摘 要 随着本科教育教学改革和工程教育要求的转变，传统的教学方法很难满足现代工程教育的要求，表现出明显的不足。以过程流体机械课程为案例，详细分析传统教学方法存在的不足和缺陷，并基于现代工程教育的要求和课程自身的特点，提出教学方法改革的思路和具体实施方法。
关键词 工程教育；过程流体机械；教学方法；改革思路
中图分类号：G642.4 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2015）02-0105-04
Reform and Exploration of Teaching Methods on Process Fluid
Machinery Course under Engineering Education Background//
PANG Mingjun， GAO Guangfan， ZHANG Lin
Abstract With the development of undergraduate education reform and with the transition of engineering education requirement， traditional teaching methods， which are very difficult to meet demands of modern engineering education， showing obvious disadvantages. In this paper， taking process fluid machinery course for instance， shortages and objections of traditional teaching methods were analyzed and ideas and specific implementation methods of teaching method reform were proposed based on requirements of modern engineering education and autologous features of process fluid machinery course.
Key words engineering education； process fluid machinery； teaching methods； reformation thoughts
文献[1]指出，2020年的工程师应具备的特征包括缜密的分析能力、丰富的实践经验、创造力、良好的交流技巧、商务管理能力、高尚的伦理道德以及终身学习的能力。目前的教学环境（包括课程学时的减少、教学内容的增加和学校领导的认知能力）[2]迫使教师采取传统单向的讲授方法。传统的教学方法或许能够保证教学进度、“有效地”完成教学任务，但是它极大地限制了学生积极主动学习的能力，学生只能被动、不加思考地接受教师讲解的内容。如不加以改革，传统的教学方法很难适应和满足当代工程教育提出的要求，培养出来的人才也达不到工程教育预期的培养目标。为此，本文从工程教育的背景出发，以过程流体机械课程为案例，通过分析课程的特点，提出一种适应和满足工程教育要求的教学思路。
1 工程教育的本质与要求
为了能够提出满足工程教育要求的教学方法，首先对工程和工程教育的含义给予介绍和分析。
工程的概念 目前有关工程的概念很多，但意思相近。普遍认为工程具有造福人类社会的目的，分歧是它究竟属于科学还是艺术范畴。目前有学者认为，工程既不是单纯的艺术，也不是单纯的科学，而是沟通艺术与科学的桥梁，存在于科学、艺术与社会的交界点之上，不是三者简单的叠加[3]。作为一个独立自主的范畴，工程具有鲜明的社会目的性，即造福人类。
工程教育的本质 工程教育是根据一定社会要求和受教育者身心发展规律，由工程教育者有目的、有计划、有组织地对受教育者身心施加全面系统的影响以达到预期培养目的的社会活动过程[3-5]。它除了具有普通教育的特征外，还具有如下属性。
