隨著工業(yè)化的發(fā)展，生態(tài)破壞和環(huán)境污染已成為人類社會面臨的兩大類環(huán)境問題，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)、社會的可持續(xù)發(fā)展。
為解決日益突出的環(huán)境問題而產(chǎn)生的環(huán)境工程這一學(xué)科也迅速成熟［1］。環(huán)境工程的大多數(shù)過程是在流體流動的狀態(tài)下進(jìn)行的，如利用管道或明渠等設(shè)施輸送流體、氣體和液體中的顆粒物的分離、連續(xù)運行生化反應(yīng)器中污染物的去除等。而環(huán)境工程專業(yè)中關(guān)于污染物的遷移和擴(kuò)散問題、流體在管路中的輸運問題均離不開工程流體力學(xué)的基本知識。因此，對于環(huán)境工程專業(yè)來說，工程流體力學(xué)是重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣，在一定程度上會影響環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)知識架構(gòu)和從業(yè)能力，進(jìn)而影響到畢業(yè)生的就業(yè)質(zhì)量。然而地方院校環(huán)境工程專業(yè)工程流體力學(xué)課程的學(xué)時一直在壓縮，工程流體力學(xué)的內(nèi)涵和前言卻一直在更新變化，要講授的知識越來越多。加之應(yīng)用型地方本科院校對于人才培養(yǎng)的要求不斷提高，強(qiáng)調(diào)人才培養(yǎng)的創(chuàng)新性和前沿性。因此，本文立足應(yīng)用型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需求，從我校環(huán)化學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)的實際情況出發(fā)，對工程流體力學(xué)課程基于能力培養(yǎng)的課程體系建設(shè)進(jìn)行思考，對該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式進(jìn)行了探討改革和實踐。希望以此提高我校工程流體力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新性、實踐性的應(yīng)用型畢業(yè)生，以適應(yīng)新形勢下市場發(fā)展對環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)工作的要求。
1 教學(xué)內(nèi)容的改革
1． 1 優(yōu)化培養(yǎng)方案
“工程流體力學(xué)”是研究流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)和運動狀態(tài)，以及流體和固體界壁間有相對運動時的相互作用和流動規(guī)律的一門學(xué)科，其主要由流體靜力學(xué)、流體運動學(xué)和流體動力學(xué)三部分組成［2］。該課程是環(huán)境工程專業(yè)一門主要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)效果好壞也直接影響了后續(xù)主干課程如水污染控制工程、大氣污染控制工程等的學(xué)習(xí)。因此，工程流體力學(xué)教學(xué)過程的改革和創(chuàng)新有助于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣，打好專業(yè)基礎(chǔ)，在環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)中有著十分重要的作用。目前，地方本科院校面臨應(yīng)用型本科教育轉(zhuǎn)型的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，為了適應(yīng)時代的發(fā)展，其人才培養(yǎng)方案也應(yīng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。首先，我們通過對社會環(huán)境工程專業(yè)人才需求情況的調(diào)研和分析，制定了環(huán)境工程專業(yè)的職業(yè)崗位群及與其對應(yīng)的專業(yè)能力。工程流體力學(xué)這門課對應(yīng)的主要環(huán)境從業(yè)職業(yè)崗位是環(huán)境工程設(shè)計工程師、安裝調(diào)試工程師、環(huán)境修復(fù)工程師和銷售工程師等，旨在培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境工程設(shè)計與運營管理能力。其次，根據(jù)崗位需要具備的專業(yè)能力，制定了相應(yīng)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。工程流體力學(xué)這門課要求學(xué)生掌握流體力學(xué)的基本理論、基本計算方法、基本實驗技能以及在工程實際中的初步應(yīng)用。通過該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生初步具備分析和解決實際流體力學(xué)問題的能力，能夠從事環(huán)境工程設(shè)計行業(yè)的技術(shù)研發(fā)、工藝控制等，培養(yǎng)具有實踐能力和創(chuàng)新精神的應(yīng)用人才。
1． 2 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
