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

　　摘要：“工程流體力學”作為環(huán)境工程學科的專業(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環(huán)節(jié)，如何將該課程與其他相關(guān)課程進行有效地協(xié)調(diào)一直是該學科的熱點和難點問題。本文結(jié)合筆者教學實際，深入剖析了這個問題，以期對“工程流體力學”課程的建設(shè)和環(huán)境工程本科專業(yè)的進一步發(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、微生物學、材料學、管理學等相關(guān)學科里衍生出來的新的交叉學科——環(huán)境科學與工程的發(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科。該學科研究的“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，工程流體力學對環(huán)境工程學科的影響范圍之大、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等，以期不超過受納生態(tài)系統(tǒng)的自凈容量，從而實現(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、生物等人工強化的措施來實現(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)直接影響反應效率，并且還需要管道或明渠等設(shè)施進行液態(tài)或氣態(tài)污染物的傳輸，這些都離不開工程流體力學的幫助�？梢姡�“工程流體力學”是環(huán)境工程學科很重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。而課程教學是本科生人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)，是教育部和各所高校倡導的教學質(zhì)量與教學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“高等學校教學質(zhì)量與教學改革工程”中的一項重要內(nèi)容，是貫徹教育部4號文件精神、從根本上提高教學質(zhì)量進而提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的奠基性工程和重要舉措，精品課程建設(shè)工程實施以來，有一大批優(yōu)秀課程脫穎而出。[1]河北工業(yè)大學環(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”校級精品課程的過程中，進行了多方位、深層次的探索，成果頗豐，在提高課程教學質(zhì)量和加快相關(guān)學科培養(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”課程體系與其他課程的融合及適當變型的必要性

　　工程流體力學是一門基礎(chǔ)性學科，對航空、航天、航海、水利、能源、機械、化工、土木、交通、環(huán)保、生物等眾多學科的發(fā)展都有著直接影響，使得這門學科的內(nèi)容十分豐富，甚至說已滲透到大部分工科學科。當然，工程流體力學與環(huán)境工程學科淵源也頗多，如加壓管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)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”下篇（即應用流體力學基礎(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“流體力學基礎(chǔ)”、“傳熱與傳質(zhì)基礎(chǔ)”、“分離工程基礎(chǔ)”、“反應工程基礎(chǔ)”等，課程體系相對穩(wěn)定。但在本科生工程流體力學教學中，已基本覆蓋環(huán)境工程原理中流體力學基礎(chǔ)的內(nèi)容，而工程流體力學課程由于環(huán)境工程本科生培養(yǎng)體系的要求往往限定在64學時左右，所以應用流體力學基礎(chǔ)的內(nèi)容在工程流體力學課程的教學中很少涉及，[2]筆者建議可把“應用流體力學基礎(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)體系很有價值。誠然，課程建設(shè)的目標是提高教學質(zhì)量，歸根到底是提高培養(yǎng)學生的質(zhì)量，而學生質(zhì)量的衡量標準則是其綜合素質(zhì)和能力。就一門課程培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)及能力，這種提法顯然有些過大，不太合適，只有依靠整個學科或?qū)�業(yè)的優(yōu)勢才可以有效培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)和能力。

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

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

　　“工程流體力學”是環(huán)境工程與其他學科體系溝通的橋梁，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)境工程學科體系的完善性。環(huán)境工程學科或?qū)�業(yè)是一個交叉學科和新興學科，與化工、生化、材料、土木等學科的聯(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)境工程在自己學科體系的完善過程中取得了許多成就，但作為一個學科或?qū)�業(yè)的獨立性較差，這是業(yè)內(nèi)人士的共識，筆者認為和上述原因有直接關(guān)系。環(huán)境工程專業(yè)一線教師都很清楚，可以擔負起此類作用的課程主要有“物理化學”、“有機化學”、“環(huán)境微生物學”、“工程流體力學”、“環(huán)境工程原理”等，而“有機化學”、“工程流體力學”和“環(huán)境工程原理”的課程內(nèi)容較多，課時量不能過低，否則直接影響環(huán)境工程學科體系完善性的構(gòu)建。“有機化學”在我國高等院校往往都由理學院或化工學院的有機化學專任教師擔任，收到的教學效果甚為理想。

　　而“工程流體力學”作為專業(yè)基礎(chǔ)課，在授課過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”上篇即“理論流體力學”基礎(chǔ)，學時64左右即可，“工程流體力學”下篇即“應用流體力學”基礎(chǔ)（包括孔口管嘴出流和有壓管流、明渠流），與“理論流體力學基礎(chǔ)”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，并且將“環(huán)境工程原理”學時調(diào)整至80學時左右，分成應用流體力學基礎(chǔ)、傳熱與傳質(zhì)基礎(chǔ)、反應工程基礎(chǔ)、分離工程基礎(chǔ)四大塊，前兩塊由一位教師負責，24學時左右，后兩塊由一位教師負責，56學時左右。筆者根據(jù)自己的教學實際，主要想談?wù)?ldquo;應用流體力學”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(shè)備研制或設(shè)計的必要環(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，應用流體力學基礎(chǔ)從學科體系上講，屬于工程流體力學，不應偏離這個宗旨，故而，我們應該在課程講述過程中側(cè)重應用流體力學基本理論，在相關(guān)知識點處引出一些化工設(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)實際教學經(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(nèi)容的基礎(chǔ)上，簡單總結(jié)一下涉及到的水力學典型部件，這些知識為優(yōu)良反應器或構(gòu)筑物的設(shè)計、調(diào)試、穩(wěn)定運行提供了支撐作用，具體包括孔口出流、管嘴出流、簡單短管的水力計算、簡單長管的水力計算、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(chǔ)、有壓管道的水擊、明渠均勻流、明渠運動狀態(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)學生的質(zhì)量，而另一方面是對教師的教學方法進行提煉、升華和交流。筆者建議在“應用流體力學基礎(chǔ)”的教學過程中應多采用啟發(fā)式教學法。“應用流體力學基礎(chǔ)”的前期課程是“理論力學”、“材料力學”、“工程流體力學”（即“理論流體力學基礎(chǔ)”），這些課程與應用流體力學基礎(chǔ)有著千絲萬縷的聯(lián)系，因此，可從知識點回顧與對比中引出新概念。這都屬于啟發(fā)式教學法。[4]還有，該方法要求在課程開始時不僅要講清學習這門課的意義，而且要在講授每一部分內(nèi)容之前使學生明確學習這部分內(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，所以對于工科學生思維能力的培養(yǎng)效果顯著，各位同行在教學過程中值得借鑒參考。

　　這樣，通過強化“物理化學”、“有機化學”、“環(huán)境微生物學”、“工程流體力學”、“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，而且可以拓寬學生在相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的知識面，并且可以根據(jù)各所高校的實際情況將一些選修課刪掉，而多開設(shè)一些人文社科哲學特色的校級選修課。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)前進產(chǎn)生重要的推動作用。

　　參考文獻：

　　[1]徐文娟，趙存友，侯清泉。“工程流體力學”精品課程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式設(shè)計與實踐[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（水力學）（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（水力學）[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”教學中培養(yǎng)學生能力的嘗試[J].機械工業(yè)高教研究，1995，（4）：74-75.