張 明

（鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院土木建筑學(xué)院 河南·鄭州 450015）

目前，我國本科院?？倲?shù)1243所。其中，絕大多數(shù)定位為應(yīng)用型本科。我國高等教育進入大眾化階段以來，應(yīng)用型本科教育是主流的高等教育類型，定位是培養(yǎng)面向施工、設(shè)計一線的實踐型高級技術(shù)人才，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟和社會發(fā)展提供人才與技術(shù)支持。

水力學(xué)屬于物理學(xué)中力學(xué)的分支，是以水為對象研究液體平衡與運動的規(guī)律。它在交通土建、市政工程、水利工程以及環(huán)境保護等諸多方面均有廣泛應(yīng)用。水力學(xué)是土木工程專業(yè)基本的專業(yè)基礎(chǔ)課，牢固掌握水力學(xué)課程知識點，有助于對后續(xù)專業(yè)主干課的學(xué)習(xí)?？梢姡Y(jié)合土木工程專業(yè)特點，繼承與創(chuàng)新水力學(xué)課程內(nèi)容與教學(xué)方法，是本專業(yè)發(fā)展必須認真思考與創(chuàng)新實踐的現(xiàn)實問題。

本教學(xué)團隊，自2015年以來，以土木工程建工方向本科教育為研究對象，認真分析了水力學(xué)課程在土木類專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的位置和作用，針對水力學(xué)課程和后續(xù)專業(yè)主干課程之間的關(guān)系，在教學(xué)實踐過程中嘗試了一系列的課程建設(shè)與改革。

1 研究背景

1.1 水力學(xué)教材和普通本科院校土木類辦學(xué)定位不適應(yīng)

普通本科院校土木類的辦學(xué)定位均以應(yīng)用型為主，以動手能力和工程實踐培養(yǎng)為教學(xué)重點，強調(diào)解決處理工程實踐的能力。目前，國內(nèi)大多數(shù)土木類水力學(xué)教材過于突出課程的理論性，強調(diào)演繹和公式推導(dǎo)，而在工程應(yīng)用上不夠突出。尤其是在課堂授課學(xué)時大幅縮減的新常態(tài)下，課堂上基本沒時間講授水力學(xué)所具有的工程應(yīng)用屬性。而工科專業(yè)培養(yǎng)的應(yīng)用型人才重應(yīng)用、強實踐技能，兩者主導(dǎo)思想不相適應(yīng)。

1.2 教材內(nèi)容與土木專業(yè)內(nèi)涵結(jié)合不緊密

眾所周知，不同專業(yè)對水力學(xué)知識點需要的側(cè)重點亦不相同。例如，對于土木工程專業(yè)建工方向而言，水力學(xué)授課重點應(yīng)集中在水靜力學(xué)、地下水甚至滲流部分，對于閘壩部分可以不講；給水排水工程專業(yè)，對有壓短、長管流和明渠水流的相關(guān)水力計算就應(yīng)重點講解，而對于閘壩水力計算可以少講或不講；對于道橋?qū)I(yè)而言，水力學(xué)授課需側(cè)重于水動力學(xué)、水文水資源等內(nèi)容。目前，國內(nèi)大多數(shù)水力學(xué)教材在課程內(nèi)容上考慮的專業(yè)區(qū)別有限，而且教材內(nèi)容與土木工程專業(yè)結(jié)合度不高，重點亦不突出，特別是土木工程專業(yè)以工程應(yīng)用為辦學(xué)宗旨的課程，這一突出問題急需解決。

1.3 教學(xué)方法亟須創(chuàng)新

目前，高校教師多已采用多媒體教學(xué)手段開展課堂授課任務(wù)。疫情以來，部分學(xué)校已具備網(wǎng)課能力。但對于水力學(xué)這一理論性較強的基礎(chǔ)學(xué)科而言，傳統(tǒng)的課堂板書教學(xué)方式尤為重要和可貴。其具有即時、互動、生動以及有針對性，且能夠充分展示教師的主導(dǎo)作用，活躍水力學(xué)枯燥課堂的學(xué)習(xí)氛圍。從土木工程本科專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，在教學(xué)過程中，如何使線上與線下、板書與多媒體有機地結(jié)合，值得認真研究。

在上述背景下，根據(jù)土木工程專業(yè)自身特點，改變傳統(tǒng)水力學(xué)課堂教學(xué)理念，更新教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段與教學(xué)方式，優(yōu)化水力學(xué)課程教學(xué)，以適新形勢下土木工程本科人才培養(yǎng)具有重大意義。

