時間：2023-03-13 11:06:07
導語：在工程流體力學論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
[論文摘要]論文結合教學實踐，提出了以傳統教學模式為主、以現代化教學手段為輔的教學方法。結合實例講清楚基本概念，夠用為度重點突出理論公式的應用是常規教學應遵循的模式，并與多媒體輔助教學手段有機地結合起來，力求課堂教學的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，達到提高教學效果、提升教學質量的目的。
一、前言
《流體力學》是研究流體所遵循的宏觀運動規律以及流體和周圍物體之間的相互作用規律的科學，它建立在現場觀測、實驗室模擬、經典理論分析、數值計算基礎上，具有嚴謹的理論性、原理的抽象性、概念多、方程推導繁雜等特點，對學生具備高等數學知識及綜合分析與處理問題能力的要求較高，因而大部分學生覺得該課程抽象、枯燥、難懂，普遍缺乏對流體力學理論的感性認識，都有某種程度的畏懼感，導致教師難教、學生難懂成為較普遍的現象。
我校機械設計制造及自動化、過程裝備與控制工程、土木工程、安全工程、采礦工程、環境工程、礦物加工工程、建筑環境與設備工程、工程力學等專業的學生都須具備不同程度的流體力學知識和技能，它是各專業后續課程如：液壓傳動、水力學、流體機械、空氣調節、傳熱學等課程的基礎。
為此，作者通過教學實踐，就多樣化的教學方法、更新的教學內容、引入高科技的教學手段等方面進行探討，以期提高《流體力學》的教學質量。
二、以傳統課堂教學為主
《流體力學》的課程體系分為基本理論、基本應用和專門課題三大知識模塊，它要求學生具備扎實的微積分知識、力學知識等。學生在接觸流體力學課程伊始，對抽象的理論理解速度慢，對枯燥的公式及其推導過程容易厭煩，因而《流體力學》的教學應該以傳統教學方法為主。因為在傳統的課堂教學中，學生獲取知識主要是聽教師講課，通過板書教師細致耐心地闡述概念、推導公式、突出重點、強調難點，以學生容易接受的講課速度，留給學生更多的思考和消化的時間，再配合上教師的表情、手勢、師生之間的互動，會達到很好的教學效果。
(一)結合實例，講清楚基本概念
流體力學的概念多、現象多，且很多概念和現象比較抽象，難以理解，諸如：拉格朗日法、歐拉法、流線、跡線、邊界層等。因而利用身邊的實例對這些抽象的概念進行講解，例如在講授描述流體運動的兩種方法——拉格朗日法和歐拉法時，學生們很難理解。為了將概念通俗化，上課時筆者以城市公共交通部門統計客運量所采用兩種方法為例：①在每一輛公交車上安排記錄員，記錄每輛車在不同時刻（站點）上下車人數，此法類似于拉格朗日法的質點跟蹤，它與跡線的定義對應；②在每一公交站點安排記錄員，記錄不同時刻經過該站點車輛的上下車人數，此法等同于歐拉法，與流線的定義對應。
在講解伯努利方程原理的時候，例舉1912年“豪克”號鐵甲巡洋艦與同行疾駛“奧林匹克”號遠洋輪相撞的船吸現象，讓學生清楚掌握流體的壓強與它的流速有關，流速越大，壓強越??；反之亦然。
概念是公式推演的基石，沒有準確的概念，后續的公式推演幾乎難以為繼，清晰的概念會使公式的講解和推演變得更加簡易。利用淺顯易懂的生活實例來闡述抽象的概念及其之間的內部聯系和區別，教師易教、學生易懂，將會達到事半功倍的效果。
（二）以用為度，重點突出理論公式的應用
伯努利方程是能量守恒定律在流體力學中的具體應用，是流體靜力學和流體動力學的基礎，始終貫穿著整篇教材。在講解該理論公式的時候，先從容易理解的靜力學平衡微分方程推導開始，強調公式所依據的原理是牛頓第二定律，假設條件是平衡、理想、靜止的流體，重點引導學生如何理解公式各項的幾何意義和物理含義，掌握公式的實際應用。這樣學習到后面的動力學伯努利方程時，先易后難、循序漸進，學生就覺得不會那么深奧。在講解相對平衡的流體壓強分布規律時，就要求學生必須掌握推導過程，因為它在解決一般平衡流體內部的壓強分布規律及其對固體壁面的作用力問題時非常重要。而對于連續性方程和動量方程的學習，只強調記住結論和理解公式中各個物理量的含義。這樣做，有效地避免了大量公式繁瑣的推導給學生帶來的畏難情緒，也能夠做到以用為度、重點突出。
不可否認，依靠粉筆與黑板的教學條件、以教師為主體的傳統教學模式，教學形式單一，教學手段不先進，教學效率不高，適應不了課程教學學時少、受教育學生數增加的情況。
三、以現代化的教學手段為輔
當前以計算機多媒體技術為主的現代化教學手段已經普遍地應用于高校的教學中。制作教學用的視頻、多媒體軟件、電子課件等素材，作為課堂教學有力的輔助教學手段，可以在有限的時間內，利用圖文并茂的信息傳播方式，將課程內容及有關背景資料以影像、圖片等形式，直觀地傳播給學習者，將流體力學中抽象的概念和理論具體化、形象化，激發學生學習興趣，使得學生能夠從感性認識開始，逐步上升到理性認識，進而能夠達到運用知識解決問題的能力。
結合流體力學精品課程的建設，教學團隊制作了流體力學多媒體電子教案，并在教學過程中不斷完善，逐步取得了良好的教學效果。在設計與制作多媒體課件時，遵循課堂教學的基本規律，既發揮傳統板書教學中容易帶動學生思路、逐條在黑板上書寫的特點，在課件制作中根據講解的進度逐條展現公式條目等內容，同時又將難以理解、難以用語言描述的拉格朗日法和歐拉法、流線、邊界層和紊流等抽象概念和流動現象，以多媒體的方式在課堂上直觀地呈現出來，幫助學生建立清晰的印象。教學團隊收集、制作了大量的多媒體素材，例如在講解雷諾判據的時候，制作了雷諾實驗的FLIASH素材，以動畫的形式向學生展示了流體流動的兩種不同狀態，以及流態判據—雷諾數與流動速度、管徑、流體種類有關系。運用多媒體輔助手段表達后，能夠幫助學生很好地理解課程的重、難點，提高教學效率。利用多媒體技術，還可以制作需占用大量時間板書和不易通過板書表述的內容，提高了教學效率。
多媒體教學的內容一定要做到提綱挈領、重點突出，有所為有所不為。多媒體技術沒有好壞之分，只有合理使用與不當使用之別。但是實踐應用中，發現有的教師完全拋棄以往的黑板式教學模式，離開多媒體手段就上不了課；有的教師將教材內容全部照搬到了課件中，自己就成了的幻燈片放映員，“照機宣科”；有的教師制作的多媒體課件過分追求課件的美觀性，界面過于華麗，淡化了教學重點；也有的教師忽略學生對課件內容理解消化的時間，致使學生的思維跟不上教師講解的速度，降低了教學效果。上述現象將會造成一種新形式的“滿堂灌”，只不過是由“人灌”變成“機灌”而已。
四、總結
流體力學作為一門專業基礎課程，其重要性不言而喻。傳統教學模式能夠將前后知識貫通，突出重點，化煩就簡、引入實例形象闡述概念原理，促進知識的系統化進程；多媒體教學能將難于理解的知識通過圖文、音像生動地顯現出來，幫助學生理解性記憶。借助于先進的教學手段，將多媒體輔助教學手段與傳統教學方法有機地結合起來，力求課堂教學的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，才能提高教學效果、提升教學質量。以上是筆者在流體力學教學實踐中的體會，愿與同行共同切磋。
基金項目：2009年安徽省教育廳《流體力學》精品課程
[參考文獻]
[1]許賢良，王傳禮，張軍等．流體力學[M]．北京:國防工業出版社，2006．
關鍵詞：流體力學 教學改革 互動啟發式教學
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）02（b）-0030-02
近年來，作為在新的歷史時期全面推進我國高校人才培養模式改革的重要舉措，中國礦業大學（北京）大力開展全面建設研究型本科教育教學體系，加強學生創新能力的培養，落實“創新教學環節”的教學改革研究?！皠撔陆虒W環節”由創新方法類課程、創新實踐活動組成。包括科研導論課、科研技能實踐、以及大學生創新訓練項目等等。然而，大學本科生在校的大多數學習時間還是以課堂為主，如何對課堂教學進行改革，以適應研究型本科教育教學體系的需要，是本文探討的問題。
