基于创新能力培养的水泵及水泵站课程教学改革与实践

杨帆 周济人 朱红耕

摘 要：為培养学生的创新能力和进一步提高水泵及水泵站课程的教学质量，结合水利水电工程专业培养目标，阐述了水泵及水泵站课程的重要性，分析总结了水泵及水泵站课程教学现状及存在的问题，以培养学生创新能力为出发点，提出了优化教学内容，更新教学手段，改变教学观念，先进技术融入教学，创新考核方式五个方面的水泵及水泵站课程教学改革的建议。基于创新能力培养的水泵及水泵站课程教学改革的阶段性结果表明，该举措进一步提升了教学效果，激发了教与学的热情，改变了以往教主于学的局面，有利于培养学生的创新思维。

关键词：水泵及水泵站；课程教学；创新能力；对策

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）01-0027-03

Abstract： To cultivate students' innovative ability and further improve the teaching quality， the importance of Pump and Pumping Station course was expounded according to the training objects of hydraulic and hydro-power engineering majors. The current situation and existing problems of Pump and Pumping Station teaching are analyzed. To cultivate students' innovative ability， this thesis puts forward suggestions on teaching reform of Pump and Pump Station from five aspects： optimizing teaching contents， updating teaching methods， changing teaching concepts， integrating advanced technology into teaching and innovating assessment methods. The result of the practice indicates that teaching effect is much better， the enthusiasm of teaching and learning has been stimulated， and the traditional teacher-oriented teaching mode has been changed. As a result， the reform is beneficial to the cultivation of students' innovative thinking ability.

Keywords： Pump and Pumping Station； teaching； creativity ability； countermeasure

水利是国民经济发展的基础，泵站是水利基础设施的重要组成部分，且在我国农田和区域抗旱、防洪排涝、城镇供水、水环境改善和水资源调配等方面均起着关键的作用，扬州大学水利水电工程专业立足服务江苏辐射周边区域，水泵及水泵站课程教学内容是以培养平原河网地区泵站工程设计及建设的高级专门人才为出发点而设置。随着社会发展和科技进步，国家对高等教育人才的培养目标提出了更高的要求，2015年12月27日修订的《中华人民共和国高等教育法》明确指出：高等教育的任务是培养具有社会责任感、创新精神和实践能力的高级专门人才，国家以法律的形式将大学生创新精神的培养纳入了高等教育的任务中。随后教育部于2016年和2017年连续两年发布的工作要点中均提到高等教育的创新型人才培养的问题。在当前教育部和社会各层对高等学校培养创新型人才的要求和呼声下，以创新能力培养为着眼点如何对目前课程教学现状进行改革是值得深思的问题，当前，不少教育工作者针对创新型人才培养及以创新型人才培养为目标的课程教学改革进行了探讨与实践，并取得了一些研究成果[1-6]。本文在通过对水泵及水泵站教学现状的分析及问题的总结基础上，以培养学生创新能力为目标，进一步提高水泵及水泵站的教学质量，从教学内容、教学手段、教学方法、教学观念、考核方式等方面进行了一些水泵及水泵站教学改革的探索与实践，以期为同行工作者提供参考。

一、水泵及水泵站课程的特点及重要性

水泵及水泵站是扬州大学水利水电工程专业和农业水利工程专业的专业必修课，是一门理论与实践相结合的综合课程，该课程基于我校科技服务的立足点和生源地的特点而设置，教学内容围绕低扬程叶片泵和低扬程泵站的规划设计展开，此有别于其他高校开设的水泵及水泵站课程。水泵及水泵站课程于本科三年级的春季学期开设，该课程共3个学分，其中理论教学2.5个学分，实验教学0.5个学分，教学内容包括理论教学和实验教学两个方面，其中理论教学共40个学时，理论课程教材选用普通高等教育国家级规划教材《水泵及水泵站》，理论教学内容包括叶片泵的类型与构造、叶片泵的能量性能和汽蚀性能、水泵运行工况点的确定与调节、水泵选型和配套、泵站工程规划、泵房和进出水建筑物的设计方法以及泵站水锤和防护七方面内容；实验教学共8个学时，实验指导书及报告均为自编教材，实验内容包括叶片泵结构认识实验、水泵能量性能实验、水泵汽蚀性能实验和水泵装置内部流动演示实验四个内容。作为水泵及水泵站理论课程的补充及知识的应用，该课程附属开设了泵站的课程设计，计2个学分，共2周，完成一座墩墙式湿室型泵站工程的初步设计，课程设计的基本资料均由任课教师依据工程实践项目出。

二、水泵及水泵站課程现状及存在的问题

水泵及水泵站课程内容具有专业性、内容宽泛性，实践性及工程问题复杂性等问题，课程内容的宽泛性主要体现在教学内容中既有水工结构的土建内容又有水力机械内容，结合我校水泵及水泵站理论教学的现状，归纳总结起来主要有如下几个方面。

