《水力學(xué)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

齊昕

摘 要：水力學(xué)是水利工程等相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容具有理論性強(qiáng)、教學(xué)枯燥、應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，通過(guò)分析水力學(xué)課程教學(xué)的實(shí)際情況，結(jié)合水力學(xué)課程的特點(diǎn)，在具體的教學(xué)中將生活常識(shí)融入水力學(xué)教學(xué)中，采用多樣化的教學(xué)手段，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)水力學(xué)課程改革與實(shí)踐進(jìn)行了探討，為水力學(xué)課程建設(shè)與改革提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)與示范。

關(guān)鍵詞：水力學(xué) 教學(xué)改革 問(wèn)題導(dǎo)向

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）09（c）-0241-02

1 《水力學(xué)》課程特點(diǎn)

水力學(xué)廣泛應(yīng)用于水利、土木、環(huán)保、化工、機(jī)械等許多行業(yè)，掌握水力學(xué)知識(shí)是從事這些行業(yè)的工程技術(shù)人員必備的基本要求。《水力學(xué)》課程是水利類專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，有著舉足輕重的地位。水力學(xué)課程的主要內(nèi)容是水流運(yùn)動(dòng)的基本概念、基本理論和分析方法、靜止?fàn)顟B(tài)下水流規(guī)律、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并且能運(yùn)用水力學(xué)規(guī)律對(duì)常見(jiàn)的水力設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，為水力工程的勘測(cè)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)行管理提供科學(xué)依據(jù)[1-2]。

水力學(xué)是一門技術(shù)科學(xué)，它是理論性、實(shí)踐性、運(yùn)用性均較強(qiáng)的課程，基本概念多、經(jīng)驗(yàn)公式多、綜合性強(qiáng)、工程實(shí)踐性強(qiáng)。

2 《水力學(xué)》課程教學(xué)存在的問(wèn)題

2.1 課時(shí)壓縮成為趨勢(shì)

我校水利類專業(yè)《水力學(xué)》課程當(dāng)前雖采用的是高職專門教材，但教材多因循本科教材，沿用本科教學(xué)模式，特別是教材中存在大量公式的理論推導(dǎo)，過(guò)多而繁瑣的公式推導(dǎo)對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)提出了較高的要求。但是隨著高職教育的改革與發(fā)展，課程設(shè)置和學(xué)時(shí)分配發(fā)生了重大的變化，該課程的課時(shí)不斷地被壓縮，從原來(lái)的72學(xué)時(shí)變成現(xiàn)在的48學(xué)時(shí)，甚至有些專業(yè)只有32課時(shí)，但是教學(xué)內(nèi)容仍然追求大而全，這就要求老師在較少的學(xué)時(shí)數(shù)下講授較多的內(nèi)容，課堂信息量過(guò)大，學(xué)生短時(shí)間內(nèi)很難接受，更談不上對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用了，使得難于實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

2.2 缺少實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境

水力學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于掌握水力學(xué)知識(shí)來(lái)說(shuō)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，但是由于原有的水力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備在搬遷新校區(qū)的過(guò)程中全部損毀，新設(shè)備也沒(méi)有購(gòu)置，因此這幾年都沒(méi)有再開設(shè)水力學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，使得不論是教師還是學(xué)生都存在重視理論學(xué)習(xí)而忽視水力學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)動(dòng)手不重視，嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)效果。水力學(xué)的學(xué)習(xí)離不開各種各樣的水工建筑物，但是受到各種因素的限制，學(xué)生很難有機(jī)會(huì)能直接看到水工建筑物的過(guò)流情況，缺少感性認(rèn)識(shí)。

2.3 教學(xué)內(nèi)容沒(méi)有針對(duì)性

教學(xué)過(guò)程中，不同的專業(yè)對(duì)教學(xué)內(nèi)容千篇一律，沒(méi)有進(jìn)行針對(duì)性的選擇教學(xué)內(nèi)容，不能很好地結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)及實(shí)際工程特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)。而學(xué)生進(jìn)入大學(xué)的學(xué)習(xí)目標(biāo)和任務(wù)不夠明確，還依然習(xí)慣于高中的“填鴨式、老師后面催著”的教育模式，學(xué)生的學(xué)習(xí)很被動(dòng)，甚至有的學(xué)生到大三還不知道自己的專業(yè)方向，更何況一門兩門專業(yè)課的重要性。沒(méi)有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，就不會(huì)有主動(dòng)的學(xué)習(xí)勁頭，教學(xué)效果很難提高。

