水工艺设备基础教学改革与实践

【摘要】依据我校应用型本科特色及给水排水专业培养方案，以及给排水专家指导委员会的课程指导思想，积极探索水工艺设备基础课程教学改革，针对本课程特色，对课程的教学方法，教学内容，课程考核作了详细的调整，对应用型本科给排水科学与工程专业课程教学有一定的实际意义和借鉴价值。

【关键词】水工艺设备基础 教学方法 教学内容 课程考核

【Abstract】Exploration on teaching reform of water technology equipment， according to the features of application-oriented undergraduate， cultivation program of water supply and sewerage specialty and course guidelines of expert guideline committee in this field. Based on the curriculum features， the concrete adjustmentin teaching methods， teaching content and course assessment has some practical significance and reference value.

【Key words】water technology equipment teaching methods teaching content course assessment

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）42-0199-02

一、前言

由于水工艺设备基础是一门较新的专业基础课，是针对我国科学技术的发展，水工业的不断完善以及建筑市场不断发展，经全国高校给水排水工程学科专业指导委员会和众多专家讨论于2000年确定设立的一门新课程[1]，是给排水专业十大主干专业课之一，属必修课，这是给水排水专业培养方案内容，也是给排水专家指导委员会的课程指导思想。由于国内首次开设，国内外没有相似课程，仅有一本建筑工业出版社出版的教材，就我所知，几乎是本校土木工程各专业中唯一的只一本教材的课程，也没有相似的网络课程。2002年6月出版第一本教材，2009年4月再版，因为课程特色难以把握，2008年7月，2011年5月曾开过两次课程研讨会，所有任课老师都觉得教材的知识确实是给排水专业应该掌握的非常重要的基础。在给水排水工程中设备化程度越来越高[2]，水工艺设备水平成为水工业发展水平的重要标志[3]，实际工程中也很缺对水工艺设备能全面把握的骨干，即缺对水工艺设备制造，设计，施工及运行管理全过程熟悉并能很好服务于项目的技术人才。在此大背景下，《水工艺设备基础》课程作为高等院校给水排水工程专业新的专业基础课，是为了适应当前给水排水专业发展而增设的[4]。但这个课程讲起来实在是容易枯燥，涉及的内容包括常用材料，材料设备防腐及保温，应力理论，机械加工传动及制造，热量传递与交换以及水工艺常用的各類设备[5]，这些内容涉及到水质工程学，材料学，机械学，工程力学，无机化学，有机化学，电工与电子基础，传热学等多个学科，学科交叉较多，要求教师有非常丰富的各类知识及实践经验，在收集相关资料的基础上汲取精华加以提炼和总结，要讲好，很有难度。

我校应用型本科特色是：以应用型人才为培养目标，在全国高校中办学特色鲜明，学科专业优势突出，综合竞争力较强的高水平应用型理工大学。2011年成为河南省新建本科院校中唯一一所教育部“卓越工程师教育培养计划”试点学校，今年，我校已成功申请全国应用型本科示范单位。我校从09年开设给排水工程专业，我于11年开始教授此课程，就个人观点，本课程虽然涉及范围广泛，内容多且杂，但都是涉猎方面的基础知识，浅显易懂，大部分内容学生可以自学，但要真的理解，体会教材的意图并能以后学以致用不易。我做过建筑工程施工技术管理，暖通及给排水设计，有十多年的工程经验，在近几年的教学实践中进行了积极的课堂教学方法研究及课程改革探索，结合前四届学生教学经验，工程实际及教学实践今年采取一些变革。

二、教学方法

1.将水工艺设备课程与金工实习相结合，金工实习的内容是：学习机械技术制造的基本工艺方法和技术，了解工业生产中机械零件制造的一般过程。这正是水工艺设备基础机械制造工艺一节的内容，锻造，压力加工，焊接，各种切削加工，学生用实物亲手操作，很有积极性（图2，图3，图4），且记忆深刻，比在教室听枯燥的理论（图1）效果好得多。为此，将第二学期末的金工实习调到与本课程同一学期，并放在该课程前，作为本课程的实习课程。

