时间：2023-03-24 15:43:23
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇工程流体力学论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：流体力学；课程教学；课程考核；改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）17-0091-03
《流体力学》是我校环境工程专业一门重要的基础理论课程。流体力学是应用力学的一个分支，它以物理学为基础，力学为依据，以数学、科学实验及计算机为工具，研究流体平衡和运动的基本规律，以及流体与固体的相互作用力。作为一门实用的工程科学，流体力学有比较完整的体系，它不但可以独立解决一些工程实际问题，而且可以为学习多种工程专业课打下必要的基础。其任务在于使学生掌握流体力学的基本理论、基本计算方法、基本实验技能以及在工程实际中的初步应用。通过该课程的学习使学生初步具备分析和解决实际流体力学问题的能力，并对后续专业课程的学习以及将来从事相关专业的工作和科研打下良好的基础。多年来，流体力学的教学内容主要是经典的流体力学理论和传统的实验分析方法，偏重于理论分析，教学内容比较抽象和单一，不能反映当前流体力学学科发展的趋势，不利于拓宽学生的知识面、提高学生的学习能力和创新能力。具体可以概括为以下几点：
1.流体力学的教学大纲不适应高等教育改革发展的需要，对教学目标和教学基本要求的定位不准，与培养目标的要求不太一致。
2.流体力学教学与环境工程其他专业课程结合不紧，导致许多毕业生在从事环境工程过程中感觉到流体力学对环境工程的指导作用不明显。
3.流体力学中的部分概念与化工原理中的内容相重复。
4.流体力学教材中缺乏反映近代科技成果的新内容和流体力学的新发展，与现代科学技术的发展联系不紧密。
5.教学方法和教学手段没有考虑到学生主体。
6.流体力学教学中没有引入演示实验，将其中抽象的物理过程和物理图像形象化、直观化，学生不容易深刻理解和掌握。
7.成绩评定形式单一，不能全面地考核学生所学知识和综合运用知识的能力。考核形式基本上是通过学期末的一次性闭卷考试完成，试卷题型也大都为考察课程主要知识内容点的选择题、填空题、计算题、证明题等，这种考核形式有引导学生死记硬背的倾向，缺乏对学生综合应用能力与创新能力的考核。
这些问题的存在导致在学生心目中，流体力学似乎没有其他专业课重要，是一门可学可不学的课程。因此，传统的教学大纲、教学内容、教学方式、成绩评定不能适应流体力学教学的需要，必须进行适当地改革，构建面向工程的教学体系，注重实践环节训练，搭建能力培养平台，建立更科学的考核机制，以适应形势的变化发展。目前，我国高校所使用的流体力学教材主要有毛根海编著的《应用流体力学》、李玉柱、苑明顺编著的《流体力学》、丁祖荣编著的《流体力学》、汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》。我校选用汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》作为指定教材。2012年，在认真梳理流体力学、化工原理及环境工程相关学科教学内容与环境工程专业培养目标的基础上，对流体力学教学大纲进行了修订、对教学手段进行改进，制作完成了与汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》相配套的多媒体课件，并在教学中投入使用，取得了良好的教学效果。
一、修订教学大纲
根据环境工程专业培养目标修订原有的教学大纲，使教学目标的工科特色更加明显。
二、改革教学内容
1.删减与化工原理重复的内容，对这部分知识点，把讲授的重点放在深化和提高上。
2.将流体的物理性质、静力学、动力学、水头损失和水力计算作为教学的重点。
3.大幅增加适应环境工程实践需要的内容，引入一些环境工程案例，让同学们未进入社会就能体会到流体力学对环境工程的指导作用
三、改革教学方法
新生入学开始就召开师生见面会，让学科负责人讲解专业培养方案，有经验的教师教授如何进入大学里的学习状态，引导新生尽快适应大学的教育环境和人文环境，树立全面人才培养的理念以及与之对应的教学模式、考核体系等内容。让新生对自己的大学生活作全局规划，从获得知识、提高专业技能的方式方法上不断开拓思维，寻求自己的努力方向。改变传统的“注入式”传授知识的教学方法，采用注重培养实践能力的教学方法，针对具体教学内容，灵活采用内容讲授、课堂讨论、双向交流、问题思考、习题训练、器材设计与制作、企业观摩考察等多种形式，使学生能较好地掌握流体力学的基本概念、基本规律，掌握分析解决流体力学问题的方法和思路，并使解决问题的能力得以提高。每次上新的章节时，先提出一些与环境工程实践密切相关的问题，然后告诉学生这一章节要学习的内容，通过这些内容的学习，就可以运用所学的相关知识解决这些实际问题，让学生带着问题学习，就不会盲目地学，激发学习的兴趣。如在流体的物理性质一章导入的阶段提出“为什么经验丰富的司机，总是要发动机预热一段时间后才开始行驶”？在流体静力学章节以“为什么点滴吊瓶的液体逐渐减少时而药液的流速却不变”？流体动力学中以“为什么飞机的头部有一根长长的针状物”等来导入。学完一个章节后，再告诉他们由于课堂教学时间有限，还有很多问题的解决需要更多的知识，引导大家自学。特别是课程教学已经过半以后，学生的基本流体力学知识有些储备后，要鼓励、启发、指导有兴趣的同学做一些拓展性的学习和思考，参与老师的科研或自己做些发明创造，如教学模具、实验器具等科技作品，培养学生的创新能力和解决实际问题的能力。这时我会带些有兴趣的同学到污水处理厂、环保科技公司去参观考察，了解企事业的技术需求和科技难题，和同学们一起思考探索问题的解决方案。针对流体力学中的概念和规律比较抽象和枯燥的特点，采用多媒体辅助教学与传统教学方式相结合的教学手段，综合运用图像、文字、动画等展现图文并茂的教学内容，运用视觉效应加强教学效果、扩大知识面。例如，流体动力学章节中讲述流线的性质时，我引入草原上的老鼠在夏天躲在洞穴里纳凉的图片。洞穴靠下风口堆了一个土包，外面凉爽的风能吹进洞穴，若下风口没有土包，凉风进不去。以这种生动的形式展现课程内容，而不是简单地播放幻灯片。学生不仅学到了知识，而且感受到知识的生动有趣性。对于重点内容，要严格进行板书推导，一方面有利于学生理清思路；另一方面，有利于培养学生严谨的科学作风，不能简单地把热热闹闹当做生动有趣。对一些工程或生活中碰到的案例或常识，也不太容易做课堂实验时，可以通过一些课件来模拟。将理论知识与视频、动画、工程案例、生活常识相结合，调动了同学们的学习激情，使其从被动式听课转变为主动式欣赏知识。如在流体动力学章节，我引入了美国南北战争时期的彼得斯堡战役的一段视频：讲述一个叫普莱曾茨的士兵，运用流体力学知识解决地道通风的问题，巧妙地将叛军的防御阵地炸毁。这些视频、动画、案例中的氛围、情景不仅启发了他们的思维，更让他们享受到听课的乐趣，激发了其学习的积极性。
四、引入演示实验
整合现有的实验中心、环境工程实验室、环境科学实验室的资源，自行搭建或购置一些演示实验装置，将演示实验引入流体力学课堂，使流体力学中抽象的物理过程和物理图像变得形象、直观和可信，使教学内容更有表现力，便于学生深刻理解和掌握。若暂时没有条件，也要积极引入一些相关实验或实例的视频，播放给同学们学习。如伯努利方程式是流体力学教学中的一个难点，非常抽象。因此，在学习这部分内容时，我就在课堂上做些表面上看起来匪夷所思的实验，但却可以用伯努利方程式很容易解释这种现象。例如嘴用力吹一个漏斗，乒乓球而不落地。学生非常惊诧这个现象，立刻想知道为什么会这样，学习的积极性立刻被调动起来。然后在黑板上画出示意图，再用伯努利方程式解释，学生就会理解透彻、记忆深刻。
五、加强素质拓展
鼓励学生积极与工程、生活、生产实际相结合，制作小发明小创造，参与科学研究、社会调查等。如在教学过程中，我多次组织学生参与各类科研论文大赛、发明大赛，取得了不错的成绩。通过这些锻炼，不仅加深了学生对课程的理解，更重要的是培养了学生的能力，增强了学生的自信心。积极组织学生参与本科生创新创业训练计划、优秀毕业论文培育计划、大学生科研论文大赛、大学生专利发明大赛以及环境与健康协会等；参与污水处理厂、环保部门、环保企业及各类生产单位的科研、生产工作。通过创建实习基地、培训基地、现场调研、技术咨询、项目合作等形式，获得与流体力学有关的技术难题。再以这些问题为范例，通过现场考察、技术交流、故障诊断、问题分析、解决方案、实施效果等环节，供学生学习参考。不仅解决了工程实际问题，而且开阔了学生的视野。让学生预先进入工作角色，以业务需求带动求知欲望。只有在实际工作中，学生才能对专业知识的应用、交叉学科之间的作用以及教学科研的关系有越来越明晰的认识，对于专业课程的学习重点、专业知识的获取有更明确的思路。
六、改革考核方法
教学内容、教学方法与教学手段的改革，必须与课程考核方法的改革相配套。为了提升考核环节对于人才培养的支撑度，推动教学理念与内容、方式与方法的变革，切实发挥课程考核对教学效果的检验与评价作用，我校于2011年制定了本科生课程考试管理办法，2013年制定了全面提高本科教学质量的实施意见，2014年学校启动教学考核改革试点工作，《流体力学》是我校第一批立项的课程考核改革试点课程。在新的考核方案中，我更加注重学生对基本概念、基本规律的理解，学生分析、解决实际问题的能力。实行过程化考核、多种形式的考核。全面考察学生对知识的掌握程度、概括能力和综合应用水平。可以单元测试时采用开卷考试，期末考试采用半开卷考试，试题有一半是自己出的试题。考核试题中的开发性试题就是用所学流体力学知识解释、处理日常生活、工程中的现象等。
1.丰富考核方式。紧扣课程目标，选择能够全面衡量学生学习效果的考核方式。将笔试、讨论、口试、项目设计、调查报告等多种形式相结合，将知识理论识记的考察与分析解决问题能力的检验并重，对学生进行系统地评价。
2.强化全程评价。把课程考核贯穿于教学的全过程，将过程评价与终结评价相结合，设计不同阶段、不同方式考核的分值比例，对学生的学习效果进行有效评价，改变“一考定成败”的现象，扭转“期末突击死记硬背”的不良学风。过程考核在评定学生综合素质和能力的同时，加强了对学生学习态度等非智力因素的考察，分课堂表现和课下表现，各占总成绩的10%。过程考核成绩占总成绩的30%，期末考核占总成绩的50%。过程考核有章节考核、期中考核和归纳总结考核。章节考核分3次进行，考核形式为开卷，每次5分，满分为15；期中考核，考核形式为开卷，满分为10分。每次考核用两套试题，一半学生用A试题，一半同学用B试题，学生预先不知道自己拿到何种试题；归纳总结能力考核，学生根据自己对课程的把握、见解出一份合适的试卷，教师据此评分，满分为5分。期末考核的考试形式为半开卷（一张复习纸的开卷考试），试题范围覆盖教学大纲，没有课本中能直接找到的概念性记忆性试题，但又要熟记并灵活运用课本知识，强调知识的综合应用和实践运用。题型包括选择题、计算题、作图题、项目设计型和开放性试题。建立电子试题库，实行抽题组卷，实现教考分离。试题库中有一半是学生出的试题（由教师筛选出优质的试题，或稍作修改），一半为教师出的试题。
3.优化考核内容。以促进学生全面发展为原则，选择考核内容。在评定学生对基础知识、基本理论和基本技能的同时，突出对学生分析解决问题、动手能力及综合素质的考察。采用体现创新特点的考试题型，以适应学科专业与相关行业发展的新要求。坚持合理性原则，考核内容的选择符合考核课程目标的要求。理论知识考核的重点为课程知识体系中核心要点、基本原理的理解与运用；实践知识方面突出对操作流程的熟悉程度、实践结果分析运用能力的检测；综合素质方面的考察坚持以能否有效支撑专业发展为标准。课程考核综合考虑各方面因素，首先是课堂表现，即学习态度，考核实行扣分制，满分为10分。如上课旷课、玩手机、听音乐、交头接耳等，第一次扣1分，第二次扣2分，第三次扣5分，四次以上全扣。其次是作业考核，满分为10分。作业次数为7，交1次作业得1分，总作业次数分为7；质量分为3，视工整度、正确率给分。
4.畅通信息反馈。考核结果及时上网公布，学生可以查看自己的考核成绩，对自己前段时间的学习效果有一个清醒的认识，及时调整学习态度、学习方法，激发学生学习的主动性与积极性。切实发挥课程考核对教学效果的检验与评价作用，对教学内容与方式改革的推动作用，对学生学习投入的引导作用，促进本科教学质量的不断提高。在教学过程中，选择适当时机向学生征求关于教学方法、考试考核模式等方面的意见或建议，以及前段时间学习的感受，我再根据学生反馈来的信息，及时调整教学方法、手段、进度等，认真处理好教与学的关系。并根据学生的意见、可采纳程度、对教学的关注程度进行打分，并计入该门课程的平时成绩。
七、结束语
流体力学是一门系统性、理论性很强的应用力学课程，体现了力学、数学、物理等交叉学科在工程中的应用。因此，如何将知识传授与提高学生应用能力、培养学生科研意识、适应社会需求相兼顾，对于教师自身素质、教学水平和教学方法是一个严峻的挑战。以环境工程专业学生流体力学的工程应用能力及创新能力为目标进行教学改革，并对考核方式、内容、过程和反馈进行配套改革，推动教学理念、方法的变革。加强学生学习的积极性和主动性，对所学知识的理解和应用，真正掌握相关知识，为日后工程，科研和工作打下良好基础。
参考文献：
[1]王烨，李亚宁.流体力学实践教学改革网络体系的构建[J].力学与实践，2013，35（3）：89-91.
[2]谢翠丽，倪玲英.工程流体力学本科课程引入CFD教学的探讨[J].力学与实践，2013，35（3）：91-93.
