試論管網(wǎng)流體輸配管網(wǎng)課程建設(shè)與教學策略論文格式

1、試論管網(wǎng)流體輸配管網(wǎng)課程建設(shè)與教學策略論文格式    內(nèi)容導讀： 摘要：分析流體輸配管網(wǎng)課程在建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)培養(yǎng)方案中的位置與作用、與其他主要課程和實踐教學環(huán)節(jié)的關(guān)系，重點討論課程內(nèi)容的優(yōu)化方法，對課程的教學重點、難點及其處理方法進行分析，提出對任課教師的知識與能力要求。關(guān)鍵詞：流體輸配管網(wǎng)；建筑環(huán)境與設(shè)備工程；課程建設(shè)；教學方法1005-2909（2013）01-0098-04面對21世紀國際國內(nèi)對人才的新要求和國家對本科專業(yè)的調(diào)整，原暖通、燃氣、建筑設(shè)備3個本科專業(yè)通過教育教學改革，整合為建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)。教學改革的關(guān)鍵問題之一，是從原

2、3個專業(yè)近20門相互交叉、重疊的專業(yè)課中，凝練建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)核心課程，組成新的課程體系。在全國高校建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)指導委員會的指導下，重慶大學經(jīng)過深入分析研究和廣泛交流，承擔了流體輸配管網(wǎng)課程的創(chuàng)建任務(wù)。13年來，筆者所在的流體輸配管網(wǎng)課程教學團隊在課程內(nèi)容體系、教學方法改革、教學資源建設(shè)等方面不斷探索、實踐，課程已建設(shè)為重慶市精品課程、全國土建學科教學指導委員會和重慶市推薦國家級精品課程。在此，筆者希望拋磚引玉，集思廣益，將課程建設(shè)推到一個新的高度。一、課程在專業(yè)培養(yǎng)方案中的地位、作用及其與其他課程的關(guān)系（一）課程在專業(yè)培養(yǎng)方案中的地位和作用建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)各種工程問題有

3、兩類：流體輸配和熱質(zhì)交換，流體輸配管網(wǎng)課程是建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的一門核心專業(yè)技術(shù)平臺課程1-2，它建立在專業(yè)基礎(chǔ)課程流體力學基礎(chǔ)之上，主要講述建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)所涵蓋的暖通空調(diào)工程、城市燃氣工程、供熱工程、冷熱源工程、建筑給排水工程、建筑消防工程、工廠動力工程等工程中共同的流體輸配原理、管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)控方法。學生通過本平臺課程的學習，可理解流體輸配管網(wǎng)在專業(yè)中的重要性，了解流體輸配管網(wǎng)在各種工程中的作用及其與工程其它組成部分的相互關(guān)系，并通過生產(chǎn)實習、畢業(yè)設(shè)計等實踐教學環(huán)節(jié)的配合，掌握管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計計算、工況分析、調(diào)試和調(diào)節(jié)的基本理論和方法，形成初步的工程實踐能力。（二）與其他課程間

4、的關(guān)系分析與建筑環(huán)境與設(shè)備工程導論課程的關(guān)系。建筑環(huán)境與設(shè)備工程導論是必須的先修課程。學生通過建筑環(huán)境與設(shè)備工程導論課程的學習初步建立“工程”的基本概念，了解建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的作用，了解解決該專業(yè)工程問題的大致方法和途徑，以及關(guān)于該專業(yè)工程系統(tǒng)組成的概略認識，幫助學生認識管網(wǎng)的基本構(gòu)成、各構(gòu)成的基本功能和相互關(guān)系，正確理解流體輸配管網(wǎng)在該專業(yè)的重要性。流體輸配管網(wǎng)課程是暖通空調(diào)課程、燃氣輸配課程的先修課和平臺課。這兩門課程中包含的共通性的實現(xiàn)流體輸送、分配的基本原理，管網(wǎng)設(shè)計與分析計算方法，流量、壓力調(diào)控方法在流體輸配管網(wǎng)課程教學中提前講述。涉及到的上述理論知識可不必在其他課程中重復講解