（一）重理论、轻实践，重知识、轻能力的教学模式

以往这种教学模式培养出来的多数学生缺乏创造性，缺乏分析问题和解决问题的能力，在以往的教学过程中，学生的学习以教材和教师的教学课件为主导，突出了教师的教而弱化了学生的学，极大地降低了学生学习的自主性，这样的教学模式，很难达到培养学生动手能力，分析与解决问题能力的目的，创新意识的培养更无从谈起。实践环节中课程设计的内容数年未有变换，导致每届学生均能从往届找到相应模板，严重背离了学生自主学习自主设计的初衷，更谈不上在实践环节激发学生的创造性和培养主观能动性。

（二）教学内容抽象化，学生易半知半解

《水泵及水泵站》课程内容广、理论性强，通过日常的教学发现，学生对水泵的基本性能，特别是水泵的汽蚀性能难以掌握，还有泵装置内部流动情况较为抽象，学生难以理解，其次泵房结构复杂，学生难以想象，为了应付考试，学生通过对课本内容进行机械式记忆就可通过考试，甚至可考得自己理想的分数，这也反映了当前课程考试的问题所在，仅需通过背背记记就能通过考试，这种状况的存在也直接扼杀了学生的自主创新性。

（三）先进的辅助教学手段缺乏，科研未能反哺教学

在现有的教学条件下，教师们往往通过采用视频播放。PPT图片展示结合语言教学进行讲解，但现有的视频内容过于陈旧，未能及时更新，图片的更新较为方便但不利于多角度观察。学生对教材内容的学习，从教师指出该问题到该工程问题的解决，均以教师为主导，教师通过图片的展示和影像资料的播放，告诉学生这个问题可以采用这样的方法解决，但这样的教学过程中，学生缺乏自主思考，只是被填鸭式地灌输这种工程措施可以解决该问题，但未对该工程问题的产生原因及所采取的工程措施为何能解决该问题进行深度剖析，一方面因先进的辅助教学技术未被采用，另一方面因科研为主的导向，导致教师无心将先进的辅助教学技术应用到课堂教学中。在学院以科研为主的导向下，专任教师通常将精力和时间大量投放于科研项目中，忙于完成各类考核指标，相比科研，教学只是空中楼阁，导致教师未能将最新的科研内容补充于教学内容中，课程教材数年未更新，实践设计环节题目数年未更新，教学课件和实践环节所列举的规范仍是陈旧的设计规范，与当前实施的规范不一致，一些被淘汰的设计方法仍在课堂上被传授给学生，直接导致了教学内容与工程实际的脱钩，影响了学生对教学的后评价，更影响了创新型人才的培养。

（四）对创新教育重要性的认识不明确

随着高等教育的发展，创新教育越来越受到关注，但创新教育尚未变成该专业师生的共同行动，其原因在于教与学两方面的认识尚未真正到位。一部分教师未认识创新教育的重要性，觉得现在生源质量下降，传统意义的教学质量都难以得到保证，还谈什么创新？大多数学生则忙于应付各种考试，创新能力在考试中根本无法得到体现，能否创新那是等找到工作后的事，既然教与学两方面的积极性都不高，创新型人才的培养教育自然难以开展。

三、水泵及水泵站课程教学改革实践

（一）优化教学内容，更新教学手段

水泵及水泵站的教学内容应根据水利水电工程专业的培养目标和学校培养人才的服务区域进行优选，兼顾用人单位以及学生深造的需求。低扬程泵及泵站的研究是我校特色鲜明且实力较强的研究方向，水泵及水泵站的本科理论教学内容应偏重于低扬程水泵的选型，低扬程泵站的规划，低扬程墩墙式湿室型泵房和块基型泵房的设计，依托泵站设计规范将当前选泵及泵房设计的新观点及新方法引入到课堂教学，结合工程实际项目将先进的方法和技术教授给学生，避免了将陈旧的教材内容仍传授给学生，以达到水泵及水泵站课程培养目标明确，教师教学目标明确，学生学习目标明确，学生对该课程的地位及作用明确，有利于激发学生的学习热情，丢弃专业课无用论的观点。

培养创新型人才的基础在于营造创新氛围，从教学手段的创新着手进行思考。当前，每位大学生的学习生活娱乐均离不开网络，在发达的互联网背景下，课程教学应充分发挥互联网的优势，将教学课堂拓展至网络。任课教师通过建设水泵及水泵站课程网络，在课程网络平台上课视频点播相关的教学录制授课微视频进行教学内容的巩固和预习，图文并茂的网络教材也可进一步提高学生的理解能力，扩大学生的知识面，吸引学生课后到网络平台上进行自学，教师和学生也可不受时间和地点的限制进行无障碍交流，利于师生间的互动，也更好地体现了教学相长，因材施教的教学原则。结合当代大学生的心理和学习特点，任课教师可通过将慕课、翻转课堂、微课和混合式教学等新型教学手段引入至水泵及水泵站的课堂教学，改变传统的教学手段，通过新教学手段的引入尝试以学生为中心来设计教学方案，编排课程教学日历，选择教学方法。通过新教学模式的引入可加强与学生的沟通与交流，便于提供个性化和定制化的教学辅导。新教学手段的引入，利于培养学生的自主学习能力，信息处理和互动交流能力，构建了终身学习的意识。

