泵与风机课程教学方法改革实践与分析-小结

论文导读：
摘要：为进一步贯彻我校2008版教学大纲中热能动力工程专业本科人才的培养方案，落实“培养基础扎实，知识面宽，能力强、素质高，具有一定创新能力、较强实践能力和良好发展潜力的高级专门人才”的培养目标，根据“厚基础，重实践，强能力”的人才培养要求，针对泵与风机课程的教学要求和特点，在教学方法和考核方式上进行了有益的尝试，取得了良好的教学效果。
关键词：热能动力；泵与风机；教学改革
1674-9324（2012）08-0171-02
一、厚基础
泵与风机是热能动力工程专业的一门重要的基础课程，其主要任务是使学生掌握泵与风机的基本原理、性能、结构和运行调节等方面的必要知识，以及基本的泵与风机性能试验技术，为今后从事专业技术工作和科学研究打下必要的基础。该课程要求掌握叶片式泵与风机的基本理论、性能曲线、相似理论、泵内汽蚀现象、运行与调节等基本内容；理解泵与风机的结构及平衡、密封问题，以及泵与风机的选择；重点掌握速度三角形、能量方程式、叶片出口安装角对理论能头的影响、泵与风机性能曲线与管路性能曲线、运行工况点及影响因素、等效相似三定律、比转速、允许吸上真空高度或允许汽蚀余量与允许几何安装高度间的关系、提高泵抗汽蚀性能的措施、串并联运行特性、变速调节和非变速调节方式及其经济性等核心。对于重点内容，教学中注重对基本概念和基本原理的深层次剖析，通过反复举例加强理解；同时，采用讨论式或研究式教学法，鼓励学生提出观点或讲解，其他同学参与讨论，最后由教师进行点评，分析其中的优点与不足，提高了学习兴趣和效果。另外，对于较难理解和容易出错的知识点，通过加强平时测验，促进了日常对知识的积累和复习，做到有问题及时发现、及时解决。由于教学内容具有与实际密切相关的特点，因此在教学中采用了由多媒体、教学录像、仿真模型和实物模型相结合的辅助教学方式，通过现场观摩和学习等直观认识，进一步增强了理性认识，如多级泵的内部结构、离心风机和轴流风机的静叶调节结构、轴流风机的动叶调节结构等。同时，在实物和仿真模型教学中，除教学大纲的要求外，对于当前应用广泛的其他类型的泵与风机也进行了介绍，如液环泵、螺杆泵、带有增速齿轮的液力偶合器、射流泵等，进一步拓宽了知识面。
二、重实践
实践是检验真理的唯一标准，在实践中运用理论知识剖析问题是学习效果检验和再提高的有效手段，也是理论知识付之实践的必然途径。实验教学作为这一转换过程，起着不可替代的作用，因此，实验教学中要求学生必须保持严谨的科学态度，勤于观察思考，认真对待每一实验环节，避免走过场，同时，任课教师参与其中，加强与学生间的互动。课程要求的实验有离心式风机进气实验和离心式水泵性能实验。在这些实验中，要求熟悉离心式泵与风机的启动和停止步骤，掌握性能参数的测定、计算方法和性能曲线的绘制，明确泵与风机性能参数的变化规律，掌握实验测量方法及仪器仪表的使用与操作。虽然实验属于验证性的，但也包含了许多知识要点，这都需要从理论上进行深刻理解，否则，不可能很好地完成实验任务。如离心式风机进气实验中，布置在风机集流器入口和风机入口前的静压测点其用途有何不同；进气实验装置入口处为何要装有集流器，稳流栅对静压测量有何影响；风机全压、动压和静压如何计算，风机静压与测点静压有何区别。离心式水泵性能实验中，为何泵在启动前要注水，停泵时也要闭阀停泵；离心泵进出口的真空表和压力表的作用是什么，流量变化时仪表参数如何变化及其原因；为何要对实验所得测试及计算结果采用转速相似定律进行换算。上述中的多个问题都可以通过实验观察到，因此在实验前或实验中对学生提出上述问题，并进行引导，实验中要求细心观察、认真思考。通过将实验现象和理论学习进行有机结合，达到了“理论—实践—理论”的逐步提高，实验报告书的整体质量也明显地反映了这一点，起到了事半功倍的效果。另外，注重对实验中的边缘现象进行深层次的挖掘，力求促进学生的发展能力和创新能力的培养。如在离心泵性能实验中，在绘制扬程和效率性能曲线时，对应泵出口阀门接近全开状态时，有1～2组数据严重偏离其他数据，性能曲线突然开始“陡降”。此时，这些实验数据是否属于坏点、要不要进行剔除，都可以展开讨论，充分发挥学生的主观能动性。然后，教师再结合大流量区容易发生的汽蚀现象及性能曲线的“断裂”特征，让学生去判断此时是否出现了汽蚀现象，从而说明数据的有效性。而且对于有兴趣的同学，可单独进行离心泵汽蚀状态下的性能与噪声特性实验，进而获得汽蚀状态下离心泵其他参数的变化特征。这些现象的思考和分析也是培养学生科学思考问题和获得正确结果的关键之处，在此过程中，学生的创新能力得到了很好的锻炼。
三、强能力
“强能力”作为人才培养的第三个要求，也是最核心的内容，更是培养具有创新型人才不可或缺的必然要求。实际中，碰到的现实问题相对复杂、影响因素众多，如何根据实际现象提炼出科学问题，抓住其主要矛盾，进而达到解决问题的目的，这既需要具备深厚的基础知识，更需要一定的综合运用和分析能力。因此，教学中注重能力的培养和提高就显得至关重要。能力的提高依赖于对基本理论的完全理解和灵活运用，因此，在教学中加强了对基本概念或理论的深入剖析，通过实例分析进一步提高了理论联系实际的能力。如管路性能曲线这一概念，是指管路系统能头与通过管路中流量的关系曲线，以泵为例，即把单位重力流体自吸入容器表面输送至压出容器表面所需作的功。虽然教科书给出了表达式，但若将泵的吸入管路阻力作为泵的组成部分，同学很容易理解泵性能曲线的变化，但却不清楚管路系统性能曲线如何变化；而且，对于实验室的实际系统，多数同学并不能正确地确定管路性能曲线。这反映出对于这一基本概念并未完全理解，因此，在教学中通过说明“工况点不变”这一核心内容，就可以清晰地从图中反映出管路性能曲线的变化，而且易于理解。又如变速调节中的相似工况点概念，变速前后的运行工况点不一定是相似工况点，这与实际管路性能曲线有关；若管路性能曲线通过原点，这二者是相似的，否则需要利用相似抛物线来确定相似工况点；而且，泵的管路性能曲线有论文导读：，如何确定其运行工况点的关系；又如，动叶可调轴流风机运行中常见的叶片调节不同步现象所引起的性能曲线变化等。上述问题的讲解和分析，在增加学习兴趣的同时，又促进了学生发展能力和创新能力的培养和锻炼。四、完善考试方法考试作为检验教学成效的一种有效手段，其考核内容和方法应全面反映教和学、理论学习和实践应用
可能通过原点，而风机的管路性能曲线有可能不过原点，这可通过举例加以说明，做到实际问题实际分析，避免生搬硬套。另外，对于有关教学内容，可适当、适时进行拓宽。如在讲授两泵并联运行时，对于实际中常见的抢风抢水现象，结合实例可从原理上进行分析；又如变频调节虽然具有明显的节能效果，但需从初投资和节能效益两个方面，说明其调节范围并不适于整个符合范围。而且，对于实践中尚待解决或深入研究的问题，结合自身的科研进展进行了相关说明。如切割定律反映的是切割前后对于工况点的关系，并非切割前后运行工况点的对应关系，如何确定其运行工况点的关系；又如，动叶可调轴流风机运行中常见的叶片调节不同步现象所引起的性能曲线变化等。上述问题的讲解和分析，在增加学习兴趣的同时，又促进了学生发展能力和创新能力的培养和锻炼。

