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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇工程流體力學論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：流體力學；課程教學；課程考核；改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）17-0091-03
《流體力學》是我校環境工程專業一門重要的基礎理論課程。流體力學是應用力學的一個分支，它以物理學為基礎，力學為依據，以數學、科學實驗及計算機為工具，研究流體平衡和運動的基本規律，以及流體與固體的相互作用力。作為一門實用的工程科學，流體力學有比較完整的體系，它不但可以獨立解決一些工程實際問題，而且可以為學習多種工程專業課打下必要的基礎。其任務在于使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，并對后續專業課程的學習以及將來從事相關專業的工作和科研打下良好的基礎。多年來，流體力學的教學內容主要是經典的流體力學理論和傳統的實驗分析方法，偏重于理論分析，教學內容比較抽象和單一，不能反映當前流體力學學科發展的趨勢，不利于拓寬學生的知識面、提高學生的學習能力和創新能力。具體可以概括為以下幾點：
1.流體力學的教學大綱不適應高等教育改革發展的需要，對教學目標和教學基本要求的定位不準，與培養目標的要求不太一致。
2.流體力學教學與環境工程其他專業課程結合不緊，導致許多畢業生在從事環境工程過程中感覺到流體力學對環境工程的指導作用不明顯。
3.流體力學中的部分概念與化工原理中的內容相重復。
4.流體力學教材中缺乏反映近代科技成果的新內容和流體力學的新發展，與現代科學技術的發展聯系不緊密。
5.教學方法和教學手段沒有考慮到學生主體。
6.流體力學教學中沒有引入演示實驗，將其中抽象的物理過程和物理圖像形象化、直觀化，學生不容易深刻理解和掌握。
7.成績評定形式單一，不能全面地考核學生所學知識和綜合運用知識的能力。考核形式基本上是通過學期末的一次性閉卷考試完成，試卷題型也大都為考察課程主要知識內容點的選擇題、填空題、計算題、證明題等，這種考核形式有引導學生死記硬背的傾向，缺乏對學生綜合應用能力與創新能力的考核。
這些問題的存在導致在學生心目中，流體力學似乎沒有其他專業課重要，是一門可學可不學的課程。因此，傳統的教學大綱、教學內容、教學方式、成績評定不能適應流體力學教學的需要，必須進行適當地改革，構建面向工程的教學體系，注重實踐環節訓練，搭建能力培養平臺，建立更科學的考核機制，以適應形勢的變化發展。目前，我國高校所使用的流體力學教材主要有毛根海編著的《應用流體力學》、李玉柱、苑明順編著的《流體力學》、丁祖榮編著的《流體力學》、汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學》。我校選用汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學》作為指定教材。2012年，在認真梳理流體力學、化工原理及環境工程相關學科教學內容與環境工程專業培養目標的基礎上，對流體力學教學大綱進行了修訂、對教學手段進行改進，制作完成了與汪楠、陳桂珍主編的《工程流體力學》相配套的多媒體課件，并在教學中投入使用，取得了良好的教學效果。
一、修訂教學大綱
根據環境工程專業培養目標修訂原有的教學大綱，使教學目標的工科特色更加明顯。
二、改革教學內容
1.刪減與化工原理重復的內容，對這部分知識點，把講授的重點放在深化和提高上。
2.將流體的物理性質、靜力學、動力學、水頭損失和水力計算作為教學的重點。
3.大幅增加適應環境工程實踐需要的內容，引入一些環境工程案例，讓同學們未進入社會就能體會到流體力學對環境工程的指導作用
三、改革教學方法
新生入學開始就召開師生見面會，讓學科負責人講解專業培養方案，有經驗的教師教授如何進入大學里的學習狀態，引導新生盡快適應大學的教育環境和人文環境，樹立全面人才培養的理念以及與之對應的教學模式、考核體系等內容。讓新生對自己的大學生活作全局規劃，從獲得知識、提高專業技能的方式方法上不斷開拓思維，尋求自己的努力方向。改變傳統的“注入式”傳授知識的教學方法，采用注重培養實踐能力的教學方法，針對具體教學內容，靈活采用內容講授、課堂討論、雙向交流、問題思考、習題訓練、器材設計與制作、企業觀摩考察等多種形式，使學生能較好地掌握流體力學的基本概念、基本規律，掌握分析解決流體力學問題的方法和思路，并使解決問題的能力得以提高。每次上新的章節時，先提出一些與環境工程實踐密切相關的問題，然后告訴學生這一章節要學習的內容，通過這些內容的學習，就可以運用所學的相關知識解決這些實際問題，讓學生帶著問題學習，就不會盲目地學，激發學習的興趣。如在流體的物理性質一章導入的階段提出“為什么經驗豐富的司機，總是要發動機預熱一段時間后才開始行駛”？在流體靜力學章節以“為什么點滴吊瓶的液體逐漸減少時而藥液的流速卻不變”？流體動力學中以“為什么飛機的頭部有一根長長的針狀物”等來導入。學完一個章節后，再告訴他們由于課堂教學時間有限，還有很多問題的解決需要更多的知識，引導大家自學。特別是課程教學已經過半以后，學生的基本流體力學知識有些儲備后，要鼓勵、啟發、指導有興趣的同學做一些拓展性的學習和思考，參與老師的科研或自己做些發明創造，如教學模具、實驗器具等科技作品，培養學生的創新能力和解決實際問題的能力。這時我會帶些有興趣的同學到污水處理廠、環保科技公司去參觀考察，了解企事業的技術需求和科技難題，和同學們一起思考探索問題的解決方案。針對流體力學中的概念和規律比較抽象和枯燥的特點，采用多媒體輔助教學與傳統教學方式相結合的教學手段，綜合運用圖像、文字、動畫等展現圖文并茂的教學內容，運用視覺效應加強教學效果、擴大知識面。例如，流體動力學章節中講述流線的性質時，我引入草原上的老鼠在夏天躲在洞穴里納涼的圖片。洞穴靠下風口堆了一個土包，外面涼爽的風能吹進洞穴，若下風口沒有土包，涼風進不去。以這種生動的形式展現課程內容，而不是簡單地播放幻燈片。學生不僅學到了知識，而且感受到知識的生動有趣性。對于重點內容，要嚴格進行板書推導，一方面有利于學生理清思路；另一方面，有利于培養學生嚴謹的科學作風，不能簡單地把熱熱鬧鬧當做生動有趣。對一些工程或生活中碰到的案例或常識，也不太容易做課堂實驗時，可以通過一些課件來模擬。將理論知識與視頻、動畫、工程案例、生活常識相結合，調動了同學們的學習激情，使其從被動式聽課轉變為主動式欣賞知識。如在流體動力學章節，我引入了美國南北戰爭時期的彼得斯堡戰役的一段視頻：講述一個叫普萊曾茨的士兵，運用流體力學知識解決地道通風的問題，巧妙地將叛軍的防御陣地炸毀。這些視頻、動畫、案例中的氛圍、情景不僅啟發了他們的思維，更讓他們享受到聽課的樂趣，激發了其學習的積極性。
四、引入演示實驗
整合現有的實驗中心、環境工程實驗室、環境科學實驗室的資源，自行搭建或購置一些演示實驗裝置，將演示實驗引入流體力學課堂，使流體力學中抽象的物理過程和物理圖像變得形象、直觀和可信，使教學內容更有表現力，便于學生深刻理解和掌握。若暫時沒有條件，也要積極引入一些相關實驗或實例的視頻，播放給同學們學習。如伯努利方程式是流體力學教學中的一個難點，非常抽象。因此，在學習這部分內容時，我就在課堂上做些表面上看起來匪夷所思的實驗，但卻可以用伯努利方程式很容易解釋這種現象。例如嘴用力吹一個漏斗，乒乓球而不落地。學生非常驚詫這個現象，立刻想知道為什么會這樣，學習的積極性立刻被調動起來。然后在黑板上畫出示意圖，再用伯努利方程式解釋，學生就會理解透徹、記憶深刻。
五、加強素質拓展
鼓勵學生積極與工程、生活、生產實際相結合，制作小發明小創造，參與科學研究、社會調查等。如在教學過程中，我多次組織學生參與各類科研論文大賽、發明大賽，取得了不錯的成績。通過這些鍛煉，不僅加深了學生對課程的理解，更重要的是培養了學生的能力，增強了學生的自信心。積極組織學生參與本科生創新創業訓練計劃、優秀畢業論文培育計劃、大學生科研論文大賽、大學生專利發明大賽以及環境與健康協會等；參與污水處理廠、環保部門、環保企業及各類生產單位的科研、生產工作。通過創建實習基地、培訓基地、現場調研、技術咨詢、項目合作等形式，獲得與流體力學有關的技術難題。再以這些問題為范例，通過現場考察、技術交流、故障診斷、問題分析、解決方案、實施效果等環節，供學生學習參考。不僅解決了工程實際問題，而且開闊了學生的視野。讓學生預先進入工作角色，以業務需求帶動求知欲望。只有在實際工作中，學生才能對專業知識的應用、交叉學科之間的作用以及教學科研的關系有越來越明晰的認識，對于專業課程的學習重點、專業知識的獲取有更明確的思路。
六、改革考核方法
教學內容、教學方法與教學手段的改革，必須與課程考核方法的改革相配套。為了提升考核環節對于人才培養的支撐度，推動教學理念與內容、方式與方法的變革，切實發揮課程考核對教學效果的檢驗與評價作用，我校于2011年制定了本科生課程考試管理辦法，2013年制定了全面提高本科教學質量的實施意見，2014年學校啟動教學考核改革試點工作，《流體力學》是我校第一批立項的課程考核改革試點課程。在新的考核方案中，我更加注重學生對基本概念、基本規律的理解，學生分析、解決實際問題的能力。實行過程化考核、多種形式的考核。全面考察學生對知識的掌握程度、概括能力和綜合應用水平。可以單元測試時采用開卷考試，期末考試采用半開卷考試，試題有一半是自己出的試題。考核試題中的開發性試題就是用所學流體力學知識解釋、處理日常生活、工程中的現象等。
1.豐富考核方式。緊扣課程目標，選擇能夠全面衡量學生學習效果的考核方式。將筆試、討論、口試、項目設計、調查報告等多種形式相結合，將知識理論識記的考察與分析解決問題能力的檢驗并重，對學生進行系統地評價。
2.強化全程評價。把課程考核貫穿于教學的全過程，將過程評價與終結評價相結合，設計不同階段、不同方式考核的分值比例，對學生的學習效果進行有效評價，改變“一考定成敗”的現象，扭轉“期末突擊死記硬背”的不良學風。過程考核在評定學生綜合素質和能力的同時，加強了對學生學習態度等非智力因素的考察，分課堂表現和課下表現，各占總成績的10%。過程考核成績占總成績的30%，期末考核占總成績的50%。過程考核有章節考核、期中考核和歸納總結考核。章節考核分3次進行，考核形式為開卷，每次5分，滿分為15；期中考核，考核形式為開卷，滿分為10分。每次考核用兩套試題，一半學生用A試題，一半同學用B試題，學生預先不知道自己拿到何種試題；歸納總結能力考核，學生根據自己對課程的把握、見解出一份合適的試卷，教師據此評分，滿分為5分。期末考核的考試形式為半開卷（一張復習紙的開卷考試），試題范圍覆蓋教學大綱，沒有課本中能直接找到的概念性記憶性試題，但又要熟記并靈活運用課本知識，強調知識的綜合應用和實踐運用。題型包括選擇題、計算題、作圖題、項目設計型和開放性試題。建立電子試題庫，實行抽題組卷，實現教考分離。試題庫中有一半是學生出的試題（由教師篩選出優質的試題，或稍作修改），一半為教師出的試題。
3.優化考核內容。以促進學生全面發展為原則，選擇考核內容。在評定學生對基礎知識、基本理論和基本技能的同時，突出對學生分析解決問題、動手能力及綜合素質的考察。采用體現創新特點的考試題型，以適應學科專業與相關行業發展的新要求。堅持合理性原則，考核內容的選擇符合考核課程目標的要求。理論知識考核的重點為課程知識體系中核心要點、基本原理的理解與運用；實踐知識方面突出對操作流程的熟悉程度、實踐結果分析運用能力的檢測；綜合素質方面的考察堅持以能否有效支撐專業發展為標準。課程考核綜合考慮各方面因素，首先是課堂表現，即學習態度，考核實行扣分制，滿分為10分。如上課曠課、玩手機、聽音樂、交頭接耳等，第一次扣1分，第二次扣2分，第三次扣5分，四次以上全扣。其次是作業考核，滿分為10分。作業次數為7，交1次作業得1分，總作業次數分為7；質量分為3，視工整度、正確率給分。
4.暢通信息反饋。考核結果及時上網公布，學生可以查看自己的考核成績，對自己前段時間的學習效果有一個清醒的認識，及時調整學習態度、學習方法，激發學生學習的主動性與積極性。切實發揮課程考核對教學效果的檢驗與評價作用，對教學內容與方式改革的推動作用，對學生學習投入的引導作用，促進本科教學質量的不斷提高。在教學過程中，選擇適當時機向學生征求關于教學方法、考試考核模式等方面的意見或建議，以及前段時間學習的感受，我再根據學生反饋來的信息，及時調整教學方法、手段、進度等，認真處理好教與學的關系。并根據學生的意見、可采納程度、對教學的關注程度進行打分，并計入該門課程的平時成績。
七、結束語
流體力學是一門系統性、理論性很強的應用力學課程，體現了力學、數學、物理等交叉學科在工程中的應用。因此，如何將知識傳授與提高學生應用能力、培養學生科研意識、適應社會需求相兼顧，對于教師自身素質、教學水平和教學方法是一個嚴峻的挑戰。以環境工程專業學生流體力學的工程應用能力及創新能力為目標進行教學改革，并對考核方式、內容、過程和反饋進行配套改革，推動教學理念、方法的變革。加強學生學習的積極性和主動性，對所學知識的理解和應用，真正掌握相關知識，為日后工程，科研和工作打下良好基礎。
參考文獻：
[1]王燁，李亞寧.流體力學實踐教學改革網絡體系的構建[J].力學與實踐，2013，35（3）：89-91.
[2]謝翠麗，倪玲英.工程流體力學本科課程引入CFD教學的探討[J].力學與實踐，2013，35（3）：91-93.
