為輔。這就要求教師在備課時要制訂引導學生開展自主學習的教學方案。對教師備課提出更高的要求，教師課前要告知學生：1）每節課要學的教學知識點；2）理解知識點需具備的基礎知識；3）學生需要查閱的書籍和準備的內容；4）本節課內容在課程中和工程實際中的重要程度。

可以說，備課是否充分直接決定了教學是否成功，因此，備課必須要做到備內容、備學生和備方法。

課堂學習 課堂學習是教學的關鍵環節，直接決定了教學效果的好壞。課堂教學，不是以教師單向傳輸為主的教學，而是教師根據備課時制訂的教學方案，引導學生積極主動地討論教學內容，避免學生消極被動地思考教師到底在講或者要講什么內容。教師通過學生對教學內容積極主動地討論，發現和記錄教學存在的不足，便于課后進一步的思考、改進和反饋。endprint

教師上課時應做到：1）上課時，教師首先要給出本節課主要的學習內容、重點和難點；2）教師要給出每節課的“引子”，提出問題，并組織學生討論，評價每組學生給出的討論結果；3）最后教師要給出總結，要評價本節課程內容在工程實際應用中的重要性；4）對于難以理解的、抽象的概念，教師要引導學生與日常生活聯系起來，使之形象化，便于學生理解。

比如“余隙容積”這個概念，如果僅是書上給出的解釋“活塞行至終端止點時氣缸剩余的容積”，學生很難理解，很難想象這部分空間是怎么回事；但如果將其與蓋房子用到的“公攤面積”類比的話，就很容易理解：二者對于用戶來講都是有害的，但是必須具備的，只能盡力減小，卻不能避免。

課程評價 教學活動的最終環節是評價學生的學習效果。通過教學評價，教師一方面可以了解每個學生對知識點的理解程度，發現和思考教學存在的問題，便于及時反

饋；另一方面能夠了解學生運用所學知識解決實際問題的情況。為了保證教學質量，及時了解學生對知識點的掌握情況和對所學知識的應用情況，課程的評價應從多個角度出發，絕不能是僅以考試為基準“一錘定音”。為此，教師應從兩個方面對學生的學習效果進行評價。

1）對知識點理解的評價。通過課堂上觀察學生的一系列反應，如面部表情、提出的問題，及時了解學生存在的問題，并給予及時的解釋和補充；另一方面通過作業、課程考試來綜合評價學生對知識的掌握程度和理解情況，便于教師在以后的教學中調整和彌補不足的地方和存在的問題。特別是學生提出的問題非常重要，一方面，可以測試教師對內容的理解程度；另一方面，教師可以了解學生存在的困惑，明白師生間對知識點理解存在的偏差和分歧。教師應對學生的問題積極反思，對教學內容給予重新編排和闡釋，以便改進教師本身對基礎知識的理解。

2）對學生運用所學知識解決實際問題能力的評價，可以通過實訓、大作業、課程設計乃至畢業設計的形式進行，并將存在的問題匯總和分析，彌補教學存在的問題。

總之，教學評價是個連續的過程，合理的教學評價是為了保證教學質量和促進教學改革，而不僅僅是為了給學生一個“成績”。

5 教學改革對工程教育的促進

簡單的講，通過上述教學方法的運用和實施，學生獲得的技能基本能滿足工程教育的要求。具體體現在：1）通過對所學內容的思考、提問和討論，學生獲得了良好的交流技術；2）通過對教學內容的準備和講解，學生具備了一定的職業責任感；3）通過對教學內容和大作業的分組準備和討論，教學在團隊內相互進行，學生改進和具備了一定的團隊合作精神；4）通過“教”這一環節，學生對所學內容進行精選和重組，增加了學生對知識的理解程度，拓寬了學生的視野；5）通過一定的工程訓練，學生對待工程的態度和信心發生積極的變化，增加了對工程設計過程的理解；6）通過學生自己對知識的準備和理解，學生掌握了學習方法，具備了終身學習的素養。

6 結束語

隨著我國工程教育的推進以及與國際的接軌，每門課程的教學效果應符合工程教育的要求。過程流體機械課程作為過程裝備控制工程專業核心專業課之一，課程的講授必須符合工程教育的目的，滿足我國工程教育認證的要求。這就要求培養的人才應具備工程觀念，做到理論聯系實際，熟悉運用所學知識解決工程問題。因此，完善和優化過程流體機械課程體系與內容，改進教學方法，保證和提高課程教學質量，提高人才培養水平與國際接軌，是每一位高校教育工作者的重要任務與研究課題，需要不斷地探索和努力。

參考文獻

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