面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的水力學(xué)課程教學(xué)改革

張升堂

摘要：水力學(xué)是水利類工科專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。近年來(lái)隨水利類專業(yè)培養(yǎng)模式不斷調(diào)整變化，水力學(xué)課程教學(xué)各環(huán)節(jié)也相應(yīng)做出調(diào)整。目前面對(duì)工程教育專業(yè)認(rèn)證欲接軌世界同類課程教育，結(jié)合課程特點(diǎn)及專業(yè)要求，分析水力學(xué)課程教學(xué)過(guò)程中存在問(wèn)題，提出了進(jìn)行水力學(xué)課程教學(xué)改革的思路與理念。

關(guān)鍵詞：工程教育專業(yè)認(rèn)證；水力學(xué)；課程改革；水利類專業(yè)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）52-0085-02

一、前言

工程教育專業(yè)認(rèn)證體系是遵從《華盛頓協(xié)議》多邊互認(rèn)工程教育本科專業(yè)學(xué)位，認(rèn)可工程教育資格，推動(dòng)工程學(xué)位互認(rèn)和工程技術(shù)人員的國(guó)際范圍流動(dòng)[1]。工程教育專業(yè)認(rèn)證體系通用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)要通過(guò)其認(rèn)證專業(yè)的課程體系進(jìn)行了規(guī)范。水力學(xué)為技術(shù)基礎(chǔ)課，注重于工程實(shí)際水流現(xiàn)象的分析和計(jì)算，有很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)性[2]。為適應(yīng)工程教育專業(yè)認(rèn)證，水力學(xué)課程應(yīng)做出改革調(diào)整。

水利類專業(yè)專門(mén)培養(yǎng)在地表水和地下水資源的勘探、評(píng)價(jià)、開(kāi)發(fā)、管理及其工程設(shè)計(jì)、施工等方面的工程技術(shù)人才。目前我國(guó)在水利類專業(yè)學(xué)科體系齊全，教育水平在世界范圍內(nèi)名列前茅，為國(guó)家培養(yǎng)了大批的人才。但是隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)步，各種新興媒體技術(shù)的沖擊，以及綜合素質(zhì)人才培養(yǎng)要求等的需求，原有的學(xué)科培養(yǎng)系統(tǒng)不能滿足要求，所以近年來(lái)對(duì)課程體系進(jìn)行了改革，現(xiàn)正處于改革調(diào)整期后的適應(yīng)階段。筆者有幸從事水力學(xué)教學(xué)多年，為水文與水資源工程、水力工程、水力電力設(shè)備、給水與排水等工程類專業(yè)講授水力學(xué)課程，同時(shí)又留學(xué)美國(guó)亞利桑那大學(xué)做博士后參與水文與水資源工程學(xué)院、土木工程學(xué)院水力學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，審視近年來(lái)水力學(xué)課程的教學(xué)改革，分析面臨水利類專業(yè)進(jìn)行工程教育專業(yè)認(rèn)證時(shí)水力學(xué)課程存在問(wèn)題，并為以后的改革提出發(fā)展思路。

二、存在問(wèn)題

工程教育專業(yè)認(rèn)證要求符合本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的工程基礎(chǔ)類課程、專業(yè)基礎(chǔ)類課程與專業(yè)類課程的課時(shí)量至少占總學(xué)分的30%，專業(yè)基礎(chǔ)類課程應(yīng)能體現(xiàn)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)在本專業(yè)應(yīng)用能力培養(yǎng)，并實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[3]。對(duì)比這些要求目前水利類專業(yè)的《水力學(xué)》課程教學(xué)存在以下問(wèn)題：

1.學(xué)時(shí)一再壓縮。目前高校在課程設(shè)置時(shí)，為提高學(xué)生基礎(chǔ)課的能力培養(yǎng)，側(cè)重基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)，壓縮專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)時(shí)間。目前許多院校水力學(xué)學(xué)時(shí)由原來(lái)的100多個(gè)學(xué)時(shí)，減到80多個(gè)學(xué)時(shí)，有部分學(xué)校甚至壓縮為40多個(gè)學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)的大量壓縮，使學(xué)生對(duì)水力學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力都有所下降[4]。

2.學(xué)生興趣的轉(zhuǎn)移。學(xué)生在水力學(xué)課程學(xué)習(xí)中多對(duì)工程應(yīng)用方面的知識(shí)有較大興趣，而對(duì)水流本身的問(wèn)題探究即純水力學(xué)理論問(wèn)題較少關(guān)注，因而在學(xué)習(xí)中對(duì)水流現(xiàn)象的學(xué)習(xí)僅局限于膚淺的表層，而未涉及水流現(xiàn)象的理論實(shí)質(zhì)探索與學(xué)習(xí)，這對(duì)以后的更深層次的學(xué)習(xí)十分不利。

3.傳統(tǒng)教學(xué)手段受到挑戰(zhàn)。1998年學(xué)科專業(yè)目錄調(diào)整后，要求強(qiáng)化基礎(chǔ)、深化專業(yè)、提高素質(zhì)，各門(mén)課程學(xué)時(shí)大幅減少，方向課增多。教學(xué)質(zhì)量要求提高，要求學(xué)生對(duì)基本概念的理解、理論方法的應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)技能的提高均比過(guò)去嚴(yán)格許多。傳統(tǒng)的教學(xué)手段難以達(dá)到上述要求。

