關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)　精品課程　環(huán)境工程原理　應用流體力學(xué)基礎　環(huán)境工程

　　摘要：“工程流體力學(xué)”作為環(huán)境工程學(xué)科的專(zhuān)業(yè)基礎課，在本科生整個(gè)培養體系中起著(zhù)舉足輕重的作用，是一個(gè)很重要的教學(xué)環(huán)節，如何將該課程與其他相關(guān)課程進(jìn)行有效地協(xié)調一直是該學(xué)科的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。本文結合筆者教學(xué)實(shí)際，深入剖析了這個(gè)問(wèn)題，以期對“工程流體力學(xué)”課程的建設和環(huán)境工程本科專(zhuān)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展起到拋磚引玉的作用。

　　隨著(zhù)工業(yè)化的發(fā)展，環(huán)境污染和生態(tài)破壞已嚴重到必須全球共同關(guān)注的程度。當然，從土木工程、應用化學(xué)、微生物學(xué)、材料學(xué)、管理學(xué)等相關(guān)學(xué)科里衍生出來(lái)的新的交叉學(xué)科——環(huán)境科學(xué)與工程的發(fā)展速度也加快了，并在世界主要國家中均被確立為一級學(xué)科。該學(xué)科研究的“環(huán)境”主要限定在與人類(lèi)社會(huì )密切相關(guān)的生物圈的環(huán)境污染控制和生態(tài)保護問(wèn)題。而在生物圈范圍內，水和空氣是無(wú)處不在的，水和空氣均屬于流體范疇，工程流體力學(xué)對環(huán)境工程學(xué)科的影響范圍之大、程度之深可見(jiàn)一斑。環(huán)境工程主要研究由于人類(lèi)的生產(chǎn)生活而產(chǎn)生的污廢水、廢氣、固體廢棄物、物理性污染的控制和污染土壤修復等，以期不超過(guò)受納生態(tài)系統的自?xún)羧萘�，從而�?shí)現人類(lèi)社會(huì )和大自然的和諧共處。所有這些都是我們通過(guò)一系列物理、化學(xué)、生物等人工強化的措施來(lái)實(shí)現的，為了給這些措施提供良好的工作條件，需要建造相應的人工構筑物，構筑物內流體的流態(tài)直接影響反應效率，并且還需要管道或明渠等設施進(jìn)行液態(tài)或氣態(tài)污染物的傳輸，這些都離不開(kāi)工程流體力學(xué)的幫助�？梢�(jiàn)，“工程流體力學(xué)”是環(huán)境工程學(xué)科很重要的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎課。而課程教學(xué)是本科生人才培養的基礎，是教育部和各所高校倡導的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的基本單元和核心，其重要性不言而喻。

　　我國的精品課程建設是教育部啟動(dòng)的“高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”中的一項重要內容，是貫徹教育部4號文件精神、從根本上提高教學(xué)質(zhì)量進(jìn)而提高人才培養質(zhì)量的奠基性工程和重要舉措，精品課程建設工程實(shí)施以來(lái)，有一大批優(yōu)秀課程脫穎而出。[1]河北工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程、熱能工程、建筑環(huán)境與設備工程專(zhuān)業(yè)在共同建設“工程流體力學(xué)”校級精品課程的過(guò)程中，進(jìn)行了多方位、深層次的探索，成果頗豐，在提高課程教學(xué)質(zhì)量和加快相關(guān)學(xué)科培養體系的優(yōu)化和發(fā)展方面效果顯著(zhù)。

　　一、傳統的“工程流體力學(xué)”課程體系與其他課程的融合及適當變型的必要性

　　工程流體力學(xué)是一門(mén)基礎性學(xué)科，對航空、航天、航海、水利、能源、機械、化工、土木、交通、環(huán)保、生物等眾多學(xué)科的發(fā)展都有著(zhù)直接影響，使得這門(mén)學(xué)科的內容十分豐富，甚至說(shuō)已滲透到大部分工科學(xué)科。當然，工程流體力學(xué)與環(huán)境工程學(xué)科淵源也頗多，如加壓管網(wǎng)的優(yōu)化設計、兩（三）相流體、氣浮、漩渦、跌水能量計算等都對環(huán)境工程學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。

　　接下來(lái)，筆者主要想談?wù)勯_(kāi)設“環(huán)境工程原理”的必要性以及將“工程流體力學(xué)”下篇（即應用流體力學(xué)基礎）納入到“環(huán)境工程原理”課程體系中的重要性。