關鍵詞：工程流體力學；教學改革；實踐；計算流體力學
中圖分類號：H191
工程流體力學是建筑環境與設備工程和土木工程等專業的一門主干專業基礎課，是后續課程如建筑給排水、流體輸配管網、暖通空調等課程的基礎，也是開拓專業不可缺少的技術基礎理論學科。但是長期以來，工程流體力學一直是老師認為最難教、學生認為最難學的課程，因此如何提高工程流體力學課程教學質量，激發學習興趣，加強能力培養，是目前迫切需要解決的問題。
在強調節能、注重環保的今天，面對未來生產的發展對能源動力的需求趨勢，許多相關聯的熱力工程技術、環境保護技術都需要工程流體力學作為其研究的理論基礎。因此，加深和拓寬工程流體力學的基本教學內容，對原有課程進行有效整合及改革，延伸工程流體力學課程教學深度，提高該課程教學質量，是我們在教學中急需解決的問題。
1、理論課的教學改革
由于傳統的極大慣性，理論課的改革須逐步進行，先進的教育理念本身在不斷發展，是動態的，這就決定了教學改革也是動態的[1]。
1）強化互動式教學。教師運用生動、詼諧的語言，深入淺出的比喻，靈活多變的講解，突出重點，重視基本概念、基本理論、基本方法的講解，講深、講透工程流體力學基本方程，結合講授內容，有目的地介紹工程流體力學的各種基本方法、模型、技能以及工程和專業實際背景。要讓學生與教師互動起來。只有師生互動，才能有效地將學生帶到無限的探索和想象空間，激發他們的學習積極性和創造性，潛心探索以獲取新的知識。
2）采用板書與多媒體技術有機結合進行教學。
多媒體輔助教學是一種很有效的教學方式，是實現教學手段現代化的重要途徑。多媒體教學可以活躍課堂氣氛，激發學生學習興趣，增大課堂教學容量，克服傳統教學模式的弊端[2]。這種模式采用動畫、實驗演示等多種形式，化復雜為簡單，通俗易懂，生動活潑，具體形象地展示流體的一些流動現象，營造了一種圖文結合、視聽并舉的學習氛圍，激發了學生的學習興趣，提高了教學效果及教學效率。但是在推導一些關鍵公式時，如果單一采用多媒體手段進行教學，可能導致學生出現思考不足、理解不透，如同看電影一樣匆匆而過的現象。所以，此時有必要結合傳統教學方式授課，留給學生足夠的時間思考、琢磨和消化。因此，教師應根據教學內容將傳統教學和多媒體教學有機地結合起來，做到人機互補。
3）教師要轉變教學思想和更新教學觀念。教師應把教學從單純的專業技術知識教育轉變為重知識、素質和能力并進的培養教育，激發學生解決工程實際問題的興趣。為了更好地學習理論知識，教師應優選習題，加強課堂練習。只有扎實地掌握了工程流體力學的基本知識，才能更好地解決實際問題。因此，教師在課下一定要查閱大量的工程流體力學教材和習題集，整理出加深基本知識的選擇題和問答題以及從實際問題中抽象出來的計算題。
4）改革考核方式。現在大多數學校對工程流體力學課程的考核主要是期末筆試，有些學校增加了平時成績，但平時成績大多是依據課堂考勤和平時作業，這在很大程度上制約著學生主體作用的發揮，有些學生比較反感，甚至造成抵制情緒，不利于良好教學氛圍的建立，有些同學甚至在考試時"鋌而走險"，因此改革考核方法勢在必行。期末考試除了筆試之外，還可把實驗現場操作和實驗報告的分數作為平時成績的一個方面，也可大膽地采用課程論文、課程答辯等形式，考核方式甚至可以采用開卷方式，制定考試方法必須是為實現教學目的服務，而不是為了考試而考試。
2、實驗課教學改革
工程流體力學實驗教學是理論與實踐相結合的重要環節，傳統的以教師為中心的實驗教學模式抑制了學生創造性思維的發揮。[3]目前工程流體力學實驗教學中存在著很多問題，[4]比如說傳統的教學方法使學生在實驗過程中創造性思維得不到發揮；實驗室設備條件在很大程度上不能滿足教學需要；實驗方法落后，不能激發學生的學習熱情；實驗教材過于簡單化；實驗報告不規范等等。為了解決上述問題，我們積極采取了很多措施，比如說以減少驗證性實驗，增加設計性、綜合性實驗來激發學生的動手動腦的學習積極性；采用多媒體輔助實驗教學；引進先進的實驗設備；設計合理的實驗報告；更新實驗教材等等。通過對工程流體力學實驗教學改革，改變了學生對實驗課的學習態度，提高了學生運用所學知識分析問題、解決實際問題的能力，激發了學生的求知欲望和創新意識，使得教學效果和教學質量顯著提高。
3、加強CFD技術在工程流體力學中的應用
近來年，隨著計算機科學的發展，計算流體力學（簡稱CFD）技術日趨成熟，CFD軟件得到了較廣泛的應用。[5]-[6]該軟件可以生動、形象地展示各種常見的流動現象，將抽象的概念、理論變成形象的畫面，已成為解決各種流動現象的有力工具，過去只能靠實驗手段才能得到的某些結果，現在已經完全可以借助于CFD技術的數值模擬來準確獲取。教師如果在講述枯燥的理論課時加以CFD模擬，這樣不僅便于學生對所學內容的深入理解，而且達到激發學生的學習興趣，改善教學效果的目的。比如在講述雷諾實驗流體流動狀態時，[7]教師可以在課前利用CFD軟件模擬圓管內流動，上課時學生只要通過觀看顏色水的流線就可非常輕松地辨別出流動形態。再比如在講述暖通空調課程時，教師可以給學生播放不同通風方式或不同送風狀態下的空調房間流場圖，[8]在強烈的視覺沖擊效果下，不僅大大加強了學生的記憶深度，而且還有助于學生對所學內容的理解，甚至學生本人就可以歸納出不同通風方式或不同送風狀態的優缺點。
4、結束語
作為一門專業基礎課，《工程流體力學》課程是面向工程應用人才的課程，所以所學理論內容必須和工程實際緊密結合。該課程的教學改革必須不斷深入，這樣才能為培養新世紀綜合型專業人才奠定扎實的基礎。
參考文獻：
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[3]陳明東，史宇亮.工程流體力學實驗教學改革探討[J].科技致富向導，2008（5），17
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[5]趙琴，楊小林，嚴敬.CFD技術在工程流體力學教學中的應用[J].高等教育研究，2009，25（1）：28-29
[6]王福軍.計算流體動力學分析--CFD軟件原理與應用[M].北京：清華大學出版社，2004
【關鍵詞】精品課程建設 工程流體力學 教學改革
為了進一步深化教學改革，加強課程建設，浙江工商大學建立了校級預選精品課程及責任教師制，為校級精品課程、省級精品課程以及國家級精品課程奠定良好的基礎。而環境科學與工程學院的《工程流體力學》于2006年即被選為校級預選精品課程，目前正以校精品課程的標準進行建設。
一、課程建設的指導思想
精品課程建設是本科教學的一項重要的基礎性工作，代表著學校的辦學特色和學科專業優勢，是學校重點專業建設、培養高層次專門人才、開展科學研究、解決經濟建設和社會發展過程中重大問題的重要基礎。各學院必須充分認識到校級精品課程建設的重要性和迫切性，切實采取措施。加大課程體系優化和課程整合的力度，加快教學內容、方法和手段的改革，抓緊課程教學隊伍建設，造就一支結構合理、教學水平高、教學效果好的課程教學隊伍，努力使這些課程進入相關專業領域的全省乃至全國先進行列。
二、精品課程建設的主要任務
1.圍繞經濟建設和社會發展中的問題，根據社會經濟發展及產業結構調整的需要和學校課程發展規劃，堅持優化學科專業結構，提高專業人才的培養質量。
2.利用學科專業具備的科研、教學等基礎條件，以專業人才培養模式改革為切入點，以專業課程建設為核心，以加強課程教學基本條件建設為保障，提高學校課程的整體教學質量。
三、精品課程建設的實施方法
1.強化教師的學科意識和團隊精神
在工程流體力學的教學改革中，采用多名教師協作教學，形成教學梯隊，加強團隊協作。形成新的教學模式。針對課程的結構，學院成立了課程教學課題組，聘用不同專業背景的教師擔任這門課程的講授任務，從而形成有專業特色的課程教學團隊。在團隊建設中。形成了老中青三個層次的教學骨干，共有教師7人，其中3位教師主講，2位小班討論，2位輔導，具有博士學位教師5人，占教師總數的71％；副高職以上3人，占教師總數的43％；40歲以下教師6人，占到教師總數的85.7％；形成了較為合理的學歷結構、年齡結構和學緣結構。課程負責人孫培德教授長期從事工程流體力學教學，具備良好的師德和較高的學術造詣，人才培養成績顯著，教學經驗豐富，教學效果良好，同時言傳身教培養年輕教師開展工程流體力學課程的教學工作，使得課程教學隊伍教學水平大幅度提高，教師之間團結協作精神好。團隊成員承擔各種教學研究課題并發表多篇教改論文，解決學生的創新能力與工程能力培養問題。對環境工程專業與工程流體力學課程的教學改革起到積極引導和促進作用。
授課教師分工協作，分別負責基礎理論知識、能量水力計算以及工程實際應用三部分的內容，突出理論知識的系統性和完整性，同時又增加了部分討論內容提高學生的學習興趣，通過教學與科研結合，將任課教師的科研經歷及最新學術成果溶入教學中，對教學過程起到深化作用。在教學過程中。根據每位教師的知識體系結構和專業背景的不同，配合不同的課程教學內容進行講課，發揮團隊合作精神，避免授課內容重復以及內容講授不完全等問題，將課程內容完整化，統一化。
2.改革工程流體力學教學內容
我校是一所以商科為特色，經、管、理、工各學科共同發展的教學研究型大學，以應用型專門技術人才為培養目標，生源來自全國各地，就業面寬。《工程流體力學》作為環境工程專業的一門專業基礎課，以研究流體(液體和氣體)平衡和機械運動規律為核心，通過各教學環節的學習，使學生掌握流體運動的基本概念和計算方法，并能應用流體力學的基本理論，加上實驗數據以及數值模擬或經驗公式來解決工程中的實際問題；培養學生分析問題的能力和創新能力，為學習后續課程，從事工程技術工作和進行科學研究打下必要的基礎。
從2001年環境工程00級學生首開“流體力學“課程，采用北京大學出版社出版的《流體力學教程》，隨后，為了更適應工商管理類大學工科學生的授課需求。從2002年環境工程01級學生開始，課程名稱改為“工程流體力學”，教材采用西南交通大學出版社出版的《水力學教程》，隨后幾年至今。課程教材從第一版更新為第三版，增加了邊界層理論簡介、有壓管路中的水擊現象等內容。具體的知識模塊課時分配計劃為：
第一章 緒論
4學時
第二章 流體靜力學
6學時
第三章 流體動力學基礎
6學時
第四章 水頭損失
6學時
第五章 有壓管道的恒定流動
8學時
水力計算可視化教學與討論
2學時
3.完善教學條件和網絡教學
(1)可視化教學
組織力量編制《工程流體力學》ppt課件、課堂全程實施多媒體課件教學，利用水力計算可視化教學軟件以動畫形式演示本課程部分內容。例如，第三章水動力學基礎部分流線和跡線、元流和總流、恒定流與非恒定流、均勻流與非均勻流、漸變流與急變流等概念非常抽象、易混淆，在教學過程中，我們通過可視化仿真軟件，以動畫形式將各種的流動形態形象展現在學生面前，原本抽象的概念變得清晰易懂，深受學生歡迎。
(2)擴充性資料
為激發學生的學習興趣，促進學生自主學習，向學生推薦了一些與本課程相關的參考書目、國內外期刊等擴充性資料，以便學生獲取與本課程相關的知識信息。包括一些參考書目：①清華大學水力學教研室編，水力學，北京：人民教育出版社，1980 ；②年，水力學，北京：中國建筑工業出版社。1998。修訂版，2002；③陳文義，張偉主編，流體力學，天津：天津大學出版社，2004；④禹華謙主編，水力學學習指導，成都：西南交通大學出版社，1999。以及一些與環境工程專業相關的外文專業期刊：EnvironmentalScience & Technology, Water Research, International Journal for Numerical antiAnalytical Methods in Geomechanics,Intemational Journal of Environmental Pol-lution, Chemosphere,Journal of Hazardous Materials. Applied Catalysis B: Envi-ronmeatal, Chemical Engineering Science. Chemical Engineering Journal.省略/，觀看該課程完整的教學文件和多媒體課件，進行預習和復習，并可通過在線答疑解決問題，較好地滿足了課程所需。
