水工建筑物課程內(nèi)容和教學(xué)體系的改革

唐欣薇　譚茶生

摘要：水工建筑物課程是水利水電工程專業(yè)的一門理論與實踐緊密結(jié)合的主干專業(yè)課程，在水利水電工程專業(yè)人才培養(yǎng)中起著重要的作用。文章通過分析課程教學(xué)的目的及目前存在的問題，從課程內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方式等方面進(jìn)行改革探索，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)計劃，制定符合廣東省區(qū)域特色的水工建筑物課程內(nèi)容與教學(xué)體系。通過形式多樣的授課方式、科學(xué)合理的教學(xué)內(nèi)容，著力幫助學(xué)生掌握分析問題、解決問題的方法，立足學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；水工建筑物；課程教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0；TV 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2016）02-0096-04

廣東省是我國經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省，也是水利大省，境內(nèi)有北江、西江、東江、韓江四大水系，堤防數(shù)量居全國首位。珠三角地區(qū)是世界上最為復(fù)雜的河網(wǎng)區(qū)之一，有虎門、磨刀門、崖門等口門，省內(nèi)有新豐江、飛來峽、東江、樂昌峽等多個大中型水利樞紐，有世界最大的廣州抽水蓄能電站，以及惠州、清遠(yuǎn)、深圳等抽水蓄能電站，有為數(shù)眾多的水庫和泄水（擋潮）閘。暴雨、臺風(fēng)等常引發(fā)水庫、堤防工程災(zāi)害，枯季咸潮問題嚴(yán)重影響珠江三角洲和澳門、香港的用水安全。該地區(qū)水利領(lǐng)域的實際問題較多，為了解決好涉水工程建設(shè)面臨的諸多技術(shù)難題，有必要完善水利水電工程專業(yè)本科生培養(yǎng)環(huán)節(jié)，夯實學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生的適應(yīng)能力和動手能力，使學(xué)生更好地為社會發(fā)展服務(wù)。

水工建筑物課程是華南理工大學(xué)水利水電工程專業(yè)的主干專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，面向高年級的本科生，總學(xué)時為72學(xué)時。該課程的主要目的是：幫助學(xué)生掌握大中型水利樞紐中各種水工建筑物的設(shè)計理論、方法以及運行管理的知識；了解專業(yè)發(fā)展的新動向；懂得各種建筑物在水利樞紐中的相互關(guān)系及其布置原則。通過課堂教學(xué)、課程作業(yè)、實驗教學(xué)、課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際工程問題的能力，結(jié)合其他有關(guān)課程的學(xué)習(xí)，為今后學(xué)生從事各類水工建筑物的設(shè)計、施工、管理和科學(xué)研究等工作打下基礎(chǔ)。該課程對學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成起著主要支撐和明顯促進(jìn)作用[1-2]。

一、教學(xué)體系存在的問題

水工建筑物課程是水利工程專業(yè)的核心課程，是一門涉及多學(xué)科以及實踐性、綜合性都很強(qiáng)的課程。鑒于該課程教學(xué)內(nèi)容豐富，在教學(xué)中不僅要重視對基礎(chǔ)知識、基本理論的講授，也要注重對最新研究成果和工程應(yīng)用的介紹，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維方式[3-4]。該課程內(nèi)容與人才培養(yǎng)崗位對應(yīng)性強(qiáng)、工程味濃、實踐要求高，教學(xué)過程應(yīng)注重與工程實踐的緊密結(jié)合。但當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系存在以下問題：

一是，課程教學(xué)內(nèi)容學(xué)科性、理論性較強(qiáng)，內(nèi)容較多，采用的教材具有通用性，但是缺乏適合廣東地區(qū)水工建筑物特點的專業(yè)教材。

