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摘要：结合实际工程中遇到的问题及解决问题的方法，为已学完《水泵与水泵站》课程的学生开设一堂专题讲座，采用启发式提问、开放式思维等教学方法由浅入深解决实际问题，达到巩固学生专业知识、提高其理论联系实际能力的目的。本文将案例教学法融入专题讲座法，在《水泵与水泵站》课程教学实践中进行了有益的尝试，取得了良好的教学效果。
关键词：专题讲座教学法；案例教学法；启发式教学；水泵与水泵站
《水泵与水泵站》课程是给水排水工程专业教学计划中主要课程之一，是一门专业基础课。兰州交通大学王烨等[1]在《水泵与水泵站》课程教学中加强实践教学方面提出了较深的见解；重庆大学曾晓岚等[2]针对该校培养定位的转变，对《水泵与水泵站》课程进行了一些实际教改工作，并取得了较好的效果；南京林业大学林少华[3]等在多样化习题训练提高《水泵与水泵站》课程的教学效果方面做出了有益的探索。案例教学法已广泛应用于各门学科及各种课程的教学实践中（如土木工程学科[4]、医学[5]，未检索到在给水排水工程中具体应用的报道。专题讲座在学术研讨上广泛应用，在具体课程教学中应用较少，安庆师范学院董长庆[6]明确提出“专题讲座法”这种教学方法，通过与传统教学法比较，该方法是提高《中国近代史纲要》课程教学质量的有效手段。结合笔者在工程设计中水泵应用存在的问题及解决问题过程中总结的经验，对已学完《水泵与水泵站》课程的给水排水专业的学生开展专题讲座，在本课程教学改革实践中进行了有益的探索，取得了较好的教学效果。
一、教学目的与教学思路
1.教学目的。通过本专题的学习，充分理解长距离输水中取水泵房水泵扬程计算的要点；在水泵调试时出水流量远远达不到设计要求时如何去分析解决问题；在本实例中应该吸取的经验。
2.教学思路。首先，根据实际工程的条件，设计一道远距离输水取水水泵扬程计算的课堂练习题；其次，将提出实际工程中存在的问题，请学生自己分析原因，把学生想到的所有可能原因一一书写到黑板上；接着，对学生所提出的各种原因结合学过的本课程和相关课程的专业知识进行分析评价，培养学生将理论知识应用于工程实践的能力；最后，将公布实际工程中问题发生的真实原因，做出总结。
二、教学内容及过程
1.工程实例提炼出的课堂练习题。[课堂练习题]某供水工程要求供水量为40000m3/d（已包括净水处理站自用水），甲方要求设计输水管道管径为700mm，经测量，管线总长为10000m，取水河流枯水位为95m，沿途第1高点高程为134m（距取水口3600m），第2高点为129.5m（距取水口9000m），出水口高程为120m（图1）。请计算选泵所需的扬程（水位和高程均为黄海高程系，局部水损按沿程水损的20%估算）。
解答本题涉及到的专业知识主要是水泵扬程最不利点确定的问题。通过本例题的练习与讲解，学生们复习了取水水泵设计选型中扬程的设计计算需考虑的因素有水泵本身及吸水管路的水损、沿程水损、局部水损及最不利点等因素，其中最重要的是最不利点的确定。
2.实际工程运行存在问题。[存在问题]根据3.1中[课堂练习题]中正确的水泵所需扬程计算结果以水泵选型，在试运行中，水泵出水口压力表已显示为0.80MPa（即扬程已达85m>64.5m），但出水流量只有约300m3/h（即为7200m3/d，设计要求40000m3/d），远远达不到设计要求，请找出造成这种问题的原因。在这个环节中，采用启发式提问，充分发挥学生运用所学知识的能力，想到的所有可能原因均写到黑板上。学生想到的原因有排气阀的问题、多功能阀的问题、管道堵塞问题、水泵质量问题、水泵选型问题、高程及水位测量问题等；甚至有同学认为水泵扬程计算有问题，应该是最高点与取水点高差加上所有路程上的水损，这样计算出来的水泵所需的揚程约为75m，与实际情况似乎很符合。