4.提高課程教學方法及手段
本課程的重點和難點主要在于流體連續介質的理論模型、公式推導應用以及實際環境工程實踐中的應用，如實際液體恒定流能量方程式的應用、管路沿程阻力系數變化規律的確定、管網計算等。因此，要解決學生難掌握理解的辦法主要是在實際教學中，采用多種教學方式和手段，突出重點，化解難點，使學生全面理解與掌握流體力學的理論與方法。
(1)以課堂講授為主，突出理論知識的系統性和完整性，同時根據本課程特色及在教學過程中發現的問題，本課程組老師正組織力量自編教材，將水力計算可視化教學及國內外最新的研究動態整合到新教材體系中，滿足環境類專業流體力學課程的教學需要。
f2)對課程的核心概念體系進行提煉，理清概念間的邏輯關聯，由簡單到復雜，由具體到抽象。讓學生建立起清晰的理論概念，并通過大量的例題來加深學生對基本原理的理解和計算公式的運用。并在課程網站上進行試題自測，考試題目從試題庫中隨機抽取，并與人為修正相結合，實現教考分離。
(3)開展實驗教學。目前，我們通過購買流體力學仿真軟件，首先在網上實現各種流體力學實驗的模擬操作，包括伯努力方程實驗、雷諾實驗、流體流動阻力測定實驗、畢托管測速實驗、局部阻力實驗、孔口與管嘴實驗、離心泵性能曲線測定等等，使學生了解這些實驗的基本流程、操作步驟、數據處理，為今后實際實驗操作提供良好的基礎。
(4)教學結合科研。將任課教師的科研經歷及最新學術成果溶入教學中，對教學過程到了很好的深化作用。該教學方法與手段使學生在畢業設計時。能應用本課知識進行設計，培養了學生的創新精神和實踐能力。
(5)開展“大班教學，小班討論”教學模式。不定期舉辦課外講座(如流體力學與日常生活、流體力學在環境工程中的應用等)，進行小班討論，也可進行網絡教學及對話，使教學手段等豐富，教學過程更深化。
四、精品課程建設的近期規劃
1.建設新教材體系，編寫與本課程配套的精品教學及實驗教材，自主開發仿真教學軟件，建設工程流體力學教學實驗室。
2.進一步完善豐富網絡教學。提供該課程國內外相關知識內容、專業資料，通過現有網站，促進國內外同類課程間交流，擴大我校《工程流體力學》課程的社會影響力。
3.力爭成為校級精品課程。達到省級精品課程的水平，并完善成為環境工程專業領域的全省乃至全國精品課程。
教育模式在從應試教育向素質教育轉換的過程中，如何去把握課堂上教師的“教”與學生的“學”之間的關系，己成為教育界同仁們共同關注的問題。教育的最終目的是讓學生在掌握前人積累的豐富知識及經驗的基礎上，不斷發展和創新。前蘇聯著名教育家蘇霍姆林斯基說：“只有能夠去激發學生進行自我教育能力的教育才是真正的教育”[1]。現代社會信息瞬息萬變，教育者除教授知識外，更重要的是教給學生獲取知識的方法和激發學生的學習興趣，由學生主動去學習適合自己特點的課程。因此，學校的任務是研究如何向學生提供最好的服務，提供可以自由探索、自主學習的學習環境，改變“以教師為主體”的傳統教學模式，在先進的教育科學理念的指引下，充分發揮現代化教育技術手段的作用，管理教學，組織教學，實施“以學生為主體”的教學模式。
一“以學生為主體”教學方式的內涵
“以學生為主體”的教學理論，目的是讓學生親身經歷知識的獲得過程，體驗成功的喜悅，培養學生的獨立性、自主性、創造性。教師應該注重培養學生的參與意識，為學生探究知識創設物理情境，激發學生的創造潛能。在傳統的教學中，教師是知識的擁有者、傳授者，是教學過程中的絕對“權威”，學生則是“容器”，教師講課的主要教學手段和方法是如何將知識輸送到所謂的“容器”中去[2]。整個課堂上教師是主導者，是核心人物，而學生則是服從者；課堂是教師講，學生聽；教師寫，學生記。教學中，學生完全處于被動狀態，主要依靠教師在進行消極地學習。該方法嚴重影響了學生創造力和想象力的發揮，不利于提高學生學習知識的興趣和運用所學知識的能力，這是與培養學生的創造性、自主性、獨立性教育目標背道而馳的。教師應是整個教學活動的設計者、組織者，應該扮演引導者和參與者的角色，學生才是教學活動的主體。因此，教師應該在把握住“以學生為主體”的教育模式的內涵的基礎上，努力為學生創造一種探究學習的氣氛或情境，讓學生根據探究的目標進行探索、甚至猜測，由學生通過自己的努力去獲得最后的結論，讓學生真正成為整個教學活動中的主體。當然了，“以學生為主體”的教學理論并不意味著教師的指導沒有必要，教師不僅要幫助學生營造一個良好的學習氣氛，更重要的是，教師在教學中應起引導和導向的作用。讓學生獨立自主地進行探究和學習當然重要，但是，為保證學生的探究和學習活動順利進行下去，教師的有效引導也是非常必要的。
二計算流體力學課程的特點
計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，以下簡稱為CFD）是通過計算機數值計算和圖像顯示的方法，在時間和空間上通過數值解來定量的描述流場，從而達到對物理問題研究的目的的一門課程。CFD 可以作為一種研究工具去形象的展示流場的內部結構，從機理的角度解釋相應流動的特點；也可以作為一種設計工具對產品的性能進行預測，從而達到節省研發成本的目的。總之，CFD 在現代生活和工業生產中的很多方面已表現出了巨大的作用[3]。
計算流體力學是流體力學的一個分支，它不僅是一種有效的關于流動和傳熱問題的研究手段，而且在幾十年的發展中，又自成體系而成為一門獨立的學科。CFD 是建立在流體力學的基礎之上的，它的主要目的是求解微分方程，所以要學好這門課程，就要很好的掌握計算方法、偏微分方程的數值求解等課程的基本知識，同時，還要有很好的物理問題抽像簡化能力及對結果的各種處理分析能力，正是由于CFD 課程的這種多學科交叉基礎的特點，所以將其設置為研究生課程，也正因為如此，大部分學生在學習該課程時，常感到該課程的理論性強、概念抽象、公式推導復雜等諸多難點。
三碩士研究生階段的教學特點
碩士研究生階段專業課與本科專業課相比有深、廣、新、專等特點，同時還要更高層次地體現素質教育的特點。所謂深，是指研究生課程應對該課程所涉及到的領域具有更深的論證、探討與描述，以使學生對本學科有更深層次的理解。所謂廣，是指研究生課程所涉及的內容應比相應的本科生課程涉及更廣泛的領域，特別是與本學科的交叉領域。所謂新，是指研究生課程的內容應主要反應該領域科學技術的最新成果、最新的理論、觀點與研究方法。所謂專, 是指與本科生相比，研究生教育具有更強的專業性，是為科研、教育、企業、政府、社會等各個部門培養實用的高級專業人才。研究生專業課的內容除了應具有上述特點之外還必須在更高層次上體現素質教育的特點，研究生的專業課教學必須在所有細節上都滲入素質教育的思想，使學生能夠在自我培養、知識創新、思想表述、學術交流、協作精神、競爭意識等方面都有所提高。碩士研究生專業課程的教學內容不應該全部都是完全成熟了的經典的理論與方法, 而是要讓學生了解本領域正在發展著的、有爭議的、探索性的觀點、假說、設計思想、研究思路、實驗方法,等等。這就要求學生具有自主的、批判與選擇的能動性；具有能夠發現問題，研究問題和解決問題的能力；具有將所學內容進行能動比較，融匯貫通和總結提高的能力；具有將所選定的研究方向和現有條件相結合并歸納與提煉出研究課題的能力。
碩士研究生一般都經過了完整的本科四年教育，大多數為本專業或相關專業的優秀畢業生。他們大都較好地掌握了學習方法，特別是自學方法，并已養成了刻苦鉆研的習慣。這一群體不但已初步掌握了本專業的最基本的理論基礎、基本概念，還掌握了在這一領域工作的基本方法與基本原則。具有了在本領域進行科學技術研究或工程設計的基本素質。同時，這一群體的成員都經歷過嚴格的畢業論文或畢業設計的工作與答辯過程，具有一定的獨立分析問題、解決問題的能力。因此，碩士研究生到了專業課學習階段，已具備了“學生主體”模式的教學條件。
四在教學和考試中應體現“以學生為主體”
研究生階段的教學不同于本科階段及其之前階段的教學方式，前者以“研”為主，后者則以“學”為主，所以研究生教學應以研究為導向，以創新或者說研究成果的數量和質量為評判優劣的標準。
1 教學方法的改變
培養研究生檢索文獻和自主學習的能力是實施“以學生為主體”教學方式的第一步。文獻檢索是研究生從事科學研究的最重要環節。科學研究是具有連續性和繼承性的，尤其是對剛從事研究性學習的學生，查找文獻資料，掌握某一研究領域的發展現狀及動態是進行研究性學習的第一步，這一步進行得好壞直接關系到以后一系列的研究活動。因此，在計算流體力學課程的學習中，教師可通過布置“文獻檢索”作業，讓學生根據自己的興趣愛好或課題方向查閱最新的中文或外文文獻，寫出此方向的文獻綜述；并鼓勵學生整理成科技論文向國內外相關科技刊物投稿，并爭取發表。研究生通過這樣的學習鍛煉，能提高他們的文獻檢索和總結提煉的能力，可為他們將來進行科研和撰寫畢業論文奠定一定的基礎。
開展課題研討活動，培養研究生解決問題的實際能力及口頭匯報能力是實施“以學生為主體”教學方式的關鍵。為達到此目的，教師在教學中可以將3～4 名研究生分為一個討論小組，為每個小組布置不同的研究課題，讓學生們在認真研究和理解文獻的基礎上，找出具體的切入點深入研究，并在課堂上分批次的匯報各自小組的研究內容，包括物理問題的簡化，數學模型的建立，具體的求解過程及參數設置，以及結果的詳細分析及討論。在課堂上，每個研究生還可有選擇性地匯報各自文獻檢索結果的綜述，把自己感興趣的和有深刻理解的專題進行講解，其他的學生也可以現場提問，這樣，研究生在匯報和回答提問的過程中，他們的理解能力和表達能力也都同時得到了鍛煉．
2 考核方式的改變
在選修課的學習中，如果仍然采取傳統的閉卷考試作為課程考評方式的話，就很難看到創新的教學改革手段體現在研究生身上的效果，因此，在課程的考核方法上應大膽改革，比如考核內容和成績可如此規定：在100 分的總成績中，報告占50 分。其中，對理論和方法的理解是否全面、準確和深刻占30 分；講述是否清晰和是否引人入勝占10 分；講解過程是否結合現代化媒體手段（如POWerpOINT，FLASH）占10 分，同時對積極提問和踴躍發言者適當加分；文獻檢索作業占10分，對檢索較多外文文獻的學生，如文獻內容新穎，且緊跟科技發展的，可給予加分，而少交或遲交作業者則酌情扣分；FLUENT 軟件實例計算作業占20 分，要求有詳細的前處理網絡模型和詳細的結果處理分析，并且對總結成科技論文在優秀刊物上發表者給予加分；期末論文投稿占20 分，要求按標準科技論文格式書寫，內容要詳實、全面和觀點獨到，并以優秀篇數和刊物水平作為加分依據[4]。以上課程考核措施的制定，都是以調動研究生學習計算流體力學課程的積極性為首要前提，旨在提高他們的科技論文寫作能力和解決流動傳熱實際問題的能力。
總之，“以學生為主體”的教學模式的實施是一個長期的、循序漸進的過程。在此過程中，勢必會出現諸如教學內容更新、教學進度和學時調整等一系列新問題，這就要求任課教師要具有堅定不移的決心和高度負責的責任心，要以提高研究生的競爭力和生命力為己任，要不斷創新、開拓和探索更加有效的教學手段和方法。另一方面，各級領導應該鼓勵和支持對研究生課程的改革，研究生教學管理部門應承認并獎勵教師在實施教學改革中增加的學時數量，在政策和經濟上給予支持，創造有利于實施教學改革的環境和氛圍，從而使之得到不斷的深入和完善。
參考文獻
[1]楊梅. 關于“以學生為主體”教學方法的探討[J].銅仁師范高等專科學校學報, 2005, 7(3):67-68.
[2]陳德平, 倪文. 碩士研究生專業課教學中的“學生主體”模式認識與實踐[J].中國冶金教育，200(5):65-68.
