新工科背景下水力分析與計(jì)算課程教學(xué)優(yōu)化改革

李軍秀，韓久寧，梁謙

（河西學(xué)院 土木工程學(xué)院，甘肅張掖 734000）

水力分析與計(jì)算是農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)人才培養(yǎng)的一門專業(yè)課程，是水力學(xué)與水工建筑物的交叉課程，也是理論與實(shí)踐有效銜接的重要課程。通過對(duì)該課程進(jìn)行優(yōu)化改革，使學(xué)生掌握水工建筑物的計(jì)算原理和方法，提高學(xué)習(xí)興趣和能力，為后續(xù)水工建筑物課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

1 新工科背景下應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求

隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)改造，為了順應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，2017 年2 月，教育部提出積極推進(jìn)新工科建設(shè)。新工科建設(shè)要求高校在工程領(lǐng)域培養(yǎng)出具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)、過硬專業(yè)技能，在實(shí)際生產(chǎn)中能夠依據(jù)工科思維做出可行性分析決策的高級(jí)新型復(fù)合型工程師，特別是在實(shí)踐能力方面進(jìn)行綜合培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，鼓勵(lì)學(xué)生參加競賽、實(shí)習(xí)，在實(shí)際運(yùn)用中培養(yǎng)工作所需的專業(yè)素質(zhì)，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力[1-3]。

2 水利分析與計(jì)算教學(xué)優(yōu)化

2.1 構(gòu)建模塊化教學(xué)內(nèi)容

以實(shí)際重力壩水利樞紐為主線，可將水力分析與計(jì)算分解為：有壓隧洞流量計(jì)算，明渠均勻流正常水深、臨界水深計(jì)算，溢洪道水面曲線分析與計(jì)算，實(shí)用堰堰頂高程確定，寬頂堰水力分析與計(jì)算，閘孔出流水力分析與計(jì)算，挖深式消力池池深計(jì)算，重力壩課程設(shè)計(jì)，共八大模塊，進(jìn)行課程教學(xué)（見表1）。

表1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)表

2.2 優(yōu)化教學(xué)方法

在新時(shí)代，傳統(tǒng)教學(xué)方法已經(jīng)不能滿足新工科背景下課程教學(xué)的要求，引入信息化教學(xué)輔助方法十分有必要，其目的是形成以質(zhì)量為導(dǎo)向、以評(píng)價(jià)為驅(qū)動(dòng)、多方聯(lián)動(dòng)的教學(xué)模式，以進(jìn)一步提高課程教學(xué)效果。優(yōu)化教學(xué)方法主要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行。

2.2.1 雨課堂平臺(tái)輔助課前教學(xué)，提高學(xué)生自學(xué)能力

為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代信息技術(shù)與課程教學(xué)的深度融合，開展混合式教學(xué)[4-7]，教師按照模塊教學(xué)內(nèi)容整理出條理清楚、邏輯性強(qiáng)的課前學(xué)習(xí)資料，利用雨課堂平臺(tái)向?qū)W生推送，強(qiáng)化課前線上研習(xí)，將零散知識(shí)點(diǎn)濃縮復(fù)習(xí)，快速加深理解，配合課堂學(xué)習(xí)，有利于教師了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握和儲(chǔ)備情況。

2.2.2 課堂EXCEL 編程，提高學(xué)生計(jì)算能力

結(jié)合實(shí)際工程詳細(xì)講解利用該課程知識(shí)解決工程中的水力計(jì)算問題，通過原理分析，擴(kuò)大知識(shí)點(diǎn)的使用面；復(fù)雜公式計(jì)算簡單化，試算迭代通過EXCEL 程序計(jì)算解決，提高學(xué)習(xí)效率和計(jì)算精度，教師詳細(xì)演示編程過程，強(qiáng)調(diào)特殊符號(hào)的使用以及公式的調(diào)用，學(xué)生自帶電腦，做好課堂筆記，學(xué)習(xí)編程，教師隨堂指導(dǎo)。

2.2.3 課后拓展，提高學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力

教師按照模塊小結(jié)考核，隨機(jī)分配課后作業(yè)，以使學(xué)生所需完成的作業(yè)有差別。學(xué)生掌握了課堂知識(shí)，可以輕松、快速、有效地完成課后作業(yè)，所需時(shí)間大約為20min。感興趣的學(xué)生在完成基本練習(xí)后可繼續(xù)進(jìn)行能力提升訓(xùn)練，在掌握基本編程技巧的基礎(chǔ)上觸類旁通，拓展延伸，經(jīng)過變換參量解決類似工程問題。