四、完善考试方法

考试作为检验教学成效的一种有效手段，其考核内容和方法应全面反映教和学、理论学习和实践应用等各个环节。为此，泵与风机课程改变过去单纯采用闭卷考试的方法，从内容到形式上进行了多方面尝试，探讨了多种教学环节有机结合的考试方法，力求反映教学全过程。考试方法上，采取开卷方式，试卷中将必要的复杂公式附在试卷上，或给出相关提示，或可通过翻阅课本或笔记进行查找，避免死记硬背、生吞活剥的学习方式，将考核重点放在知识的应用能力和分析能力上面。为此，在符合教学大纲要求的前提下，试卷内容上做了以下几方面的变化：一是将实验教学内容纳入考核范围，分值为15%～20%，内容包括实验现象和参数变化的分析、仪器的测量原理和用途等，旨在考察实验基本原理和理论联系实际的掌握情况；二是简答题中增加综合型和分析型题目的比例，某些小题的考核内容不再仅限于某一节或某一章中，而是涉及多个章节中的知识点，旨在考察学生知识的全面掌握和综合运用能力，分值为15%～20%；三是计算题中，提高理论联系实际较强或综合型题目的比例，分值为20%，旨在考察综合运用知识解决复杂问题的能力。从实施效果来看，整体水平较往年有明显提高，取得了预期效果，表现在：基础理论掌握情况良好，实践能力明显改善，综合分析能力有所增强，并涌现出一些勤于思考、另辟蹊径解决问题的同学，促进了学生发展能力、实践能力和创新能力的培养。
总之，通过泵与风机教学方法和考试方式的改革，目的是将教学过程的各环节贯穿于培养创新型人才之中，从而促进教学效果和人才质量的全面提高。
参考文献：
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基金项目：华北电力大学2010年教改项目