《水力學(xué)》啟發(fā)式教學(xué)模式的探索研究

杜春艷，余關(guān)龍，陳宏，沈小雄，張春財(cái)，韓振英，李夢(mèng)成

摘要：《水力學(xué)》是水利工程和土木工程專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，在學(xué)科體系中起著承上啟下的關(guān)鍵作用，其工程應(yīng)用的內(nèi)容直接滲透到很多專(zhuān)業(yè)課程中，但其理論性很強(qiáng)，大部分內(nèi)容抽象而復(fù)雜，傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，學(xué)習(xí)效果較差。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我們進(jìn)行了多年啟發(fā)式教學(xué)的相關(guān)實(shí)踐，本論文從多年的啟發(fā)式教學(xué)的實(shí)踐中分析總結(jié)了一些頗有成效的方法和建議。

關(guān)鍵詞：水力學(xué)；啟發(fā)式；實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）46-0162-02

《水力學(xué)》是研究液體處于平衡狀態(tài)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律，探討并應(yīng)用這些規(guī)律解決工程實(shí)際問(wèn)題的一門(mén)學(xué)科。它是水利大類(lèi)和土木大類(lèi)各專(zhuān)業(yè)程體系中的核心課程，作為學(xué)科的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其工程應(yīng)用的內(nèi)容直接滲透到很多專(zhuān)業(yè)課程中，它對(duì)后續(xù)課程知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建起著中間橋梁的重要作用。同時(shí)，《水力學(xué)》是一門(mén)理論性很強(qiáng)的學(xué)科，其教學(xué)內(nèi)容大部分抽象而復(fù)雜，傳統(tǒng)的“注入式”教學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的灌輸，學(xué)生容易形成死記硬背現(xiàn)象，不能發(fā)揮主動(dòng)性，難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，并且難以維持學(xué)生持久的學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致課堂教學(xué)效率較低。因此，在《水力學(xué)》課堂教學(xué)中，如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生真正掌握好這門(mén)課程，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)、解決實(shí)際工程中的水力學(xué)問(wèn)題，獲取新知識(shí)和進(jìn)行科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，是值得我們不斷深入探究的課題。

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的興起，對(duì)創(chuàng)新型人才的需求日益迫切，“啟發(fā)式”教學(xué)作為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效手段正被廣泛地應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐[1]?！皢l(fā)式”教學(xué)法正是取代“注入式”教學(xué)法的一種較成功的教學(xué)方法，其核心在于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生的思維變得活躍，形成探究的欲望，在課堂上啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，不斷引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)思維活動(dòng)去理解教材，掌握知識(shí)和技能，從而找到解決問(wèn)題的途徑，并做到融會(huì)貫通，舉一反三，其教學(xué)理念與《水力學(xué)》課程的教學(xué)目的亦不謀而合，因此，探索并將“啟發(fā)式”教學(xué)模式應(yīng)用于《水力學(xué)》課程教學(xué)中具有重要意義。本教學(xué)研究小組通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐研究，總結(jié)如下四方面的經(jīng)驗(yàn)供探討。

一、課堂教學(xué)多樣化

《水力學(xué)》研究的是以水為代表的液體，由于水流運(yùn)動(dòng)多變，研究邊界條件復(fù)雜，水力學(xué)基本理論通常借助許多假定來(lái)簡(jiǎn)化復(fù)雜的問(wèn)題，因此公式中往往有許多系數(shù)待定，這給水力學(xué)教學(xué)帶來(lái)許多學(xué)生難以理解、感到疑惑的地方，學(xué)生的學(xué)習(xí)的積極性不高。在課堂教學(xué)上，我們不再把現(xiàn)成的概念、結(jié)構(gòu)和公式直接教給學(xué)生，而是重視學(xué)生內(nèi)因的啟動(dòng)，重視學(xué)習(xí)研究和學(xué)習(xí)指導(dǎo)，重視學(xué)生整體素質(zhì)的自主構(gòu)建和協(xié)調(diào)發(fā)展[2]，具體采用了如下幾種教學(xué)手段，穿插使用，有機(jī)結(jié)合。

1.構(gòu)建存疑-探究-釋疑的教學(xué)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程的問(wèn)題設(shè)計(jì)對(duì)老師提出了較高的要求。例如在講解作用在平面上的靜水總壓力時(shí)，教師先把“靜水奇象”的疑問(wèn)拋給學(xué)生，學(xué)生帶著好奇心將該節(jié)知識(shí)學(xué)完，然后再回到問(wèn)題，最后自己解決問(wèn)題。在講能量方程虹吸管的應(yīng)用時(shí)，先從學(xué)生小時(shí)候常玩的“虹吸管實(shí)驗(yàn)”引出問(wèn)題：水為什么能源源不斷地流出來(lái)？帶著疑問(wèn)學(xué)生學(xué)習(xí)探究的興趣倍增，最后能量方程的應(yīng)用讓學(xué)生的疑問(wèn)得到了徹底解答，紛紛表示，原來(lái)我們小時(shí)候就在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)啊。相信有這種啟發(fā)后，學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和記憶會(huì)更為深刻。

