給排水科學(xué)與工程專業(yè)《水力學(xué)》課程教與學(xué)的思考

焦朋朋 王滿堂 郭雙禎

【摘 要】水力學(xué)是給排水科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容具有概念多、公式多、推導(dǎo)多、計(jì)算難的特點(diǎn)。通過(guò)分析水力學(xué)課程教學(xué)的存在的問(wèn)題，結(jié)合水力學(xué)課程授課對(duì)象的特點(diǎn)，需要在教學(xué)中不斷提升教師的專業(yè)素養(yǎng)，增強(qiáng)課堂教學(xué)的形式與方法的多樣性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，優(yōu)化課程考核方式，加強(qiáng)過(guò)程考核，督促學(xué)生學(xué)好水力學(xué)課程，為后續(xù)其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】給排水科學(xué)與工程;水力學(xué);教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】G642.4??? ???【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2095-3089（2019）23-0019-01

《水力學(xué)》是給排水科學(xué)與工程專業(yè)的核心課程之一[1]。該課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握流體運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律和有關(guān)的基本概念、基本原理、基本方法和一定的數(shù)值計(jì)算及實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生能夠較好地分析和解決本專業(yè)中涉及水力學(xué)問(wèn)題的能力，為學(xué)習(xí)專業(yè)課程、從事專業(yè)技術(shù)工作或進(jìn)行科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。根據(jù)《高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》的要求，給排水科學(xué)與工程專業(yè)本科學(xué)生需要學(xué)習(xí)水靜力學(xué)、水動(dòng)力學(xué)、水頭損失、有壓流動(dòng)、明渠流動(dòng)及滲流這六大部分的知識(shí)內(nèi)容，共有28個(gè)知識(shí)點(diǎn)，其中需要掌握的知識(shí)點(diǎn)有18個(gè)，需要熟悉的知識(shí)點(diǎn)有8個(gè)，剩余為需要了解的知識(shí)點(diǎn)，核心學(xué)時(shí)為40個(gè)學(xué)時(shí)[2]。對(duì)于水力學(xué)實(shí)驗(yàn)要求的知識(shí)技能點(diǎn)共有7個(gè)，其中需要掌握的有4個(gè)，熟悉的有2個(gè)，了解的有1個(gè)。從對(duì)知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)技能點(diǎn)的要求上不難看出《水力學(xué)》課程在給排水科學(xué)與工程專業(yè)的重要性。

《水力學(xué)》課程具有概念多、公式多、推導(dǎo)多、計(jì)算難等特點(diǎn)[3，4]。作為應(yīng)用型本科高校給排水與工程專業(yè)的學(xué)生，畢業(yè)后多在生產(chǎn)、建設(shè)、管理和服務(wù)第一線工作，因此需要具備識(shí)別和判斷復(fù)雜給排水工程問(wèn)題并能運(yùn)用基本原理證實(shí)解決復(fù)雜給排水工程問(wèn)題方案的能力。而通過(guò)《水力學(xué)》課程的學(xué)習(xí)能夠培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題分析與研究的相關(guān)能力。但是鑒于《水力學(xué)》課程的特點(diǎn)，學(xué)生普遍反映比較難學(xué);又由于實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排得比較少，學(xué)生對(duì)一些內(nèi)容也覺(jué)得抽象難以理解。對(duì)于給排水與工程專業(yè)的專任教師與學(xué)生來(lái)講，如何講授與學(xué)習(xí)好《水力學(xué)》課程是一個(gè)值得認(rèn)真思考的問(wèn)題。

一、《水力學(xué)》教學(xué)存在的問(wèn)題

1.《水力學(xué)》課程軟硬件不足。

給排水科學(xué)與工程專業(yè)相較于土木類其他專業(yè)屬于小專業(yè)，具有給排水專業(yè)教育背景的老師數(shù)量不足;以棗莊學(xué)院為例給排水專業(yè)共有專任教師14名，其中具有給排水專業(yè)背景的老師有4名，比例為28.6%。具有工程經(jīng)驗(yàn)的老師僅有1名，比例為7.14%。在這樣的師資條件下，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)難度非常大。對(duì)于《水力學(xué)》課程來(lái)講，非專業(yè)背景的老師講授，很難有效的結(jié)合給排水科學(xué)與工程的專業(yè)特點(diǎn)及實(shí)際工程案例進(jìn)行教學(xué)。另外，水力學(xué)課程設(shè)置有實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，根據(jù)《高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》的要求，水力學(xué)實(shí)驗(yàn)至少要設(shè)置7個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中學(xué)生掌握的有4個(gè)，熟悉的有2個(gè)，了解的有1個(gè)。但是由于實(shí)驗(yàn)室的條件的限制，能夠開(kāi)起來(lái)的實(shí)驗(yàn)與《高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》要求開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)有較大的差異。即便能夠開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)，也因?qū)嶒?yàn)設(shè)備數(shù)量的限制，學(xué)生只能5-7人一組共用同臺(tái)儀器，這也造成了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力不足，阻礙了《水力學(xué)》課程目標(biāo)的達(dá)成。

