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

摘要：针对建筑环境与能源应用工程专业的发展形式和特点，结合我校的定位和学生培养目标，指出建筑环境与能源应用工程专业《流体力学》课程实验教学存在的问题，并提出了实验教学改革的建议。

关键词：《流体力学》课程；实验教学；教学改革；建筑环境与能源应用工程

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）16-0225-02

一、前言

我校的学生培养定位是：“立足内蒙古，面向全国，服务国家基础工业和地方经济建设，培养岗位适应性强、工作作风踏实的应用型人才”[1]。

建筑环境与能源应用工程专业的培养目标是：“适应社会主义现代化建设需要，德智体全面发展，基础扎实、知识面宽、能力强、素质高、具有创新意识和工程实施能力的建筑环境与能源应用工程专业应用型高级技术人才”。毕业生能够从事工业与民用建筑室内环境与暖通空调、通风除尘、采暖供热、燃气供应、建筑给排水等公共设施系统、建筑热能供应系统的设计、安装、调试、运行、管理以及建筑自动化系统的方案制订，并具有初步的应用研究与开发能力，能够在设计研究院、建筑工程单位、物业管理公司及相关的科研、生产和教学等单位从事技术与管理工作。

《流体力学》是建筑环境与能源应用工程专业的一门主要技术基础课，也是我校重点建设课程之一，是该专业工程技术人员必须掌握的知识。同时，该课程也是我校环境工程、热能与动力工程、矿物加工工程、采矿工程、机械设计与自动化等工程专业必须开设的课程。通过本课程的学习，学生应掌握流体力学的基本概念、基本理论以及水力计算的基本方法。流体力学实验是流体力学课程的重要组成部分，流体力学实验是发展流体力学理论，验证流体力学假说，理解流体力学现象，解决流体力学工程问题的一个重要手段，该课程实验教学质量的好坏影响到学生对知识的了解和掌握，以及动手实践能力的培养，甚至影响到他们就业后对专业知识的灵活运用。

二、当前实验教学存在的问题

1.实验教学现状。流体力学实验是《流体力学》课程的重要环节。实验基本目的要求是：使学生观测流动现象，验证所学理论，掌握实验的方法和操作技能，训练学生整理实验资料、编写实验报告的能力，培养学生严格的科学作风。目前我校《流体力学》课程开设的主要实验项目有：雷诺实验、伯努利方程验证实验、圆形管道沿程阻力实验、圆形管道局部阻力实验、一元流动量方程验证实验、气体紊流射流实验等[2]，全部是传统的验证型实验，由于实验室房间、实验器材、指导教师人数等方面的条件有限，综合型、设计型实验不能开出。不同专业、不同学时的《流体力学》课程的学生进行完全相同的实验。在实验课堂上，实验指导教师从实验原理、实验目的、实验仪器设备、实验操作步骤、实验注意事项、实验报告格式要求等方面进行讲解，之后学生分组进行实验操作，观察实验现象，采集实验数据，出现问题在指导教师的指导下进行处理，教师根据实验报告的书写完成情况和质量来评定成绩。虽然实验项目开设的比较全面，基本覆盖了课程的主要内容，也有利于增进学生对理论知识的理解，但没有激发学生的积极性，学生做实验的主动性和热情没有体现出来，只是被动的完成了实验教学过程，不能培养学生的创新性。

2.实验教学效果。近年来伴随着我国教育体制的改革发展和招生规模的扩大，给学校的发展带来了机遇，使学校的发展取得了长足的进步，但不可回避的是学生质量在不同程度上有所下降，基础知识不很扎实，给后续教学工作带来了困难，也是摆在全校师生面前的难题。另外还有相当一部分学生是通过调剂专业而来的，不是他们所钟情和喜爱的专业，因此，学习积极性也不高，疲于应付，学习目的不明确，态度不很认真，缺乏学习的热情和动力，只求考试及格过关了事，流体力学实验课的学习也是如此。

近年来，学校也做了很大努力，在改善实验条件方面投入不少，但由于学生人数众多，实验仪器设备台套数较少，实验小组人数偏多，亲自动手操作的次数不是很多，感性认识不够，尽管实验指导教师想尽一切办法，尽可能多的创造机会，但收效甚微，实验效果不理想，有的甚至连最基本的测试仪器，如毕托管的工作原理、使用及注意事项等都不清楚。另一方面，由于小组人数多，实验测试数据相同，实验报告抄袭现象严重，没有进行数据的处理、分析、结果的讨论，因此对实验的感悟不深，对所学理论知识的理解、体会起不到作用，同时给实验成绩的考核带来了不便。