1 流體力學課程的指導思想及定位
流體力學是工程力學專業的核心基礎課程，為后續課程提供必要的基礎知識和應用工具。因此，牢固掌握流體力學課程的基本內容，熟練運用該課程的基本方法，透徹理解其基本思想，是打開力學專業階段學習的關鍵。對于流體力學這門課的普遍認識是，老師們難教，學生們難學。究其原因，是因為學生在中學沒有接觸過流體方面的知識，是“懵懂無知”的狀態；而到了大學，一開始就要接觸流體的性質、模型、運動學和動力學的概念，是“被動接受”的狀態。這對于大學生來說勢必會感覺很難，從上課聽不懂，習題不會做到上課不想聽，習題抄答案，形成惡性循環，而教師的灌輸式教學更使得這門課預期達到的教學目標難以實現。學生的基礎沒有打好，對于后續課程的學習勢必產生不良影響。如何使學生在學習過程中既能獨立思考，又能積極響應教師的互動提示，進行有效的互動，這是提高教學效果的關鍵所在。
以學生為主體、教師為主導的互動式教學思想[1]在教學工作中逐步得到鞏固和落實，在教學方法的改革上取得了可喜成績。但是，要真正實現“教以學為本”[2]，還需要不斷在教學思想、教學方法、課堂結構等諸多方面進行創新性的探索與研究。作者近年來一直從事流體力學課程的教學工作，對如何讓學生學好這門課進行了一定的研究。作者認為，啟發式教學[3]對于流體力學難教、難學這一問題是一有益的解決方案。通過在課堂上與學生互動以及在適當的時候對學生進行啟發，能夠改變流體力學課堂沉悶，學生不想聽講的氛圍，同時對培養學生的力學修養與力學能力大有裨益。教師在教學過程中切實重視、真正確立學生在學習過程中的主體地位，通過學生自悟、質疑、寫練的同時，加強學生主體之間的信息交流，以及教師的適時點撥啟導，構建“互動啟發式”這一課堂教學結構體系，能更好地讓學生學會學習，逐步提高學習修養。
作者針對上述問題，參考了國內外教學資料，結合多年教學經驗，并以工程力學08級的“流體力學”教學為研究對象，成立了“巖爆研究大學生創新小組”。小組成員利用課余時間，參加重點實驗室的科研活動，在北京市學會第17屆學術年會上了表了三篇論文[4～6]。小組成員的學習熱情、學習成績、研究水平得到了很大的提高。由此可見“互動啟發式”教學適應教學改革的需要?！盎訂l式”教學方式改變了過去那種學生被動接受的狀況，它要求教師的教學必須以調動學生的積極性為主，學生是主動的參與教學，而不是被動的去記憶。作者在教學中發現，互動啟發式教學方式是教師學生“雙贏”的教學方式，它促進了師生間的情感交流，調節了課堂氣氛，是符合大學教學大綱的新選擇。
2 流體力學的基礎性、前沿性和時代性
《流體力學》課程是計算流體力學、多相流動、非牛頓流體力學的基礎性理論。同時，本門課程對于許多理論性較強的學科，如工程熱力學、傳熱學、應用數學、應用物理學、流固耦合、滲流力學等，都是必不可少的基礎理論課?！读黧w力學》課程中的許多專題：如邊界層理論、湍流、渦動力學、水波動力學、氣體動力學等都是發展迅速的前沿學科。當前，隨著環境和資源探測要求的增長與技術進步，出現了許多或以流體力學為基礎、或與流體力學相交叉的新學科，如CCS（碳固存）、煤巖中的瓦斯流動、多場耦合、多相流及非牛頓流體力學；特別是隨著高超音速飛行器和運載工具、超靜音潛艇、以及現代武器系統的發展，為流體力學學科提出了更多的新問題，也為學習《流體力學》的學生提供了廣闊的發展空間。
3 流體力學教學改革的嘗試和成效
在教學中努力踐行“研究型學習”[7]與“創新型人才”[8]的培養。開展“互動啟發式”教學法改革，培養學生積極思考、研究型學習、創新型思維的能力。在平時成績考核中，增加了“研究報告”一項，指導并鼓勵學生針對書中的重點、難點問題進行深入研究，在創新教育理念與研究性教學相融合上做出了有益的實踐。
3.1 教學方式的改革
《流體力學》課程的特點是：理論性很強，對學生的數學基礎要求較高。例如，除了需要了解一般張量變換和指標運算的規則外，還需要了解張量場論、曲線坐標系下的張量微分學、微分幾何中關于點、線、面間的拓撲關系；以及由Gaussian定理、Stokes定理、標量勢、矢量勢、Helmholtz張量分解定理、向量場的梯度來表示流體力學的求解域，需要了解它們的幾何意義以及在流場幾何描述中的應用。另外，在對不同流動現象的偏微分方程定解問題的求解中，需要講解有關的數學物理方法的背景知識，如解波動方程的行波法、求解渦旋場中的格林函數法等。僅采用PPT教學，難以表達在定理推導或偏微方程求解中的思辨、引證與推理過程。
因此，將傳統“板書式”教學與現代教育技術相結合，各種方法互為補充，探索啟發式教學法的創新，采用了以下的教學方法與教學手段：
（1）對于建立流體力學基本方程組或偏微分程求解過程中的數學推導，采用板書講解為主，PPT為輔的教學方法。由于多數學生的張量場論與張量微分學的基礎較薄弱，在從這些定理出發建立流體力學基本方程的教學中，需要進行較長時間的數學推導，很容易造成學生的疲勞。采用傳統的“問-答”為主的“啟發式”教學法，往往得到“啟發”的只是部分基礎較好的同學，多數學生很少能主動響應，容易形成流體力學“難以學懂”的印象。
針對上述問題，創造性地設計了“互動啟發式”教學法。所謂“互動啟發式”教學，就是在設置啟發問題過程中，對被啟發對象的思維過程施加以強烈的影響，激發學生深入思考的方法。具體是，在理論學習、定理推導、或典型例題講解過程中，由老師首先進行提綱式講解，針對教材中的重點且難點問題，要求學生進行一定時間（5～7 min）的課堂練習作業，啟發學生提出問題。最后，再由老師進行板書講解的“講解―學生練習-提問―再講解”的課堂教學過程。
“互動啟發式”教學法實施的關鍵，是由教師對講解的問題進行綱要式分析，給出主要思路并交待相關背景知識，對其中的關鍵問題設置疑問點；在學生進行5～7分鐘的課堂練習過程中進行巡查，發現學生遇到的難點并適時提問，最后，有重點地進行分析與講解。在這一過程中，給學生提供了一個獨立思考的機會、創造了一個平等、自由的提問環境，使學生可以毫無顧慮地與老師交流，也便于老師及時發現問題。老師在學生達到思維臨界點時的講解，學生的印象深刻，可以達到事半功倍的效果。
（2）對于流體力課程中應用型專題和涉及實際物理現象較多的章節，采用PPT或錄像為主的現代化教學方法。這樣，可以在有限的課時內，在使學生充分掌握書中的理論知識的同時，對相關的物理現象有感性認識，加深對理論知識理解，以激發學生的科學探索精神，提高學生的學習興趣。為此，通過課程建設，編制了實驗錄像。實驗錄像介紹流體力學理論的背景知識，如有關流體粘性、壓縮性、靜力學實驗、伯努利方程實驗、雷諾實驗、邊界層流動等，利用PPT等現代化教學方法在課堂教學中加以運用。
（3）耐心、細致的課后輔導。對于在課堂上提出問題的學生，無論問題對錯、難易，在回答問題前，首先用“這是一個很好的問題，……”“你的問題很重要，……”等加以鼓勵，然后再回答問題；對勤于思考的同學加以表揚。
（4）改革考試的形式和內容，促進教學質量的提高。教學實踐中，對期末考試進行改革：平時成績定量化計分制；要求每位同學選擇教科書中的一個專門問題進行研究，提交一份專題研究報告；在期末考試卷面成績出題中與評分中，強調解題的分析過程。通過上述方法，在考試內容上，將知識測試與創新能力測試相結合。
3.2 教學改革效果
自我校工程力學專業開設《流體力學》課程以來，作者一直致力于以創新型人才培養、研究型學習方法建立為目標的教學改革，在不斷提高自身理論水平的同時，提出了“互動啟發式”教學方法并在教學實踐中加以運用。學校教學督導組的資深老師多次聽課，都給予了很高的評價。在授課中注重板書推演、思辨清晰、嚴謹、通俗易懂，在課后熱情輔導同學們的學習與創新研究活動。作者的授課及輔導受到同學們的廣泛歡迎。
4 課程特色