工程流體力學(xué)這門課現(xiàn)階段使用的教材是冶金工業(yè)出版社謝振華主編的《工程流體力學(xué)》( 第4 版) ，該教材系統(tǒng)地闡述了流體力學(xué)的基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用，主要內(nèi)容包括: 流體靜力學(xué)基礎(chǔ)、流體動力學(xué)基礎(chǔ)，黏性流體運動及其阻力計算，有壓管流與孔口、管嘴出流，明渠均勻流與堰流，泵與風(fēng)機(jī)、工程流體力學(xué)應(yīng)用實例等。通過該課程的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生初步具備分析和解決實際流體力學(xué)問題的能力，并為學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程、從事專業(yè)技術(shù)工作和進(jìn)行科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。
《工程流體力學(xué)》理論性強(qiáng)，概念抽象，然而高等學(xué)校工程流體力學(xué)課程的學(xué)時一直在壓縮。同時學(xué)習(xí)工程流體力學(xué)這門課之前，學(xué)生已經(jīng)完成了高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等相關(guān)課程的學(xué)習(xí)。這就要求我們優(yōu)化《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容，避免不必要的重復(fù)，利用有限的學(xué)時，深化工程流體力學(xué)課程的主要內(nèi)容，滲透前沿知識，應(yīng)對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求。所以在組織課堂教學(xué)內(nèi)容時，結(jié)合高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等的教學(xué)內(nèi)容及其與《水污染控制工程》及《大氣污染控制工程》等后續(xù)主干課程間的緊密，對工程流體力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重整，適當(dāng)弱化了與高等數(shù)學(xué)及大學(xué)物理重復(fù)部分繁難公式的推導(dǎo)和微元運動的分析，重點講授基本概念、公式的物理意義、應(yīng)用條件和各項參數(shù)的含義方面的內(nèi)容，增加與環(huán)境工程專業(yè)知識相的內(nèi)容介紹。教會學(xué)生如何把基礎(chǔ)理論應(yīng)用在環(huán)境保護(hù)與環(huán)境污染治理中，以此拓寬學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生理論實際，利用理論知識解決實際問題的能力。如流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)部分，略去其中關(guān)于微分方程及其積分的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，重點講授流體靜力學(xué)基本方程、伯努利方程等的適用范圍、物理意義、各參數(shù)的應(yīng)用條件; 同時，結(jié)合流體力學(xué)實驗中測壓管的使用，使學(xué)生更好地理解伯努利方程中位置水頭、壓強(qiáng)水頭和速度水頭的概念及他們之間的關(guān)系。以環(huán)境工程中的實際工程( 例如城市排水管道、市政污水處理廠、學(xué)校污水處理站) 為例，對孔口管嘴、有壓管流、明渠流、泵與風(fēng)機(jī)等應(yīng)用流體力學(xué)的部分進(jìn)行講解，可以使學(xué)生對流體力學(xué)理論在環(huán)境工程實踐領(lǐng)域的工程應(yīng)用有深刻的認(rèn)知。當(dāng)前，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)值模擬建模技術(shù)的提高，計算流體力學(xué)( CFD) 對流體力學(xué)理論的發(fā)展起到重要作用，在流體力學(xué)的教學(xué)過程中可以增加2 ～ 4 學(xué)時關(guān)于計算流體力學(xué)技術(shù)的介紹，不僅可以轉(zhuǎn)化學(xué)生思維方式、拓展學(xué)生學(xué)術(shù)視野，還可以為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)深造奠定基礎(chǔ)。
2 教學(xué)方法的改革
2． 1 體驗式教學(xué)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)
培養(yǎng)應(yīng)用型人才要求培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和實踐性，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。而傳統(tǒng)教學(xué)模式往往不利于學(xué)生自我身份構(gòu)建、自我任責(zé)及主觀能動性的發(fā)揮，缺乏對學(xué)生能力的培養(yǎng)和鍛煉。因此在教學(xué)中要以學(xué)生為主，加強(qiáng)基于能力的培養(yǎng)。為此在教學(xué)中實行“學(xué)生講、老師聽”的換位學(xué)習(xí)模式，即將學(xué)生劃分小組，每組擬定一個與流體力學(xué)相關(guān)的工程案例作為研究課題，組內(nèi)學(xué)生分工合作分別進(jìn)行文獻(xiàn)查詢、資料整理、演示文稿制作等工作，后在每堂課前走上講臺講解該小組的演示文稿。報告結(jié)束后，教師組織引導(dǎo)學(xué)生參與討論，可隨機(jī)向匯報組成員提問。通過這樣的體驗式教學(xué)方式，可以發(fā)揮學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性，使學(xué)生在有限的學(xué)時內(nèi)拓展知識面，同時鍛煉學(xué)生語言表達(dá)能力、動手能力和團(tuán)隊合作能力。
