李琳+趙濤+譚義海+邱秀云+牧振偉

摘要：文章針對水力學(xué)課程在課堂和實驗教學(xué)中存在的問題，提出了水力學(xué)課程教學(xué)改革的背景與建設(shè)目標(biāo)，介紹了水力學(xué)課程教學(xué)改革的內(nèi)容和方法，對以職業(yè)能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的水利類專業(yè)水力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐做了初步探討和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：能力培養(yǎng)；力學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)實踐

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）32-0057-03

《水力學(xué)》課程是高等工科院校水利類專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。由于該課程緊密結(jié)合水利工程實際，基礎(chǔ)概念和公式繁多，理論推導(dǎo)復(fù)雜，不少學(xué)生反映《水力學(xué)》是一門難學(xué)的課程，并且出現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)困難和積極性不高的問題。針對以上課程特點和教學(xué)中出現(xiàn)的問題，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，對《水力學(xué)》課程進行教學(xué)改革是十分必要的。

一、水力學(xué)課程教學(xué)改革的背景

隨著社會對應(yīng)用型人才需求量地增大，培養(yǎng)具有實踐能力和創(chuàng)新精神的高級工程技術(shù)人員成為地方高校的主要目標(biāo)。這個培養(yǎng)目標(biāo)的確立對地方高校學(xué)科建設(shè)和教學(xué)工作提出了新的要求。水力學(xué)作為水利類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，在水利類本科專業(yè)的培養(yǎng)方案中被列為必修的學(xué)科基礎(chǔ)主干課程，是學(xué)生從基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)過渡到專業(yè)課學(xué)習(xí)的重要紐帶?！端W(xué)》[1]課程由兩大部分組成，即水力學(xué)基本原理和工程水力學(xué)。學(xué)生在這門課程的學(xué)習(xí)中，不僅要掌握水力學(xué)的基本知識，還要了解水力學(xué)的相關(guān)應(yīng)用，以便在今后水利工程實際工作中對水力設(shè)計的基本理論和計算方法融會貫通。因此，本課程在水利類專業(yè)的教學(xué)安排中應(yīng)該在培養(yǎng)學(xué)生確立工程概念、解決實際問題方面加大比重。但是隨著高等教育的改革與發(fā)展，高等教育體制和課程設(shè)置及學(xué)時分配都發(fā)生了重大變化，水力學(xué)的教學(xué)課時正不斷被壓縮，在這種背景下，傳統(tǒng)的教學(xué)體系已暴露出許多不合理的地方。一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的教學(xué)大綱中，水力學(xué)基本原理和水力學(xué)的工程應(yīng)用兩部分內(nèi)容共需要100多個學(xué)時，而現(xiàn)在水力學(xué)課程總學(xué)時數(shù)減少至70學(xué)時，但是教學(xué)內(nèi)容仍然按老教學(xué)大綱執(zhí)行，這就要求老師在少的學(xué)時數(shù)下講授較多的內(nèi)容，課堂信息量過大，學(xué)生在短時間內(nèi)很難接受，更談不上對所學(xué)知識的應(yīng)用了。另一方面，近些年隨著高等教育改革地深入和專業(yè)劃分愈來愈精細(xì)，水利類專業(yè)除了原來的農(nóng)田水利專業(yè)外，又包含了水利水電工程專業(yè)、水利工程管理專業(yè)、水土保持專業(yè)，不同專業(yè)對水力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容特別是水力學(xué)工程應(yīng)用部分的教學(xué)內(nèi)容提出了不同要求。比如，隨著節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的廣泛應(yīng)用，農(nóng)田水利專業(yè)對管道水力學(xué)特別是其在微小管道水力計算中的應(yīng)用提出了要求，而其他專業(yè)對此卻又無具體要求或者需求。而隨著高壩大庫的不斷建設(shè)，水利水電工程專業(yè)要求學(xué)生熟練掌握和應(yīng)用泄水建筑物下游消能、堰流的相關(guān)知識，而農(nóng)田水利專業(yè)則對這些內(nèi)容的要求不斷弱化。總之，隨著信息量驟增的新世紀(jì)的到來，這門課程從教學(xué)內(nèi)容、課程體系到教學(xué)方法、教學(xué)手段都與當(dāng)前發(fā)展形勢很不適應(yīng)，與培養(yǎng)具有實踐能力和創(chuàng)新性人才的要求產(chǎn)生了明顯沖突。例如，教學(xué)內(nèi)容不能隨著學(xué)科的發(fā)展而及時調(diào)整和更新；課程教學(xué)方法落后并導(dǎo)致課堂理論教學(xué)與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)嚴(yán)重脫節(jié)。這些都嚴(yán)重影響到《水力學(xué)》課程教學(xué)的開展，進行課程教學(xué)改革刻不容緩。

