环境工程“泵与风机”课程教学研究-2019年教育文档

环境工程“泵与风机”课程教学研究

According to the teaching characteristics of the course of \and fan\in environmental engineering， the teaching content is set up. In order to make environmental engineering students in the future work of the actual secondary school in order to use. According to the characteristics of environmental specialty， this paper deeply studies the teaching concept， teaching content and teaching methods， teaching methods and means of \and fan\， and the experience in the process of practical teaching and teaching practice.

Keywords environmental engineering； pump and fan； teaching research

环境工程“泵与风机”课程是一门工程实践和理论相当紧密结合的课程，①要学生在掌握“流体力学”的基础之上，进行学习和理解。本课程的主要方面有：泵的内部结构、离心泵的工作原理、风机的工作原理、结构、泵的内部流动状况、基本方程式、性能曲线、相似性原理、泵的汽蚀、泵与风机的工况点确定、运行调节，泵与风机的选型。泵站部分包括：泵站分类、选择、基础布置、吸压水管路、水锤及防护，泵站附设、工艺设计以及排水泵站的简介。本文针对环境专业的特点，对“泵与风机”的

教学方法、教学观念以及教学手段等方面进行深入的研究与探讨。②

1 环境工程专业“泵与风机”教学目标

“泵与风机”作为最常见的流体机械，广泛应用于各行各业，比如象矿山抽排水，电力系统高压锅炉给水，工矿企业通排风，市政给排水，南水北调工程等。许多专业都是通过学习“泵与风机”这门专业基础课程获得相关知识。对于环境工程专业，在讲课过程中重点讲授了环境工程特点。③专业课程的教学目的要求设计为：使环境工程专业学生熟悉专业中最常使用的离心泵的叶轮结构、工作原理、性能、工作状况和使用场合。以及风机的内部结构、工作原理、性能和工作状况。并且熟悉离心泵的选型、能够正确、合理地进行管路系统的安排、布置。掌握住给水泵站一级取水站的工艺设计方法。就目前已有的《泵与风机》教材而言，很难找到一本符合环境工程专业特色的专门教材，笔者在本课程的授课过程中主要整合了姜乃昌的《泵与泵站》（第五版），沙毅的《泵与风机》，何川的《泵与风机》，以及《给水排水设计手册》（第二版）等相关内容，主要教学内容为：泵与风机的基本内部结构和基本原理；泵内流场及流体机械基本方程式；泵与风机的性能；泵与风机的工况点运行与调节；水泵的选型和管路布置、风机的选型；给水一级泵站的工艺设计。 2 加强本课程的教学内容，培养学生理论与实践相结合的思维方式

实践教学是人才培养一项非常重要的方面，是实现本科生素质、知识、能力等的协调发展的非常有效的方法与途径。它的主要内容包括以下方面：

2.1 清水离心泵的性能曲线的确定及研究

清水离心泵与风机的选型方法和运行调节方法需要根据离心泵与风机的性能曲线进行。本课程的教学工作中笔者采用了工程流体力学的一元流动动量矩定理推导得到水泵的基本性能曲线，方程同样适合于风机。相关书中主要介绍了Q-H曲线的确定，而且只有图片。笔者是水利专业的毕业生，结合水泵学的相关知识，笔者上课为环境工程学生详细给出了Q-H曲线是如何由流体机械基本方程式一步一步推导出的，虽然只是要学生了解一下，但可以让学生充分认识到理论知识的巨大威力。

实际水泵样本中的性能曲线，是由大量的性能试验获得的，而本校环境工程专业学生在授课过程中有泵的性能实验课程，在实验课中学生亲自做了基本性能测试实验，加深了学生对水泵性能的认识。

2.2 水泵工况点的确定及调节方法

本课程讲课中的一个重要教学内容就是向学生讲授离心泵工况点的确定以及工况点的调节方法。工况点的确定通常采用的方法，笔者把它称为交点法。就是列出离心泵的管道系统特性曲线以及离心泵的Q-H性能曲线联立方程求解。该方法实际工程中则主要采用图解法。这种方法非常简易，笔者在教学过程中提示

学生这与经济运行中商品价格变化决定于供求关系的变化是一致的，学生都能深刻理解。另一种方法称为折引法，该方法的理解有一定难度，笔者结合能量供求关系的变化，通过方程式变为说明。另外为进一步掌握泵与风机的性能发生变化后，泵与风机运行工作点的变化情况，笔者给学生总结了工况点变化的几种情况。其中需求变化：包括液位调节，闸阀调节，还有书中没提到的管径变化、管道锈蚀、泵内液体回流等多种因素。供给变化：包括调速运行以及变径调节等。这一方面帮助学生加深对实际工程中工作点调节方法的认识，还进一步让学生对课本中相关知?R进行了系统总结，强化了理论知识的学习。 2.3 泵与风机比转数计算公式的教学探讨

我国的泵与风机的比转数公式是沿用前苏联的公式，与欧美国家的不同，而且不是无量纲量。笔者在教学过程中给学生补充了欧美国家的比转数公式，以及我国提出的比转数无量纲公式。这开拓了学生的眼界，而且使学生在今后的工作中遇到相关内容时不至于十分陌生。比转数的意义理解中有一点十分重要，就是比转数相等只是泵与风机工况相似的必要而非充分条件，教学中，要提醒学生充分认识到这一点。 2.4 补充泵站设计相关内容

结合环境工程专业特点，在环境工程后续课程学习中，比如水污染控制工程的课程设计中，需要用到泵站的内容。因此，泵站设计的重要性必须引起足够重视。笔者在授课过程中结合《给

排水设计手册》（第二版）补充了给水泵站取水一级站的设计内容，对取水泵站的设计过程进行了非常详细介绍。如：水泵台数如何选择、吸水管路和压水管路如何确定与布置、水泵站的平面和高程如何布置等。由引导学生对实际工程问题的关注，极大激发了本科生的学习兴趣。本课程教材中的泵站设计过程存在的错误，也对学生进行了说明。

3 采用灵活多变的教育方法和手段

教学手段是师生教学相互传递信息的工具。当代科学技术飞速发展，教学手段有口头表达、图文表示、电子设备和PPT教学等多种方法。本门课程的教学工作中，笔者采用了多种教学手段联合使用方法，加强了学生的学习效果。 3.1 课堂板书、多媒体PPT相结合

多媒体PPT教学方法作为一种现代教学手段，它的特点是信息量大、生动形象、使用方便、图文并茂， 被广泛应用于日常教学之中。而采用传统的板书形式，可方便记录和标记讲课内容要点，教学中这两种方法可以相互补充，以PPT教学为主，板书教学为辅，从而达到很好的教学效果。现在网络内容十分丰富，笔者从网上下载了许多的图片，包括一些泵与风机的相关FLASH动画及realplayer格式的录像。在教学过程中向学生播放这些FLASH动画，录像使学生加深了对相关知识的学习与理解。如离心泵的工作原理FLASH动画，学生看后就深刻理解了离心泵的工作原理，印象深刻、不容易忘记。