3.分析评价学生想到的原因。在这个环节中，对学生提出的各种可能原因进行分析评价，并在这一过程中，把涉及到《水泵与水泵站》课程及相关课程（如《给水排水管道系统》）的知识点复习一遍。如水泵扬程与流量变化曲线；在管线高点为什么设排气阀，会对水泵扬程造成什么影响，会对水流造成什么影响，会对管道造成什么影响等等。并明确告诉学生，水泵质量没问题，高程及水位测量数据没问题。对于水泵扬程计算错误这一点，笔者作了更深入分析。根据水泵调试的实际运行参数，结合已知条件，即出水流量Q为300m3/h，泵出口压力表显示为80m，输水管径为DN700，输水管线总长为10000m，最高点高程为134m，河水枯水位为95m。在此条件下，全程沿程水损+局部水损（按沿程水损的20%估计）约15m，最高点与枯水位的高差为39m，把这两个相加只有54m，即最不利情况下也只需要54m的扬程就可供300m3/h的水，为什么压力表显示为80m，二者之间差值26m（80m~54m）的水头损失到什么地方去了？
4.实际工程中问题发生的真实原因。在这个工程实例中，造这个问题的真正原因是在第一高点附近的一个蝶阀几乎全关，只开了一点。当把这个阀门全开后，以至于最后把这个阀门取消了，水泵就正常运行了，水泵出口压力约0.54MPa，出口流量达到了40000m3/d，完全符合设计要求（图2，图3）。
这个问题的解决是在笔者坚持要找出3.4中提到的约16m的扬程损失的原因，提出要沿程安装压力表，通过分析沿程压力变化及高程变化，就可分析水头损失变化情况来判定问题所在；出于各种原因，现场施工人员、水泵销售人员、阀门销售人员都不想装，最终在笔者的坚持下说到最高点至少安装一个压力表，顺便去检查了高处的蝶阀的位置是否适合安装，才发现阀门的开闭状况不对，最终解决了本工程实例发生的问题。检查到这个未开的蝶阀时发现这个蝶阀上的无手轮（用于手动开闭蝶阀的装置，图4），现场调试人员说由于当地农民会偷走这个手轮（之前已偷走几个）当废铁卖，因此他们开了阀门后就把手轮取走了。这种蝶阀的手轮是带限位装置的，如果没有这个转动盘，就会造成蝶阀在压力的作用下缓慢关闭。使得这个阀门未开，也未全闭，就造成了调试中遇到的问题。在调试前调试人员一再坚持说所有阀门都是全开的，他们也确实是做到了的。所以，这个问题深层次探讨就牵涉到社会问题而不仅仅是技术问题。
通过一堂生动的融入工程实例的专题讲座，让学生充分理解《水泵与水泵站》及相关课程的知识在工程实践中具体应用，取得了较好的教学效果。并让学生认识到，在实际工作中，有些问题还可能与社会问题有关。工程案例融入专题讲座的教学方法在《水泵与水泵站》课程的教学中的开创性的探索与实践成果，可推广到给水排水工程其他专业课程或专业基础课程的教学中，有利于本专业教学水平的提高。
参考文献：
[1]王烨，孙三祥，曾立去.加强实践环境探索《水泵与水泵站》课程教学新模式[J].制冷与空调，2008，22（4）：127-130.
[2]曾晓岚，张智，张勤，等.泵与泵站课程教学改革初探[J].高等建筑教育，2007，16（3）：85-88.
[3]林少华，王郑，荆肇乾.多样化习题训练对教学效果的强化[J].科技创新导报，2008，（32）：156-157.
[4]汤小凝.《土木工程施工技术》课程案例教学法浅析[J].经济师，2008，（6）：128-129.
[5]张珍，柏雪莲，刘春会，等.案例教学法在人体寄生虫学教学中的尝试[J].现代医药卫生，2008，24（6）：941-942.
[6]董长贵.“专题讲座法”是提高中国近现代史纲要课程教学质量的有效手段[J].科技文汇，2009，6（上旬刊）：86-87.