二、水力學(xué)課程教學(xué)改革的內(nèi)容與方法

（一）教學(xué)改革的內(nèi)容

《水力學(xué)》課程是力學(xué)的一個分支，它是介于基礎(chǔ)科學(xué)和工程技術(shù)之間的一門技術(shù)科學(xué)。它的主要任務(wù)是研究液體（主要是水）的平衡和機械運動規(guī)律及其實際應(yīng)用。課程主要概括為兩部分內(nèi)容，即水力學(xué)基本原理和工程水力學(xué)兩部分。因此在教學(xué)內(nèi)容的安排上，既要突出重點內(nèi)容，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中抓住課程的主線和重點，同時還需注意課程內(nèi)容的連貫，不能出現(xiàn)基本知識點的斷鏈情況。在課程教學(xué)改革中應(yīng)處理好傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容、繼承與創(chuàng)新及邏輯性與結(jié)構(gòu)性的關(guān)系，必須根據(jù)水力學(xué)的課程內(nèi)容明確兩條教學(xué)主線。一條主線是水力學(xué)基本原理和基本理論，主要包括水靜力學(xué)、液體一元恒定總流的基本原理和液流形態(tài)與水頭損失，這些內(nèi)容是課程的基礎(chǔ)和骨架。對于不同的專業(yè)，技術(shù)基礎(chǔ)知識的薄厚要求可能不一樣，骨架可大可小，但均要堅實、牢固。另一條主線是基本應(yīng)用，主要包括有壓管流、明渠恒定流動、堰流及閘孔出流、泄水建筑物下游水流消能與銜接，這些內(nèi)容是基礎(chǔ)的添加物和骨架上的肉。因此，應(yīng)充分吸收現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和學(xué)科發(fā)展的最新成果，注意體現(xiàn)當(dāng)代學(xué)科發(fā)展的水平和特征，將多學(xué)科的知識交叉與滲透反映到教學(xué)內(nèi)容中來，兩條教學(xué)主線相互聯(lián)系，相互補充，缺一不可。根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗來看，傳統(tǒng)的“大合班”教學(xué)模式無法充分考慮不同專業(yè)對本課程的教學(xué)要求，按照兩條教學(xué)主線進行教學(xué)時，課程的部分教學(xué)內(nèi)容可能對于不同專業(yè)的關(guān)系不十分明顯，學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，很難引起學(xué)生的興趣，學(xué)習(xí)效果較差。因此，應(yīng)該改用模塊式教學(xué)結(jié)構(gòu)將理論知識進行整合，即將課程內(nèi)容分為多個模塊并根據(jù)專業(yè)的不同強化其所需模塊的內(nèi)容，進而使學(xué)生明確本課程與其專業(yè)的關(guān)系，以便提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和效果。在教學(xué)方法上，應(yīng)該避免在授課過程中搞“滿堂灌”，每堂課都要安排一定的時間來進行答疑，鼓勵學(xué)生發(fā)表自己的想法和見解，鼓勵學(xué)生通過互相討論的方式解決問題。同時，通過在教學(xué)內(nèi)容中增加一些與本學(xué)科聯(lián)系緊密的工程實例來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)效果。

