“水輪機(jī)原理”互動(dòng)式教學(xué)模式探索

呂文娟

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題，文章提出了將互動(dòng)式教學(xué)模式應(yīng)用于“水輪機(jī)原理”課程理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的新舉措，促使并激發(fā)學(xué)生積極參與到課程的教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造意識(shí)，增強(qiáng)課程的教學(xué)效果，為培養(yǎng)水電行業(yè)創(chuàng)新型人才奠定一定的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：互動(dòng)式教學(xué)；水輪機(jī)原理；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）30-0188-03

水電能源是目前世界上大力發(fā)展的清潔可再生能源，亦是我國(guó)能源中十分重要的組成部分，其人均占有量為世界人均占有量的55.1%。根據(jù)國(guó)家“十二五”規(guī)劃以及“十三五”規(guī)劃，將在保護(hù)生態(tài)基礎(chǔ)上有序大力開(kāi)發(fā)水電[1]。近年來(lái)，隨著我國(guó)水電行業(yè)的迅猛發(fā)展，水電工程事業(yè)國(guó)際化和經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，以及水電站新技術(shù)、新設(shè)備的不斷發(fā)展和應(yīng)用對(duì)水電行業(yè)的人才需求提出了更高的要求[2，3]。“水輪機(jī)原理”作為培養(yǎng)水電工程發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行管理與維護(hù)等高素質(zhì)復(fù)合型人才必不可少的專(zhuān)業(yè)主干課程，行業(yè)發(fā)展對(duì)其教學(xué)也提出了更高的要求。本文就其教學(xué)方法及過(guò)程進(jìn)行研究與探索。

“水輪機(jī)原理”課程是能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)（水力機(jī)械及工程方向）的核心專(zhuān)業(yè)課程，具有很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性、實(shí)踐性和系統(tǒng)性等特點(diǎn)，因此，在其教學(xué)環(huán)節(jié)中應(yīng)加重理論與實(shí)踐的相結(jié)合，以改善學(xué)生理論知識(shí)扎實(shí)而動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)薄弱的現(xiàn)象，以適應(yīng)行業(yè)人才發(fā)展需求[4，5，8]。本文將互動(dòng)式教學(xué)模式應(yīng)用于“水輪機(jī)原理”理論教學(xué)環(huán)節(jié)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的這一新舉措，大大提高了對(duì)教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”的要求，也對(duì)“教+學(xué)”提出了更新的挑戰(zhàn)。在互動(dòng)式教學(xué)方法中，教師的“動(dòng)”是指教師將知識(shí)按計(jì)劃分層次地傳授給學(xué)生，而學(xué)生的“動(dòng)”則是需要他們及時(shí)地將自己想要了解和掌握的知識(shí)點(diǎn)和相關(guān)信息反饋給老師，以形成雙方之間一個(gè)動(dòng)態(tài)的影響?；?dòng)式教學(xué)方法不僅可以很好地促進(jìn)師生之間的交流，也能大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)等，目前也已被各大高校試用于教學(xué)改革當(dāng)中[6，7]。

一、“水輪機(jī)原理”課程教學(xué)現(xiàn)狀及教學(xué)中存在的問(wèn)題

“水輪機(jī)原理”課程作為能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)（水機(jī)方向）的一門(mén)專(zhuān)業(yè)主干課程，其教學(xué)目的是讓學(xué)生初步理解并掌握水輪機(jī)的基本概念、工作原理、選型設(shè)計(jì)及水力設(shè)計(jì)方法等一般基本理論和基本技能，為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)提供必要的理論基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用工具，并且能夠運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去分析解決一些與工程實(shí)際相關(guān)的問(wèn)題，也為學(xué)生將來(lái)從事水力機(jī)組的設(shè)計(jì)與研發(fā)、水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的安裝和檢修以及相關(guān)管理工作打下基礎(chǔ)。因此，牢固掌握課程的基本內(nèi)容，透徹理解其原理及方法，是夯實(shí)學(xué)生專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)的關(guān)鍵。