5、，但需要講清楚在不同工程問題中，流體輸配管網(wǎng)的作用、承擔的流體輸配任務(wù)、基于工程具體特點對管網(wǎng)的特殊要求、與其他理論技術(shù)的聯(lián)系，以及解決實際工程問題所需的綜合方法。與認識實習和生產(chǎn)實習的關(guān)系。認識實習實踐環(huán)節(jié)應在課程開課之前設(shè)置，幫助學生認識流體輸配管網(wǎng)的基本組成及各部分的功能。課程應在生產(chǎn)實習之前修完，生產(chǎn)實習環(huán)節(jié)最好安排工程管網(wǎng)系統(tǒng)運行調(diào)試，幫助學生鞏固課程所學的理論知識，并通過理論與實踐相結(jié)合，形成初步的管網(wǎng)工程運行調(diào)節(jié)與管理能力。與畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的關(guān)系。提供畢業(yè)設(shè)計開展管網(wǎng)設(shè)計水力計算、動力裝置匹配、水力工況分析、工況調(diào)節(jié)方案制定的基本理論與方法。畢業(yè)設(shè)計提供學生應用上述相關(guān)理論解決實際

6、問題的實際案例，使學生在實際應用中體會理論與方法的應用過程，在實踐中形成計算與分析實際工程問題的能力。二、課程教學內(nèi)容的優(yōu)化（一）課程教學內(nèi)容優(yōu)化分析教學內(nèi)容的優(yōu)化主要基于以下幾方面。一是始終圍繞課程屬于本專業(yè)技術(shù)“平臺”課程這一地位及其任務(wù)，提煉“共性”；二是圍繞培養(yǎng)學生善于解決問題的實踐能力的基本要求；三是及時吸納本學科領(lǐng)域的學術(shù)研究、工程技術(shù)創(chuàng)新成果。經(jīng)過十余年教學實踐和三個版次國家級規(guī)劃教材、教學軟件與學習輔導教材編寫過程的探索，提出如下教學內(nèi)容優(yōu)化方案。1.加強流體輸配管網(wǎng)功能與作用的講述源于：畢業(yè)設(shè)計論文網(wǎng)增加緒論部分，引導學生認識流體輸配管網(wǎng)的任務(wù)、基本要求及在本專業(yè)中的重要性，

7、并將第1章由原來的“流體輸配管網(wǎng)類型與裝置”改為“流體輸配管網(wǎng)的功能與類型”，幫助學生理解“功能需求決定流體輸配管網(wǎng)的類型和裝置”。2.加強流 體輸配管網(wǎng)共性的提煉在流體輸配管網(wǎng)的功能與構(gòu)成、分類、管網(wǎng)之間的連接、管網(wǎng)水力特征與水力計算、泵（風機）與管網(wǎng)的匹配、管網(wǎng)水力工況分析與調(diào)節(jié)等方面努力提煉共性。將各種形形色色的管網(wǎng)歸納為開式與閉式、枝狀與環(huán)狀兩大分類。在管網(wǎng)系統(tǒng)中應用能量平衡的原理，通過引入虛擬管道和虛擬閉合的概念，對各種枝狀管網(wǎng)建立閉合回路能量方程，從而構(gòu)建通用的管網(wǎng)水力計算、水力工況分析和管網(wǎng)調(diào)節(jié)理論。將管網(wǎng)的動力按照其特性分為重力作用力和壓力兩大類，并歸納出兩類動力對管網(wǎng)流體驅(qū)動

8、的共同性與不同點，及其對管網(wǎng)設(shè)計與運行的影響。3.加強管網(wǎng)調(diào)節(jié)的內(nèi)容按調(diào)節(jié)的目標將管網(wǎng)調(diào)節(jié)分為初調(diào)節(jié)與需求工況變化調(diào)節(jié)兩類，分析兩類調(diào)節(jié)目標的共同點與不同點。按調(diào)節(jié)的措施將管網(wǎng)調(diào)節(jié)分為閥門調(diào)節(jié)與動力性能調(diào)節(jié)兩類。分析兩種調(diào)節(jié)措施對應功能部件調(diào)節(jié)閥門和動力裝置的固有特性及其在調(diào)節(jié)過程中的變化特征，歸納兩類調(diào)節(jié)措施的優(yōu)勢、不足與適用場合。4.加強案例分析在課程中的比重在專業(yè)理論的教學中，用典型工程案例來反映抽象內(nèi)容，能起到事半功倍的作用3。將案例及對案例的分析貫穿全部章節(jié)，并在課程主要理論體系的教學內(nèi)容完成之后，增加一章，結(jié)合典型案例，系統(tǒng)分析、講解如何應用課程理論與方法解決工程問題，使學生整體把