2.授課內(nèi)容多，形式單一。

《水力學(xué)》課程有28個(gè)知識(shí)點(diǎn)需要向?qū)W生講授，而對(duì)應(yīng)的課時(shí)只有40課時(shí)，也就是說(shuō)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)需要1.43個(gè)課時(shí)，但是《水力學(xué)》課程的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)基本都需要從基本概念開(kāi)始講起，需要向?qū)W生講授關(guān)于公式的推導(dǎo)及應(yīng)用條件，并且需要講解例題以加深對(duì)課堂知識(shí)的理解與掌握，這都使得課堂授課內(nèi)容變的冗長(zhǎng)，學(xué)生難以消化掌握。另外，《水力學(xué)》課程老師強(qiáng)調(diào)理論講解，多采用課堂講授的教學(xué)形式，形式過(guò)于單一，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)水力學(xué)興趣不大。

3.學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，主動(dòng)性不足。

對(duì)于地方應(yīng)用型高校來(lái)講，學(xué)生生源質(zhì)量難以與重點(diǎn)高校的生源相媲美，學(xué)生基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性不足。以流體平衡微分方程的推導(dǎo)為例，學(xué)生普遍反映聽(tīng)不懂，究其原因不難發(fā)現(xiàn)學(xué)生的高等數(shù)學(xué)知識(shí)掌握不牢，對(duì)于微分的基本原理及運(yùn)算過(guò)程不清楚，導(dǎo)致對(duì)流體平衡微分方程難以理解。學(xué)生明知自己基礎(chǔ)薄弱，而課外不主動(dòng)學(xué)習(xí)自我提高，僅靠課堂的時(shí)間與老師的講解把所有的問(wèn)題弄清楚、學(xué)明白非常不現(xiàn)實(shí)?！端W(xué)》課程前后知識(shí)點(diǎn)相關(guān)性非常強(qiáng)，前期基礎(chǔ)不扎實(shí)，后續(xù)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的掌握也就無(wú)從談起了。另外，學(xué)生很少做筆記，多數(shù)學(xué)生不參與課堂互動(dòng)，老師拋出的問(wèn)題學(xué)生不主動(dòng)回答。每節(jié)課上老師都會(huì)問(wèn)“是否有不明白的地方”、“自己課下學(xué)習(xí)時(shí)，有問(wèn)題隨時(shí)與老師溝通”，但是很少有學(xué)生會(huì)反饋，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)生在被動(dòng)的學(xué)習(xí)，缺少學(xué)習(xí)的熱情。

4.考核方式靈活性不足。

《水力學(xué)》課程考核制度不完善，期末考試在總成績(jī)中所占的比重過(guò)大，學(xué)生只注重期末的考試成績(jī)。平時(shí)成績(jī)占比過(guò)低造成學(xué)生普遍不重視平時(shí)成績(jī)，導(dǎo)致學(xué)生主動(dòng)思考、質(zhì)疑和探索知識(shí)的動(dòng)力不足。經(jīng)常逃課的學(xué)生考前突擊，往往也有機(jī)可乘，蒙混過(guò)關(guān)。這更加降低了學(xué)生上課的積極性，也極大地挫傷了教師講課的熱情，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。

二、課程教學(xué)改革思路

基于以上水力學(xué)課程教與學(xué)存在的問(wèn)題，欲實(shí)現(xiàn)給排水科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，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.提升軟件質(zhì)量，補(bǔ)充硬件數(shù)量。

針對(duì)專業(yè)背景老師數(shù)量不足的情況，加快非給排水科學(xué)與工程專業(yè)背景老師的培養(yǎng)，組織相關(guān)老師到設(shè)計(jì)院或施工單位進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，著重提高老師理論實(shí)踐相結(jié)合的能力，以便于老師在講課過(guò)程中向?qū)W生傳授《水力學(xué)》課程的精髓，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)《水力學(xué)》的學(xué)習(xí)。針對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備不足及與《高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》的要求存在偏差的問(wèn)題，加強(qiáng)水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，有序購(gòu)置或更新必需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，以滿足《水力學(xué)》課程實(shí)驗(yàn)的需求，從而為提高學(xué)生動(dòng)手能力和對(duì)《水力學(xué)》理論知識(shí)的理解奠定基礎(chǔ)。