【關鍵詞】 高職院校；流體力學泵與風機；精品課程
【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097 (2008) 12―0125―03
課程建設是高等職業技術學院教建設中最具基礎性的核心工作，其水平、質量和成果是衡量學校辦學水平和教學質量的重要標志。加強精品課程建設是深化教學改革，實現培養目標的保證。“流體力學泵與風機”課程被安徽省教育廳評為2005年度“省級精品課程”，2007年被評為國家級精品課程，現談談“流體力學泵與風機”精品課程的建設和實施過程。
一 “流體力學泵與風機”精品課程的培養目標
高職教育是培養適應生產、建設、管理、服務第一線需要的高等技術應用型專門人才，是以就業為導向的高等教育，高職課程突出特點是理論與實踐并重，強調的是“職業性”和技術的“應用性”。精品課程的定位應體現為“職業性、技術的應用性和示范性”。
學生通過“流體力學泵與風機”課程的學習，掌握流體在系統中的運動規律和泵與風機熱力設備的性能特點，具備泵與風機的檢修和運行的基本技能，為在日后從事動力設備運行和檢修專業技術工作打下扎實的基礎。同時，學生通過該門課程的學習，掌握流體的壓力、流速和流量的測量方法和管道的布置等工程實際問題，能比較熟練地進行泵與風機的運行操作、拆卸、組裝、檢修、分析故障和排除故障等。同時該課程的考核與勞動和社會保障局的上崗證書統一考試相結合，強化操作技能的掌握，采取學生自愿選擇“輔機檢修工”、“水泵檢修工”“水泵值班員”其中一工種的原則，考取國家職業資格證書。
二 持續深入的課程建設與教改，保證了精品課程的含金量
我院已有四十年的辦學經驗，為電力行業培養了大批生產技術骨干，通過幾十年的教學實踐，我們在“流體力學泵與風機”教學方面積累了大量的實踐與教學經驗。我院的“水泵檢修”、“管閥檢修”、“300MW機組的全仿真”實訓基地，有專兼職教師，進行全省電力系統泵與風機的運行和檢修的技能培訓。并且一直承擔全省“水泵值班員”、“水泵檢修工”“輔機檢修工”中級工、高級工、技師的培訓與技能鑒定任務。
2004年，作為院級教改課題“‘流體力學泵與風機’教學與實踐環節的融合”,提出在教學內容和教學方式上將理論教學模塊、實驗教學模塊和實訓教學模塊交錯進行，將“雙證書”制度的實施納入教學計劃，圍繞國家職業資格證書（水泵檢修工、輔機檢修工、水泵值班員）的培養要求，從教學內容的安排上滿足行業的需要，增加了二周的水泵檢修與安裝大實訓環節，給予學生充分的鍛煉時間和相應的技術指導。實行“考鑒合一”，即該門課程的理論成績和技能成績作為學生參加職業資格證書考核成績的一部分，在畢業前再通過鑒定站組織的綜合考試即可拿到勞動和社會保障部頒發的《職業資格證書》。這樣既保證培養出的學生具有較強的專業動手能力，同時學生也獲得了相應國家職業資格證書，可滿足社會的需要。
2005年“‘流體力學泵與風機’教學模式改革建設的研究與實踐”作為院級重點科研課題立項。課題組教師自主開發出課程的全部CAI課件，擁有獨立知識產權的用3D MAX開發的水泵、風機等動畫，并開展了網上輔助教學，有效地提高了課堂教學質量。在授課方式上，實現了教、學、做一體化，該課程的部分單元講授移至流體力學實驗室、泵與風機實驗室、檢修實訓中心、仿真機房。在講授理論的同時，學生當場就能進行實驗和實訓。通過這種教、學、做一體化教學模式，理論與實踐相結合、講與練相結合、不同實訓場所相結合、課程內容安排與職業資格證書相結合的教學方式，學生已能夠非常牢固的掌握流體力學的理論和流動參數的測量技能，泵與風機拆裝技術與檢修技能，基本達到生產現場檢修中級工水平，優秀學生可達到高級工水平。在參加平圩電廠、媽灣電廠的頂崗檢修實習中，師傅和廠方都給出了極高的評價。
三 一支技能精湛的“雙師型”教師隊伍，是精品課程建設的支柱
該課程組教學隊伍的人員配置合理，既有教學經驗豐富，從事理論、實驗和實訓教學十余年的“雙師型”教師，又有在企業從事多年現場泵與風機設備維護和檢修的工程師作為專職的實訓教師，同時還定期聘請企業的的高級技師作為我院的兼職教師，高職特色鮮明。其中主講教師5人，后備主講教師4人，專門配合該課程的相關實訓模塊的輔助教師3人，校外實訓教學基地的高級技師4人。教師按照一專多能、復合型培養，針對學院的授課場所和課程設置要求，其中9人具有“雙師證書”，既能講授理論、又能講授實驗和實訓課程。能夠保證學生專業知識的學習、消化、吸收和專業技術技能的培養、動手能力的提高，特別是提高專業技術綜合應用能力、現場設備檢修和故障排除能力，以及職業素養的培養。
四 多種教學手段，保證學生職業技能的培養
實踐教學是培養學生職業技術應用能力的重要環節，我們堅持以強化培養學生的工程實踐能力為目標,堅持理論與實踐相結合，厚德重技，知行合一，增加綜合性、應用性、主動性的實驗和實訓項目,改變了過去那種只做驗證性實驗的模式。
1開放和自主的實訓環節
實踐的教學組織中我們采用“五步教學法”，即“下達任務―學生自學―教師示范―學生操作―綜合考評”，教學方法根據需要采用多種形式，有任務驅動法、團體協作法、教學做一體化等[1]。
任務驅動――以完成老師布置的任務為目標。流體力學實驗根據教師下達的實驗任務書,學生查閱有關技術資料,指導教師先集中演示實驗CAI課件的使用方法，集中演示其中一項實驗，后面所有的實驗分組，利用實驗CAI課件自學為主，教師巡回答疑。學生們分批先在電腦上弄懂實驗原理和實驗步驟，在電腦上操作虛擬實驗，然后在實驗臺上真實操作，保證每位同學的動手并可縮短實驗時間提高實驗效率，最后按要求寫出實驗報告，教師根據實驗過程與實驗結果評分。
團體協作――泵與風機的性能實驗6人一組，分工協作。實驗前教師以提問的形式幫助學生掌握實驗的原理和注意事項，避免了實驗的盲目性和實驗設備的損壞。小組成員自行拿出速度、流量、壓力、功率等流動參數測量方案，在實施過程中確定可行性，制定出最終的實驗方案，分工協作，測定出不同流量下的功率、壓力等，最終繪制出泵或風機的性能曲線 。
教學做一體化――教師邊演示、學生邊操作。二周的水泵檢修大實訓環節分小組進行，10人一組，每組安排一位實訓輔導教師。“五步教學法”的貫徹通過下述步驟①布置任務；②自學《水泵檢修指導書》大致了解整體拆卸與組裝過程；③授課教師先集中演示，分布詳細講解，學生邊操作，實訓輔導教師巡視指導；④開放實驗實訓場所，反復訓練熟練掌握；⑤對照技能鑒定規范考核標準進行分組自評，教師點評,最后給出綜合成績。
這一改革既對教師提出了更高的要求，又給學生以更大的主動性、靈活性，在實踐環節中，應用了“三自”原則，即自學、自練、自評，調動了學生的自主學習的積極性和創造性。
2 成立學生專業技能社團
依托該課程的師資，成立了動力系學生專業技能社團，將專業課程的學習延伸到第二課堂，利用一切可能的條件加強對學生動手能力的培養。開放水泵檢修基地、管閥檢修基地，專業技能社團定期開展活動，受到學生的歡迎，經常組織學生開展電子課件制作、水泵零件測繪、水泵拆裝大賽等活動，激發學生的學習熱情。一名學生的科技作品還獲得了安徽省大學生“挑戰杯”合肥鍛壓科技作品大賽三等獎，提升了校園文化的層次和品味。08年動力系學生專業技能社團獲安徽省首屆大中專院校學生社團評比一等獎。
3 有效開展工學結合
合肥熱力公司負責合肥市城區的冬季供暖，在供暖前需要對城網水力管道進行維護檢查，水泵、閥門進行檢修，經過協議，由我校城市熱能應用的在校生在每年的12月份承擔此項任務，頂崗實習。實踐結果顯示，很好地完成預定任務，合肥熱力公司以及實習生對此評價很高，達到雙贏。
4 獨創出新穎的實踐項目考核方法
為了創新人才培養模式，組織課題組對實踐項目的組織形式和考核方法進行探討與實踐。水泵檢修分解成“水泵拆卸”、“水泵組裝”、“轉子瓢偏度的測量”、“動平衡、靜平衡”和“轉子找中心”五個分部，每個部分對照職業技能鑒定規范制定出詳細的操作步驟和評判標準，使學生的檢修操作達到標準和精細化。泵與風機的運行在仿真機實訓中通過模塊化進行訓練，制定了“爐循泵的啟動”、“并泵運行”、“送、引風機的啟動與調整”等模塊，仿真機操作過程中模擬電廠運行管理制度，學生職業角色扮演，操作考核以班組形式開展，組長抽簽確定考試的模塊。
通過強有力的實踐教學環節設計，學生的工程意識、技能、專業綜合素質得到了很大提高，實踐教學改革為培養學生掌握專業技能和解決生產實際問題起到了重要作用。
五 具有職業特色鮮明的國家級“十一五”規劃教材，是建設精品課程的有利條件
教材是教師從事教學所用的材料，是教學改革成果的固化。教材建設是精品課程建設的一項重要內容。課題組圍繞課程目標，抓好主教材和實驗、實訓等教材的配套建設，《流體力學泵與風機》教材已作為國家級“十一五”規劃教材出版，很受歡迎，目前已第二次印刷。
教材的體系設計按照“工學結合、職業導向、能力為本”的理念[2]，以學生崗位能力培養為核心，以真實工作任務為教學內容，以真實工作環境為教學情境。選擇鍋爐運行值班員、汽輪機運行值班員、水泵檢修工三個工種為工學結合平臺,以上述三個工種的職業技能要求為出發點，以完成泵與風機的運行、泵與風機的檢修工作任務為導向,構建課程體系，從而使教材更具有針對性、實用性。并適當引入流體力學、泵與風機領域中的一些科技內容、新工藝和方法，教材語言簡練、通俗易懂，便于高職學生學習。
課題組還編有《流體力學泵與風機實驗指導書與報告》和《水泵檢修實訓指導書》，作為校內使用教材已使用十余屆。購得與實驗項目緊密配套的模擬實驗多媒體軟件，從實驗設備、裝置、操作、流態、流動測量的調節和實驗原理，數據處理等方面形象、逼真地模擬了實驗的全過程，使學生在現代化的實驗手段等諸多方面得到進一步的鍛煉。
該課程充分反映出精品課程的特色，已基本建設了紙質教材、課件、教學資源和網絡教材集于一體的立體化精品教材系列。
六 擁有一體化教學、三延伸的教學體系
1 教、學、做一體化教學模式[3]
除了進一步加大實驗實訓比例外，把泵與風機的結構、泵與風機的檢修、泵與風機的運行等課程單元的安排在實訓室進行，安排“雙師型”教師擔任主講與實訓指導，這種方式使得教、學、做緊密的聯系在一起。本課程教學環節的設置，旨在使理論與實踐交叉進行，多層次的實踐教學環節，盡管有影響因素較難控制，但學生做起來感興趣，學生對知識和技能的提高經歷“看實物（感性認識）-動手操作（實踐認識）-理論（實踐操作的理論依據）-動手操作-理論”這樣一個循序漸進，螺旋式上升的過程，更加符合認知規律，教學效果更為顯著。
2 “三延伸”為特色的學生培養模式
為激發學生的學習主動性和自主性，學習內容的現實性。我們開放實驗室與實訓基地，同時學院與省內多家發電廠、電建公司合作建立校外實訓基地，在校外實習基地，學生在企業兼職教師和師傅的指導下，在認識實習和參與廠方的檢修實習中對實際設備的性能掌握和動手技能的提高極有幫助，練成了解決實際問題的技能。與企業的良好接觸也為日后的就業打下基礎。做到了課內延伸到課外、校內延伸到校外、知識和能力的培養延伸到全面綜合素質的培養――“三延伸”的學生培養模式。
3 建立“網上教學平臺”
對全部課程制作了教學輔助課件（CAI），實現了多種信息融為一體的特殊功能，對于無法直接觀測的設備生產過程情況，如液力耦合器的工作過程、水泵風機的內部結構、泵的組裝與拆卸等，我們制作了3D MAX的動畫演示。
采取網絡技術，建立了“網上教學平臺”。該課程提供了豐富的網絡資源，包括：課程大綱、授課教案、三維動畫、課后習題與解答、模擬測試、常見問題解答等教學相關的資料，實現網上輔導答疑，學生可以通過訪問課程的網站，自主學習或發送e-mail給授課老師，均可獲得及時的幫助。“網上教學平臺”突破了課堂的局限，更使教學實現了課堂內外的結合，有效地激發了學生的學習興趣、學習欲望，進而提升了學習動機。“網上教學平臺”使學生既能看又能練，這些多感官的信息，既利于學生知識量的增長，又利于知識的保持。學生可以根據自己的興趣愛好、知識考驗、學習任務選擇學習途徑。總之，“網上教學平臺”把交互性、參與性和刺激性有機地組合在一起，把教師的主導作用與學生的主體作用有效地體現在教學過程，實現了教學方式的深刻變革和教學效益的極大提升。
參考文獻
[1] 俞仲文.高等職業技術教育實踐教學研究[M].北京:清華大學出版社,2004:32-56.
英文名稱：Ship Building of China
主管單位：中國船舶重工集團公司
主辦單位：中國造船工程學會
出版周期：季刊
出版地址：上海市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1000-4882
國內刊號：31-1497/U
郵發代號：
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1948
期刊收錄：
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
聯系方式
關鍵詞：電廠；歐拉方程；節能改造；
中圖分類號：TK05 文獻標識碼：A 文章編號：
Abstract: In this paper, three links in the general form of the fluid equation of state. Examples are given by the transformation of power plant piping little experience for pipeline renovation, construction convenience.
