張偉 汪愛河

【摘要】水力學(xué)是給排水科學(xué)與工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，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，對以卓越工程師培養(yǎng)為導(dǎo)向的給排水專業(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】卓越工程師； 水力學(xué)； 教學(xué)改革； 教學(xué)實踐

【中圖分類號】G719.21

張偉（ 1973～） ，男，博士，教授，主要從事水處理理論與技術(shù)研究。

通訊作者：汪愛河（1982～），男，在讀博士

水力學(xué)（流體力學(xué)）是研究液體（流體）機(jī)械運動規(guī)律及其應(yīng)用的一門科學(xué)，是水利、市政、土木、環(huán)境等相關(guān)專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課程，理論性和工程實踐性都很強(qiáng)。由于該課程緊密結(jié)合工程實際，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(jìn)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

目前給排水科學(xué)與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式、課程體系和教學(xué)內(nèi)容雖然有所改變，但實踐教學(xué)內(nèi)容與實踐方式與目前實際工作需要相差較遠(yuǎn)，學(xué)生的綜合素質(zhì)和社會責(zé)任感離我們提出的“卓越工程師”培養(yǎng)計劃還有較大的差距。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)新精神的卓越工程師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)作為給排水專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，在給排水本科專業(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。目前這門課程從教學(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，因此，進(jìn)行基于卓越工程師培養(yǎng)的課程教學(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

第一，改革課堂教學(xué)內(nèi)容。（1）精選教材，優(yōu)化課堂講課內(nèi)容。目前，水力學(xué)教材種類繁多，各學(xué)校各專業(yè)學(xué)時數(shù)不同，各專業(yè)側(cè)重點也不同，選擇適用于本專業(yè)的教材就顯得尤為重要。另外，把水力學(xué)最新成果引進(jìn)課程內(nèi)容。為了擴(kuò)大學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，在講授水力學(xué)內(nèi)容的同時，可聯(lián)系其他一些學(xué)科領(lǐng)域。如在講授層流、紊流時可聯(lián)系心腦血管疾病的成因及其如何防治，這樣既可增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識。（2）理論聯(lián)系實際，更新教學(xué)內(nèi)容。水力學(xué)是一門實踐性很強(qiáng)的課程，主要有兩大部分內(nèi)容，一部分是基礎(chǔ)理論，另外一部分是基礎(chǔ)理論在工程實際中的應(yīng)用。

根據(jù)學(xué)以致用的培養(yǎng)原則，突出以培養(yǎng)學(xué)生能力為主來進(jìn)行課程的項目化改革，結(jié)合實際工程，重新構(gòu)建水力學(xué)課程“項目化、任務(wù)型”的教學(xué)內(nèi)容，通過解決問題來使學(xué)生掌握理論知識，使教學(xué)內(nèi)容具有針對性和適用性，使課程內(nèi)容與實際水利工程的要求一體化，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，使課堂教學(xué)質(zhì)量和效益得到更大幅度的提高。

在教學(xué)過程中可以做這樣的嘗試：（1）適當(dāng)壓縮該部分的理論授課時間，以多媒體或模型的形式演示水工模型，如果有條件也可以以動畫的形式模擬水流；（2）突出應(yīng)用，做綜合練習(xí)，練習(xí)涉及管道水流、渠道水流和堰流或閘孔出流，將整個知識體系系統(tǒng)化地運用，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。

第二，改革課堂教學(xué)方法，積極實施啟發(fā)式、互動式教學(xué)。為使學(xué)生注意聽講和主動思考問題，可采用教師主講、課堂討論、案例教學(xué)、主題講座、小組討論相結(jié)合的方法，并經(jīng)常將每節(jié)課的最后5分鐘留作專題討論，真正形成互動式、研究式教學(xué)氛圍，使學(xué)生增強(qiáng)敢想、敢問及敢于動手實踐的信心和勇氣。經(jīng)常聽取學(xué)生的意見，達(dá)到雙向交流，保證教學(xué)相長。

第三，改革課堂教學(xué)手段。裝備完善的多媒體教室，鼓勵任課教師自編電子教案及CAI 課件。將文本、聲音、圖片、動畫、幻燈、投影、錄音、錄像等綜合運用于課堂教學(xué)，把一些抽象的很難用語言來描述的水流現(xiàn)象和實驗過程，通過音像資料來呈現(xiàn)給學(xué)生，有助于學(xué)生對一些比較抽象的水力學(xué)現(xiàn)象的理解；或?qū)⒛承┱n放到實驗室去講，邊演示、邊講解，這樣既增加了學(xué)生的興趣，又促進(jìn)了學(xué)生對一些基本概念的理解。

（ 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)模式上講可以將給排水專業(yè)和其他專業(yè)進(jìn)行合班教學(xué)將理論知識進(jìn)行整合決出共性強(qiáng)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)生做到有的放矢滯著問題去聽課。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(jìn)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(jìn)行授課，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和課堂教學(xué)效果。

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(jìn)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.以卓越工程師培養(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)不同專業(yè)的特點與專業(yè)培養(yǎng)要求對課程體系進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，對課程內(nèi)容進(jìn)行合理取舍。如。對于給排水專業(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)生可以對已建成的管、渠、水處理建筑物進(jìn)行合理的計算與設(shè)計。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。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(jìn)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)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)象加底流消能、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(kuò)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(qiáng)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(qiáng)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

總之，通過教改實踐，筆者認(rèn)為水力學(xué)教學(xué)改革勢在必行。只有轉(zhuǎn)變觀念，不斷創(chuàng)新課堂教學(xué)方法和實驗手段，讓學(xué)生主動參與到課堂中，理論聯(lián)系實際，學(xué)以致用，才能達(dá)到提高學(xué)生利用水力學(xué)知識解決實際問題能力的教學(xué)目標(biāo)。這為高校向社會輸送具有創(chuàng)新意識和實踐能力的復(fù)合型給排水人才打下了基礎(chǔ)。同時還認(rèn)識到，必須要不斷加強(qiáng)《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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