劉忠 鄒淑云

摘 要 文章針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題，提出采用探究式教學(xué)方法組織水輪機(jī)原理課程教學(xué)。從教師的教與學(xué)生的學(xué)兩個(gè)方面提出了探究式教學(xué)的構(gòu)想與措施，并運(yùn)用到教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果起到了積極的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞 探究式教學(xué) 水輪機(jī)原理 學(xué)習(xí)興趣

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Study and Practice on Inquiry Teaching of

Principles of Hydraulic Turbine

LIU Zhong， ZOU Shuyun

（School of Energy and Power Engineering， Changsha University

of Science and Technology， Changsha， Hu'nan 410114）

Abstract In view of the existing problems in traditional teaching mode， the inquiry teaching method was used in teaching Principles of Hydraulic Turbine. The idea and measure of inquiry teaching were proposed from the two aspects of teachers' teaching and students' learning， and applied to the teaching practice. These study and practice are helpful to improve the students' learning interest and effects.

Key words Inquiry teaching; principles of Hydraulic Turbine; learning interest

教學(xué)過(guò)程是教師和學(xué)生的雙邊活動(dòng)，是矛盾對(duì)立的統(tǒng)一體。教和學(xué)兩者互為依存，教師的教是教學(xué)過(guò)程的主要方面，它決定著教學(xué)的方向，進(jìn)程和效果。傳統(tǒng)教學(xué)方法以教師講授為主，學(xué)生通常只能被動(dòng)地接受知識(shí)，未能參與課程的討論過(guò)程。①“水輪機(jī)原理”課程是熱能與動(dòng)力工程水動(dòng)方向的主干專業(yè)課，具備較強(qiáng)的專業(yè)性、實(shí)踐性和系統(tǒng)性，傳統(tǒng)教學(xué)方法容易讓學(xué)生產(chǎn)生枯燥難懂的感覺(jué)。②

探究式教學(xué)，是指學(xué)生在學(xué)習(xí)概念和原理時(shí)，教師只是給他們一些事例和問(wèn)題，讓學(xué)生自己通過(guò)閱讀、觀察、實(shí)驗(yàn)、思考、討論、聽(tīng)講等途徑去獨(dú)立探究。探究式教學(xué)效果與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，尤其適用于應(yīng)用性強(qiáng)的課程。由于學(xué)生被引導(dǎo)進(jìn)行深層學(xué)習(xí)，其對(duì)很多知識(shí)點(diǎn)的掌握程度大為加深，對(duì)知識(shí)意義的理解也更為自然。比如在條件允許的范圍內(nèi)，滿足學(xué)生的興趣選擇，也使學(xué)生能夠快樂(lè)學(xué)習(xí)，這樣其創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力在潛移默化中就得到了很大的提高。

因此，為了更好地增強(qiáng)“水輪機(jī)原理”課程教學(xué)效果，有必要研究采用探究式教學(xué)方法組織教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生提問(wèn)和質(zhì)疑，活躍課堂氣氛。

1 探究式教學(xué)中教師的“教”

探究式教學(xué)對(duì)于教師是一項(xiàng)極富挑戰(zhàn)的工作。該挑戰(zhàn)一方面來(lái)自課堂教學(xué)，另一方面來(lái)自老師對(duì)于整個(gè)教學(xué)過(guò)程的掌控能力。在探究式教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生不再需要老師把問(wèn)題的答案分析和解釋給他們，而是自己獨(dú)立思考找出答案。正因?yàn)閷W(xué)生們能獨(dú)立思考，所以全班幾十名學(xué)生中總會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題。如果老師不具備一定的專業(yè)能力和執(zhí)教素養(yǎng)，那么就很難應(yīng)對(duì)學(xué)生的問(wèn)題。

因此教師除了從事課堂教學(xué)外，還必須進(jìn)行試驗(yàn)研究、科學(xué)研究及教學(xué)研究等活動(dòng)。通過(guò)基礎(chǔ)理論研究和試驗(yàn)研究提高基礎(chǔ)理論水平，通過(guò)試驗(yàn)研究和工程項(xiàng)目豐富經(jīng)驗(yàn)和技能，通過(guò)科研和教學(xué)研究項(xiàng)目以求創(chuàng)新與改革，最終提高“水輪機(jī)原理”教學(xué)效果，如圖1所示。