力學專業《流體力學》課程理論性強、對張量分析、場論、數學物理方法與特殊函數等數學基礎知識要求高。作者在不斷提高自身的理論水平、積極開展教學研究與改革的基礎上，形成了以下課程特色：
（1）在建立流體力學基本方程組與求解流場數學模型過程中，板書推演思辨清晰、嚴謹、通俗易懂，對所需的張量、場論、數學物理方法背景知識可進行詳細分析或精講。為使理論分析連續、易于啟發學生的思維，撰寫了近60萬字的背課筆記/授課講義，在板書推導中，多數情況下可以脫稿講解。
（2）采用“互動啟發式”教學方法，在課堂上形成與學生間的良好互動，啟發學生的自主思維、深入思考，以達到深入理解復雜數學、力學理論的目標?！盎訂l式”教學方法不斷充實完善，形成了包括課堂的即時啟發教學、平時的考察輔導與期末考試互相支持的系統方法。為研究型學習與創新型人才培養提供了有力保障。該方法得到了越來越多的認同。工程力學系的同仁，如黎立云教授、祝捷副教授等老師都采用了“互動啟發式”教學法，并形成了自己的特色，取得了很好的教學效果。
（3）強調“研究型”學習方法。在平時的作業中，要求學生將每一道習題當作一個“模型科學問題”，以論證與推演過程是否合理來評價學生作業的優良等級。對學生的作業認真評分并計入平時成績。允許作業成績不理想的同學可以重作，重新評分。另外，要求學生在課程結束前，選擇書中的問題提交一個研究報告，老師給予輔導、評分，并計入平時成績。以上措施在培養學生的研究型學習方法上起到了十分重要的作用。
（4）積極引導、支持學生開展創新科研活動。指導學生針對教學中的重點和難點開展解題方法、教學方法的研究，并將結果撰寫成研究報告或教改論文。在授課期間，對有學生要求給予科研的學術指導，總是熱情響應。
5 流體力學教學工作的展望
（1）繼續充實、完善習題庫、多媒體課件、實驗錄像等教學資源，實現優質教學資源共享。
（2）以創新型人才培養、研究型學習方法為目標，繼續開展教學方法的研究，不斷完善“互動啟發式”教學方法的內涵。
（3）現有的力學專業《流體力學》教材或深度不夠、或難于自學。準備在多年流體力學教學積淀與撰寫的講義的基礎上，出版一部通俗易懂、學術水平高、具有礦業特色的流體力學教材。
（4）目前的張量分析、場論的教材大都比較抽象，受眾較少。準備集自己多年在微分幾何、張量與場論理論的學習心得，在撰寫的講義基礎上，出版一部側重于講解張量、場論主要定理幾何意義及其在流場描述應用的學術論著，作為力學專業《流體力學》課程的參考教材。
（5）跟蹤國際上最新研究成果、發表高水平科研與教改論文，提高自身素質，促進教學水平的提高。
6 結語
用“互動啟發式教學”法進行教學，不但能使學生順利地接受新知識，而且教給學生利用已有的知識通過歸納總結去認識新知識的一種有效的學習方法，這就給了學生一雙點石成金的手。同時，由于采用對比、比喻等方法，引進一些生動活潑、通俗易懂、典型直觀的事例，不僅使教學雙邊活動有聲有色，而且在重溫舊課時輕松愉快的認識和掌握深奧、抽象、復雜的概念和規律，起到事半功倍的效果?！盎訂l式教學”是傳授知識、啟迪思維提高教學質量的重要手段，是一種行之有效的、科學的教學方法。
總而言之，作為大學教師，為了改革傳統的教學模式，必須在了解自己學生的基礎上采取相應的教學策略和教學方式?；訂l式教學方式克服了傳統教學方式的不足，調動了學生的積極性和主動參與性，它是大學教學改革的必然要求，應該堅持并努力完善這種教學方式，使教學真正做到學以致用。
參考文獻
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[論文摘要]結合學習主體所處的時代環境變化和流體力學知識體系的學科跨度大以及對數學基礎知識要求很高的特點，分析了流體力學教學中存在的問題和難點，提出大量采用實驗模型和實例教學以加強流體流動現象的觀察理解對提高流體力學教學效果的必要性和重要性。
前言
流體無固定形狀，即使受到的剪切力再小，只要持續存在，其變形便會隨時間持續增大，不像固體那樣，一定的受力只能產生一定的變形。流體力學的基本理論非常嚴密，描述流體流動現象的數學方程非常復雜，高度非線性[1]，因此學生對流體力學敬而遠之的現象比較嚴重。此外由于因特網及電子計算機的普及，各種虛擬現象泛濫，在這樣的環境下成長的學生接觸和感受實際發生的各種流體流動現象的機會大大減少，對自然現象的觀察和理解能力很弱。很多學生在接受流體力學教育之前所受的應試教育的影響下[2]，學習只是為了在短時間內對給出的試題做出接近正解的答案獲得高分，這種教育具有多大的意義，近年來許多學者從教育學的角度提出了疑問[2]。只有直面實際的流體流動現象，抓住問題的本質，才能誕生真正的學問和研究。筆者基于對本科和研究生的流體學教學中存在的難點和問題，指出了重視流體流動現象的觀察和理解對提高流體力學的教學效果的必要性和重要性。
一、流體力學教學面臨的問題
（一）新形勢下學生所處的社會環境變化
學生從小利用電腦打電子游戲的玩耍時間和機會大大超過了自己親自動手制作道具及模型的體感玩耍時間，通過體感玩耍接觸和觀察自然現象的機會大大減少。
因特網的普及使得在短時間內獲得大量的信息或實時獲得信息成為可能，近年來出現學生過度依賴因特網的傾向，疏遠了紙質圖書及相關文獻這些知識比較系統邏輯性也有保證的傳統信息載體。但因特網上除了正確的信息外，還有很多不準確甚至錯誤的信息，即使是正確的信息，各信息段之間也缺乏系統性，因此學生僅通過因特網難以建立系統的知識體系的。
手機在學生中的普及也使得學生們在實際問題時，不是自己獨立分析問題，找出問題發生的原因，而是直接利用手機詢問他人求得答案，這樣很難培養獨立制定計劃，對可能事態進行預測，獨立進行解決問題的能力。這恰恰是對一個未來走向社會成為一個優秀的技術人員的必經的磨礪之道。
（二）流體力學教學面臨的問題
流體流動的力學模型及其運動的物理意義難以理解[3]。流體粘性產生的模型與牛頓粘性定律之間的對應關系就是最好的一個例證。大多數學生雖然能夠使用牛頓粘性定律進行計算，但對運動的流體為何會產生粘性卻不能正確的理解。的確，對于涉及到流體力學的某些技術或產品設計，只要懂得一定的計算即可，但是對于開發和設計全新的產品，如不能準確把握所涉及到的相關流體流動的物理本質，有時會產生完全錯誤的設計結果。
流體的運動狀態繁多，流體力學融合領域廣，要求學生掌握更多的學科預備知識，尤其對數學知識的要求更高，使部分學生覺得流體力學是難以接近的一門課。同一流動現象常?？梢詮亩鄠€角度進行解釋，容易使學生產生混亂。比如對翼型的流體力學工作原理，可以從流體流動的動量變化、伯努利方程、壓力積分、流線的曲率變化等幾個方面進行解釋，解釋方法之多反而會使學生產生混亂，但每一種解釋方法都是正確的，解釋的都是一個本質，只有完全理解各種解釋方法所依據的理論，才可以解除認識上的混亂，將學到的知識條理化、系統化。
描述流體流動的數學方程高度非線性化，數學上求解比較困難。描述流體流動的納維斯方程和能量方程是否可以求解以及數學解的唯一性的證明需要微分方程、偏微分方程、多元積分等很深的數學功底，但近年來學生的數學和力學基礎存在下降的趨勢。
學生在進入大學前所接受的應試教育的影響很大，以考試成績自評學習效果的認識根深蒂固[4]。實際的流體流動現象往往沒有單純的標準答案，有時甚至存在多個解，重要的是抓住流動現象的物理本質，系統的理解流體力學的基本原理。
二、教學方法對應
解決上述問題的根本方法，筆者認為只有從流體力學教學上，直面涉及流體的各種現象，使學生準確的把握物理本質。為此在流體力學課堂上，廣泛采用流體模型教學和實例教學，增加學生觀察理解各種流動現象的機會，喚起他們對本門課的興趣的同時，讓他們形成為探究流動現象背后的物理本質進行思考的習慣，這對解決流體力學教學所面臨的問題至關重要。