关键词：工程流体力学；教学改革；实践；计算流体力学
中图分类号：H191
工程流体力学是建筑环境与设备工程和土木工程等专业的一门主干专业基础课，是后续课程如建筑给排水、流体输配管网、暖通空调等课程的基础，也是开拓专业不可缺少的技术基础理论学科。但是长期以来，工程流体力学一直是老师认为最难教、学生认为最难学的课程，因此如何提高工程流体力学课程教学质量，激发学习兴趣，加强能力培养，是目前迫切需要解决的问题。
在强调节能、注重环保的今天，面对未来生产的发展对能源动力的需求趋势，许多相关联的热力工程技术、环境保护技术都需要工程流体力学作为其研究的理论基础。因此，加深和拓宽工程流体力学的基本教学内容，对原有课程进行有效整合及改革，延伸工程流体力学课程教学深度，提高该课程教学质量，是我们在教学中急需解决的问题。
1、理论课的教学改革
由于传统的极大惯性，理论课的改革须逐步进行，先进的教育理念本身在不断发展，是动态的，这就决定了教学改革也是动态的[1]。
1）强化互动式教学。教师运用生动、诙谐的语言，深入浅出的比喻，灵活多变的讲解，突出重点，重视基本概念、基本理论、基本方法的讲解，讲深、讲透工程流体力学基本方程，结合讲授内容，有目的地介绍工程流体力学的各种基本方法、模型、技能以及工程和专业实际背景。要让学生与教师互动起来。只有师生互动，才能有效地将学生带到无限的探索和想象空间，激发他们的学习积极性和创造性，潜心探索以获取新的知识。
2）采用板书与多媒体技术有机结合进行教学。
多媒体辅助教学是一种很有效的教学方式，是实现教学手段现代化的重要途径。多媒体教学可以活跃课堂气氛，激发学生学习兴趣，增大课堂教学容量，克服传统教学模式的弊端[2]。这种模式采用动画、实验演示等多种形式，化复杂为简单，通俗易懂，生动活泼，具体形象地展示流体的一些流动现象，营造了一种图文结合、视听并举的学习氛围，激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果及教学效率。但是在推导一些关键公式时，如果单一采用多媒体手段进行教学，可能导致学生出现思考不足、理解不透，如同看电影一样匆匆而过的现象。所以，此时有必要结合传统教学方式授课，留给学生足够的时间思考、琢磨和消化。因此，教师应根据教学内容将传统教学和多媒体教学有机地结合起来，做到人机互补。
3）教师要转变教学思想和更新教学观念。教师应把教学从单纯的专业技术知识教育转变为重知识、素质和能力并进的培养教育，激发学生解决工程实际问题的兴趣。为了更好地学习理论知识，教师应优选习题，加强课堂练习。只有扎实地掌握了工程流体力学的基本知识，才能更好地解决实际问题。因此，教师在课下一定要查阅大量的工程流体力学教材和习题集，整理出加深基本知识的选择题和问答题以及从实际问题中抽象出来的计算题。
4）改革考核方式。现在大多数学校对工程流体力学课程的考核主要是期末笔试，有些学校增加了平时成绩，但平时成绩大多是依据课堂考勤和平时作业，这在很大程度上制约着学生主体作用的发挥，有些学生比较反感，甚至造成抵制情绪，不利于良好教学氛围的建立，有些同学甚至在考试时"铤而走险"，因此改革考核方法势在必行。期末考试除了笔试之外，还可把实验现场操作和实验报告的分数作为平时成绩的一个方面，也可大胆地采用课程论文、课程答辩等形式，考核方式甚至可以采用开卷方式，制定考试方法必须是为实现教学目的服务，而不是为了考试而考试。
2、实验课教学改革
工程流体力学实验教学是理论与实践相结合的重要环节，传统的以教师为中心的实验教学模式抑制了学生创造性思维的发挥。[3]目前工程流体力学实验教学中存在着很多问题，[4]比如说传统的教学方法使学生在实验过程中创造性思维得不到发挥；实验室设备条件在很大程度上不能满足教学需要；实验方法落后，不能激发学生的学习热情；实验教材过于简单化；实验报告不规范等等。为了解决上述问题，我们积极采取了很多措施，比如说以减少验证性实验，增加设计性、综合性实验来激发学生的动手动脑的学习积极性；采用多媒体辅助实验教学；引进先进的实验设备；设计合理的实验报告；更新实验教材等等。通过对工程流体力学实验教学改革，改变了学生对实验课的学习态度，提高了学生运用所学知识分析问题、解决实际问题的能力，激发了学生的求知欲望和创新意识，使得教学效果和教学质量显著提高。
3、加强CFD技术在工程流体力学中的应用
近来年，随着计算机科学的发展，计算流体力学（简称CFD）技术日趋成熟，CFD软件得到了较广泛的应用。[5]-[6]该软件可以生动、形象地展示各种常见的流动现象，将抽象的概念、理论变成形象的画面，已成为解决各种流动现象的有力工具，过去只能靠实验手段才能得到的某些结果，现在已经完全可以借助于CFD技术的数值模拟来准确获取。教师如果在讲述枯燥的理论课时加以CFD模拟，这样不仅便于学生对所学内容的深入理解，而且达到激发学生的学习兴趣，改善教学效果的目的。比如在讲述雷诺实验流体流动状态时，[7]教师可以在课前利用CFD软件模拟圆管内流动，上课时学生只要通过观看颜色水的流线就可非常轻松地辨别出流动形态。再比如在讲述暖通空调课程时，教师可以给学生播放不同通风方式或不同送风状态下的空调房间流场图，[8]在强烈的视觉冲击效果下，不仅大大加强了学生的记忆深度，而且还有助于学生对所学内容的理解，甚至学生本人就可以归纳出不同通风方式或不同送风状态的优缺点。
4、结束语
作为一门专业基础课，《工程流体力学》课程是面向工程应用人才的课程，所以所学理论内容必须和工程实际紧密结合。该课程的教学改革必须不断深入，这样才能为培养新世纪综合型专业人才奠定扎实的基础。
参考文献：
[1]吴光林.《工程流体力学》课程教学改革的思考[J].科技信息，2008（14）：172-173
[2]刘清香.大学英语多媒体网络教学探讨[J].湖南农业大学学报（社会科学版），2008，9（1），82
[3]陈明东，史宇亮.工程流体力学实验教学改革探讨[J].科技致富向导，2008（5），17
[4]刘建龙，谭超毅，曾美玲.工程流体力学实验课程教学改革[J].中国电力教育2009，129（1）：123-124
[5]赵琴，杨小林，严敬.CFD技术在工程流体力学教学中的应用[J].高等教育研究，2009，25（1）：28-29
[6]王福军.计算流体动力学分析--CFD软件原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004
【关键词】精品课程建设 工程流体力学 教学改革
为了进一步深化教学改革，加强课程建设，浙江工商大学建立了校级预选精品课程及责任教师制，为校级精品课程、省级精品课程以及国家级精品课程奠定良好的基础。而环境科学与工程学院的《工程流体力学》于2006年即被选为校级预选精品课程，目前正以校精品课程的标准进行建设。
一、课程建设的指导思想
精品课程建设是本科教学的一项重要的基础性工作，代表着学校的办学特色和学科专业优势，是学校重点专业建设、培养高层次专门人才、开展科学研究、解决经济建设和社会发展过程中重大问题的重要基础。各学院必须充分认识到校级精品课程建设的重要性和迫切性，切实采取措施。加大课程体系优化和课程整合的力度，加快教学内容、方法和手段的改革，抓紧课程教学队伍建设，造就一支结构合理、教学水平高、教学效果好的课程教学队伍，努力使这些课程进入相关专业领域的全省乃至全国先进行列。
二、精品课程建设的主要任务
1.围绕经济建设和社会发展中的问题，根据社会经济发展及产业结构调整的需要和学校课程发展规划，坚持优化学科专业结构，提高专业人才的培养质量。
2.利用学科专业具备的科研、教学等基础条件，以专业人才培养模式改革为切入点，以专业课程建设为核心，以加强课程教学基本条件建设为保障，提高学校课程的整体教学质量。
三、精品课程建设的实施方法
1.强化教师的学科意识和团队精神
在工程流体力学的教学改革中，采用多名教师协作教学，形成教学梯队，加强团队协作。形成新的教学模式。针对课程的结构，学院成立了课程教学课题组，聘用不同专业背景的教师担任这门课程的讲授任务，从而形成有专业特色的课程教学团队。在团队建设中。形成了老中青三个层次的教学骨干，共有教师7人，其中3位教师主讲，2位小班讨论，2位辅导，具有博士学位教师5人，占教师总数的71％；副高职以上3人，占教师总数的43％；40岁以下教师6人，占到教师总数的85.7％；形成了较为合理的学历结构、年龄结构和学缘结构。课程负责人孙培德教授长期从事工程流体力学教学，具备良好的师德和较高的学术造诣，人才培养成绩显著，教学经验丰富，教学效果良好，同时言传身教培养年轻教师开展工程流体力学课程的教学工作，使得课程教学队伍教学水平大幅度提高，教师之间团结协作精神好。团队成员承担各种教学研究课题并发表多篇教改论文，解决学生的创新能力与工程能力培养问题。对环境工程专业与工程流体力学课程的教学改革起到积极引导和促进作用。
授课教师分工协作，分别负责基础理论知识、能量水力计算以及工程实际应用三部分的内容，突出理论知识的系统性和完整性，同时又增加了部分讨论内容提高学生的学习兴趣，通过教学与科研结合，将任课教师的科研经历及最新学术成果溶入教学中，对教学过程起到深化作用。在教学过程中。根据每位教师的知识体系结构和专业背景的不同，配合不同的课程教学内容进行讲课，发挥团队合作精神，避免授课内容重复以及内容讲授不完全等问题，将课程内容完整化，统一化。
2.改革工程流体力学教学内容
我校是一所以商科为特色，经、管、理、工各学科共同发展的教学研究型大学，以应用型专门技术人才为培养目标，生源来自全国各地，就业面宽。《工程流体力学》作为环境工程专业的一门专业基础课，以研究流体(液体和气体)平衡和机械运动规律为核心，通过各教学环节的学习，使学生掌握流体运动的基本概念和计算方法，并能应用流体力学的基本理论，加上实验数据以及数值模拟或经验公式来解决工程中的实际问题；培养学生分析问题的能力和创新能力，为学习后续课程，从事工程技术工作和进行科学研究打下必要的基础。
从2001年环境工程00级学生首开“流体力学“课程，采用北京大学出版社出版的《流体力学教程》，随后，为了更适应工商管理类大学工科学生的授课需求。从2002年环境工程01级学生开始，课程名称改为“工程流体力学”，教材采用西南交通大学出版社出版的《水力学教程》，随后几年至今。课程教材从第一版更新为第三版，增加了边界层理论简介、有压管路中的水击现象等内容。具体的知识模块课时分配计划为：
第一章 绪论
4学时
第二章 流体静力学
6学时
第三章 流体动力学基础
6学时
第四章 水头损失
6学时
第五章 有压管道的恒定流动
8学时
水力计算可视化教学与讨论
2学时
3.完善教学条件和网络教学
(1)可视化教学
组织力量编制《工程流体力学》ppt课件、课堂全程实施多媒体课件教学，利用水力计算可视化教学软件以动画形式演示本课程部分内容。例如，第三章水动力学基础部分流线和迹线、元流和总流、恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流、渐变流与急变流等概念非常抽象、易混淆，在教学过程中，我们通过可视化仿真软件，以动画形式将各种的流动形态形象展现在学生面前，原本抽象的概念变得清晰易懂，深受学生欢迎。
(2)扩充性资料
为激发学生的学习兴趣，促进学生自主学习，向学生推荐了一些与本课程相关的参考书目、国内外期刊等扩充性资料，以便学生获取与本课程相关的知识信息。包括一些参考书目：①清华大学水力学教研室编，水力学，北京：人民教育出版社，1980 ；②年，水力学，北京：中国建筑工业出版社。1998。修订版，2002；③陈文义，张伟主编，流体力学，天津：天津大学出版社，2004；④禹华谦主编，水力学学习指导，成都：西南交通大学出版社，1999。以及一些与环境工程专业相关的外文专业期刊：EnvironmentalScience & Technology, Water Research, International Journal for Numerical antiAnalytical Methods in Geomechanics,Intemational Journal of Environmental Pol-lution, Chemosphere,Journal of Hazardous Materials. Applied Catalysis B: Envi-ronmeatal, Chemical Engineering Science. Chemical Engineering Journal.省略/，观看该课程完整的教学文件和多媒体课件，进行预习和复习，并可通过在线答疑解决问题，较好地满足了课程所需。