二是，根據(jù)廣東水閘改造、堤防加固等實際工程較多的特點，學(xué)生將來多從事這方面的研究與工作，傳統(tǒng)的水工建筑物課程教學(xué)模式單調(diào)，內(nèi)容乏味，缺少本地區(qū)實際工程相關(guān)圖片、視頻等資料，同時也缺乏對該課程較前沿的相關(guān)內(nèi)容與規(guī)范的講解，導(dǎo)致學(xué)生知識面較窄，對知識的掌握也不牢固，將來走上工作崗位后缺少相關(guān)的工程經(jīng)驗。因此，需要打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，構(gòu)建基于現(xiàn)代技術(shù)的課程教學(xué)體系，并根據(jù)課程內(nèi)容，合理使用多媒體教學(xué)手段。

三是，該課程的教學(xué)多采用封閉的課堂授課，在以往的水工建筑物課程教學(xué)中，多偏重于講述各種類型水工建筑物的形式與構(gòu)造、荷載組合與計算、應(yīng)力分析、穩(wěn)定分析等理論知識，而忽略了實踐教學(xué)，這種教學(xué)體系與該課程的特點和教學(xué)要求不相吻合。廣東省是經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省，也是水利大省，傳統(tǒng)的封閉式課堂授課未充分利用廣東的地域優(yōu)勢，忽略了對珠江周邊的堤防、水閘等實際工程的實踐學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生缺乏對水工建筑物的感性認(rèn)識，未能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，影響了學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題能力的提高，不利于學(xué)生實踐創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。因此，需對該課程的教學(xué)體系進(jìn)行改革。

四是，考核方式陳舊落后，與現(xiàn)代教育人才觀、質(zhì)量觀和教學(xué)觀不協(xié)調(diào)。教育的根本宗旨是促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，在教學(xué)的整個過程中都應(yīng)該調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性。但在現(xiàn)行考核方式下，學(xué)生基本上是被動應(yīng)試，尤其是筆試只能考核共性的內(nèi)容，學(xué)生少有自由發(fā)揮的空間，制約了學(xué)生發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維的發(fā)展[5]。教師傾向于把要考核的內(nèi)容作為教學(xué)重點，甚至作為教學(xué)目標(biāo)，使得二者的關(guān)系本末倒置。

二、教學(xué)改革的具體做法

（一）水工建筑物課程內(nèi)容的調(diào)整

水工建筑物課程包括多種建筑物與結(jié)構(gòu)物等內(nèi)容，涉及諸多基本概念、基本理論和基本方法。雖然各種建筑物的形式和構(gòu)造多種多樣，但經(jīng)過分析與總結(jié)，不難發(fā)現(xiàn)該課程在內(nèi)容上大體可分為六個方面（如圖1），主要有：總體布置；荷載與組合；結(jié)構(gòu)計算；穩(wěn)定計算；水力計算；形式與構(gòu)造[6]。

根據(jù)水工建筑物課程內(nèi)容的規(guī)律和廣東地域特點，將重力壩、土石壩、水閘作為教學(xué)內(nèi)容的重點。重力壩部分講授的內(nèi)容符合水工建筑物課程內(nèi)容的一般規(guī)律，即重力壩是典型的水工建筑物。學(xué)生通過重力壩的學(xué)習(xí)，不僅掌握重力壩設(shè)計的理論、方法和步驟，而且也為學(xué)習(xí)其他建筑物相關(guān)知識奠定了基礎(chǔ)。同時，在教材取舍、教學(xué)內(nèi)容安排上，充分利用水工建筑物課程內(nèi)容的規(guī)律，合理安排教學(xué)內(nèi)容。例如，荷載與組合、穩(wěn)定計算在重力壩部分作重點講解，而在其他建筑物部分僅簡單講或讓學(xué)生自學(xué)；又如消能設(shè)計，將挑流消能設(shè)計安排在重力壩部分講、底流消能設(shè)計安排在水閘部分講，其他水工建筑的消能設(shè)計部分全部刪掉；再如地基處理，將巖基的處理安排在重力壩部分來講解，而把軟基處理安排在水閘部分來講解。