2 水力學(xué)課程改革的基本內(nèi)容與效果

2.1 課程教學(xué)內(nèi)容改革

課程建設(shè)的核心是課程教學(xué)內(nèi)容的改革，更是優(yōu)質(zhì)教學(xué)的實現(xiàn)基礎(chǔ)。目前土木工程專業(yè)水力學(xué)課程教學(xué)時數(shù)不斷減少（例如，本課程組2015年48課時；2019年減至40；2020年減至32），土木工程這一實踐型人才培養(yǎng)又有著自身特點，課程組在不斷完善水力學(xué)課程教學(xué)大綱。在課程教學(xué)中開展了以下創(chuàng)新與探索：

（1）結(jié)合土木工程專業(yè)特點優(yōu)化水力學(xué)教學(xué)內(nèi)容。強調(diào)了工程實踐性強的內(nèi)容，強化了與土木工程專業(yè)相關(guān)的基本概念與理論的理解，減少了水力學(xué)原理的公式推導(dǎo)過程，砍掉了明渠水流、水文數(shù)據(jù)數(shù)理統(tǒng)計等與土木工程專業(yè)相關(guān)性不強的部分。授課過程中，注意與材料力學(xué)、彈塑性力學(xué)等有關(guān)靜力學(xué)、動力學(xué)、應(yīng)力與應(yīng)變、面積矩等方面的工程力學(xué)知識點保持協(xié)同。同時，關(guān)注本科三年級后續(xù)專業(yè)主干課需求，將內(nèi)容劃分為專業(yè)基礎(chǔ)理論與應(yīng)用、學(xué)科體系性理論兩部分。專業(yè)基礎(chǔ)性理論與應(yīng)用由水力學(xué)的基本概念、基本原理以及基本方程組成，這是土木工程本科專業(yè)水力學(xué)課程的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容。對于涉及水力學(xué)課程的各工科專業(yè)而言，水力學(xué)上述基礎(chǔ)理論是相通的；但對土木工程專業(yè)，應(yīng)用部分授課需要結(jié)合土木工程自身專業(yè)特點開展，包括教學(xué)內(nèi)容、例題、思考題以及習(xí)題等。

（2）認真選擇課堂例題與課后習(xí)題。容易理解的是，對知識的感性認識和初步的理性認識通過課堂學(xué)習(xí)實現(xiàn)；但要實現(xiàn)對知識從感性認識上升到理性認識，甚至獲得應(yīng)用自如的能力，則必須加強課后復(fù)習(xí)與開展相應(yīng)的課后練習(xí)。由于水力學(xué)理論性強、概念抽象的特點，上述方式非常重要。所以，水力學(xué)課程組除了開展課堂理論教學(xué)，還針對各個知識點，均精心安排了相應(yīng)的典型例題。做到了在每一章均布置了緊貼知識點的習(xí)題，且以綜合計算題為主。課堂例題是課堂知識點的直接應(yīng)用，并與實際工程結(jié)合緊密，課堂例題具有極強的示范性和針對性（如水動力學(xué)中的三選：選參考系、選計算斷面與選計算點）；習(xí)題則是根據(jù)每章重要知識點，選擇一定數(shù)量的綜合性強、與工程實踐結(jié)合緊密的習(xí)題，這樣可以做到深入理解每章的基本原理與基本概念，達到對理論知識綜合應(yīng)用的目的，甚至含少量往年研究生考題。對應(yīng)性編排課程授課內(nèi)容、課堂例題以及課后習(xí)題，符合事物從感性認識到理性認識的上升，最終達到靈活應(yīng)用的認知規(guī)律，具有更強的適用性。

2.2 改革課堂教學(xué)手段與教學(xué)方法

基于最新教育研究理念，教學(xué)被視為完整的生態(tài)系統(tǒng)。要求教師選擇和利用最優(yōu)的教學(xué)手段和方式開展控制，以期獲得最好的教學(xué)效果。傳授知識的過程應(yīng)該是師生共同腦力勞動的互饋過程。在教學(xué)實踐過程中，教、學(xué)雙方的信息處于交融狀態(tài)，教、學(xué)雙方的積極性，特別是學(xué)生的積極性才能得到充分的調(diào)動和發(fā)揮。傳統(tǒng)教學(xué)方法是填鴨式學(xué)習(xí)方式，學(xué)生只是以聽為主，需要做出改變，增強教—學(xué)兩者之間的信息交流，課程組努力開展了多方面的創(chuàng)新嘗試，取得了一系列較好的效果。

2.2.1 開展啟發(fā)式的教學(xué)方法

通過課堂討論與教師主講相結(jié)合的方式，或者有問有講，可確保課堂上學(xué)生能夠認真聽講和主動思考問題。例如，學(xué)期第一堂課，通過引用課程組成員曾經(jīng)參與的某重大工程，從項目經(jīng)理的視角，分析完成一個大型項目所涉及的水力學(xué)知識，從而引出水力學(xué)課程的意義以及需要重點掌握的課程知識。在教學(xué)過程中，教師每學(xué)期邀請學(xué)生開展無記名提建議活動，聽取學(xué)生的意見，開展雙向交流，確保課堂達到最佳的上課效果。

