基于“專創融合”的《水力學》教學改革與研究

韓淑新，付敦

（宿州學院 資源與土木工程學院，安徽宿州 234000）

研究創新教育與專業教育協同發展，提高專業教育與創新教育的廣度和深度，改革“雙創”教學體系，是近年高等教育著力解決的重點和難點[1]。基于應用型本科高校的定位及人才培養目標，則更應將專業教育與創新教育有機結合，為應用型本科高校畢業生的高質量就業提供助力[2]。對于應用型工科本科畢業生而言，對力學知識的理解和運用能力將直接影響學生創新創業能力[3]。

《水力學》是土木工程、水利工程、給排水工程、市政工程等工科專業課程結構中非常重要的專業基礎課。其公認的課程特點為：研究對象抽象、理論推導復雜、計算公式繁多等，雖然《水力學》的定位是專業基礎課，實則在工程中應用廣泛。因此，在傳統教學的基礎上融入創新創業教育，將有助于提高《水力學》課程教學效果，更有助于培養應用型人才[4-5]。

1 課程特點及存在的問題

學生對水并不陌生，然而當面對自然界及水利工程中實際的復雜多變的水流現象時，學生的認知則是模糊的。從課程體系分析，《水力學》課一般安排在第三學期，雖然學生已具備了一定的高等數學和物理基礎，但對專業的系統認知和理解還不足，不能很好地進行課程間的鏈接。基于《水力學》的課程特點，目前“純理論教學+驗證性實驗”依然是授課的主導模式，現有理論、實驗教學方式及考核形式難以適應“雙創”能力的培養，也不符合應用型本科高校的培養目標[6-7]。

2 分層次課堂教學設計體系

完整的課堂教學設計體系應包括教學目標設計、課程內容設計、學法教法設計、教學環境設計等。首先，教學目標要明確，基于“專創融合”的教學目標應以記憶和理解為基礎，以應用和分析為提高，以評價和創造為最終目標[8]，結合課程內容，建立《水力學》“專創融合”教學目標如表1所示。

表1 基于“專創融合”的層次教學目標

其次，課程內容和授課方式是完成課程目標的主要途徑，《水力學》課程理論內容較多且雜，各章節均涉及新的概念、新的理論和新的公式。基于課時安排和學生基礎，在保證基本講授內容的基礎上弱化公式理論推導，將更多的課時留給學生和互動創新[9]。

在緒論課中，首先引入某設計院需完成在既定河流上設計一座水閘的工程任務，引導學生思考需要解決的水力學問題，也可明確本課程與前后課程之間的關系，進而使學生形成工程應用理念。水靜力學內容可引導學生基于靜壓傳遞原理設計測量不同液體密度的裝置，以此激發學生創新思維。水動力學和流動阻力內容具有很強的理論性，涉及很多重要公式，是后續章節的重要基礎，在課程中可引導學生繪制思維導圖，思維導圖是表述大腦思維的一種可視化圖解工具[10]，通過課前初繪、課上補充、課后整理激發學生對理論內容的思考和探討，學生可以最大限度地發揮自己的想象力和創造力。后續章節中的壓管道流動、明渠流動、堰流及閘孔出流、水流銜接與消能等內容本身就是水力學在不同類型水利工程中的應用，在學生已掌握基本理論內容的基礎上，通過翻轉課堂提高教學質量，培養學生自主思考、自主學習的能力。同時后續章節在學習過程中以實際工程為依托[11]，教師通過實習基地、科研項目、校企合作等方式收集實際案例，學生也可通過社會實踐收集案例，讓學生在解決問題的過程中了解專業性質和行業需求，獲得學習的成就感，進而提高學生的整體思維能力和動手創新能力。基于“專創融合”的課程體系如表2所示。

表2 基于“專創融合”的課程體系

3 互動式實驗教學體系

實驗教學是《水力學》課程教學中必不可少的組成部分，通過實驗既可鞏固理論知識，又可培養學生團隊協作能力、動手能力、分析與解決問題能力[12]。將傳統以驗證性實驗為主的實驗方式改革為師生互動體系、教學和科研互動體系，可以充分調動學生主動思考的積極性，有利于激發學生的創新思維和求知欲（如圖1所示）。

圖1 互動式實驗教學體系

實驗前先由教師提出問題，并說明已有實驗設備和儀器，由小組討論問題并經分析提出初步的實驗過程設計，進而由教師和學生共同確定實驗方案，最后由學生對實驗內容進行具體操作，在師生互動體系下將驗證性實驗轉換為探索性實驗。在此過程中，讓學生成為實驗教學過程中的主導者，提高學生的有效參與度。

結合課題組正在進行的相關科研實驗深入開展實驗教學，建立教學和科研互動體系。如參與某水閘下游消能設施模型實驗中，將書本描述的消能措施形象化，通過調整護坦高程，觀察下游水深，進而思考控制水躍的因素。在此過程中，學生可以接觸書本以外的知識，讓學生對水力學在工程中的實際應用有了親身體會，可以培養學生的工程素養。

4 多元化課程考核體系

課程考核是保證教學質量、檢驗學習效果的有效手段之一，改革傳統以考試為主的考核方式對提高教學質量和培養創新型人才具有重要意義[13]。基于《水力學》課程的特點和在人才培養方案里的重要性，綜合考慮學生背景，對考核形式進行改革，以考核學生基本專業能力和創新思維能力為根本，提出“專注過程考核、創新考試內容”的課程考核體系。學生通過多元的課程考核克服困難、突破自我，可促進“雙創”能力的提高。

專注過程考核，將平時成績的構成由傳統的“考勤（40%）+作業（40%）+實驗（20%）”，改革為“作業（含實驗報告，40%）+課堂積分（40%）+創新（20%）”。首先，平時作業采用自制視頻提交，學生通過手機自拍解題過程，將已掌握的知識形象化，避免單一作業抄襲及被動性，教師也可根據學生的視頻反饋了解到學生的實際情況。其次，鼓勵學生通過課上和課后為自己積分，如課前參與小組導讀、課上積極主動回答或提出問題、課后總結知識點并分享給同學或教師等，授課教師根據實際情況為學生進行積分。最后，為激發學生創新思維、鼓勵學生參與創新創業類項目，凡提出創新項目書或參與大學生創新創業項目等均可獲得此項成績，實現理論知識內容與創新創業融合和聯動，滿足學生的成就感。

創新考試內容，通過豐富試卷內容綜合考查學生的學習效果。設立不同的題型，如填空、選擇題，以考查學生基礎知識掌握為主；簡答題可引導學生建立沿程水頭損失計算、“三大方程”間關系等不同知識點的思維導圖，綜合考查學生對章節整體的把握能力和思維活躍能力；計算題目實行“真題真做”[14]，根據校企合作，將真實項目作為課程考核計算題目，題目可逐年更新，避免學生通過搜尋題庫及以往經驗機械套用公式進行計算。

5 結語

大學是人生的關鍵時期，專業課堂是掌握科學知識、鍛煉個人能力和塑造價值觀的關鍵環節。基于當代大學生的創新創業實質是突破自我，要在專業課的學習過程中使學生建立創新思維，并在掌握專業知識的基礎上將創新意識和思想付諸實踐。