1）实践性：工程的社会性决定了工程教育的实践性。
2）复合性：工程教育应当培养具备复合型知识背景的工程人才。
3）伦理性：工程活动必须符合法律以及伦理道德规范。
4）全球性：工程应具有全球视野，即培养出的人才能满足全球大环境的需要。
我国工程教育认证的要求 为了与全球工程教育接轨，我国对工程教育人才培养提出一些要求[6]：1）具备较好的人文科学素养、较强的社会责任感和职业道德；2）具备从事工程工作所需的数学、自然科学以及一定的经济管理知识；3）具备综合运用科学理论和技术手段分析和解决工程问题的能力；4）具备运用现代信息技术获取所需信息的技能；5）了解国家对本专业职业和行业导向，熟悉环境保护和可持续发展等方面的政策和法规，正确认识工程对社会的影响；6）具备一定的组织管理能力、较强的表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力；7）具备终身学习的能力；8）具备国际视野和跨文化交流、竞争和合作的能力。
从我国对工程教育的要求来看，就一门单独的课程而言，成功的工程教育必须让学生具备积极主动学习和思考的能力、良好的沟通能力、优秀的团队合作精神、对工程过程良好的认知能力和终身学习的能力。这是本文教学方法改革的依据。
2 过程流体机械课程的特点
为了便于对过程流体机械教学方法实施教学改革，满足工程教育的要求，对过程流体机械课程的特点进行分析。
理论性强，需要良好的基础知识 要想较好地学习过程流体机械专业课程，学生不仅需具备扎实的力学基础知识（如流体力学、工程热力学、传热学、理论力学以及材料力学知识），还需具备良好的专业基础知识（如机械原理、机械设计等）。对于以“讲授”为主的传统的教学方法而言，学生要想在课堂上完全理解教师讲授的教学知识点，紧跟教师的备课思路，就必须对这些现行课程有良好的认识和理解。
专业性强，内容复杂、繁多 过程流体机械专业课程涉及的内容非常广泛，包括机构原理、热力学计算、流体力学原理、动力学计算、结构设计、运行维护、故障诊断、总体方案设计与选型等。每一个知识点似乎都涉及一门独立的基础课或者专业课程。如果学生没有充分的准备，听课时似乎很难对教师讲授的知识做出敏捷的反应，极大地影响课堂的互动气氛。
知识点与工程实践紧密联系 过程流体机械专业课程涉及的知识点与工程生产实践紧密联系，其理论水平远高于实际，可用于指导流体机械在企业生产应用中的稳定操作和运行，以及机器的技术改造与新机型的开发。课程讲授过程中需要注重培养学生的工程意识与理论联系实际的意识和能力。结合课程的学习，势必要学生开展一定的工程训练，以加强学生的工程观念，让学生做到实践与理论相结合，以及理论与实践相结合。
3 过程流体机械课程教学存在的问题
鉴于传统教学的陋习和目前本科教学改革的深入，导致目前过程流体机械教学方法的弊病不断暴露出来。
基础知识欠缺 不可否认的是，随着教学改革的推进，一些非常重要的基础课程（如工程热力学和传热学）由于学时短缺而被逐渐砍掉。有的课程（如流体力学）虽在开设，但由于学时短或为选修课程，得不到足够的重视，学习效果不理想，导致学习过程流体机械课程时，学生连最基本的概念（如内能、焓、熵等）都不知道，当涉及一些运用基础课程知识点来理解工程问题时感到非常吃力。这就导致以讲授为主的传统教学方法很难适应目前的教学形势，而且教学效果不佳，出现死记硬背、不善于理解应用的学习局面。
实践教学环节薄弱 实践教学环节薄弱似乎是工程教学的通病[7]。实践教学主要包括实验、实习、实训、课程设计、毕业论文（设计）等环节，是培养工科专业学生的必备环节，对学生工程意识与能力的培养至关重要。对于工程性极强的过程流体机械课程而言，实践环节尤为重要。然而目前普遍存在一些问题。
1）实习与实验教学环节需要加强。就本专业的实习而言，目前主要集中于化工设备制造厂和化工产品生产车间的参观和学习，基本上忽略了有关流体机械制造厂的参观和学习，导致学生对流体机械没有感官认识。而且实验学时在不断缩减，目前仅开设往复压缩机示功图测试和高速转子静平衡两个实验。离心泵汽蚀实验被砍掉，导致学生对离心泵主要性能得不到很好的理解。
