水力學(xué)實驗教學(xué)改革的初探

段小月，楊春維，滕洪輝，孫玉偉，高秀紅

(吉林師范大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 , 吉林 四平 136000)

水力學(xué)是高等工科院校中給水排水工程、水文水資源、環(huán)境工程等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要研究液體平衡和機械運動的規(guī)律及其實際應(yīng)用，可以用來解決工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中碰到的許多與液體運動規(guī)律有關(guān)的生產(chǎn)技術(shù)問題。作為一門具有較強實踐性的課程，水力學(xué)實驗是實現(xiàn)理論知識與實踐操作相結(jié)合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在提高學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力方面具有理論教學(xué)不可替代的重要作用。然而，在長期的教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)當前的水力學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法都還存在一些問題亟待解決。本文將針對這些問題，結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗，對水力學(xué)實驗的教學(xué)方法進行探討。

1 水力學(xué)實驗存在的問題

1.1 教學(xué)內(nèi)容驗證性實驗題目過多

目前，水力學(xué)實驗主要包括水靜力學(xué)實驗、雷諾實驗、能量方程實驗、動量方程實驗等十多個實驗，大部分屬于基礎(chǔ)性和驗證性實驗。學(xué)生實驗興趣不高，沒有自主學(xué)習(xí)的動力，從而抑制了學(xué)生主動性和創(chuàng)造性的發(fā)揮，很難達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的教學(xué)目的。

1.2 教學(xué)方法單一

在水力學(xué)實驗教學(xué)過程中個，大部分院校還是采用“填鴨式”教學(xué)，即實驗前教師先將儀器設(shè)備準備并調(diào)試好，上課時教師向?qū)W生詳細講述實驗原理與實驗方法后，學(xué)生即按照教師要求的實驗步驟，按部就班地打開閥門、觀測水流現(xiàn)象，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。學(xué)生在整個學(xué)習(xí)和實驗過程中，僅僅是按照老師的"意愿"進行操作，很少有學(xué)生思考實驗中用到的各種儀器設(shè)備作用和實驗方案的設(shè)計與原理，枯燥無味，不能培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力[1]。

1.3 實驗儀器數(shù)量少

由于水力學(xué)實驗儀器一般較大，需占用較大空間，所以水力學(xué)實驗室的實驗儀器套數(shù)一般2～3套，即使學(xué)生分組實驗，每組人數(shù)一般也達到8～10人。這樣有相當一部分學(xué)生，尤其是那些不愛動手的學(xué)生認為只要同組同學(xué)做實驗就行，不用親自操作儀器，實驗結(jié)束后將同組同學(xué)的實驗數(shù)據(jù)抄上即可，所以實驗報告抄襲現(xiàn)象嚴重。

1.4 考核方式過于單一

由于實驗教學(xué)的特殊性，目前大部分相關(guān)高校將水力學(xué)實驗的課程性質(zhì)定位考察課。成績評定主要依據(jù)平時課堂表現(xiàn)和實驗報告，不設(shè)考試環(huán)節(jié)，所以學(xué)生對該門課程沒有任何壓力，不同程度上存在重視理論學(xué)習(xí)，忽視實驗，對實驗課投入的精力不足，動手能力弱等問題。這直接影響到學(xué)生對該門課程知識的總體應(yīng)用能力的提高。

2 教學(xué)方法的改革

2.1 增加創(chuàng)新性實驗

教師應(yīng)根據(jù)實際情況，大膽改進，把乏味的驗證性實驗內(nèi)容逐步改變?yōu)榫C合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗內(nèi)容，給學(xué)生自由拓展的空間，讓學(xué)生自己研究和擬定實驗方案，并對實驗方案進行比對和優(yōu)化，研究解決實驗中出現(xiàn)的各種問題。如流體靜力學(xué)實驗本是一個基礎(chǔ)驗證性實驗，但如果在實驗過程中，教師在學(xué)生掌握液式測壓計的使用技能的基礎(chǔ)之上，讓他們利用流體靜力學(xué)基本方程獨立設(shè)計某種未知液體密度的實驗方案，并討論方案的合理性。通過設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗的訓(xùn)練，學(xué)生在解決問題和設(shè)計實驗的過程中自然而然地掌握了水力學(xué)的基本原理和分析與計算方法，從而大大提高了教學(xué)效果和教學(xué)方法，也有效地提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.2 教學(xué)方法改革