2.多媒体，图片，电影片段，动画等与板书结合，结合工程实际，生活实例，课内提问，疑难讨论，课外探索，网上查资料，让学生知道学了有用，喜欢去学，并自我完善，自己轻松快乐地开阔视野。

3.结合学生的认识参观实习，生产实习。单纯给学生讲理论，枯燥，听不进记不住。让学生看到实际的水工艺设备，注意设备的类型，材料，并观察它们的制造工艺，受到的腐蚀种类，自查该类设备的各种类型，工作原理及适用范围，甚至不同生产厂家尤其国内外该类产品的差别。并延伸学习理解各种材料的优缺点。生产实习在课程紧前，生产实习在课程之后。

4.跨学科横向联系。课程涉及力学，机械学，材料学，传热学等学科知识，学生可以据自己喜好拓展阅读，学习更多更广的知识。跨学科横向联想思维，不仅拓宽了课程的知识面，提高了学生分析和解决问题的能力，同时也锻炼了学生跨学科横向联想将知识点融会贯通的能力[6]。

三、教学内容

水工艺设备基础的主要任务是介绍与水工艺设备的制造，设计，工艺特点，适用条件有关的基础知识。第一篇即前三章为基础知识：水工艺设备常用材料的分类，性能，材料的腐蚀防护原理与设备保温及容器应力基本理论，机械传动理论；机械制造加工及热量交换理论，第二篇即后八章为常用水工艺设备。

每章讲授时先讲课程来源，说明该章课程的特色和重要性。比如讲金属腐蚀可以举两三个工程实例：①1986年挑战号航天飞机发射73秒后在空中爆炸解体，只因一个零件被腐蚀，该飞机制造费60-70亿美元，机上7名航天员全部遇难——腐蚀带来灾难，因小失大，损失重大；②一个汽车旅馆热水项目，热水循环用铜管，没用多久，管线泄露，专家检查，系统内部腐蚀严重，原因是旅馆经理为了增加热水量增大了水泵，流速提高了且超过界限，且是永许值的3-4倍，形成冲刷腐蚀——专业知识不足造成损失；③一个304L不锈钢储罐刚使用，6.4mm厚的底部泄漏，检查底部有大量锈点，下面是针孔大小的微蚀孔，原来水压试验用了未处理的河水，水中含CL-200ppm，试压水没及时放掉在罐中停留6周，时间过长，导致腐蚀，若用耐氯腐蚀的316就可以——工艺错误或使用材料错误造成严重腐蚀。对书本内容仅讲几种主要腐蚀及其防护方法。让学生注意观察，校园到处有腐蚀，腐蚀无处不在。

基础知识，即第一到第三章以学生自学为主。第一章第一次课后布置任务查相关知识，并检查自己衣物，生活用品（包括衣服，裤子，鞋袜，水杯，厨具餐具等）的材料属哪类材料，有何特性？第二章先讲各种腐蚀及危害，再到各种腐蚀的防护方法，介绍4.24是世界防腐日，腐蚀无处不在，学习腐蚀防护可以减少经济损失，降低危害甚至避免灾难。布置任务：每人在校园内发现五种以上不同类型的腐蚀现象，并拍照记录（图5，图6），粘贴到文档， 然后就此分析腐蚀形成原因并找到防止处理此腐蚀的方法。最后让学生关注腐蚀并在生活，工作中注意腐蚀防护。第三章对于应力理论，要求学生记住主要公式，尤其壳体平衡方程及拉普拉斯方程，理解各字母含义，记住圆柱壳，球壳的应力公式，椭球壳应力计算公式不用记，但要记住结论；对于机械传动理论掌握传动的分类，优缺点，适用范围，机械制造工艺则与金工实习结合；对热量传递与交换，理解主要观点，几个概念，掌握热传递的方式，导热系数，温度梯度，对流换热公式及影响因素，辐射的几个基本概念，关键是能量守恒：Gα+Gρ+Gτ=G或者α+ρ+τ=1即吸收率，反射率与透射率和为1，白体，黑体和透明体的概念，传热过程的增强与削弱。每章布置的是学生动手或感兴趣的作业，而课本后的问答题，仅作为学生预习思考题。每次上课45分钟的时间，学生看书或讨论15分钟，讲课不超过30分钟。