2）毕业设计环节需要加强。鉴于一系列原因（比如工程热力学知识的欠缺、有关流体机械书籍和标准的缺乏），目前绝大多数毕业课题仅局限于化工设备设计，基本上很少布置有关流体机械课程方面的毕业课题。这严重限制了学生对流体机械课程的进一步理解和工程应用能力的锻炼。
课程评价存在问题 由于课程学时的缩减，目前过程流体机械课程评价基本上是“一锤定音”——期末考试，忽略了大作业的训练和热点研究方向文献的阅读和总结。这种考核方式不能实事求是地反映学生对知识点的掌握和理解，更谈不上运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。因此，教师也很难及时对教学存在的问题给予修正和弥补。
4 过程流体机械课程教法改革思路
众所周知，教学方法并不是一成不变的，它随着社会的进步和科技的发展不断地发展和演变。工程教育也是如此。大约二战时期，工程教育从工程实际技术教育过渡到工程科学教育，这就要求涉及工程教育的教学方法也必须进行相应的调整和改革。传统的教学方法是单向性的，类似“学徒式”的教育，即以教师的“教”为主，学生只是被动地接受教学内容。这种教育方式仅适用于以技术教育为主的工程教育，很难适应以科学教育为主的工程教育方式。为此，发展了以学生为中心，积极主动的、学习式的教学方法，即将学生视为教师的角色[8]。学生能够从教学活动过程中隐性地获取知识，而教师主要的任务是开展有效的指导。教师和学生的角色界限模糊，二者有效地完成自身的任务，即教师良好的教学任务、学生有效的学习任务。过程流体机械课程教学方法的改革正是沿着该思路进行的。针对过程流体机械课程教学存在的问题，同时为了适应现阶段工程教育的目的，下面从课程的准备、课程的讲授和课程效果评价三个阶段提出相应的改革措施。
课程准备
首先，为了有效地完成教学任务，教师必须全面深入地理解教学内容。这必然要求教师大量查阅和学习与教学内容相关的资料（如与过程流体机械有关的国内外专著和书籍），弥补所选教材的缺点。查阅资料时，教师必须注意角色的转换，查阅资料是为了更有效、更准确、更生动地给学生讲解，而不是为了个人学习。教师通过大量地阅读文献，将教学内容给予重新组织和编排，以最合理的顺序将教学内容呈现给学生，便于学生理解接受，而不是照本宣科。
其次，教师备课时要充分了解学生前期课程的学习情况，从而合理安排教学内容，弥补存在的问题，避免影响学生对本课程知识点的理解；同时教师要了解学生个体在前期课程学习上存在的差异，这样分组讨论学习时便于优良搭配，学生之间互相学习，克服个人因前期课程学习不足而对本课程知识点理解带来的障碍。
再次，鉴于当前的教学方法，以引导和启发学生自主学习和讨论为主，教师的讲解和订正为辅。这就要求教师在备课时要制订引导学生开展自主学习的教学方案。对教师备课提出更高的要求，教师课前要告知学生：1）每节课要学的教学知识点；2）理解知识点需具备的基础知识；3）学生需要查阅的书籍和准备的内容；4）本节课内容在课程中和工程实际中的重要程度。
可以说，备课是否充分直接决定了教学是否成功，因此，备课必须要做到备内容、备学生和备方法。
课堂学习 课堂学习是教学的关键环节，直接决定了教学效果的好坏。课堂教学，不是以教师单向传输为主的教学，而是教师根据备课时制订的教学方案，引导学生积极主动地讨论教学内容，避免学生消极被动地思考教师到底在讲或者要讲什么内容。教师通过学生对教学内容积极主动地讨论，发现和记录教学存在的不足，便于课后进一步的思考、改进和反馈。
教师上课时应做到：1）上课时，教师首先要给出本节课主要的学习内容、重点和难点；2）教师要给出每节课的“引子”，提出问题，并组织学生讨论，评价每组学生给出的讨论结果；3）最后教师要给出总结，要评价本节课程内容在工程实际应用中的重要性；4）对于难以理解的、抽象的概念，教师要引导学生与日常生活联系起来，使之形象化，便于学生理解。
比如“余隙容积”这个概念，如果仅是书上给出的解释“活塞行至终端止点时气缸剩余的容积”，学生很难理解，很难想象这部分空间是怎么回事；但如果将其与盖房子用到的“公摊面积”类比的话，就很容易理解：二者对于用户来讲都是有害的，但是必须具备的，只能尽力减小，却不能避免。
