張西平，吳金華，梁素韜，石志建，馮利軍，張志宇

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，河北 保定 071001;2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河北保定 071001）

水力學(xué)是水利水電工程、農(nóng)業(yè)水利工程等專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。課程理論性強(qiáng)，實(shí)踐性強(qiáng)，運(yùn)用性強(qiáng)［1-3］。在授課之前學(xué)生無(wú)專業(yè)背景，缺乏對(duì)水利工程的感性認(rèn)識(shí)，且專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)一般安排在水力學(xué)課程之后，所以當(dāng)教師在課堂上講到閘、泵、堰等水力計(jì)算知識(shí)點(diǎn)時(shí)，學(xué)生甚至不知道這些水工建筑物的名稱及功能，往往因缺乏對(duì)工程的感性認(rèn)識(shí)而顯得茫然。很大程度上學(xué)生仍以“閉門(mén)學(xué)習(xí)”為主，只能機(jī)械地接受，很難體會(huì)到所學(xué)理論在解決實(shí)際問(wèn)題中的重要性，故而缺乏學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

近20多年來(lái)，案例式教學(xué)法在我國(guó)高校被廣泛應(yīng)用，對(duì)我國(guó)高校教育思想和教學(xué)方法的全面改革有著重要啟示和推動(dòng)作用［4-7］，但在多數(shù)課程教學(xué)中所使用的“案例”并非工程實(shí)例，而是假想或人為設(shè)計(jì)的，對(duì)學(xué)生而言，這樣的“案例”和教材后面的習(xí)題大同小異，難以激起他們學(xué)習(xí)的興趣。筆者針對(duì)水力學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀和學(xué)生專業(yè)背景的缺乏，結(jié)合“河北農(nóng)業(yè)大學(xué)第八批教學(xué)研究課題（重點(diǎn)資助）”的完成過(guò)程，提出將工程實(shí)例引入水力學(xué)課程教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，以期提高學(xué)生的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力。

一、工程實(shí)例的來(lái)源

實(shí)例教學(xué)法首創(chuàng)于哈佛大學(xué)，最早被運(yùn)用于19世紀(jì)后半葉的法律教學(xué)中。以后，逐漸被運(yùn)用于醫(yī)學(xué)、管理學(xué)、教育學(xué)等［8］。工程實(shí)例教學(xué)法是將工程實(shí)例應(yīng)用于教學(xué)，通過(guò)教師講授與演示相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力的新型教學(xué)方法。水力學(xué)課程作為一門(mén)典型的抽象型課程之一，在其課堂授課中有必要引入工程實(shí)例教學(xué)法。

（一）通過(guò)實(shí)習(xí)過(guò)程搜集工程實(shí)例

作為農(nóng)業(yè)水利工程和水利水電工程的專業(yè)課教師，每年需要帶領(lǐng)本專業(yè)的學(xué)生參加專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)，在此過(guò)程中能夠充分了解學(xué)生對(duì)基本理論、基本知識(shí)、基本方法的掌握程度以及學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)際工程聯(lián)系起來(lái)的實(shí)踐能力。多年實(shí)習(xí)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)學(xué)生既不能很好地將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際工程緊密聯(lián)系起來(lái)，也不懂得主動(dòng)用所學(xué)知識(shí)去解決工程實(shí)際問(wèn)題，存在嚴(yán)重的理論與實(shí)踐相脫節(jié)的現(xiàn)象?；谏鲜霈F(xiàn)象，在帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)習(xí)的過(guò)程中可收集大量與水力學(xué)知識(shí)相關(guān)的工程實(shí)例圖片資料、視頻資料和設(shè)計(jì)資料，且有針對(duì)性地把這些工程實(shí)例引入到水力學(xué)教學(xué)的對(duì)應(yīng)環(huán)節(jié)和知識(shí)點(diǎn)中，以期獲得良好的教學(xué)效果。

