張鵬　吳曉南　裴桂紅　馬紅艷（西南石油大學(xué)　土木工程與建筑學(xué)院，四川　成都　610500）

燃?xì)廨斉湔n程教學(xué)改革與實(shí)踐*

張鵬吳曉南裴桂紅馬紅艷
（西南石油大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，四川成都610500）

摘要：燃?xì)廨斉涫墙ㄖh(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的核心課程，結(jié)合西南石油大學(xué)土建學(xué)院情況，針對(duì)燃?xì)廨斉湔n程教學(xué)的局限性，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及手段改革與實(shí)踐進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨斉?；教學(xué)改革；虛擬仿真

Abstract:Gas transportation and distribution is the core course of building environment and energy application engineering specialty. Based on the situation of civil engineering in Southwest Petroleum University and in view of the limitations of gas transmission and distribution, this paper discusses the reform and practice of teaching content, teaching methods and means.

Keywords:gas transportation; teaching reform; virtual simulation

我校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)2001年開(kāi)設(shè)，下設(shè)“城市燃?xì)夤こ獭焙汀肮嵬L(fēng)與空調(diào)工程”兩個(gè)方向。其中，“城市燃?xì)夤こ獭狈较蚴潜緦I(yè)的特色與優(yōu)勢(shì)。燃?xì)廨斉涫墙ㄖh(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的主干專業(yè)課程，設(shè)置的目的是培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)和管理能力。通過(guò)課堂教學(xué)等環(huán)節(jié)，使學(xué)生系統(tǒng)掌握燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的構(gòu)成和基本理論、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)水力計(jì)算與工況分析，了解各種常用設(shè)備的工作原理及設(shè)備選擇依據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生能夠進(jìn)行城市燃?xì)夤芫W(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及燃?xì)廨斉涔こ淌┕ぁ⒐芾淼哪芰?。研究和探討燃?xì)廨斉湔n程教學(xué)改革，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量、提升畢業(yè)生的專業(yè)技術(shù)素養(yǎng)已成為必然選擇。

一、目前教學(xué)中存在的問(wèn)題

（一）教材建設(shè)不足

目前燃?xì)廨斉浣滩拇嬖谝欢▎?wèn)題，如內(nèi)容落后，新技術(shù)、新理論偏少，與工程實(shí)踐聯(lián)系不緊密，某些章節(jié)部分內(nèi)容不夠全面和深入，某些設(shè)計(jì)規(guī)范中的重要條文未做介紹；計(jì)算例題不夠多；某些章節(jié)計(jì)算方法不詳細(xì)，計(jì)算公式偏少等。管網(wǎng)優(yōu)化、模擬理論及技術(shù)是現(xiàn)在管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理的重要手段，教材基本未做介紹。用氣量預(yù)測(cè)、儲(chǔ)氣量模擬計(jì)算、管網(wǎng)流量分配計(jì)算、管網(wǎng)水力計(jì)算、水力工況分析計(jì)算等內(nèi)容側(cè)重基本原理，與實(shí)際工程差別較大；計(jì)算例題與工程實(shí)際脫節(jié)，難以達(dá)到工程訓(xùn)練的要求。行業(yè)法律法規(guī)、設(shè)計(jì)規(guī)范等介紹甚少，部分章節(jié)未引用最新版本的相關(guān)規(guī)范。教材是學(xué)生學(xué)習(xí)重要的工具，系統(tǒng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、體系完整、內(nèi)容全面、理論聯(lián)系實(shí)際的教材對(duì)教學(xué)的促進(jìn)作用是不言而喻的，而內(nèi)容不全，知識(shí)陳舊，不能反映新理論新技術(shù)的教材會(huì)影響教學(xué)效果。

（二）教學(xué)方法單一

現(xiàn)在燃?xì)廨斉湟话悴捎弥v授法作為主要的教學(xué)手段，教師滿堂灌，往往講得熱火朝天，學(xué)生側(cè)耳聽(tīng)，通常聽(tīng)得昏昏欲睡。教師抱怨學(xué)生聽(tīng)課不認(rèn)真，學(xué)生反映教師講課不生動(dòng)。教與學(xué)都達(dá)不到應(yīng)有的效果。

