環境工程專業水力學教學改革探討

王 振，范世鎖，王 毅，樊 霆，湯 婕

（安徽農業大學 資源與環境學院，安徽 合肥 230036）

環境工程專業水力學教學改革探討

王 振，范世鎖，王 毅，樊 霆，湯 婕

（安徽農業大學 資源與環境學院，安徽 合肥 230036）

分析了水力學的課程特點及教學現狀，以筆者自身的教學經驗為基礎，緊密圍繞所在單位的辦學定位，結合環境專業課程的需要，在教學內容及教學方法改革上進行了一系列的探討，以期將該門課程的建設與改革引向深入，進而為其他相關的環境類專業課程奠定基礎.

環境工程；水力學；教學改革

1 引言

水力學是一門專業技術基礎課程，具有很強的理論性和實踐性.對于環境工程專業的學生而言，可通過學習水力學，研究污染物在水體中混合輸移的規律，為水質評價與預報、水質規劃與管理、排污工程的規劃設計以及水資源的合理提供基本依據[1].然而，由于該門課程具有理論內容多且涉及的概念較為抽象等特點，使得學生對該門課程的學習興趣不大，學習水力學的積極性亦很低.鑒于此，結合所授專業特點對水力學課程的教學內容與教學方法進行優化，讓理論性較強水力學課程變得生動、易理解，全面培養學生的學習興趣，已成為水力學教學過程中值得思考的問題.

2 水力學課程的特點

水力學是力學的一個分支，其研究對象是液體（主要是水），研究內容主要包括液體的平衡規律及其運動規律兩部分[2].在安徽農業大學資源與環境學院，水力學通常開設于環境工程專業的大二階段.在教學過程中，大多數學生對水力學的評價是“難學”.之所以會有如此評價，主要是因為水力學具有以下特點：

2.1 理論性、邏輯性強

該課程涉及到了較多的理論與經驗公式，這些公式都是在一定的前提條件下利用數學工具推導而得出的.上述公式的應用范圍有嚴格的限定，推導過程亦非常嚴謹，進而使得水力學課程具有較強的理論性和邏輯性.

2.2 應用性、實踐性強

水力學課程具有很強的應用性和實踐性，該課程中的諸多知識點都是從實際生活和生產當中總結、抽象獲得的，而得到的諸多理論公式和經驗公式又可指導實際生產和生活中的諸多問題.另外，水力學課程作為一門專業技術基礎課程，在水污染控制工程、給水工程和管網設計等后續環境工程專業課程中都有大量應用.

3 當前水力學教學過程中存在的弊端

當使用傳統教學方法對環境工程專業的學生教授水力學時，主要存在以下弊端.

3.1 忽視實踐、缺乏動手能力，實驗教學類型單一

筆者在水力學教學過程中發現，學生普遍存在重理論學習輕實驗操作的問題，此種學習態度和學習方法會直接影響到學生對該門課程的學習效果.另一方面，當前的實驗課程主要以驗證性實驗為主，創新性和綜合性試驗項目卻較為缺乏，此問題直接影響到了學生綜合素質的培養[3].

3.2 課程教學方法呆板、學生思考空間不足

隨著計算機技術的快速發展，多媒體教學迅速被高校廣泛采用，水力學課程亦普遍使用多媒體的教學手段進行課堂授課.然而，很多教師在使用多媒體手段教授水力學的同時，卻完全忽視或否定了傳統的“黑板+粉筆”教學手段，沒有將兩種教學手段進行有機地結合，課程教學方法呆板，課堂內容枯燥無味，使很多學生在學習水力學時出現了“聽課很累”的感覺.

3.3 教材體系與高校的辦學定位不符

對于安徽農業大學這種農科類高校而言，其環境類專業應密切關注當前農村環境污染的熱點問題，相關專業基礎課程的講授也應與上述熱點相結合，體現出農科類高校水力學課程的特色.然而，通過筆者調研發現，大部分農科類高校（包括安徽農業大學）在選擇水力學教材時，篩選標準和很多工科類高校雷同，并未體現出高校自身的辦學特色[4].在授課過程中，教師使用的教案中的內容則是重演繹且詳推導，相關知識點的應用則被弱化甚至被忽視.

