以高素質(zhì)工程人才培養(yǎng)為目標(biāo)的“水力學(xué)”教學(xué)新模式研究

吳磊+呂宏興+馬孝義

摘 要：“水力學(xué)”是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，它是力學(xué)的一個分支。推進(jìn)“水力學(xué)”重難點(diǎn)的教學(xué)模式創(chuàng)新，提高水力學(xué)教學(xué)質(zhì)量，是高素質(zhì)綜合工程人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。文章將以學(xué)生為主體的教育理念貫穿到整個教學(xué)過程中，提倡和鼓勵學(xué)生開展自主性學(xué)習(xí)、探索性學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)，在理論與公式推導(dǎo)中融合國內(nèi)外先進(jìn)的工程水力學(xué)問題，使學(xué)生在科學(xué)思維結(jié)構(gòu)、知識體系上與國際前沿接軌，注重思想性、科學(xué)性、啟發(fā)性的引導(dǎo)，拓展部分學(xué)生編制及應(yīng)用數(shù)值計算軟件，初步形成本科生“水力學(xué)”課程分類培養(yǎng)與教學(xué)改革創(chuàng)新模式，以實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)工程專門人才培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：水力學(xué)；教學(xué)新模式；工程人才

中圖分類號：G640 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-4107（2017）12-0075-03

進(jìn)入21世紀(jì)以來，加強(qiáng)各類高素質(zhì)專門人才特別是拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，不僅是我國社會主義建設(shè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展、實(shí)施創(chuàng)新性國家發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑，也是我國高等教育改革和發(fā)展刻不容緩的重要戰(zhàn)略任務(wù)。2012年3月，教育部召開全面提高高等教育質(zhì)量工作會議，我國高等教育進(jìn)入以提高質(zhì)量為核心的內(nèi)涵式發(fā)展階段。高等學(xué)校力學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會（2012）指出，力學(xué)是各類工程技術(shù)的發(fā)展支柱，在培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識方面起著“地基”和“橋梁”作用?！八W(xué)”是力學(xué)的一個分支，是高等工科院校水利、土木、環(huán)境、機(jī)械、熱能、化工、礦山、冶金等諸多專業(yè)都需要掌握的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課[1]，是學(xué)生專業(yè)能力形成與未來職業(yè)發(fā)展必不可少的依托[2]。

“水力學(xué)”的任務(wù)是研究液體（主要是水）的平衡和機(jī)械運(yùn)動規(guī)律及其工程應(yīng)用[3]，它是流體力學(xué)的一部分，是建立在流體力學(xué)基礎(chǔ)之上的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程[4-6]，具有理論性強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)公式多、概念抽象、推導(dǎo)復(fù)雜且易混淆等特點(diǎn)[7-8]。同時，“水力學(xué)”具有對學(xué)生“高等數(shù)學(xué)”、“大學(xué)物理”、“工程力學(xué)”、“數(shù)值模擬”等課程知識要求較高的特點(diǎn)[9]。它不僅為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)提供理論基礎(chǔ)，而且注重實(shí)際應(yīng)用，具有極強(qiáng)的理論性與實(shí)踐性[10-11]。然而，在學(xué)習(xí)的過程中，“水力學(xué)”與其他各門力學(xué)課程一樣，一直以來都是學(xué)生認(rèn)為最為難學(xué)的課程之一：一是概念不易理解，二是公式記不住，三是考試成績不理想，四是知識掌握不透徹[12-14]。根據(jù)以人才培養(yǎng)為根本、以提高質(zhì)量為核心的本科教學(xué)理念，大學(xué)教育需要培養(yǎng)既具有堅實(shí)的基礎(chǔ)理論，同時又具有廣博知識、創(chuàng)新思想和較強(qiáng)實(shí)踐能力的創(chuàng)新型人才。因此，開展以高素質(zhì)工程專門人才培養(yǎng)為目標(biāo)的“水力學(xué)”課程教學(xué)新方法和新模式研究意義重大。

一、教改目標(biāo)與特色

（一）教改目標(biāo)