基金项目：广西教育科学“十一五”规划课题3（桂教科学[2010]8号-2010B39）
作者简介：赵文玉（1973-），四川内江人，博士，副教授，从事给水排水工程教学及相关科研工作。
关键词：专题讲座教学法；案例教学法；启发式教学；水泵与水泵站
《水泵与水泵站》课程是给水排水工程专业教学计划中主要课程之一，是一门专业基础课。兰州交通大学王烨等[1]在《水泵与水泵站》课程教学中加强实践教学方面提出了较深的见解；重庆大学曾晓岚等[2]针对该校培养定位的转变，对《水泵与水泵站》课程进行了一些实际教改工作，并取得了较好的效果；南京林业大学林少华[3]等在多样化习题训练提高《水泵与水泵站》课程的教学效果方面做出了有益的探索。案例教学法已广泛应用于各门学科及各种课程的教学实践中（如土木工程学科[4]、医学[5]，未检索到在给水排水工程中具体应用的报道。专题讲座在学术研讨上广泛应用，在具体课程教学中应用较少，安庆师范学院董长庆[6]明确提出“专题讲座法”这种教学方法，通过与传统教学法比较，该方法是提高《中国近代史纲要》课程教学质量的有效手段。结合笔者在工程设计中水泵应用存在的问题及解决问题过程中总结的经验，对已学完《水泵与水泵站》课程的给水排水专业的学生开展专题讲座，在本课程教学改革实践中进行了有益的探索，取得了较好的教学效果。
一、教学目的与教学思路
1.教学目的。通过本专题的学习，充分理解长距离输水中取水泵房水泵扬程计算的要点；在水泵调试时出水流量远远达不到设计要求时如何去分析解决问题；在本实例中应该吸取的经验。
2.教学思路。首先，根据实际工程的条件，设计一道远距离输水取水水泵扬程计算的课堂练习题；其次，将提出实际工程中存在的问题，请学生自己分析原因，把学生想到的所有可能原因一一书写到黑板上；接着，对学生所提出的各种原因结合学过的本课程和相关课程的专业知识进行分析评价，培养学生将理论知识应用于工程实践的能力；最后，将公布实际工程中问题发生的真实原因，做出总结。
二、教学内容及过程
1.工程实例提炼出的课堂练习题。[课堂练习题]某供水工程要求供水量为40000m3/d（已包括净水处理站自用水），甲方要求设计输水管道管径为700mm，经测量，管线总长为10000m，取水河流枯水位为95m，沿途第1高点高程为134m（距取水口3600m），第2高点为129.5m（距取水口9000m），出水口高程为120m（图1）。请计算选泵所需的扬程（水位和高程均为黄海高程系，局部水损按沿程水损的20%估算）。
解答本题涉及到的专业知识主要是水泵扬程最不利点确定的问题。通过本例题的练习与讲解，学生们复习了取水水泵设计选型中扬程的设计计算需考虑的因素有水泵本身及吸水管路的水损、沿程水损、局部水损及最不利点等因素，其中最重要的是最不利点的确定。
2.实际工程运行存在问题。[存在问题]根据3.1中[课堂练习题]中正确的水泵所需扬程计算结果以水泵选型，在试运行中，水泵出水口压力表已显示为0.80MPa（即扬程已达85m>64.5m），但出水流量只有约300m3/h（即为7200m3/d，设计要求40000m3/d），远远达不到设计要求，请找出造成这种问题的原因。在这个环节中，采用启发式提问，充分发挥学生运用所学知识的能力，想到的所有可能原因均写到黑板上。学生想到的原因有排气阀的问题、多功能阀的问题、管道堵塞问题、水泵质量问题、水泵选型问题、高程及水位测量问题等；甚至有同学认为水泵扬程计算有问题，应该是最高点与取水点高差加上所有路程上的水损，这样计算出来的水泵所需的揚程约为75m，与实际情况似乎很符合。