三、课程实验教学改革内容

1.实验课的地位。实验是《流体力学》课程非常重要的组成部分，但是在教学实践中，往往更多强调的是理论的重要性，而忽视了实验对流体力学理论学习的帮助。因此要充分重视流体力学实验的地位，实验在流体力学教学中和理论课具有同样的重要作用，流体力学实验是验证理论、数值计算结果的唯一途径，是学生获得流体力学感性知识的主要方法，有利于学生对抽象知识的深入理解，促进学生进一步思考，培养他们的扩散思维，调动他们学习的积极性。另外，要树立重视实验教学、热情服务学生的观念。首先要重视实验室建设，无论从政策倾斜还是人力、物力以及资金投入等方面都予以高度重视；其次要尊重实验教师的地位和实验教师的劳动，吸引具有一定操作技能和设计构思能力的教师充实到实验教师队伍中。

2.优化实验教学内容。《流体力学》是建筑环境与能源应用工程专业的技术基础课，其内容贯穿了建筑环境与能源应用工程专业的所有领域，如采暖供热中的热媒介质（水）的流动，空调工程中空气、冷冻水、冷凝水的流动，通风除尘中空气以及粉尘粒子的流动，锅炉中的烟气、水、蒸汽、粉尘粒子的流动等，所有这些流动的参数测试分析类似于流体力学实验，因此流体力学实验应该与工程实践紧密结合。而目前《流体力学》课程开设的实验全部是传统的验证型实验，也是非常经典基础的实验，虽然实验项目开设的比较全面，基本覆盖了课程的主要内容，也有利于增进学生对理论知识的理解，但是，和专业工程实践脱节，联系不密切，学生学习的兴趣和积极性不高[3，4]。

在完成传统经典基础验证型实验的之后，指导组织学生自行完成一次设计研究型实验，把原有单一的实验内容组合到新的设计实验中，如具有一定规模的管网设计实验，并对设计管网系统进行运行调试，分别测定不同工况下的运行参数，如流量、流速、压力等，这样既把流体力学知识和专业课的知识结合在了一起，由于是按照自己的意愿设计的实验，因而增加了学生的学习兴趣，又提高了学生的操作运行技能，同时，在解决出现问题的过程中，使学生学到的知识得到了综合应用。因此笔者以为，传统经典基础验证型实验固然重要，可以使学生所学知识得到加深巩固和理解，综合型设计性实验则是对学生综合能力得到锻炼和提高的有效途径。在实验教学过程中，优化现有实验资源，在完成传统经典验证型实验的同时，加强了设计性实验的开出。

3.教学手段与方法。为了达到应有的实验教学效果，在实验教学过程中，要打破传统的实验指导教师讲解学生听的模式，指导教师与实验学生采取互动的形式，共同探讨实验的目的、意义、背景、对应知识点以及和相关知识的联系、完成实验测定的技术路线等，使学生处于主体地位，积极参与，主动进行。方法可以灵活多样，教学手段可辅助以教学录像、多媒体等，对于实验过程中出现的问题应让学生互相讨论，从中获得答案，指导教师予以补充。实验成绩的考核不拘泥于实验报告，应根据学生对实验目的意义的感悟、对知识联系的理解、实验动手操作、问题分析讨论、实验报告质量等综合评价[3，4]。

四、结语

《流体力学》是建筑环境与能源应用工程专业的一门主要技术基础课，也是我校重点建设课程之一，同时也是环境工程、热能与动力工程等专业必须开设的课程。流体力学实验是该课程非常重要的组成部分，实验不仅可以提高学生的学习兴趣，还可以有意识的培养学生观察事物的能力、分析解决问题的能力和相互协调合作的能力。因此要转变观念，重视流体力学实验教学，整合流体力学实验资源，进一步补充完善实验教学内容，改革流体力学实验教学方法和手段，不断研究流体力学实验发展趋势，不仅要使学生完成经典基础的实验项目，更重要的是要放手让学生开发设计型、研究型实验，突出学生的主体性，提高学生学习的主动性和创新性，使每一个完成流体力学实验的学生从中得到锻炼和提高，为培养综合型建筑环境与能源应用工程专业人才奠定扎实的基础。

参考文献：

[1]内蒙古科技大学教务处组.内蒙古科技大学本科专业培养方案（2014版）[Z].

[2]陈俊俊，李义科，牛永红，庞赟佶，刘素霞.新版《流体力学》课程教学大纲修订及思考[J].科学管理研究，2011，（2）.

[3]王峰，王宏燕.建筑环境与设备工程专业《流体力学》课程的教学改革[J].中国建筑教育，2008，（10）.

[4]陈丽萍，龚延风.《流体力学》教学改革设想[J].南京建筑工程学院学报（社会科学版），2001，（1）.

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