新工科背景下水力分析與計算課程教學優化改革

李軍秀，韓久寧，梁謙

（河西學院 土木工程學院，甘肅張掖 734000）

水力分析與計算是農業水利工程專業人才培養的一門專業課程，是水力學與水工建筑物的交叉課程，也是理論與實踐有效銜接的重要課程。通過對該課程進行優化改革，使學生掌握水工建筑物的計算原理和方法，提高學習興趣和能力，為后續水工建筑物課程設計和畢業設計奠定扎實基礎。

1 新工科背景下應用型人才培養要求

隨著產業結構的升級改造，為了順應產業發展的需求，2017 年2 月，教育部提出積極推進新工科建設。新工科建設要求高校在工程領域培養出具有扎實理論基礎、過硬專業技能，在實際生產中能夠依據工科思維做出可行性分析決策的高級新型復合型工程師，特別是在實踐能力方面進行綜合培養，引導學生獨立思考，鼓勵學生參加競賽、實習，在實際運用中培養工作所需的專業素質，提高學生的創新創業能力[1-3]。

2 水利分析與計算教學優化

2.1 構建模塊化教學內容

以實際重力壩水利樞紐為主線，可將水力分析與計算分解為：有壓隧洞流量計算，明渠均勻流正常水深、臨界水深計算，溢洪道水面曲線分析與計算，實用堰堰頂高程確定，寬頂堰水力分析與計算，閘孔出流水力分析與計算，挖深式消力池池深計算，重力壩課程設計，共八大模塊，進行課程教學（見表1）。

表1 教學內容設計表

2.2 優化教學方法

在新時代，傳統教學方法已經不能滿足新工科背景下課程教學的要求，引入信息化教學輔助方法十分有必要，其目的是形成以質量為導向、以評價為驅動、多方聯動的教學模式，以進一步提高課程教學效果。優化教學方法主要從以下幾點進行。

2.2.1 雨課堂平臺輔助課前教學，提高學生自學能力

為進一步實現現代信息技術與課程教學的深度融合，開展混合式教學[4-7]，教師按照模塊教學內容整理出條理清楚、邏輯性強的課前學習資料，利用雨課堂平臺向學生推送，強化課前線上研習，將零散知識點濃縮復習，快速加深理解，配合課堂學習，有利于教師了解學生對知識點的掌握和儲備情況。

2.2.2 課堂EXCEL 編程，提高學生計算能力

結合實際工程詳細講解利用該課程知識解決工程中的水力計算問題，通過原理分析，擴大知識點的使用面；復雜公式計算簡單化，試算迭代通過EXCEL 程序計算解決，提高學習效率和計算精度，教師詳細演示編程過程，強調特殊符號的使用以及公式的調用，學生自帶電腦，做好課堂筆記，學習編程，教師隨堂指導。

2.2.3 課后拓展，提高學生獨立學習的能力

教師按照模塊小結考核，隨機分配課后作業，以使學生所需完成的作業有差別。學生掌握了課堂知識，可以輕松、快速、有效地完成課后作業，所需時間大約為20min。感興趣的學生在完成基本練習后可繼續進行能力提升訓練，在掌握基本編程技巧的基礎上觸類旁通，拓展延伸，經過變換參量解決類似工程問題。

2.2.4 注重過程性考核，提高學生綜合能力

通過課前復習重點知識、課堂掌握公式原理和EXCEL 編程、課后鞏固練習提升、整合模塊知識進行綜合評價，教師向學生布置水工建筑物課程設計，由學生獨立完成水力分析與計算部分，以此來提升學生分析問題、解決問題的能力以及計算能力，達到提質增效的目的。

2.2.5 學以致用，提高學生創新和科研能力

教師應鼓勵學生積極參加水利專業學科競賽，并積極申報大學生創新項目（校級、省級和國家級），引導學生將知識學以致用，通過自主組隊、查閱文獻、討論交流、購買材料、制作作品、撰寫項目說明書、申報書以及學術論文等來提高學生動手能力、創新能力和科研能力[8-10]。

3 教學效果

該課程模塊化教學采用逆向教學課程設計思路，從預期學習結果出發，設計組織并實施課程教學內容，以此實現課程預定目標（預期學習結果），形成以“設計—實施—評價”的教學模式[11-14]。教師和學生教學相長，讓學生成為課堂的主體，增強創新意識、創新思維和創新能力。其效果主要體現在以下兩個方面。

3.1 學生方面

3.1.1 增強了獨立思考和創新意識

經過課堂實踐，學生能獨立完成課后及能力提升作業，提高了分析問題、解決問題以及創新的能力。

3.1.2 提高了學習效率和綜合計算能力

通過編寫EXCEL 程序，大幅縮短了手算所需時間，并且計算精度得到保證，即便結果出錯，也能重新調試，方便快捷，這在畢業設計中的體現非常明顯。

3.1.3 提高了學生的學科競賽和科研能力

學習該課程后，學生積極參加學科競賽、申報“大創”項目，比如 “挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽、全國大學生電子商務“創新、創意、創業”挑戰賽，申報國家級大學生創新創業訓練項目，并且積極撰寫相關學術論文。

3.1.4 提高了學生綜合素質和能力

通過課程的學習，培養了學生團結協作的良好品質，激發了學生的學習熱情、增強了學生的自信心，在水工建筑物課程設計和畢業設計中表現出思維敏捷、思想活躍、動手能力較強、樂于和教師交流、敢于擔當和勇于探索等良好品質。

3.2 教師方面

通過該課程的教學，不僅提升了教師的教學積極性，而且推動了多種教學方式的靈活應用，促進教師將教學、科研與創新人才培養有機結合。教師申報科研項目讓學生參與，學生利用所學知識輔助教師完成科研項目，教師鼓勵學生申報創新創業項目，指導學生撰寫學術論文，加強了師生之間的溝通和互動，兩者關系更加緊密。

4 結語

理論知識與實踐操作相結合，能夠促進課程之間的有效銜接，通過實踐訓練過程，學生對所學知識形成了更加深入的認識，提高了對復雜公式的掌握程度，進一步擴大了知識的應用面，激發了學生學習的主動性；教師通過全程指導，掌握學情，對存在的問題進行全面分析與反思，推進教學改革，提高教學質量。全面提高人才培養質量是高校教學改革要求，對于水利分析與計算課程，通過改變傳統授課方式，優化課程教學內容和方式，取得了良好的教學效果，有效提高了創新應用型人才的培養質量。