環(huán)境工程專業(yè)水力學(xué)教學(xué)改革探討

王 振，范世鎖，王 毅，樊 霆，湯 婕

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，安徽 合肥 230036）

環(huán)境工程專業(yè)水力學(xué)教學(xué)改革探討

王 振，范世鎖，王 毅，樊 霆，湯 婕

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，安徽 合肥 230036）

分析了水力學(xué)的課程特點及教學(xué)現(xiàn)狀，以筆者自身的教學(xué)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，緊密圍繞所在單位的辦學(xué)定位，結(jié)合環(huán)境專業(yè)課程的需要，在教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法改革上進行了一系列的探討，以期將該門課程的建設(shè)與改革引向深入，進而為其他相關(guān)的環(huán)境類專業(yè)課程奠定基礎(chǔ).

環(huán)境工程；水力學(xué)；教學(xué)改革

1 引言

水力學(xué)是一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，具有很強的理論性和實踐性.對于環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生而言，可通過學(xué)習(xí)水力學(xué)，研究污染物在水體中混合輸移的規(guī)律，為水質(zhì)評價與預(yù)報、水質(zhì)規(guī)劃與管理、排污工程的規(guī)劃設(shè)計以及水資源的合理提供基本依據(jù)[1].然而，由于該門課程具有理論內(nèi)容多且涉及的概念較為抽象等特點，使得學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)興趣不大，學(xué)習(xí)水力學(xué)的積極性亦很低.鑒于此，結(jié)合所授專業(yè)特點對水力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法進行優(yōu)化，讓理論性較強水力學(xué)課程變得生動、易理解，全面培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，已成為水力學(xué)教學(xué)過程中值得思考的問題.

2 水力學(xué)課程的特點

水力學(xué)是力學(xué)的一個分支，其研究對象是液體（主要是水），研究內(nèi)容主要包括液體的平衡規(guī)律及其運動規(guī)律兩部分[2].在安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，水力學(xué)通常開設(shè)于環(huán)境工程專業(yè)的大二階段.在教學(xué)過程中，大多數(shù)學(xué)生對水力學(xué)的評價是“難學(xué)”.之所以會有如此評價，主要是因為水力學(xué)具有以下特點：

2.1 理論性、邏輯性強

該課程涉及到了較多的理論與經(jīng)驗公式，這些公式都是在一定的前提條件下利用數(shù)學(xué)工具推導(dǎo)而得出的.上述公式的應(yīng)用范圍有嚴格的限定，推導(dǎo)過程亦非常嚴謹，進而使得水力學(xué)課程具有較強的理論性和邏輯性.

2.2 應(yīng)用性、實踐性強

水力學(xué)課程具有很強的應(yīng)用性和實踐性，該課程中的諸多知識點都是從實際生活和生產(chǎn)當(dāng)中總結(jié)、抽象獲得的，而得到的諸多理論公式和經(jīng)驗公式又可指導(dǎo)實際生產(chǎn)和生活中的諸多問題.另外，水力學(xué)課程作為一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，在水污染控制工程、給水工程和管網(wǎng)設(shè)計等后續(xù)環(huán)境工程專業(yè)課程中都有大量應(yīng)用.

3 當(dāng)前水力學(xué)教學(xué)過程中存在的弊端

當(dāng)使用傳統(tǒng)教學(xué)方法對環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生教授水力學(xué)時，主要存在以下弊端.

3.1 忽視實踐、缺乏動手能力，實驗教學(xué)類型單一

筆者在水力學(xué)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍存在重理論學(xué)習(xí)輕實驗操作的問題，此種學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方法會直接影響到學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)效果.另一方面，當(dāng)前的實驗課程主要以驗證性實驗為主，創(chuàng)新性和綜合性試驗項目卻較為缺乏，此問題直接影響到了學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)[3].

