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

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

　　隨著工業(yè)化的發(fā)展，環(huán)境污染和生態(tài)破壞已嚴(yán)重到必須全球共同關(guān)注的程度。當(dāng)然，從土木工程、應(yīng)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”主要限定在與人類社會密切相關(guān)的生物圈的環(huán)境污染控制和生態(tài)保護(hù)問題。而在生物圈范圍內(nèi)，水和空氣是無處不在的，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、程度之深可見一斑。環(huán)境工程主要研究由于人類的生產(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(fù)等，以期不超過受納生態(tài)系統(tǒng)的自凈容量，從而實(shí)現(xiàn)人類社會和大自然的和諧共處。所有這些都是我們通過一系列物理、化學(xué)、生物等人工強(qiáng)化的措施來實(shí)現(xiàn)的，為了給這些措施提供良好的工作條件，需要建造相應(yīng)的人工構(gòu)筑物，構(gòu)筑物內(nèi)流體的流態(tài)直接影響反應(yīng)效率，并且還需要管道或明渠等設(shè)施進(jìn)行液態(tài)或氣態(tài)污染物的傳輸，這些都離不開工程流體力學(xué)的幫助�？梢姡�“工程流體力學(xué)”是環(huán)境工程學(xué)科很重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。而課程教學(xué)是本科生人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)，是教育部和各所高校倡導(dǎo)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(shè)是教育部啟動的“高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”中的一項(xiàng)重要內(nèi)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(yǎng)質(zhì)量的奠基性工程和重要舉措，精品課程建設(shè)工程實(shí)施以來，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(shè)備工程專業(yè)在共同建設(shè)“工程流體力學(xué)”校級精品課程的過程中，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(yǎng)體系的優(yōu)化和發(fā)展方面效果顯著。

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

　　工程流體力學(xué)是一門基礎(chǔ)性學(xué)科，對航空、航天、航海、水利、能源、機(jī)械、化工、土木、交通、環(huán)保、生物等眾多學(xué)科的發(fā)展都有著直接影響，使得這門學(xué)科的內(nèi)容十分豐富，甚至說已滲透到大部分工科學(xué)科。當(dāng)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(shè)計(jì)、兩（三）相流體、氣浮、漩渦、跌水能量計(jì)算等都對環(huán)境工程學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。

　　接下來，筆者主要想談?wù)勯_設(shè)“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(yīng)用流體力學(xué)基礎(chǔ)）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(chǔ)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(chǔ)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(nèi)的很多國家的高校在環(huán)境工程本科教育中都開設(shè)了這門課程，課程體系大概包括“流體力學(xué)基礎(chǔ)”、“傳熱與傳質(zhì)基礎(chǔ)”、“分離工程基礎(chǔ)”、“反應(yīng)工程基礎(chǔ)”等，課程體系相對穩(wěn)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(chǔ)的內(nèi)容，而工程流體力學(xué)課程由于環(huán)境工程本科生培養(yǎng)體系的要求往往限定在64學(xué)時(shí)左右，所以應(yīng)用流體力學(xué)基礎(chǔ)的內(nèi)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(yīng)用流體力學(xué)基礎(chǔ)”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(yǎng)體系很有價(jià)值。誠然，課程建設(shè)的目標(biāo)是提高教學(xué)質(zhì)量，歸根到底是提高培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)量，而學(xué)生質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)則是其綜合素質(zhì)和能力。就一門課程培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)及能力，這種提法顯然有些過大，不太合適，只有依靠整個學(xué)科或?qū)�業(yè)的優(yōu)勢才可以有效培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。

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

　　應(yīng)用流體力學(xué)基礎(chǔ)、傳熱與傳質(zhì)基礎(chǔ)、分離工程基礎(chǔ)、反應(yīng)工程基礎(chǔ)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(yīng)用流體力學(xué)基礎(chǔ)與水利工程學(xué)科關(guān)系密切，但同時(shí)也是機(jī)械、動力、化工、土木等很多學(xué)科或?qū)�業(yè)的基礎(chǔ)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(yīng)用流體力學(xué)基礎(chǔ)的選材應(yīng)該主要側(cè)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(chǔ)、反應(yīng)工程基礎(chǔ)銜接得非常恰當(dāng)，因?yàn)檫@些知識在化學(xué)工程中都有著這樣或那樣的應(yīng)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，這個橋梁作用是其他專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)�業(yè)課無法替代的，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?qū)�業(yè)是一個交叉學(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)境工程本科專業(yè)至今，環(huán)境工程在自己學(xué)科體系的完善過程中取得了許多成就，但作為一個學(xué)科或?qū)�業(yè)的獨(dú)立性較差，這是業(yè)內(nèi)人士的共識，筆者認(rèn)為和上述原因有直接關(guān)系。環(huán)境工程專業(yè)一線教師都很清楚，可以擔(dān)負(fù)起此類作用的課程主要有“物理化學(xué)”、“有機(jī)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(jī)化學(xué)”、“工程流體力學(xué)”和“環(huán)境工程原理”的課程內(nèi)容較多，課時(shí)量不能過低，否則直接影響環(huán)境工程學(xué)科體系完善性的構(gòu)建。“有機(jī)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(jī)化學(xué)專任教師擔(dān)任，收到的教學(xué)效果甚為理想。