2.4 學(xué)生沒(méi)有學(xué)習(xí)主動(dòng)性

學(xué)生在學(xué)的過(guò)程中，以教材為綱，課后學(xué)生很少積極主動(dòng)地去學(xué)，課堂上教師也是照本宣科，學(xué)生很少做筆記，教師很賣力地講，而臺(tái)下的學(xué)生甚至聽得很痛苦，學(xué)生沒(méi)有真正地參與到課堂中來(lái)，整個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程很被動(dòng)，缺少學(xué)習(xí)的激情[3-4]。

3 課程改革與實(shí)踐

3.1 以問(wèn)題為導(dǎo)向設(shè)計(jì)教學(xué)案例

水力學(xué)知識(shí)中有很多公式和現(xiàn)象都是從日常生活或工程中總結(jié)、抽象得到的。打破學(xué)科界限，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組和優(yōu)化，以問(wèn)題為導(dǎo)向設(shè)計(jì)水力案例，將日常生活和工程實(shí)例緊密聯(lián)系。水力學(xué)的知識(shí)既能解決水利工程中的水力問(wèn)題，同時(shí)也跟日常生活緊密相關(guān)，運(yùn)用水力學(xué)的知識(shí)能夠解釋很多生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象[4]。

通過(guò)收集整理各種生活中與水力學(xué)有關(guān)的案例，將原來(lái)教材上比較難懂的工程案例轉(zhuǎn)變?yōu)樯畎咐＠?，教材中講到計(jì)算水泵安裝高度的例題，同學(xué)們對(duì)題目的應(yīng)用場(chǎng)景比較難理解，如果將題目改成是學(xué)生自己家里要修一口井抽水到屋頂水箱，問(wèn)水泵應(yīng)該安裝在哪個(gè)位置，這樣學(xué)生有了比較感性的應(yīng)用場(chǎng)景，也很好奇為什么水泵不能隨意安裝，由此使學(xué)生能將所學(xué)的知識(shí)用于解決身邊的問(wèn)題，學(xué)生獲得成就感。在講解虹吸管原理的時(shí)候，現(xiàn)場(chǎng)演示如何將杯子的水用一根軟管引流到杯外，能夠吸引學(xué)生的注意力，學(xué)生都愿意自己親自動(dòng)手試驗(yàn)。

3.2 量身定制實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，開展現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)

充分利用校內(nèi)即將建成的水利工程管理仿真實(shí)訓(xùn)中心，量身定制實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，開展現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)，并開展水力試驗(yàn)，增加課外輔導(dǎo)環(huán)節(jié)。

學(xué)生可以自由參觀水工模型的放水實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己測(cè)量各種尺寸，測(cè)量流速、流量，并通過(guò)理論計(jì)算進(jìn)行對(duì)照，從中理解水力學(xué)各種公式的運(yùn)用場(chǎng)景。

3.3 建設(shè)虛擬三維水力學(xué)應(yīng)用場(chǎng)景

水力學(xué)教材中的各種圖形均是平面二維的線條組成，對(duì)水和周圍環(huán)境的表達(dá)不形象，在教學(xué)中學(xué)生有時(shí)甚至不知道水在哪里，為了克服這些問(wèn)題，課程組開發(fā)了三維虛擬水力學(xué)應(yīng)用模型，將教材中的各種圖形、例題都通過(guò)三維形式展示出來(lái)，學(xué)生能看到水流和周圍環(huán)境，通過(guò)對(duì)照，使學(xué)生能感受到水力學(xué)知識(shí)所解決的水力學(xué)問(wèn)題場(chǎng)景，由原來(lái)的二維場(chǎng)景變成形象的三維場(chǎng)景，學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)增強(qiáng)了，反過(guò)來(lái)對(duì)水力學(xué)的規(guī)律更好理解。

3.4 改變傳統(tǒng)的大班教學(xué)模式

水力學(xué)課程一般都是在第二、第三學(xué)期開設(shè)，教務(wù)處為了排課、班級(jí)管理等原因，通常是安排大班教學(xué)。對(duì)于水力學(xué)課程來(lái)說(shuō)，學(xué)生人數(shù)多，部分班級(jí)可能到達(dá)90人以上，將影響課堂管理和教學(xué)效果，尤其是實(shí)驗(yàn)、討論的時(shí)候。

