水力學實驗課程教學改革與探索

摘 要：文章根據我校水力學實驗教學的實際情況，以及水力學實驗教學改革的具體實踐，從實驗教學內容、實驗教學方法和手段等方面進行了改革和探索，著力提高學生的綜合能力和認真的科學態度，提高水力學教學質量和教學效果。

關鍵詞：水力學實驗教學 教學改革 教學效果

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）07（a）-0052-01

水力學實驗課程教學在水力學整個教學系統中，具有不可替代的重要地位，同時在培養學生的全面素質方面有著獨特的作用。在實驗教學的過程中，應該注重發揮學生在實驗教學活動中的主體作用，同時，也要充分發揮學生的主動性和創造性，使水力學實驗教學向著多方位創新能力和創新意識培養的方向發展。

1 水力學實驗課程教學的現狀

我校水力學實驗室是2003年在清華大學的大力幫助下建成的，實驗室使用面積為350平方米。現有水力學實驗設備52臺，開設教學型實驗項目19項，已基本滿足所有各專業水力學教學的需要，同時編寫了《水力學實驗指導書》。根據教學大綱的要求科學安排多種多樣的實驗項目，包括驗證性實驗、設計性實驗、綜合性實驗等。

隨著現代高等教育向著創造、創新、創業方向的發展，以及大學要成為新世紀培養創造型人才的搖籃和創業者的熔爐，就必須加強實踐性教學環節的改革與創新的形勢需要，我們深深感到目前我校水力學實驗教學中還有許多方面需要改革。首先實驗項目中演示性、驗證性實驗多，缺乏新意，很難激發學生的自主學習與創新的興趣；在實驗過程中仍然以傳統的教學方法為主，即“老師講實驗、學生照著做”的單一模式；實驗報告形式、格式千篇一律等等，很大程度上限制了學生的創新意識和創新能力發揮，遠遠不能滿足學生的求知欲望。

2 實驗教學改革的基本思路

針對實驗教學的實際情況，我們首先改變實驗教師的觀念，要求實驗教師要熟悉每個實驗環節和基本原理，必須不斷充實專業理論知識，加強理論與實踐的結合，不斷提高自身能力。在實驗項目的設置上，逐漸將驗證性實驗改為設計性實驗。通過設計性實驗，使學生不再是單純的知識接受者，而是知識的探索者；教師采用啟發式進行指導，學生通過獨立思考和自學能力的提高，減少對教師的依賴，充分調動學生的主觀能動性，加快學生對新知識、新技術、新設備的掌握和運用，提高實驗教學的質量。

針對我校的生源問題（外省和本省學生的基礎相差較大），實行因材施教，根據實驗設備的具體情況和實驗學時的不同，在滿足基本教學要求的前提下，對基礎差的學生完成必做的實驗項目即可，在做實驗的過程中教師采取由淺入深的方法，來激發學生的主觀能動性。讓一些能力比較強的學生在完成基本的實驗項目基礎上利用實驗指導書、學生自己設計實驗方案，讓學生把每一個實驗都當作一個科研課題對待，從實驗原理的學習、實驗儀器設備的選擇、實驗過程的設計以及實驗數據的采集、處理和分析，到解釋實驗現象、總結規律，到實驗報告的提交都需要學生自己思考、自己動手，真正使學生課堂上學到的理論變成自己的知識。

3 實驗教學的改革措施

在實驗前教師向學生講明此項實驗的目的、指點出實驗方法的多樣性、實驗數據的處理方法，學生可自行設計實驗的過程、實驗報告的格式、實驗數據的處理方法。提倡學生用學過的數學方法或計算軟件如Excel或Matlab計算，全部在計算機完成。

在實驗過程中切實發揮學生的主導作用。教師要注意引導學生，避免講的過細，實驗中注意啟發學生，充分發揮學生的主動性和創造性。就學生在實驗中遇到的問題，教師與學生一起討論，一起查找原因。

每一項實驗完成后要求學生寫出詳細的實驗報告，對每一組實驗數據要進行認真的分析，若對實驗數據有疑問可查找原因或再補做，從多方面來分析，大膽拓寬思路。提交的實驗報告中要寫出實驗總結或體會，以便于今后實驗教學工作的繼續改進。

將原能量方程驗證實驗、沿程水頭損失實驗、局部水頭損失實驗改成設計性實驗。如：在原來只做局部水頭損失實驗的儀器上也可以完成能量方程實驗；同樣在原來能量方程驗證實驗儀器上也可完成局部水頭損失和沿程水頭損失實驗；在沿程水頭損失（雷諾實驗）儀器上可在增加實驗數據的基礎上盡量全面反映出紊流各區的hf與λ、hf與v的關系曲線。

讓學生在綜合實驗臺上完成能量方程驗證實驗、沿程水頭損失實驗、局部水頭損失實驗，以達到改成綜合性實驗的目的。

在實驗分組人數上，將原來的6人一組縮減為3人一組，確保每個學生都有動手的機會，真正激發學生的實驗學習興趣。避免了以往做實驗的過程中，有的學生不動腦子、觀望，甚至就等著抄別的同學的實驗報告來交差。

4 實驗教學的改革效果

從實驗教學改革的效果來看，學生普遍反映效果好，學生對水力學實驗課程的興趣較之以前有了很大的提高，能主動積極地思考，學習的熱情高，增強了學生團結協作能力等。作為實驗指導教師深深地體會到學生學習的潛力很大，尤其是對基礎好的學生。

學生能認真設計實驗方案，提交的實驗報告詳細，在每次實驗完成后，學生積極查閱文獻資料，找到與該實驗緊密相關的實驗方法，拓寬了視野。如在進行了管道沿程水頭損失實驗后，在測定沿程阻力系數λ時，采用了多種計算方法如迭代法、神經網絡算法等。在教師的啟發下學生大膽提出自己的看法，并就某個實驗做后續拓展實驗。如在非均勻流水面曲線實驗中，學生在實驗中觀察到水流流量和流速的大小對水面曲線變化有一定的影響，隨后學生又通過進一步的實驗得到判斷和證明。

實驗分組學生數的減少，雖然增加了實驗教師的工作量，但也真正做到了水力學實驗室開放，學生利用課余時間或星期六、日預約實驗時間，主動進行實驗前的預習，實驗之后與教師討論的時間多了。學生提交的實驗報告內容豐富了，報告的質量也比以前有了很大的提高。

5 結語

水力學實驗教學改革勢在必行，不僅充分發揮了學生的主觀能動性，而且增加了學生的學習興趣和求知欲，自學能力、分析能力、解決問題的能力也得到了提高，還使教師隊伍得到了鍛煉，激勵教師去關心教學改革，努力提高自己的業務水平。實驗教師的指導水平與教學態度也得到了學生的普遍贊揚。今后還應繼續進行實驗教學改革工作，不斷探索，切實提高實驗教學工作的質量。

參考文獻

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