（三）教學(xué)手段落后

多媒體具有圖、文、聲并茂甚至有活動(dòng)影像的特點(diǎn)，是課堂上常用的教學(xué)手段，但是通常情況教師僅使用其中的幻燈片功能，把教材搬到屏幕上，最多加一些動(dòng)畫來(lái)體現(xiàn)教師的講課思路，或者補(bǔ)充一些圖片，把多媒體設(shè)備當(dāng)作圖片播放器。落后的教學(xué)手段很難提起學(xué)生的興趣，使得學(xué)生在課堂上始終保持思維的活躍性，自然影響教學(xué)效果。

二、教學(xué)內(nèi)容改革

（一）明確學(xué)習(xí)目的與要求

以強(qiáng)化學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和培養(yǎng)管理能力為目的，確定燃?xì)廨斉湔n程的學(xué)習(xí)目的與要求為：了解燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行的基本規(guī)律；了解管材及附屬設(shè)備；能夠進(jìn)行用氣量、儲(chǔ)氣量、管道流量等計(jì)算；理解水力計(jì)算原理、方法；能夠進(jìn)行枝狀管網(wǎng)、環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算；理解“事故工況”的概念，了解管網(wǎng)運(yùn)行的水力工況變化規(guī)律；掌握調(diào)壓、計(jì)量、儲(chǔ)存的基礎(chǔ)知識(shí)；能夠進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)，包括管網(wǎng)及站場(chǎng)。

（二）優(yōu)化課程體系

根據(jù)學(xué)習(xí)目的與要求，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和課程體系，舍棄與學(xué)習(xí)要求聯(lián)系疏松的章節(jié)，按照學(xué)習(xí)目的與要求對(duì)授課內(nèi)容重新編排和整理，打破章節(jié)限制，將內(nèi)容分類講授。去掉了長(zhǎng)距離輸送系統(tǒng)、管網(wǎng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算、CNG供應(yīng)、LNG供應(yīng)、LPG供應(yīng)等章節(jié)。燃?xì)庥脩襞c燃?xì)庑栌昧?、管段小時(shí)計(jì)算流量、儲(chǔ)氣量、枝狀管網(wǎng)流量分配、環(huán)狀管網(wǎng)、室內(nèi)管網(wǎng)流量計(jì)算等關(guān)于流量的內(nèi)容集中講解，以便于對(duì)比分析，加深理解。將枝狀管網(wǎng)、環(huán)狀管網(wǎng)水力計(jì)算原理一起講解，將這兩種管網(wǎng)的水力計(jì)算方法及步驟一起講解，有利于學(xué)生對(duì)比理解這兩種管網(wǎng)的水力特征，并掌握其水力計(jì)算過(guò)程與步驟。將高壓儲(chǔ)罐、高壓管道、長(zhǎng)輸管道末端等高壓儲(chǔ)氣設(shè)施的儲(chǔ)氣原理及儲(chǔ)氣容積計(jì)算方法集中講解，并引申出來(lái)教材未提及的高壓鋼瓶、高壓儲(chǔ)氣井，指明其工作原理一樣，計(jì)算思路相同，起到觸類旁通的作用，也避免重復(fù)講解，節(jié)約了課時(shí)。通過(guò)對(duì)課程體系和教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，教材內(nèi)容變得調(diào)理清楚，簡(jiǎn)潔明了，既易于掌握，又易于復(fù)習(xí)。