Keywords: Power plant; Euler equations; energy saving;
電廠生產工藝中需要多種多樣的泵與風機和大量的水、風管道。如何合理的分配風、水管道，和選擇合適的泵與風機，是電廠建設中的一個重要環節。而多數論文所研究的是同一管道的流體狀態方程[1]。本文根據流體力學原理，利用歐拉方程，給出了不同壓力、流量管道間的聯通性規律，并給出了如何利用此規律，通過三通對電廠流體管道進行合理優化，使電廠中泵與風機的使用效率更高、效果更明顯。為電廠節能改造做了一定的理論鋪墊和實踐經驗。
1、電廠管道
在電廠建設和生產中，涉及大量的管道。這其中，主要是風煙管道和汽水管道。而這些管道設計是否合理，是關系到整個電廠運行經濟性的重要因素[1,2]。針對電廠管道中流體運行情況，很多學者做了大量的研究[3,4]，也利用現代計算機技術做了大量的模擬和數值計算[5,6,7]。而絕大多數研究都建立在理想氣體的歐拉方程基礎之上[8,9]。為了方便起見，本文先從理想氣體的歐拉方程討論。
2、理想氣體的歐拉方程[9]
如圖1所示，對于微元體，利用理想流體歐拉運動微分方程，應有：
（1）
對于恒定流：
，
一元流動：
；；
圖 1 一元流體微元體
其中p為靜壓，S為S方向質量力，對于水平管道或空氣，S=0，則有：
（2）
或：
（3）
稱為歐拉運動微分方程。
3、三通風管中的運動方程
圖 2 三通示意圖
如圖2，三通的入口為D，出口為A、B。設氣體在三通中等溫穩定流動，
則：
（4）
將（4）代入（3）后積分，得：
（5）
即：
（6）
（7）
又，
（8）
（9）
所以：
（10）
或：
（11）
則：
（12）
又因為：全壓=靜壓+動壓[10]，即：
（13）
其中：
表示全壓；
表示靜壓；
表示動壓；
（14）
即：
（15）
或：
（16）
為大氣壓，為下的流量。
將（15）代入（12），得：
（17）
又根據質量守恒定律，
得：
（18）
其中：為大氣壓。
下面舉兩個例子加以說明。
例1，若某鍋爐某一次風管（冷風T=300K，=101325Pa）上全壓13675Pa（表壓），流量8×104Nm³/h，一次風管道截面1.6平方米。可否從此管道上抽取全壓14675Pa（表壓），流量2000Nm³/h的返料風？若此管道截面為0.7平方米是否可取得？
當風管截面為1.6平方米時，根據（16），及，可得一次風管中風速為12.89m/s。
令返料風流速為，根據條件及（16），設管道截面為1.6平方米時：
如圖3，所示與p=116000Pa沒有交點。
即在截面積為1.6平方米一次風管道上無法取得全壓為116000Pa的返料風。
若管道截面為0.7平方米時，令：
如圖3中，有：
（Pa）
圖 3 f1、f2函數曲線圖
又由（18），得：
即可如圖4所示，在一次風管截面迎風插入面積為0.017㎡通風管，此時三通的入口D0為0.7㎡，返料風入口D1為0.017㎡，一次風入口為0.683㎡。穩定流動時三通入口風全壓13335Pa（表壓），風量為82000Nm³/h。
圖 4 返料風三通
4、三通水管中的運動方程
仍如圖2，設三通為水平放置，水流在三通中等容流動， =const。代入（3）積分，得：
（19）
則：
（20）
（21）
又由（8）、（9），得：
（22）
即不考慮重力勢能的伯努利方程。
又由（13）及：
（23）
得：
（24）
代入（22），得：
（25）
即：
（26）
即，在水管中，三叉兩個出口的全壓相等，靜壓滿足式（22），且：
（27）
例2，某汽機凝汽器進口循環冷卻水管靜壓力0.16MPa，循環水管道直徑600mm，水量2000m³/h，不考慮節流損失，上直接取出流量60m³/h的冷油器冷卻水，不考慮高度差，冷油器冷去水管截面總和0.03㎡，問此時冷油器內冷卻水的靜壓多少？
由條件及（22）、（24），可得：
=0.161MPa
=0.162MPa
5、總結
本文給出了三通中流體壓力和速度的一般形式。并通過舉例給出了電廠管道改造中的一點經驗。
氣體在三通中流動，出口流體狀態滿足如下方程：
液體在三通中的流動，出口流體狀態方程滿足：
并且從文中例子可以看出，適當改變三通形狀和大小，可以從同一管道上引出不同壓力的流體。并且從例（1）可以看出，在某些特定環境，通過合理運用氣體在三通中的流動方程，配置合適的三通，可以省去循環流化床鍋爐的配套返料增壓風機，這不但在工程建設階段省去了相應增壓風機及其配套電器和控制系統等的成本，并且在運行中節省了相應的運行和維護成本。對工程建設有一定的指導意義。
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論文摘要：以培養熱能動力類高素質創新型人才為目標，以“研究性教學”理念為引導，整合技術基礎課教學資源，加強教學團隊建設，按照“拓寬基礎、注重實踐、注重創新”的思路全面改革課程體系和教學內容、方法、手段，優化培養過程，實現科研與教學結合，技術基礎課程教學與創新研修課程教學和大學生科技創新指導相結合，進一步增多實踐性教學環節加強對學生科研能力的培養，在實踐中取得較好的效果。
高等教育肩負著培養高素質專門人才和拔尖創新人才的重要使命。為適應我國經濟社會的快速、健康和可持續發展，全面貫徹落實科學發展觀，教育部先后實施了“本科教學工作水平評估”和“高等學校本科教學質量與教學改革工程”等重大舉措，以期深化高等學校教學改革，提高人才培養的能力和水平，更好地滿足經濟社會發展對高素質創新性人才的需要。哈爾濱工業大學以此為契機，全校范圍開展教育思想大討論和相關專題研討會，進一步理清了學校精英教育的辦學指導思想和目標定位，通過構建通識教育與專業教育相結合的人才培養模式，面向國家與社會需求，培養“研究型、個性化、精英式”且具有國際競爭力的高素質人才。
哈爾濱工業大學能源學院教學工作具有優良的傳統，主要沿襲了原蘇聯的教學模式，培養了一大批各領域的杰出人才，培養的學生基礎扎實、動手能力強。但學院原有的培養模式的教學效果同學校確立的“研究型、個性化、精英式”培養目標的要求還有差距。傳統教學方式是以知識的傳授為中心的，教師傳授的知識按形式邏輯演繹法的要求構建成簡明的知識體系，[1]沒有體現知識發現、理論形成的過程，人類在科學發現、技術發明和工程應用中許多巧妙的思維被淹沒在繁雜的理論知識中，不利于學生能力培養。開展“研究性教學”、培養學生科研能力和創新能力是教學改革的方向。[2]技術基礎課是基礎課與專業課之間承前啟后的橋梁與紐帶，在學生專業能力培養方面具有重要作用，技術基礎課的學生覆蓋面廣，教學改革能使更多學生受益。
一、確立研究性教學理念，明確基礎課教學目標
研究性教學應成為現代教學理念的構成要素，它是對傳統的傳遞式——被動接受式的教育理念的革新。研究性教學和學習的實踐要求把“答案”變成“問題”，進而在對“問題”的追問中建構教學和學習的方法。研究性教學和學習越來越受到廣大教師和學生的重視。[2]“組織工程流體力學”、“傳熱學”、“燃燒學”、“工程熱力學”等技術基礎課程的任課教師成立教學改革團隊，針對性地開展教育思想和理念的討論，以“研究性教學”理念為引導，按照“拓寬基礎、注重實踐、注重創新”的思路改革課程體系和教學內容、方法、手段，優化培養過程，在普遍提高學生綜合素質、培養學生創新能力的基礎上，為學有余力的學生的個性化發展提供了“創新研修課”、“科技創新”指導等環節，實現精英式培養，取得較好的效果。
圍繞學校“研究型、個性化、精英式”的培養目標，進一步明確熱能動力類本科生專業知識、專業能力和綜合素質的培養目標。在繼承哈爾濱工業大學熱能動力類專業教學優良傳統的基礎上，開展先進教育教學理念學習研究，完成了省級教改項目三項。積極實踐“研究性教學”的理念，培養熱能動力類高素質創新型人才。
二、加強教學團隊建設，注重對青年教師的培養
1.搭建技術基礎課任課教師交流平臺
過去熱能動力類技術基礎課程的任課教師分屬不同的專業方向，承擔各自的技術基礎課程教學工作，交流很少。課題組成立后，建立了教學例會制度，課題組成員定期交流，討論技術基礎課的教育教學理念；分析技術基礎課程之間的聯系，優化教學內容，實現課程間的融會貫通、資源共享，為后續課程體系改革提供了前提條件；通過觀摩名師教學錄像、總結教學經驗、討論教學的難點、疑點，提高了教學團隊整體的教學水平。2009年，熱能動力類技術基礎課程教學團隊被評為國家級教學團隊。
2.落實青年教師導師制
建立、完善了青年教師導師制度，為每位青年教師配備一名教學經驗豐富的指導教師，通過教學示范和課堂點評等環節，青年教師教學水平迅速提高。教學團隊40歲以下青年教師在學院的青年教師教學基本功大賽中都獲得一等獎，在學校的青年教師教學基本功大賽中都獲得二等獎以上獎勵。
三、開展全方位課程建設，改進教學內容、方法和手段
1.改進教學內容
熱能動力類技術基礎課程原有的教學內容相對陳舊，沒有突出對學生的專業能力的培養。按照專業發展需要和學科自身的科學性、系統性、完整性，逐步優化教學內容。借鑒了國際一流大學的相關教學教材，對原有教材進行修訂補充，增加了本領域科學和技術的最新發展和熱門問題。同時，堅持教學與科研的有機結合，在授課過程中穿插授課教師的科研經歷，一方面使授課內容更為生動，另一方面也向學生們展現了專業未來前景，提高了學生學習的動力。
2.改革教學方法
針對技術基礎課傳統教學模式在學生創新能力和工程能力培養方面的局限性，在教學中進行一系列漸進式改革。逐步摒棄“照本宣科”、“灌輸式”教學模式，根據課程和教學內容特點，靈活運用“啟發式”、“案例式”、“探索式”等多種教學方法。將教學內容、教學媒體、教師活動、學生活動等課堂教學要素有機組織起來，發揮整體的最大效能。教學以“培養學生分析問題、解決問題能力，為專業課程打基礎”為原則，將理論學習與實踐訓練有機地結合起來，強調學生通過主動探求問題解決的途徑和方法，激發學生的學習興趣，鼓勵學生大膽提問、積極發言，促進師生互動，努力實現以教師為主導，學生為主體的新型教學模式。
靈活運用啟發式教學方法，通過讓學生從事類似于科學家發現真理的學習活動，調動其學習的主動性和積極性，掌握學習理論與發現問題的方法。例如筆者在流體力學教學的流動阻力及能量損失這一章教學中，不但講解了教科書中要求學生掌握的知識，而且還收集了大量的史實資料，例如把雷諾、普朗特、尼古拉茲等科學家當時研究的思路、考慮問題的方法以及研究方式的特點介紹給學生，并讓學生自己模擬或重現當時的發現過程，讓學生學習和體會一下科學家創造性工作的過程。
嘗試將專利分析引入技術基礎課程的教學，從公開的發明專利細節中，分析其理論基礎和發明人的創新思想及技術創新的一般規律。發明專利具有實用性，具有在工業上應用的可能性，要解決的是工程實際問題。[3]對發明專利的分析是培養學生創新能力和工程能力的有效方法。
教學過程注重基本理論在專業中的應用，學生參與程度高，積極配合，課堂教學氣氛活躍，互動效果好。
3.采用傳統教學手段與現代教育技術相結合
在教學過程中，筆者越來越感到傳統的教學方法和多媒體技術相結合對于提高教學質量的重要性。研制的技術基礎課的CAI課件集文字、圖片、動畫、錄像、聲音于一體，充分應用現代教育技術和多媒體教學的優點，使教學方法多樣化、現代化，改變了傳統的“黑板＋粉筆”的單一模式。流體力學CAI使抽象的流體力學概念與理論形象化、具體化。例如：流線的定義——流線是表示某一瞬時流體各點趨勢的曲線，曲線上任一點的切線方向與該點的流速方向相重合。傳統模式無法形象地表現出抽象的概念，用多媒體技術來顯示流線，結果一目了然。這些方法彌補了傳統教學在時間、空間等方面的不足，特別是在調整教學計劃，壓縮教學學時的改革中，它是解決教學內容多與教學時數少這一矛盾的有效途徑之一。變靜為動，激發學生的學習興趣，提高教學效果。省時省力，使教學化難為易，增加工程或實踐實例，施行理論與實踐并重的教學方法，使教學效果明顯提高。
授課采用多媒體形式，幻燈片形象、生動、內容豐富但不繁雜，結合CAI課件講述，思路更加清晰，遇到相對復雜的問題，又以板書體現，板書結構清楚，讓學生能夠深刻理解所講述的內容。學生認真聽課、認真做好筆記，積極配合教師。將多媒體技術的運用與傳統教學手段、教學形式的改革統一起來，取得較好的教學效果。
4.改革課程考核方式，突出能力考察，推行累加式考試
革新傳統的考試模式，借鑒歐美大學的考核目標、考試方法與考試思路，結合熱能動力類技術基礎課程特點，深化考核內容和考試方式改革。全面采用累加式考試方法，以綜合評價與過程評價為主，考試手段多樣，不僅限于筆試，根據課程情況，采用閉卷考試、開卷考試、課堂討論、平時作業、階段測試、課程設計、計算機編程、課程報告、專業外語資料閱讀、長摘要撰寫、實驗等多種形式，全面考察和評價學生對所學知識的綜合運用和解決實際問題的能力，充分挖掘課程的教學深度和廣度，從而培養學生運用所學知識解決問題的能力，考察學生的創新精神和實踐能力。通過考試方法改革，改變過去期末一張考卷定成績的做法。實踐表明，考試方法改革對提高學生出勤率、促進學生聽講和培養專業能力都是有益處的。
四、注重實踐環節，提高學生科研實踐能力和創新能力
1.整合實踐教學資源，建立開放式實驗平臺
實驗教學是書本知識與工程實際相結合的重要紐帶，是培養學生獨立工作能力、解決工程問題的綜合能力、自主創新能力的主要途徑，對提高本科教學質量起著十分關鍵的作用。通過成立學院實驗教學中心，整合學院原有的技術基礎課程實驗教學資源，構建了相互配套、資源共享、類別層次清晰、結構優化、充滿活力的實驗教學管理新體系。強化實驗教學建設，部分知識完全通過實驗來認識和學習，實驗教學突出對學生實驗操作技能和學生動手能力的培養，技術基礎課任課教師參與開發引進了多個新實驗項目和實驗裝置，增加設計性試驗，開闊學生視野，啟迪思維，提高了學生的創新意識和動手能力。與研究所共建科技創新實驗室，為本科生科技創新提供實驗平臺。
2.技術基礎課教學與“創新研修課”、“科技創新”指導等環節結合，實現精英式培養
由于授課學時等因素限制，技術基礎課的研究性教學效果受到制約。所以筆者認為應以學生科研能力培養為主線，統籌規劃研究性教學的教學環節，將技術基礎課教學與“創新研修課”、“科技創新”指導等環節結合，在教師相對穩定的科研方向上，將科研項目內容引入教學，教師將科研成果與所講授內容有機結合，理論聯系實際，能夠激發學生的興趣，活躍學生的思維，提高學生分析問題、解決問題的能力。學生通過參與科研項目，加深對專業基礎課知識和理論的理解，科研能力和創新能力得到顯著提高。
五、教學改革效果
以“研究性教學”理念為引導，開展教學團隊建設和課程建設，效果顯著。熱能動力類技術基礎課程教學團隊被評為國家級教學團隊，教學團隊的青年教師成為教學骨干，40歲以下青年教師在學院的青年教師教學基本功大賽中都獲得一等獎，在學校的青年教師教學基本功大賽中都獲得二等獎以上獎勵。“工程流體力學”、“傳熱學”課程被評為國家精品課程、“燃燒學”課程評為黑龍江省精品課程，“工程熱力學”課程被評為哈爾濱工業大學優秀課程。完成黑龍江省新世紀教學改革項目三項，以上教學成果實現網上共享。
本課題提出的熱能動力類技術基礎課程創新教學模式，經過多年實踐，在對學生科研能力、創新能力培養方面取得了很好的效果，指導本科生多次在國家級和校級科技競賽獲獎。本科生參與申請發明專利，并在核心以上專業期刊。
六、結語
在“研究性教學”理念引導下，整合技術基礎課教學資源，教學團隊成員分布于不同專業方向，相互間的研討和交流促進了教學理念和教學水平的提升，全方位改革課程內容、教學方法、教學手段，將教學和科研、技術基礎課教學與“創新研修課”、“科技創新”指導等環節結合，實現多元化專業教育和精英式培養。
參考文獻
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[關鍵詞]波箔 ；軸承 ；設計
中圖分類號：TH133.37 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0106-01
近年以來，空氣式動壓箔片軸承越來越受到機械領域青睞，其原理主要是利用轉子以及軸承內表面之間的動壓效應，形成一種氣膜使軸承近似懸浮的狀態，而內部的平箔和波箔則起到良好的彈性支撐作用。采用波箔型空氣動壓軸承可以替代小型商務飛機上的滾珠軸承，減少發動機重量，增加發動機穩定性。
如圖1.1所示為設計出來的箔片軸承。包括凸肩1、軸承殼體2、平箔片3和多條波箔片4。其中軸承殼體2為圓環形狀；凸肩1是從軸承殼體2的一端邊緣沿徑向向外延伸而形成，起固定和傳遞載荷作用；平箔片3為圓弧狀，多條平箔片3并排設置，并且相鄰平箔片3的兩側邊緣相互搭接在一起，以保持足夠的強度；波箔片4也呈圓弧狀，其上設有多個相互交替設置且具有不同曲率半徑的兩種波紋，一面貼附在所有平箔片3的外表面上，用于為平箔片3提供支承，另一面固定在軸承殼體2的內圓周面上，并且平箔片3和多條波箔片4的一端同時固定在軸承殼體2的內圓周面上，另一端為自由端。
圖1.2所示為設計出來的波箔，波箔片4上兩種波紋的曲率半徑分別為3.77mm和10.88mm，并且曲率中心位于波箔片4的外側，平箔片3和波箔片4以及波箔片4與軸承殼體2內圓周面之間的楔形間隙5的個數均為16個，平箔片3和波箔片4上固定端與相應的自由端相互靠近設置，平箔片3的直徑為46mm。波箔片4上波紋的尺寸范圍為3.6-3.8mm。
在仿真平臺，可以讀出，一個正常的工作狀態下，高壓轉子的轉速為51760rpm，低壓轉速為43636rpm，溫度為1179k，壓強為543.278kpa，發動起排氣溫度874k，利用CAD軟件進行建模，將模型導入Ansys之后，模擬出來正常工作狀態下軸承的應力，應變，位移變化。模擬出來的結果如圖1.3：
對軸承流場分析，采用了不同的進氣速度，得到的最終軸承所受到的承載力的模擬，通過分析對比，得出軸承的承載力隨著進氣速度的增大逐漸增大.
