試論管網(wǎng)流體輸配管網(wǎng)課程建設(shè)與教學(xué)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(xué)策略論文格式    內(nèi)容導(dǎo)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(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中的位置與作用、與其他主要課程和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的關(guān)系，重點(diǎn)討論課程內(nèi)容的優(yōu)化方法，對(duì)課程的教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及其處理方法進(jìn)行分析，提出對(duì)任課教師的知識(shí)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(xué)方法1005-2909（2013）01-0098-04面對(duì)21世紀(jì)國(guó)際國(guó)內(nèi)對(duì)人才的新要求和國(guó)家對(duì)本科專(zhuān)業(yè)的調(diào)整，原暖通、燃?xì)狻⒔ㄖO(shè)備3個(gè)本科專(zhuān)業(yè)通過(guò)教育教學(xué)改革，整合為建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)。教學(xué)改革的關(guān)鍵問(wèn)題之一，是從原

2、3個(gè)專(zhuān)業(yè)近20門(mén)相互交叉、重疊的專(zhuān)業(yè)課中，凝練建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)核心課程，組成新的課程體系。在全國(guó)高校建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)的指導(dǎo)下，重慶大學(xué)經(jīng)過(guò)深入分析研究和廣泛交流，承擔(dān)了流體輸配管網(wǎng)課程的創(chuàng)建任務(wù)。13年來(lái)，筆者所在的流體輸配管網(wǎng)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在課程內(nèi)容體系、教學(xué)方法改革、教學(xué)資源建設(shè)等方面不斷探索、實(shí)踐，課程已建設(shè)為重慶市精品課程、全國(guó)土建學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)和重慶市推薦國(guó)家級(jí)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(gè)新的高度。一、課程在專(zhuān)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(zhuān)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(zhuān)業(yè)各種工程問(wèn)題有

3、兩類(lèi)：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(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心專(zhuān)業(yè)技術(shù)平臺(tái)課程1-2，它建立在專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程流體力學(xué)基礎(chǔ)之上，主要講述建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)所涵蓋的暖通空調(diào)工程、城市燃?xì)夤こ?、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(dòng)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(jì)與調(diào)控方法。學(xué)生通過(guò)本平臺(tái)課程的學(xué)習(xí)，可理解流體輸配管網(wǎng)在專(zhuān)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(guò)生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的配合，掌握管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)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(shí)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(dǎo)論課程的關(guān)系。建筑環(huán)境與設(shè)備工程導(dǎo)論是必須的先修課程。學(xué)生通過(guò)建筑環(huán)境與設(shè)備工程導(dǎo)論課程的學(xué)習(xí)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(zhuān)業(yè)的作用，了解解決該專(zhuān)業(yè)工程問(wèn)題的大致方法和途徑，以及關(guān)于該專(zhuān)業(yè)工程系統(tǒng)組成的概略認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)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(zhuān)業(yè)的重要性。流體輸配管網(wǎng)課程是暖通空調(diào)課程、燃?xì)廨斉湔n程的先修課和平臺(tái)課。這兩門(mén)課程中包含的共通性的實(shí)現(xiàn)流體輸送、分配的基本原理，管網(wǎng)設(shè)計(jì)與分析計(jì)算方法，流量、壓力調(diào)控方法在流體輸配管網(wǎng)課程教學(xué)中提前講述。涉及到的上述理論知識(shí)可不必在其他課程中重復(fù)講解

5、，但需要講清楚在不同工程問(wèn)題中，流體輸配管網(wǎng)的作用、承擔(dān)的流體輸配任務(wù)、基于工程具體特點(diǎn)對(duì)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(shí)際工程問(wèn)題所需的綜合方法。與認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)的關(guān)系。認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié)應(yīng)在課程開(kāi)課之前設(shè)置，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)流體輸配管網(wǎng)的基本組成及各部分的功能。課程應(yīng)在生產(chǎn)實(shí)習(xí)之前修完，生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)最好安排工程管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試，幫助學(xué)生鞏固課程所學(xué)的理論知識(shí)，并通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合，形成初步的管網(wǎng)工程運(yùn)行調(diào)節(jié)與管理能力。與畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的關(guān)系。提供畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)展管網(wǎng)設(shè)計(jì)水力計(jì)算、動(dòng)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(jì)提供學(xué)生應(yīng)用上述相關(guān)理論解決實(shí)際