3.2 課程教學(xué)方法呆板、學(xué)生思考空間不足

隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，多媒體教學(xué)迅速被高校廣泛采用，水力學(xué)課程亦普遍使用多媒體的教學(xué)手段進行課堂授課.然而，很多教師在使用多媒體手段教授水力學(xué)的同時，卻完全忽視或否定了傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”教學(xué)手段，沒有將兩種教學(xué)手段進行有機地結(jié)合，課程教學(xué)方法呆板，課堂內(nèi)容枯燥無味，使很多學(xué)生在學(xué)習(xí)水力學(xué)時出現(xiàn)了“聽課很累”的感覺.

3.3 教材體系與高校的辦學(xué)定位不符

對于安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)這種農(nóng)科類高校而言，其環(huán)境類專業(yè)應(yīng)密切關(guān)注當(dāng)前農(nóng)村環(huán)境污染的熱點問題，相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程的講授也應(yīng)與上述熱點相結(jié)合，體現(xiàn)出農(nóng)科類高校水力學(xué)課程的特色.然而，通過筆者調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大部分農(nóng)科類高校（包括安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)）在選擇水力學(xué)教材時，篩選標(biāo)準(zhǔn)和很多工科類高校雷同，并未體現(xiàn)出高校自身的辦學(xué)特色[4].在授課過程中，教師使用的教案中的內(nèi)容則是重演繹且詳推導(dǎo)，相關(guān)知識點的應(yīng)用則被弱化甚至被忽視.

3.4 教材內(nèi)容與專業(yè)特色嚴重偏離

專業(yè)類別不同，水力學(xué)課程教學(xué)的側(cè)重點亦應(yīng)隨之變化.譬如環(huán)境工程專業(yè)，學(xué)生一方面要著重掌握該門課程中的基本概念和理論，另一方面還應(yīng)重點學(xué)習(xí)堰流、滲流和明渠均勻流等相關(guān)課程內(nèi)容，教師亦要從專業(yè)角度結(jié)合實例進行闡述.目前國內(nèi)的部分水力學(xué)教材在設(shè)定教學(xué)內(nèi)容時，已經(jīng)考慮到了不同專業(yè)之間的區(qū)別，但其內(nèi)容與專業(yè)仍有所偏離，重點亦不夠突出.

4 水力學(xué)改革的工作重點

筆者認為，對于安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)這種農(nóng)科類高校而言，應(yīng)從以下三個方面開展水力學(xué)教學(xué)改革工作：

（1）制訂出適合農(nóng)科類高校環(huán)境工程專業(yè)特點的水力學(xué)課程理論與實驗教學(xué)體系；

（2）本著學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教育理念，引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性與創(chuàng)造性；

（3）豐富教學(xué)方法與手段，將多相專業(yè)知識能力進行糅合，以期提高學(xué)生的綜合素質(zhì).

4.1 課堂教學(xué)的改革建議

4.1.1 改革教學(xué)內(nèi)容

4.1.1.1 重視備課環(huán)節(jié)，嚴抓課堂教學(xué)

沒有認真的備課，就不可能達到預(yù)期的課堂教學(xué)效果.在進行課堂教學(xué)之前，需細心準(zhǔn)備教學(xué)過程中的各個細節(jié)，做到高標(biāo)準(zhǔn)、嚴要求，進而才能獲得良好的教學(xué)效果.另一方面，課堂教學(xué)須嚴抓，教師在課堂教學(xué)過程中應(yīng)突出教學(xué)重點，對重點內(nèi)容要做到溫故知新、鞏固提高，使學(xué)生能夠有的放矢，形成正確的思考和分析問題的思路.