4.公式及推導(dǎo)冗繁。水力學(xué)有許多理論及公式，在工程實(shí)際中又衍生出大量的半經(jīng)驗(yàn)、半理論公式、系數(shù)公式或經(jīng)驗(yàn)常數(shù)等等[5]。而目前各種版本的水力學(xué)教材盡管做了一些修改，但由于其強(qiáng)調(diào)學(xué)科的系統(tǒng)性、整體性，都按部就班詳細(xì)推導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)技術(shù)基礎(chǔ)為專業(yè)服務(wù)等特點(diǎn)，所以水力學(xué)課程與其他專業(yè)課程相比公式多、概念多、系數(shù)多[6]。因而水力計(jì)算的內(nèi)容很多，而且計(jì)算復(fù)雜，很多問(wèn)題無(wú)解析算，只能用試算法，所有這些都使學(xué)生感到不習(xí)慣，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)困難。

5.實(shí)驗(yàn)條件有待改善。工程教育專業(yè)認(rèn)證要求工程實(shí)踐與設(shè)計(jì)至少占到總學(xué)分的20%，同時(shí)應(yīng)設(shè)置完善的實(shí)踐教學(xué)體系，并應(yīng)該與企業(yè)合作，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力[7]。部分水利類專業(yè)建設(shè)中還有一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備沒(méi)有到位，不能進(jìn)行正常的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件還有待于進(jìn)一步完善。

三、課程教學(xué)改革思路

基于以上面臨工程教育專業(yè)認(rèn)證時(shí)存在的問(wèn)題，欲實(shí)現(xiàn)水利類專業(yè)多邊互認(rèn)、技術(shù)人員的國(guó)際范圍流動(dòng)，筆者認(rèn)為應(yīng)從以下方面著手進(jìn)行水力學(xué)課程改革：

1.明確主線重組教學(xué)內(nèi)容。由于水力學(xué)課程學(xué)時(shí)的壓縮，且需要保證教學(xué)質(zhì)量不下降，同時(shí)教學(xué)內(nèi)容不能縮水的情況下，應(yīng)采取的改革措施是：對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行重新整合，使重點(diǎn)更加突出，且使課程精練，更符合工程教育專業(yè)認(rèn)證要求。

2.選用適當(dāng)?shù)慕滩?。教材建設(shè)是課程的核心，是教師實(shí)現(xiàn)教學(xué)之本，為實(shí)現(xiàn)工程教育專業(yè)認(rèn)證，應(yīng)結(jié)合和參考國(guó)外優(yōu)秀教材內(nèi)容適當(dāng)選取。由于水利類專業(yè)都開(kāi)設(shè)水力學(xué)或流體力學(xué)課程，不同專業(yè)對(duì)水力學(xué)知識(shí)深度、廣度要求也不一樣。而目前流行的水力學(xué)教材版本不同、難易程度不同、內(nèi)容側(cè)重不同，因此各有所長(zhǎng)，在綜合考慮對(duì)比情況下，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)與實(shí)現(xiàn)工程教育專業(yè)認(rèn)證目標(biāo)認(rèn)證選擇。

3.改革課堂教學(xué)方法。積極實(shí)施啟發(fā)式教學(xué)。堅(jiān)持采用教師主講與課堂討論相結(jié)合的方法，或者有講有問(wèn)，每節(jié)課的最后幾分鐘留作討論，使學(xué)生增強(qiáng)了敢想、敢問(wèn)的信心和勇氣，以期達(dá)到雙向交流，保證教學(xué)相長(zhǎng)，為將來(lái)的工程技術(shù)人員的力學(xué)問(wèn)題有效溝通解決進(jìn)行能力培養(yǎng)[8]。傳統(tǒng)的水力學(xué)教學(xué)學(xué)生的能動(dòng)性、個(gè)性發(fā)揮不夠，影響教學(xué)效果，被稱為一塊黑板、一支筆的呆板教學(xué)方式[9]。因此制作多媒體課件，演示水力軟件于授課過(guò)程中，以有利于學(xué)生對(duì)水利工程中的水力學(xué)現(xiàn)象和基本理論的認(rèn)識(shí)與理解，以提高教學(xué)效果。

4.加強(qiáng)學(xué)生計(jì)算能力培養(yǎng)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用為水力計(jì)算提供了條件，學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)一般興趣濃厚，這為水力學(xué)課程結(jié)合計(jì)算機(jī)教學(xué)創(chuàng)造了良好條件。學(xué)生計(jì)算能力不僅是指一般常規(guī)非線性方程的解算及其程序編制能力，而且還應(yīng)該包括偏微方程的某些部分及其算法，強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)及算法應(yīng)用[10]。因此，在水力學(xué)需要試算內(nèi)容講授時(shí)應(yīng)啟發(fā)學(xué)生動(dòng)手編程的熱情，這樣既加深了學(xué)生對(duì)解題過(guò)程的理解，又提高了程序設(shè)計(jì)水平，同時(shí)滿足了工程教育專業(yè)認(rèn)證中有關(guān)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力培養(yǎng)的要求[11]，使學(xué)生計(jì)算能力實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，以適合水利類專業(yè)工程教育專業(yè)認(rèn)證的需要，為以后參加工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、結(jié)語(yǔ)

面對(duì)工程教育專業(yè)認(rèn)證，水力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的提高，需要有一套不斷適應(yīng)新形勢(shì)的課程體系改革和課程內(nèi)容更新為之保障，而課程體系改革和課程內(nèi)容更新是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，也是一個(gè)不斷優(yōu)化的過(guò)程，需要從業(yè)者不斷地進(jìn)行探索、改革、實(shí)踐與提高。

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