（二）改变教学观念，学主于教

传统的教学观念是传承知识，灌输知识，教师处于主体地位，学生处于跟随状态，教师的任务就是把教学大纲规定的知识、技能讲授给学生，学生按照教师讲授的内容复习就可以获得满意的卷面分数。随着社会进步和科技发展，当前社会对大学培养人才的要求提出了要富有创新精神，这就要求教师的教学观念要有所转变，从以往灌输知识为目标的教学观念转变为以培养学生创新精神为目标的教学观念，让学生成为教学过程中的主体，充分发挥学生的主观能动性。建立良好的师生关系是培养创新人才的要求，也是转变传统教学观念的关键，在日常教学活动中，教师与学生应平等对话，让学生感觉教师既是老师的同时也是朋友，是合作伙伴，学生往往能够从教师的信任和肯定中认识到自身的价值，从而激发自己要不断努力和进取。鼓励学生批判，向书本、向教师挑战，促进学生的独立思考能力。任课教师需要不断的自主学习，补充新知识、新信息，学习新方法，掌握本领域的新技能。

培养学生的创新精神，就是以学生的学位主导，教为学服务，要求教师要突破传统的教学方法，采用新的教学方法，如：启发式教学方法，讨论式教学方法，问题导向式教学方法等。采用新的教学方法，易让学生乐于求知，乐于探索。采用新教学方法时，教师应注重以学生为中心，注重师生双向互动式教学，教学过程易出现师生互动、气氛活跃，教学共推的局面，真正做到从“授人以鱼”的教学观念转变到“授人以渔”的教学观念。

（三）先进技术融入教学，激发教与学的热情

水泵及水泵站课程主要涵盖水泵及泵站两部分内容，从学科归属分类水泵属于流体机械专业范畴，泵站属于水利水电工程专业或水工结构工程专业范畴，我校水利水电工程专业的教学偏重于水工建筑物结构土建部分，水泵部分教学内容仅在水泵及水泵站专业课程中出现，学生在学习该部分内容时前期并没有其他课程做铺垫，学习较枯燥；泵站结构复杂，仅通过语言讲授、图片展示和现场实习有时依然难让学生真正理解泵站结构特点。为解决该问题，尝试在教学过程中将大型有限元软件引入到教学过程中，辅助课堂教学，根据教师所用软件结合教学内容，采用了流体计算软件ANSYS CFX和结构计算软件ANSYS，对叶片泵的汽蚀性能和泵站进出水建筑物内部流态的教学可采用ANSYS CFX软件，对泵房结构稳定和受力构件分析可采用ANSYS结构分析软件，通过在教学过程中，设置具有工程背景的教学内容思考题，让学生分成若干小组通过软件建模求解分析计算结果，并通过与教材内容进行对比，总结异同点，这样在教学的过程中可充分发挥学生的主导性，激发学生的积极性和探索欲望，触发学生的创新思维。通过先进技术融入教学，也可激发教师的教学热情，利用自己科研内容来反哺教学，达到教与研的相互促进与统一。

（四）創新考核方式，注重创新能力培养

传统的课程考核方式采用卷面成绩和平时成绩相结合的模式，学生均晓得如何在这种考试模式下通过考试，在学院隐藏式及格率的前提下，任课教师如何检验学生对本课程知识的掌握程度是值得思考的问题。为克服传统考核方式的弊端同时打破上届传下届固定的考试类型的困扰，水泵及水泵站采取了创新的考核方式，将整个课程知识点的考核贯穿于日常的教学过程中，让日常教学呈现考核化，让学生形成上水泵及水泵站课程前需要知识的复习还需对下节课的内容有所了解才不至于课上自我的担心提问。在日常的作业布置中，教师应突破传统知识点对点的题目，更多地出发散性的题目，让学生在解题的过程中学会总结和归纳，明白知识不是独立的而是相互联系的。在这样的考核过程中，教师也需不断的去总结和丰富教材知识，将科研的内容引入教学，补充教学，如：在讲解低扬程泵站出水流道时，出水流道的水力损失在泵站总扬程中所占比例较大，对泵装置能量性能的影响较为明显，对此内容的讲授往往至此结束，学生在脑海中可能仅留存“影响大”的印象，此时教师可将基于泵装置整体的出水流道水力性能分析结合此部分教材内容给予讲授，并通过设置出水流道内流场试验及CFD数值模拟作业让学生充分发挥自主性，并针对如何改善出水流道内部流态的思考题，让学生发挥创造性自由思考。

四、结束语

从“十一五”开始，国家持续对灌溉排水泵站进行了重点投资，以确保泵站在保证国家粮食安全、防洪安全、供水安全等领域发挥越来越重要的作用，泵站工程的设计及建设需要越来越多的高级专门人才，为使我校水泵及水泵站培养更多的低扬程泵站工程领域的创新型本科人才，在分析总结水泵及水泵站课程教学的现状及存在问题，以围绕创新能力培养为目标，从优化教学内容，更新教学手段，改变教学观念，将先进技术引入课程教学及创新考核五个方面提出了一些教学改革的思路，以期为水泵及水泵站理论课程的教学带来一些新的思考。

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