水力學(xué)課程多元化教學(xué)改革探索

韓偉 賀露露 劉俊萍 曹飛鳳

[摘 要] 水力學(xué)在土木、水利類等專業(yè)的課程體系中占據(jù)重要地位，如何提高水力學(xué)教學(xué)質(zhì)量對學(xué)習(xí)基礎(chǔ)構(gòu)建具有重要意義。本文分析了目前水力學(xué)課堂教學(xué)存在的問題，結(jié)合港口航道與海岸工程專業(yè)的實(shí)際情況，提出了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、實(shí)踐環(huán)節(jié)、考核體系等方面的多元化教學(xué)改革方案，可為高校水力學(xué)課程教學(xué)改革提供參考。

[關(guān)鍵詞] 水力學(xué);多元化;教學(xué)改革

[課題項(xiàng)目] 浙江工業(yè)大學(xué)校級課堂教改項(xiàng)目“《水力學(xué)》課程多元化教學(xué)改革與實(shí)踐”（KG201722）

[作者簡介] 韓 偉（1986—），男，浙江衢州人，博士，浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院講師，研究方向?yàn)楣こ趟W(xué)及水信息學(xué);賀露露（1985—），女，浙江象山人，博士，講師，研究方向?yàn)楦酆焦こ獭?/p>

[中圖分類號] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）0035-0170-02? ? [收稿日期] 2019-10-24

水力學(xué)是水利工程及相關(guān)學(xué)科的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，作為大學(xué)本科生課程已有近百年的歷史，是一門既有悠久歷史又富有生命力的學(xué)科[1]。浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院土木、水利類各專業(yè)都開設(shè)了水力學(xué)課程，海岸動(dòng)力學(xué)、水工建筑物等后續(xù)專業(yè)課程都涉及到水力學(xué)的知識運(yùn)用，因此水力學(xué)在整個(gè)課程體系中占據(jù)重要地位，一直是許多院校考研的必考科目[2][3]。如何提高水力學(xué)教學(xué)質(zhì)量對土木、水利類專業(yè)的基礎(chǔ)構(gòu)建具有重要意義。

一、水力學(xué)課堂教學(xué)存在的問題

本文從課堂授課、課外交流、實(shí)驗(yàn)課操作、作業(yè)答疑、質(zhì)量考核等環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，總結(jié)出目前水力學(xué)課程教學(xué)急需解決的問題。

（一）課程難度大、課堂枯燥

水力學(xué)的知識點(diǎn)涉及到高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)等相關(guān)課程，因此一堂水力學(xué)課信息量極大，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)中不斷回憶以往知識點(diǎn)，使得水力學(xué)成為學(xué)生公認(rèn)最難的課程之一。由于自然界水體流動(dòng)本身的復(fù)雜性，使得水力學(xué)呈現(xiàn)出概念繁多、公式復(fù)雜、推導(dǎo)抽象等諸多特點(diǎn)[4]。同時(shí)，課堂枯燥乏味也是影響學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的主要原因。

（二）教學(xué)模式單一

目前，水力學(xué)課程內(nèi)容較多，課時(shí)緊張。為節(jié)約課時(shí)，一般采用多媒體為主的課堂教學(xué)，教學(xué)模式較單一。傳統(tǒng)的板書使教師更容易與學(xué)生交流，更容易使學(xué)生集中注意力，特別是公式推導(dǎo)過程中，能夠引領(lǐng)學(xué)生思維。但是板書的局限性表現(xiàn)在花費(fèi)時(shí)間長、上課效率低，特別是需要大量圖形時(shí)，很大程度上影響了教學(xué)效率。另一方面，多媒體較快的教學(xué)節(jié)奏，增加了學(xué)生聽課記錄的難度。多媒體課件的制作要求也較高，教師備課時(shí)投入精力大、耗時(shí)多。

（三）實(shí)踐環(huán)節(jié)單一

水力學(xué)開設(shè)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，主要完成經(jīng)典的水力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，而其他實(shí)踐環(huán)節(jié)幾乎沒有。不少學(xué)生對課內(nèi)實(shí)驗(yàn)缺乏很大的興趣，產(chǎn)生完成任務(wù)的抵觸心理，從而影響教學(xué)質(zhì)量。從實(shí)驗(yàn)報(bào)告上可發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生根本不理解實(shí)驗(yàn)原理，只學(xué)會(huì)操作并記錄數(shù)據(jù)，沒有達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，也沒有提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

（四）理論與工程實(shí)際存在較大差距

水力學(xué)與海岸動(dòng)力學(xué)、水工建筑物、水運(yùn)工程施工、泵與泵站、環(huán)境水力學(xué)等后續(xù)專業(yè)課程聯(lián)系緊密，并在實(shí)際工程運(yùn)用中也需要大量水力學(xué)知識。隨著我國水利工程的建設(shè)，出現(xiàn)了與水力學(xué)相關(guān)的新問題、難問題，比如高壩泄洪的消能問題、近海沉箱法水下施工的技術(shù)問題、污染物在水體中的隨流擴(kuò)散問題、射流的應(yīng)用等。而學(xué)生只學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)的理論，接觸這些新問題時(shí)毫無頭緒。這說明在以往教學(xué)中忽略了理論與工程實(shí)際的聯(lián)系，也忽略了與前沿研究進(jìn)展的聯(lián)系，導(dǎo)致存在較大差距，減弱了學(xué)生畢業(yè)后的競爭能力。

（五）考核體系單一

目前，傳統(tǒng)的水力學(xué)課程考核體系單一，期末成績占據(jù)比重大，平時(shí)成績僅以點(diǎn)名形式進(jìn)行考核，這勢必導(dǎo)致學(xué)生進(jìn)入死記硬背的惡性循環(huán)當(dāng)中，不利于考察學(xué)生對知識的理解和綜合運(yùn)用能力。