探索教改新思路，系統(tǒng)化“水力學(xué)”理論教學(xué)內(nèi)容，重視理論基礎(chǔ)，開展專題教學(xué)與對比分析式教學(xué)，引入并拓展部分學(xué)生積極嘗試水力學(xué)常見問題的數(shù)值計算方法，理論與實(shí)踐并重，因材施教，初步形成以高素質(zhì)專門人才培養(yǎng)為目標(biāo)的“水力學(xué)”課程教學(xué)創(chuàng)新模式。培養(yǎng)和造就拔尖創(chuàng)新人才，教育引導(dǎo)學(xué)生成長為崇尚科學(xué)、德才兼?zhèn)?、勇于?dān)當(dāng)、具有國際視野和創(chuàng)新能力的治學(xué)、治業(yè)、治國英才。

（二）需解決的教學(xué)問題

如何在各高?！八W(xué)”本科培養(yǎng)方案學(xué)時減少的情況下盡可能傳授更多的知識？如何與選修課“計算水力學(xué)”、“高等流體力學(xué)”、“環(huán)境水力學(xué)”等課程內(nèi)容很好地銜接？如何引入常見水力學(xué)問題的數(shù)模方法并拓展部分學(xué)生使用數(shù)模軟件？如何在“慕課（MOOC： Massive Open Online Course）”、“微課（MC：Micro Course）”等在線課程的沖擊下提高課堂教學(xué)質(zhì)量？如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的理解與交流能力、科學(xué)思維能力、管理能力、應(yīng)用分析能力、動手能力等基本工作能力？

（三）教改方案

為提高教學(xué)質(zhì)量，首先，完善教學(xué)大綱、試題庫、齊全的教學(xué)輔導(dǎo)材料、規(guī)范化的教學(xué)文件、檔案、資料管理，形成系統(tǒng)、完整的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系。其次，針對不同專業(yè)的學(xué)生，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和授課方式，學(xué)期開課前一定要了解班級學(xué)風(fēng)情況、學(xué)生特點(diǎn)等方面的細(xì)節(jié)問題，針對不同情況進(jìn)行教學(xué)安排，學(xué)得比較好的，要求可以更高些，如做些專題研究、數(shù)值計算研究；學(xué)得比較吃力的，只要達(dá)到教學(xué)基本要求就可以了。再次，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，強(qiáng)化水力學(xué)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力。最后，教學(xué)過程中主動開展教書育人工作，結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容，介紹一些“水力學(xué)”方面科學(xué)家的生平事跡，讓學(xué)生了解他們的成長過程、生活經(jīng)歷、研究問題的方法、科學(xué)作風(fēng)和學(xué)術(shù)上的成就，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新動力。

二、水力學(xué)課程教學(xué)新模式的構(gòu)建

結(jié)合“水力學(xué)”教學(xué)目標(biāo)和課程特點(diǎn)，以學(xué)生為主體，優(yōu)化學(xué)習(xí)過程，推進(jìn)因材施教，積極探索“水力學(xué)”教學(xué)新模式（圖1）。

1.積極推進(jìn)課程網(wǎng)站建設(shè)與網(wǎng)上互動。吸取國內(nèi)外“水力學(xué)”教材精華，調(diào)用多媒體信息，共享教學(xué)資源；采用包含文字、圖形、圖像、動畫、音頻、視頻等的教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生對水力學(xué)的興趣，開展教師網(wǎng)上答疑、討論、發(fā)揮教學(xué)QQ群功能。

2.采取多樣化考核方式。包含出勤、課堂積極性、課堂討論、隨堂筆試、網(wǎng)上測驗(yàn)、演示PPT、撰寫課程報告等多種考核方式。

3.開展專題教學(xué)。選擇學(xué)生感興趣且關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)的重、難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行專題講授。在理論推導(dǎo)中融合新的工程水力學(xué)思想，探索以工程案例為依托的教學(xué)方法，拓寬學(xué)生知識體系，堅持基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)與工程科學(xué)相互融合、協(xié)同創(chuàng)新。

4.開展對比分析式教學(xué)。對比法是幫助理解、增強(qiáng)記憶、培養(yǎng)學(xué)生積極思維的一種有效的教學(xué)方法。將相近的事物做對比，可找出其差異；將多個事物做對比，可尋找其相互聯(lián)系；將兩個印象不深的事物做反復(fù)比較后，兩者都理解和記住了。利用圖、表、動畫等形式對知識點(diǎn)進(jìn)行歸納和對比，通過比較學(xué)習(xí)、加深理解、增強(qiáng)記憶、不斷鞏固所學(xué)知識，提高水力學(xué)教學(xué)效果。