2.2.2 采用黑板教學(xué)與多媒體課件結(jié)合的教學(xué)方式

多媒體課件教學(xué)具有其表達內(nèi)容直觀、豐富以及信息量大等特征。黑板教學(xué)相比，多媒體課件教學(xué)可將微觀的內(nèi)容宏觀化、抽象的內(nèi)容具體化，達到有效增加單位時間內(nèi)的授課知識量。例如，通過短視頻形式了解雷諾試驗；通過幻燈片快速查明三大方程建模以及理論推導(dǎo)過程；通過幻燈片形象表示連續(xù)介質(zhì)假說。多媒體課件教學(xué)的缺點是，在課堂討論、交互過程中，不能做到應(yīng)對自如。原因是多媒體課件在課前已制作完畢，缺乏靈活性和預(yù)見性。更為重要的是，對于關(guān)鍵細節(jié)知識點不能夠講透說明。板書這一傳統(tǒng)教學(xué)方法可通過教師現(xiàn)場的語言，靈活的形體動作以及表情與神態(tài)，彌補上述缺陷，且在活躍課堂學(xué)習(xí)氛圍方面具有不可替代的作用。課程組在教學(xué)過程中，采用多媒體課件為主，“黑板+粉筆”為輔的教學(xué)手段，充分發(fā)揮兩種教學(xué)方式的優(yōu)點，有效增加課堂教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量，達到優(yōu)化了教學(xué)效果的目的。

2.3 課后作業(yè)批改方法改革

課后作業(yè)是課程建設(shè)的延續(xù)，是學(xué)生掌握水力學(xué)課程內(nèi)容的最后一個重要環(huán)節(jié)。課后查閱作業(yè)是授課教師了解上課質(zhì)量和有針對性授課的重要手段。傳統(tǒng)方法是，授課教師課后收取學(xué)生作業(yè)批閱，但是水力學(xué)課程作業(yè)批改量又很大。例如，極端情況下，課程組存在一個成員同時給200個學(xué)生授課。傳統(tǒng)方法的弊端是：

（1）教師不能做到全面及時掌握聽課學(xué)生的掌握情況。原因是教師與學(xué)生的交流是單向而且不充分。

（2）部分學(xué)生沒有按時對作業(yè)中存在的錯誤予以修正與鞏固，不能深刻認識錯誤，時間久了，沒有掌握的知識累加效應(yīng)明顯。

（3）由于課后作業(yè)是最終成績的組成部分，導(dǎo)致部分學(xué)生雖然沒有掌握知識點，發(fā)生作業(yè)抄襲，獲取作業(yè)成績的現(xiàn)象。

課題組采用“face toface”式批改作業(yè)法，可有效解決上述問題，即要求學(xué)生在規(guī)定的時間節(jié)點提交作業(yè)（通常為周日下午14:00前），然后下一周第一次上課由教師逐次講解習(xí)題知識要點，現(xiàn)場開展學(xué)生與教師之間的相互交流。需要強調(diào)的是，講解并不是板書計算過程，僅提示關(guān)鍵知識點；此外，第一節(jié)課花費20分鐘左右作為習(xí)題講解，可幫助學(xué)生回顧上節(jié)課授課內(nèi)容，一舉兩得。學(xué)生根據(jù)教師解答與交流復(fù)驗自己的答題過程，要求學(xué)生針對錯誤之處必須加以注明，備注批語。由于學(xué)生數(shù)量過多，目前課程組所有班級均以將作業(yè)提交形式改為線上，這樣有助學(xué)生永久保存批改痕跡。這種做法受到學(xué)生歡迎，原因是通過作業(yè)形式對授課知識點及時復(fù)習(xí)、消化和鞏固，同時減少作業(yè)抄襲與應(yīng)付差事現(xiàn)象，更避免了水力學(xué)課程作業(yè)批改量大、返回不及時的難題。

3 結(jié)論

土木工程專業(yè)水力學(xué)課程內(nèi)容、教學(xué)方法與手段的改革是一項長期而艱巨的任務(wù)，本教學(xué)團隊將在已經(jīng)取得的課程建設(shè)與改革成果的基礎(chǔ)上，立足土木工程專業(yè)變化趨勢，圍繞著應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)方針，結(jié)合土木工程專業(yè)建設(shè)的需要，在課程改革中逐步完善與發(fā)展，將水力學(xué)課程建設(shè)與改革不斷引向深入，為專業(yè)主干課程學(xué)習(xí)奠定扎實的水力學(xué)基礎(chǔ)。