3.4 教材內容與專業特色嚴重偏離

專業類別不同，水力學課程教學的側重點亦應隨之變化.譬如環境工程專業，學生一方面要著重掌握該門課程中的基本概念和理論，另一方面還應重點學習堰流、滲流和明渠均勻流等相關課程內容，教師亦要從專業角度結合實例進行闡述.目前國內的部分水力學教材在設定教學內容時，已經考慮到了不同專業之間的區別，但其內容與專業仍有所偏離，重點亦不夠突出.

4 水力學改革的工作重點

筆者認為，對于安徽農業大學這種農科類高校而言，應從以下三個方面開展水力學教學改革工作：

（1）制訂出適合農科類高校環境工程專業特點的水力學課程理論與實驗教學體系；

（2）本著學生為主體、教師為主導的教育理念，引導和激發學生的學習主動性與創造性；

（3）豐富教學方法與手段，將多相專業知識能力進行糅合，以期提高學生的綜合素質.

4.1 課堂教學的改革建議

4.1.1 改革教學內容

4.1.1.1 重視備課環節，嚴抓課堂教學

沒有認真的備課，就不可能達到預期的課堂教學效果.在進行課堂教學之前，需細心準備教學過程中的各個細節，做到高標準、嚴要求，進而才能獲得良好的教學效果.另一方面，課堂教學須嚴抓，教師在課堂教學過程中應突出教學重點，對重點內容要做到溫故知新、鞏固提高，使學生能夠有的放矢，形成正確的思考和分析問題的思路.

4.1.1.2 結合環境專業特色調整和精簡教學內容

作為農科類高校環境工程專業的一門專業技術基礎課，水力學課程的基本理論部分可與其他工科專業相同，但其應用部分則應該充分結合本專業的特色，從教學內容、示例和習題等各個方面均應該有所側重.另一方面，水力學的某些課程內容可在結合專業特色的基礎上進行精簡，為了能夠更好地使該門課程與后續專業課程銜接，應使學生強化對課程中某些基本概念與原理的理解和應用，而對于上述概念和原理的數理論證過程，則可適當弱化.另外，對于一些與專業聯系不緊密的內容，在授課過程中可將其刪除.

4.1.1.3 精心篩選相關的示例和習題

為了提高課堂理論教學的效果，教師在授課過程中，應在講述完一個知識點后輔以相應的典型示例以強化學生對相應知識點的理解和掌握程度，而在每一節/章結束后亦應選配適當數量的習題以鞏固教學效果.在典型示例和習題的選配過程中，應注意：在結合環境工程專業特色的前提下，示例和習題應圍繞相關的知識點逐步展開，且盡量結合生產或生活中的實際內容，以期使學生能夠加深對相應知識點的理解程度，并能夠將其靈活運用.

4.1.2 改革教學方法，豐富教學手段

4.1.2.1 教學方法多樣化

在課堂教學過程中，教學方法應根據不同的教學內容而變化.例如，對于以公式推導為主的教學內容而言（如連續性方程、伯努利方程和動量方程等），“板書+講授”便是一種適宜的教學方式，可使學生較為熟練地掌握相關公式的推導過程，在此過程中也有助于鍛煉學生的思維能力以及分析問題的能力；而對于某些比較抽象的概念（如微團、流線、層流和湍流等），教師則宜以多媒體手段為主進行相應的動畫演示，還可借助相關的裝置進行實驗演示，由此可使學生較為容易的接受和理解上述概念，使原本晦澀難懂的一些知識點變得通俗易懂[5].此外，在課堂教學過程中，教師還可根據實際情況嘗試多種教學方法（如啟發式教學、互動式教學等），將其與傳統教學方法有機結合，從而有助于活躍課堂氣氛，加大課堂教學容量，優化教學效果，提高學生學習該門課程的積極性.