　　環(huán)境工程學(xué)科是工科，屬于工程范疇，不僅需要理科等基礎課程的支持，還需要其他相關(guān)工科的輔助，從相關(guān)工科選取必要的基礎知識組建“環(huán)境工程原理”課程勢在必行。目前，包括我國在內的很多國家的高校在環(huán)境工程本科教育中都開(kāi)設了這門(mén)課程，課程體系大概包括“流體力學(xué)基礎”、“傳熱與傳質(zhì)基礎”、“分離工程基礎”、“反應工程基礎”等，課程體系相對穩定。但在本科生工程流體力學(xué)教學(xué)中，已基本覆蓋環(huán)境工程原理中流體力學(xué)基礎的內容，而工程流體力學(xué)課程由于環(huán)境工程本科生培養體系的要求往往限定在64學(xué)時(shí)左右，所以應用流體力學(xué)基礎的內容在工程流體力學(xué)課程的教學(xué)中很少涉及，[2]筆者建議可把“應用流體力學(xué)基礎”納入到“環(huán)境工程原理”課程體系中去，這樣可能對優(yōu)化環(huán)境工程本科生的培養體系很有價(jià)值。誠然，課程建設的目標是提高教學(xué)質(zhì)量，歸根到底是提高培養學(xué)生的質(zhì)量，而學(xué)生質(zhì)量的衡量標準則是其綜合素質(zhì)和能力。就一門(mén)課程培養學(xué)生的綜合素質(zhì)及能力，這種提法顯然有些過(guò)大，不太合適，只有依靠整個(gè)學(xué)科或專(zhuān)業(yè)的優(yōu)勢才可以有效培養學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。

　　二、應用流體力學(xué)基礎整合到環(huán)境工程原理課程體系中的可行性分析

　　應用流體力學(xué)基礎、傳熱與傳質(zhì)基礎、分離工程基礎、反應工程基礎在組建“環(huán)境工程原理”課程體系時(shí)是否脈絡(luò )清晰呢？對此我們可以做出肯定的回答。雖然應用流體力學(xué)基礎與水利工程學(xué)科關(guān)系密切，但同時(shí)也是機械、動(dòng)力、化工、土木等很多學(xué)科或專(zhuān)業(yè)的基礎學(xué)科，同時(shí)，環(huán)境工程和化學(xué)工程就像原電池和電解池一樣關(guān)系密切，所以應用流體力學(xué)基礎的選材應該主要側重環(huán)境工程、化學(xué)工程和土木工程中用到的水力學(xué)知識，這些知識與分離工程基礎、反應工程基礎銜接得非常恰當，因為這些知識在化學(xué)工程中都有著(zhù)這樣或那樣的應用。

　　“工程流體力學(xué)”是環(huán)境工程與其他學(xué)科體系溝通的橋梁，這個(gè)橋梁作用是其他專(zhuān)業(yè)基礎課或專(zhuān)業(yè)課無(wú)法替代的，直接影響到環(huán)境工程學(xué)科體系的完善性。環(huán)境工程學(xué)科或專(zhuān)業(yè)是一個(gè)交叉學(xué)科和新興學(xué)科，與化工、生化、材料、土木等學(xué)科的聯(lián)系甚多，從1985年我國籌建第一批環(huán)境工程本科專(zhuān)業(yè)至今，環(huán)境工程在自己學(xué)科體系的完善過(guò)程中取得了許多成就，但作為一個(gè)學(xué)科或專(zhuān)業(yè)的獨立性較差，這是業(yè)內人士的共識，筆者認為和上述原因有直接關(guān)系。環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)一線(xiàn)教師都很清楚，可以擔負起此類(lèi)作用的課程主要有“物理化學(xué)”、“有機化學(xué)”、“環(huán)境微生物學(xué)”、“工程流體力學(xué)”、“環(huán)境工程原理”等，而“有機化學(xué)”、“工程流體力學(xué)”和“環(huán)境工程原理”的課程內容較多，課時(shí)量不能過(guò)低，否則直接影響環(huán)境工程學(xué)科體系完善性的構建。“有機化學(xué)”在我國高等院校往往都由理學(xué)院或化工學(xué)院的有機化學(xué)專(zhuān)任教師擔任，收到的教學(xué)效果甚為理想。

　　而“工程流體力學(xué)”作為專(zhuān)業(yè)基礎課，在授課過(guò)程中既應保持理科課程的特色，又要注意與土木和化工等其他工科的聯(lián)系，“工程流體力學(xué)”上篇即“理論流體力學(xué)”基礎，學(xué)時(shí)64左右即可，“工程流體力學(xué)”下篇即“應用流體力學(xué)”基礎（包括孔口管嘴出流和有壓管流、明渠流），與“理論流體力學(xué)基礎”的聯(lián)系并不是很強，筆者建議可以將其整合到“環(huán)境工程原理”的課程體系中來(lái)，并且將“環(huán)境工程原理”學(xué)時(shí)調整至80學(xué)時(shí)左右，分成應用流體力學(xué)基礎、傳熱與傳質(zhì)基礎、反應工程基礎、分離工程基礎四大塊，前兩塊由一位教師負責，24學(xué)時(shí)左右，后兩塊由一位教師負責，56學(xué)時(shí)左右。筆者根據自己的教學(xué)實(shí)際，主要想談?wù)?ldquo;應用流體力學(xué)”基礎這一塊內容。