目前，“水輪機(jī)原理”課程的教學(xué)模式可概括為四段串行模式，即“課前預(yù)習(xí)—課堂教師講授—實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)—課后教師評(píng)閱”。課前預(yù)習(xí)——普遍存在學(xué)生課前準(zhǔn)備不充分，預(yù)習(xí)不到位或者根本不預(yù)習(xí)，導(dǎo)致課堂教學(xué)效果不高，究其原因主要在于教師對(duì)學(xué)生課前預(yù)習(xí)的要求過(guò)于籠統(tǒng)或者教師自身對(duì)課前預(yù)習(xí)認(rèn)識(shí)的不足致使學(xué)生不重視課前預(yù)習(xí)或不知怎樣預(yù)習(xí)；課堂教師講授——即課堂理論教學(xué)，多采用灌輸式（填鴨式）教育，對(duì)初次接觸專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)生而言，對(duì)該課程的學(xué)習(xí)缺少客觀體驗(yàn)、實(shí)物認(rèn)知，結(jié)構(gòu)、理論抽象，不易理解，學(xué)生接受知識(shí)基本屬于“被動(dòng)接受”狀態(tài)，而由此帶來(lái)的一系列問(wèn)題將可能成為后續(xù)課程學(xué)習(xí)的障礙；實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)——即水輪機(jī)的模型試驗(yàn)，采用的是傳統(tǒng)驗(yàn)證性試驗(yàn)，即所有學(xué)生進(jìn)行完全相同的實(shí)驗(yàn)，按規(guī)定的理論知識(shí)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)踐，從理論知識(shí)到實(shí)踐成果的理解和掌握就是整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程學(xué)中生的主要收獲，老師則負(fù)責(zé)理論知識(shí)的講授，學(xué)生僅作為學(xué)習(xí)主體，而他們的創(chuàng)造性很難有機(jī)會(huì)去展示；最終教師是通過(guò)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)閱。這種方式雖然有助于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)較好的理解，但其不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和對(duì)課程及專(zhuān)業(yè)的興趣度，也體現(xiàn)不了學(xué)生的主體性，致使學(xué)生的創(chuàng)造性得不到鍛煉和提升。因此，“水輪機(jī)原理”課程的教學(xué)改革必須采用一種有效的方法，去激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性、創(chuàng)造性和創(chuàng)新性，以提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的課程教學(xué)產(chǎn)生積極的影響，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提升，以適應(yīng)行業(yè)人才發(fā)展需求[8-10]。

二、“水輪機(jī)原理”課程“互動(dòng)式”教學(xué)模式的探索

“互動(dòng)式教學(xué)模式”是一種以“培養(yǎng)學(xué)生自主意識(shí)和創(chuàng)新能力，讓學(xué)生愛(ài)學(xué)、會(huì)學(xué)、善學(xué)”為目標(biāo)的教學(xué)結(jié)構(gòu)模式[7]，是一個(gè)“教+學(xué)”兩個(gè)過(guò)程相互作用的整體性動(dòng)態(tài)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，教師的主導(dǎo)施教和學(xué)生的主體認(rèn)識(shí)是相輔相成的，兩者之間是“主體與主體”的平等關(guān)系，學(xué)生是認(rèn)識(shí)的主體，教師是整個(gè)活動(dòng)過(guò)程的組織者和指導(dǎo)者，兩者相互聯(lián)系，相互促進(jìn)，有序發(fā)展。師生關(guān)系得到調(diào)節(jié)，相互作用得以促進(jìn)，形成和諧的師生互動(dòng)、生生互動(dòng)情景，從而產(chǎn)生“教+學(xué)”共振、達(dá)到教學(xué)效果。因此，要實(shí)現(xiàn)真正意義上的互動(dòng)教學(xué)就要合理發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用。文中在“水輪機(jī)原理”課程的理論教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中對(duì)“互動(dòng)式教學(xué)模式”進(jìn)行了初步的探索。