2.合理優(yōu)化授課內(nèi)容，豐富課堂教學(xué)形式。

在滿足《高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》的要求知識(shí)點(diǎn)的前提下，對(duì)學(xué)生需要掌握的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講解，對(duì)于要求學(xué)生了解的知識(shí)點(diǎn)，如孔口與管嘴與明渠非均勻流的基本概念與水面曲線分析，不再在課堂上講解，而作為自學(xué)的內(nèi)容讓學(xué)生自學(xué)。對(duì)于需要學(xué)生熟悉的知識(shí)點(diǎn)，例如壓強(qiáng)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和度量單位、液柱式測(cè)壓計(jì)，液體的相對(duì)平衡，紊流的脈動(dòng)值與時(shí)均法值、圓管中的紊流運(yùn)動(dòng)，梯形斷面渠道的水力最優(yōu)斷面等內(nèi)容，在水力學(xué)課程第一次上課時(shí)，將學(xué)生分成若干小組，每一小組分配一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，由小組全體成員共同學(xué)習(xí)、討論并制作相關(guān)內(nèi)容的課件，待到教學(xué)內(nèi)容講解到該知識(shí)點(diǎn)時(shí)，從相關(guān)小組隨機(jī)抽取一名學(xué)生向全體同學(xué)講解，并根據(jù)其講解情況，進(jìn)行無(wú)記名評(píng)分。通過(guò)這種翻轉(zhuǎn)課堂的形式豐富課堂教學(xué)形式。充分利用多媒體豐富教學(xué)，進(jìn)一步優(yōu)化制作多媒體課件、做到圖文并茂，適當(dāng)穿插圖片、錄像等影像資料，吸引學(xué)生的注意力。例如在介紹層流與紊流的流態(tài)時(shí)，通過(guò)讓學(xué)生觀察錄像實(shí)驗(yàn)中水的流動(dòng)變化，直觀感受分層流和紊流，以加深對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解掌握。另外，可以充分借助中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)上的資源，在課堂上引入線上學(xué)習(xí)的形式，與學(xué)生共同聆聽(tīng)名師授課，提升學(xué)生的新鮮感，促進(jìn)學(xué)生對(duì)《水力學(xué)》課程的學(xué)習(xí)。

3.引導(dǎo)督促學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，打牢基礎(chǔ)。

對(duì)于給排水科學(xué)與工程專業(yè)，《水力學(xué)》課程的授課對(duì)象為大學(xué)二年級(jí)的學(xué)生，多數(shù)為個(gè)性張揚(yáng)、風(fēng)格迥異的00后，他們成長(zhǎng)在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，多數(shù)人對(duì)于游戲的熱情高于學(xué)習(xí)的熱情，加之《水力學(xué)》課程的難度，容易讓學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)的念頭，因此非常有必要引導(dǎo)督促學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，從基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。強(qiáng)調(diào)《水力學(xué)》課程對(duì)于給排水科學(xué)與工程專業(yè)的重要性。同時(shí)，強(qiáng)調(diào)《水力學(xué)》是學(xué)生將來(lái)考研繼續(xù)深造學(xué)習(xí)的一門重要專業(yè)課。另外，強(qiáng)調(diào)習(xí)題對(duì)于掌握知識(shí)的重要性，通過(guò)習(xí)題力學(xué)、練習(xí)不僅幫助學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)知識(shí)、打牢基礎(chǔ)，并且培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力。

4.加強(qiáng)過(guò)程考核，規(guī)避“突擊通過(guò)”。

完善《水力學(xué)》課程考核制度，降低期末考試在總成績(jī)中所占比重，從而規(guī)避學(xué)生通過(guò)考前突擊的方式通過(guò)考試。加強(qiáng)過(guò)程考核，將學(xué)習(xí)態(tài)度、道德修養(yǎng)、課堂參與度、作業(yè)完成情況、習(xí)題練習(xí)情況、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。設(shè)置期中考試，并將期中考試成績(jī)按一定比例計(jì)入總成績(jī)，從而進(jìn)一步督促學(xué)生加強(qiáng)《水力學(xué)》課程的學(xué)習(xí)。

三、結(jié)語(yǔ)

《水力學(xué)》課程對(duì)與給排水專業(yè)學(xué)生來(lái)講，是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。在理論教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)以給排水科學(xué)與工程專業(yè)國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范的基本要求為指導(dǎo)，以教學(xué)研究與教學(xué)改革為引領(lǐng)，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)代大學(xué)生的性格特點(diǎn)設(shè)計(jì)多樣的授課方式，采用靈活多變的教學(xué)方法來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。不斷提高教師素養(yǎng)，自身做到對(duì)給排水科學(xué)與工程專業(yè)知識(shí)的真懂真會(huì)，努力提升自身工程實(shí)踐能力水平，以便向?qū)W生傳授《水力學(xué)》課程的精髓。老師以身作則，主動(dòng)引導(dǎo)并督促學(xué)生對(duì)《水力學(xué)》的學(xué)習(xí)，真正提高學(xué)生觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

參考文獻(xiàn)

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通訊作者簡(jiǎn)介：焦朋朋（1985-），男，漢族，山東德州人，博士研究生，講師，研究方向：水污染治理。

資助項(xiàng)目：山東省本科教學(xué)改革項(xiàng)目“以區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展為導(dǎo)向的地方應(yīng)用型高校新工科人才培養(yǎng)模式改革探索——以土木工程專業(yè)為例”（編號(hào)：10904201803）;教育部高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程專業(yè)指導(dǎo)分委員會(huì)項(xiàng)目“工科視閾下基于OBE理念的給排水科學(xué)與工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式探索與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)GPSJZW2019-37）;棗莊學(xué)院“棗莊學(xué)院土木工程專業(yè)群建設(shè)經(jīng)費(fèi)”（編號(hào)：2018ZJUZYJS004）;棗莊學(xué)院水質(zhì)工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)經(jīng)費(fèi)。