2.利用已學(xué)知識(shí)原理推導(dǎo)新公式。這個(gè)教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于公式的推導(dǎo)中，公式的推導(dǎo)章節(jié)本身比較枯燥，學(xué)生容易走神，因此對(duì)于這些章節(jié)由老師將教學(xué)過(guò)程分段，并提示學(xué)生回顧舊知識(shí)，然后由學(xué)生們來(lái)推導(dǎo)新的結(jié)論。例如在推導(dǎo)動(dòng)量方程的過(guò)程中，由學(xué)生根據(jù)中學(xué)所學(xué)的動(dòng)能定理自己到黑板上將一個(gè)時(shí)間段內(nèi)水流的動(dòng)能的變化推導(dǎo)出來(lái)，大大提高了學(xué)生的教學(xué)參與度和學(xué)習(xí)的積極性。

3.對(duì)于較難理解的知識(shí)點(diǎn)，采用課堂教學(xué)+微課相結(jié)合的方式。微課由老師對(duì)某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)結(jié)合實(shí)際現(xiàn)象和實(shí)際應(yīng)用制成直觀(guān)的小視頻[3]。例如在講解明渠非均勻流水面曲線(xiàn)的時(shí)候，先讓學(xué)生通過(guò)微課觀(guān)察不同類(lèi)型的水面曲線(xiàn)，思考出現(xiàn)不同水面曲面的可能原因，然后講解水面曲線(xiàn)的定性分析和定量計(jì)算，最后學(xué)生自己分析水面曲線(xiàn)的類(lèi)型，結(jié)合微課觀(guān)察到的結(jié)果，學(xué)生會(huì)恍然大悟，這個(gè)過(guò)程全程在調(diào)動(dòng)學(xué)生的探索興趣，取得了較好的教學(xué)效果。

4.留足課堂討論時(shí)間。每一次課均留出10分鐘左右的時(shí)間，讓學(xué)生提出問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)解答問(wèn)題，問(wèn)題先由其他同學(xué)解答，解答不出再由老師引導(dǎo)解答。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)多元化

目前大部分水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和演示型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)較單一，限制了學(xué)生思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，不利于學(xué)生素質(zhì)和能力的培養(yǎng)，也不適應(yīng)工程實(shí)際對(duì)工程技術(shù)人員的培養(yǎng)要求。

本教學(xué)研究小組進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在傳統(tǒng)的教學(xué)模式上增加了綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[4]。綜合性實(shí)驗(yàn)主要是集成了單一的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，采用不同的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)主要是要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可以利用現(xiàn)有的儀器裝置，也可以自己組裝實(shí)驗(yàn)裝置，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)可以得到學(xué)院和學(xué)校的經(jīng)費(fèi)支持，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，取得了較好的成效。

三、課外實(shí)踐工程化

水力學(xué)課程內(nèi)容安排中實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容不太突出，習(xí)題和例題與工程實(shí)際聯(lián)系不十分緊密，章節(jié)中相應(yīng)的工程實(shí)例應(yīng)用問(wèn)題較少，也沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的課程設(shè)計(jì)或綜合練習(xí)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力及向工程設(shè)計(jì)過(guò)渡起不到積極作用。因此，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力是當(dāng)前水力學(xué)教學(xué)改革的重要任務(wù)之一。在學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，結(jié)合工程實(shí)際，與水力學(xué)相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算要求學(xué)生自主完成，對(duì)于提升學(xué)生對(duì)水力學(xué)知識(shí)在工程中的應(yīng)用認(rèn)識(shí)大有裨益。

四、考核方式靈活化

降低課程考試分?jǐn)?shù)在總評(píng)中的比例，將課堂參與度、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行量化考核并一并計(jì)入總成績(jī)，提高學(xué)生的參與積極性和創(chuàng)新性。

實(shí)踐表明，水力學(xué)啟發(fā)式教學(xué)模式的應(yīng)用大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課程的興趣，活躍了課堂教學(xué)氛圍，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作技能和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)，水力學(xué)啟發(fā)式教學(xué)是一個(gè)不斷完善和探索的過(guò)程，在實(shí)踐中不斷積累好的模式，才能更好地提升教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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