（二）通過(guò)與往屆畢業(yè)學(xué)生的溝通搜集工程實(shí)例

在課題的開(kāi)展過(guò)程中，通過(guò)對(duì)筆者從教多年來(lái)所教過(guò)的畢業(yè)生發(fā)問(wèn)卷、打電話、發(fā)郵件等方式進(jìn)行調(diào)研。調(diào)研內(nèi)容主要包括如下5個(gè)方面:第一，調(diào)查了解水力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置的合理性;第二，水力學(xué)課程教學(xué)方法的有效性;第三，搜集與水力學(xué)課程相關(guān)的設(shè)計(jì)、施工、管理等實(shí)例;第四，授課內(nèi)容對(duì)從事不同性質(zhì)工作的畢業(yè)生知識(shí)需求的可取之處及不足之處;第五，企事業(yè)單位對(duì)對(duì)口專業(yè)人才的水力學(xué)知識(shí)及解決實(shí)際問(wèn)題的能力需求程度等。學(xué)生搜集自己所從事工作中與水力學(xué)知識(shí)相關(guān)的工程資料，教師再進(jìn)行提煉、加工和整理，按水力學(xué)教學(xué)章節(jié)編排成教學(xué)工程實(shí)例資料。

（三）通過(guò)科研工作過(guò)程積累工程實(shí)例

在科研工作的過(guò)程中，有針對(duì)性地搜集與水力學(xué)課程相關(guān)的圖片、視頻及數(shù)據(jù)資料，經(jīng)過(guò)加工處理后應(yīng)用于水力學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中。

對(duì)授課的學(xué)生而言，通過(guò)如上途徑所獲得的工程實(shí)例資料是“看得見(jiàn)、摸得著、信得過(guò)”的“真實(shí)”工程，因?yàn)閷W(xué)生能夠從以上途徑搜集的工程實(shí)例中看到自己的身影，看到學(xué)長(zhǎng)的身影，看到老師的身影，看到自己未來(lái)的身影。毫無(wú)疑問(wèn)，這樣的工程實(shí)例也必將能夠最大限度地吸引學(xué)生的興趣。

二、典型實(shí)例分析

水力學(xué)課堂授課中完全用概念、公式或文字來(lái)表達(dá)水力學(xué)中涉及的一些復(fù)雜水流現(xiàn)象和規(guī)律時(shí)，效果往往并不理想，如果輔以圖片、動(dòng)畫(huà)或視頻等工程實(shí)例，將會(huì)使學(xué)生對(duì)這些水流現(xiàn)象和規(guī)律有了更加直觀的認(rèn)識(shí)。然而工程實(shí)例的真實(shí)性顯得尤為重要，工程現(xiàn)場(chǎng)或科研實(shí)踐活動(dòng)中的實(shí)際問(wèn)題讓學(xué)生有身臨其境的感覺(jué)，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望?；诖?，對(duì)所搜集的工程實(shí)例按照知識(shí)點(diǎn)、講授方法、大綱要求等不同分為以下幾種主要類型。

（一）圖片視頻類實(shí)例

水力學(xué)課程被學(xué)生評(píng)價(jià)為“難學(xué)課程”的主要原因之一，是其研究對(duì)象是比較抽象的以水為代表的液體。每個(gè)人日常生活中都離不開(kāi)水，對(duì)水并不陌生，但水既沒(méi)有固定的形狀又具有流動(dòng)性。因此，水力學(xué)課程中將水作為研究對(duì)象，決定了該課程中基本理論的抽象性與復(fù)雜性，這也正是水力學(xué)課程讓學(xué)生難以理解、感到疑惑的原因所在。水力學(xué)課程中對(duì)很多復(fù)雜的水流現(xiàn)象進(jìn)行描述和定義時(shí)往往很簡(jiǎn)單，學(xué)生雖容易準(zhǔn)確地記住，然而當(dāng)他們面對(duì)大自然及各種工程中實(shí)際的水流現(xiàn)象時(shí)，并不能依據(jù)定義對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和描述。有研究表明，人們通過(guò)語(yǔ)言形式從聽(tīng)覺(jué)獲取的知識(shí)能記憶15%，通過(guò)視覺(jué)獲取的知識(shí)則能記憶25%，將兩者結(jié)合起來(lái)，記憶的知識(shí)則可高達(dá)65%［9］。若在對(duì)復(fù)雜水流現(xiàn)象進(jìn)行描述和定義時(shí)，配合演示圖片和視頻資料，學(xué)生們往往如同親臨其境，豁然開(kāi)朗，真正透徹、清晰、牢固地理解和記住各種復(fù)雜的水流現(xiàn)象。