第二篇的内容是水工艺常用设备，因为我校此课开在专业课同一学期，专业课学时多，相当水工艺设备基础在专业课的稍前面，许多学生未见过设备，也不知道有何用途，直接讲学生根本记不住。我先把学生以宿舍为单位分组，让每组学生先网上自己查各种设备的分类，原理，适用范围，学生收集整理图片文字或视频资料，上课时先让一组学生介绍，然后老师或其他组同学利用多媒体，动画补充，并列举一些工程实例，每次课堂抽不同的学生组，每组至少一次机会，这样学生自己很清楚，也有兴趣。改后课程再不枯燥无味。

四、关于课程考核

由于课本内许多知识点学生应该掌握，以前一直都闭卷考試，因内容多都是给学生划定范围出题，发现学生都是死记硬背，效果也太不好，短时间也不可能把需要掌握的内容都包括，即使考到的内容许多同学考后就忘记，没有考到的内容就更难记住了。后来经过与别的高校同一课程老师探讨，教研室课程讨论，受网上其它课程学习启发，借鉴，拟改成网络选择题考试，类似驾校科目一的做法，把要理解及掌握的所有内容做成题库，90%是课本的内容，10%是老师拓宽延展内容，学院专设网络考场，学生以身份证或校园一卡通及指纹扫描进入考场，学生必须答对95%以上方能合格，而且课程只有合格，不合格标准，学生可以在毕业前有三次考试机会，计分成绩包括：考试成绩占80%，平时考勤及作业成绩占20%，且每项成绩必须有，没有任一项该课程不合格。成绩合格就算修完了该课程学分，考试成绩合格与否与学位证挂钩。这样可能会影响到听课人数，少数不爱上课的可能逃课了，我的观点只要他自学能通过考试也可以，因为这种考试内容量大，又有延展的内容，大部分同学需要听课才能获得学分，这样学生不会都不听课完全靠自学。

五、总结

在《水工艺设备基础》这门课程的教学过程中，围绕着我校“以培养高素质应用型人才”为目标的教学理念，注重理论联系实际，通过合理调整教学内容、改进教学方法及采取多样化的教学模式，培养了学生综合能力、鼓励学生全面发展，极大地激发了学生自主学习探索的积极性，有事的，逃课的也可以通过自己努力获得成绩，掌握了该掌握的知识，并且能在生活及以后工作中学以致用，为地方经济社会发展培养了具有扎实的专业基础，较强的实践创新能力，综合素质优良的高级应用型人才。

参考文献：

[1]高等学校土建类学科教学指导委员会，给水排水工程专业指导委员会.全国高等学校土建类专业本科教育培养目标和培养方案及主干课程教学基本要求——给水排水工程专业[M].北京： 中国建筑工业出版社，2004.

[2]赵星明.“水工艺设备基础 ”课程教学研究与实践[J].科技信息，2010，（08）：512，515.

[3]张翔凌，姜应和，金建华.高等院校工科专业基础课教学方法与改革研究——以《水工艺设备基础》为例[J].大学教育，2013，（09）：100-102.

[4]熊家晴，黄廷林，任瑛.给水排水专业水工艺设备基础教学方法研究[J]高等建筑教育（增刊），2005（6）： 1-4.

[5]黄廷林.水工艺设备基础（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[6]周莉菊，跨学科横向联想法在水工艺设备基础教学中的实践[J]. 教育教学论坛，2015，1，（02）.

作者简介：

谢玉辉，南阳理工学院土木工程学院讲师，工程师。