使用電吹風斜向上吹一個讓學生事先準備好的氣球模型，沒經驗的學生會意外的發現氣球會向斜上方飄起。這一流體流動現象可從風從氣球上部通過時，由于氣球表面的影響風的流向會產生變化，也就是流線產生彎曲，根據風的動量變化必然產生使得氣球浮起的升力得到解釋，還可以從物體繞流邊界層效應得到解釋。從這一簡單的模型教學，還可以解釋飛機的機翼通過改變空氣的流向進而獲得升力的流體力學上的工作原理。
在一個裝滿水的塑料瓶內分別放入密度大于水和小于水的鋼球和泡沫小球，然后放在一個可移動桌面上，使桌面等直線加速運動，可發現鋼球運動較慢留在瓶底，而泡沫球運動較快停在瓶嘴附近。觀察這一個現象引導學生：泡沫球運動得較快是因為等加速運動瓶內流體的靜壓在運動方向上遞減形成壓力梯度，小球的前進方向的壓力大于等加速運動產生的慣性力，因此小球相對于塑料瓶向前運動；而作用于鋼球的前進方向的靜壓力雖然與泡沫小球相同，但慣性力大于前進方向的靜壓力，因此鋼球相對于塑料瓶向后移動。這一模型教學比一般教科書上關于流體等加速直線運動流體的靜壓分布的例題更容易使學生抓住問題本質，且能培養學生獨立思考之習慣，使學生體會到透過流體流動現象來正確觀察和理解把握流體力學基本規律的樂趣。
經常使用立式洗衣機的人都知道，洗完衣服后，衣兜總要被翻過來，假如原來兜里裝有硬幣等硬物，也會被掏出來[5]。把這個實例在課堂上講出后，學生們甚有興趣，追問其中的奧秘，當教師根據伯努利定律做出解釋并介紹伯努利這位集物理學家、數學家、力學家及醫學家于一身的瑞士的大科學家的基本情況后，學生們頓時對這位科學家充滿了崇敬之情，通過大量這種實驗模型及實例教學，學生們對學習流體力學這門課更有了興趣和信心，教學效果的提高自不待言。
三、結語
本文詳盡的分析了計算機、因特網、手機等現代化通訊工具普及后對學生產生的影響，由于流體力學課程知識體系的特點，這種影響產生的負面問題很多，尤其是教授成長在應試教育體制下走入大學的學生，更需要轉換認識，改變教學觀念，在課堂教學中廣泛植入實驗模型教學和實例教學，讓學生直面實際存在的各種流體流動現象，通過實際的流體流動現象的觀察和理解，達到生動及形象的把握這些流動現象背后的流體力學的基本定理，有效提升教學效果的同時，通過簡單實驗模型的制作還可提高學生的動手能力，這對學生走向社會成為一個具有創造性思維能力、獨立思考的優秀技術人員也是一個必不可少的雛形磨礪。
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在傳熱與流體流動問題的數值計算研究中，主要存在兩種思路，一種是應用數學家針對空氣動力學問題發展的可壓縮流動計算方法，以有限差分法為主，國內習慣上稱其為計算流體力學（CFD）；另一種是物理學家針對傳熱問題發展的不可壓縮流動計算方法，以有限體積法為主，國內習慣上稱為計算傳熱學（NHT）。通過某種特殊處理，兩種思路都試圖將方法推廣到另一種思路所側重的問題。流體流動和傳熱現象十分復雜，其中不少子課題均可并且已經形成獨立的學科。數學模型和數值計算方法也名目繁多、千姿百態。想要花費較少的時間歷數各類流動和傳熱現象、各類數學模型和數值方法，幾乎是不可能；對于初學者來說也沒有這個必要[2]。許多專門講解計算流體力學的各種書籍，由于需要較多的數學知識，而顯得晦澀難懂。針對初學者的教學內容應該是能夠突出介紹傳熱和流體流動數值計算核心算法，而又盡量避免深奧的數學知識，特別是為他們克服最初的入門障礙，以便建立起對CFD和NHT的興趣和信心，為繼續學習更深入的相關知識做好鋪墊。教學過程中要力求做到以較簡單的數學方程來解釋計算流體力學和計算傳熱學的基本知識。在世界范圍內得到廣泛認可的作為CFD和NHT入門學習的教材有1980年PatankarS.V.[6]撰寫的《Nu-mericalHeatTransferandFluidFlow》（1984年張政[7]譯為中文，科學出版社出版），1995年VersyeegH.K.和MalalasekeraW.[8]撰寫的《AnIntroductiontoComputationalFluidDynam-ics—theFiniteVolumeMethod》（2005年李人憲[9]撰寫的《有限體積法基礎》大量參考了此書的有關內容（作者注），國防工業出版社出版），1995年AndersonJ.D.[10]撰寫的《Computa-tionalFluidDynamics—theBasicswithApplications》（2007年吳頌平和劉趙淼[2]譯為中文版，機械工業出版社出版）。這三本書中，前兩本主要介紹有限體積法，數值計算方法主要為壓力修正的SIMPLE算法系列；第三本書主要專門介紹有限差分法，對有限體積法只是一帶而過。我們知道，當前流體流動和傳熱問題的數值計算方法有多種，如有限體積法、有限差分法、有限元法、譜分析法、各類格子類方法等。每一種方法都有其特點和使用范圍。在應用于傳熱和流體流動問題數值計算的眾多方法中，有限體積法由于其物理意義明確、實施過程簡便、數值特性優良而獲得了特別廣泛的應用，是當前主流通用商品化CFD軟件（如：PHOENICS、FLU-ENT、Star-CD、CFX）中最常用的核心算法，也是最為成熟的一種方法。特別是自20世紀80年代以來，由于非結構化網格和自適應網格技術的發展，有限體積法更是得到了長足的進步。值得指出的是，雖然有限體積法表現出優異的程序通用性和對求解域的廣泛適應性，但因為這樣的原因而只是去了解有限體積法的知識是不夠的。原因如下：第一方面，有限差分法是有限體積法的基礎，有限體積法是在有限差分法的基礎上發展起來的。第二方面，如何分析和判斷一個離散格式的有效性和可靠性，即離散格式的數學特性（相容性、收斂性、穩定性、數值耗散與色散）的分析，必須借助于有限差分法才能完成。有限體積法是無法看見離散格式的內在微觀特性的。這也是很多初學者學習完計算傳熱學（有限體積法）后，再去學習計算流體力學（有限差分法）時仍然感到吃力和困難的原因。有限差分法更多地是建立在數學概念上的，需要學習者要有較為厚實的數學功底；有限體積法是從物理概念入手，顯然容易理解和接受，但難以透徹理解各物理量的內在聯系。第三方面，有限差分法簡便易行、格式和離散方案豐富多彩，求解變量設置隨意，是初學者練習編寫小程序而能深刻理解數值計算精髓很好的方法。第四方面，有限體積法在當前仍然被廣泛使用，特別是在航空航天領域更是必不可少。綜上所述，對于教授初學傳熱與流體流動數值計算的學生而言，在安排教學內容時應當涵蓋有限體積法和有限差分法兩方面的內容。兩種方法是否應當有所側重，得依據修課學生的專業情況來具體舍取。另外，對于初學者要立足基礎，突出物理概念和數學模型的循序漸進、由淺入深。因為精確科學的目標就是通過數學而簡化自然界的問題，以確定物理上的量。反之，片面追求起點高、內容深，會使大部分學生感到畏懼，敬而遠之，從而失去繼續深入學習的興趣。
二、明確本課程的學習方法
鑒于傳熱與流體流動數值計算課程的重要性，特別是許多學生在接下來的學位論文工作時，都要采用數值計算的手段去研究自己的特定問題。那么如何才能學好CFD或NHT？或者是應該采用什么樣的方法來學好這門課程？這是初學者經常愛詢問的問題。有效的學習方法能起到事半功倍的效果，對于本門課程學習中需要注意以下幾方面的問題：1.要有扎實的流體力學和傳熱學基本知識。所謂計算流體力學或計算傳熱學，顧名思義，就是數值計算和流體力學（或傳熱學）兩方面知識的結合。要想學好CFD和NHT，首先要有扎實的數學功底、流體力學和傳熱學的基本知識。在理解并應用CFD和NHT的所有知識之前，我們必須充分理解流體力學和傳熱學控制方程，包括它們的數學形式和它們所描述的物理現象。有的同學在學習過程中想要繞過流體力學和傳熱學的基本知識，特別是粘性流體力學的內容，最終的效果只能是知其然而不知其所以然。2.不要忽視自己動手編寫程序。這是一門理論和編程并重的課程，應使理論與編程操作相結合，二者才能相得益彰。因此，想要學好CFD和NHT，應該鼓勵自己去編寫一些計算簡單問題的程序。而且只有通過編寫程序來親手實踐，才能了解CFD和NHT究竟是如何一回事。3.要學習使用商品軟件。自己編程是一個良好的學習方法，針對某一較簡單的問題編程容易實現；而對于復雜問題，自己動手從零開始編寫程序將會是一個繁雜的工作。對于作為工程計算而非專門的研究型人員來說，學會使用一個通用的商品軟件是有益的，像流行的PHOENICS、FLU-ENT、CFX和Star-CD等商品軟件，雖說不是針對性軟件，應用于某些專門問題的計算時可能表現出效率低、精度低，但要自己編制一個計算復雜流場的軟件，還是要慎重思考。