4.提高课程教学方法及手段
本课程的重点和难点主要在于流体连续介质的理论模型、公式推导应用以及实际环境工程实践中的应用，如实际液体恒定流能量方程式的应用、管路沿程阻力系数变化规律的确定、管网计算等。因此，要解决学生难掌握理解的办法主要是在实际教学中，采用多种教学方式和手段，突出重点，化解难点，使学生全面理解与掌握流体力学的理论与方法。
(1)以课堂讲授为主，突出理论知识的系统性和完整性，同时根据本课程特色及在教学过程中发现的问题，本课程组老师正组织力量自编教材，将水力计算可视化教学及国内外最新的研究动态整合到新教材体系中，满足环境类专业流体力学课程的教学需要。
f2)对课程的核心概念体系进行提炼，理清概念间的逻辑关联，由简单到复杂，由具体到抽象。让学生建立起清晰的理论概念，并通过大量的例题来加深学生对基本原理的理解和计算公式的运用。并在课程网站上进行试题自测，考试题目从试题库中随机抽取，并与人为修正相结合，实现教考分离。
(3)开展实验教学。目前，我们通过购买流体力学仿真软件，首先在网上实现各种流体力学实验的模拟操作，包括伯努力方程实验、雷诺实验、流体流动阻力测定实验、毕托管测速实验、局部阻力实验、孔口与管嘴实验、离心泵性能曲线测定等等，使学生了解这些实验的基本流程、操作步骤、数据处理，为今后实际实验操作提供良好的基础。
(4)教学结合科研。将任课教师的科研经历及最新学术成果溶入教学中，对教学过程到了很好的深化作用。该教学方法与手段使学生在毕业设计时。能应用本课知识进行设计，培养了学生的创新精神和实践能力。
(5)开展“大班教学，小班讨论”教学模式。不定期举办课外讲座(如流体力学与日常生活、流体力学在环境工程中的应用等)，进行小班讨论，也可进行网络教学及对话，使教学手段等丰富，教学过程更深化。
四、精品课程建设的近期规划
1.建设新教材体系，编写与本课程配套的精品教学及实验教材，自主开发仿真教学软件，建设工程流体力学教学实验室。
2.进一步完善丰富网络教学。提供该课程国内外相关知识内容、专业资料，通过现有网站，促进国内外同类课程间交流，扩大我校《工程流体力学》课程的社会影响力。
3.力争成为校级精品课程。达到省级精品课程的水平，并完善成为环境工程专业领域的全省乃至全国精品课程。
教育模式在从应试教育向素质教育转换的过程中，如何去把握课堂上教师的“教”与学生的“学”之间的关系，己成为教育界同仁们共同关注的问题。教育的最终目的是让学生在掌握前人积累的丰富知识及经验的基础上，不断发展和创新。前苏联著名教育家苏霍姆林斯基说：“只有能够去激发学生进行自我教育能力的教育才是真正的教育”[1]。现代社会信息瞬息万变，教育者除教授知识外，更重要的是教给学生获取知识的方法和激发学生的学习兴趣，由学生主动去学习适合自己特点的课程。因此，学校的任务是研究如何向学生提供最好的服务，提供可以自由探索、自主学习的学习环境，改变“以教师为主体”的传统教学模式，在先进的教育科学理念的指引下，充分发挥现代化教育技术手段的作用，管理教学，组织教学，实施“以学生为主体”的教学模式。
一“以学生为主体”教学方式的内涵
“以学生为主体”的教学理论，目的是让学生亲身经历知识的获得过程，体验成功的喜悦，培养学生的独立性、自主性、创造性。教师应该注重培养学生的参与意识，为学生探究知识创设物理情境，激发学生的创造潜能。在传统的教学中，教师是知识的拥有者、传授者，是教学过程中的绝对“权威”，学生则是“容器”，教师讲课的主要教学手段和方法是如何将知识输送到所谓的“容器”中去[2]。整个课堂上教师是主导者，是核心人物，而学生则是服从者；课堂是教师讲，学生听；教师写，学生记。教学中，学生完全处于被动状态，主要依靠教师在进行消极地学习。该方法严重影响了学生创造力和想象力的发挥，不利于提高学生学习知识的兴趣和运用所学知识的能力，这是与培养学生的创造性、自主性、独立性教育目标背道而驰的。教师应是整个教学活动的设计者、组织者，应该扮演引导者和参与者的角色，学生才是教学活动的主体。因此，教师应该在把握住“以学生为主体”的教育模式的内涵的基础上，努力为学生创造一种探究学习的气氛或情境，让学生根据探究的目标进行探索、甚至猜测，由学生通过自己的努力去获得最后的结论，让学生真正成为整个教学活动中的主体。当然了，“以学生为主体”的教学理论并不意味着教师的指导没有必要，教师不仅要帮助学生营造一个良好的学习气氛，更重要的是，教师在教学中应起引导和导向的作用。让学生独立自主地进行探究和学习当然重要，但是，为保证学生的探究和学习活动顺利进行下去，教师的有效引导也是非常必要的。
二计算流体力学课程的特点
计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，以下简称为CFD）是通过计算机数值计算和图像显示的方法，在时间和空间上通过数值解来定量的描述流场，从而达到对物理问题研究的目的的一门课程。CFD 可以作为一种研究工具去形象的展示流场的内部结构，从机理的角度解释相应流动的特点；也可以作为一种设计工具对产品的性能进行预测，从而达到节省研发成本的目的。总之，CFD 在现代生活和工业生产中的很多方面已表现出了巨大的作用[3]。
计算流体力学是流体力学的一个分支，它不仅是一种有效的关于流动和传热问题的研究手段，而且在几十年的发展中，又自成体系而成为一门独立的学科。CFD 是建立在流体力学的基础之上的，它的主要目的是求解微分方程，所以要学好这门课程，就要很好的掌握计算方法、偏微分方程的数值求解等课程的基本知识，同时，还要有很好的物理问题抽像简化能力及对结果的各种处理分析能力，正是由于CFD 课程的这种多学科交叉基础的特点，所以将其设置为研究生课程，也正因为如此，大部分学生在学习该课程时，常感到该课程的理论性强、概念抽象、公式推导复杂等诸多难点。
三硕士研究生阶段的教学特点
硕士研究生阶段专业课与本科专业课相比有深、广、新、专等特点，同时还要更高层次地体现素质教育的特点。所谓深，是指研究生课程应对该课程所涉及到的领域具有更深的论证、探讨与描述，以使学生对本学科有更深层次的理解。所谓广，是指研究生课程所涉及的内容应比相应的本科生课程涉及更广泛的领域，特别是与本学科的交叉领域。所谓新，是指研究生课程的内容应主要反应该领域科学技术的最新成果、最新的理论、观点与研究方法。所谓专, 是指与本科生相比，研究生教育具有更强的专业性，是为科研、教育、企业、政府、社会等各个部门培养实用的高级专业人才。研究生专业课的内容除了应具有上述特点之外还必须在更高层次上体现素质教育的特点，研究生的专业课教学必须在所有细节上都渗入素质教育的思想，使学生能够在自我培养、知识创新、思想表述、学术交流、协作精神、竞争意识等方面都有所提高。硕士研究生专业课程的教学内容不应该全部都是完全成熟了的经典的理论与方法, 而是要让学生了解本领域正在发展着的、有争议的、探索性的观点、假说、设计思想、研究思路、实验方法,等等。这就要求学生具有自主的、批判与选择的能动性；具有能够发现问题，研究问题和解决问题的能力；具有将所学内容进行能动比较，融汇贯通和总结提高的能力；具有将所选定的研究方向和现有条件相结合并归纳与提炼出研究课题的能力。
硕士研究生一般都经过了完整的本科四年教育，大多数为本专业或相关专业的优秀毕业生。他们大都较好地掌握了学习方法，特别是自学方法，并已养成了刻苦钻研的习惯。这一群体不但已初步掌握了本专业的最基本的理论基础、基本概念，还掌握了在这一领域工作的基本方法与基本原则。具有了在本领域进行科学技术研究或工程设计的基本素质。同时，这一群体的成员都经历过严格的毕业论文或毕业设计的工作与答辩过程，具有一定的独立分析问题、解决问题的能力。因此，硕士研究生到了专业课学习阶段，已具备了“学生主体”模式的教学条件。
四在教学和考试中应体现“以学生为主体”
研究生阶段的教学不同于本科阶段及其之前阶段的教学方式，前者以“研”为主，后者则以“学”为主，所以研究生教学应以研究为导向，以创新或者说研究成果的数量和质量为评判优劣的标准。
1 教学方法的改变
培养研究生检索文献和自主学习的能力是实施“以学生为主体”教学方式的第一步。文献检索是研究生从事科学研究的最重要环节。科学研究是具有连续性和继承性的，尤其是对刚从事研究性学习的学生，查找文献资料，掌握某一研究领域的发展现状及动态是进行研究性学习的第一步，这一步进行得好坏直接关系到以后一系列的研究活动。因此，在计算流体力学课程的学习中，教师可通过布置“文献检索”作业，让学生根据自己的兴趣爱好或课题方向查阅最新的中文或外文文献，写出此方向的文献综述；并鼓励学生整理成科技论文向国内外相关科技刊物投稿，并争取发表。研究生通过这样的学习锻炼，能提高他们的文献检索和总结提炼的能力，可为他们将来进行科研和撰写毕业论文奠定一定的基础。
开展课题研讨活动，培养研究生解决问题的实际能力及口头汇报能力是实施“以学生为主体”教学方式的关键。为达到此目的，教师在教学中可以将3～4 名研究生分为一个讨论小组，为每个小组布置不同的研究课题，让学生们在认真研究和理解文献的基础上，找出具体的切入点深入研究，并在课堂上分批次的汇报各自小组的研究内容，包括物理问题的简化，数学模型的建立，具体的求解过程及参数设置，以及结果的详细分析及讨论。在课堂上，每个研究生还可有选择性地汇报各自文献检索结果的综述，把自己感兴趣的和有深刻理解的专题进行讲解，其他的学生也可以现场提问，这样，研究生在汇报和回答提问的过程中，他们的理解能力和表达能力也都同时得到了锻炼．
2 考核方式的改变
在选修课的学习中，如果仍然采取传统的闭卷考试作为课程考评方式的话，就很难看到创新的教学改革手段体现在研究生身上的效果，因此，在课程的考核方法上应大胆改革，比如考核内容和成绩可如此规定：在100 分的总成绩中，报告占50 分。其中，对理论和方法的理解是否全面、准确和深刻占30 分；讲述是否清晰和是否引人入胜占10 分；讲解过程是否结合现代化媒体手段（如POWerpOINT，FLASH）占10 分，同时对积极提问和踊跃发言者适当加分；文献检索作业占10分，对检索较多外文文献的学生，如文献内容新颖，且紧跟科技发展的，可给予加分，而少交或迟交作业者则酌情扣分；FLUENT 软件实例计算作业占20 分，要求有详细的前处理网络模型和详细的结果处理分析，并且对总结成科技论文在优秀刊物上发表者给予加分；期末论文投稿占20 分，要求按标准科技论文格式书写，内容要详实、全面和观点独到，并以优秀篇数和刊物水平作为加分依据[4]。以上课程考核措施的制定，都是以调动研究生学习计算流体力学课程的积极性为首要前提，旨在提高他们的科技论文写作能力和解决流动传热实际问题的能力。
总之，“以学生为主体”的教学模式的实施是一个长期的、循序渐进的过程。在此过程中，势必会出现诸如教学内容更新、教学进度和学时调整等一系列新问题，这就要求任课教师要具有坚定不移的决心和高度负责的责任心，要以提高研究生的竞争力和生命力为己任，要不断创新、开拓和探索更加有效的教学手段和方法。另一方面，各级领导应该鼓励和支持对研究生课程的改革，研究生教学管理部门应承认并奖励教师在实施教学改革中增加的学时数量，在政策和经济上给予支持，创造有利于实施教学改革的环境和氛围，从而使之得到不断的深入和完善。
参考文献
[1]杨梅. 关于“以学生为主体”教学方法的探讨[J].铜仁师范高等专科学校学报, 2005, 7(3):67-68.
[2]陈德平, 倪文. 硕士研究生专业课教学中的“学生主体”模式认识与实践[J].中国冶金教育，200(5):65-68.