此外，針對廣東地區(qū)水系發(fā)達(dá)、堤防水閘分布廣泛的特點，結(jié)合本地區(qū)設(shè)計、施工特點，加強(qiáng)對水閘特別是通用教材中極少涉及的擋潮閘設(shè)計方法的學(xué)習(xí)，并以土石壩一章為基礎(chǔ)，增加堤防設(shè)計的介紹，培養(yǎng)學(xué)生正確運用知識的能力，更好地適應(yīng)本地區(qū)的工程設(shè)計、施工等要求。

為了適應(yīng)廣東地區(qū)水利工程發(fā)展與建設(shè)的需求，應(yīng)注重課程的實踐性，以廣東地區(qū)實際工程為例（如水閘改造、堤防加固等），結(jié)合地形、地質(zhì)、水文等基礎(chǔ)資料，向?qū)W生介紹如何進(jìn)行工程選址、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程方案選取等。加強(qiáng)學(xué)生對行業(yè)規(guī)范的重視與學(xué)習(xí)，為學(xué)期末的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計奠定良好基礎(chǔ)。

（二）增加課程知識的前沿性內(nèi)容

由于水工建筑物課程教學(xué)與實際工程聯(lián)系緊密，教學(xué)內(nèi)容不應(yīng)局限于基本原理等已有知識的靜態(tài)積累，而應(yīng)既傳授已有知識，又講述知識的發(fā)展動態(tài)和知識的實際應(yīng)用[7]。該課程不僅強(qiáng)調(diào)知識的系統(tǒng)性、嚴(yán)密性、邏輯性、應(yīng)用性，在講清概念、突出重點以后，對知識的發(fā)展和未來應(yīng)用也應(yīng)進(jìn)行分析和講授，使學(xué)生既掌握基本知識又不迷信權(quán)威和經(jīng)典，以獲得全面的可發(fā)展的專業(yè)知識。

加強(qiáng)對新技術(shù)、新理論、新材料、新工藝的介紹，結(jié)合該專業(yè)教師的科研課題，將所涉及到的最新科研、施工技術(shù)及項目管理方面的相關(guān)研究融合到課堂教學(xué)中，體現(xiàn)學(xué)科的前沿性。如在講解重力壩一章中，向?qū)W生介紹自密實混凝土、堆石混凝土等新型材料在水工建筑物中的應(yīng)用；在土石壩一章中，以清江水布埡水利樞紐工程為依托，向?qū)W生展示目前先進(jìn)的設(shè)計理念、施工工藝、監(jiān)測技術(shù)、分析理論及數(shù)值仿真技術(shù)等，開拓學(xué)生的視野，增強(qiáng)課程知識的前沿性。

（三）綜合采用多種教學(xué)方法

采用以課題教學(xué)為主的教學(xué)模式，同時引入專題討論、作業(yè)練習(xí)、論文研究、現(xiàn)場參觀等教學(xué)環(huán)節(jié)，注重多媒體的合理使用，促進(jìn)學(xué)生對水工建筑物相關(guān)知識的理解。

在課堂教學(xué)中，將傳統(tǒng)教學(xué)和現(xiàn)代化教學(xué)手段相結(jié)合，合理開發(fā)多媒體課件，使學(xué)習(xí)者能夠在一種輕松愉快的氣氛中完成學(xué)科知識的掌握和技能的訓(xùn)練，將教學(xué)模式變靜為動、變抽象為具體，便于學(xué)生對知識的理解、消化、積累。利用視頻、工程紀(jì)錄片等音像手段進(jìn)行直觀教學(xué)，安排學(xué)生觀看國內(nèi)外典型的工程片，如《長江三峽工程》《NG Megastructures： Hoover Dam》《超級工程：港珠澳大橋》《黑部的太陽》等。同時，根據(jù)視頻內(nèi)容，結(jié)合教學(xué)要求，設(shè)置相關(guān)的問題，引導(dǎo)學(xué)生積極參與討論。通過觀看視頻，增強(qiáng)學(xué)生對工程設(shè)計、施工、管理的理解與認(rèn)知，引導(dǎo)學(xué)生對工程的利與弊進(jìn)行深入的思考，強(qiáng)化學(xué)生的職業(yè)使命感。

