水力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革與探索

摘 要：文章根據(jù)我校水力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況，以及水力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的具體實(shí)踐，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段等方面進(jìn)行了改革和探索，著力提高學(xué)生的綜合能力和認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，提高水力學(xué)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：水力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)改革 教學(xué)效果

中圖分類(lèi)號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2013）07（a）-0052-01

水力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)在水力學(xué)整個(gè)教學(xué)系統(tǒng)中，具有不可替代的重要地位，同時(shí)在培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)方面有著獨(dú)特的作用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，應(yīng)該注重發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中的主體作用，同時(shí)，也要充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，使水力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)向著多方位創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)的方向發(fā)展。

1 水力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的現(xiàn)狀

我校水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室是2003年在清華大學(xué)的大力幫助下建成的，實(shí)驗(yàn)室使用面積為350平方米?，F(xiàn)有水力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備52臺(tái)，開(kāi)設(shè)教學(xué)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目19項(xiàng)，已基本滿(mǎn)足所有各專(zhuān)業(yè)水力學(xué)教學(xué)的需要，同時(shí)編寫(xiě)了《水力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》。根據(jù)教學(xué)大綱的要求科學(xué)安排多種多樣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)等。

隨著現(xiàn)代高等教育向著創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)方向的發(fā)展，以及大學(xué)要成為新世紀(jì)培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的搖籃和創(chuàng)業(yè)者的熔爐，就必須加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的改革與創(chuàng)新的形勢(shì)需要，我們深深感到目前我校水力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還有許多方面需要改革。首先實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多，缺乏新意，很難激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的興趣；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中仍然以傳統(tǒng)的教學(xué)方法為主，即“老師講實(shí)驗(yàn)、學(xué)生照著做”的單一模式；實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式、格式千篇一律等等，很大程度上限制了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力發(fā)揮，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足學(xué)生的求知欲望。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基本思路

針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況，我們首先改變實(shí)驗(yàn)教師的觀念，要求實(shí)驗(yàn)教師要熟悉每個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和基本原理，必須不斷充實(shí)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合，不斷提高自身能力。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置上，逐漸將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生不再是單純的知識(shí)接受者，而是知識(shí)的探索者；教師采用啟發(fā)式進(jìn)行指導(dǎo)，學(xué)生通過(guò)獨(dú)立思考和自學(xué)能力的提高，減少對(duì)教師的依賴(lài)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，加快學(xué)生對(duì)新知識(shí)、新技術(shù)、新設(shè)備的掌握和運(yùn)用，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

針對(duì)我校的生源問(wèn)題（外省和本省學(xué)生的基礎(chǔ)相差較大），實(shí)行因材施教，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的具體情況和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的不同，在滿(mǎn)足基本教學(xué)要求的前提下，對(duì)基礎(chǔ)差的學(xué)生完成必做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目即可，在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中教師采取由淺入深的方法，來(lái)激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。讓一些能力比較強(qiáng)的學(xué)生在完成基本的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上利用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生把每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都當(dāng)作一個(gè)科研課題對(duì)待，從實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的選擇、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、處理和分析，到解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、總結(jié)規(guī)律，到實(shí)驗(yàn)報(bào)告的提交都需要學(xué)生自己思考、自己動(dòng)手，真正使學(xué)生課堂上學(xué)到的理論變成自己的知識(shí)。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革措施

在實(shí)驗(yàn)前教師向?qū)W生講明此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的目的、指點(diǎn)出實(shí)驗(yàn)方法的多樣性、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法，學(xué)生可自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的格式、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。提倡學(xué)生用學(xué)過(guò)的數(shù)學(xué)方法或計(jì)算軟件如Excel或Matlab計(jì)算，全部在計(jì)算機(jī)完成。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中切實(shí)發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)作用。教師要注意引導(dǎo)學(xué)生，避免講的過(guò)細(xì)，實(shí)驗(yàn)中注意啟發(fā)學(xué)生，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。就學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，教師與學(xué)生一起討論，一起查找原因。

每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)完成后要求學(xué)生寫(xiě)出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)每一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要進(jìn)行認(rèn)真的分析，若對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有疑問(wèn)可查找原因或再補(bǔ)做，從多方面來(lái)分析，大膽拓寬思路。提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)總結(jié)或體會(huì)，以便于今后實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的繼續(xù)改進(jìn)。

將原能量方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)、局部水頭損失實(shí)驗(yàn)改成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。如：在原來(lái)只做局部水頭損失實(shí)驗(yàn)的儀器上也可以完成能量方程實(shí)驗(yàn)；同樣在原來(lái)能量方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)儀器上也可完成局部水頭損失和沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)；在沿程水頭損失（雷諾實(shí)驗(yàn)）儀器上可在增加實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上盡量全面反映出紊流各區(qū)的hf與λ、hf與v的關(guān)系曲線(xiàn)。

讓學(xué)生在綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成能量方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)、局部水頭損失實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到改成綜合性實(shí)驗(yàn)的目的。

在實(shí)驗(yàn)分組人數(shù)上，將原來(lái)的6人一組縮減為3人一組，確保每個(gè)學(xué)生都有動(dòng)手的機(jī)會(huì)，真正激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)興趣。避免了以往做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，有的學(xué)生不動(dòng)腦子、觀望，甚至就等著抄別的同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)交差。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革效果

從實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的效果來(lái)看，學(xué)生普遍反映效果好，學(xué)生對(duì)水力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的興趣較之以前有了很大的提高，能主動(dòng)積極地思考，學(xué)習(xí)的熱情高，增強(qiáng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作能力等。作為實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師深深地體會(huì)到學(xué)生學(xué)習(xí)的潛力很大，尤其是對(duì)基礎(chǔ)好的學(xué)生。

學(xué)生能認(rèn)真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告詳細(xì)，在每次實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生積極查閱文獻(xiàn)資料，找到與該實(shí)驗(yàn)緊密相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方法，拓寬了視野。如在進(jìn)行了管道沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)后，在測(cè)定沿程阻力系數(shù)λ時(shí)，采用了多種計(jì)算方法如迭代法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等。在教師的啟發(fā)下學(xué)生大膽提出自己的看法，并就某個(gè)實(shí)驗(yàn)做后續(xù)拓展實(shí)驗(yàn)。如在非均勻流水面曲線(xiàn)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中觀察到水流流量和流速的大小對(duì)水面曲線(xiàn)變化有一定的影響，隨后學(xué)生又通過(guò)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)得到判斷和證明。

實(shí)驗(yàn)分組學(xué)生數(shù)的減少，雖然增加了實(shí)驗(yàn)教師的工作量，但也真正做到了水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放，學(xué)生利用課余時(shí)間或星期六、日預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，主動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)之后與教師討論的時(shí)間多了。學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容豐富了，報(bào)告的質(zhì)量也比以前有了很大的提高。

5 結(jié)語(yǔ)

水力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢(shì)在必行，不僅充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，而且增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，自學(xué)能力、分析能力、解決問(wèn)題的能力也得到了提高，還使教師隊(duì)伍得到了鍛煉，激勵(lì)教師去關(guān)心教學(xué)改革，努力提高自己的業(yè)務(wù)水平。實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)水平與教學(xué)態(tài)度也得到了學(xué)生的普遍贊揚(yáng)。今后還應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革工作，不斷探索，切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的質(zhì)量。

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