【关键词】 高职院校；流体力学泵与风机；精品课程
【中图分类号】G712 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097 (2008) 12―0125―03
课程建设是高等职业技术学院教建设中最具基础性的核心工作，其水平、质量和成果是衡量学校办学水平和教学质量的重要标志。加强精品课程建设是深化教学改革，实现培养目标的保证。“流体力学泵与风机”课程被安徽省教育厅评为2005年度“省级精品课程”，2007年被评为国家级精品课程，现谈谈“流体力学泵与风机”精品课程的建设和实施过程。
一 “流体力学泵与风机”精品课程的培养目标
高职教育是培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型专门人才，是以就业为导向的高等教育，高职课程突出特点是理论与实践并重，强调的是“职业性”和技术的“应用性”。精品课程的定位应体现为“职业性、技术的应用性和示范性”。
学生通过“流体力学泵与风机”课程的学习，掌握流体在系统中的运动规律和泵与风机热力设备的性能特点，具备泵与风机的检修和运行的基本技能，为在日后从事动力设备运行和检修专业技术工作打下扎实的基础。同时，学生通过该门课程的学习，掌握流体的压力、流速和流量的测量方法和管道的布置等工程实际问题，能比较熟练地进行泵与风机的运行操作、拆卸、组装、检修、分析故障和排除故障等。同时该课程的考核与劳动和社会保障局的上岗证书统一考试相结合，强化操作技能的掌握，采取学生自愿选择“辅机检修工”、“水泵检修工”“水泵值班员”其中一工种的原则，考取国家职业资格证书。
二 持续深入的课程建设与教改，保证了精品课程的含金量
我院已有四十年的办学经验，为电力行业培养了大批生产技术骨干，通过几十年的教学实践，我们在“流体力学泵与风机”教学方面积累了大量的实践与教学经验。我院的“水泵检修”、“管阀检修”、“300MW机组的全仿真”实训基地，有专兼职教师，进行全省电力系统泵与风机的运行和检修的技能培训。并且一直承担全省“水泵值班员”、“水泵检修工”“辅机检修工”中级工、高级工、技师的培训与技能鉴定任务。
2004年，作为院级教改课题“‘流体力学泵与风机’教学与实践环节的融合”,提出在教学内容和教学方式上将理论教学模块、实验教学模块和实训教学模块交错进行，将“双证书”制度的实施纳入教学计划，围绕国家职业资格证书（水泵检修工、辅机检修工、水泵值班员）的培养要求，从教学内容的安排上满足行业的需要，增加了二周的水泵检修与安装大实训环节，给予学生充分的锻炼时间和相应的技术指导。实行“考鉴合一”，即该门课程的理论成绩和技能成绩作为学生参加职业资格证书考核成绩的一部分，在毕业前再通过鉴定站组织的综合考试即可拿到劳动和社会保障部颁发的《职业资格证书》。这样既保证培养出的学生具有较强的专业动手能力，同时学生也获得了相应国家职业资格证书，可满足社会的需要。
2005年“‘流体力学泵与风机’教学模式改革建设的研究与实践”作为院级重点科研课题立项。课题组教师自主开发出课程的全部CAI课件，拥有独立知识产权的用3D MAX开发的水泵、风机等动画，并开展了网上辅助教学，有效地提高了课堂教学质量。在授课方式上，实现了教、学、做一体化，该课程的部分单元讲授移至流体力学实验室、泵与风机实验室、检修实训中心、仿真机房。在讲授理论的同时，学生当场就能进行实验和实训。通过这种教、学、做一体化教学模式，理论与实践相结合、讲与练相结合、不同实训场所相结合、课程内容安排与职业资格证书相结合的教学方式，学生已能够非常牢固的掌握流体力学的理论和流动参数的测量技能，泵与风机拆装技术与检修技能，基本达到生产现场检修中级工水平，优秀学生可达到高级工水平。在参加平圩电厂、妈湾电厂的顶岗检修实习中，师傅和厂方都给出了极高的评价。
三 一支技能精湛的“双师型”教师队伍，是精品课程建设的支柱
该课程组教学队伍的人员配置合理，既有教学经验丰富，从事理论、实验和实训教学十余年的“双师型”教师，又有在企业从事多年现场泵与风机设备维护和检修的工程师作为专职的实训教师，同时还定期聘请企业的的高级技师作为我院的兼职教师，高职特色鲜明。其中主讲教师5人，后备主讲教师4人，专门配合该课程的相关实训模块的辅助教师3人，校外实训教学基地的高级技师4人。教师按照一专多能、复合型培养，针对学院的授课场所和课程设置要求，其中9人具有“双师证书”，既能讲授理论、又能讲授实验和实训课程。能够保证学生专业知识的学习、消化、吸收和专业技术技能的培养、动手能力的提高，特别是提高专业技术综合应用能力、现场设备检修和故障排除能力，以及职业素养的培养。
四 多种教学手段，保证学生职业技能的培养
实践教学是培养学生职业技术应用能力的重要环节，我们坚持以强化培养学生的工程实践能力为目标,坚持理论与实践相结合，厚德重技，知行合一，增加综合性、应用性、主动性的实验和实训项目,改变了过去那种只做验证性实验的模式。
1开放和自主的实训环节
实践的教学组织中我们采用“五步教学法”，即“下达任务―学生自学―教师示范―学生操作―综合考评”，教学方法根据需要采用多种形式，有任务驱动法、团体协作法、教学做一体化等[1]。
任务驱动――以完成老师布置的任务为目标。流体力学实验根据教师下达的实验任务书,学生查阅有关技术资料,指导教师先集中演示实验CAI课件的使用方法，集中演示其中一项实验，后面所有的实验分组，利用实验CAI课件自学为主，教师巡回答疑。学生们分批先在电脑上弄懂实验原理和实验步骤，在电脑上操作虚拟实验，然后在实验台上真实操作，保证每位同学的动手并可缩短实验时间提高实验效率，最后按要求写出实验报告，教师根据实验过程与实验结果评分。
团体协作――泵与风机的性能实验6人一组，分工协作。实验前教师以提问的形式帮助学生掌握实验的原理和注意事项，避免了实验的盲目性和实验设备的损坏。小组成员自行拿出速度、流量、压力、功率等流动参数测量方案，在实施过程中确定可行性，制定出最终的实验方案，分工协作，测定出不同流量下的功率、压力等，最终绘制出泵或风机的性能曲线 。
教学做一体化――教师边演示、学生边操作。二周的水泵检修大实训环节分小组进行，10人一组，每组安排一位实训辅导教师。“五步教学法”的贯彻通过下述步骤①布置任务；②自学《水泵检修指导书》大致了解整体拆卸与组装过程；③授课教师先集中演示，分布详细讲解，学生边操作，实训辅导教师巡视指导；④开放实验实训场所，反复训练熟练掌握；⑤对照技能鉴定规范考核标准进行分组自评，教师点评,最后给出综合成绩。
这一改革既对教师提出了更高的要求，又给学生以更大的主动性、灵活性，在实践环节中，应用了“三自”原则，即自学、自练、自评，调动了学生的自主学习的积极性和创造性。
2 成立学生专业技能社团
依托该课程的师资，成立了动力系学生专业技能社团，将专业课程的学习延伸到第二课堂，利用一切可能的条件加强对学生动手能力的培养。开放水泵检修基地、管阀检修基地，专业技能社团定期开展活动，受到学生的欢迎，经常组织学生开展电子课件制作、水泵零件测绘、水泵拆装大赛等活动，激发学生的学习热情。一名学生的科技作品还获得了安徽省大学生“挑战杯”合肥锻压科技作品大赛三等奖，提升了校园文化的层次和品味。08年动力系学生专业技能社团获安徽省首届大中专院校学生社团评比一等奖。
3 有效开展工学结合
合肥热力公司负责合肥市城区的冬季供暖，在供暖前需要对城网水力管道进行维护检查，水泵、阀门进行检修，经过协议，由我校城市热能应用的在校生在每年的12月份承担此项任务，顶岗实习。实践结果显示，很好地完成预定任务，合肥热力公司以及实习生对此评价很高，达到双赢。
4 独创出新颖的实践项目考核方法
为了创新人才培养模式，组织课题组对实践项目的组织形式和考核方法进行探讨与实践。水泵检修分解成“水泵拆卸”、“水泵组装”、“转子瓢偏度的测量”、“动平衡、静平衡”和“转子找中心”五个分部，每个部分对照职业技能鉴定规范制定出详细的操作步骤和评判标准，使学生的检修操作达到标准和精细化。泵与风机的运行在仿真机实训中通过模块化进行训练，制定了“炉循泵的启动”、“并泵运行”、“送、引风机的启动与调整”等模块，仿真机操作过程中模拟电厂运行管理制度，学生职业角色扮演，操作考核以班组形式开展，组长抽签确定考试的模块。
通过强有力的实践教学环节设计，学生的工程意识、技能、专业综合素质得到了很大提高，实践教学改革为培养学生掌握专业技能和解决生产实际问题起到了重要作用。
五 具有职业特色鲜明的国家级“十一五”规划教材，是建设精品课程的有利条件
教材是教师从事教学所用的材料，是教学改革成果的固化。教材建设是精品课程建设的一项重要内容。课题组围绕课程目标，抓好主教材和实验、实训等教材的配套建设，《流体力学泵与风机》教材已作为国家级“十一五”规划教材出版，很受欢迎，目前已第二次印刷。
教材的体系设计按照“工学结合、职业导向、能力为本”的理念[2]，以学生岗位能力培养为核心，以真实工作任务为教学内容，以真实工作环境为教学情境。选择锅炉运行值班员、汽轮机运行值班员、水泵检修工三个工种为工学结合平台,以上述三个工种的职业技能要求为出发点，以完成泵与风机的运行、泵与风机的检修工作任务为导向,构建课程体系，从而使教材更具有针对性、实用性。并适当引入流体力学、泵与风机领域中的一些科技内容、新工艺和方法，教材语言简练、通俗易懂，便于高职学生学习。
课题组还编有《流体力学泵与风机实验指导书与报告》和《水泵检修实训指导书》，作为校内使用教材已使用十余届。购得与实验项目紧密配套的模拟实验多媒体软件，从实验设备、装置、操作、流态、流动测量的调节和实验原理，数据处理等方面形象、逼真地模拟了实验的全过程，使学生在现代化的实验手段等诸多方面得到进一步的锻炼。
该课程充分反映出精品课程的特色，已基本建设了纸质教材、课件、教学资源和网络教材集于一体的立体化精品教材系列。
六 拥有一体化教学、三延伸的教学体系
1 教、学、做一体化教学模式[3]
除了进一步加大实验实训比例外，把泵与风机的结构、泵与风机的检修、泵与风机的运行等课程单元的安排在实训室进行，安排“双师型”教师担任主讲与实训指导，这种方式使得教、学、做紧密的联系在一起。本课程教学环节的设置，旨在使理论与实践交叉进行，多层次的实践教学环节，尽管有影响因素较难控制，但学生做起来感兴趣，学生对知识和技能的提高经历“看实物（感性认识）-动手操作（实践认识）-理论（实践操作的理论依据）-动手操作-理论”这样一个循序渐进，螺旋式上升的过程，更加符合认知规律，教学效果更为显著。
2 “三延伸”为特色的学生培养模式
为激发学生的学习主动性和自主性，学习内容的现实性。我们开放实验室与实训基地，同时学院与省内多家发电厂、电建公司合作建立校外实训基地，在校外实习基地，学生在企业兼职教师和师傅的指导下，在认识实习和参与厂方的检修实习中对实际设备的性能掌握和动手技能的提高极有帮助，练成了解决实际问题的技能。与企业的良好接触也为日后的就业打下基础。做到了课内延伸到课外、校内延伸到校外、知识和能力的培养延伸到全面综合素质的培养――“三延伸”的学生培养模式。
3 建立“网上教学平台”
对全部课程制作了教学辅助课件（CAI），实现了多种信息融为一体的特殊功能，对于无法直接观测的设备生产过程情况，如液力耦合器的工作过程、水泵风机的内部结构、泵的组装与拆卸等，我们制作了3D MAX的动画演示。
采取网络技术，建立了“网上教学平台”。该课程提供了丰富的网络资源，包括：课程大纲、授课教案、三维动画、课后习题与解答、模拟测试、常见问题解答等教学相关的资料，实现网上辅导答疑，学生可以通过访问课程的网站，自主学习或发送e-mail给授课老师，均可获得及时的帮助。“网上教学平台”突破了课堂的局限，更使教学实现了课堂内外的结合，有效地激发了学生的学习兴趣、学习欲望，进而提升了学习动机。“网上教学平台”使学生既能看又能练，这些多感官的信息，既利于学生知识量的增长，又利于知识的保持。学生可以根据自己的兴趣爱好、知识考验、学习任务选择学习途径。总之，“网上教学平台”把交互性、参与性和刺激性有机地组合在一起，把教师的主导作用与学生的主体作用有效地体现在教学过程，实现了教学方式的深刻变革和教学效益的极大提升。
参考文献
[1] 俞仲文.高等职业技术教育实践教学研究[M].北京:清华大学出版社,2004:32-56.
英文名称：Ship Building of China
主管单位：中国船舶重工集团公司
主办单位：中国造船工程学会
出版周期：季刊
出版地址：上海市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1000-4882
国内刊号：31-1497/U
邮发代号：
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1948
期刊收录：
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉：
联系方式
关键词：电厂；欧拉方程；节能改造；
中图分类号：TK05 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: In this paper, three links in the general form of the fluid equation of state. Examples are given by the transformation of power plant piping little experience for pipeline renovation, construction convenience.
Keywords: Power plant; Euler equations; energy saving;
电厂生产工艺中需要多种多样的泵与风机和大量的水、风管道。如何合理的分配风、水管道，和选择合适的泵与风机，是电厂建设中的一个重要环节。而多数论文所研究的是同一管道的流体状态方程[1]。本文根据流体力学原理，利用欧拉方程，给出了不同压力、流量管道间的联通性规律，并给出了如何利用此规律，通过三通对电厂流体管道进行合理优化，使电厂中泵与风机的使用效率更高、效果更明显。为电厂节能改造做了一定的理论铺垫和实践经验。
1、电厂管道
在电厂建设和生产中，涉及大量的管道。这其中，主要是风烟管道和汽水管道。而这些管道设计是否合理，是关系到整个电厂运行经济性的重要因素[1,2]。针对电厂管道中流体运行情况，很多学者做了大量的研究[3,4]，也利用现代计算机技术做了大量的模拟和数值计算[5,6,7]。而绝大多数研究都建立在理想气体的欧拉方程基础之上[8,9]。为了方便起见，本文先从理想气体的欧拉方程讨论。
2、理想气体的欧拉方程[9]
如图1所示，对于微元体，利用理想流体欧拉运动微分方程，应有：
（1）
对于恒定流：
，
一元流动：
；；
图 1 一元流体微元体
其中p为静压，S为S方向质量力，对于水平管道或空气，S=0，则有：
（2）
或：
（3）
称为欧拉运动微分方程。
3、三通风管中的运动方程
图 2 三通示意图
如图2，三通的入口为D，出口为A、B。设气体在三通中等温稳定流动，
则：
（4）
将（4）代入（3）后积分，得：
（5）
即：
（6）
（7）
又，
（8）
（9）
所以：
（10）
或：
（11）
则：
（12）
又因为：全压=静压+动压[10]，即：
（13）
其中：
表示全压；
表示静压；
表示动压；
（14）
即：
（15）
或：
（16）
为大气压，为下的流量。
将（15）代入（12），得：
（17）
又根据质量守恒定律，
得：
（18）
其中：为大气压。
下面举两个例子加以说明。
例1，若某锅炉某一次风管（冷风T=300K，=101325Pa）上全压13675Pa（表压），流量8×104Nm³/h，一次风管道截面1.6平方米。可否从此管道上抽取全压14675Pa（表压），流量2000Nm³/h的返料风？若此管道截面为0.7平方米是否可取得？
当风管截面为1.6平方米时，根据（16），及，可得一次风管中风速为12.89m/s。
令返料风流速为，根据条件及（16），设管道截面为1.6平方米时：
如图3，所示与p=116000Pa没有交点。
即在截面积为1.6平方米一次风管道上无法取得全压为116000Pa的返料风。
若管道截面为0.7平方米时，令：
如图3中，有：
（Pa）
图 3 f1、f2函数曲线图
又由（18），得：
即可如图4所示，在一次风管截面迎风插入面积为0.017㎡通风管，此时三通的入口D0为0.7㎡，返料风入口D1为0.017㎡，一次风入口为0.683㎡。稳定流动时三通入口风全压13335Pa（表压），风量为82000Nm³/h。
图 4 返料风三通
4、三通水管中的运动方程
仍如图2，设三通为水平放置，水流在三通中等容流动， =const。代入（3）积分，得：
（19）
则：
（20）
（21）
又由（8）、（9），得：
（22）
即不考虑重力势能的伯努利方程。
又由（13）及：
（23）
得：
（24）
代入（22），得：
（25）
即：
（26）
即，在水管中，三叉两个出口的全压相等，静压满足式（22），且：
（27）
例2，某汽机凝汽器进口循环冷却水管静压力0.16MPa，循环水管道直径600mm，水量2000m³/h，不考虑节流损失，上直接取出流量60m³/h的冷油器冷却水，不考虑高度差，冷油器冷去水管截面总和0.03㎡，问此时冷油器内冷却水的静压多少？
由条件及（22）、（24），可得：
=0.161MPa
=0.162MPa
5、总结
本文给出了三通中流体压力和速度的一般形式。并通过举例给出了电厂管道改造中的一点经验。
气体在三通中流动，出口流体状态满足如下方程：
液体在三通中的流动，出口流体状态方程满足：
并且从文中例子可以看出，适当改变三通形状和大小，可以从同一管道上引出不同压力的流体。并且从例（1）可以看出，在某些特定环境，通过合理运用气体在三通中的流动方程，配置合适的三通，可以省去循环流化床锅炉的配套返料增压风机，这不但在工程建设阶段省去了相应增压风机及其配套电器和控制系统等的成本，并且在运行中节省了相应的运行和维护成本。对工程建设有一定的指导意义。
参考文献
[1] 刘美英. 改进锅炉热风道提高运行经济性[J]. 华东电力, 1981, (10).
[2] 王瑾. 循环流化床锅炉的运行调节要点[J]. 知识经济, 2010, (13)
[3] 秦乐, 李明亮, 自云江等. 空气物理参数对电厂风量测量的影响[J]. 热能动力工程, 2009, (03).
[4] 肖宇烽, 赵鹏飞. 两相流管道设计技术在电厂管道设计中的应用[J]. 广西电力. 2007, (06).