9、握課程的基本概念、基本原理與理論體系。     （二）課程教學內(nèi)容優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化后的教學內(nèi)容按8章安排，各章節(jié)的內(nèi)容如下。第1章緒論，包括工程中的流體輸配管網(wǎng)、流體輸配管網(wǎng)在建筑環(huán)境與設(shè)備工程中的作用。第2章流體輸配管網(wǎng)的功能與構(gòu)成，包括氣體輸配管網(wǎng)的功能與裝置、液體輸配管網(wǎng)的功能與裝置、相變流與多相流管網(wǎng)的功能與裝置、流體輸配管網(wǎng)的基本功能與基本構(gòu)成、流體輸配管網(wǎng)的基本類型。第3章流體輸配管網(wǎng)的水力特征與水力計算，包括氣體輸配管網(wǎng)的水力特征、液體輸配管網(wǎng)的水力特征、多相流管網(wǎng)的水力特征、流體輸配管網(wǎng)的水力共性、流體輸配管網(wǎng)水力計算的基本原理、枝狀管網(wǎng)水力

10、計算方法、枝狀管網(wǎng)工程水力計算案例（選學內(nèi)容）。第4章泵與風機的理論基礎(chǔ)，包括離心式泵與風機的基本結(jié)構(gòu)、離心式泵與風機的工作原理及性能參數(shù)、離心式泵與風機的基本方程歐拉方程、泵與風機的損失與效率、泵與風機的性能曲線及葉型對性能的影響、相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)、其他常用泵與風機。第5章動力和調(diào)節(jié)裝置與管網(wǎng)系統(tǒng)的匹配，包括管網(wǎng)系統(tǒng)中動力裝置的工作狀態(tài)點、單級動力源枝狀管網(wǎng)動力裝置的匹配、多級動力源枝狀管網(wǎng)動力裝置的匹配、調(diào)節(jié)閥的流量特性及其與管網(wǎng)系統(tǒng)的匹配，動力裝置與管網(wǎng)系統(tǒng)匹配案例（選學內(nèi)容）、節(jié)閥配置案例（選學內(nèi)容）。第6章枝狀管網(wǎng)水力工況分析與調(diào)節(jié)，包括管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力分布圖、枝狀管網(wǎng)水力工況分析方法、

11、枝狀管網(wǎng)水力工況調(diào)節(jié)、枝狀管網(wǎng)水力工況分析與調(diào)節(jié)案例（選學內(nèi)容）。第7章環(huán)狀管網(wǎng)水力計算與水力工況分析，包括管網(wǎng)圖及其矩陣表示、恒定流管網(wǎng)特性方程組及其求解方法、環(huán)狀管網(wǎng)的水力計算與水力工況分析方法、環(huán)狀管網(wǎng)的調(diào)節(jié)閥與動力裝置的匹配、環(huán)狀管網(wǎng)水力計算、水力工況分析與調(diào)節(jié)案例（選學內(nèi)容）。第8章流體輸配管網(wǎng)的工程應用案例（選學內(nèi)容），包括城市熱（冷）力管網(wǎng)案例、城市燃氣管網(wǎng)案例、空調(diào)（采暖）冷（熱）水輸配管網(wǎng)案例、通風管網(wǎng)工程案例、建筑給排水管網(wǎng)工程案例、公共建筑流體輸配管網(wǎng)節(jié)能工程案例。課程宜安排的實驗包括管網(wǎng)系統(tǒng)壓力分布與特性曲線測定實驗、動力裝置性能測定實驗、管網(wǎng)系統(tǒng)工況調(diào)節(jié)實驗。根據(jù)各學

12、校和課程教師的具體情況，選擇1個或以上實際工程進行全面案例剖析，主要從管網(wǎng)的功能要求、構(gòu)成、布置原則和方法、水力特征、管網(wǎng)設(shè)計計算、實現(xiàn)管網(wǎng)功能和保障管網(wǎng)可靠運行的重要技術(shù)手段與裝置匹配、管網(wǎng)的調(diào)試與調(diào)節(jié)方案、應用情況等方面展開。按照教學計劃，課程3學分，教學進程安排在第5學期，理論教學4854學時，各章學時分配建議為：第1章1學時；第2章5學時；第3章610學時；第4-7章各68學時；第8章6學時。宜另安排課程實驗34個，每個實驗2學時。三、課程的教學重點、難點及其教學處理方法（一）教學重點管網(wǎng)系統(tǒng)的型式及其附屬裝置的作用；管網(wǎng)系統(tǒng)的共源于：畢業(yè)論文致謝怎么寫性特性；氣體、液體、多相管流水力