結論
軸承的最大位移，應變，以及應力隨著轉速的增加，都呈增長的趨勢。隨著進氣速度的增大，軸承的承載力也逐漸增大。因此選擇相對較小的進氣速度對于軸承壽命的延長是非常有必要的。
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作者簡介：
王淑櫻（1993―），男，漢，天津，本科，研究方向：飛行器動力工程。
Abstract: Traffic problem is one of rigorous problems which society faces at present. It is of great practical and theoretic significance to the research of traffic-flow problem. In this paper, a new microcirculation linear car-following model for urban traffic flow is established by combining micro models and macro models of traffic flow, based on the ideas of the car-following models and fluid dynamical models. An example on traffic-flow microcirculation is designed for the application of the new model. The new model is verified and applied by numerical simulation for the example. The results show that the new model can simulate some important fundamental properties of the practical traffic-flow microcirculation better.
關鍵詞： 交通流模型；隨機擾動；交通流微循環；數值模擬
Key words: traffic flow models；random disturbance；traffic-flow microcirculation；numerical simulation
中圖分類號：O29 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2010）34-0197-02
0引言
當今社會，不論是發達國家還是發展中國家，不管是國際大都市還是中小城市，都面臨著一個共同的交通問題，所以對交通流問題的研究具有重要的現實意義。目前關于交通流模型的研究主要有車輛跟馳模型，基于流體比擬的流體力學模型和元胞自動機模型三種[1-4]，這些模型都從不同的方面反映了現實交通流的一些規律和特征，但是由于上述這些模型主要是根據國外交通流的特點建立的，所以在應用中往往不能很好地反映我國實際交通流的情況。同國外交通情況相比，我國的交通情況有諸多不同，主要表現為以下的一些特點：機動車與非機動車混合運行，城市車道過窄，行人與自行車流量較大等。所以呈現出車速普遍偏低，容易出現交通擁堵，事故頻繁的現狀。事實上，城市道路交通系統是由人、車、路及含有許多隨機因素的交通環境構成的開放的動態的巨系統，道路上的交通流具有不確定性、隨機性的特征，交通流中的不確定現象是由隨機因素造成的，“任何”確定型的模型都不能完全解釋這一現象[5]。實際交通流中的隨機擾動因素很多。例如,行人橫穿公路對交通流的干擾；公交車停靠站臺或從站臺啟動對交通流的干擾；運行過程中某一車輛的突然加速或減速對交通流的干擾；交通事故與道路施工對交通流的干擾；紅綠燈的交替變化對交通流的干擾等。因此要想在交通流建模過程中能更好地再現實際交通流，更為準確地捕獲交通流的實際現象，考慮含有隨機時空擾動因子的建模方法是必要的。在Weits模型中，引入了交通流隨機擾動因素，并對交通密度的變化進行了隨機分析[5]。在文獻[4]中，作者指出把微觀和宏觀相結合的方法建立交通流模型可以更好地推進交通流理論的發展，文章主要分析車輛跟馳模型和流體動力學模型的特點，建立新的模型并應用于交通流微循環動力學行為的研究中。
1模型的建立
在交通流模型中主要考察三個最基本的參數，即交通流量q、車流密度ρ、車流速度v。它們都是時空變量，并且同時受到多種隨機擾動因素的影響。交通流中的不穩定現象正是由這些隨機擾動因素造成的，為確保車輛安全行駛的前提下，在考慮城市交通流微循環線性跟馳模型的建立時著重分析了隨機擾動因素對交通流的影響，建立含隨機擾動因素的城市交通流微循環線性跟馳模型。
在文獻[6]中，已經建立了如下的線性跟馳模型
v（x，t）=（1+δ（x，t））v（x+Δx，t），Δx（x，t）＞Δc（1-δ（x，t））v（x+Δx，t），Δx（x，t）Δc（1）
在該模型中，若考慮隨機擾動因素對跟車速度的影響，引入微循環隨機控制變量R，用該變量來調節在車輛進入微循環車道跟馳行駛和從微循環車道分流過程中對跟車速度的控制。當頭車進入微循環支道時，啟動微循環隨機控制變量R，決定是跟隨頭車進入微循環支道行駛還是與頭車分流行駛；當頭車從微循環支道進入主（次）干道十字路口紅綠燈時，啟動微循環隨機控制變量R，決定是跟隨頭車直行通過紅綠燈路口還是與頭車分流并入主（次）干道行駛；當與頭車在微循環車道跟馳行駛時，啟動微循環隨機控制變量R，將車速控制在微循環支道所允許的安全行車速度范圍內。于是，由模型（1）得到如下的微循環線性跟馳模型
v（x，t）=（1+δ（R，x，t））v（x+Δx，t），Δx（x，t）＞Δc（1-δ（R，x，t））v（x+Δx，t），Δx（x，t）Δc（2）
模型（2）就是所建立的含隨機擾動因素的城市交通流線性模型。
2模型分析
城市交通流系統中存在著主干道與次干道，次干道與次干道，次干道與微循環支道，微循環支道與微循環支道等彼此之間的分流和并道等復雜的車輛跟馳行為。應用微循環可以解決以下兩方面重要的交通問題：
2.1 應用微循環解決主干道上的“左轉”問題。如（圖1）所示的辦法，通過三次微循環支道“右轉”來解決車輛主干道上的“左轉”問題．在該“左轉”過程包括兩次通過主干道紅綠燈交叉路口，一次主干道分流，一次次干道并流與分流以及兩段微循環支道跟馳行駛。
2.2 應用微循環解決主干道上的“分流”問題。如（圖2）所示，該“分流”的交通行為包括一次主干道分流，一次微循環支道與次干道紅綠燈十字路口，一次三段微循環支道跟馳行駛并入次干道。
下面來分析影響微循環隨機控制變量R的相關因素。首先，經過主、次干道上紅綠燈十字路口時，微循環隨機控制變量R的選擇與綠燈放行的時間τ密切相關。其次，當頭車經過主、次干道分流或并流時，不論跟車與頭車是同向行駛還是分流行駛，跟車的微循環隨機控制變量R都與該車道車流密度ρ的變化密切相關，若分流行駛，那么主、次干道車流密度ρ減小，跟車微循環隨機控制變量R隨之正向變化；若并流行駛，那么主、干道車流密度ρ增大，跟車微循環隨機控制變量R隨之反向變化。再次，若車輛在微循環支道上跟馳行駛，則主要考慮頭車速度的變化對跟車的擾動，此時跟車的微循環隨機控制變量R完全退化。
綜合上述的分析，可以將跟車的微循環隨機控制變量R表示為R=R（τ，ρ）。于是，模型（2）就表示為
v（x，t）=（1+δ（R（τ，ρ），x，t））v（x+Δx，t），Δx（x，t）＞Δc（1-δ（R（τ，ρ），x，t））v（x+Δx，t），Δx（x，t）Δc（3）
的形式。
3模型在交通流微循環中的應用
【實例模擬】“跟車行駛”的交通流微循環動力學行為模擬。
城市交通流微循環中，不論是主干道上的“左轉”還是“分流”問題，都離不開主、次干道以及微循環支道上的“跟車行駛”行為。而“跟車行駛”所考慮的相關因素主要涉及到路段的車流密度ρ，路段的限速要求vf，某一時刻通過該路段頭車的初始速度v0（x，t）以及該路段上的隨機時空擾動因素等。應用模型（3），可以模擬車輛在主、次、支道上城市交通流微循環的“跟車行駛”動力學行為，模擬結果如（圖3）所示（程序genchexing1.m）：
該結果表明，路段上各輛車的速度變化規律，即隨著時間的變化，路段上各車輛的速度跟隨頭車速度隨機波動。在該交通行為中，若對車速不加限制或車速控制不當，很容易發現交通流中“激波”的產生，從而有發生交通事故的危險．所以，應用城市交通微循環支道來解決主干道上的“左轉”和“分流”問題，可以有效地降低主干道上的車流密度，減小主干道上的交通壓力，提高主干道上的行車速度，從而避免或減少交通流中“激波”的產生，有效地控制城市交通“擁堵”的問題。
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關鍵詞:紫外線消毒;水和污水處理;病原微生物;劑量
中圖分類號：R123文獻標識碼： A
引言：水中存在的傷寒桿菌、痢疾桿菌、霍亂弧菌、寄生蟲、賈第孢子蟲與隱孢子蟲以及病毒等病原微生物對人體健康帶來重大的威脅。污水中的細菌及致病微生物更多,其排放或回用時對環境以及人們的健康帶來的影響更大。因此,水的消毒是水和污水凈化處理中重要的一個單元環節。常用的水的消毒方法有氯消毒、臭氧消毒和紫外線消毒等。氯消毒成本低廉、應用方便廣泛,但是存在液氯的儲存和運輸、投配等風險,更主要的是氯消毒過程中余氯會與水中有機物反應并生成有致癌、致畸、致突變的THMs等有害消毒副產物,從而影響飲用水水質安全性
1.紫外線消毒的原理及在水處理中的應用概況
1.1紫外線消毒的原理
紫外線消毒水處理技術是一種基于現代光學、防疫學、生物學和物理化學的消毒技術,利用特殊設計的紫外發生裝置產生UV-C照射流水,當水中的各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其它病原體受到一定劑量的UV-C輻射后,其細胞中的脫氧核糖核酸或核糖核酸結構受到破壞,使其喪失復制和繁殖能力,因細菌、病毒的生命周期一般較短,不能繁殖的細菌、病毒就會迅速死亡,從而在不使用任何化學藥物的情況下達到消毒和凈化的目的
1.2紫外線消毒水處理的優點
,紫外線消毒水處理技術的優點還有以下幾點,紫外線屬廣譜殺菌射線,在足夠的照射劑量下,能殺死一切微生物,包括細菌、結核菌、病毒、芽抱和真菌,并且殺菌速度快,大多數都是在1s之內。另外,紫外線消毒技術對近些年發現的致病性病原微生物賈第鞭毛蟲和隱抱子蟲也具有良好的滅活效果。使用低壓汞燈和中壓汞燈均能有效地滅活隱抱子蟲,38mJ/cm2的輻射劑量就能達到99.99%的殺滅率。
2.3紫外線消毒在水處理中的應用概況
1910年Cernovedeow和Henvi第一次將紫外線消毒技術用于飲用水消毒。此后,紫外線消毒水處理技術得到了長足的發展和廣泛應用。在歐美許多國家的水處理廠中,紫外線消毒被廣泛采用。如在芬蘭的赫爾辛基,處理能力達310萬m3/d的紫外線消毒裝置已在一家企業投入使用。美國已將紫外消毒工藝作為自來水消毒的最佳消毒方式寫入供水法規中。美國EPA2006年又制定《紫外線消毒準則手冊》(Ultraviolet Disinfection GuidanceManual)。在污水消毒方面,以我國為例,國家環境保護總局和國家質量監督檢驗檢疫總局于2002年12月24日頒布的《城鎮污水處理廠污染物排放標準(GB18918-2002)》中首次將微生物指標列為基本控制指標,要求城市污水必須進行消毒處理,該標準的頒布為紫外消毒技術的推廣應用提供了契機。建設部于2005年11月通過了《城鎮給排水紫外線消毒設備(GB/T19857-2005)》標準,規定城鎮生活飲用水的技術標準為40mJ/cm2,中水回用的技術標準為80mJ/cm2,城鎮污水的技術標準為15mJ/cm2(一級B標準),城鎮污水的技術標準為20mJ/cm2(一級A標準)[7]。《室外排水設計規范(GB50014-2006)》規定,污水宜采用紫外線或二氧化氯消毒,也可用液氯消毒;污水的紫外線劑量為二級處理的出水為15～22mJ/cm2,再生水為24～30mJ/cm2;此外,對紫外線照射渠的設計也做出了詳細的規定。上述規范標準規范了紫外消毒設備的應用和技術要求,同時也為紫外消毒技術在生活飲用水、飲用凈水、城鎮污水處理廠出水、城市污水再生利用水、工業廢水處理等領域的應用奠定了基礎。目前,紫外消毒已成為水廠和污水處理廠出水消毒的規范化手段之一。
3紫外線消毒水處理技術的不足及其克服
紫外線消毒雖然具有很多化學消毒無法比擬的優點,但也存在著一些制約其發展的因素,其中最突出的是紫外線無持續殺菌能力,另外紫外線消毒對水體要求高,技術本身存在的一些限制使紫外線技術在應用中面臨著諸多問題,如何有效地解決這些問題,是紫外線技術在水處理領域的推廣應用所面臨的巨大挑戰。