教師應(yīng)在適時地向?qū)W生介紹一些課程的新動態(tài)的同時，主要發(fā)揮學(xué)生的能動性。通過轉(zhuǎn)換教師和學(xué)生的角色，實現(xiàn)“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”轉(zhuǎn)變。如每次實驗課前要求學(xué)生預(yù)習(xí)并設(shè)計實驗方案，上課時先讓學(xué)生講述實驗原理和自己設(shè)計的實驗方案[2]，教師引導(dǎo)大家討論實驗方案的合理性，對實驗方案進行優(yōu)化。學(xué)生通過對實驗原理的講解和實驗方案的設(shè)計，綜合運用課堂所學(xué)理論知識，最大限度地調(diào)動學(xué)習(xí)的主動性、參與性，有效地提高實踐能力。但教師要保證教師指導(dǎo)的有效性，能對學(xué)生的實驗方案和操作方法給予適時的指導(dǎo)，起到對學(xué)生啟發(fā)和點撥的作用。同時，教師還要盡量為學(xué)生創(chuàng)造實際工程實踐教學(xué)的機會，盡可能利用一切條件，讓學(xué)生到水利工程現(xiàn)場去了解實際工程中的水力現(xiàn)象，要求學(xué)生對實際工程實例進行分析，并用所學(xué)知識解決遇到的問題，從而大幅度地提高學(xué)生探究、分析解決問題的能力。

2.3 更新實驗儀器，開放實驗室

實驗條件的改善對提高學(xué)生的實驗興趣起到至關(guān)重要的作用。引進或研制先進的多功能儀器設(shè)備，可以將計算機科學(xué)、模擬技術(shù)等先進的科學(xué)技術(shù)引進水力學(xué)實驗教學(xué)，借助軟件系統(tǒng)，構(gòu)建先進的實驗平臺，完成多種水流現(xiàn)象的動畫模擬和數(shù)據(jù)處理，有利于學(xué)生理解課堂所學(xué)理論知識[3]，同時學(xué)生在實驗學(xué)習(xí)中接觸并使用最先進的量測技術(shù)和實驗設(shè)備。另外，引進設(shè)備、增加實驗儀器數(shù)量，還能使學(xué)生的實驗人數(shù)減少，給學(xué)生創(chuàng)造人人動手的機會，改變學(xué)生只看不動手的現(xiàn)象。還可結(jié)合實際工程，“把工程搬進實驗室”，在教學(xué)中潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生工程意識[4]，為了給學(xué)生充分的實驗時間和自由的實驗環(huán)境，還應(yīng)將實驗室開放，同學(xué)們可以通過預(yù)約隨時來實驗室做實驗。

2.4 改革考核方法

建立合理的實驗教學(xué)考核制度和評分標準，對提高教學(xué)質(zhì)量起到舉足輕重的作用。針對水力學(xué)實驗考核方法單一的問題，筆者認為應(yīng)將實驗考試加入到水力學(xué)實驗的考核環(huán)節(jié)中，

實驗過程不一定要進行卷面答題，可以隨機抽取實驗，對學(xué)生進行操作考核。根據(jù)期末考核、平時表現(xiàn)和實驗報告綜合評定，客觀地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。為了加強學(xué)生實驗的積極性，水力學(xué)實驗的考核還是應(yīng)把學(xué)生平時表現(xiàn)和實驗報告成績放在第一位。平時表現(xiàn)主要考核學(xué)生平時預(yù)習(xí)情況，實驗態(tài)度、以及基本操作能力、分析解決問題能力、獨立實驗?zāi)芰?；實驗報告主要考察學(xué)生量測數(shù)據(jù)的準確程度和數(shù)據(jù)處理能力。一般可以按平時成績、實驗報告、期末考試分別占40%、30%、30%進行分配，有利于學(xué)生課前認真預(yù)習(xí)，實驗過程中積極動手，避免實驗報告抄襲現(xiàn)象的發(fā)生，促進教學(xué)質(zhì)量的提高。

3 結(jié)語

水力學(xué)實驗在水力學(xué)教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。本文針對當前水力學(xué)教學(xué)中存在的問題，提出幾點水力學(xué)實驗的教學(xué)改革方法，包括增加創(chuàng)新性實驗、改革教學(xué)方法、更新實驗儀器、改革考核方法、開放實驗室，以實現(xiàn)水力學(xué)實驗教學(xué)向著培養(yǎng)學(xué)生多方位創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識的方向發(fā)展。然而筆者提出的水力學(xué)實驗教學(xué)改革僅僅是一項教學(xué)探索，其改革效果還有待于在實踐教學(xué)過程中不斷地完善和發(fā)展。

[1] 管 瑤,賀興宏,韓 越.提高水力學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量的探討[J].塔里木大學(xué)學(xué)報,2008,20(1):96-98.

[2] 趙明登,曾玉紅,槐文信,等.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].2010(6):115-117.

[3] 陳正壽,孫 孟.水力學(xué)多元化教學(xué)模式改革與探索[J].中國水運,2011,11(12):57-59.

[4] 吳凌壹,劉 建.結(jié)合工程教育的水力學(xué)實驗教學(xué)方法[J].實驗室研究與探索，2016,35(12):209-211.

(本文文獻格式：段小月，楊春維，滕洪輝，等.水力學(xué)實驗教學(xué)改革的初探[J].山東化工，2018，47(02)：123，125.)