1.理論課堂上啟發(fā)式與互動(dòng)式結(jié)合教學(xué)?！八啓C(jī)原理”的理論課在整個(gè)課程教學(xué)中占據(jù)主導(dǎo)地位，它是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程和后續(xù)課程的前提與基礎(chǔ)。如果采用傳統(tǒng)的“一問(wèn)一答”的“啟發(fā)式”教學(xué)法，往往只是一少部分主動(dòng)性較強(qiáng)和基礎(chǔ)較好的學(xué)生能夠得到“啟發(fā)”，而大多數(shù)學(xué)生基本不會(huì)去主動(dòng)響應(yīng)，這樣很容易形成理論部分“難以學(xué)懂”的印象，尤其是在水輪機(jī)工作原理（水輪機(jī)基本方程）和相似理論部分，數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程較為復(fù)雜，物理概念和工程概念之間的聯(lián)系也較為客觀，學(xué)生在理解上很容易出現(xiàn)瓶頸和思維斷點(diǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題，文章提出啟發(fā)式與互動(dòng)式聯(lián)合教學(xué)的方法，采用多媒體、視頻與傳統(tǒng)板書(shū)相結(jié)合的教學(xué)手段。具體的，在理論學(xué)習(xí)、原理推導(dǎo)及典型機(jī)組工作過(guò)程和相關(guān)問(wèn)題的講解中：首先，由教師對(duì)講解的知識(shí)點(diǎn)和問(wèn)題進(jìn)行“提綱式”分析，給出主要思路和相關(guān)背景知識(shí)，并對(duì)其中的關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置問(wèn)題；其次，要求學(xué)生進(jìn)行5～12分鐘的課堂練習(xí)，啟發(fā)學(xué)生思考問(wèn)題的同時(shí)提出問(wèn)題，同時(shí)，在學(xué)生進(jìn)行練習(xí)的過(guò)程中教師進(jìn)行走動(dòng)觀查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)每位學(xué)生遇到的各種難點(diǎn)并適時(shí)地提出一些引導(dǎo)性問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生作答，總結(jié)學(xué)生的觀點(diǎn)；最后，教師再進(jìn)行重點(diǎn)的分析與講解。這樣，在整個(gè)“教+學(xué)”的過(guò)程中，學(xué)生獲得了一個(gè)獨(dú)立思考的機(jī)會(huì)，他們可以毫無(wú)顧慮地向老師提問(wèn)并與老師、同學(xué)交流，極大地增加了他們的積極性和主動(dòng)性；同樣，在交流過(guò)程中老師也能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，幫助學(xué)生突破思維斷點(diǎn)，加深學(xué)生的印象，以達(dá)到事半功倍的效果。

除此之外，在理論教學(xué)的過(guò)程中，教師可以找一些國(guó)內(nèi)外的水電工程資料、各類(lèi)型水輪機(jī)結(jié)構(gòu)圖片、視頻展示給學(xué)生，啟發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，給學(xué)生增加一些工程概念，提高學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣，也便于更好地理解其基本原理，加深對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)的印象，為后續(xù)的實(shí)踐環(huán)節(jié)奠定良好的基礎(chǔ)。

2.網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的互動(dòng)討論。為了讓學(xué)生的主觀能動(dòng)性得以充分地發(fā)揮，使學(xué)能夠生積極參與到教學(xué)過(guò)程中，可以采用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化教育，體現(xiàn)時(shí)代性特征，創(chuàng)建課程教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)，如創(chuàng)建“水輪機(jī)原理”課程群，學(xué)生可在群內(nèi)發(fā)言、提問(wèn)，進(jìn)行自由的討論和交流，還能夠?qū)崿F(xiàn)課后作業(yè)的信息化管理，促使學(xué)生和教師互動(dòng)起來(lái)。另外，教師可以根據(jù)課程的進(jìn)度在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上對(duì)學(xué)生提出一些專(zhuān)業(yè)拓展性問(wèn)題，讓學(xué)生進(jìn)行分組討論，最后教師給出總結(jié)。這樣既可以徹底辯清學(xué)習(xí)中的一些不明確的知識(shí)點(diǎn)，又可以節(jié)省出課堂時(shí)間，讓學(xué)生在掌握課堂基礎(chǔ)內(nèi)容的基礎(chǔ)上了解課程的實(shí)際應(yīng)用背景、研究熱點(diǎn)和發(fā)展動(dòng)態(tài)等。例如：“水輪機(jī)原理”課程的教學(xué)中主要是以混流式和軸流式機(jī)組為主要研究對(duì)象進(jìn)行各知識(shí)點(diǎn)的講解，但是，隨著國(guó)家水能資源的不斷開(kāi)發(fā)，電網(wǎng)需求的變化，促使抽水蓄能機(jī)組、大型貫流式（燈泡式）機(jī)組等在電網(wǎng)中的應(yīng)用越來(lái)越多。因此，可以采用小組互動(dòng)的形式，讓各小組學(xué)生查閱去搜集目前我國(guó)在建的和擬建的上述各類(lèi)型機(jī)組，并整理分析各水電站選用該種水輪機(jī)的原因和其發(fā)展動(dòng)態(tài)等，形成相應(yīng)的“研究報(bào)告”，培養(yǎng)學(xué)生的科研探索性，為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新教育理念與研究性教學(xué)相融合提供參考。