13、特征、共性與特性；管網(wǎng)系統(tǒng)水力計算的基本原理和水力計算方法；不同類型管網(wǎng)、不同條件下的水力計算方法選擇與步驟、共同點與區(qū)別；離心式泵與風機的基本方程、性能曲線、相似律及其應用；泵與風機在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點、工況調(diào)節(jié)、性能曲線；管網(wǎng)業(yè)的同時“體驗”理論方法的應用過程，加深理解，并逐步掌握其應用方法。四、對任課教師知識和能力的要求具備堅實的流體力學、流體輸配管網(wǎng)理論基礎(chǔ)；了解專業(yè)全局和專業(yè)人才培養(yǎng)模式與規(guī)格要求，清楚專業(yè)課程體系及各門課程、各實踐環(huán)節(jié)在人才培養(yǎng)方面的作用，掌握所承擔的課程與其他課程或教學環(huán)節(jié)的銜接關(guān)系；具有豐富 系統(tǒng)動力裝置（泵與風機）的選擇與匹配；管網(wǎng)系統(tǒng)特性曲線的獲得、影響因素

14、及調(diào)整方法，管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力分布規(guī)律、壓力分布圖的繪制與應用；管網(wǎng)系統(tǒng)的水力工況分析方法，應用調(diào)節(jié)閥和動力裝置進行管網(wǎng)調(diào)節(jié)的方法；管網(wǎng)圖的有關(guān)概念，圖的矩陣表示，恒定流管網(wǎng)特性方程組，環(huán)狀管網(wǎng)的水力計算及水力工況分析方法，環(huán)狀管網(wǎng)的水力計算及水力工況分析軟件的使用方法。（二）教學難點認識各種管網(wǎng)的共性和特性；壓力和重力綜合作用下的氣體管流水力特征；兩相流不同于單相流管網(wǎng)的水力特性，三種兩相流管網(wǎng)的共性和特性；均勻送風管道設(shè)計，從掌握一種液體管網(wǎng)的水力計算推廣到掌握其它各種液體管網(wǎng)的水力計算；泵與風機的理論性能曲線、實際性能曲線、無因次性能曲線的工程意義和使用方法；泵與風機的系統(tǒng)效應及其對泵與風機

15、選用的影響，泵與風機的理論性能曲線、在管網(wǎng)中的實際工作性能曲線、標準試驗獲得的性能曲線的區(qū)別與聯(lián)系，工程應用中的要點；管網(wǎng)系統(tǒng)特性曲線、管網(wǎng)壓力分布圖的繪制、分析和應用；各類管網(wǎng)系統(tǒng)的定壓、調(diào)壓原理；調(diào)節(jié)閥的應用方法；網(wǎng)絡(luò)理論及其在管網(wǎng)分析中的應用。（三）重點、難點內(nèi)容的教學處理方法（1）緊密結(jié)合工程案例進行理論教學。課程基本理論與方法來源于工程實際，學習的目的也是為了應用這些理論和方法解決實際問題。因此，在教學中緊密結(jié)合工程實例，引出解決問題的方法，講解相關(guān)理論的抽象過程及實際應用。結(jié)合案例講解的基本原則是案例要典型、有代表性，講解透徹，切忌羅列案例；同時又要引導學生分析不同類型管網(wǎng)的區(qū)別和聯(lián)系，使學生逐步形成“觸類旁通”的分析能力。（2）注重充分聯(lián)系先修課程和實踐環(huán)節(jié)，聯(lián)系已學的理論知識和感性認識儲備。在教學過程中，注重講解流體力學中的基礎(chǔ)理論與該課程有關(guān)理論、方法之間的聯(lián)系與區(qū)別。如流體力學中的能量方程、流動阻力的計算是針對一個流動段落的兩個斷面，而該課程將其擴展到管網(wǎng)中的任意回路。通過對比促進學生掌握該課程的重點、難點，使學生悟出流體力學基礎(chǔ)理論的作用。（3）加強實驗環(huán)節(jié)教學，特別是綜合性的實驗環(huán)節(jié)，并要求學生對理論知識和自己動手獲得的實驗結(jié)果進行比較對照，加深