　　而“工程流體力學(xué)”作為專業(yè)基礎(chǔ)課，在授課過程中既應(yīng)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(chǔ)，學(xué)時(shí)64左右即可，“工程流體力學(xué)”下篇即“應(yīng)用流體力學(xué)”基礎(chǔ)（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(chǔ)”的聯(lián)系并不是很強(qiáng)，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，并且將“環(huán)境工程原理”學(xué)時(shí)調(diào)整至80學(xué)時(shí)左右，分成應(yīng)用流體力學(xué)基礎(chǔ)、傳熱與傳質(zhì)基礎(chǔ)、反應(yīng)工程基礎(chǔ)、分離工程基礎(chǔ)四大塊，前兩塊由一位教師負(fù)責(zé)，24學(xué)時(shí)左右，后兩塊由一位教師負(fù)責(zé)，56學(xué)時(shí)左右。筆者根據(jù)自己的教學(xué)實(shí)際，主要想談?wù)?ldquo;應(yīng)用流體力學(xué)”基礎(chǔ)這一塊內(nèi)容。

　　孔口管嘴出流和有壓管流以及明渠流（又稱為無壓流）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(yīng)器組成部件是環(huán)保設(shè)備研制或設(shè)計(jì)的必要環(huán)節(jié)，并且可以架起與化工設(shè)備、土建構(gòu)筑物、水力樞紐等溝通的橋梁。值得注意的是，應(yīng)用流體力學(xué)基礎(chǔ)從學(xué)科體系上講，屬于工程流體力學(xué)，不應(yīng)偏離這個宗旨，故而，我們應(yīng)該在課程講述過程中側(cè)重應(yīng)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(shè)備、土建構(gòu)筑物、水力樞紐等的專屬名詞即可。

　　筆者根據(jù)實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在仔細(xì)研究孔口管嘴出流和有壓管流以及明渠流兩章內(nèi)容的基礎(chǔ)上，簡單總結(jié)一下涉及到的水力學(xué)典型部件，這些知識為優(yōu)良反應(yīng)器或構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)、調(diào)試、穩(wěn)定運(yùn)行提供了支撐作用，具體包括孔口出流、管嘴出流、簡單短管的水力計(jì)算、簡單長管的水力計(jì)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(jì)算基礎(chǔ)、有壓管道的水擊、明渠均勻流、明渠運(yùn)動狀態(tài)、水躍和水跌、棱柱形渠道非均勻漸變流水面曲線的分析、堰流。[2，3]

　　三、結(jié)語

　　課程建設(shè)的目的一方面是提高培養(yǎng)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(yīng)用流體力學(xué)基礎(chǔ)”的教學(xué)過程中應(yīng)多采用啟發(fā)式教學(xué)法。“應(yīng)用流體力學(xué)基礎(chǔ)”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(chǔ)”），這些課程與應(yīng)用流體力學(xué)基礎(chǔ)有著千絲萬縷的聯(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始時(shí)不僅要講清學(xué)習(xí)這門課的意義，而且要在講授每一部分內(nèi)容之前使學(xué)生明確學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容的目的，明確它在整個課程中的地位。該方法強(qiáng)調(diào)知識領(lǐng)會的過程，而不僅僅是獲取知識的最終結(jié)果，所以對于工科學(xué)生思維能力的培養(yǎng)效果顯著，各位同行在教學(xué)過程中值得借鑒參考。

　　這樣，通過強(qiáng)化“物理化學(xué)”、“有機(jī)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(chǔ)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)專業(yè)領(lǐng)域的知識面，并且可以根據(jù)各所高校的實(shí)際情況將一些選修課刪掉，而多開設(shè)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(xù)前進(jìn)產(chǎn)生重要的推動作用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[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(yǎng)模式設(shè)計(jì)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(yǎng)學(xué)生能力的嘗試[J].機(jī)械工業(yè)高教研究，1995，（4）：74-75.