4.1.1.2 結(jié)合環(huán)境專業(yè)特色調(diào)整和精簡教學(xué)內(nèi)容

作為農(nóng)科類高校環(huán)境工程專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，水力學(xué)課程的基本理論部分可與其他工科專業(yè)相同，但其應(yīng)用部分則應(yīng)該充分結(jié)合本專業(yè)的特色，從教學(xué)內(nèi)容、示例和習(xí)題等各個方面均應(yīng)該有所側(cè)重.另一方面，水力學(xué)的某些課程內(nèi)容可在結(jié)合專業(yè)特色的基礎(chǔ)上進行精簡，為了能夠更好地使該門課程與后續(xù)專業(yè)課程銜接，應(yīng)使學(xué)生強化對課程中某些基本概念與原理的理解和應(yīng)用，而對于上述概念和原理的數(shù)理論證過程，則可適當(dāng)弱化.另外，對于一些與專業(yè)聯(lián)系不緊密的內(nèi)容，在授課過程中可將其刪除.

4.1.1.3 精心篩選相關(guān)的示例和習(xí)題

為了提高課堂理論教學(xué)的效果，教師在授課過程中，應(yīng)在講述完一個知識點后輔以相應(yīng)的典型示例以強化學(xué)生對相應(yīng)知識點的理解和掌握程度，而在每一節(jié)/章結(jié)束后亦應(yīng)選配適當(dāng)數(shù)量的習(xí)題以鞏固教學(xué)效果.在典型示例和習(xí)題的選配過程中，應(yīng)注意：在結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)特色的前提下，示例和習(xí)題應(yīng)圍繞相關(guān)的知識點逐步展開，且盡量結(jié)合生產(chǎn)或生活中的實際內(nèi)容，以期使學(xué)生能夠加深對相應(yīng)知識點的理解程度，并能夠?qū)⑵潇`活運用.

4.1.2 改革教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段

4.1.2.1 教學(xué)方法多樣化

在課堂教學(xué)過程中，教學(xué)方法應(yīng)根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容而變化.例如，對于以公式推導(dǎo)為主的教學(xué)內(nèi)容而言（如連續(xù)性方程、伯努利方程和動量方程等），“板書+講授”便是一種適宜的教學(xué)方式，可使學(xué)生較為熟練地掌握相關(guān)公式的推導(dǎo)過程，在此過程中也有助于鍛煉學(xué)生的思維能力以及分析問題的能力；而對于某些比較抽象的概念（如微團、流線、層流和湍流等），教師則宜以多媒體手段為主進行相應(yīng)的動畫演示，還可借助相關(guān)的裝置進行實驗演示，由此可使學(xué)生較為容易的接受和理解上述概念，使原本晦澀難懂的一些知識點變得通俗易懂[5].此外，在課堂教學(xué)過程中，教師還可根據(jù)實際情況嘗試多種教學(xué)方法（如啟發(fā)式教學(xué)、互動式教學(xué)等），將其與傳統(tǒng)教學(xué)方法有機結(jié)合，從而有助于活躍課堂氣氛，加大課堂教學(xué)容量，優(yōu)化教學(xué)效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的積極性.