三、結束語
論文關鍵詞: 流體輸配管網 時間安排 教學內容 學習方法
論文摘要: 《流體輸配管網》是建筑環境與設備工程專業的一門主干課程，但目前卻存在著授課時間安排不合理、授課內容急需調整等突出問題。因此。合理安排授課時間、對授課內容進行調整、使學生掌握科學的學習方法等是擺在任課教師面前的一項重要任務。
《流體輸配管網》是建筑環境與設備工程專業一門主干課程，該課程將《空調工程》《燃氣輸配》《通風工程》《建筑給排水》《鍋爐及鍋爐房設備》《建筑消防工程》《工廠動力工程》等課程中的管網系統原理抽出，經提煉后與《流體力學泵與風機》中的“泵與風機”部分進行整合、充實而成。如何講授好本課程，處理好本課程與其他專業課程之間的銜接問題，進而提高學生的學習興趣和學習質量，是任課教師急需解決的難題。
一、授課時間安排方面存在的問題
以往，《流體輸配管網》課程曾安排在第二學年第二學期，也有安排在第三學年第一學期與第二學期的。有學者與教師認為，這門課程是專業課程 ，應安排在第四學年第一學期 ，這樣可以讓學生在學習過各專業課程之后集中學習管網理論知識 ，達到使學生融會貫通并激發學生的想象力與創造力的目的。
l將本課程安排在專業課程學習之前存在的問題
《流體輸配管網》包括“泵與風機理論基礎知識”“管網系統組成”“管網系統設計理論”及“管網系統調節理論基礎知識”等主要內容。將本課程安排在《流體力學》課程之后、相關專業課程之前，與專業基礎理論課程《傳熱學》《工程熱力學》與《熱質交換設備》等放在同一學年授課，優點是提前學習“泵與風機理論基礎知識”“泵與風機和管網的匹配”等主要內容，可以為后續的專業課程學習帶來方便 ，因為學習專業課程需要學生具備一定的泵與風機理論基礎知識。
將本課程安排在專業課程學習之前存在的問題是，在講授 “流體輸配管網系統類型及裝置”“流體管網水力特征與水力計算”等內容時學生普遍反映，雖然課程理解起來不難．但要將課程前后內容聯系起來達到融會貫通卻十分困難，原因主要有兩點：一方面，學生對管網系統還十分生疏，沒有前期專業課程的鋪墊便突然要學習管網類型、裝置及管網系統知識，對學生來說顯然有困難，因而達不到預期的教學目的；另一方面，目前《流體輸配管網》的授課主線不太突出，學習時需要學生具備一定的專業基礎知識。
2．將本課程安排在專業課程學習之后存在的問題
針對學生反映的問題．筆者所在的教研組及時修正了教學計劃，將該課程安排在第三學年第二學期 ．從教學效果上來看還是很好的．但在其他專業課程授課過程中有部分學生反映 ．由于缺少“泵與風機理論基礎知識”．在學習“管網系統水力工況分析”與“系統工況調節”等內容時有一定的難度。根據這些問題，筆者所在的教研組決定將《流體輸配管網》課程安排在第三學年第一學期，與專業課程同時講授，并對其中部分章節的順序和內容進行調整 實踐證明，這種安排的優點比較突出。
3．對本課程授課時間安排的一些想法與建議
《流體輸配管網》為專業課程，其目的就是讓學生在學習過各專業課程之后集中學習管網理論知識，以使學生融會貫通，激發學生的想象力與創造力，提高學生的創新能力。因此筆者認為，本課程應該安排在專業課程學習之后，也就是應該安排在第四學年第一學期，然后將本課程內容靈活分為兩大部分，分別在不同學年講授，其中一部分是“泵與風機理論基礎知識”．可以安排在第二學年第二學期專業課程學習之前或與專業課程同時講授：另外一部分就是“管網系統及管網設計與管網工況調節理論知識”，可以安排在第四學年第一學期專業課程學習之后。
二、授課內容存在的問題
提高學生的學習興趣，合理安排教學內容，對學生掌握本課程理論知識、提高解決實際工程問題能力具有至關重要的作用。因此筆者認為，本課程的授課主線與 目的必須突出、明確，與專業課程的銜接必須恰當。
1．對本課程授課章節順序進行調整
本課程是在專業基礎課程學習完之后開始講授，或與主要專業課程的學習同時進行，或在主要專業課程學習完成之后進行，其主要基礎知識是流體力學，流體力學內容已經包括了簡單管路、復雜管路及環狀管路組成與水力計算基礎理論部分，學生對管網知識已有了初步的了解。因此．可以結合其他專業課程的需要，對授課章節順序進行相應調整 ，以使授課主線與目的更加清晰 、明確 可以將第五章“泵與風機理論基礎”、第六章“泵與風機與管網的匹配”、第七章“枝狀管網水力工況分析與調節”中第一節“管網系統壓力分布”等內容放在前面講授．一是因為學生已經具備了掌握這些知識的能力，二是因為開設的其他專業課程需要學生首先具備這些專業理論基礎知識。這樣調整之后 ，有關管網類型、裝置，枝狀、環狀管網水力計算與工況分析調節等內容即可放在專業課程學習之后或與專業課程同時講授。從筆者這幾年的教學實踐來看，這種調整具有一定的優勢。
另外，有學生反映，第二章“氣體管網水力特征與水力計算”中第二節“流體輸配管網水力計算的基本原理和方法”應單獨列為一章，因為這一節的內容是氣體與液體管網水力計算的基礎理論知識，而這也是流體力學的主要內容。筆者認為這個意見提得較好，調整后可以使本課程授課主線更加突出與明朗。但筆者建議 ，可以將“流體輸配管網水力計算的基本原理和方法”“枝狀管網水力共性與水力計算通用方法”和“環狀管網水力計算的基本原理與方法”相結合，列為單獨的一章，這樣設置更合理，也使授課主線更突出。
2．對本課程授課內容進行調整
《流體輸配管網》是從各專業課程中將管網系統原理抽出經提煉后形成的課程，因而不可避免地會造成各門課程之間的沖突。筆者認為，本課程中“管網類型及裝置”可在專業課程中講授．“管網的水力工況分析及調節”應在本課程中講授．這樣可以更好地突出管網的水力工況分析與調節共性，使學生掌握不同管網設計、管網水力分析與調節的基本規律。
三、學習方法的問題
《流體輸配管網》課程實踐性、應用性較強，管網系統千差萬別。因此 ，要想提高學生的學習興趣 ，使學生牢牢掌握管網系統設計、管網系統調節基本原理和方法 。學習方法尤為重要。
有學生反映，這門課程理解起來并不難，但要將課程前后內容聯系起來達到融會貫通卻十分困難。筆者認為原因有兩點：一方面，盡管管網系統千差萬別，但管網系統水力特征、水力計算及管網調節理論分析卻是流體力學的基本知識，都主要是一元穩定流動能量方程的運用 ，學生對這個基本規律的運用可以說是得心應手，無論是動力確定還是壓力分布等都難不倒學生，因此“理解起來并不難”：另一方面 ，授課時間安排不合理 ，學生沒有見過這個系統，分不清系統形式與系統裝置的區別 ，這就使得學生上課時能夠理解，下課后就忘記了。要想解決這個問題。筆者認為應加強兩項主要教學工作：第一是加強學生對基本概念 、專業術語的掌握。第二就是加強實踐教學，做到理論聯系實際、實踐與理論結合、課堂與實踐結合。傳統的實驗臺實驗滿足不了教學要求，因此教師在授課時應加強實踐教學內容。如安排2~4學時或課后時間讓學生參觀不同類型的管網系統 ．繪制管網系統圖，找出系統設計合理 、不合理之處，校核泵 、風機與管網是否匹配。有條件的話還可以讓學生自己動手調節管網流體參數，在管路系統中安裝調節閥。通過實踐 ，將課本知識上升到理論分析的高度 ，這樣就能有效提高學生的學習興趣和學習效率。
參考文獻
關鍵詞 食品工程原理；教學質量；提升途徑
中圖分類號 G42 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）20-0289-02