通過(guò)放映自己在科研過(guò)程中拍攝的灌區(qū)渠道中水流現(xiàn)象的視頻和圖片資料來(lái)配合講解“急流”、“緩流”和“臨界流”等知識(shí)點(diǎn)，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)課堂上老師與學(xué)生的互動(dòng)及課間師生的交流。曾經(jīng)有學(xué)生說(shuō)自己家就在圖片中放映的科研項(xiàng)目區(qū)附近，他對(duì)視頻和圖片中的渠道非常熟悉，但在看到了授課視頻的那一刻，他才真正將這些定義和自己經(jīng)常見(jiàn)到的水流現(xiàn)象聯(lián)系了起來(lái)，理解了本次講授的課程內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)，激動(dòng)的心情溢于言表，并主動(dòng)提出愿意跟隨老師參加一些相關(guān)的科研工作。

水力學(xué)中可引入此類實(shí)例的知識(shí)點(diǎn)包括:液體的表面張力、液體的粘滯性，層流、紊流，急流、緩流、臨界流，水躍、水跌，各種消能方式等。

（二）操作應(yīng)用類實(shí)例

水力學(xué)教材中關(guān)于薄壁堰流水力計(jì)算的章節(jié)中描述到:“由于薄壁堰流具有穩(wěn)定的水頭—流量關(guān)系，因此常被作為水力模型實(shí)驗(yàn)和野外測(cè)量中的一種有效易行的量水設(shè)備”［10］。如果教師在講授時(shí)也像教材中一樣僅僅對(duì)其描述，學(xué)生往往由于缺乏對(duì)堰的感性認(rèn)識(shí)而不能完全理解，更不知如何利用薄壁堰去野外測(cè)量流量。結(jié)合科研課題帶領(lǐng)學(xué)生利用旋漿流速儀和薄壁堰進(jìn)行了大田灌水試驗(yàn)渠道流量的測(cè)量，并在測(cè)量操作的過(guò)程中特意拍攝了多組照片和視頻。在講授水力學(xué)該知識(shí)點(diǎn)時(shí)，通過(guò)多媒體播放了該組照片和視頻。照片從不同角度展示了薄壁堰的外形和構(gòu)造，又通過(guò)視頻演示了利用薄壁堰測(cè)流量的完整過(guò)程。課堂上，學(xué)生都看得非常認(rèn)真，尤其當(dāng)學(xué)生看到視頻里面的操作者就是本班同學(xué)時(shí)更是顯得興奮和激動(dòng)，觀看得就更加仔細(xì)和認(rèn)真了。通過(guò)觀看照片和視頻，學(xué)生至少了解了如何利用薄壁堰去測(cè)量流量。接著學(xué)生一定想弄明白薄壁堰測(cè)流量的原理，教師便可自然地將學(xué)生引入到本節(jié)的教學(xué)中來(lái)。

水力學(xué)中可引入此類實(shí)例的知識(shí)點(diǎn)包括:文丘里流量計(jì)的原理和應(yīng)用、薄壁堰的測(cè)流原理和應(yīng)用、畢托管測(cè)流速的原理及應(yīng)用等。

（三）設(shè)計(jì)計(jì)算類實(shí)例

水力學(xué)課程理論性強(qiáng)，計(jì)算方法和公式多，各知識(shí)點(diǎn)的掌握需要課后通過(guò)完成一定的練習(xí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。不同版本的水力學(xué)教材中都配有大量的例題和習(xí)題，然而這些例題和習(xí)題與工程實(shí)際聯(lián)系并不緊密，有的甚至是斷章取義，學(xué)生往往認(rèn)識(shí)不到作業(yè)題與實(shí)際工程之間的本質(zhì)聯(lián)系，因此對(duì)課后的作業(yè)題興趣不大。比如教材中關(guān)于渠道設(shè)計(jì)的習(xí)題為:某黏土基礎(chǔ)上的灌溉渠道，斷面為梯形，邊坡系數(shù)m=1.5，粗糙系數(shù)n=0.025，底寬b=5m，當(dāng)設(shè)計(jì)流量Q=8m3/s，底坡i=0.000 3時(shí)，試確定渠堤高。由于受到版面的限制，學(xué)生專業(yè)背景的缺乏等原因，此類習(xí)題在各種版本的水力學(xué)教材中出現(xiàn)的形式基本相同，所不同的可能僅是數(shù)值上的變化。多數(shù)學(xué)生不知道也不去思考題中的參數(shù)如何給定，在完成作業(yè)時(shí)也只是參照例題的格式“照葫蘆畫(huà)瓢”而已，完全不可能將它和實(shí)際工程聯(lián)系起來(lái)。