[5] 蔡锴, 陈启卷, 王建梅等. 超临界锅炉风烟系统的流体网络动态数学模型[J]. 动力工程, 2009, (02).
[6] 梁来庆, 芮晓明, 匡志芳. 火电机组管道工程的计算机辅助配管[J]. 电力信息化, 2005, (05).
[7] 付建忠, 黄松明. 锅炉热风送粉系统一次风连续监测的研究及应用[J]. 河北电力技术, 1997, (01).
[8] 赵建, 索沂生, 顾旭斌等，循环双流化床锅炉平衡通风风烟系统建模与仿真[J]. 锅炉技术, 1999, (12).
论文摘要：以培养热能动力类高素质创新型人才为目标，以“研究性教学”理念为引导，整合技术基础课教学资源，加强教学团队建设，按照“拓宽基础、注重实践、注重创新”的思路全面改革课程体系和教学内容、方法、手段，优化培养过程，实现科研与教学结合，技术基础课程教学与创新研修课程教学和大学生科技创新指导相结合，进一步增多实践性教学环节加强对学生科研能力的培养，在实践中取得较好的效果。
高等教育肩负着培养高素质专门人才和拔尖创新人才的重要使命。为适应我国经济社会的快速、健康和可持续发展，全面贯彻落实科学发展观，教育部先后实施了“本科教学工作水平评估”和“高等学校本科教学质量与教学改革工程”等重大举措，以期深化高等学校教学改革，提高人才培养的能力和水平，更好地满足经济社会发展对高素质创新性人才的需要。哈尔滨工业大学以此为契机，全校范围开展教育思想大讨论和相关专题研讨会，进一步理清了学校精英教育的办学指导思想和目标定位，通过构建通识教育与专业教育相结合的人才培养模式，面向国家与社会需求，培养“研究型、个性化、精英式”且具有国际竞争力的高素质人才。
哈尔滨工业大学能源学院教学工作具有优良的传统，主要沿袭了原苏联的教学模式，培养了一大批各领域的杰出人才，培养的学生基础扎实、动手能力强。但学院原有的培养模式的教学效果同学校确立的“研究型、个性化、精英式”培养目标的要求还有差距。传统教学方式是以知识的传授为中心的，教师传授的知识按形式逻辑演绎法的要求构建成简明的知识体系，[1]没有体现知识发现、理论形成的过程，人类在科学发现、技术发明和工程应用中许多巧妙的思维被淹没在繁杂的理论知识中，不利于学生能力培养。开展“研究性教学”、培养学生科研能力和创新能力是教学改革的方向。[2]技术基础课是基础课与专业课之间承前启后的桥梁与纽带，在学生专业能力培养方面具有重要作用，技术基础课的学生覆盖面广，教学改革能使更多学生受益。
一、确立研究性教学理念，明确基础课教学目标
研究性教学应成为现代教学理念的构成要素，它是对传统的传递式——被动接受式的教育理念的革新。研究性教学和学习的实践要求把“答案”变成“问题”，进而在对“问题”的追问中建构教学和学习的方法。研究性教学和学习越来越受到广大教师和学生的重视。[2]“组织工程流体力学”、“传热学”、“燃烧学”、“工程热力学”等技术基础课程的任课教师成立教学改革团队，针对性地开展教育思想和理念的讨论，以“研究性教学”理念为引导，按照“拓宽基础、注重实践、注重创新”的思路改革课程体系和教学内容、方法、手段，优化培养过程，在普遍提高学生综合素质、培养学生创新能力的基础上，为学有余力的学生的个性化发展提供了“创新研修课”、“科技创新”指导等环节，实现精英式培养，取得较好的效果。
围绕学校“研究型、个性化、精英式”的培养目标，进一步明确热能动力类本科生专业知识、专业能力和综合素质的培养目标。在继承哈尔滨工业大学热能动力类专业教学优良传统的基础上，开展先进教育教学理念学习研究，完成了省级教改项目三项。积极实践“研究性教学”的理念，培养热能动力类高素质创新型人才。
二、加强教学团队建设，注重对青年教师的培养
1.搭建技术基础课任课教师交流平台
过去热能动力类技术基础课程的任课教师分属不同的专业方向，承担各自的技术基础课程教学工作，交流很少。课题组成立后，建立了教学例会制度，课题组成员定期交流，讨论技术基础课的教育教学理念；分析技术基础课程之间的联系，优化教学内容，实现课程间的融会贯通、资源共享，为后续课程体系改革提供了前提条件；通过观摩名师教学录像、总结教学经验、讨论教学的难点、疑点，提高了教学团队整体的教学水平。2009年，热能动力类技术基础课程教学团队被评为国家级教学团队。
2.落实青年教师导师制
建立、完善了青年教师导师制度，为每位青年教师配备一名教学经验丰富的指导教师，通过教学示范和课堂点评等环节，青年教师教学水平迅速提高。教学团队40岁以下青年教师在学院的青年教师教学基本功大赛中都获得一等奖，在学校的青年教师教学基本功大赛中都获得二等奖以上奖励。
三、开展全方位课程建设，改进教学内容、方法和手段
1.改进教学内容
热能动力类技术基础课程原有的教学内容相对陈旧，没有突出对学生的专业能力的培养。按照专业发展需要和学科自身的科学性、系统性、完整性，逐步优化教学内容。借鉴了国际一流大学的相关教学教材，对原有教材进行修订补充，增加了本领域科学和技术的最新发展和热门问题。同时，坚持教学与科研的有机结合，在授课过程中穿插授课教师的科研经历，一方面使授课内容更为生动，另一方面也向学生们展现了专业未来前景，提高了学生学习的动力。
2.改革教学方法
针对技术基础课传统教学模式在学生创新能力和工程能力培养方面的局限性，在教学中进行一系列渐进式改革。逐步摒弃“照本宣科”、“灌输式”教学模式，根据课程和教学内容特点，灵活运用“启发式”、“案例式”、“探索式”等多种教学方法。将教学内容、教学媒体、教师活动、学生活动等课堂教学要素有机组织起来，发挥整体的最大效能。教学以“培养学生分析问题、解决问题能力，为专业课程打基础”为原则，将理论学习与实践训练有机地结合起来，强调学生通过主动探求问题解决的途径和方法，激发学生的学习兴趣，鼓励学生大胆提问、积极发言，促进师生互动，努力实现以教师为主导，学生为主体的新型教学模式。
灵活运用启发式教学方法，通过让学生从事类似于科学家发现真理的学习活动，调动其学习的主动性和积极性，掌握学习理论与发现问题的方法。例如笔者在流体力学教学的流动阻力及能量损失这一章教学中，不但讲解了教科书中要求学生掌握的知识，而且还收集了大量的史实资料，例如把雷诺、普朗特、尼古拉兹等科学家当时研究的思路、考虑问题的方法以及研究方式的特点介绍给学生，并让学生自己模拟或重现当时的发现过程，让学生学习和体会一下科学家创造性工作的过程。
尝试将专利分析引入技术基础课程的教学，从公开的发明专利细节中，分析其理论基础和发明人的创新思想及技术创新的一般规律。发明专利具有实用性，具有在工业上应用的可能性，要解决的是工程实际问题。[3]对发明专利的分析是培养学生创新能力和工程能力的有效方法。
教学过程注重基本理论在专业中的应用，学生参与程度高，积极配合，课堂教学气氛活跃，互动效果好。
3.采用传统教学手段与现代教育技术相结合
在教学过程中，笔者越来越感到传统的教学方法和多媒体技术相结合对于提高教学质量的重要性。研制的技术基础课的CAI课件集文字、图片、动画、录像、声音于一体，充分应用现代教育技术和多媒体教学的优点，使教学方法多样化、现代化，改变了传统的“黑板＋粉笔”的单一模式。流体力学CAI使抽象的流体力学概念与理论形象化、具体化。例如：流线的定义——流线是表示某一瞬时流体各点趋势的曲线，曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向相重合。传统模式无法形象地表现出抽象的概念，用多媒体技术来显示流线，结果一目了然。这些方法弥补了传统教学在时间、空间等方面的不足，特别是在调整教学计划，压缩教学学时的改革中，它是解决教学内容多与教学时数少这一矛盾的有效途径之一。变静为动，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。省时省力，使教学化难为易，增加工程或实践实例，施行理论与实践并重的教学方法，使教学效果明显提高。
授课采用多媒体形式，幻灯片形象、生动、内容丰富但不繁杂，结合CAI课件讲述，思路更加清晰，遇到相对复杂的问题，又以板书体现，板书结构清楚，让学生能够深刻理解所讲述的内容。学生认真听课、认真做好笔记，积极配合教师。将多媒体技术的运用与传统教学手段、教学形式的改革统一起来，取得较好的教学效果。
4.改革课程考核方式，突出能力考察，推行累加式考试
革新传统的考试模式，借鉴欧美大学的考核目标、考试方法与考试思路，结合热能动力类技术基础课程特点，深化考核内容和考试方式改革。全面采用累加式考试方法，以综合评价与过程评价为主，考试手段多样，不仅限于笔试，根据课程情况，采用闭卷考试、开卷考试、课堂讨论、平时作业、阶段测试、课程设计、计算机编程、课程报告、专业外语资料阅读、长摘要撰写、实验等多种形式，全面考察和评价学生对所学知识的综合运用和解决实际问题的能力，充分挖掘课程的教学深度和广度，从而培养学生运用所学知识解决问题的能力，考察学生的创新精神和实践能力。通过考试方法改革，改变过去期末一张考卷定成绩的做法。实践表明，考试方法改革对提高学生出勤率、促进学生听讲和培养专业能力都是有益处的。
四、注重实践环节，提高学生科研实践能力和创新能力
1.整合实践教学资源，建立开放式实验平台
实验教学是书本知识与工程实际相结合的重要纽带，是培养学生独立工作能力、解决工程问题的综合能力、自主创新能力的主要途径，对提高本科教学质量起着十分关键的作用。通过成立学院实验教学中心，整合学院原有的技术基础课程实验教学资源，构建了相互配套、资源共享、类别层次清晰、结构优化、充满活力的实验教学管理新体系。强化实验教学建设，部分知识完全通过实验来认识和学习，实验教学突出对学生实验操作技能和学生动手能力的培养，技术基础课任课教师参与开发引进了多个新实验项目和实验装置，增加设计性试验，开阔学生视野，启迪思维，提高了学生的创新意识和动手能力。与研究所共建科技创新实验室，为本科生科技创新提供实验平台。
2.技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合，实现精英式培养
由于授课学时等因素限制，技术基础课的研究性教学效果受到制约。所以笔者认为应以学生科研能力培养为主线，统筹规划研究性教学的教学环节，将技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合，在教师相对稳定的科研方向上，将科研项目内容引入教学，教师将科研成果与所讲授内容有机结合，理论联系实际，能够激发学生的兴趣，活跃学生的思维，提高学生分析问题、解决问题的能力。学生通过参与科研项目，加深对专业基础课知识和理论的理解，科研能力和创新能力得到显著提高。
五、教学改革效果
以“研究性教学”理念为引导，开展教学团队建设和课程建设，效果显著。热能动力类技术基础课程教学团队被评为国家级教学团队，教学团队的青年教师成为教学骨干，40岁以下青年教师在学院的青年教师教学基本功大赛中都获得一等奖，在学校的青年教师教学基本功大赛中都获得二等奖以上奖励。“工程流体力学”、“传热学”课程被评为国家精品课程、“燃烧学”课程评为黑龙江省精品课程，“工程热力学”课程被评为哈尔滨工业大学优秀课程。完成黑龙江省新世纪教学改革项目三项，以上教学成果实现网上共享。
本课题提出的热能动力类技术基础课程创新教学模式，经过多年实践，在对学生科研能力、创新能力培养方面取得了很好的效果，指导本科生多次在国家级和校级科技竞赛获奖。本科生参与申请发明专利，并在核心以上专业期刊。
六、结语
在“研究性教学”理念引导下，整合技术基础课教学资源，教学团队成员分布于不同专业方向，相互间的研讨和交流促进了教学理念和教学水平的提升，全方位改革课程内容、教学方法、教学手段，将教学和科研、技术基础课教学与“创新研修课”、“科技创新”指导等环节结合，实现多元化专业教育和精英式培养。
参考文献
[1]于歆杰，陆文娟，王树民.专业基础课中的研究型教学——清华大学电路原理课案例研究[J].高等工程教育研究，2006，（1）：118-121.
[关键词]波箔 ；轴承 ；设计
中图分类号：TH133.37 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0106-01
近年以来，空气式动压箔片轴承越来越受到机械领域青睐，其原理主要是利用转子以及轴承内表面之间的动压效应，形成一种气膜使轴承近似悬浮的状态，而内部的平箔和波箔则起到良好的弹性支撑作用。采用波箔型空气动压轴承可以替代小型商务飞机上的滚珠轴承，减少发动机重量，增加发动机稳定性。
如图1.1所示为设计出来的箔片轴承。包括凸肩1、轴承壳体2、平箔片3和多条波箔片4。其中轴承壳体2为圆环形状；凸肩1是从轴承壳体2的一端边缘沿径向向外延伸而形成，起固定和传递载荷作用；平箔片3为圆弧状，多条平箔片3并排设置，并且相邻平箔片3的两侧边缘相互搭接在一起，以保持足够的强度；波箔片4也呈圆弧状，其上设有多个相互交替设置且具有不同曲率半径的两种波纹，一面贴附在所有平箔片3的外表面上，用于为平箔片3提供支承，另一面固定在轴承壳体2的内圆周面上，并且平箔片3和多条波箔片4的一端同时固定在轴承壳体2的内圆周面上，另一端为自由端。
图1.2所示为设计出来的波箔，波箔片4上两种波纹的曲率半径分别为3.77mm和10.88mm，并且曲率中心位于波箔片4的外侧，平箔片3和波箔片4以及波箔片4与轴承壳体2内圆周面之间的楔形间隙5的个数均为16个，平箔片3和波箔片4上固定端与相应的自由端相互靠近设置，平箔片3的直径为46mm。波箔片4上波纹的尺寸范围为3.6-3.8mm。
在仿真平台，可以读出，一个正常的工作状态下，高压转子的转速为51760rpm，低压转速为43636rpm，温度为1179k，压强为543.278kpa，发动起排气温度874k，利用CAD软件进行建模，将模型导入Ansys之后，模拟出来正常工作状态下轴承的应力，应变，位移变化。模拟出来的结果如图1.3：
对轴承流场分析，采用了不同的进气速度，得到的最终轴承所受到的承载力的模拟，通过分析对比，得出轴承的承载力随着进气速度的增大逐渐增大.