（三）適當(dāng)補(bǔ)充教材內(nèi)容

補(bǔ)充了燃?xì)廨斉涔こ探ㄔO(shè)項(xiàng)目概況，用氣量預(yù)測(cè)計(jì)算方法，周調(diào)峰儲(chǔ)氣容積計(jì)算，環(huán)網(wǎng)流量分配計(jì)算方法，變工況管網(wǎng)水力工況分析實(shí)例，場(chǎng)站設(shè)計(jì)實(shí)例、管網(wǎng)規(guī)劃實(shí)例、管網(wǎng)完整性管理概況等內(nèi)容，并按照行業(yè)現(xiàn)行法律法規(guī)、設(shè)計(jì)規(guī)范補(bǔ)充修改了教材相關(guān)內(nèi)容。

三、教學(xué)方法和手段改革

（一）綜合應(yīng)用多種教學(xué)方法

改變“講聽(tīng)式”的教學(xué)模式，運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)法、研討問(wèn)題教學(xué)法、直觀演示教學(xué)法、自主學(xué)習(xí)法、案例教學(xué)法等多種教學(xué)方法，與講授法緊密結(jié)合，融為一體，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)學(xué)生研究和創(chuàng)新能力。

（二）積極應(yīng)用對(duì)比式教學(xué)

燃?xì)廨斉湔n程很多內(nèi)容可以采用對(duì)比式的教學(xué)方法。如室外和室內(nèi)管道小時(shí)計(jì)算流量方法對(duì)比、枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)水力特征對(duì)比、枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)水力計(jì)算原理對(duì)比、枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)水力計(jì)算方法及步驟對(duì)比、枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)變工況分析對(duì)比、高壓儲(chǔ)罐與低壓儲(chǔ)罐工作原理對(duì)比等。對(duì)比式教學(xué)可以讓學(xué)生清楚地看到各對(duì)比內(nèi)容之間的差別，加深對(duì)內(nèi)容的理解。

（三）充分利用虛擬仿真技術(shù)

了解管網(wǎng)運(yùn)行規(guī)律,變工況下能夠判斷水力參數(shù)的變化趨勢(shì)是燃?xì)廨斉湔n程的教學(xué)目標(biāo)之一，傳統(tǒng)教學(xué)方式難以簡(jiǎn)潔直觀地全面展示城市管網(wǎng)的運(yùn)行規(guī)律和工況變化過(guò)程及相關(guān)設(shè)備、站場(chǎng)工作原理、工藝流程等，借助虛擬仿真手段可有效解決這一問(wèn)題。燃?xì)夤艿婪抡媸菍?duì)管道系統(tǒng)的特性進(jìn)行描述的一種手段，它是通過(guò)計(jì)算機(jī)程序來(lái)完成的。它可自動(dòng)地將系統(tǒng)的壓力、流量與管線各截面的流動(dòng)特性聯(lián)系起來(lái)，在設(shè)計(jì)階段用做方案比較和優(yōu)化設(shè)計(jì)。進(jìn)行燃?xì)夤艿婪€(wěn)定流動(dòng)的模擬時(shí)一般在幾秒或幾十分鐘內(nèi)就可知道整個(gè)管網(wǎng)及各分氣點(diǎn)的壓力、流量、溫度等參數(shù)，非常適合在設(shè)計(jì)中用來(lái)確定方案、進(jìn)行水力計(jì)算、分析變工況參數(shù)等。目前常采用的管網(wǎng)仿真模擬軟件有英國(guó)ESI公司的PIPELINE STUDIO TGNET、美國(guó)STONER公司的SPS、由中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院與北京賽遠(yuǎn)科技發(fā)展有限公司共同開(kāi)發(fā)的燃?xì)夤芫W(wǎng)分析軟件GNET等。TGNET和SPS動(dòng)態(tài)模擬功能強(qiáng)，G-NET靜態(tài)模擬功能強(qiáng)，課堂教學(xué)中選擇G-NET做主要模擬軟件。