食品工程原理是食品科學與工程專業的基礎課程，主要任務是研究單元操作的基本原理、典型設備的構造及工藝尺寸的計算（或選型），目的在于培養分析和解決有關單元操作各種實際問題的能力[1-9]。本課程內容涉及學科多，理論性強，與工程結合緊密，課程難度大，在食品類專業人才培養中具有重要的地位和作用，如何提高課程教學質量就成為授課教師探索的重要目標。筆者從事食品工程原理課程教學多年，結合長期積累的經驗，通過舉例法對如何提高本課程教學質量進行了有益探索，以期為承擔本課程教學任務的教學工作者提供有益參考和借鑒。
1 形成宏觀意識，樹立工程觀念
食品工程原理是一門實踐性、工程性很強的應用基礎課程，教學過程中應注重建立學生的宏觀意識，樹立工程觀念，培養學生的工程思維，提高分析與解決工程問題的能力。例如，流體力學中把大量流體分子構成的集團稱為流體微團或流體質點，流體就是由無數個微團或質點組成的連續工質。流體力學就是研究流體流動宏觀規律的一門學科，涉及的流體不僅有牛頓流體，也有非牛頓流體。有了流體微團或流體質點的概念，研究流體運動規律時就不必考慮復雜的分子運動而從宏觀上來研究流體流動所遵循的規律，這在工程上是許可的。
2 更新教學大綱，優化教學內容
教學大綱是教師進行教學的主要依據，包括教學目的、教學要求、教學內容和學時分配等，也是檢查和評定學生學業成績和衡量教師教學質量的重要標準[2，8-9]?，F代食品工業科技發展迅速，技術更新快，已成為我國工業快速發展的推動力量。食品工程原理涉及章節多、難度大，而學時有限。因此，教師應該根據專業或學科特色進行合理取舍，不斷更新教學大綱，及時優化教學內容，只有這樣才能及時跟上時代的步伐。例如，畜產品加工與貯藏方向應側重流體力學、傳熱、冷凍、膜分離、蒸發和干燥等單元操作，農產品加工與貯藏方向應側重于粉碎、篩分、攪拌、吸收、蒸餾和吸附等單元操作。
3 轉變教學方式，改進教學方法
教學方式是教師在要求學生獲取知識，提高能力，獲取學習方法的過程中所采用的方式，包括談話式、討論式、歸納式、講授式、互動式、總結式和實踐活動式等。教學方法是教師為了實現教學目標和完成教學任務，在教學過程中運用的方式與手段的總稱[4，9]。食品工程原理涉及各個單元操作的基本原理、典型設備構造、物料衡算和能量衡算等，若按傳統的教學方式和手段進行組織教學，學生學習積極性不高，學習興趣不強，重難點不易掌握和理解，學習效果較差。因此，在食品工程原理教學過程中，教師需不斷轉變教學方式，改進教學方法，提高教學質量和水平。例如，傳熱這一單元操作，教師可從古人利用冰窖貯藏食物、世界能源短缺、全球氣候變暖、能量傳遞和利用、傳熱學發展簡史和熱力學三大定律入手，激發學生的學習興趣和學習動機，使學生主動求知和自主學習，加強師生相互交流，這樣就可提高教師教學質量和增強學生學習效果。
4 加強師資建設，提升教師素質
教育大計，教師為本。教師是教育事業發展的第一資源，教師在教學過程中起引導和主導作用，教師素質與教學質量密切相關。加強教師隊伍建設是食品工程原理課程教學改革和發展規劃中一個十分重要的方面。加強教師隊伍建設包括以下方面：一是建設高素質教師隊伍，采取引進高層次人才和自己培養相結合的方式，不斷提高教師隊伍水平；二是加強師德師風建設，使一切教育工作者具備相應的道德觀念、情操和品質，在言傳身教過程中起著十分重要的示范作用；三是提高教師業務能力和水平，采取主講教師定期與不定期培訓學習的方式，校內與校外鍛煉的方式，以此來提高教師的業務能力和水平，提升教學質量；四是加強教師獎懲制度建設，對長期從事本課程教育教學、科學研究和管理、服務工作并取得顯著成績的教師和教育工作者，可授予相應榮譽稱號，頒發相應的獎章和證書，給予一定的物質獎勵，以此來激勵教師努力工作、勇于奉獻。
5 強化實踐教學，培養創新意識
當前高等學校面臨的一項重要任務是轉變教育思想，更新教育觀念，實施創新教育，培養具有較強創新意識和創新能力的新時代大學生。培養創新型人才，著力培養學生的創新精神和實踐能力。教育部曾提出：“要大力加強實踐教學，切實提高大學生的實踐能力?！奔訌姼咝嵺`教學有助于提高高校教育質量、培養高素質人才，適應我國社會的發展。實踐教學內容包含課程實驗、課程實習、課程設計、生產實習、畢業設計和畢業論文等，是理論教學的延續、補充、拓展和深化，有助于培養學生理論聯系實際的實踐能力、增強動手能力、提高分析問題和解決問題能力、培養創新創業精神等[6-9]。食品工程原理是一門實踐性很強的應用性課程，應該以改革創新為動力，以強化學生實踐創新能力為目標，堅持教學與科研結合、課內與課外結合、校內與校外結合，優化實踐教學體系，建設實踐教學平臺，提升實踐教學隊伍水平，完善實踐教學管理，創新實踐育人模式，提高人才培養質量，為服務食品工業輸送大批勤奮踏實、基礎扎實、知識面寬、實踐創新能力強的創新型和應用型人才[10]。
6 激發學習動機，培養學習興趣
教學過程是由教師的教和學生的學2個方面構成的統一活動過程。教學質量不僅與教師的教學態度、教學內容、教學方法和教學效果等有關，還與學生的學習態度、學習方法和學習效果有關。學習效果的好壞與學習動機和興趣密切相關。因此，教師在教學過程中要激發學生的學習動機，培養學生的學習興趣，以達到預期的教學目的，提高教學質量。例如，流體力學基礎這一章，可從大禹治水、都江堰水利工程入手，提出應用了哪些流體力學的原理，以此引起學生的注意，激發學習動機，培養學習興趣。
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關鍵詞：卓越計劃；《石油化工過程及裝備》；過程裝備與控制工程；課程建設
“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項目。東北石油大學在2011年被批準為教育部“卓越計劃”第二批試點高校，其中過程裝備與控制工程專業是首批入選專業。經過5年多的改革與實踐，專業建立了以培養“石油石化行業卓越工程師”為目標的人才培養模式，并開展了與之相適應的專業改革和建設，取得了較好的效果。其中，《石油化工過程及裝備》是過程裝備與控制工程系根據“卓越工程師”培養要求，對該專業課程進行調整和整合出的一門專業主干課程。該課程既具有較強的理論性又緊貼工程實際，對學生畢業后從事設備專業及相關工作具有舉足輕重的作用。本文從《石油化工過程及裝備》的課程定位出發，對案例分析的運用、師資力量建設、突出實踐教學地位以及開發仿真課件和網絡平臺、改革考核機制等措施進行探討，以適應過程裝備與控制工程“卓越人才”培養目標需要、適應市場需求。取得的經驗和成果可為同類院校相近專業開展卓越工程師教育培養計劃提供借鑒。
一、課程描述
《石油化工過程及裝備》是研究石化設備工藝設計和結構設計的專業課。該課程整合過程裝備流體力學、過程流體機械中流體力學基礎部分和機器工作原理部分、化工原理，并加入化工過程反應動力學，融入石油石化特色，形成了一門集流體力學、反應動力學、質量傳遞動力學、傳熱動力學和各類型石油石化裝備結構設計的綜合性課程，分上下兩冊，計劃學時為128學時。在裝備專業卓越工程師教育體系中，該課程不僅是學習后續課程及在各個學科領域中進行理論研究和實踐工作的必要基礎，是卓越工程師教育實訓環節之一――石油石化設備設計實訓的先導課程，而且對學生綜合能力的培養，提高學生專業素養以及整體的素質，為在未來的學習工作中提高科研能力和創新能力都起著重要的作用。因此，建設好《石油化工過程及裝備》課程對于進一步提升本學科培養水平及影響力具有重要的意義。
二、課程目前存在的不足
《石油化工過程及裝備》有堅實的資源基礎和建設經驗，但是要符合卓越工程師培養的要求，將單元設計捏合成有機的整體，并將各個資源合理搭配使用，仍然需要做大量的工作。