4.1.2.2 課程評價與考核體系標(biāo)準(zhǔn)多樣化

在傳統(tǒng)的水力學(xué)教學(xué)過程中，授課教師通常會在課堂上布置一定量的水力學(xué)作業(yè)，隨后定期將學(xué)生的作業(yè)收取以便進行檢查和批改.這種方法具有諸多弊端，主要表現(xiàn)有：（1）教師與學(xué)生缺乏交流，使得教師無法及時且全面地了解學(xué)生對相關(guān)知識點的掌握情況；（2）作業(yè)返回后，學(xué)生并未對其中的錯誤予以足夠的重視，且經(jīng)常不予糾正；（3）部分學(xué)生以應(yīng)付的心態(tài)完成作業(yè)，經(jīng)常會出現(xiàn)抄襲以及提交延遲的現(xiàn)象；（4）教師的作業(yè)批改量較大，有時會出現(xiàn)作業(yè)返回不及時的情況.鑒于此，可將“面對面交流”式批改作業(yè)法[6]引入水力學(xué)的教學(xué)過程.此種方法首先要求學(xué)生在規(guī)定的時間里保質(zhì)保量地完成作業(yè)，隨后在教師的帶領(lǐng)下組織學(xué)生進行交流，讓學(xué)生根據(jù)教師的講解互相檢查作業(yè)；當(dāng)學(xué)生的作業(yè)中出現(xiàn)錯誤時，可在相應(yīng)的位置進行標(biāo)注，以便提醒和督促學(xué)生改正；上述步驟完成后，學(xué)生再將作業(yè)交于教師，由教師詳細檢查和記錄學(xué)生的作業(yè)完成情況.以此為前提，學(xué)生的作業(yè)完成情況便可作為其平時成績的重要依據(jù).此方法可使教師有充裕的時間與學(xué)生進行交流，也有利于學(xué)生對課堂內(nèi)容進行及時的復(fù)習(xí)和鞏固，抄襲和應(yīng)付作業(yè)的現(xiàn)象可明顯減少，教師作業(yè)批改量大、作業(yè)返回不及時的問題亦可得以緩解.另外，水力學(xué)課程傳統(tǒng)的考試方式亟需變革，應(yīng)結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)特點，重點考察學(xué)生對水力學(xué)理論的應(yīng)用.為此，該門課程的考核可采用多元化考試模式.教師在授課過程中，可將課程考核分為平時成績和期末成績2個部分.其中，期末考試可以采用多種考試形式，盡量將過去單純的記憶、技巧性考試改為理解力、邏輯思維能力和創(chuàng)造能力等多種能力的考核.

4.2 實驗教學(xué)的改革建議

實驗教學(xué)是水力學(xué)課程的重要組成部分.應(yīng)立足于環(huán)境工程專業(yè)的特點，并結(jié)合所在單位的實際情況，重點在實驗教學(xué)和學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面進行探索和改革實踐.首先，應(yīng)根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)對水力學(xué)課程的要求及其側(cè)重點，制定合理的實驗教學(xué)大綱，形成基礎(chǔ)性實驗、綜合性或設(shè)計性實驗有機結(jié)合的實驗教學(xué)體系；而后，在該體系之下，使學(xué)生一方面能夠加深對水力學(xué)中相關(guān)基本概念和基本原理的理解和掌握，熟悉水力學(xué)基本實驗儀器的使用方法，掌握基本的實驗技能和科學(xué)實驗的基本方法，另一方面還能夠培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用于實際的能力以及創(chuàng)新能力.為了進一步提高實驗教學(xué)的效果，相關(guān)實驗平臺應(yīng)激勵學(xué)生提出新創(chuàng)意，自行設(shè)計并開發(fā)新的實驗研究內(nèi)容.

5 結(jié)論

筆者以本身的教學(xué)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，緊緊圍繞安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)的辦學(xué)定位，結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)的課程需要，遵照邊改革、邊完善、邊發(fā)展的原則，期望將水力學(xué)系列課程的建設(shè)與改革引向深入，為其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，最終實現(xiàn)真正的“因材施教”.

〔1〕劉曉東,姚琪,薛紅琴,褚克堅,胡進.環(huán)境水力學(xué)反問題研究進展[J].水科學(xué)進展,2009,20(6):885-893.

〔2〕楊永全.現(xiàn)代工程水力學(xué)[J].西南民族學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2001,27(3):253-257.

〔3〕趙明登,曾玉紅,槐文信,詹才華,張曉元.水力學(xué)綜合性設(shè)計性創(chuàng)新性實驗系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].高等理科教育,2010（6）:115-117.

〔4〕裴國霞.水力學(xué)課程教學(xué)模式的改革與實踐[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2000,2(3):39-41.

〔5〕胡光順,葉延君.多媒體教學(xué)的利弊和應(yīng)對策略[J].中國科技信息,2005（13）:481.

〔6〕周福美.讓作業(yè)批語富有人性化[J].科技資訊,2012（06）: 228.

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