课程评价 教学活动的最终环节是评价学生的学习效果。通过教学评价，教师一方面可以了解每个学生对知识点的理解程度，发现和思考教学存在的问题，便于及时反
馈；另一方面能够了解学生运用所学知识解决实际问题的情况。为了保证教学质量，及时了解学生对知识点的掌握情况和对所学知识的应用情况，课程的评价应从多个角度出发，绝不能是仅以考试为基准“一锤定音”。为此，教师应从两个方面对学生的学习效果进行评价。
1）对知识点理解的评价。通过课堂上观察学生的一系列反应，如面部表情、提出的问题，及时了解学生存在的问题，并给予及时的解释和补充；另一方面通过作业、课程考试来综合评价学生对知识的掌握程度和理解情况，便于教师在以后的教学中调整和弥补不足的地方和存在的问题。特别是学生提出的问题非常重要，一方面，可以测试教师对内容的理解程度；另一方面，教师可以了解学生存在的困惑，明白师生间对知识点理解存在的偏差和分歧。教师应对学生的问题积极反思，对教学内容给予重新编排和阐释，以便改进教师本身对基础知识的理解。
2）对学生运用所学知识解决实际问题能力的评价，可以通过实训、大作业、课程设计乃至毕业设计的形式进行，并将存在的问题汇总和分析，弥补教学存在的问题。
总之，教学评价是个连续的过程，合理的教学评价是为了保证教学质量和促进教学改革，而不仅仅是为了给学生一个“成绩”。
5 教学改革对工程教育的促进
简单的讲，通过上述教学方法的运用和实施，学生获得的技能基本能满足工程教育的要求。具体体现在：1）通过对所学内容的思考、提问和讨论，学生获得了良好的交流技术；2）通过对教学内容的准备和讲解，学生具备了一定的职业责任感；3）通过对教学内容和大作业的分组准备和讨论，教学在团队内相互进行，学生改进和具备了一定的团队合作精神；4）通过“教”这一环节，学生对所学内容进行精选和重组，增加了学生对知识的理解程度，拓宽了学生的视野；5）通过一定的工程训练，学生对待工程的态度和信心发生积极的变化，增加了对工程设计过程的理解；6）通过学生自己对知识的准备和理解，学生掌握了学习方法，具备了终身学习的素养。
6 结束语
随着我国工程教育的推进以及与国际的接轨，每门课程的教学效果应符合工程教育的要求。过程流体机械课程作为过程装备控制工程专业核心专业课之一，课程的讲授必须符合工程教育的目的，满足我国工程教育认证的要求。这就要求培养的人才应具备工程观念，做到理论联系实际，熟悉运用所学知识解决工程问题。因此，完善和优化过程流体机械课程体系与内容，改进教学方法，保证和提高课程教学质量，提高人才培养水平与国际接轨，是每一位高校教育工作者的重要任务与研究课题，需要不断地探索和努力。
参考文献
[1]陈善勇，戴一帆，彭小强，等.回归工程背景下的《数字化制造技术》研究生课程改革探索[J].高等教育研究学报，2009，32（6）：37-39.
[2]庞明军，高光藩.过程流体机械课程教学条件现状分析[J].化工高等教育，2013，30（4）：28-32.
[3]李正，林凤.从工程的本质看工程教育的发展趋势[J].高等工程教育研究，2007（2）：19-25.
[4]涂善动.全面工程教育引论[J].高等工程教育研究，
2007（2）：6-13.
[5]钟秉林，魏红，李婷婷.我国高等工程教育研究的现状分析与未来展望[J].高等工程教育研究，2011（3）：9-12.
[6]张文雪，刘俊霞，彭晶.工程教育专业认证制度的构建及其对高等工程教育的潜在影响[J].清华大学教育研究，
2007，28（6）：60-79.
[7]孟祥海，徐春明，高金森，等.工程教育背景下石油加工工程课程体系的优化与实践[J].化工高等教育，2012，33（5）：
29-32.
[8]Carberry A R， Ohland M W. A Review of Learning-by-Teaching
for Engineering Educators[J].Advances in Engineering Education，
2012，3（2）：1-17.