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，嚴重制約了經(jīng)濟、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散問題、流體在管路中的輸運問題均離不開工程流體力學的基本知識。因此，對于環(huán)境工程專業(yè)來說，工程流體力學是重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，其教學質(zhì)量的優(yōu)劣，在一定程度上會影響環(huán)境工程專業(yè)學生的專業(yè)知識架構(gòu)和從業(yè)能力，進而影響到畢業(yè)生的就業(yè)質(zhì)量。然而地方院校環(huán)境工程專業(yè)工程流體力學課程的學時一直在壓縮，工程流體力學的內(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)化學院環(huán)境工程專業(yè)的實際情況出發(fā)，對工程流體力學課程基于能力培養(yǎng)的課程體系建設(shè)進行思考，對該課程的教學內(nèi)容、教學方法及考核方式進行了探討改革和實踐。希望以此提高我校工程流體力學課程的教學質(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 教學內(nèi)容的改革
1． 1 優(yōu)化培養(yǎng)方案
“工程流體力學”是研究流體本身的靜止狀態(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)律的一門學科，其主要由流體靜力學、流體運動學和流體動力學三部分組成［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習。因此，工程流體力學教學過程的改革和創(chuàng)新有助于培養(yǎng)學生的專業(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?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)境修復工程師和銷售工程師等，旨在培養(yǎng)學生的環(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。工程流體力學這門課要求學生掌握流體力學的基本理論、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。通過該課程的學習使學生初步具備分析和解決實際流體力學問題的能力，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)整教學內(nèi)容
工程流體力學這門課現(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》( 第4 版) ，該教材系統(tǒng)地闡述了流體力學的基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用，主要內(nèi)容包括: 流體靜力學基礎(chǔ)、流體動力學基礎(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，泵與風機、工程流體力學應(yīng)用實例等。通過該課程的學習可以使學生初步具備分析和解決實際流體力學問題的能力，并為學習后續(xù)專業(yè)課程、從事專業(yè)技術(shù)工作和進行科學研究打下良好的基礎(chǔ)。
《工程流體力學》理論性強，概念抽象，然而高等學校工程流體力學課程的學時一直在壓縮。同時學習工程流體力學這門課之前，學生已經(jīng)完成了高等數(shù)學、大學物理等相關(guān)課程的學習。這就要求我們優(yōu)化《工程流體力學》課程教學內(nèi)容，避免不必要的重復，利用有限的學時，深化工程流體力學課程的主要內(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內(nèi)容時，結(jié)合高等數(shù)學、大學物理等的教學內(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，對工程流體力學的教學內(nèi)容進行了重整，適當弱化了與高等數(shù)學及大學物理重復部分繁難公式的推導和微元運動的分析，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。教會學生如何把基礎(chǔ)理論應(yīng)用在環(huán)境保護與環(huán)境污染治理中，以此拓寬學生的知識面，培養(yǎng)學生理論實際，利用理論知識解決實際問題的能力。如流體靜力學和流體動力學部分，略去其中關(guān)于微分方程及其積分的數(shù)學推導，重點講授流體靜力學基本方程、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)合流體力學實驗中測壓管的使用，使學生更好地理解伯努利方程中位置水頭、壓強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、學校污水處理站) 為例，對孔口管嘴、有壓管流、明渠流、泵與風機等應(yīng)用流體力學的部分進行講解，可以使學生對流體力學理論在環(huán)境工程實踐領(lǐng)域的工程應(yīng)用有深刻的認知。當前，隨著計算機技術(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( CFD) 對流體力學理論的發(fā)展起到重要作用，在流體力學的教學過程中可以增加2 ～ 4 學時關(guān)于計算流體力學技術(shù)的介紹，不僅可以轉(zhuǎn)化學生思維方式、拓展學生學術(shù)視野，還可以為學生進一步學習深造奠定基礎(chǔ)。
2 教學方法的改革
2． 1 體驗式教學，提高學生的綜合素質(zhì)
培養(yǎng)應(yīng)用型人才要求培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性和實踐性，提高學生的綜合素質(zhì)。而傳統(tǒng)教學模式往往不利于學生自我身份構(gòu)建、自我任責及主觀能動性的發(fā)揮，缺乏對學生能力的培養(yǎng)和鍛煉。因此在教學中要以學生為主，加強基于能力的培養(yǎng)。為此在教學中實行“學生講、老師聽”的換位學習模式，即將學生劃分小組，每組擬定一個與流體力學相關(guān)的工程案例作為研究課題，組內(nèi)學生分工合作分別進行文獻查詢、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，教師組織引導學生參與討論，可隨機向匯報組成員提問。通過這樣的體驗式教學方式，可以發(fā)揮學生的積極性和創(chuàng)新性，使學生在有限的學時內(nèi)拓展知識面，同時鍛煉學生語言表達能力、動手能力和團隊合作能力。
2． 2 打破單一驗證性實驗教學，加大綜合性、創(chuàng)新性實驗比例，提高學生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)
工程流體力學是一門理論和實踐并重的學科，實驗教學可以培養(yǎng)學生基本操作技能、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、理論實際的能力。然而原有的工程流體力學實驗課內(nèi)容相對簡單，缺少設(shè)計性和研究性，而且學生對實驗前的準備工作不夠了解，容易忽略對學生實驗全局設(shè)計思路的考核。因而引入綜合性的實際工程模擬類實驗，讓學生真正參與整個研究過程( 課題確定、查閱文獻、確定實驗方法、前期試劑儀器的準備、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)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，提高學生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。
2． 3 引入實際工程案例，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力
工程流體力學是環(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)學生的學習興趣，加強學生對環(huán)境工程設(shè)計與運營管理本質(zhì)的認識，培養(yǎng)學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，在教學過程中引入切身相關(guān)的實際工程案例，利用所學的基礎(chǔ)理論和方法對其剖析，激發(fā)學生求知欲和自主性，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。如在學習粘性流體運動及其阻力計算的內(nèi)容時，可以將學生實習的污水處理廠作為案例進行分析。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，從而將學生在課堂上所學的理論知識與實踐中見到的工程體系結(jié)合起來，終深化學生對流體力學理論知識的認知深度，明確其在工程上的適用范圍，激發(fā)學生學習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應(yīng)用的講解進行打分，由此評價學生積極主動性和團隊合作能力。實驗成績主要依據(jù)學生對流體力學基本實驗過程中的參與及表現(xiàn)打分，以此評定學生發(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，防止學生死記硬背流體力學公式，使其真正將所學知識應(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)加強雙師型隊伍建設(shè)，使從事相關(guān)教學的教師“走出去、走回來”，具備理論教學的素質(zhì)的同時也應(yīng)具備實踐教學的素質(zhì)，在有限的時間內(nèi)，提高學生的全面素質(zhì)，培養(yǎng)真正的環(huán)境工程應(yīng)用型人才。