課程參考書目的建設。迫切需要在現有條件下，對《石油化工過程及裝備》課程參考書目進行整合和革新，以滿足卓越工程師培養計劃要求，符合課程發展和專業發展的需要。
石油化工過程及裝備實驗課程體系的建設，對流體流動和化工單元操作的實驗需要進行開發與整合，形成系列化的實驗教學體系，輔助學生對課程教學內容的消化與吸收。
課程多媒體資源建設。需要在化工原理，過程流體機械，和過程裝備流體力學基礎上，整合多媒體資源，革新教學CAI課件。
建設適合本課程的實踐教學條件和教學環境。在對課程內容進行整合和細化的基礎上，對課程設計進行調整，以實現對學生整體觀和大局觀的培養。
三、課程改革與實施
根據“卓越工程師”培養計劃要求，針對上述存在的不足，經過多次系內和課程改革團隊會議討論，研究和修改，已經完成了對課程的整合以及新課程教學大綱的建設工作。目前主要著力于課程教學內容細節的優化，并在石油化工過程與相應裝備應用間確立明確的邏輯關系，以其實現課程內的良好過渡，為學生更好的吸收、消化石油化工過程中所涉及到的單元操作基礎知識、計算分析過程和工程應用案例打下堅實基礎。在以上思路下，圍繞《石油化工過程及裝備》課程改革有如下實施路徑。
（一）提高案例分析在課程內容中的比重
《石油化工過程及裝備》工藝計算部分公式繁多，為了方便學生學習并掌握此門課程，通過導入案例、案例實際應用和完成大作業等方式，在教學實施過程中引入典型案例的方法。一方面以案例為切入點，引出相關的原理、技術等；另一方面根據實際案例分析來講解例題，使學生深入理解基本原理，更重要是讓學生掌握如何利用所學理論知識去解決工程實際問題。例如“導熱速率方程式”一講當中可選擇鍋爐導熱的案例，鍋爐爐墻屬于多層平壁導熱，里面爐管屬于圓筒壁的導熱，再比如選擇管道以黃夾克作保溫，若已知管道內外側的工業溫度，可讓同學們計算所需要多厚的黃夾克作保溫等實例。
（二）加強實踐環節，提高學生實踐能力
《石油化工過程及裝備》課程的實踐教學主要體現在課程匹配實驗、石油石化設備設計實訓和本科畢業設計這3個環節。安排必修實驗教學8學時。石油石化設備設計實訓當中包含一周的典型設備工藝設計，學生運用給定的工藝參數進行工藝計算，確定設備的特性尺寸。這一周課程設計和畢業設計中某些題目涵蓋了換熱器工業計算、塔設備工藝計算以及攪拌釜工藝計算等。同時聘請大慶石化、大慶油田設計院工程師作為學生校外指導老師，舉辦多次科技講座，為學生講授設備工藝設計過程等專題，并到油田、石化等單位現場各科室全面參觀學習。另外，吸收部分學生參與專業教師創新團隊的科研項目，對學生進行產學研結合教育，使其具有相應理論知識和較強實踐能力，使其成為為經濟社會發展服務的專門人才。
（三）研制課程仿真實驗課件、開發課程資源共享平臺
在“卓越計劃”實施的過程中，隨著高校視頻資源建設的逐步推進，如何使建設的資源得到充分利用成為探索的主題，而資源平臺的建設發揮著至關重要的作用。因此，在課程建設中，制作與實驗教學相匹配的仿真實驗課件，構建課程資源庫、開發課程資源共享平臺，實現資源的網絡化服務。學生可以在《石油化工過程及裝備》實驗課實際操作之前，在網絡平臺的CAI課件上進行學習操作方法、操作步驟，避免實際操作中出現問題。營造一種符合現場實際的仿真教學環境，輔助學生對課程教學內容的消化與吸收。平臺運行后，不斷革新技術、后期管理和維護具備可持續性，保證學習效果的積極性和長效性。
（四）建設一支適應“卓越工程師”培養要求的教師隊伍
“卓越計劃”必須以建設一支具有豐富實踐經歷、滿足人才培養要求的高水平教師隊伍才能保證“卓越計劃”的順利實施并取得預期成果。因此，師資隊伍方面，課程負責人在本專業具備豐富的教學經驗和現場實踐經驗，青年教師具備博士學位，課程團隊積極從事教學改革與教學研究，并針對本課程制定教學改革規劃，制定青年教師培養規劃，具體措施如下。
1.青年教師的培訓。鼓勵課程組教師參與國內外專業課程教學研討和訪問交流，并定期把青年教師送到外院校、設計院等單位進修培訓，積累現場工作經驗，為學生講授課程時以現場實際為導向，掌握本學科發展前景。
2.提高青年教師教學水平。教研室定期開展教學研究活動，省規劃辦、省高教學會立項時，鼓勵青年教師積極參與立項，要求青年教師撰寫教研論文。教研內容主要涉及本學科人才培養模式、課程體系設置等方面。通過學習和研討，讓相關教師具備堅實的過程設備設計、化工原理等專業知識，掌握所承擔的課程在教學環節中的作用，以及與其他課程的銜接關系。
3.青年教師講課比賽。積極推舉教師參加各級教學新秀評選和各類賽課活動，以此促進教師的成熟和教學進步。通過以上措施加強師資隊伍建設，從而更好地推動課程建設。
（五）考核機制的改革
本門課程采用多樣的考核方式，考查學生分析問題和解決問題的能力，不再采用單一的閉卷考試模式。課程組成員將《石油化工過程及裝備》考核分為閉卷考試占60%、平時成績占40%，平時成績由三部分組成：實踐部分20%、大作業10%、研究性學習10%。閉卷考試類型包括選擇填空題、分析題、計算題等。實踐部分主要用于考查學生的實際操作能力、合作學習能力等，這部分內容由實驗操作過程和實驗報告質量確定。大作業是案例教學的一個重要環節，學生通過完成大作業，提高其獨立思考能力與理論聯系實際的能力。研究性學習主要是學生加入裝備大學生創新團隊、參與教師所研究的科研項目，培養學生創新能力。
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。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。
2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。
3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?？梢哉f，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。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?？傊?，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”。
4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。
5結束語
關鍵詞 化工過程流體機械；網絡教學；實踐教學
中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：B 文章編號：1671-489X（2013）09-0110-02
Exploring and Practice of Teaching Method of Chemical Process Fluid Machinery//Zhou Changjing， Wang Zhenbo， Wang Zongming， Zhang Dahai
Abstract According to the requirement of students’ ability in many aspects of chemical process fluid machinery and teaching goal of course， through the change of teaching mode， strengthening practice teaching content and focus on the extension and expansion of basic theory to enhance the teaching effect， cultivate students’ ability to solve practical problems and to improve students’ comprehensive quality.