3.5 改革教學(xué)內(nèi)容組織方式

水力學(xué)的概念多、公式多，如果按照教材的編寫順序進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生容易學(xué)了后面的忘了前面的，因此對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組和優(yōu)化。除了可以按照水流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為水靜力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)這種分類外，還可以分為理論和應(yīng)用兩部分。因此在講授時(shí)要特別強(qiáng)調(diào)剛學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用性，而不是等所有的規(guī)律講完了再去講應(yīng)用。endprint

例如：在講完了平面壁靜水總壓力公式的時(shí)候，馬上舉出與之密切相關(guān)應(yīng)用案例，而不是接著講曲面壁的靜水總壓力。對(duì)于一些由經(jīng)驗(yàn)公式演變而來(lái)的水力學(xué)規(guī)律，要注重歸納總結(jié)公式的相通之處，例如沿程水頭損失的公式和明渠均勻流的流量公式都是從謝才公式推導(dǎo)演變而來(lái)，所以在講解沿程水頭損失公式的時(shí)候就可以融合一定的明渠的知識(shí)點(diǎn)。對(duì)于堰流、閘孔出流等較為復(fù)雜的水力計(jì)算，不能拘泥于教材上的幾個(gè)公式，應(yīng)該結(jié)合《水力計(jì)算手冊(cè)》等工程中常用的工具書進(jìn)行介紹，讓學(xué)生懂得利用工具書查找相關(guān)內(nèi)容。

3.6 健全循序漸進(jìn)的“問(wèn)、學(xué)、訓(xùn)”的教學(xué)模式

改革教學(xué)方法、手段，打破以往的結(jié)論式的教學(xué)模式，以“問(wèn)題導(dǎo)向”作為切入點(diǎn)，健全循序漸進(jìn)的“問(wèn)、學(xué)、訓(xùn)”的教學(xué)模式。

“問(wèn)、學(xué)、訓(xùn)”的教學(xué)模式，“問(wèn)”是在課前先提出各種與所需知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的日常生活問(wèn)題，讓學(xué)生在課外自己收集資料、根據(jù)已有知識(shí)提出解決問(wèn)題的方法，讓學(xué)生對(duì)生活有更多思考，了解自身的不足；“學(xué)”是學(xué)生帶著疑問(wèn)學(xué)習(xí)各種知識(shí)點(diǎn)，對(duì)照自己的想法，進(jìn)一步理解各種知識(shí)；“訓(xùn)”是在學(xué)完對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)后，根據(jù)提供的應(yīng)用場(chǎng)景，利用水力學(xué)知識(shí)解決身邊的問(wèn)題，同時(shí)結(jié)合水力學(xué)實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)知識(shí)。

“問(wèn)、學(xué)、訓(xùn)”的教學(xué)模式，符合人由感性到理性、由現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)識(shí)過(guò)程。增強(qiáng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解釋現(xiàn)實(shí)、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考和實(shí)踐能力，提高教學(xué)效果。

3.7 加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算

水力學(xué)的公式多，各種參數(shù)嵌套在一起，傳統(tǒng)課堂中碰到具體計(jì)算的時(shí)候通常都是以符號(hào)代替，沒(méi)有最終計(jì)算出結(jié)果，或者是直接告訴學(xué)生得數(shù)，學(xué)生缺少自己動(dòng)手計(jì)算的過(guò)程，這樣給學(xué)生的一個(gè)印象就是以為結(jié)果數(shù)量不重要，因此在解題時(shí)常常懂得寫公式，但是卻不會(huì)計(jì)算，缺少對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析判斷[5-7]。

加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)使用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算，在教學(xué)中，讓學(xué)生直接利用計(jì)算機(jī)編寫計(jì)算公式、帶入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)計(jì)算結(jié)果分析判斷各種參數(shù)的選取是否合理，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)各種計(jì)算方法的理解。對(duì)一些對(duì)編寫程序有興趣的學(xué)生，安排學(xué)生自己編寫計(jì)算程序，還能形成你追我趕的學(xué)習(xí)氛圍。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)近幾年的教學(xué)實(shí)踐表明，通過(guò)教學(xué)內(nèi)容、方法和手段創(chuàng)新，健全循序漸進(jìn)的“問(wèn)、學(xué)、訓(xùn)”的教學(xué)模式，在學(xué)時(shí)總量減少的情況下，使教學(xué)更有針對(duì)性和實(shí)踐性，提升學(xué)生學(xué)習(xí)目的性、主動(dòng)性，有效提高學(xué)生的工程實(shí)踐素質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力。

參考文獻(xiàn)

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