6、問(wèn)題的實(shí)際案例，使學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中體會(huì)理論與方法的應(yīng)用過(guò)程，在實(shí)踐中形成計(jì)算與分析實(shí)際工程問(wèn)題的能力。二、課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化（一）課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化分析教學(xué)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(zhuān)業(yè)技術(shù)“平臺(tái)”課程這一地位及其任務(wù)，提煉“共性”；二是圍繞培養(yǎng)學(xué)生善于解決問(wèn)題的實(shí)踐能力的基本要求；三是及時(shí)吸納本學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究、工程技術(shù)創(chuàng)新成果。經(jīng)過(guò)十余年教學(xué)實(shí)踐和三個(gè)版次國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材、教學(xué)軟件與學(xué)習(xí)輔導(dǎo)教材編寫(xiě)過(guò)程的探索，提出如下教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化方案。1.加強(qiáng)流體輸配管網(wǎng)功能與作用的講述源于：畢業(yè)設(shè)計(jì)論文網(wǎng)增加緒論部分，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)流體輸配管網(wǎng)的任務(wù)、基本要求及在本專(zhuān)業(yè)中的重要性，

7、并將第1章由原來(lái)的“流體輸配管網(wǎng)類(lèi)型與裝置”改為“流體輸配管網(wǎng)的功能與類(lèi)型”，幫助學(xué)生理解“功能需求決定流體輸配管網(wǎng)的類(lèi)型和裝置”。2.加強(qiáng)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(lèi)、管網(wǎng)之間的連接、管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算、泵（風(fēng)機(jī)）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(kāi)式與閉式、枝狀與環(huán)狀兩大分類(lèi)。在管網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用能量平衡的原理，通過(guò)引入虛擬管道和虛擬閉合的概念，對(duì)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(jì)算、水力工況分析和管網(wǎng)調(diào)節(jié)理論。將管網(wǎng)的動(dòng)力按照其特性分為重力作用力和壓力兩大類(lèi)，并歸納出兩類(lèi)動(dòng)力對(duì)管網(wǎng)流體驅(qū)動(dòng)

8、的共同性與不同點(diǎn)，及其對(duì)管網(wǎng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行的影響。3.加強(qiáng)管網(wǎng)調(diào)節(jié)的內(nèi)容按調(diào)節(jié)的目標(biāo)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(lèi)，分析兩類(lèi)調(diào)節(jié)目標(biāo)的共同點(diǎn)與不同點(diǎn)。按調(diào)節(jié)的措施將管網(wǎng)調(diào)節(jié)分為閥門(mén)調(diào)節(jié)與動(dòng)力性能調(diào)節(jié)兩類(lèi)。分析兩種調(diào)節(jié)措施對(duì)應(yīng)功能部件調(diào)節(jié)閥門(mén)和動(dòng)力裝置的固有特性及其在調(diào)節(jié)過(guò)程中的變化特征，歸納兩類(lèi)調(diào)節(jié)措施的優(yōu)勢(shì)、不足與適用場(chǎng)合。4.加強(qiáng)案例分析在課程中的比重在專(zhuān)業(yè)理論的教學(xué)中，用典型工程案例來(lái)反映抽象內(nèi)容，能起到事半功倍的作用3。將案例及對(duì)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(xué)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(yīng)用課程理論與方法解決工程問(wèn)題，使學(xué)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(xué)內(nèi)容優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化后的教學(xué)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(lèi)型。第3章流體輸配管網(wǎng)的水力特征與水力計(jì)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(jì)算的基本原理、枝狀管網(wǎng)水力

10、計(jì)算方法、枝狀管網(wǎng)工程水力計(jì)算案例（選學(xué)內(nèi)容）。第4章泵與風(fēng)機(jī)的理論基礎(chǔ)，包括離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理及性能參數(shù)、離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程歐拉方程、泵與風(fēng)機(jī)的損失與效率、泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線及葉型對(duì)性能的影響、相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)、其他常用泵與風(fēng)機(jī)。第5章動(dòng)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(dòng)力裝置的工作狀態(tài)點(diǎn)、單級(jí)動(dòng)力源枝狀管網(wǎng)動(dòng)力裝置的匹配、多級(jí)動(dòng)力源枝狀管網(wǎng)動(dòng)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(dòng)力裝置與管網(wǎng)系統(tǒng)匹配案例（選學(xué)內(nèi)容）、節(jié)閥配置案例（選學(xué)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(xué)內(nèi)容）。第7章環(huán)狀管網(wǎng)水力計(jì)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(jì)算與水力工況分析方法、環(huán)狀管網(wǎng)的調(diào)節(jié)閥與動(dòng)力裝置的匹配、環(huán)狀管網(wǎng)水力計(jì)算、水力工況分析與調(diào)節(jié)案例（選學(xué)內(nèi)容）。第8章流體輸配管網(wǎng)的工程應(yīng)用案例（選學(xué)內(nèi)容），包括城市熱（冷）力管網(wǎng)案例、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)案例、空調(diào)（采暖）冷（熱）水輸配管網(wǎng)案例、通風(fēng)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(shí)驗(yàn)包括管網(wǎng)系統(tǒng)壓力分布與特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)、動(dòng)力裝置性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)、管網(wǎng)系統(tǒng)工況調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)各學(xué)