Key words chemical process fluid machinery； network teaching； practice teaching
化工過程流體機械是中國石油大學（華東）化工裝備與控制工程專業主干專業課程，課程綜合了機械、結構、流體力學、工程熱力學、調節控制和選型操作等多方面的知識。課程的教學目標是使學生掌握過程流體機械的結構形式、工作原理、性能特點和調節控制，培養學生具有從事化工過程流體機械的使用、選型、調節控制及研究改造的基本能力，實現對理工科專業學生知識、能力、素質的培養要求。為達到課程的教學目標和對學生的培養要求，多年來，課程組一直致力于對化工過程流體機械課程進行教學方式的探索與研究。本文主要介紹“化工過程流體機械”教學過程中探索的教學方法。
1 更改教學模式，多媒體、板書、網絡教學相結合
在課程的授課過程中，采用多種教學手段相互配合的辦法，并根據授課內容的特點，選用合適的教學手段和方法，以強化學生的學習效果。
針對授課內容中流體機械過流部件和關鍵機械零部件基本結構形式部分及流體機械工作理論當中涉及的抽象、難懂的問題，采用多媒體教學代替傳統的板書和圖片講解，二維的流體機械內部結構圖和工作原理圖被設計成三維立體圖和裝配動畫，并輔之以學生現場實習期間及機器拆裝實踐期間所拍攝的照片和錄像。多媒體教學不但使復雜的結構和抽象的原理變得直觀、易懂，而且會增加真實感，拉近學生和所要學習對象的距離，增強學生對化工過程流體機械的認識。對于授課過程中學生很難理解的流體在葉輪中的流動過程和離心泵氣蝕、氣縛等現象，則通過計算流體力學CFD獲得葉輪內流場分布、三維動畫和試驗視頻展示給學生，在有利于學生掌握好相關知識同時，也增加了課程的生動性，提升了學生對課程學習的興趣。
化工過程流體機械同時也是一門理論性比較強的課程，授課過程中涉及很多流體機械理論公式的推導。針對公式的推導仍然采用傳統的板書形式，這樣公式推導過程中可以留給學生足夠的時間思考和消化，有助于學生對理論公式的理解和掌握，避免了多媒體幻燈片片片之間易脫節，使公式推導不連貫，導致學生思考不足、理解不透、學習困難等問題。同時利用黑板板書能夠增強教師授課時即興講解的上課效果，增強教與學的互動性。
網絡教學，是遠程教學的一種重要形式，是利用計算機設備和互聯網技術對學生實行信息化教育的教學模式。網絡教學相比傳統教學模式，更能培養學生信息獲取、加工、分析、創新、利用、交流的能力[1]。針對化工過程流體機械授課人數多、授課學時少等特點，自2007年開始，利用中國石油大學（華東）精品課程網站建設，課程組開始籌建化工過程流體機械課程教學網站，課程課件、授課教案、電子教材、授課錄像、學習資料、實踐教學資料、參考資料等教學資源相繼上網，為學生在線學習提供了條件。根據學生網上學習反饋的信息，課程網站很好地發揮了輔教輔學功能，滿足了教師教學和學生學習的需要。
2 強化實踐教學內容，注重理論與實際相結合的教學方法
采用理論教學結合實踐教學過程、課堂教學結合實驗教學過程的教學方法，充分利用實踐教學環境、實驗教學條件，培養學生自學能力，達到重視理論聯系實際、加強工程實踐意識和培養學生工程應用能力的教學目標。所以本課程在教學的設計上，采用多種實踐方法加強課程的實踐教學內容。
在專業實習的安排上，將專業實習安排在課堂教學之前，通過專業實習期間機械運行現場參觀，加深學生對流體機械在化工生產中地位的認識，激發學生對流體機械的學習熱情。通過校內實習基地教學模型、實物流體機械設備講解化工生產中涉及的流體機械的結構和工作原理，比較不同類型流體機械的結構特點，加深學生對各類流體機械結構、工作原理和性能的認識。同時通過實習過程中對典型流體機械的拆裝訓練，學生可以加深對機器基本結構的掌握，提高動手能力，增強對課程學習的興趣。
在課程實驗教學上，通過開設往復活塞式壓縮機性能實驗、離心泵性能實驗和離心泵汽蝕實驗，使學生對往復活塞式壓縮機和離心泵的工作原理和操作控制有了更深的了解，同時加深了學生對泵和壓縮機性能曲線和工作點調節的認識。在整理實驗數據的過程中，學生通過對離心泵在不同轉速下性能的換算，加深了對基本理論相似原理（比例定律）的理解，同時體驗了基本理論在實際工作中的應用，很好地將基本理論與實際結合起來，強化了學生所學知識的工程應用意識。
3 突破課本束縛，注重基本理論的擴展與延伸
化工過程流體機械課程對學生的培養目標之一是要使學生具備對化工過程流體機械調節和控制的基本能力，實際工程中工作點的調節方法有多種，而相似定律是通過調節機流體機械（泵與壓縮機）性能調節工作點的基礎。例如，因為簡單、方便，比例定律常用來確定性能調節所需轉速和估算變速調節的節能效果。然而，對于應用比例定律計算變速調節節省的能量還有許多爭議[2-3]。實際上，現行化工過程流體機械教材上給出的比例定律表達式只是適合無靜揚程管路系統轉速的調節，對于有靜揚程管路系統則不能簡單地套用比例定律來計算調節流量所需轉速和估算節能效果。教學過程中通過設計無靜揚程管路系統和有靜揚程管路系統流量變化后確定變速調節所需轉速的案例，讓學生通過實際計算體驗在兩種不同特性管路中比例定律計算結果的差別，無靜揚程系統，轉速調節后泵提供的能頭正好等于管路所需能頭，而有靜揚程系統泵按比例定律調速泵提供的能頭小于管路所需能頭，系統不能正常工作。
利用所學基本理論解決實際問題遇到困難后，學生會帶著疑問和好奇，這時和學生一起分析有靜揚程系統比例定律不再適用的根本原因，指出問題的所在，接著再講解有靜揚程系統比例定律的數學修正[4]。這種基本理論的擴展不但加深了學生對基本理論的理解，拓展了學生的知識面，而且能夠培養學生的創新意識和科學精神，調動學生學習的積極性后，再鼓勵學生不要滿足于書本上的知識，要研究和掌握書本上沒有的知識，鼓勵學生閱讀和教學內容相關的科研和教學論文，培養學生搜集資料、閱讀文獻的能力，逐步養成研究問題的良好習慣，學生就會樂于接受。
4 結論
通過改變教學模式、加強實踐教學和注重基本理論的延伸，大大提高了學生學習的興趣，對提高化工過程流體機械的教學效率、強化學生專業知識工程應用意識、增強學生學習主動性、激發學生創新意識具有較好的效果。
參考文獻
[1]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，2003（6）：81-83.
[2]姜校林.變速水泵節能機理研究及錯誤糾編[J].自動化博覽，2006（2）：62-64.