3.互動(dòng)式實(shí)踐教學(xué)模式探索。實(shí)踐是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)的重要手段，也是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的重要手段?！八啓C(jī)原理”課程的專(zhuān)業(yè)性和實(shí)踐性很強(qiáng)，它包括多個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)：水輪機(jī)模型試驗(yàn)、水輪機(jī)實(shí)習(xí)（包括認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)）及水輪機(jī)設(shè)計(jì)（包括課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)）等。其中，水輪機(jī)模型試驗(yàn)是跟隨理論教學(xué)進(jìn)度動(dòng)態(tài)進(jìn)行的。在互動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，我們可將實(shí)驗(yàn)分為必做、選做和自行設(shè)計(jì)三類(lèi)。在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐過(guò)程中，教師和學(xué)生、教師和教師、學(xué)生和學(xué)生之間都必須進(jìn)行必要的及相互的討論與交流。通過(guò)研究性、綜合性實(shí)驗(yàn)及自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)加大學(xué)生自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)“教+學(xué)”過(guò)程中，教師只作為一個(gè)引導(dǎo)者和協(xié)助者，在必要的時(shí)候給予學(xué)生相應(yīng)的指導(dǎo)，學(xué)生作為主體，充分發(fā)揮其對(duì)知識(shí)的應(yīng)用、實(shí)踐能力以及動(dòng)手能力。水輪機(jī)實(shí)習(xí)和設(shè)計(jì)則是幫助學(xué)生熟悉并掌握水電站與水輪機(jī)結(jié)構(gòu)布置，使他們能夠?qū)?shū)本里學(xué)到的結(jié)構(gòu)與實(shí)際設(shè)備一一地對(duì)應(yīng)，把腦子里的“平面圖”轉(zhuǎn)變?yōu)椤傲Ⅲw圖”，弄清楚設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成、布置、連接及操作點(diǎn)實(shí)際位置等。以水輪機(jī)畢業(yè)實(shí)習(xí)為例，學(xué)生結(jié)束理論課程的學(xué)習(xí)之后，我們可以直接帶領(lǐng)學(xué)生去水電站現(xiàn)場(chǎng)參觀學(xué)習(xí)，學(xué)生可以通過(guò)與企業(yè)技術(shù)人員及帶隊(duì)老師的互動(dòng)交流得以理論聯(lián)系實(shí)際，將所學(xué)的理論知識(shí)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物作對(duì)比，了解水電站的全貌、水輪機(jī)在水電站中的核心地位以及水輪機(jī)的整體結(jié)構(gòu)等，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)尤其是水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分奠定基礎(chǔ)。那么，在這些環(huán)節(jié)中，教師、企業(yè)作為主要指導(dǎo)者，指導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到平面設(shè)計(jì)與實(shí)物結(jié)構(gòu)的認(rèn)知中，學(xué)生作為認(rèn)識(shí)的主題，須積極主動(dòng)地與教師進(jìn)行交流和討論，提高自己的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，為自己將來(lái)就業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。

三、結(jié)論

互動(dòng)式教學(xué)模式是以“啟動(dòng)—聯(lián)動(dòng)—能動(dòng)”為主線(xiàn)，以學(xué)生的主動(dòng)探索學(xué)習(xí)為主體，以教師啟動(dòng)為主導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力、發(fā)展學(xué)生的綜合素質(zhì)為中心，以?xún)?yōu)化課程教學(xué)模式，大范圍提高課程教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)，以動(dòng)腦為核心進(jìn)而拓展至動(dòng)口、動(dòng)手和動(dòng)筆等諸多互動(dòng)因素，以課堂上留給學(xué)生足夠的獨(dú)立思考時(shí)間和空間為主張，強(qiáng)調(diào)師生、生生交流提問(wèn)和自由探討的教學(xué)環(huán)節(jié)，立足引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)更多知識(shí)的教學(xué)過(guò)程?；?dòng)式教學(xué)模式將“教+學(xué)”有機(jī)地結(jié)合了起來(lái)，使得枯燥又抽象的“水輪機(jī)原理”課堂變得直觀、生動(dòng)、有趣，使機(jī)械的實(shí)驗(yàn)過(guò)程變得更有激情，也可以加深加強(qiáng)學(xué)生對(duì)“水輪機(jī)原理”基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解與應(yīng)用，能夠激發(fā)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，同時(shí)也可以促進(jìn)建立良好的師生關(guān)系，有效提高“水輪機(jī)原理”課程的教學(xué)效果。該方法也對(duì)其他專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)具有參考意義。

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