二、多元化教學(xué)改革方案

（一）教學(xué)內(nèi)容多元化

以國家推薦教材為基礎(chǔ)，參考多個(gè)水力學(xué)教材，優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)與內(nèi)容。不斷查閱最新研究進(jìn)展，進(jìn)一步完整課程內(nèi)容，突出與港口航道與海岸工程專業(yè)相關(guān)的水力學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

針對港口航道與海岸工程專業(yè)特點(diǎn)，選取了天津大學(xué)白玉川教授編寫的水力學(xué)教材，并重點(diǎn)參考吳持恭教授主編的水力學(xué)教材（上下冊）。為了培養(yǎng)適應(yīng)新發(fā)展的高素質(zhì)專業(yè)人才，將水力學(xué)課程內(nèi)容優(yōu)化組合為三個(gè)教學(xué)階段（基礎(chǔ)部分、工程部分、討論部分），共13個(gè)教學(xué)專題（60學(xué)時(shí)）。基礎(chǔ)與工程部分是水力學(xué)的基本理論與工程設(shè)計(jì)知識點(diǎn)，主要包括基礎(chǔ)知識點(diǎn)、水靜力學(xué)、水動(dòng)力學(xué)、水流阻力規(guī)律、水力相似原理、有壓管道恒定流、河渠定床水流運(yùn)動(dòng)力學(xué)、河渠動(dòng)床泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)、滲流、波浪理論基礎(chǔ);討論部分是本專業(yè)相關(guān)的船閘、船塢、高速泄流等相關(guān)問題的內(nèi)容，讓學(xué)生了解最新前沿的工程問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)也能增強(qiáng)學(xué)生畢業(yè)后的競爭能力。

（二）教學(xué)模式多元化

引進(jìn)新的教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)多元化并存的教學(xué)模式。完善多媒體課件，理順多媒體教學(xué)和板書教學(xué)的關(guān)系，并做到兩者的有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢。在公式推導(dǎo)和作圖過程中，比如三大方程的推導(dǎo)、靜壓分布圖、壓力體圖、水頭線、水面線等繪制應(yīng)盡量采用板書形式，放慢講課速度，加強(qiáng)學(xué)生的印象[5]。在課堂教學(xué)中引入CAI課件，增加教學(xué)的直觀性和趣味性。CAI課件課獲得傳統(tǒng)教學(xué)方法無法獲得的教學(xué)效果，可是教學(xué)課堂更生動(dòng)、更形象[6]。在討論部分的三個(gè)專題中，選擇學(xué)生熟知的實(shí)際工程案例，重點(diǎn)討論三峽五級雙線船閘、修造船舶的船塢以及大壩泄洪的高速水流等案例，組織學(xué)生開展課前查閱資料、課內(nèi)互動(dòng)討論、課后總結(jié)報(bào)告等“三步走”的討論模式，通過集體討論來鞏固所學(xué)理論知識點(diǎn)，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題的能力。

（三）實(shí)踐環(huán)節(jié)多元化

努力實(shí)現(xiàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的多元化，對課內(nèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。適當(dāng)減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，開設(shè)設(shè)計(jì)性與綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。同時(shí)，緊密結(jié)合實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，有的放矢，讓學(xué)生帶著水力學(xué)問題與工程師交流。將水力學(xué)實(shí)驗(yàn)調(diào)整為8個(gè)（共12學(xué)時(shí)），基本涵蓋主要的水力學(xué)實(shí)驗(yàn)。積極探索研究生教學(xué)與本科生教學(xué)相結(jié)合，另外開設(shè)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)選修課程，讓本科生也可以接觸研究生階段的科研工作。專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)選修課程介紹了目前國內(nèi)水力學(xué)科學(xué)研究的主要專業(yè)儀器設(shè)備，并組織學(xué)生積極申報(bào)學(xué)校“運(yùn)河杯”“新苗計(jì)劃”等創(chuàng)新項(xiàng)目，在課外實(shí)踐中不斷研究水力學(xué)課程中感興趣的問題，提高學(xué)生考研積極性。

（四）考核體系多元化

圍繞考試大綱，加強(qiáng)試題庫建設(shè)，保證各知識點(diǎn)布局合理，難易度適中。采用閉卷考試、隨堂開卷測試、課堂討論、課堂問答、工程案例分析等多元化的綜合評價(jià)考核方式。強(qiáng)化過程考核，真正做到以考促學(xué)、以考督教[7]。在每個(gè)教學(xué)階段采取隨堂開卷測試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)每個(gè)教學(xué)階段的教學(xué)問題，及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，避免學(xué)生不重視平時(shí)的學(xué)習(xí)過程，保質(zhì)保量打好各階段基礎(chǔ)。將隨堂開卷測試（20%）、課堂問答討論及作業(yè)（20%）、考勤（10%）、實(shí)驗(yàn)（10%）、期末成績（40%）等教學(xué)環(huán)節(jié)都進(jìn)行量化考核后計(jì)入總評成績，提高學(xué)生參與過程的積極性。

三、結(jié)語

水力學(xué)課程教學(xué)改革是一項(xiàng)長期的工作，需要教師之間不斷交流、師生之間不斷磨合才能出成效。單一環(huán)節(jié)的改革基本不能達(dá)到教學(xué)效果，需通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、實(shí)踐環(huán)節(jié)、考核體系等多元化的協(xié)調(diào)改革來促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。此外，還必須與本專業(yè)實(shí)際相結(jié)合，時(shí)刻把握學(xué)科前沿科研動(dòng)態(tài)，保證教學(xué)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，總結(jié)出適合本專業(yè)的水力學(xué)教學(xué)方案。

參考文獻(xiàn)

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