12、校和課程教師的具體情況，選擇1個(gè)或以上實(shí)際工程進(jìn)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(jì)計(jì)算、實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)功能和保障管網(wǎng)可靠運(yùn)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(yīng)用情況等方面展開(kāi)。按照教學(xué)計(jì)劃，課程3學(xué)分，教學(xué)進(jìn)程安排在第5學(xué)期，理論教學(xué)4854學(xué)時(shí)，各章學(xué)時(shí)分配建議為：第1章1學(xué)時(shí)；第2章5學(xué)時(shí)；第3章610學(xué)時(shí)；第4-7章各68學(xué)時(shí)；第8章6學(xué)時(shí)。宜另安排課程實(shí)驗(yàn)34個(gè)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)。三、課程的教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及其教學(xué)處理方法（一）教學(xué)重點(diǎn)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(xiě)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(jì)算的基本原理和水力計(jì)算方法；不同類(lèi)型管網(wǎng)、不同條件下的水力計(jì)算方法選擇與步驟、共同點(diǎn)與區(qū)別；離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程、性能曲線、相似律及其應(yīng)用；泵與風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn)、工況調(diào)節(jié)、性能曲線；管網(wǎng)業(yè)的同時(shí)“體驗(yàn)”理論方法的應(yīng)用過(guò)程，加深理解，并逐步掌握其應(yīng)用方法。四、對(duì)任課教師知識(shí)和能力的要求具備堅(jiān)實(shí)的流體力學(xué)、流體輸配管網(wǎng)理論基礎(chǔ)；了解專(zhuān)業(yè)全局和專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式與規(guī)格要求，清楚專(zhuān)業(yè)課程體系及各門(mén)課程、各實(shí)踐環(huán)節(jié)在人才培養(yǎng)方面的作用，掌握所承擔(dān)的課程與其他課程或教學(xué)環(huán)節(jié)的銜接關(guān)系；具有豐富 系統(tǒng)動(dòng)力裝置（泵與風(fēng)機(jī)）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(yīng)用；管網(wǎng)系統(tǒng)的水力工況分析方法，應(yīng)用調(diào)節(jié)閥和動(dòng)力裝置進(jìn)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(jì)算及水力工況分析方法，環(huán)狀管網(wǎng)的水力計(jì)算及水力工況分析軟件的使用方法。（二）教學(xué)難點(diǎn)認(rèn)識(shí)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(fēng)管道設(shè)計(jì)，從掌握一種液體管網(wǎng)的水力計(jì)算推廣到掌握其它各種液體管網(wǎng)的水力計(jì)算；泵與風(fēng)機(jī)的理論性能曲線、實(shí)際性能曲線、無(wú)因次性能曲線的工程意義和使用方法；泵與風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)效應(yīng)及其對(duì)泵與風(fēng)機(jī)

15、選用的影響，泵與風(fēng)機(jī)的理論性能曲線、在管網(wǎng)中的實(shí)際工作性能曲線、標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)獲得的性能曲線的區(qū)別與聯(lián)系，工程應(yīng)用中的要點(diǎn)；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(yīng)用；各類(lèi)管網(wǎng)系統(tǒng)的定壓、調(diào)壓原理；調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用方法；網(wǎng)絡(luò)理論及其在管網(wǎng)分析中的應(yīng)用。（三）重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容的教學(xué)處理方法（1）緊密結(jié)合工程案例進(jìn)行理論教學(xué)。課程基本理論與方法來(lái)源于工程實(shí)際，學(xué)習(xí)的目的也是為了應(yīng)用這些理論和方法解決實(shí)際問(wèn)題。因此，在教學(xué)中緊密結(jié)合工程實(shí)例，引出解決問(wèn)題的方法，講解相關(guān)理論的抽象過(guò)程及實(shí)際應(yīng)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(shí)又要引導(dǎo)學(xué)生分析不同類(lèi)型管網(wǎng)的區(qū)別和聯(lián)系，使學(xué)生逐步形成“觸類(lèi)旁通”的分析能力。（2）注重充分聯(lián)系先修課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)，聯(lián)系已學(xué)的理論知識(shí)和感性認(rèn)識(shí)儲(chǔ)備。在教學(xué)過(guò)程中，注重講解流體力學(xué)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(xué)中的能量方程、流動(dòng)阻力的計(jì)算是針對(duì)一個(gè)流動(dòng)段落的兩個(gè)斷面，而該課程將其擴(kuò)展到管網(wǎng)中的任意回路。通過(guò)對(duì)比促進(jìn)學(xué)生掌握該課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)，使學(xué)生悟出流體力學(xué)基礎(chǔ)理論的作用。（3）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教學(xué)，特別是綜合性的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，并要求學(xué)生對(duì)理論知識(shí)和自己動(dòng)手獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較對(duì)照，加深