3.分析评价学生想到的原因。在这个环节中，对学生提出的各种可能原因进行分析评价，并在这一过程中，把涉及到《水泵与水泵站》课程及相关课程（如《给水排水管道系统》）的知识点复习一遍。如水泵扬程与流量变化曲线；在管线高点为什么设排气阀，会对水泵扬程造成什么影响，会对水流造成什么影响，会对管道造成什么影响等等。并明确告诉学生，水泵质量没问题，高程及水位测量数据没问题。对于水泵扬程计算错误这一点，笔者作了更深入分析。根据水泵调试的实际运行参数，结合已知条件，即出水流量Q为300m3/h，泵出口压力表显示为80m，输水管径为DN700，输水管线总长为10000m，最高点高程为134m，河水枯水位为95m。在此条件下，全程沿程水损+局部水损（按沿程水损的20%估计）约15m，最高点与枯水位的高差为39m，把这两个相加只有54m，即最不利情况下也只需要54m的扬程就可供300m3/h的水，为什么压力表显示为80m，二者之间差值26m（80m~54m）的水头损失到什么地方去了？
4.实际工程中问题发生的真实原因。在这个工程实例中，造这个问题的真正原因是在第一高点附近的一个蝶阀几乎全关，只开了一点。当把这个阀门全开后，以至于最后把这个阀门取消了，水泵就正常运行了，水泵出口压力约0.54MPa，出口流量达到了40000m3/d，完全符合设计要求（图2，图3）。
这个问题的解决是在笔者坚持要找出3.4中提到的约16m的扬程损失的原因，提出要沿程安装压力表，通过分析沿程压力变化及高程变化，就可分析水头损失变化情况来判定问题所在；出于各种原因，现场施工人员、水泵销售人员、阀门销售人员都不想装，最终在笔者的坚持下说到最高点至少安装一个压力表，顺便去检查了高处的蝶阀的位置是否适合安装，才发现阀门的开闭状况不对，最终解决了本工程实例发生的问题。检查到这个未开的蝶阀时发现这个蝶阀上的无手轮（用于手动开闭蝶阀的装置，图4），现场调试人员说由于当地农民会偷走这个手轮（之前已偷走几个）当废铁卖，因此他们开了阀门后就把手轮取走了。这种蝶阀的手轮是带限位装置的，如果没有这个转动盘，就会造成蝶阀在压力的作用下缓慢关闭。使得这个阀门未开，也未全闭，就造成了调试中遇到的问题。在调试前调试人员一再坚持说所有阀门都是全开的，他们也确实是做到了的。所以，这个问题深层次探讨就牵涉到社会问题而不仅仅是技术问题。
通过一堂生动的融入工程实例的专题讲座，让学生充分理解《水泵与水泵站》及相关课程的知识在工程实践中具体应用，取得了较好的教学效果。并让学生认识到，在实际工作中，有些问题还可能与社会问题有关。工程案例融入专题讲座的教学方法在《水泵与水泵站》课程的教学中的开创性的探索与实践成果，可推广到给水排水工程其他专业课程或专业基础课程的教学中，有利于本专业教学水平的提高。
参考文献：
[1]王烨，孙三祥，曾立去.加强实践环境探索《水泵与水泵站》课程教学新模式[J].制冷与空调，2008，22（4）：127-130.
[2]曾晓岚，张智，张勤，等.泵与泵站课程教学改革初探[J].高等建筑教育，2007，16（3）：85-88.
[3]林少华，王郑，荆肇乾.多样化习题训练对教学效果的强化[J].科技创新导报，2008，（32）：156-157.
[4]汤小凝.《土木工程施工技术》课程案例教学法浅析[J].经济师，2008，（6）：128-129.
[5]张珍，柏雪莲，刘春会，等.案例教学法在人体寄生虫学教学中的尝试[J].现代医药卫生，2008，24（6）：941-942.
[6]董长贵.“专题讲座法”是提高中国近现代史纲要课程教学质量的有效手段[J].科技文汇，2009，6（上旬刊）：86-87.
基金项目：广西教育科学“十一五”规划课题3（桂教科学[2010]8号-2010B39）
作者简介：赵文玉（1973-），四川内江人，博士，副教授，从事给水排水工程教学及相关科研工作。