針對水利工程中的熱點問題及學(xué)生關(guān)心的水工專業(yè)中的實際課題和疑問，課程教學(xué)中可設(shè)置專業(yè)學(xué)習(xí)討論環(huán)節(jié)，鼓勵每個學(xué)生積極發(fā)言，在討論中啟發(fā)思維。此外，可利用地域優(yōu)勢，帶領(lǐng)學(xué)生走出課堂，參觀珠江周邊的堤防、水閘等實際工程，增強(qiáng)學(xué)生對水工建筑物的感性認(rèn)識。如組織學(xué)生對大學(xué)城、黃埔大道等處的水閘及堤防進(jìn)行調(diào)研；組織學(xué)生參觀清遠(yuǎn)水利樞紐工程。現(xiàn)場調(diào)研與工程參觀，不僅能加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，同時也提高了他們發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力，收到了良好效果。

調(diào)整作業(yè)模式，適當(dāng)控制讓學(xué)生做有標(biāo)準(zhǔn)答案的封閉式作業(yè)，最好布置需要學(xué)生自己查找資料、分析資料得出結(jié)論和尋求答案的開放性題目，鼓勵學(xué)生撰寫具有創(chuàng)新性的小論文。

（四）考核方式的轉(zhuǎn)變

課程考核應(yīng)注重知識與技能的理解和應(yīng)用，不宜過多考查記憶性的內(nèi)容。采用過程考核+期末考核的形式，課程成績由兩部分組成，第一部分采用期末閉卷的形式，主要考查學(xué)生對基本知識的掌握和初步應(yīng)用情況，占總成績的60%；第二部分過程考核主要基于平時表現(xiàn)，主要考核學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對知識的應(yīng)用和獨立解決問題的能力。在此過程中，加強(qiáng)檢查與督促，詳細(xì)記錄學(xué)生平時的出勤、作業(yè)完成情況，測驗、課堂回答問題情況，以及小論文的創(chuàng)新性、學(xué)習(xí)主動性等，占總成績的40%。具體考核評分見表1。

三、結(jié)語

水工建筑物課程是水利水電工程專業(yè)的主要專業(yè)課之一，具有較強(qiáng)的綜合性。學(xué)生需在系統(tǒng)學(xué)習(xí)掌握材料力學(xué)、水力學(xué)、水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、土力學(xué)等專業(yè)課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，才能更好地學(xué)習(xí)理解水工建筑物課程知識。該課程涉及的知識面廣，內(nèi)容豐富，實踐性強(qiáng)，對學(xué)生專業(yè)知識的提升和職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)有較大的促進(jìn)作用。

在以往的教學(xué)實踐中，傳統(tǒng)教學(xué)模式未結(jié)合廣東地區(qū)的地域優(yōu)勢，忽略了對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。同時，由于課程考核方式不恰當(dāng)，應(yīng)試教育問題嚴(yán)重，影響了學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。對此，有必要采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，如調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，突出重點，培養(yǎng)學(xué)生正確運用知識的能力；教學(xué)中重視對實際應(yīng)用中較前沿知識的講解，開拓學(xué)生視野；采用多種教學(xué)方式，利用多媒體引入工程圖片、視頻等動畫，豐富教學(xué)內(nèi)容，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性；結(jié)合廣東地區(qū)的特點，以水閘改造、堤防加固等實際工程為載體，講授相關(guān)的專業(yè)知識，盡可能開展現(xiàn)場調(diào)研和工程參觀等實踐活動，提高學(xué)生的感性認(rèn)識與實踐能力；在考核方式上采取過程考核和期末考核相結(jié)合的形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力與創(chuàng)新意識，上述措施在教學(xué)中都起到了較好的作用。

鑒于課程的復(fù)雜性，現(xiàn)有教學(xué)仍存在一定的問題，有待于進(jìn)一步深入研究與探討。

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（編輯 王 宣）