结论
轴承的最大位移，应变，以及应力随着转速的增加，都呈增长的趋势。随着进气速度的增大，轴承的承载力也逐渐增大。因此选择相对较小的进气速度对于轴承寿命的延长是非常有必要的。
参考文献
[1] 巩云鹏，杨林. 流体动压轴承的数值分析。硕士论文，东北大学机械工程与自动化学院。
[2] 白葳，喻海良.通用有限元分析ANSYS8.0基础教程[M]，北京：清华大学出版社， 241-293， 442-447.
[3] 李万平.计算流体力学[M]，武昌：华中科技大学出版社，2004.
作者简介：
王淑樱（1993―），男，汉，天津，本科，研究方向：飞行器动力工程。
Abstract: Traffic problem is one of rigorous problems which society faces at present. It is of great practical and theoretic significance to the research of traffic-flow problem. In this paper, a new microcirculation linear car-following model for urban traffic flow is established by combining micro models and macro models of traffic flow, based on the ideas of the car-following models and fluid dynamical models. An example on traffic-flow microcirculation is designed for the application of the new model. The new model is verified and applied by numerical simulation for the example. The results show that the new model can simulate some important fundamental properties of the practical traffic-flow microcirculation better.
关键词： 交通流模型；随机扰动；交通流微循环；数值模拟
Key words: traffic flow models；random disturbance；traffic-flow microcirculation；numerical simulation
中图分类号：O29 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）34-0197-02
0引言
当今社会，不论是发达国家还是发展中国家，不管是国际大都市还是中小城市，都面临着一个共同的交通问题，所以对交通流问题的研究具有重要的现实意义。目前关于交通流模型的研究主要有车辆跟驰模型，基于流体比拟的流体力学模型和元胞自动机模型三种[1-4]，这些模型都从不同的方面反映了现实交通流的一些规律和特征，但是由于上述这些模型主要是根据国外交通流的特点建立的，所以在应用中往往不能很好地反映我国实际交通流的情况。同国外交通情况相比，我国的交通情况有诸多不同，主要表现为以下的一些特点：机动车与非机动车混合运行，城市车道过窄，行人与自行车流量较大等。所以呈现出车速普遍偏低，容易出现交通拥堵，事故频繁的现状。事实上，城市道路交通系统是由人、车、路及含有许多随机因素的交通环境构成的开放的动态的巨系统，道路上的交通流具有不确定性、随机性的特征，交通流中的不确定现象是由随机因素造成的，“任何”确定型的模型都不能完全解释这一现象[5]。实际交通流中的随机扰动因素很多。例如,行人横穿公路对交通流的干扰；公交车停靠站台或从站台启动对交通流的干扰；运行过程中某一车辆的突然加速或减速对交通流的干扰；交通事故与道路施工对交通流的干扰；红绿灯的交替变化对交通流的干扰等。因此要想在交通流建模过程中能更好地再现实际交通流，更为准确地捕获交通流的实际现象，考虑含有随机时空扰动因子的建模方法是必要的。在Weits模型中，引入了交通流随机扰动因素，并对交通密度的变化进行了随机分析[5]。在文献[4]中，作者指出把微观和宏观相结合的方法建立交通流模型可以更好地推进交通流理论的发展，文章主要分析车辆跟驰模型和流体动力学模型的特点，建立新的模型并应用于交通流微循环动力学行为的研究中。
1模型的建立
在交通流模型中主要考察三个最基本的参数，即交通流量q、车流密度ρ、车流速度v。它们都是时空变量，并且同时受到多种随机扰动因素的影响。交通流中的不稳定现象正是由这些随机扰动因素造成的，为确保车辆安全行驶的前提下，在考虑城市交通流微循环线性跟驰模型的建立时着重分析了随机扰动因素对交通流的影响，建立含随机扰动因素的城市交通流微循环线性跟驰模型。
在文献[6]中，已经建立了如下的线性跟驰模型
v（x，t）=（1+δ（x，t））v（x+Δx，t），Δx（x，t）＞Δc（1-δ（x，t））v（x+Δx，t），Δx（x，t）Δc（1）
在该模型中，若考虑随机扰动因素对跟车速度的影响，引入微循环随机控制变量R，用该变量来调节在车辆进入微循环车道跟驰行驶和从微循环车道分流过程中对跟车速度的控制。当头车进入微循环支道时，启动微循环随机控制变量R，决定是跟随头车进入微循环支道行驶还是与头车分流行驶；当头车从微循环支道进入主（次）干道十字路口红绿灯时，启动微循环随机控制变量R，决定是跟随头车直行通过红绿灯路口还是与头车分流并入主（次）干道行驶；当与头车在微循环车道跟驰行驶时，启动微循环随机控制变量R，将车速控制在微循环支道所允许的安全行车速度范围内。于是，由模型（1）得到如下的微循环线性跟驰模型
v（x，t）=（1+δ（R，x，t））v（x+Δx，t），Δx（x，t）＞Δc（1-δ（R，x，t））v（x+Δx，t），Δx（x，t）Δc（2）
模型（2）就是所建立的含随机扰动因素的城市交通流线性模型。
2模型分析
城市交通流系统中存在着主干道与次干道，次干道与次干道，次干道与微循环支道，微循环支道与微循环支道等彼此之间的分流和并道等复杂的车辆跟驰行为。应用微循环可以解决以下两方面重要的交通问题：
2.1 应用微循环解决主干道上的“左转”问题。如（图1）所示的办法，通过三次微循环支道“右转”来解决车辆主干道上的“左转”问题．在该“左转”过程包括两次通过主干道红绿灯交叉路口，一次主干道分流，一次次干道并流与分流以及两段微循环支道跟驰行驶。
2.2 应用微循环解决主干道上的“分流”问题。如（图2）所示，该“分流”的交通行为包括一次主干道分流，一次微循环支道与次干道红绿灯十字路口，一次三段微循环支道跟驰行驶并入次干道。
下面来分析影响微循环随机控制变量R的相关因素。首先，经过主、次干道上红绿灯十字路口时，微循环随机控制变量R的选择与绿灯放行的时间τ密切相关。其次，当头车经过主、次干道分流或并流时，不论跟车与头车是同向行驶还是分流行驶，跟车的微循环随机控制变量R都与该车道车流密度ρ的变化密切相关，若分流行驶，那么主、次干道车流密度ρ减小，跟车微循环随机控制变量R随之正向变化；若并流行驶，那么主、干道车流密度ρ增大，跟车微循环随机控制变量R随之反向变化。再次，若车辆在微循环支道上跟驰行驶，则主要考虑头车速度的变化对跟车的扰动，此时跟车的微循环随机控制变量R完全退化。
综合上述的分析，可以将跟车的微循环随机控制变量R表示为R=R（τ，ρ）。于是，模型（2）就表示为
v（x，t）=（1+δ（R（τ，ρ），x，t））v（x+Δx，t），Δx（x，t）＞Δc（1-δ（R（τ，ρ），x，t））v（x+Δx，t），Δx（x，t）Δc（3）
的形式。
3模型在交通流微循环中的应用
【实例模拟】“跟车行驶”的交通流微循环动力学行为模拟。
城市交通流微循环中，不论是主干道上的“左转”还是“分流”问题，都离不开主、次干道以及微循环支道上的“跟车行驶”行为。而“跟车行驶”所考虑的相关因素主要涉及到路段的车流密度ρ，路段的限速要求vf，某一时刻通过该路段头车的初始速度v0（x，t）以及该路段上的随机时空扰动因素等。应用模型（3），可以模拟车辆在主、次、支道上城市交通流微循环的“跟车行驶”动力学行为，模拟结果如（图3）所示（程序genchexing1.m）：
该结果表明，路段上各辆车的速度变化规律，即随着时间的变化，路段上各车辆的速度跟随头车速度随机波动。在该交通行为中，若对车速不加限制或车速控制不当，很容易发现交通流中“激波”的产生，从而有发生交通事故的危险．所以，应用城市交通微循环支道来解决主干道上的“左转”和“分流”问题，可以有效地降低主干道上的车流密度，减小主干道上的交通压力，提高主干道上的行车速度，从而避免或减少交通流中“激波”的产生，有效地控制城市交通“拥堵”的问题。
参考文献：
[1]王殿海，严宝杰.交通流理论[M].北京：人民交通出版社，2002，11：47，56，20.
[2]李进平.交通流的流体力学模型与数值模拟.武汉理工大学硕士学位论文，2003，2：5.
[3]吴正.低速混合型城市交通流的流体力学模型[J].力学学报，1994，3，26（2）：149-157.
[4]吴清松，姜锐，李晓白等.微观宏观方法相结合推进交通流理论新发展[J].交通运输系统工程与信息，2005，6，5（3）：108-115.
关键词:紫外线消毒;水和污水处理;病原微生物;剂量
中图分类号：R123文献标识码： A
引言：水中存在的伤寒杆菌、痢疾杆菌、霍乱弧菌、寄生虫、贾第孢子虫与隐孢子虫以及病毒等病原微生物对人体健康带来重大的威胁。污水中的细菌及致病微生物更多,其排放或回用时对环境以及人们的健康带来的影响更大。因此,水的消毒是水和污水净化处理中重要的一个单元环节。常用的水的消毒方法有氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒等。氯消毒成本低廉、应用方便广泛,但是存在液氯的储存和运输、投配等风险,更主要的是氯消毒过程中余氯会与水中有机物反应并生成有致癌、致畸、致突变的THMs等有害消毒副产物,从而影响饮用水水质安全性
1.紫外线消毒的原理及在水处理中的应用概况
1.1紫外线消毒的原理
紫外线消毒水处理技术是一种基于现代光学、防疫学、生物学和物理化学的消毒技术,利用特殊设计的紫外发生装置产生UV-C照射流水,当水中的各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其它病原体受到一定剂量的UV-C辐射后,其细胞中的脱氧核糖核酸或核糖核酸结构受到破坏,使其丧失复制和繁殖能力,因细菌、病毒的生命周期一般较短,不能繁殖的细菌、病毒就会迅速死亡,从而在不使用任何化学药物的情况下达到消毒和净化的目的
1.2紫外线消毒水处理的优点
,紫外线消毒水处理技术的优点还有以下几点,紫外线属广谱杀菌射线,在足够的照射剂量下,能杀死一切微生物,包括细菌、结核菌、病毒、芽抱和真菌,并且杀菌速度快,大多数都是在1s之内。另外,紫外线消毒技术对近些年发现的致病性病原微生物贾第鞭毛虫和隐抱子虫也具有良好的灭活效果。使用低压汞灯和中压汞灯均能有效地灭活隐抱子虫,38mJ/cm2的辐射剂量就能达到99.99%的杀灭率。
2.3紫外线消毒在水处理中的应用概况
1910年Cernovedeow和Henvi第一次将紫外线消毒技术用于饮用水消毒。此后,紫外线消毒水处理技术得到了长足的发展和广泛应用。在欧美许多国家的水处理厂中,紫外线消毒被广泛采用。如在芬兰的赫尔辛基,处理能力达310万m3/d的紫外线消毒装置已在一家企业投入使用。美国已将紫外消毒工艺作为自来水消毒的最佳消毒方式写入供水法规中。美国EPA2006年又制定《紫外线消毒准则手册》(Ultraviolet Disinfection GuidanceManual)。在污水消毒方面,以我国为例,国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局于2002年12月24日颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中首次将微生物指标列为基本控制指标,要求城市污水必须进行消毒处理,该标准的颁布为紫外消毒技术的推广应用提供了契机。建设部于2005年11月通过了《城镇给排水紫外线消毒设备(GB/T19857-2005)》标准,规定城镇生活饮用水的技术标准为40mJ/cm2,中水回用的技术标准为80mJ/cm2,城镇污水的技术标准为15mJ/cm2(一级B标准),城镇污水的技术标准为20mJ/cm2(一级A标准)[7]。《室外排水设计规范(GB50014-2006)》规定,污水宜采用紫外线或二氧化氯消毒,也可用液氯消毒;污水的紫外线剂量为二级处理的出水为15～22mJ/cm2,再生水为24～30mJ/cm2;此外,对紫外线照射渠的设计也做出了详细的规定。上述规范标准规范了紫外消毒设备的应用和技术要求,同时也为紫外消毒技术在生活饮用水、饮用净水、城镇污水处理厂出水、城市污水再生利用水、工业废水处理等领域的应用奠定了基础。目前,紫外消毒已成为水厂和污水处理厂出水消毒的规范化手段之一。
3紫外线消毒水处理技术的不足及其克服
紫外线消毒虽然具有很多化学消毒无法比拟的优点,但也存在着一些制约其发展的因素,其中最突出的是紫外线无持续杀菌能力,另外紫外线消毒对水体要求高,技术本身存在的一些限制使紫外线技术在应用中面临着诸多问题,如何有效地解决这些问题,是紫外线技术在水处理领域的推广应用所面临的巨大挑战。