2.2.4 注重過程性考核，提高學(xué)生綜合能力

通過課前復(fù)習(xí)重點(diǎn)知識(shí)、課堂掌握公式原理和EXCEL 編程、課后鞏固練習(xí)提升、整合模塊知識(shí)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，教師向?qū)W生布置水工建筑物課程設(shè)計(jì)，由學(xué)生獨(dú)立完成水力分析與計(jì)算部分，以此來提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力以及計(jì)算能力，達(dá)到提質(zhì)增效的目的。

2.2.5 學(xué)以致用，提高學(xué)生創(chuàng)新和科研能力

教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生積極參加水利專業(yè)學(xué)科競賽，并積極申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目（校級(jí)、省級(jí)和國家級(jí)），引導(dǎo)學(xué)生將知識(shí)學(xué)以致用，通過自主組隊(duì)、查閱文獻(xiàn)、討論交流、購買材料、制作作品、撰寫項(xiàng)目說明書、申報(bào)書以及學(xué)術(shù)論文等來提高學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和科研能力[8-10]。

3 教學(xué)效果

該課程模塊化教學(xué)采用逆向教學(xué)課程設(shè)計(jì)思路，從預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果出發(fā)，設(shè)計(jì)組織并實(shí)施課程教學(xué)內(nèi)容，以此實(shí)現(xiàn)課程預(yù)定目標(biāo)（預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果），形成以“設(shè)計(jì)—實(shí)施—評(píng)價(jià)”的教學(xué)模式[11-14]。教師和學(xué)生教學(xué)相長，讓學(xué)生成為課堂的主體，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。其效果主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

3.1 學(xué)生方面

3.1.1 增強(qiáng)了獨(dú)立思考和創(chuàng)新意識(shí)

經(jīng)過課堂實(shí)踐，學(xué)生能獨(dú)立完成課后及能力提升作業(yè)，提高了分析問題、解決問題以及創(chuàng)新的能力。

3.1.2 提高了學(xué)習(xí)效率和綜合計(jì)算能力

通過編寫EXCEL 程序，大幅縮短了手算所需時(shí)間，并且計(jì)算精度得到保證，即便結(jié)果出錯(cuò)，也能重新調(diào)試，方便快捷，這在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)非常明顯。

3.1.3 提高了學(xué)生的學(xué)科競賽和科研能力

學(xué)習(xí)該課程后，學(xué)生積極參加學(xué)科競賽、申報(bào)“大創(chuàng)”項(xiàng)目，比如 “挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國大學(xué)生電子商務(wù)“創(chuàng)新、創(chuàng)意、創(chuàng)業(yè)”挑戰(zhàn)賽，申報(bào)國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，并且積極撰寫相關(guān)學(xué)術(shù)論文。

3.1.4 提高了學(xué)生綜合素質(zhì)和能力

通過課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的良好品質(zhì)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、增強(qiáng)了學(xué)生的自信心，在水工建筑物課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出思維敏捷、思想活躍、動(dòng)手能力較強(qiáng)、樂于和教師交流、敢于擔(dān)當(dāng)和勇于探索等良好品質(zhì)。

3.2 教師方面

通過該課程的教學(xué)，不僅提升了教師的教學(xué)積極性，而且推動(dòng)了多種教學(xué)方式的靈活應(yīng)用，促進(jìn)教師將教學(xué)、科研與創(chuàng)新人才培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合。教師申報(bào)科研項(xiàng)目讓學(xué)生參與，學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)輔助教師完成科研項(xiàng)目，教師鼓勵(lì)學(xué)生申報(bào)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生撰寫學(xué)術(shù)論文，加強(qiáng)了師生之間的溝通和互動(dòng)，兩者關(guān)系更加緊密。

4 結(jié)語

理論知識(shí)與實(shí)踐操作相結(jié)合，能夠促進(jìn)課程之間的有效銜接，通過實(shí)踐訓(xùn)練過程，學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)形成了更加深入的認(rèn)識(shí)，提高了對(duì)復(fù)雜公式的掌握程度，進(jìn)一步擴(kuò)大了知識(shí)的應(yīng)用面，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性；教師通過全程指導(dǎo)，掌握學(xué)情，對(duì)存在的問題進(jìn)行全面分析與反思，推進(jìn)教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量。全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量是高校教學(xué)改革要求，對(duì)于水利分析與計(jì)算課程，通過改變傳統(tǒng)授課方式，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容和方式，取得了良好的教學(xué)效果，有效提高了創(chuàng)新應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。