2． 2 打破單一驗證性實驗教學(xué)，加大綜合性、創(chuàng)新性實驗比例，提高學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)
工程流體力學(xué)是一門理論和實踐并重的學(xué)科，實驗教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生基本操作技能、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、理論實際的能力。然而原有的工程流體力學(xué)實驗課內(nèi)容相對簡單，缺少設(shè)計性和研究性，而且學(xué)生對實驗前的準(zhǔn)備工作不夠了解，容易忽略對學(xué)生實驗全局設(shè)計思路的考核。因而引入綜合性的實際工程模擬類實驗，讓學(xué)生真正參與整個研究過程( 課題確定、查閱文獻(xiàn)、確定實驗方法、前期試劑儀器的準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)測定、結(jié)果處理到實驗報告的完成) ，有助于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。
2． 3 引入實際工程案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力
工程流體力學(xué)是環(huán)境工程專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，如何在有限的課時內(nèi)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生對環(huán)境工程設(shè)計與運營管理本質(zhì)的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識解決實際環(huán)境問題的能力，對于培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才至關(guān)重要。因此，在教學(xué)過程中引入切身相關(guān)的實際工程案例，利用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和方法對其剖析，激發(fā)學(xué)生求知欲和自主性，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。如在學(xué)習(xí)粘性流體運動及其阻力計算的內(nèi)容時，可以將學(xué)生實習(xí)的污水處理廠作為案例進(jìn)行分析。以污水處理廠中的格柵、沉砂池、曝氣池、二沉池、纖維轉(zhuǎn)盤濾池和消毒池等不同處理單元為對象，分析計算其沿程阻力損失和局部阻力損失，從而將學(xué)生在課堂上所學(xué)的理論知識與實踐中見到的工程體系結(jié)合起來，終深化學(xué)生對流體力學(xué)理論知識的認(rèn)知深度，明確其在工程上的適用范圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識用以解決實際工程問題的主動性。
3 考核方式的改革
在培養(yǎng)方案和教學(xué)內(nèi)容改革的基礎(chǔ)上，考核方式也應(yīng)做相應(yīng)調(diào)整。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型的背景下，結(jié)合實際發(fā)展，將工程流體力學(xué)的成績設(shè)置為3 部分: 期末考試占60%，實驗成績占20%，平時成績占20%。其中平時成績主要依據(jù)學(xué)生課堂參與度，課下作業(yè)完成情況，以及分組對實際工程中流體力學(xué)應(yīng)用的講解進(jìn)行打分，由此評價學(xué)生積極主動性和團(tuán)隊合作能力。實驗成績主要依據(jù)學(xué)生對流體力學(xué)基本實驗過程中的參與及表現(xiàn)打分，以此評定學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。期末考試采取開卷形式，試卷命題中多以結(jié)合實際工程案例的綜合題為主，防止學(xué)生死記硬背流體力學(xué)公式，使其真正將所學(xué)知識應(yīng)用到解決實際問題中去。
4 結(jié)語
目前，隨著國內(nèi)對環(huán)境問題重視程度的提高，對于專業(yè)型人才的需求也在逐年增加。應(yīng)用型人才培養(yǎng)是要塑造全面、具有可持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新能力的人才。所以在這樣的轉(zhuǎn)型背景下應(yīng)加強(qiáng)雙師型隊伍建設(shè)，使從事相關(guān)教學(xué)的教師“走出去、走回來”，具備理論教學(xué)的素質(zhì)的同時也應(yīng)具備實踐教學(xué)的素質(zhì)，在有限的時間內(nèi)，提高學(xué)生的全面素質(zhì)，培養(yǎng)真正的環(huán)境工程應(yīng)用型人才。