圖1 提高“水輪機(jī)原理”教學(xué)效果的途徑

“水輪機(jī)原理”探究式教學(xué)中，教師的“教”具體體現(xiàn)以下幾個(gè)方面。

（1）備課時(shí)應(yīng)對(duì)教材中的每一個(gè)公式進(jìn)行詳細(xì)的理論推導(dǎo)。如水輪機(jī)蝸殼水力計(jì)算公式，各類教材中鮮有推導(dǎo)過(guò)程，只給出一個(gè)結(jié)果，每次上課必有學(xué)生問(wèn)如何推導(dǎo)。該公式推導(dǎo)較復(fù)雜，用到繁瑣的積分代換或復(fù)變函數(shù)的知識(shí)。而且，有幾種不同形式的蝸殼：基本理論式，帶碟形邊蝸殼的實(shí)用計(jì)算式，鑄造蝸殼的實(shí)用計(jì)算式，與箱式座環(huán)聯(lián)接的蝸殼的實(shí)用計(jì)算式，每種公式的推導(dǎo)都不簡(jiǎn)單。通過(guò)推導(dǎo)，才能在“水輪機(jī)原理”探究式教學(xué)中對(duì)學(xué)生的各種疑問(wèn)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和解答。

（2）對(duì)教材的核心知識(shí)必須了如指掌。每一門(mén)課程都有它的核心知識(shí)與一般知識(shí)，主講教師必須對(duì)此有清楚的認(rèn)識(shí)。有兩種觀念是錯(cuò)誤的。一種是認(rèn)為教材中的東西都同等重要，分不出主次，認(rèn)為教材中的內(nèi)容都必須掌握，這樣認(rèn)識(shí)的教師必然犯重點(diǎn)不突出的毛病;另一種是提不出需要掌握的核心內(nèi)容，這樣認(rèn)識(shí)的教師自然不能讓學(xué)生學(xué)到課程的核心知識(shí)與核心技術(shù)。筆者按照三基本（基本概念、基本理論、基本計(jì)算）明確每一章的重點(diǎn)與核心，教學(xué)中確保這些核心知識(shí)的掌握。

（3）必須了解課程知識(shí)領(lǐng)域的最新發(fā)展動(dòng)向。水輪機(jī)作為水電站的“心臟”，看似簡(jiǎn)單，其實(shí)非常復(fù)雜。它的復(fù)雜不在于結(jié)構(gòu)，而在于其內(nèi)部流動(dòng)、材料和設(shè)計(jì)方法。這些都依賴于復(fù)雜的流體計(jì)算、現(xiàn)代的材料科學(xué)和先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念。因此，水輪機(jī)是一種與當(dāng)代科技水平密切相關(guān)的設(shè)備。教師必須時(shí)刻關(guān)注新的動(dòng)向，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，保持課程教學(xué)的先進(jìn)性，才能更好地引導(dǎo)學(xué)生的探究活動(dòng)。

（4）恰當(dāng)運(yùn)用類比，幫助學(xué)生理解。教學(xué)中的難點(diǎn)，學(xué)生即使經(jīng)過(guò)探究，可能還是難以理解。對(duì)于這些難點(diǎn)，適當(dāng)運(yùn)用類比，可以把復(fù)雜的理論以淺顯的道理進(jìn)行說(shuō)明，非常有利于學(xué)生的理解與記憶。如“水輪機(jī)原理”中難以理解的水輪機(jī)空化，可以用生活中的感冒進(jìn)行類比，如表1所示。

表1 關(guān)于水輪機(jī)空化的類比

（5）以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。問(wèn)題是興趣的源泉，也是促使學(xué)生思考的動(dòng)力。為了探究式教學(xué)的順利實(shí)施，教師在上課之前要將上課內(nèi)容設(shè)計(jì)為幾十個(gè)相關(guān)的問(wèn)題，提前發(fā)給學(xué)生，同時(shí)也要求學(xué)生自己提出一些問(wèn)題;制造應(yīng)有的懸念和氣氛來(lái)激發(fā)學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣。

（6）在組織課堂討論中，要注意扣住“選、定、引、評(píng)”四個(gè)環(huán)節(jié)，即選題恰當(dāng)，定中心發(fā)言人，引導(dǎo)啟發(fā)、評(píng)述小結(jié)。選題要難易適度，由淺入深，討論才能順利開(kāi)展;事先定中心發(fā)言人作重點(diǎn)準(zhǔn)備，使討論不出現(xiàn)冷場(chǎng);教師恰如其分地給予引導(dǎo)啟發(fā)，使討論緊湊;當(dāng)意見(jiàn)充分發(fā)表后，適時(shí)地評(píng)述、小結(jié)，使學(xué)生掌握要領(lǐng)。

2 探究式教學(xué)中學(xué)生的“學(xué)”

在探究式學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，積極主動(dòng)地參與教學(xué)活動(dòng)，主動(dòng)獲取知識(shí)。

（1）學(xué)生應(yīng)深入開(kāi)展討論研究。討論是學(xué)生學(xué)習(xí)中獲取信息、加深認(rèn)識(shí)、拓寬知識(shí)面的重要渠道。通過(guò)討論，可以消除學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的一些模糊認(rèn)識(shí)，糾正一些理解上的偏差，從而達(dá)到探究式學(xué)習(xí)的目的;可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、啟發(fā)思維，促使學(xué)生積極思考、互相學(xué)習(xí)，以提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力。