與教材中例題不同，在對(duì)渠道設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)講解時(shí)所引用的例子是源于就職在某設(shè)計(jì)院的往屆畢業(yè)生所參與設(shè)計(jì)的工程實(shí)例。講解之前首先告知學(xué)生實(shí)例的來(lái)源及相關(guān)工程概況，使學(xué)生不對(duì)實(shí)例的真?zhèn)萎a(chǎn)生懷疑，然后結(jié)合工程概況、設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思路引導(dǎo)學(xué)生去主動(dòng)思考，確定相關(guān)參數(shù)，一步步完成設(shè)計(jì)，最終完成對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。

水力學(xué)中可引入此類實(shí)例的知識(shí)點(diǎn)包括所有設(shè)計(jì)和計(jì)算的內(nèi)容。

在把上述各類工程實(shí)例引入課程之前，均明確告訴學(xué)生所選實(shí)例的來(lái)源。通過(guò)溝通，學(xué)生反映練習(xí)這些來(lái)自于學(xué)長(zhǎng)、老師、同學(xué)等實(shí)際的工程實(shí)例方面的例題，感覺(jué)自己不是在做練習(xí)題，而是在做實(shí)際工程，解決實(shí)際問(wèn)題，莫名的產(chǎn)生一種責(zé)任感和壓力感，并能夠始終保持著一種新鮮感和一種探索知識(shí)的強(qiáng)烈愿望。通過(guò)實(shí)例的引入和講解也使學(xué)生有機(jī)會(huì)了解不同性質(zhì)的工作單位所從事的工作內(nèi)容，不同工作內(nèi)容對(duì)專業(yè)知識(shí)的需求程度，使學(xué)生較早地對(duì)自己未來(lái)工作去向有所了解和規(guī)劃，從被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化。

三、結(jié)語(yǔ)

將工程實(shí)例教學(xué)法引入水力學(xué)教學(xué)中，旨在將“學(xué)”與“用”有機(jī)地結(jié)合，能夠引起學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的重視，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用有切實(shí)的體會(huì)，能夠充分感受到所學(xué)知識(shí)在解決實(shí)際問(wèn)題中的重要性。工程實(shí)例教學(xué)法不僅激發(fā)學(xué)生對(duì)水力學(xué)課程及自身專業(yè)的興趣，而且激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，使學(xué)生通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題獲得強(qiáng)烈的成就感，提高學(xué)生的整體思維能力和動(dòng)手創(chuàng)新能力。

通過(guò)工程實(shí)例的講授，達(dá)到使抽象水流現(xiàn)象直觀化、復(fù)雜原理簡(jiǎn)單化、繁瑣公式具體化的授課效果，使學(xué)生能夠主動(dòng)地了解用人單位，了解自己的專業(yè)，了解自己的課程，培養(yǎng)對(duì)自己所學(xué)專業(yè)的興趣，愿意主動(dòng)了解和探索專業(yè)領(lǐng)域;同時(shí)，又能提高學(xué)生的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，加速學(xué)生由學(xué)習(xí)型人才向初步具有工程師素質(zhì)的應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)變。

通過(guò)工程實(shí)例的搜集過(guò)程，不僅有利于教師把理論與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，及時(shí)了解學(xué)科前沿，了解行業(yè)新動(dòng)態(tài)，了解用人單位對(duì)畢業(yè)生專業(yè)知識(shí)需求的程度和深度，以便及時(shí)調(diào)整、完善、豐富教學(xué)內(nèi)容，提高教師的專業(yè)素質(zhì);又能夠順應(yīng)社會(huì)和行業(yè)的需求，最終培養(yǎng)出適應(yīng)我國(guó)新世紀(jì)水利工程建設(shè)需要的具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

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（編輯:劉偉霄）