應用型本科水力學課程教學改革初探

魏馳原，李海霞

(南京工業大學浦江學院，南京 211200)

南京工業大學浦江學院給排水科學與工程專業的人才培養目標是學生德智體美勞全面發展，具備扎實的自然科學與人文科學基礎，掌握專業知識，擁有較強的學習能力、知識應用能力、實踐動手能力及國際視野。《教育部全國高等學校本科教育工作會議通知(高教函〔2018〕8)》指出，要打造“金課”，淘汰“水課”。本研究基于如何讓水力學這門主要專業基礎課既符合“金課”標準，又可以兼顧應用型本科教學特點進行討論。

1 水力學課程教學現狀及問題

1.1 課程內容多且難度大，學生學習積極性不高

水力學這門課理論性很強，有大量的公式、概念和推導，內容抽象而復雜，需要良好的數學和力學基礎，對于學生來說學習難度較大。如何通過教學方法、教學模式及評價手段等進行課程改革，提高學生學習的積極性和主動性，達到課程教學的知識目標、能力目標及素質目標是目前需要解決的問題[1]。

1.2 課程總課時壓縮，實驗課時少

總課時的減少造成課堂內容增多，為了在規定課時內完成教學任務，教師可能會對知識點的講解不夠透徹，還會忽略學生的理解程度。由于課時的壓縮，教師往往會減少課堂互動，對于一些公式只是進行簡單介紹，并沒有進行原理的推導講解。課堂上缺乏精品例題的訓練，課程結束后學生對于知識點的應用印象不深。部分高校課程的實驗課時與理論課時安排不合理，理論知識與實驗實踐脫節，不利于學生直接消化理論知識。

1.3 實驗教學缺乏創新性和針對性，實驗效果難以保障

實驗教學是水力學課程教學的重要環節，對培養學生的動手能力和對理論知識的實際應用具有重要作用。傳統的實驗教學基本是進行驗證性實驗，并且都是水力學最基本的課程基礎實驗，不具備創新性[2]。此外，實驗教學缺少啟發性、詢問性問題，缺乏開放性環節，學生只是依據實驗報告中已有的方法一步一步操作，得到實驗數據后計算結果，對于數據的合理性缺乏有效分析，對實驗原理沒有深刻體會及認識，實驗教學質量和效果難以保障。

2 水力學課程改革思路及內容

2.1 構建“互聯網+”新型教學模式

整合基本課程資源，提供優質數字教育資源和軟件工具，打造網絡教育平臺，建立課程教學資源庫和課程網站，與其他高校、企業進行合作交流，實現優質教學資源共享。師生可通過社交平臺、直播平臺進行交流和討論，打破時空限制，教師可以實時解答學生的疑問，學生可以隨時登錄網站觀看學習。

2.2 教學內容設計精細化

將教學過程分為課前準備、課堂實施和課后提升三個階段[3]。在課前準備階段，提前設置與本節課內容相關的問題，其中，問題的設置要兼顧新舊知識的銜接，使學生圍繞問題任務展開學習。在課堂教學中，水力學內容多為公式理論的推導，常規課堂知識講授方式略顯單一。為了激發學生的學習積極性，在課堂教學實施過程中，靈活采用PBL(Problem-Based Learning method)、案例式、啟發式等多種教學方法，結合現代多媒體教學方式，采用多種結合的教學手段，讓理論教學變得生動有趣，使學生對于課堂更有參與感，成為課堂主體，提高學生的學習主動性積極性。在課后提升階段，通過布置有代表性的習題及知識拓展來鞏固課堂知識。

2.3 實驗教學與理論教學的雙向耦合，引入軟件信息化教學

在教室環境中學習理論知識，使得學生缺乏對水力學在實際工程應用中的了解，很難意識到水力學在實際工程中的重要性。為解決這一問題，需要依靠實驗教學模擬工程實況，將實驗教學與理論教學雙向耦合，在理論教學課程中穿插融入實驗實踐教學環節與教學活動，不受傳統課時安排束縛，將新講授的理論知識點立刻用實驗教學模擬或驗證，提高學生對于基礎理論知識的感官認識與學習主動性。在實驗及實踐教學課程中，不僅是讓學生簡單復制實驗講義中的步驟，還要通過理論知識講解，讓學生清楚明白實驗原理、實驗過程、實驗思路、實驗方法。在實驗教學中，可引入軟件模型教學，如SWMM(storm water management model)，主要用于城市某一單一降水事件的模擬或長期的水量和水質模擬，還有DyFlow教學流場仿真-數值計算軟件，等等。

2.4 企事業單位協同育人，引入科研項目

新工科建設背景下，要實現從學科導向轉向產業需求導向、從適應服務轉向支撐引領。水力學通過引入校外企業協同育人制度，可以在課程案例講解時采用企事業單位最新工程案例，使教學資源豐富化、前沿化，以達到新形勢下課程體系建設與專業培養的目的。要想建好每一個課程單元，教師就要不斷進行探索、改革、實踐，在每個單元結束后到企業進行實地參觀學習，或以講座的形式開展實際工程應用。將科研項目融入教學，能夠使課堂內容豐富多彩、生動形象，可利用企業自身的儀器設備、軟件信息化設備，將水力學理論教學和工程應用融為一體，激發學生學習興趣，使學生能夠系統全面地掌握、理解和應用知識，提高學習效果。

2.5 水力學課程思政本科教學設計

在日常教學中融入思政元素是教師的育人要素和責任，教師對于大學生思想言行具有較大影響，每一位專業課教師都應開展課程思政教學設計。結合水力學課程教學專業內容，講述國內外歷史人物事跡(如水力學專家周培源放棄國外優厚待遇回國投身社會主義建設)、水利典型工程(如世界級工程三峽大壩、南水北調等，打破多項世界工程記錄)以及基本理論和方法的哲學思考(如講解理想流體時，忽略液體粘滯性來進行水力計算，后期通過大量實驗分析得出結論。人生也是一樣，遇到超出當時水平的問題時，可以暫且放下繼續前行，等到后期經驗水平達到了再修正解決)，使學生具有正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養學生的愛國主義情懷，讓學生的思想道德素養與專業知識雙向并行[4]。

2.6 水力學課程工商本科教學設計

采用1+X模式，即一門專業課加多門管理類課程綜合應用，在課堂教學各個章節中融合專業知識、管理思維與管理技能，建立一個注重管理技能培養和專業技能培養共同發展的人才培養新模式。要鼓勵專業教師參與工商管理課程的學習，豐富工商管理知識和理念。要確定專業課程所需要的工商管理課程，依據給排水人才培養目標、專業課程設置、就業需求、工商管理類專業人才培養標準、工商管理知識架構、學校現有的管理類課程來選擇契合給排水專業的工商管理類課程。為確定工商管理類知識植入課程的形式，將所需的多門工商課程根據專業人才培養需求濃縮為多個學分和多個模塊，形成專題應用到專業課程中。需修訂各個章節專業知識與工商管理知識的具體課時分配，形成專業知識為主，多重工商管理知識為輔的模式。可邀請校外實際水利工程項目導師入校進行報告講座，分享實際工程項目管理經驗，讓學生了解現代企業管理應具備的技能，知道管理的意義。

3 水力學課程改革效果

通過課程改革，水力學教學模式更加契合應用型本科高校的教學目標。通過重組教學內容，如課堂理論教學重組、實驗教學重組、實際案例教學重組，將知識由繁化簡，從抽象到直觀。還進行了多學科交叉融合，融入課程思政、工程管理及工商管理類知識，以打造高素質應用型本科人才為目標，培養學生的實踐創新能力。