（2）學(xué)生應(yīng)有競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，大膽質(zhì)疑。學(xué)生分為若干個(gè)小組，各組學(xué)生之間互相評(píng)分，互相質(zhì)疑。學(xué)起于思，思源于疑。因此，通過(guò)質(zhì)疑，可以使教學(xué)有的放矢，可以促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)探究，激發(fā)學(xué)生的思維。因此，在教學(xué)中教師要鼓勵(lì)學(xué)生“敢于”提問(wèn)和“樂(lè)于”提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生自己解疑，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。例如，在介紹水輪機(jī)飛逸的概念時(shí)，某些教材上說(shuō)“當(dāng)水輪機(jī)突然丟棄全部負(fù)荷時(shí)，如果導(dǎo)水機(jī)構(gòu)故障而不能關(guān)閉，水輪機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)迅速升高。當(dāng)輸入的水流能量與轉(zhuǎn)速升高時(shí)的機(jī)械摩擦損失能量平衡時(shí)，水輪機(jī)達(dá)到某最大轉(zhuǎn)速，即飛逸轉(zhuǎn)速”。有的同學(xué)就提出疑問(wèn)：像三峽這樣的機(jī)組，單機(jī)容量700MW，如果發(fā)生飛逸，700 MW的水流能量全部用于水輪機(jī)的軸承等處的摩擦損失，那么，這些摩擦損失會(huì)變?yōu)闊崃浚?00 MW的能量變?yōu)闊崃浚芊癜颜麄€(gè)機(jī)組融化？問(wèn)題出在哪里？于是學(xué)生們就開(kāi)始思考并踴躍討論。經(jīng)過(guò)教師提示，結(jié)合之前學(xué)習(xí)的水輪機(jī)工作原理和水輪機(jī)能量損失，最后學(xué)生們確定是教材上關(guān)于水輪機(jī)飛逸的觀念錯(cuò)了。正確的概念應(yīng)該是：當(dāng)水輪機(jī)發(fā)生飛逸時(shí)，由于水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷升高，使水輪機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離了最優(yōu)的無(wú)撞擊進(jìn)口和法向出口狀態(tài)，輸入的大量的水流能量成為轉(zhuǎn)輪的進(jìn)口脫流損失，而且大量的水流能量以出口環(huán)量的形式從水輪機(jī)出口流向下游，此時(shí)的水輪機(jī)效率極低，僅有少量的水能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，這部分能量使水輪機(jī)升速，并與水輪機(jī)的機(jī)械摩擦相平衡。在課堂探究活動(dòng)中，學(xué)生也需要運(yùn)用證據(jù)對(duì)科學(xué)現(xiàn)象做出解釋。學(xué)生也可以從教師、教材、網(wǎng)絡(luò)或其他地方獲取證據(jù)對(duì)他們的探究進(jìn)行補(bǔ)充。

（3）學(xué)生的學(xué)習(xí)方式主要體現(xiàn)在學(xué)生是否真正參與了教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中，學(xué)生是否合作學(xué)習(xí)和主動(dòng)探索知識(shí)。在探究式教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生應(yīng)積極參加創(chuàng)新競(jìng)賽或加入教師的科研項(xiàng)目，進(jìn)行科學(xué)研究和工程實(shí)踐，從而在提高學(xué)生人文素質(zhì)和科學(xué)素質(zhì)的同時(shí)，將理論和實(shí)踐緊密結(jié)合，進(jìn)一步增強(qiáng)自身的創(chuàng)新能力。

3 結(jié)語(yǔ)

教無(wú)定法。在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)對(duì)象、教學(xué)環(huán)境選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。在強(qiáng)調(diào)探究式教學(xué)的同時(shí)，更要注意多種教學(xué)方法的運(yùn)用。事實(shí)上，靈活多樣的教學(xué)方法更有助于提高學(xué)習(xí)效率。而且講授法也有其一定的優(yōu)勢(shì)，因此，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該將探究式教學(xué)方法與傳統(tǒng)的講授法相結(jié)合。

基金項(xiàng)目：2013年湖南省專業(yè)綜合改革項(xiàng)目“熱能與動(dòng)力工程”，2013年湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目暨長(zhǎng)沙理工大學(xué)教學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（JG1307）

注釋

① 安黔江.高等數(shù)學(xué)探究式教學(xué)模式及其評(píng)價(jià)分析[J].蘭州教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2014.30（1）：100-101.

② 潘虹，鄭源.水輪機(jī)課程教學(xué)改革的研究與探索[J].中國(guó)電力教育，2012（8）：66-67.