3.1病原微生物的光复活及紫外线无持续杀菌能力
微生物自身具有修复机制,这使得已经被紫外线杀灭的细菌在光照条件下发生复活现象,影响出水水质。此外,当处理水离开紫外线消毒反应器之后,消毒过程既已经结束。对于远距离传输的饮用水或再生水,在管网传输过程中一些被紫外线杀伤的微生物有可能会修复损伤的分子,使细菌再生,也可能在沿途滋生新的细菌和病毒,从而对水质安全有构成威胁。一般通过提高UV剂量和采用UV-氯或UV-PAA(过氧乙酸)组合工艺来解决光复活问题及维持持续的消毒效果。紫外线与其它消毒技术联用,如UV-氯胺组合消毒工艺,即可以利用紫外线的广谱杀菌能力和高效杀灭贾第鞭毛虫和隐抱子虫的能力,又可以利用氯胺消毒持久性最长和消毒副产物链很小的优势,不失为一种值得推广的多屏障消毒工艺。
3.2紫外线穿透力低
紫外线的穿透力低,这就使得其消毒效果受水质的影响比较大,水的色度、浊度、有机物和氨氮等都会吸收紫外线而降低其透过强度,影响紫外线的消毒效果。另外水体中的生物群、悬浮物、矿物质等容易积聚在灯套管的表面,形成结垢影响紫外光的透出,从而影响紫外线的消毒效果[1]。因此,采用紫外线消毒时需要对原水进行预处理,尽量降低水的浊度、有机物等对紫外线消毒的影响。在设计紫外线消毒工艺时,应尽可能把此工艺放在处理末端,并通过改变流速、优化灯管布置等来提高水与紫外线的接触时间,以保证出水水质。要定期对灯套管进行清洗,以减少灯套管表面的结垢对紫外线的吸收。
4紫外线消毒水处理技术的研究与应用展望
4.1紫外线消毒后的细菌复活
微生物对由紫外线造成的DNA损坏有很强的修复能力,因此复活后的微生物可以继续分裂和繁殖。DNA修复可以在无光(黑暗修复)的条件中进行,但在有阳光直射(光复活作用)的开放系统中，这种修复的速度会大大地加快。尽管对于紫外线消毒后的细菌复活现象,一方面可以通过优化工艺如增加水与紫外线的接触时间、加大紫外线剂量、改变紫外线灯的类型(如电压和波长等)等来解决;另一方面可考虑紫外线消毒与其他工艺联用以达到较好的处理效果。研究发现紫外线的剂量和灯管的类型对复活反应的发生有极大的影响,甚至可以起决定性的作用,例如,低压(单波长)紫外线灯比中压(中波长)灯更容易受光复活作用的影响[9]。但是,我们仍然需要对光复活机理和发生条件进行更广泛和更深入的研究。目前,细菌和病菌的复活再生成为紫外线消毒技术研究的热点之一[10]。
4.2流体力学模拟软件(CFD)的应用
流体力学模拟软件(CFD)可以应用于紫外线反应器的设计。CFD用来预测和分析流场现象、水头损失、流速、压力、粒度分布和紫外剂量等参数,再根据项目的不同(如流量、流体动力性质等等)进行模拟,最终确保实际的紫外线系统可以按照设计要求完成最终的消毒任务,这样就有效的提高了紫外线系统的消毒效率。目前,CFD已经成为很多优秀紫外线设备厂商设计的日常校准工具。
4.3紫外线消毒高效光源
紫外线消毒常用中低压汞灯。然而自2006年鉴于汞的危害性,欧盟(EU)不建议采用汞灯。20世纪80年代,紫外灯管的功率只有几十瓦,对于大规模的水厂或污水处理厂,需要安装的紫外模块太多,而且紫外灯寿命很短,只有1 000h,灯管更换频繁。因此,大规模的水厂如果采用紫外消毒技术投资和维护费用相对较高。现在155W和320W的紫外光灯已经开始普遍应用,800W的高强紫外灯正在研制。2万t/d的污水处理厂可以仅用50支紫外光灯,20万t/d的污水处理厂(一级B出水)只需300支灯管即可,而且紫外光灯的寿命也可以达到12 000～20 000h,使得消毒系统的可靠性大大提高,运行和维护费用也大为下降。发光二极管(LED)用作紫外消毒的光源被成为未来技术。LED的优点在于它们能将所有的电能集中到260～262nm之间这样一个狭窄的波长范围,并且具有很高的功效和很长的使用寿命(据报道超过100 000h),因为自身的点光源,所以它们不会受到传统圆柱形设计的局限。这项颇具前景的技术也存在着在灯管功率驱动上的缺陷,因此这项技术还停留于概念阶段。对于紫外线-发光二极管(UV-LED),有研究采用光伏技术即利用太阳能产生驱动LED进行灭菌(PV-UV-LED)。但是目前UV-LEDs波长范围为370～400nm,即UV-A光。UV-A光直接作用于DNA,核酸和细胞的酶、改变分子结构而导致细胞死亡。此外UV-A与水中DO和水反应生成高活性的O自由基和过氧化物,破坏细胞结构和灭活。
5.新一代紫外线消毒技术的特点
利用流体力学软件建模的方法,大大提高了制造商对产品质量和产品性能的控制能力,使他们对自己的产品更有信心。系统的选型也不再神秘,因为制造商能与设计师共同合作,最终能更加精确地预计在不同水质和流速条件下的处理级别和能力。紫外线设备制造商们很快就能利用该工具来优化反应器内的紫外线生产剂量,同时减小能耗。在制造商开发和改良反应器之后,他们采用一系列的认证协议来验证设计,如欧洲的DVGW和NORM认证(饮用水),以及NWRI认证(废水),美国的USE-PA认证。在今后几年内,市场将会出现性能更为优化的反应器。传统紫外线技术也会得到进一步的改进。中压灯会在效率、寿命和功率方面得到提高,与石英套管的有机结合可使灯管寿命超过12 000 h。这种技术结构紧凑、占地面积小,特别是在需要改建翻新或要求对适应套管自动清洗时,会受到设计师和使用者们的青睐。低压高强灯管的输出功率也会进一步提高,将能达到1kW,这样会大大降低系统的占地面积和简化维护工作。对于低压紫外线设备而言,灯管的布置是一个相当重要的问题,因为一套低压紫外线设备需要使用上千根的低压紫外线灯管。新的紫外线光源,如发光二极管(LED)被称为未来技术。LED的优点在于它们能将所有的电能集中到260～262nm之间,并且具有很高的功效和很长的使用寿命(据报道超过100 000 h),因为自身的点光源,所以它们不会受到传统圆柱形设计的局限。这项颇具前景的技术也存在着在灯管功率驱动上的缺陷,因此这项技术还停留于概念阶段。其他灯管类型中,例如激态分子灯,它的优点在于无汞,不需要预热,但目前此项技术仍受到功效低和整流器成本高的限制。而且,激态分子灯常常比它们要替代的产品更具毒性。紫外线强度感应器也在过去的十年中得到了很大提升,现在已经有了稳定可靠、精确的杀菌感应器以及一个完善的认证体系。另外,感应器、流量表和其他监控设备的数据可以帮助制造商改善控制系统和优化设备的性能。他们也可以通过操作平台与控制中心的操作人员进行联系。越来越多的微生物D10值被人们所了解,并且这个列表随时都在更新。最显著的是,研究已确认了只要很低剂量的紫外线就能消灭隐孢子虫(Cryptosporidium)和贾第鞭毛虫(Giardia),但是也发现了几种具有极高D10值的病毒。随着紫外线技术应用的更新,会有更多的微生物被加进到现有的D10值列表中。复活反应是紫外线技术领域内的一个重要关注点―――一些微生物在其DNA受紫外线照射后可以作用于受损部分并完成修复过程。DNA的修复过程可能发生在封闭(暗)的系统中,也可能发生在有光的开放系统中(光复活反应)。紫外线剂量和紫外线灯的类型能决定复活反应是否能进行,低压(单一波长)紫外线灯会比中压(多波长)紫外线灯更易产生光复活。在光复活领域需要进行更多的研究努力,在今后5年中很可能会有新的进展。还有大量关于紫外线消毒的研究正在进行中,尤其是如何去除水中以下常见的物质,比如氯,溴化物,硝酸盐,臭氧,自然有机物和铁。普通的紫外线消毒剂量不能明显去除以上物质。对更多的水中外来元素的研究也在进行中。
6.紫外线技术的应用
6.1饮用水领域
紫外线消毒技术最大的潜在市场是在饮用水领域。紫外线技术已被认可为适合杀灭隐孢子虫(Cryptosporidium)和贾第鞭毛虫(Giardia)消毒的技术,特别适用于地表水和其他易受感染水源。自1997年至今,由于以下几个因素市场增长速度略有减缓,其中包括隐孢子虫(Cryptosporidium)和贾第鞭毛虫(Giardia)对紫外线敏感度的不确定,紫外线消毒技术标准框架的缺乏,现场操作和工艺设计的缺乏,紫外线消毒在饮用水厂中的应用案例和工程知识的缺乏,水工业总体的保守,以及使用紫外线杀灭隐孢子虫(Cryptosporidium)和贾第鞭毛虫(Giardia)专利技术的几项诉讼案件的结果还不确定。所有这些问题或者已经解决了或者正在解决中,这些努力都将为这个市场的快速增长铺平道路。
6.2回用水领域
对于紫外线技术而言另外一颇具潜力的市场,是应用于灌溉的再生水和中水处理。污水回用技术在美国西南部和其他淡水急剧短缺的地区已经很常见,比如中国北部,欧洲南部,中东和北非。针对这个市场,只要使用比饮用水系统更大的紫外线剂量,紫外线技术被证实有效。与饮用水标准类似的严格的相关标准,将成为评估这些关键应用的重要方法。防止光复活反应,也将会成为处理和评估的关键因素。
6.3地下水回灌
紫外线技术的另一新兴市场是经紫外线消毒后的水可以应用于含水层的恢复和地下水的储存种应用包括将深度处理过的废水注入蓄水层来补充饮用水供应。美国的加利福尼亚,德克萨斯和佛罗里达三个州都开始考虑使用此种技术,而且在世界上的其他地区对此种应用的兴趣也在不断提升。
6.4其他
紫外线还可以起到氧化作用,单独使用紫外线技术,或将紫外线技术与氢氧根自由基相结合,可以破坏水中的污染物。这种技术已成功应用在地下水补充,工业废水处理和饮用水处理中。值得一提的是,美国几项大型的强氧化项目已经采用了紫外线技术,用来氧化处理亚硝基二甲胺,甲基叔丁基醚、杀虫剂、异嗅异味复合物和氯化溶剂等。
6.5归纳总结
紫外线技术产业在过去十年来已经相当成熟,而今正由主流水处理公司进行着标准化的使用和推广。传统的紫外线技术经过实地测试,如今在广泛的应用中取得了相当优异的成绩。随着标准、版税、工艺和工程不确定性等一系列的降低,预计在今后20年中,预计紫外线技术的认可度将会迅速提高。传统的紫外线产品的设计很大程度上依赖于流体力学软件(CFD),但是在将来的设计中它将被作为一种常规的校准工具。在今后十年中,对传统灯管,紫外线强度感应器和控制器的改进将不会间断。例如LED灯和微波灯这样的新技术,在效率、占地面积和能耗上的优势,都会给未来技术的革新提供了极大的空间。现阶段,特别是在新技术能带来更高效率和更低能耗的情况下,饮用水市场需求将会快速的增长。而其他应用,例如废水再利用及含水层储存和补充的市场相比饮用水要小一些,增长速率相对缓慢,但仍具吸引力。紫外线技术应用在强氧化项目仍在处于启蒙阶段,很大程度上受到能耗的制约。如果新型的、更高能量效率的技术出现,此领域将会迎来飞速的增长。
7.新技术
传统紫外线技术也会得到进一步的改进。中压灯会在能量效率，寿命和功率密度方面得到提高，与石英套管的有机结合可使灯管寿命超过12,000小时。这种技术结构紧凑、占地面积小，特别是在需要改建翻新或要求对适应套管能够自动清洗时，会受到设计师和使用者们的更多青睐。低压高强灯管的输出功率也会进一步提高，也许能达到 1kW ，这样会大大降低系统的占地面积和简化维护工作。对于低压紫外线设备而言，灯管的布置也是一个相当重要的问题，因为一套低压紫外线设备需要使用上千根的低压紫外线灯管。流体力学软件（CFD）和对实际反应器的模拟方法，大大提高了制造商对自身产品处理程度和实用能力的预测力，使他们对自己的产品更有信心。系统的选型也不再是魔术，制造商能与设计工程师共同合作，最终更加精确的预计在不同水质和流速条件下的处理级别和达到不同的处理效果。紫外线设备制造商们利用流体力学软件来优化反应器内的紫外线剂量，控制流速，从而更高效的完成消毒任务，并将能耗减到最低。在制造商开发和改良反应器之后，他们采用一系列的认证协议来验证设计，如欧洲的 DVGW 和 ÖNORM 认证（均适用于饮用水），以及美国的NWRI证明（污水处理和再生水的回用），美国的USEPA认证。不久的将来，更为优化的反应器会被研发，生产和推广。新的紫外线光源，如发光二极管（LED）被称为未来技术。LED的优点在于它们能将所有的电能集中到 260nm－262nm 之间这样一个狭窄的波长范围，并且具有很高的功效和很长的使用寿命（据报道超过 100,000 小时），因为自身的点光源，所以它们不会受到传统圆柱形设计的局限。这项颇具前景的技术也存在着在灯管功率驱动上的缺陷，因此这项技术还停留于概念阶段。其它灯管类型中，例如激态分子灯，它的优点在于无汞，不需要预热，但目前此项技术仍受到功效低和整流器成本高的限制。而且，激态分子灯常常比它们要替代的产品更具毒性。越来越多的微生物D10 值*被人们所了解，并且这个列表随时都在被更新。最显著的是，研究已确认了只要很低剂量的紫外线就能消灭隐孢子虫（Cryptosporidium）和贾第鞭毛虫（Giardia)，但是也发现了几种具有极高 D10 值的病毒。随着紫外线技术应用的更新，会有更多的微生物被加进到现有的 D10 值列表中。复活反应是紫外线技术领域内的一个重要关注点――一些微生物在其 DNA 受紫外线照射后，显著特点在微生物可以做用于受损部分并完成修复过程。DNA的修复过程可能发生在封闭（暗）的系统中，也可能发生在有光的开放系统中（光复活反应）。紫外线剂量和紫外线灯的类型能决定复活反应是否能进行，低压（单一波长）紫外线灯会比中压（多波长）紫外线灯更易产生光复活。在光复活领域需要进行更多的研究努力，在今后 5年中很可能会有新的进展。还有大量关于紫外线消毒的研究正在进行中，尤其是如何去除水中以下常见的物质，比如氯，溴化物，硝酸盐，臭氧，NOM**和铁。普通的紫外线消毒剂量不能明显去除以上物质。对更多的水中外来元素的研究也在进行中。
8.新兴市场