（二）教學(xué)改革的手段與方法

1.改變傳統(tǒng)的大合班教學(xué)模式。根據(jù)《水力學(xué)》課程的兩條教學(xué)主線的內(nèi)容和要求不同，第一條主線水力學(xué)基本原理和基本理論部分是課程的基礎(chǔ)和骨架，雖然對于不同專業(yè)，技術(shù)基礎(chǔ)知識的薄厚要求可能不一樣，但同樣要堅實和牢固。因此，第一條主線所涉及的內(nèi)容，從教學(xué)模式上講可以將水利水電工程專業(yè)、水利工程管理專業(yè)、農(nóng)田水利專業(yè)進行合班教學(xué)，將理論知識進行整合，突出共性，強化概念，避免因?qū)I(yè)分班課引起的課堂教學(xué)內(nèi)容循環(huán)重復(fù)。但是，《水力學(xué)》課程的第二條教學(xué)內(nèi)容是關(guān)于基本原理應(yīng)用，就應(yīng)該對不同專業(yè)在教學(xué)內(nèi)容上側(cè)重點不同，在講授其在工程實際中的應(yīng)用時應(yīng)有所突出，有側(cè)重點地講授，能夠使不同專業(yè)的學(xué)生了解到該課程在自己行業(yè)的應(yīng)用，拉近與學(xué)生的距離，讓學(xué)生做到有的放矢，帶著問題去聽課。因此，對于工程水力學(xué)應(yīng)用部分，從教學(xué)模式上講，應(yīng)將不同專業(yè)進行分班級教學(xué)，結(jié)合各個專業(yè)的特點和需求，選擇有針對性的教學(xué)內(nèi)容進行授課，進而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和課堂教學(xué)效果。endprint

2.改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法。將傳統(tǒng)的“教學(xué)資源導(dǎo)向型”教學(xué)方法向“能力訓(xùn)練導(dǎo)向型”教學(xué)方法轉(zhuǎn)變，其實質(zhì)就是要發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，提高學(xué)生的動手實踐能力并培養(yǎng)其創(chuàng)新意識。因此，在教學(xué)環(huán)節(jié)上，應(yīng)該始終注重理論聯(lián)系工程實際，以探討和啟發(fā)性思維的開放式教學(xué)為主，通過問題講義的方式，針對具體的工程問題進行講解和討論。同時，注重學(xué)生對知識原理的理解和應(yīng)用，盡量通過工程實例并結(jié)合知識內(nèi)容解釋在現(xiàn)實生活中所出現(xiàn)的水力學(xué)現(xiàn)象，這樣不但可以加深學(xué)生對水力學(xué)基本理論的理解，同時又培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

3.以職業(yè)能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置。水力學(xué)基本原理、工程水力學(xué)、水力學(xué)實驗原理是《水力學(xué)》課程的三大組成部分，其關(guān)注的重點各有不同和側(cè)重。面對水力學(xué)課程龐大的體系，必須根據(jù)水利類不同專業(yè)的特點與專業(yè)培養(yǎng)要求，對課程體系進行科學(xué)設(shè)計，對課程內(nèi)容進行合理取舍。水力學(xué)理論基礎(chǔ)包括“流束理論”和“流場理論”兩個體系。作為水文水資源、水利工程管理專業(yè)的學(xué)生，限于學(xué)時，同時考慮職業(yè)崗位的實際工作需要，可舍棄“流場理論”，只講“流束理論”，以滿足工程實際中常見的水力計算的應(yīng)用需要。同時，也使得“以流束理論為基礎(chǔ)，以實際工作需要為目標(biāo)”的水力學(xué)課程教學(xué)基本理論的選擇有了明確的方向。而工程水力學(xué)強調(diào)解決實際問題，自然成為學(xué)生職業(yè)崗位必須的教學(xué)內(nèi)容，是學(xué)生完成實際工作任務(wù)能力的重要體現(xiàn)。為此，在教學(xué)內(nèi)容安排方面，應(yīng)根據(jù)不同專業(yè)的需求突出重點，對于農(nóng)田水利專業(yè)的學(xué)生，可將重點放在明渠水力學(xué)和管道水力學(xué)部分，使學(xué)生學(xué)會設(shè)計渠道，熟練進行管網(wǎng)的水力計算，以滿足節(jié)水灌溉系統(tǒng)的渠道和管網(wǎng)設(shè)計的需要。對于水利工程管理專業(yè)的學(xué)生，以明渠水力學(xué)、有壓管道非恒定流、堰流和閘孔出流為教學(xué)重點，使學(xué)生可以對已建成的渠系建筑物、電站和引水樞紐進行合理的運行和管理。在完善課堂教學(xué)內(nèi)容的同時，還需要增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的比重。例如，可以根據(jù)不同專業(yè)的培養(yǎng)需求，增添水力學(xué)課程設(shè)計項目。對于課程設(shè)計的內(nèi)容，可以緊密結(jié)合各專業(yè)畢業(yè)設(shè)計選題來定，內(nèi)容應(yīng)涵蓋專業(yè)基礎(chǔ)實驗技術(shù)、現(xiàn)代生產(chǎn)和社會應(yīng)用緊密結(jié)合的實踐項目，以及學(xué)科發(fā)展的前沿課題，形成由低到高、由基礎(chǔ)到專業(yè)的逐級發(fā)展的“金字塔式”教學(xué)實踐內(nèi)容和環(huán)節(jié)。這樣不但可以通過理論去指導(dǎo)學(xué)生的實踐學(xué)習(xí)，而且可以通過實踐促進學(xué)生對理論知識的理解。