3.1病原微生物的光復活及紫外線無持續殺菌能力
微生物自身具有修復機制,這使得已經被紫外線殺滅的細菌在光照條件下發生復活現象,影響出水水質。此外,當處理水離開紫外線消毒反應器之后,消毒過程既已經結束。對于遠距離傳輸的飲用水或再生水,在管網傳輸過程中一些被紫外線殺傷的微生物有可能會修復損傷的分子,使細菌再生,也可能在沿途滋生新的細菌和病毒,從而對水質安全有構成威脅。一般通過提高UV劑量和采用UV-氯或UV-PAA(過氧乙酸)組合工藝來解決光復活問題及維持持續的消毒效果。紫外線與其它消毒技術聯用,如UV-氯胺組合消毒工藝,即可以利用紫外線的廣譜殺菌能力和高效殺滅賈第鞭毛蟲和隱抱子蟲的能力,又可以利用氯胺消毒持久性最長和消毒副產物鏈很小的優勢,不失為一種值得推廣的多屏障消毒工藝。
3.2紫外線穿透力低
紫外線的穿透力低,這就使得其消毒效果受水質的影響比較大,水的色度、濁度、有機物和氨氮等都會吸收紫外線而降低其透過強度,影響紫外線的消毒效果。另外水體中的生物群、懸浮物、礦物質等容易積聚在燈套管的表面,形成結垢影響紫外光的透出,從而影響紫外線的消毒效果[1]。因此,采用紫外線消毒時需要對原水進行預處理,盡量降低水的濁度、有機物等對紫外線消毒的影響。在設計紫外線消毒工藝時,應盡可能把此工藝放在處理末端,并通過改變流速、優化燈管布置等來提高水與紫外線的接觸時間,以保證出水水質。要定期對燈套管進行清洗,以減少燈套管表面的結垢對紫外線的吸收。
4紫外線消毒水處理技術的研究與應用展望
4.1紫外線消毒后的細菌復活
微生物對由紫外線造成的DNA損壞有很強的修復能力,因此復活后的微生物可以繼續分裂和繁殖。DNA修復可以在無光(黑暗修復)的條件中進行,但在有陽光直射(光復活作用)的開放系統中，這種修復的速度會大大地加快。盡管對于紫外線消毒后的細菌復活現象,一方面可以通過優化工藝如增加水與紫外線的接觸時間、加大紫外線劑量、改變紫外線燈的類型(如電壓和波長等)等來解決;另一方面可考慮紫外線消毒與其他工藝聯用以達到較好的處理效果。研究發現紫外線的劑量和燈管的類型對復活反應的發生有極大的影響,甚至可以起決定性的作用,例如,低壓(單波長)紫外線燈比中壓(中波長)燈更容易受光復活作用的影響[9]。但是,我們仍然需要對光復活機理和發生條件進行更廣泛和更深入的研究。目前,細菌和病菌的復活再生成為紫外線消毒技術研究的熱點之一[10]。
4.2流體力學模擬軟件(CFD)的應用
流體力學模擬軟件(CFD)可以應用于紫外線反應器的設計。CFD用來預測和分析流場現象、水頭損失、流速、壓力、粒度分布和紫外劑量等參數,再根據項目的不同(如流量、流體動力性質等等)進行模擬,最終確保實際的紫外線系統可以按照設計要求完成最終的消毒任務,這樣就有效的提高了紫外線系統的消毒效率。目前,CFD已經成為很多優秀紫外線設備廠商設計的日常校準工具。
4.3紫外線消毒高效光源
紫外線消毒常用中低壓汞燈。然而自2006年鑒于汞的危害性,歐盟(EU)不建議采用汞燈。20世紀80年代,紫外燈管的功率只有幾十瓦,對于大規模的水廠或污水處理廠,需要安裝的紫外模塊太多,而且紫外燈壽命很短,只有1 000h,燈管更換頻繁。因此,大規模的水廠如果采用紫外消毒技術投資和維護費用相對較高。現在155W和320W的紫外光燈已經開始普遍應用,800W的高強紫外燈正在研制。2萬t/d的污水處理廠可以僅用50支紫外光燈,20萬t/d的污水處理廠(一級B出水)只需300支燈管即可,而且紫外光燈的壽命也可以達到12 000～20 000h,使得消毒系統的可靠性大大提高,運行和維護費用也大為下降。發光二極管(LED)用作紫外消毒的光源被成為未來技術。LED的優點在于它們能將所有的電能集中到260～262nm之間這樣一個狹窄的波長范圍,并且具有很高的功效和很長的使用壽命(據報道超過100 000h),因為自身的點光源,所以它們不會受到傳統圓柱形設計的局限。這項頗具前景的技術也存在著在燈管功率驅動上的缺陷,因此這項技術還停留于概念階段。對于紫外線-發光二極管(UV-LED),有研究采用光伏技術即利用太陽能產生驅動LED進行滅菌(PV-UV-LED)。但是目前UV-LEDs波長范圍為370～400nm,即UV-A光。UV-A光直接作用于DNA,核酸和細胞的酶、改變分子結構而導致細胞死亡。此外UV-A與水中DO和水反應生成高活性的O自由基和過氧化物,破壞細胞結構和滅活。
5.新一代紫外線消毒技術的特點
利用流體力學軟件建模的方法,大大提高了制造商對產品質量和產品性能的控制能力,使他們對自己的產品更有信心。系統的選型也不再神秘,因為制造商能與設計師共同合作,最終能更加精確地預計在不同水質和流速條件下的處理級別和能力。紫外線設備制造商們很快就能利用該工具來優化反應器內的紫外線生產劑量,同時減小能耗。在制造商開發和改良反應器之后,他們采用一系列的認證協議來驗證設計,如歐洲的DVGW和NORM認證(飲用水),以及NWRI認證(廢水),美國的USE-PA認證。在今后幾年內,市場將會出現性能更為優化的反應器。傳統紫外線技術也會得到進一步的改進。中壓燈會在效率、壽命和功率方面得到提高,與石英套管的有機結合可使燈管壽命超過12 000 h。這種技術結構緊湊、占地面積小,特別是在需要改建翻新或要求對適應套管自動清洗時,會受到設計師和使用者們的青睞。低壓高強燈管的輸出功率也會進一步提高,將能達到1kW,這樣會大大降低系統的占地面積和簡化維護工作。對于低壓紫外線設備而言,燈管的布置是一個相當重要的問題,因為一套低壓紫外線設備需要使用上千根的低壓紫外線燈管。新的紫外線光源,如發光二極管(LED)被稱為未來技術。LED的優點在于它們能將所有的電能集中到260～262nm之間,并且具有很高的功效和很長的使用壽命(據報道超過100 000 h),因為自身的點光源,所以它們不會受到傳統圓柱形設計的局限。這項頗具前景的技術也存在著在燈管功率驅動上的缺陷,因此這項技術還停留于概念階段。其他燈管類型中,例如激態分子燈,它的優點在于無汞,不需要預熱,但目前此項技術仍受到功效低和整流器成本高的限制。而且,激態分子燈常常比它們要替代的產品更具毒性。紫外線強度感應器也在過去的十年中得到了很大提升,現在已經有了穩定可靠、精確的殺菌感應器以及一個完善的認證體系。另外,感應器、流量表和其他監控設備的數據可以幫助制造商改善控制系統和優化設備的性能。他們也可以通過操作平臺與控制中心的操作人員進行聯系。越來越多的微生物D10值被人們所了解,并且這個列表隨時都在更新。最顯著的是,研究已確認了只要很低劑量的紫外線就能消滅隱孢子蟲(Cryptosporidium)和賈第鞭毛蟲(Giardia),但是也發現了幾種具有極高D10值的病毒。隨著紫外線技術應用的更新,會有更多的微生物被加進到現有的D10值列表中。復活反應是紫外線技術領域內的一個重要關注點―――一些微生物在其DNA受紫外線照射后可以作用于受損部分并完成修復過程。DNA的修復過程可能發生在封閉(暗)的系統中,也可能發生在有光的開放系統中(光復活反應)。紫外線劑量和紫外線燈的類型能決定復活反應是否能進行,低壓(單一波長)紫外線燈會比中壓(多波長)紫外線燈更易產生光復活。在光復活領域需要進行更多的研究努力,在今后5年中很可能會有新的進展。還有大量關于紫外線消毒的研究正在進行中,尤其是如何去除水中以下常見的物質,比如氯,溴化物,硝酸鹽,臭氧,自然有機物和鐵。普通的紫外線消毒劑量不能明顯去除以上物質。對更多的水中外來元素的研究也在進行中。
6.紫外線技術的應用
6.1飲用水領域
紫外線消毒技術最大的潛在市場是在飲用水領域。紫外線技術已被認可為適合殺滅隱孢子蟲(Cryptosporidium)和賈第鞭毛蟲(Giardia)消毒的技術,特別適用于地表水和其他易受感染水源。自1997年至今,由于以下幾個因素市場增長速度略有減緩,其中包括隱孢子蟲(Cryptosporidium)和賈第鞭毛蟲(Giardia)對紫外線敏感度的不確定,紫外線消毒技術標準框架的缺乏,現場操作和工藝設計的缺乏,紫外線消毒在飲用水廠中的應用案例和工程知識的缺乏,水工業總體的保守,以及使用紫外線殺滅隱孢子蟲(Cryptosporidium)和賈第鞭毛蟲(Giardia)專利技術的幾項訴訟案件的結果還不確定。所有這些問題或者已經解決了或者正在解決中,這些努力都將為這個市場的快速增長鋪平道路。
6.2回用水領域
對于紫外線技術而言另外一頗具潛力的市場,是應用于灌溉的再生水和中水處理。污水回用技術在美國西南部和其他淡水急劇短缺的地區已經很常見,比如中國北部,歐洲南部,中東和北非。針對這個市場,只要使用比飲用水系統更大的紫外線劑量,紫外線技術被證實有效。與飲用水標準類似的嚴格的相關標準,將成為評估這些關鍵應用的重要方法。防止光復活反應,也將會成為處理和評估的關鍵因素。
6.3地下水回灌
紫外線技術的另一新興市場是經紫外線消毒后的水可以應用于含水層的恢復和地下水的儲存種應用包括將深度處理過的廢水注入蓄水層來補充飲用水供應。美國的加利福尼亞,德克薩斯和佛羅里達三個州都開始考慮使用此種技術,而且在世界上的其他地區對此種應用的興趣也在不斷提升。
6.4其他
紫外線還可以起到氧化作用,單獨使用紫外線技術,或將紫外線技術與氫氧根自由基相結合,可以破壞水中的污染物。這種技術已成功應用在地下水補充,工業廢水處理和飲用水處理中。值得一提的是,美國幾項大型的強氧化項目已經采用了紫外線技術,用來氧化處理亞硝基二甲胺,甲基叔丁基醚、殺蟲劑、異嗅異味復合物和氯化溶劑等。
6.5歸納總結
紫外線技術產業在過去十年來已經相當成熟,而今正由主流水處理公司進行著標準化的使用和推廣。傳統的紫外線技術經過實地測試,如今在廣泛的應用中取得了相當優異的成績。隨著標準、版稅、工藝和工程不確定性等一系列的降低,預計在今后20年中,預計紫外線技術的認可度將會迅速提高。傳統的紫外線產品的設計很大程度上依賴于流體力學軟件(CFD),但是在將來的設計中它將被作為一種常規的校準工具。在今后十年中,對傳統燈管,紫外線強度感應器和控制器的改進將不會間斷。例如LED燈和微波燈這樣的新技術,在效率、占地面積和能耗上的優勢,都會給未來技術的革新提供了極大的空間。現階段,特別是在新技術能帶來更高效率和更低能耗的情況下,飲用水市場需求將會快速的增長。而其他應用,例如廢水再利用及含水層儲存和補充的市場相比飲用水要小一些,增長速率相對緩慢,但仍具吸引力。紫外線技術應用在強氧化項目仍在處于啟蒙階段,很大程度上受到能耗的制約。如果新型的、更高能量效率的技術出現,此領域將會迎來飛速的增長。
7.新技術
傳統紫外線技術也會得到進一步的改進。中壓燈會在能量效率，壽命和功率密度方面得到提高，與石英套管的有機結合可使燈管壽命超過12,000小時。這種技術結構緊湊、占地面積小，特別是在需要改建翻新或要求對適應套管能夠自動清洗時，會受到設計師和使用者們的更多青睞。低壓高強燈管的輸出功率也會進一步提高，也許能達到 1kW ，這樣會大大降低系統的占地面積和簡化維護工作。對于低壓紫外線設備而言，燈管的布置也是一個相當重要的問題，因為一套低壓紫外線設備需要使用上千根的低壓紫外線燈管。流體力學軟件（CFD）和對實際反應器的模擬方法，大大提高了制造商對自身產品處理程度和實用能力的預測力，使他們對自己的產品更有信心。系統的選型也不再是魔術，制造商能與設計工程師共同合作，最終更加精確的預計在不同水質和流速條件下的處理級別和達到不同的處理效果。紫外線設備制造商們利用流體力學軟件來優化反應器內的紫外線劑量，控制流速，從而更高效的完成消毒任務，并將能耗減到最低。在制造商開發和改良反應器之后，他們采用一系列的認證協議來驗證設計，如歐洲的 DVGW 和 ÖNORM 認證（均適用于飲用水），以及美國的NWRI證明（污水處理和再生水的回用），美國的USEPA認證。不久的將來，更為優化的反應器會被研發，生產和推廣。新的紫外線光源，如發光二極管（LED）被稱為未來技術。LED的優點在于它們能將所有的電能集中到 260nm－262nm 之間這樣一個狹窄的波長范圍，并且具有很高的功效和很長的使用壽命（據報道超過 100,000 小時），因為自身的點光源，所以它們不會受到傳統圓柱形設計的局限。這項頗具前景的技術也存在著在燈管功率驅動上的缺陷，因此這項技術還停留于概念階段。其它燈管類型中，例如激態分子燈，它的優點在于無汞，不需要預熱，但目前此項技術仍受到功效低和整流器成本高的限制。而且，激態分子燈常常比它們要替代的產品更具毒性。越來越多的微生物D10 值*被人們所了解，并且這個列表隨時都在被更新。最顯著的是，研究已確認了只要很低劑量的紫外線就能消滅隱孢子蟲（Cryptosporidium）和賈第鞭毛蟲（Giardia)，但是也發現了幾種具有極高 D10 值的病毒。隨著紫外線技術應用的更新，會有更多的微生物被加進到現有的 D10 值列表中。復活反應是紫外線技術領域內的一個重要關注點――一些微生物在其 DNA 受紫外線照射后，顯著特點在微生物可以做用于受損部分并完成修復過程。DNA的修復過程可能發生在封閉（暗）的系統中，也可能發生在有光的開放系統中（光復活反應）。紫外線劑量和紫外線燈的類型能決定復活反應是否能進行，低壓（單一波長）紫外線燈會比中壓（多波長）紫外線燈更易產生光復活。在光復活領域需要進行更多的研究努力，在今后 5年中很可能會有新的進展。還有大量關于紫外線消毒的研究正在進行中，尤其是如何去除水中以下常見的物質，比如氯，溴化物，硝酸鹽，臭氧，NOM**和鐵。普通的紫外線消毒劑量不能明顯去除以上物質。對更多的水中外來元素的研究也在進行中。