4.1.2.2 課程評價與考核體系標準多樣化

在傳統的水力學教學過程中，授課教師通常會在課堂上布置一定量的水力學作業，隨后定期將學生的作業收取以便進行檢查和批改.這種方法具有諸多弊端，主要表現有：（1）教師與學生缺乏交流，使得教師無法及時且全面地了解學生對相關知識點的掌握情況；（2）作業返回后，學生并未對其中的錯誤予以足夠的重視，且經常不予糾正；（3）部分學生以應付的心態完成作業，經常會出現抄襲以及提交延遲的現象；（4）教師的作業批改量較大，有時會出現作業返回不及時的情況.鑒于此，可將“面對面交流”式批改作業法[6]引入水力學的教學過程.此種方法首先要求學生在規定的時間里保質保量地完成作業，隨后在教師的帶領下組織學生進行交流，讓學生根據教師的講解互相檢查作業；當學生的作業中出現錯誤時，可在相應的位置進行標注，以便提醒和督促學生改正；上述步驟完成后，學生再將作業交于教師，由教師詳細檢查和記錄學生的作業完成情況.以此為前提，學生的作業完成情況便可作為其平時成績的重要依據.此方法可使教師有充裕的時間與學生進行交流，也有利于學生對課堂內容進行及時的復習和鞏固，抄襲和應付作業的現象可明顯減少，教師作業批改量大、作業返回不及時的問題亦可得以緩解.另外，水力學課程傳統的考試方式亟需變革，應結合環境工程專業特點，重點考察學生對水力學理論的應用.為此，該門課程的考核可采用多元化考試模式.教師在授課過程中，可將課程考核分為平時成績和期末成績2個部分.其中，期末考試可以采用多種考試形式，盡量將過去單純的記憶、技巧性考試改為理解力、邏輯思維能力和創造能力等多種能力的考核.

4.2 實驗教學的改革建議

實驗教學是水力學課程的重要組成部分.應立足于環境工程專業的特點，并結合所在單位的實際情況，重點在實驗教學和學生創新能力培養方面進行探索和改革實踐.首先，應根據環境工程專業對水力學課程的要求及其側重點，制定合理的實驗教學大綱，形成基礎性實驗、綜合性或設計性實驗有機結合的實驗教學體系；而后，在該體系之下，使學生一方面能夠加深對水力學中相關基本概念和基本原理的理解和掌握，熟悉水力學基本實驗儀器的使用方法，掌握基本的實驗技能和科學實驗的基本方法，另一方面還能夠培養學生理論應用于實際的能力以及創新能力.為了進一步提高實驗教學的效果，相關實驗平臺應激勵學生提出新創意，自行設計并開發新的實驗研究內容.

5 結論

筆者以本身的教學經驗為基礎，緊緊圍繞安徽農業大學的辦學定位，結合環境工程專業的課程需要，遵照邊改革、邊完善、邊發展的原則，期望將水力學系列課程的建設與改革引向深入，為其他專業課程的學習奠定基礎，最終實現真正的“因材施教”.

〔1〕劉曉東,姚琪,薛紅琴,褚克堅,胡進.環境水力學反問題研究進展[J].水科學進展,2009,20(6):885-893.

〔2〕楊永全.現代工程水力學[J].西南民族學院學報(自然科學版),2001,27(3):253-257.

〔3〕趙明登,曾玉紅,槐文信,詹才華,張曉元.水力學綜合性設計性創新性實驗系統研究與應用[J].高等理科教育,2010（6）:115-117.

〔4〕裴國霞.水力學課程教學模式的改革與實踐[J].內蒙古農業大學學報(社會科學版),2000,2(3):39-41.

〔5〕胡光順,葉延君.多媒體教學的利弊和應對策略[J].中國科技信息,2005（13）:481.

〔6〕周福美.讓作業批語富有人性化[J].科技資訊,2012（06）: 228.

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