水力學實驗教學改革的初探

段小月，楊春維，滕洪輝，孫玉偉，高秀紅

(吉林師范大學 環境科學與工程學院 , 吉林 四平 136000)

水力學是高等工科院校中給水排水工程、水文水資源、環境工程等專業的一門重要的專業基礎課程，主要研究液體平衡和機械運動的規律及其實際應用，可以用來解決工農業生產中碰到的許多與液體運動規律有關的生產技術問題。作為一門具有較強實踐性的課程，水力學實驗是實現理論知識與實踐操作相結合的關鍵環節，在提高學生實踐與創新能力方面具有理論教學不可替代的重要作用。然而，在長期的教學過程中，我們發現當前的水力學實驗教學內容和教學方法都還存在一些問題亟待解決。本文將針對這些問題，結合自己的教學經驗，對水力學實驗的教學方法進行探討。

1 水力學實驗存在的問題

1.1 教學內容驗證性實驗題目過多

目前，水力學實驗主要包括水靜力學實驗、雷諾實驗、能量方程實驗、動量方程實驗等十多個實驗，大部分屬于基礎性和驗證性實驗。學生實驗興趣不高，沒有自主學習的動力，從而抑制了學生主動性和創造性的發揮，很難達到培養學生創新意識的教學目的。

1.2 教學方法單一

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

1.3 實驗儀器數量少

由于水力學實驗儀器一般較大，需占用較大空間，所以水力學實驗室的實驗儀器套數一般2～3套，即使學生分組實驗，每組人數一般也達到8～10人。這樣有相當一部分學生，尤其是那些不愛動手的學生認為只要同組同學做實驗就行，不用親自操作儀器，實驗結束后將同組同學的實驗數據抄上即可，所以實驗報告抄襲現象嚴重。

1.4 考核方式過于單一

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

2 教學方法的改革

2.1 增加創新性實驗

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

2.2 教學方法改革

教師應在適時地向學生介紹一些課程的新動態的同時，主要發揮學生的能動性。通過轉換教師和學生的角色，實現“以教師為中心”向“以學生為中心”轉變。如每次實驗課前要求學生預習并設計實驗方案，上課時先讓學生講述實驗原理和自己設計的實驗方案[2]，教師引導大家討論實驗方案的合理性，對實驗方案進行優化。學生通過對實驗原理的講解和實驗方案的設計，綜合運用課堂所學理論知識，最大限度地調動學習的主動性、參與性，有效地提高實踐能力。但教師要保證教師指導的有效性，能對學生的實驗方案和操作方法給予適時的指導，起到對學生啟發和點撥的作用。同時，教師還要盡量為學生創造實際工程實踐教學的機會，盡可能利用一切條件，讓學生到水利工程現場去了解實際工程中的水力現象，要求學生對實際工程實例進行分析，并用所學知識解決遇到的問題，從而大幅度地提高學生探究、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生的實驗興趣起到至關重要的作用。引進或研制先進的多功能儀器設備，可以將計算機科學、模擬技術等先進的科學技術引進水力學實驗教學，借助軟件系統，構建先進的實驗平臺，完成多種水流現象的動畫模擬和數據處理，有利于學生理解課堂所學理論知識[3]，同時學生在實驗學習中接觸并使用最先進的量測技術和實驗設備。另外，引進設備、增加實驗儀器數量，還能使學生的實驗人數減少，給學生創造人人動手的機會，改變學生只看不動手的現象。還可結合實際工程，“把工程搬進實驗室”，在教學中潛移默化地培養學生工程意識[4]，為了給學生充分的實驗時間和自由的實驗環境，還應將實驗室開放，同學們可以通過預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考核制度和評分標準，對提高教學質量起到舉足輕重的作用。針對水力學實驗考核方法單一的問題，筆者認為應將實驗考試加入到水力學實驗的考核環節中，

實驗過程不一定要進行卷面答題，可以隨機抽取實驗，對學生進行操作考核。根據期末考核、平時表現和實驗報告綜合評定，客觀地評價學生的學習效果。為了加強學生實驗的積極性，水力學實驗的考核還是應把學生平時表現和實驗報告成績放在第一位。平時表現主要考核學生平時預習情況，實驗態度、以及基本操作能力、分析解決問題能力、獨立實驗能力；實驗報告主要考察學生量測數據的準確程度和數據處理能力。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，有利于學生課前認真預習，實驗過程中積極動手，避免實驗報告抄襲現象的發生，促進教學質量的提高。

3 結語

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

[1] 管 瑤,賀興宏,韓 越.提高水力學實驗教學質量的探討[J].塔里木大學學報,2008,20(1):96-98.

[2] 趙明登,曾玉紅,槐文信,等.水力學綜合性設計性創新性實驗系統研究與應用[J].2010(6):115-117.

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

[4] 吳凌壹,劉 建.結合工程教育的水力學實驗教學方法[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.水力學實驗教學改革的初探[J].山東化工，2018，47(02)：123，125.)