自1997年至今，由于以下 几 个 因 素 市 场 增 长 速 度 略有 减 缓 ， 其 中 包 括 隐 孢 子 虫 （Cryptosporidium）和贾第鞭毛虫（Giardia)对紫外线敏感度的不确定，紫外线消毒技术标准框架的缺乏，指南和指导的缺乏，紫外线消毒在饮用水厂中的应用案例和工程知识的缺乏，水工业总体的保守，以及使用紫外线杀灭隐孢子虫（Cryptosporidium）和贾第鞭毛虫（Giardia)专利技术的几项诉讼案件的结果还不确定。所有这些问题或者已经被解决了或者正在解决中，这些努力都将为这个市场的快速增长铺平道路。对于紫外线技术而言另外一个颇具潜力的市场，是应用于灌溉的再生水和灰水。污水回用技术在美国西南部和其他淡水急剧短缺的地区已经很常见，比如中国北部，欧洲南部，中东和北非。针对这个市场，只要使用比饮用水系统更大的紫外线剂量，紫外线技术被证实有效。与饮用水标准类似的严格的伴生标准，将成为评估这些关键应用的重要方法。防止光复活反应，也将会成为处理和评估的关键因素。紫外线技术的另一新兴市场是经紫外线消毒后的水可以应用于含水层的恢复和地下水的储存。这种应用包括将深度处理过的废水注入蓄水层来补充饮用水供应。美国的加利福尼亚，德克萨斯和佛罗里达三个州都开始考虑使用此种技术，而且在世界上的其它地区对此种应用的兴趣也在不断提升。值得一提的是，美国几项大型的强氧化项目已经采用了紫外线技术，用来氧化处理 NDMA***，MTBE****，杀虫剂，异嗅异味复合物和氯化溶剂等。
9.水处理中影响二氧化氯消毒效果的因素
在使用二氧化氯进行水处理工作的时候，也是会受到一定的因素影响的!一般情况下，水温的因素是会影响到水处理中消毒试剂的使用效果，在进行消毒的时候，消毒的效果是和水温的变化有很大的影响，通常会表现出正比例的关系。通过一些实验可以得出，在水温过低的时候，二氧化氯的消毒效果是十分弱的，所以在进行消毒的时候，一定要特别重视水温对于消毒效果的影响。在进行水处理的时候，水体的酸碱值也是影响二氧化氯消毒的一个影响的因素，在酸碱值适中的情况下，二氧化氯的消毒效果是十分的理想的，并且是十分稳定的，一旦酸碱值过高或者是过低都会影响二氧化氯的消毒效果，所以在进行二氧化氯消毒以前可以对水体的酸碱值进行必要的测试，这样可以使得二氧化氯的消毒效果达到最好在水体中投入的消毒试剂的份量以及消毒试剂与水体的接触时间都是会影响消毒试剂作用水处理的效果，通常的情况下，提高消毒试剂的投入份量并且增加其与水体的接触时间都是会提高水处理的效果!在实际的水处理过程中，一定要特别注意水的温度，水体的酸碱度以及消毒试剂的投入量和消毒试剂和水体的接触时间，只要注意这些才会使得二氧化氯的消毒效果达到最好。而且在使用二氧化氯进行水体污染的时候，一定要注意水处理过程中的出水余量，将其控制在合理的量中，这样可以避免在水处理后水体中产生异味，而且对于水体的纯度和色度也会起到一定的作用。
结论
紫外线技术产业在过去十年来已经相当成熟，而今正由主流水处理公司进行着标准化的使用和推广。传统的紫外线技术经过实地测试，如今在广泛的应用中取得了相当优异的成绩。随着标准、版税、工艺和工程等一些不确定性的降低，在今后 10 年中，预计紫外线技术的认可度将会有进一步的提高。传统的紫外线产品的设计很大程度上依赖于流体力学软件（CFD），但是在将来的设计中它将被作为一种常规的校准工具。在今后10年中，对传统灯管，紫外线强度感应器和控制器的改进将不会间断。例如LED 灯和微波灯这样的新技术，在效率，占地面积和能耗上的优势，都会给未来技术的革新提供了极大的空间。现阶段，特别是在新技术能带来更高效率和更低能耗的情况下，饮用水市场需求将会快速的增长。而其它应用，例如废水再利用及含水层储存和补充的市场相比饮用水要小一些，增长速率相对缓慢，但仍具吸引力。紫外线技术应用在强氧化项目仍在处于启蒙阶段，很大程度上受到能耗的制约。如果新型的、更高能量效率的技术出现，此领域将会迎来飞速的增长。
结束语：紫外线消毒由于不投加化学药剂,不产生有害物质,安全可靠。紫外线消毒具有广谱性,能快速高效地杀死包括细菌、结核菌、病毒、芽抱和真菌等在内的所有微生物,尤其是对水中贾第鞭毛虫和隐抱子虫具有良好的灭活效果。因此,紫外线消毒技术在水和污水处理领域得到了广泛应用。但是,在实际应用中需要考虑抑制消除微生物的复活再生和持续杀菌以及克服紫外线穿透力低的问题。紫外线消毒技术的研发与应用的主要方向包括紫外线消毒后的细菌复活研究、流体力学模拟软件的应用、和紫外线消毒高效低能耗光源的开发等。这些方面的研究与开发为未来技术的革新提供了极大的空间。在不久的将来,紫外线消毒技术在水和污水处理领域的应用将更加普及。
参考文献：
[1]孙永利,郑兴灿,郝薇,颜秀勤,郭兴芳,孙.污水消毒技术的水质要求与工艺评价[J].中国给水排水.2005,25(12):103-105
[2]刘佳,黄翔峰,陆丽君,吴志超.紫外消毒出水的微生物光复活及其控制技术[J].中国给水排水.2006,12(14):130-105
[3]陈健.现代水处理中应用的紫外C水消毒系统[A].2001中国水污染治理行业发展论坛论文集[C].2001,24(13):136-138
[4]张光辉.UV消毒MBR出水及反应器水力特性和UV剂量计算的研究[D].天津大学.2007,26(13):156-158
[5]邵林广,刘艳萍,江小林,陈威.紫外消毒在城市污水处理中的研究进展[J].工业安全与环保.2005,24(13):125-126
[6]顾永钢,许志兰,廖日红,王培京.北京市某镇级污水处理厂工艺改进研究[A].全国给水排水技术信息网2009年年会论文集[C].2009,25(13):125-128
[7]常功法.王永仪.市政污水与再生水消毒技术研究进展[A].二氧化氯研究与应用--2010二氧化氯与水处理技术研讨会论文集[C].2010,25(12):136-135
作者：赵晓亮 刘宝勇 陈建平
[摘要] 作为环境类专业的必修课程，《大气污染控制工程》中所教授的原理、理论与设计计算要点是从事环境工作必备的理论基础。在多年教学实践的基础上，结合《大气污染控制工程》课程的特点，本文全面剖析课程教学过程中容易出现的教学教育技术问题，分析相应的革新方向；强调健康良好的师生关系的保障作用；提出基础了解、机理掌握、实验模拟与设计创作相结合的“四位一体”系统化复合式教学体系；凸显“体系是基础，实践是重点，教师是关键，评估是保障”知行紧密结合的教学理念。旨在增强环境专业在校大学生的实践意识，实现激发兴趣、释放想象力与提高综合实践能力的教学目的。
[关键词] 教学方法；复合式；四位一体；实践
1、《大气污染控制工程》课程特点。
《大气污染控制工程》是环境科学或工程专业的重要基础学科，是环境类专业的主要专业课程之一，该课程的教学效果也是衡量专业教学水平和教学质量水准的集中体现[1]。鉴于授课学时的限制以及涉及学科（标准、法律等）较多的特点，在具体的课堂教学中容易出现如以课堂为中心，教学内容不健全不系统[2]；以书本为中心，学科交叉有待增强，实践性不强；以传授为中心，前瞻性不够，创新性缺乏[3]；以教师为中心，学生参与太少，学生本位理念淡薄等问题。针对以上几个方面的问题，为了更好地在有限的学时内把知识传授给学生，提高该课程的教学质量，提高学生学习的兴趣与热情， 提高他们理论和实际相结合的能力，本文就该课程教学方法改革的方向，采取的手段与形式进行了探讨，为进一步完善该课程的教学， 培养适应社会发展的高素质环境工程专业人才具有十分重要的意义。
2、建立复合式教学方法中的师生关系。
健康良好的师生关系的建立与深刻理解是复合式教学方法顺利有效实施的情感保障。所谓师生关系是教师和大学生在教学过程中以“教”与“学”为载体而形成的一种特殊的社会关系，是学校中最基本的人际关系，具有强烈的情感特点，并会渗透到学生的学习过程中，会对学生的学习动机产生较大的影响。
任何一种教学方法的实施都要具备一定的实施环境，这就是融洽的课堂氛围，而营造良好有序课堂氛围的基础就是和谐的师生关系。多年的教学经验表明：尽可能多的关注大学生的生活需求与情感诉求是走进大学生内心的心灵密码。
3、提出“四位一体”系统化复合式教学体系。
3.1 “四位一体”系统化复合式教学体系的组成。
复合式教学体系是复合式教学方法的主导载体。根据大气污染控制工程既有其独立的、自成体系的一面，又有与其他学科或课程交叉渗透的一面，加上本课程对实践性有较高的要求，我们提出“四位一体”系统化复合式教学体系，具体组成为:基础课程、专业课程、实验课程、实践课程四个模块。每个模块又包含多门课程，可满足不同教学要求。课程体系见图1 。
图1《大气污染控制工程》课程“四位一体”复合式教学体系组成
其中，为体现环境工程与环境科学的专业区别，基础课程中的化工原理与流体力学两门课程在有些高校环境科学专业教学培养计划中没有列入[4]-[5]。这就要求授课教师应在教学的过程中进行适时有效的补充，保证教学内容的连续性与完整性。从课程体系、教学内容和教学方法及手段的相互关系来看，课程体系和教学内容会在很大程度上影响学生的知识结构。
3.2 “四位一体”系统化复合式教学体系对实验与实践环节的侧重。
“四位一体”系统化复合式教学体系中实践性环节是课程教学的核心。为了提高学生对交叉学科（化工原理与流体力学等）的学习能力与独立思考能力，我们在第七学期末设置了大气污染控制工程课程设计环节，通过对低浓度有害气体吸收、烟气收集系统等装置的设计，既达到对专业知识的应用巩固，同时锻炼了学生身体力行的实践动手能力。另外，在实践教学环节中我们还设置了“主体论文写作”的环节，鼓励学生充分利用网络资源，阅读分享大量的专业论文、教案资源，在上授课教师的指导下撰写并力争发表学术论文，既拓宽学生专业知识视野，也提高了学生的研究兴趣与能力。
我们始终不忘我校的培养目标是高素质工程类人才，始终把提高学生动手能力和工程素养作为目标进行课程建设，非常重视实验教学，已建成了“大气污染控制工程实验室”、“环境监测实验室”、以及“辽宁工程技术大学循环经济研究中心”等，为大气污染控制工程课程的实践性教学环节提供了有力保证。鼓励学生参与公开实验课“旋风除尘器、静电除尘器、袋式除尘器性能的测定”、“空气中主要污染物的测定”、“粉尘粒径分布的测定”以及“烟气除尘脱硫实验”等教学实验。
组织倡导课外活动是让学生获得锻炼的平台。为了提高学尘器、吸收塔、吸附床等设备的原理与构造，我们组织学生动手制造实验模型，使大气净化设备内部结构和运转操作原理一目了然，起到了事半功倍的作用。鼓励学生积极参与教育部每年针对高校组织的“创新性实验大赛”，对创新素质的培养效果不错。
3.3 “四位一体”系统化复合式教学体系对教师素质的要求。
（1）具备扎实的专业素养与良好的领域前瞻性
“学高为师”是保持大气污染控制工程课程高水平教学质量的根基所在。单纯的专业内容是乏味的。为了更有效地组织出尽量生动鲜活的课堂教学，要求教师备课尽量多的阅读研究本领域的最新成果，沉下心来“凝练提纯”。扎实的专业理论、清晰有序的逻辑推理、详实丰富的相关现实社会信息都是保证专业课既有“营养”又具有“情趣”。
（2）具备先进教学工具与手段的应用能力
“四位一体”系统化复合式教学体系要求授课教师应能够使用先进的教学手段，把计算机技术、多媒体技术、网络技术和现代化教学方法有机结合起来，为学生提供了一种新型的学习和授课方式。我校提供课外环境专业师生交流的网络平台，分享众多的国家精品课资源，让学生可以跨空间和时间来实现主动性自我学习。
（3）具备择优弃粕的教育创新能力
教学方法是影响学生的思维方式和综合素质的重要因素[6]-[8]。任何一个创新的环境都需要一个对应的轻松环境[9]-[11]。因此教师需要正确看待教师权威，培养学生质疑能力，创新改革教学方法，留给学生发表自我观念课堂和课后空间。例如，我校《大气污染控制工程》教学课堂尝试设置了“主题演讲”的环节，提倡学生分组提前就某一环境主题做好充分准备，课堂演绎并及时讨论总结成果，效果很好。另外，教师对于教材与教学大纲的使用应具备创新能力。一方面要保证知识的完整性、连续性；另一方面讲解的顺序与主次关系可以结合本校的优势主导学科状况突破教材，做到“因地制宜”，但必须是科学的。地矿学科是我们学校的优势主导专业，因此，我们在污染物控制方面，重点讲解和补充粉尘颗粒物的净化去除内容，如“煤堆起尘量”、“运输转载点粉尘治理”等内容研究。
4、重视评估教学的效果。
教学效果是检验教学质量的唯一标准。教学有法无定法，必须解放思想，以素质教育为中心，以学生为主体。教学评估内容应当包括教师评估与学生评估两方面内容。目前，我们学校已经开展了每年两次的学生网上评教、教师网上互评以及年度“学生最喜爱的老师”评选等教师评估活动，但对于学生全教学过程检查评估指标体系的研究正处于研究阶段。评估是教改的指挥棒。因此深化教育改革，实施素质教育，尽快制定适合新形势的教学评估标准势在必行。
[参考文献]
[1] 莫德清．大气污染控制工程多媒体教学[J]．化工高等教育，2005，(1):57-58
[2] 耿春香，张秀霞，王志伟．大气污染控制工程教学方法探讨[J]．中国校外教育，2008，(1):53
[3] 汪莉，刑奕．大气污染控制工程课程教学方法探讨[J]．中国冶金教育，2006， (4):51-53
[4] 刘仲林．现代交叉科学[M]．杭州：浙江教育出版社，1998
[5] 解恩泽．现代交叉科学的发展趋势[J]．创新科技，2006(11)：46-48
[6] 王衡生．论创新教育与高校研究生创新能力培养：英国大学研究生培养模式的启示[J]．高教探索，2003，(1)
[7] 詹森．创新时代[M]．昆明：云南大学出版社，2002．13～14
[8] 陈劲．集成创新的理论模式[J]．中国软科学，2002(12)：23-29
[9] 高文．建构主义研究的哲学与心理学基础[J]．全世界人民教育展望，2001(3)b：5-7