　　孔口管嘴出流和有壓管流以及明渠流（又稱(chēng)為無(wú)壓流）與環(huán)境工程學(xué)科息息相關(guān)，污廢水、廢氣、固體廢棄物治理中的流體輸配和反應器組成部件是環(huán)保設備研制或設計的必要環(huán)節，并且可以架起與化工設備、土建構筑物、水力樞紐等溝通的橋梁。值得注意的是，應用流體力學(xué)基礎從學(xué)科體系上講，屬于工程流體力學(xué)，不應偏離這個(gè)宗旨，故而，我們應該在課程講述過(guò)程中側重應用流體力學(xué)基本理論，在相關(guān)知識點(diǎn)處引出一些化工設備、土建構筑物、水力樞紐等的專(zhuān)屬名詞即可。

　　筆者根據實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗，在仔細研究孔口管嘴出流和有壓管流以及明渠流兩章內容的基礎上，簡(jiǎn)單總結一下涉及到的水力學(xué)典型部件，這些知識為優(yōu)良反應器或構筑物的設計、調試、穩定運行提供了支撐作用，具體包括孔口出流、管嘴出流、簡(jiǎn)單短管的水力計算、簡(jiǎn)單長(cháng)管的水力計算、串聯(lián)管道的恒定有壓流、并聯(lián)管道的恒定有壓流、沿程均勻泄流管道中的恒定有壓流、管網(wǎng)水力計算基礎、有壓管道的水擊、明渠均勻流、明渠運動(dòng)狀態(tài)、水躍和水跌、棱柱形渠道非均勻漸變流水面曲線(xiàn)的分析、堰流。[2，3]

　　三、結語(yǔ)

　　課程建設的目的一方面是提高培養學(xué)生的質(zhì)量，而另一方面是對教師的教學(xué)方法進(jìn)行提煉、升華和交流。筆者建議在“應用流體力學(xué)基礎”的教學(xué)過(guò)程中應多采用啟發(fā)式教學(xué)法。“應用流體力學(xué)基礎”的前期課程是“理論力學(xué)”、“材料力學(xué)”、“工程流體力學(xué)”（即“理論流體力學(xué)基礎”），這些課程與應用流體力學(xué)基礎有著(zhù)千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，因此，可從知識點(diǎn)回顧與對比中引出新概念。這都屬于啟發(fā)式教學(xué)法。[4]還有，該方法要求在課程開(kāi)始時(shí)不僅要講清學(xué)習這門(mén)課的意義，而且要在講授每一部分內容之前使學(xué)生明確學(xué)習這部分內容的目的，明確它在整個(gè)課程中的地位。該方法強調知識領(lǐng)會(huì )的過(guò)程，而不僅僅是獲取知識的最終結果，所以對于工科學(xué)生思維能力的培養效果顯著(zhù)，各位同行在教學(xué)過(guò)程中值得借鑒參考。

　　這樣，通過(guò)強化“物理化學(xué)”、“有機化學(xué)”、“環(huán)境微生物學(xué)”、“工程流體力學(xué)”、“環(huán)境工程原理”等骨干課程的基礎性和橋梁性作用，不僅可以使環(huán)境工程本科生的理論功底更扎實(shí)，而且可以拓寬學(xué)生在相關(guān)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的知識面，并且可以根據各所高校的實(shí)際情況將一些選修課刪掉，而多開(kāi)設一些人文社科哲學(xué)特色的校級選修課。我們相信，這樣的努力必將對我國環(huán)境工程本科教育的繼續前進(jìn)產(chǎn)生重要的推動(dòng)作用。

　　參考文獻：

　　[1]徐文娟，趙存友，侯清泉。“工程流體力學(xué)”精品課程創(chuàng )新人才培養模式設計與實(shí)踐[J].高教論壇，2009，（2）：50-52，32.

　　[2]聞德蓀，李兆年，黃正華。工程流體力學(xué)（水力學(xué)）（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2005.

　　[3]伍悅濱，王芳。工程流體力學(xué)（水力學(xué)）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

　　[4]陳崢瀅，陳仲培。“工程流體力學(xué)”教學(xué)中培養學(xué)生能力的嘗試[J].機械工業(yè)高教研究，1995，（4）：74-75.