8.新興市場
自1997年至今，由于以下 幾 個 因 素 市 場 增 長 速 度 略有 減 緩 ， 其 中 包 括 隱 孢 子 蟲 （Cryptosporidium）和賈第鞭毛蟲（Giardia)對紫外線敏感度的不確定，紫外線消毒技術標準框架的缺乏，指南和指導的缺乏，紫外線消毒在飲用水廠中的應用案例和工程知識的缺乏，水工業總體的保守，以及使用紫外線殺滅隱孢子蟲（Cryptosporidium）和賈第鞭毛蟲（Giardia)專利技術的幾項訴訟案件的結果還不確定。所有這些問題或者已經被解決了或者正在解決中，這些努力都將為這個市場的快速增長鋪平道路。對于紫外線技術而言另外一個頗具潛力的市場，是應用于灌溉的再生水和灰水。污水回用技術在美國西南部和其他淡水急劇短缺的地區已經很常見，比如中國北部，歐洲南部，中東和北非。針對這個市場，只要使用比飲用水系統更大的紫外線劑量，紫外線技術被證實有效。與飲用水標準類似的嚴格的伴生標準，將成為評估這些關鍵應用的重要方法。防止光復活反應，也將會成為處理和評估的關鍵因素。紫外線技術的另一新興市場是經紫外線消毒后的水可以應用于含水層的恢復和地下水的儲存。這種應用包括將深度處理過的廢水注入蓄水層來補充飲用水供應。美國的加利福尼亞，德克薩斯和佛羅里達三個州都開始考慮使用此種技術，而且在世界上的其它地區對此種應用的興趣也在不斷提升。值得一提的是，美國幾項大型的強氧化項目已經采用了紫外線技術，用來氧化處理 NDMA***，MTBE****，殺蟲劑，異嗅異味復合物和氯化溶劑等。
9.水處理中影響二氧化氯消毒效果的因素
在使用二氧化氯進行水處理工作的時候，也是會受到一定的因素影響的!一般情況下，水溫的因素是會影響到水處理中消毒試劑的使用效果，在進行消毒的時候，消毒的效果是和水溫的變化有很大的影響，通常會表現出正比例的關系。通過一些實驗可以得出，在水溫過低的時候，二氧化氯的消毒效果是十分弱的，所以在進行消毒的時候，一定要特別重視水溫對于消毒效果的影響。在進行水處理的時候，水體的酸堿值也是影響二氧化氯消毒的一個影響的因素，在酸堿值適中的情況下，二氧化氯的消毒效果是十分的理想的，并且是十分穩定的，一旦酸堿值過高或者是過低都會影響二氧化氯的消毒效果，所以在進行二氧化氯消毒以前可以對水體的酸堿值進行必要的測試，這樣可以使得二氧化氯的消毒效果達到最好在水體中投入的消毒試劑的份量以及消毒試劑與水體的接觸時間都是會影響消毒試劑作用水處理的效果，通常的情況下，提高消毒試劑的投入份量并且增加其與水體的接觸時間都是會提高水處理的效果!在實際的水處理過程中，一定要特別注意水的溫度，水體的酸堿度以及消毒試劑的投入量和消毒試劑和水體的接觸時間，只要注意這些才會使得二氧化氯的消毒效果達到最好。而且在使用二氧化氯進行水體污染的時候，一定要注意水處理過程中的出水余量，將其控制在合理的量中，這樣可以避免在水處理后水體中產生異味，而且對于水體的純度和色度也會起到一定的作用。
結論
紫外線技術產業在過去十年來已經相當成熟，而今正由主流水處理公司進行著標準化的使用和推廣。傳統的紫外線技術經過實地測試，如今在廣泛的應用中取得了相當優異的成績。隨著標準、版稅、工藝和工程等一些不確定性的降低，在今后 10 年中，預計紫外線技術的認可度將會有進一步的提高。傳統的紫外線產品的設計很大程度上依賴于流體力學軟件（CFD），但是在將來的設計中它將被作為一種常規的校準工具。在今后10年中，對傳統燈管，紫外線強度感應器和控制器的改進將不會間斷。例如LED 燈和微波燈這樣的新技術，在效率，占地面積和能耗上的優勢，都會給未來技術的革新提供了極大的空間。現階段，特別是在新技術能帶來更高效率和更低能耗的情況下，飲用水市場需求將會快速的增長。而其它應用，例如廢水再利用及含水層儲存和補充的市場相比飲用水要小一些，增長速率相對緩慢，但仍具吸引力。紫外線技術應用在強氧化項目仍在處于啟蒙階段，很大程度上受到能耗的制約。如果新型的、更高能量效率的技術出現，此領域將會迎來飛速的增長。
結束語：紫外線消毒由于不投加化學藥劑,不產生有害物質,安全可靠。紫外線消毒具有廣譜性,能快速高效地殺死包括細菌、結核菌、病毒、芽抱和真菌等在內的所有微生物,尤其是對水中賈第鞭毛蟲和隱抱子蟲具有良好的滅活效果。因此,紫外線消毒技術在水和污水處理領域得到了廣泛應用。但是,在實際應用中需要考慮抑制消除微生物的復活再生和持續殺菌以及克服紫外線穿透力低的問題。紫外線消毒技術的研發與應用的主要方向包括紫外線消毒后的細菌復活研究、流體力學模擬軟件的應用、和紫外線消毒高效低能耗光源的開發等。這些方面的研究與開發為未來技術的革新提供了極大的空間。在不久的將來,紫外線消毒技術在水和污水處理領域的應用將更加普及。
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作者：趙曉亮 劉寶勇 陳建平
[摘要] 作為環境類專業的必修課程，《大氣污染控制工程》中所教授的原理、理論與設計計算要點是從事環境工作必備的理論基礎。在多年教學實踐的基礎上，結合《大氣污染控制工程》課程的特點，本文全面剖析課程教學過程中容易出現的教學教育技術問題，分析相應的革新方向；強調健康良好的師生關系的保障作用；提出基礎了解、機理掌握、實驗模擬與設計創作相結合的“四位一體”系統化復合式教學體系；凸顯“體系是基礎，實踐是重點，教師是關鍵，評估是保障”知行緊密結合的教學理念。旨在增強環境專業在校大學生的實踐意識，實現激發興趣、釋放想象力與提高綜合實踐能力的教學目的。
[關鍵詞] 教學方法；復合式；四位一體；實踐
1、《大氣污染控制工程》課程特點。
《大氣污染控制工程》是環境科學或工程專業的重要基礎學科，是環境類專業的主要專業課程之一，該課程的教學效果也是衡量專業教學水平和教學質量水準的集中體現[1]。鑒于授課學時的限制以及涉及學科（標準、法律等）較多的特點，在具體的課堂教學中容易出現如以課堂為中心，教學內容不健全不系統[2]；以書本為中心，學科交叉有待增強，實踐性不強；以傳授為中心，前瞻性不夠，創新性缺乏[3]；以教師為中心，學生參與太少，學生本位理念淡薄等問題。針對以上幾個方面的問題，為了更好地在有限的學時內把知識傳授給學生，提高該課程的教學質量，提高學生學習的興趣與熱情， 提高他們理論和實際相結合的能力，本文就該課程教學方法改革的方向，采取的手段與形式進行了探討，為進一步完善該課程的教學， 培養適應社會發展的高素質環境工程專業人才具有十分重要的意義。
2、建立復合式教學方法中的師生關系。
健康良好的師生關系的建立與深刻理解是復合式教學方法順利有效實施的情感保障。所謂師生關系是教師和大學生在教學過程中以“教”與“學”為載體而形成的一種特殊的社會關系，是學校中最基本的人際關系，具有強烈的情感特點，并會滲透到學生的學習過程中，會對學生的學習動機產生較大的影響。
任何一種教學方法的實施都要具備一定的實施環境，這就是融洽的課堂氛圍，而營造良好有序課堂氛圍的基礎就是和諧的師生關系。多年的教學經驗表明：盡可能多的關注大學生的生活需求與情感訴求是走進大學生內心的心靈密碼。
3、提出“四位一體”系統化復合式教學體系。
3.1 “四位一體”系統化復合式教學體系的組成。
復合式教學體系是復合式教學方法的主導載體。根據大氣污染控制工程既有其獨立的、自成體系的一面，又有與其他學科或課程交叉滲透的一面，加上本課程對實踐性有較高的要求，我們提出“四位一體”系統化復合式教學體系，具體組成為:基礎課程、專業課程、實驗課程、實踐課程四個模塊。每個模塊又包含多門課程，可滿足不同教學要求。課程體系見圖1 。
圖1《大氣污染控制工程》課程“四位一體”復合式教學體系組成
其中，為體現環境工程與環境科學的專業區別，基礎課程中的化工原理與流體力學兩門課程在有些高校環境科學專業教學培養計劃中沒有列入[4]-[5]。這就要求授課教師應在教學的過程中進行適時有效的補充，保證教學內容的連續性與完整性。從課程體系、教學內容和教學方法及手段的相互關系來看，課程體系和教學內容會在很大程度上影響學生的知識結構。
3.2 “四位一體”系統化復合式教學體系對實驗與實踐環節的側重。
“四位一體”系統化復合式教學體系中實踐性環節是課程教學的核心。為了提高學生對交叉學科（化工原理與流體力學等）的學習能力與獨立思考能力，我們在第七學期末設置了大氣污染控制工程課程設計環節，通過對低濃度有害氣體吸收、煙氣收集系統等裝置的設計，既達到對專業知識的應用鞏固，同時鍛煉了學生身體力行的實踐動手能力。另外，在實踐教學環節中我們還設置了“主體論文寫作”的環節，鼓勵學生充分利用網絡資源，閱讀分享大量的專業論文、教案資源，在上授課教師的指導下撰寫并力爭發表學術論文，既拓寬學生專業知識視野，也提高了學生的研究興趣與能力。
我們始終不忘我校的培養目標是高素質工程類人才，始終把提高學生動手能力和工程素養作為目標進行課程建設，非常重視實驗教學，已建成了“大氣污染控制工程實驗室”、“環境監測實驗室”、以及“遼寧工程技術大學循環經濟研究中心”等，為大氣污染控制工程課程的實踐性教學環節提供了有力保證。鼓勵學生參與公開實驗課“旋風除塵器、靜電除塵器、袋式除塵器性能的測定”、“空氣中主要污染物的測定”、“粉塵粒徑分布的測定”以及“煙氣除塵脫硫實驗”等教學實驗。
組織倡導課外活動是讓學生獲得鍛煉的平臺。為了提高學塵器、吸收塔、吸附床等設備的原理與構造，我們組織學生動手制造實驗模型，使大氣凈化設備內部結構和運轉操作原理一目了然，起到了事半功倍的作用。鼓勵學生積極參與教育部每年針對高校組織的“創新性實驗大賽”，對創新素質的培養效果不錯。
3.3 “四位一體”系統化復合式教學體系對教師素質的要求。
（1）具備扎實的專業素養與良好的領域前瞻性
“學高為師”是保持大氣污染控制工程課程高水平教學質量的根基所在。單純的專業內容是乏味的。為了更有效地組織出盡量生動鮮活的課堂教學，要求教師備課盡量多的閱讀研究本領域的最新成果，沉下心來“凝練提純”。扎實的專業理論、清晰有序的邏輯推理、詳實豐富的相關現實社會信息都是保證專業課既有“營養”又具有“情趣”。
（2）具備先進教學工具與手段的應用能力
“四位一體”系統化復合式教學體系要求授課教師應能夠使用先進的教學手段，把計算機技術、多媒體技術、網絡技術和現代化教學方法有機結合起來，為學生提供了一種新型的學習和授課方式。我校提供課外環境專業師生交流的網絡平臺，分享眾多的國家精品課資源，讓學生可以跨空間和時間來實現主動性自我學習。
（3）具備擇優棄粕的教育創新能力
教學方法是影響學生的思維方式和綜合素質的重要因素[6]-[8]。任何一個創新的環境都需要一個對應的輕松環境[9]-[11]。因此教師需要正確看待教師權威，培養學生質疑能力，創新改革教學方法，留給學生發表自我觀念課堂和課后空間。例如，我校《大氣污染控制工程》教學課堂嘗試設置了“主題演講”的環節，提倡學生分組提前就某一環境主題做好充分準備，課堂演繹并及時討論總結成果，效果很好。另外，教師對于教材與教學大綱的使用應具備創新能力。一方面要保證知識的完整性、連續性；另一方面講解的順序與主次關系可以結合本校的優勢主導學科狀況突破教材，做到“因地制宜”，但必須是科學的。地礦學科是我們學校的優勢主導專業，因此，我們在污染物控制方面，重點講解和補充粉塵顆粒物的凈化去除內容，如“煤堆起塵量”、“運輸轉載點粉塵治理”等內容研究。
4、重視評估教學的效果。
教學效果是檢驗教學質量的唯一標準。教學有法無定法，必須解放思想，以素質教育為中心，以學生為主體。教學評估內容應當包括教師評估與學生評估兩方面內容。目前，我們學校已經開展了每年兩次的學生網上評教、教師網上互評以及年度“學生最喜愛的老師”評選等教師評估活動，但對于學生全教學過程檢查評估指標體系的研究正處于研究階段。評估是教改的指揮棒。因此深化教育改革，實施素質教育，盡快制定適合新形勢的教學評估標準勢在必行。
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