4.教學(xué)方法多元化，創(chuàng)造靈活多變的課堂教學(xué)。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師通過板書給學(xué)生傳播信息，該方法顯然較費時間，而且效果差，有些水流運動的變化過程用靜態(tài)圖形是無法表現(xiàn)的，如，水躍、流線、水擊傳播過程等。多媒體教學(xué)[5]可以充分演示局部水流現(xiàn)象，還可以展現(xiàn)實際工程中的水流現(xiàn)象，如底流消能、挑流消能、堰流及閘孔出流等，增加了學(xué)生對相關(guān)原理的理解，又增加了感性認(rèn)識，同時節(jié)約了教學(xué)時數(shù)，擴大了知識的信息量，可謂一舉多得。但是純粹的多媒體教學(xué)存在師生之間互動少、信息停留時間短、跳躍性強等缺點。特別是水力學(xué)中大量的公式推導(dǎo)和畫圖，如，靜壓強分布圖、壓力體圖、水面線、總水頭線及測壓管水頭線等內(nèi)容在應(yīng)用多媒體教學(xué)時，學(xué)生不易理解或印象不深。筆者在教學(xué)過程中，將多媒體課件、黑板板書、實物和模型教學(xué)方法緊密結(jié)合，取得了良好的教學(xué)效果。例如，在教學(xué)中講到畢托管的測速原理時將畢托管帶入課堂，讓學(xué)生有充分的感性認(rèn)識；在公式推導(dǎo)過程中采用黑板板書，給學(xué)生帶來直觀的心理感受。

在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，師生往往習(xí)慣于“灌輸式”教學(xué)方法，在這種教學(xué)方法中，無法充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生作為教學(xué)過程的客體，處于被動地位，提不起學(xué)習(xí)和討論的興趣，影響教學(xué)效果。因此，在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中應(yīng)增加學(xué)生參與環(huán)節(jié)，在課堂上采用學(xué)生講課、討論、提問等方式，這樣可增加學(xué)生的參與意識、活躍氣氛，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。例如，在明渠恒定均勻流的水力計算這一章，其研究內(nèi)容較簡單，又是實際生活中常見的水工建筑物形式，學(xué)生有一定的感性認(rèn)識，適合采用自學(xué)與討論的課堂教學(xué)模式。

三、結(jié)語

通過近年來的教學(xué)實踐表明，以職業(yè)能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的水利類專業(yè)《水力學(xué)》課程教學(xué)改革，在學(xué)時總量減少的情況下，學(xué)生們不僅學(xué)到了基礎(chǔ)理論和分析問題、解決問題的方法，而且學(xué)到了更多有關(guān)于水力學(xué)的科學(xué)知識，開闊了學(xué)生的思路，這為高校向社會輸送具有創(chuàng)新意識和實踐能力的復(fù)合型水利人才打下了基礎(chǔ)。同時還認(rèn)識到，必須要不斷加強《水力學(xué)》課程教學(xué)改革方案的實施，在實踐過程中不斷完善教學(xué)方法。這就要求教師不但要重視課堂教學(xué)并能熟練應(yīng)用靈活多樣的教學(xué)方法，還要在實踐中不斷提高完善教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織和教學(xué)方法。

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基金項目：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)教改項目（2012035）資助。

作者簡介：李琳（1979-），女，山東青島人，博士，副教授，研究方向：水利學(xué)及河流動力學(xué)。endprint