卓越工程师背景下“流体机械测试技术课程教学改革与实践

卓越工程师背景下“流体机械测试技术课程教学改革与 实践 打开文本图片集 [摘要]“流体机械测试技术〞是卓越工程师培养的一门重要的专业基 础课程，该课程与实验仪器仪表、企业实验台精密结合，其教学更应注重 基础理论和实践相结合。科研和工程实际经验丰富的教师承担该课程的教 学任务，是提高其教学效果的关键因素之一。结合本校流体机械及工程专 业的教学特点和培养特色，从教学的内容和方法、实验教学方面介绍该课 程的一些措施，以促进课堂教学效果的提高和学生实践应用能力的培养， 推进卓越工程师教育培养计划在具体教学环节中的实施。卓越工程师教育 培养目标明确，其专业课程在企业和学校学习时间安排、教学内容和方法 上仍需进一步研究与优化。 [关键词]卓越工程师计划流体机械测试技术教学内容和方法教学实验 措施 0引言 2022年教育部实施的“卓越工程师教育培养计划〞是面向工业界、 面向世界、面向未来的工程教育，该计划突出了工科人才的工程实践能力 与创新能力的培养。[1][2][3][4]兰州理工大学流体机械及工程专业是我 国最早的水力机械专业，始建于1954年的哈尔滨工业大学，1965年该专 业整建制〔包括水泵、水轮机实验室〕迁至兰州理工大学〔原甘肃工业大 学〕，原有水轮机、水泵、液压3个专业化方向，现在已发展为流体机械、 流体传动、流体测控、水利水电和新能源5个方向。2007-2022年分别获 评教育部“国家级特色专业〞、“‘卓越工程师计划’实施专业〞和“专 业综合试点专业〞3项教学质量工程，与沈阳鼓风机集团股份有限公司共建实践教学基地获评国家级工程实践教育中心，1998-2022年连续4轮获 省级重点学科，拥有省级精品课程4门、省级实验教学示范中心1个、省 级工程技术中心5个。该专业从起始阶段起就是典型的产品设计专业，涉 及耗能占全国各行各业25%的泵产品与发电占全国总发电量22%的水轮机 产品，虽然专业面向归口行业较单一，专业对应行业产品却广泛应用到全 国各行各业，具有“小专业、大市场、专业地位特殊〞的特点。 “流体机械测试技术〞是卓越工程师培养的一门重要的专业基础课程， 是一门既有一定理论又有很强应用性的课。卓越工程师培养采用“3+1〞 模式，即学生在学校完成累计3年时间的学习任务，在企业完成累计1年 时间的学习和实践任务，其培养计划的课程体系已发生了很大变化。如何 将卓越工程师教育培养融入教学环节，尤其是实践教学环节，需适时地在 该课程教学过程中进行和探索。 一、课程教学环节存在难点 结合“流体机械测试技术〞课程教学内容、卓越班的培养目标及要求 [5][6]，目前该课程教学环节存在以下几个难点： (1) “流体机械测试技术〞课程的知识框架及课时数如图1所示。 基础部分各章内容相互独立，而应用部分是以水泵与水轮机为被测对象， 涵盖了基础部分各章知识点，是理论与实践的具体结合。教学难点在于在 保持理论框架完整的基础上，为了突出工程应用的要求，如何将基础部分 与应用部分有机结合。 (2) 该课程突出泵与水轮机这一专业对象，具有很强的针对性和实 践性，其教学难点是如何将以解决实际测试问题为目标的教学理念贯穿于 课堂教学、实验教学和企业教学过程中。 〔3〕该课程涉及水泵的性能实验、汽蚀性能实验、串联性能实验、 并联性能实验、振动与噪声测量和水轮机能量实验，这些实验项目虽属单 独设课的“流体机械实验〞课程的教学内容，但也是本课程教学工作的落 脚点，易发生脱离实践教理论、学理论的现象。 二、 把握课程教学的核心，突出工程应用要求[7][8 ][ 9][10][11] “流体机械测试技术〞理论学时数为32课时，在课堂中追求大而全 的教学目标显然是不现实的。为了贯彻以解决实际测试问题为目标的教学 理念，围绕泵与水轮机的能量性能实验和空蚀性能实验，提出该课程核心 教学内容是压力、流量、转速、转矩及功率5大参数的测量原理及方法。 压力测量教学重点是弹性式压力计和压力传感器的工作原理及使用技巧。 流量测量教学重点是涡轮流量计、电磁流量计和时差法超声波流量计的工 作原理及其流量方程式描述的物理意义、3种流量计结构区别及其前后直 管段长度的安装要求。关于转速、转矩及功率测量一章，教学重点是光电 式转速传感器、磁电式转速传感器、磁电相位差式转速转矩传感器、电阻 应变式转矩传感器的工作原理及使用方法。 三、 采用问题式教学法，引导学生转变角色 四、 实验教学 实验课是验证理论、应用理论和锻炼学生动手能力的重要环节。 [12][13][14]随着该课程理论教学的不断与进步，实验教学的内容、学时 和时间安排也应进行相应的，其主要措施有：〔1〕单独开设24学时的 “流体机械专业实验〞课程，理论课和实验课分别设置，实验教学不再附 属于理论课教学，克服了实验课教学学时偏少、理论课和实验课相互挤占 学时的现象。〔2〕在已开设的水泵性能实验、水泵汽蚀性能实验、水泵 振动测量、噪声测量、水轮能量实验的基础上，利用自主研发的自循环多 功能离心泵教学实验台，增开泵的串联性能实验和并联性能实验。〔3〕 增加实验学时数。调整后实验学时数见表2。〔4〕任课教师与实验教师 联合制订实验计划及每组学生数，一般每组学生数不超过6人，要求学生 在规定时间段内完成相应的实验项目，便于上级部门监督检查实验教学质 量及进程。〔5〕为了强化理论教学和实验教学的效果，学校要求任课教 师承担一定工作量的实验教学任务。 表2 流体机械专业实验项目及学时数 ■ “流体机械专业实验〞课程开设的实验项目属多参数测量的综合性实 验，涵盖了 “流体机械测试技术〞课程所有章节知识点，因此实验教学采 用以练为主、讲练结合的方法，通过实验前预习、实验现场讲解和实际测 试工作等教学环节，使每个学生在切实感受到每个测试环节的同时，对测 试过程有一个系统的认识，并且掌握测试装置的工作原理、各参数测量原 理及技巧，培养学生团队协作能力和组织测试工作的能力。实验项目测试 完毕后，在实验课内要求学生应用ECEL软件计算数据、绘图、数据拟合 并得出经验公式。这种教学方法解决了学生不认真学习实验指导书和实验 报告相互抄袭的问题。通过上述严格训练，使学生在掌握本学科基本的实 验技术和方法的同时，又学会了 ECEL软件的使用，更有利于掌握理论知 识，激发学生的学习兴趣，发挥学生主体性，变“要我学〞为“我要学〞， 有效地培养了学生的工程意识、组织测试工作能力和创新能力，为学生就 业打下了坚实的基础。 五、结束语 “流体机械测试技术〞是卓越工程师培养的一门重要的专业基础课程， 该课程与实验仪器仪表、企业实验台精密结合，其教学更应注重基础理论 和实践相结合。让科研和工程实际经验丰富的教师承担该课程的教学任务， 是提高其教学效果的关键因素之一。文中结合本校流体机械及工程专业的 教学特点和培养特色，从教学的内容和方法、实验教学方面介绍了该课程 的一些措施，以促进课堂教学效果的提高和学生实践应用能力的培养，推 进卓越工程师教育培养计划在具体教学环节中的实施。卓越工程师教育培 养目标明确，其专业课程在企业和学校学习时间安排、教学内容和方法上 仍需进一步研究与优化。 ［注释］ ［1］ 教育部高等教育司。最新高校卓越工程师教育培养计划实施探索 与国家创新工程技术人才培养方案指导全书［M］。北京：高等教育出版社， 2022、 ［2］ 林健。“卓越工程师教育培养计划〞专业培养方案研究［J］。清华 大学教育研究，2022 (4)： 47-55、 ［3］ 张晓报。我国“985工程〞大学“卓越工程师教育培养计划〞的 实践与反思，基于课程的考察［J］。高等教育管理，2022 (6)： 24-30。 ［4］ 王宝玺。关于实施“卓越工程师教育培养计划〞的思考［J］。高等 教育管理，2022 (1)： 16-18。 ［5］ 康灿，杨敏官。测试技术课程与卓越工程师能力培养［J］。中国现 代教育装备，2022 (1)： 47-49。 ［6 ］张欣悦。测试技术课程与实践［J］。长春工程学院学报(社会科学 版)，2022 (1)： 126-127。 ［7］李军。面向“卓越工程师〞培养目标的“材料成形原理〞课程［J］。 安阳工学院学报，2022 (2)： 107-108。 ［8 ］胡晓花。面向卓越工程师培养的传热学课程［J］。德州学院学报， 2022 (4)： 8-11、 ［9］ 张志刚，石晓辉，富丽娟。机械工程测试技术课程理论教学的与 创新［J］。科技创新导报，2022 (23)： 147-148。 ［10］ 陈光胜，李郝林。面向卓越工程师培养的“机械控制工程基础〞课程 思路［J］。教育教学论坛，2004 (16)： 40-41、 ［11］ 王本亮，唐维新，唐楚峰，肖飚。《动力机械测试技术》课程的思考 与实践［J］。湖南农机，2022 (11)： 241-242、 ［12］ 谢莹，李力群，许崇利，杨梅。面向卓越工程师培养的微生物学实验 教学探索与实践［J］。吉林化工学院学报，2022 (4)： 48-51、 ［13］ 唐爱坤，潘剑锋，邵霞，张彭岗。“卓越工程师培养计划〞下实践教 育的思考［J］。中国电力教育，2022 (29)： 62-62、 ［14］ 李书伟，刘绍娜。“卓越工程师培养计划〞下实践教育的思考［J］。 中国现代教育装备，2022 (11)： 138-1400