利用機(jī)房安裝的G-NET網(wǎng)絡(luò)版，教師完成管網(wǎng)的流量分配、水力計(jì)算、工況變化等計(jì)算過(guò)程，學(xué)生可直觀看到計(jì)算結(jié)果，并進(jìn)行分析討論?？赏瓿傻淖児r包括氣源點(diǎn)數(shù)量位置改變、氣源點(diǎn)供氣壓力改變、一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)管徑變化、一個(gè)或多個(gè)調(diào)壓站故障等。教師備課時(shí)，要選擇一個(gè)合適的工程項(xiàng)目，預(yù)先完成水力計(jì)算前的準(zhǔn)備工作，如管網(wǎng)方案、用氣量預(yù)測(cè)、儲(chǔ)氣量計(jì)算、確定儲(chǔ)配站位置、確定環(huán)流量等，并提前繪制計(jì)算草圖。上機(jī)時(shí)輸入環(huán)流量、管徑等參數(shù)，即可得到相應(yīng)的水力計(jì)算參數(shù)。為了保證上機(jī)時(shí)能很快計(jì)算出結(jié)果，該工程項(xiàng)目不能太大，管網(wǎng)也不能太特殊。相比傳統(tǒng)教學(xué)方法，引入虛擬仿真手段后，學(xué)生對(duì)管網(wǎng)流量、管徑、壓力等各水力參數(shù)的變化有了更深的認(rèn)識(shí)，更容易理解管網(wǎng)的基本運(yùn)行規(guī)律。通過(guò)上機(jī)及工程實(shí)例分析，將傳統(tǒng)教學(xué)方法只能完成的定性分析變?yōu)榱硕糠治?，提高了課堂教學(xué)效果。

（四）布置課外小組專題學(xué)習(xí)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)法是教師給學(xué)生布置探究性的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生查閱資料，對(duì)知識(shí)體系進(jìn)行整理，再選出代表進(jìn)行講解，最后由教師進(jìn)行總結(jié)。教師布置任務(wù)要具體，其他學(xué)生要極積提問(wèn)，以達(dá)到共同學(xué)習(xí)的目的。基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)法基本理論，布置了布置課外小組專題學(xué)習(xí)。將全班學(xué)生每7～8人分成一個(gè)學(xué)習(xí)小組，在課堂學(xué)習(xí)的不同階段，根據(jù)課堂內(nèi)容布置多個(gè)課外學(xué)習(xí)專題任務(wù)。學(xué)習(xí)任務(wù)以小組為單位，小組全體學(xué)生協(xié)同合作，共同完成任務(wù)。成果有大作業(yè)、調(diào)研報(bào)告、方案比選報(bào)告、上機(jī)計(jì)算等多種方式，其中方案比選、水力計(jì)算分析等難度較大、工作量較大的任務(wù)還需要經(jīng)過(guò)匯報(bào)才能獲得成績(jī)。成績(jī)按小組評(píng)定，小組每個(gè)學(xué)生的成績(jī)都一樣，課外學(xué)習(xí)專題任務(wù)成績(jī)作為平時(shí)成績(jī)的一部分，計(jì)入總成績(jī)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法可以讓學(xué)生在完成“任務(wù)”的過(guò)程中，培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探索及合作精神。

四、結(jié)束語(yǔ)

燃?xì)廨斉湔n程經(jīng)過(guò)上述教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及手段等方面的改革后，提高了教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)及管理能力，更加符合高等學(xué)校建筑工程與設(shè)備工程學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)的培養(yǎng)本專業(yè)需要的復(fù)合型工程技術(shù)應(yīng)用人才的要求。

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中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-000X（2016）03-0143-02

*基金項(xiàng)目：2013年國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局安全生產(chǎn)重大事故防治關(guān)鍵技術(shù)科技項(xiàng)目“城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)分區(qū)模式下的水力可靠性研究”（部712）資助；2014年西南石油大學(xué)青年教師教學(xué)研究項(xiàng)目“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在《燃?xì)廨斉洹氛n程教學(xué)中的應(yīng)用探索與實(shí)踐”（2014JXYJ-07）資助。

作者簡(jiǎn)介：張鵬（1979-），女，西南石油大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院講師，碩士，主要研究方向?yàn)槌鞘腥細(xì)夤こ痰取?/p>