具有寒區(qū)特點(diǎn)的“水工建筑物”課程教學(xué)改革研究

摘 要：水工建筑物課程教學(xué)以專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和地區(qū)需求為依據(jù)。課題組以突出寒區(qū)工程應(yīng)用為主線，在合理選擇教學(xué)內(nèi)容，整體設(shè)計(jì)組合教學(xué)內(nèi)容，突出寒區(qū)應(yīng)用等特點(diǎn)；改進(jìn)教學(xué)方法——案例式教學(xué)、對比式教學(xué)等方面進(jìn)行了研究取得較好的效果。

關(guān)鍵詞：水工建筑物；寒區(qū)特點(diǎn)；教學(xué)目標(biāo)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

中圖分類號：642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-4107（2013）03-0020-02

“水工建筑物”課程是水利水電工程、農(nóng)業(yè)水利工程等水利類專業(yè)的骨干核心課程之一。是應(yīng)用所學(xué)數(shù)學(xué)、力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)等各類專業(yè)基礎(chǔ)課知識闡述水工建筑物設(shè)計(jì)的基本理論和解決工程實(shí)際問題的綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課，是本科教育階段實(shí)現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，完成專業(yè)素質(zhì)，實(shí)踐能力訓(xùn)練的重要課程之一。“水工建筑物”課程的教學(xué)改革應(yīng)服從并主動(dòng)地按照專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)人才培養(yǎng)方案計(jì)劃的要求，不能僅僅從一門課程自身出發(fā)，盲目地要求課程完善和系統(tǒng)化，而要從專業(yè)總體和全局出發(fā)做好水工建筑物課程的教學(xué)改革。

一、 水工建筑物課程教學(xué)的目標(biāo)

水工建筑物課程教學(xué)應(yīng)有明確的教學(xué)目標(biāo)，以此要求來組織課程教學(xué)。

（一）專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求

課程教學(xué)目標(biāo)要以專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，應(yīng)用性本科水利類專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)能主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)要求，德、智、體、美全面發(fā)展，具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，良好的素質(zhì)和創(chuàng)新精神，掌握水利水電工程設(shè)計(jì)基本理論、基本知識和基本設(shè)計(jì)方法，獲得工程師的基本訓(xùn)練，能夠在水利水電工程勘測、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、科研、管理等部門工作的復(fù)合型、應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才。這個(gè)培養(yǎng)目標(biāo)反映了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對本科水利類人才的要求，突出了應(yīng)用性，強(qiáng)調(diào)了專業(yè)能力和專業(yè)素質(zhì)及創(chuàng)新精神。水工建筑物課程教學(xué)對學(xué)生掌握水利水電工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、科研和管理的專業(yè)崗位需要的基本知識和技能起著很重要的作用。其中它以工程設(shè)計(jì)為主線來完成對專業(yè)知識的梳理。因此，水工建筑物的教學(xué)應(yīng)以工程設(shè)計(jì)應(yīng)用為主線，加強(qiáng)、加深課程實(shí)踐性、應(yīng)用性，同時(shí)加強(qiáng)與其他課程教學(xué)和實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的結(jié)合。

（二）地區(qū)性需求的要求

我國地域遼闊，是凍土較多的國家。季節(jié)性凍土區(qū)面積占國土面積50%以上，分布在我國三北地區(qū)（東北、西北、華北）。這些地區(qū)冬季氣候寒冷，最冷地區(qū)月平均氣溫在—3℃以下，冬季地表上層凍結(jié)，春季轉(zhuǎn)暖融化。在這些凍土區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，修建建筑物時(shí)，由于凍土區(qū)凍土具有特殊物理力學(xué)特性，使此基礎(chǔ)上修建建筑物在強(qiáng)度、變形、穩(wěn)定性方面受到很大影響，會(huì)遭到了破壞，不能正常運(yùn)用。水利工程中的建筑物由于水的作用在該地區(qū)破壞最為嚴(yán)重，在實(shí)際工程建設(shè)中必須要解決這一問題。我國在對凍土的研究上取得了顯著成果，提出了水工建筑物抗凍設(shè)計(jì)的防護(hù)措施和要求。作為講解水工建筑物設(shè)計(jì)的“水工建筑物”課程教學(xué)理應(yīng)反映地區(qū)性的實(shí)際需求。適應(yīng)和滿足凍土地區(qū)水工建筑物設(shè)計(jì)的要求。

二、合理選擇教學(xué)內(nèi)容，突出應(yīng)用與寒區(qū)特點(diǎn)

（一）水工建筑物課程現(xiàn)狀

水工建筑物課程內(nèi)容龐雜，涉及的各水工建筑物的概念、特點(diǎn)及設(shè)計(jì)基本理論很多。已形成較完善的學(xué)科體系，實(shí)踐性很強(qiáng)，涉及的知識面廣，敘述性內(nèi)容多，以往傳統(tǒng)的水工建筑物課程教學(xué)時(shí)面面俱到，各種水工建筑物都要講，內(nèi)容多，學(xué)時(shí)少。而且隨著教學(xué)改革和教學(xué)計(jì)劃的要求學(xué)時(shí)還在減少，形成了教師難講、學(xué)生難學(xué)、學(xué)生學(xué)后理不出頭緒，不知如何運(yùn)用、如何設(shè)計(jì)，學(xué)生只是死記硬背，不會(huì)舉一反三。合理的選擇和組織教學(xué)內(nèi)容勢在必行。

（二）教學(xué)要整體設(shè)計(jì)組合，突出重點(diǎn)

要解決上述矛盾，必須對水工建筑物課程教學(xué)進(jìn)行改革，在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行整體設(shè)計(jì)組合。以本科水利專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和水利職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對知識、能力、素質(zhì)的要求以及具體的工作內(nèi)容和需要來選擇教學(xué)內(nèi)容。水工建筑物課程的核心是運(yùn)用水工設(shè)計(jì)的基本理論、方法，解決水工建筑物的安全性。

目前，水工建筑物課程教學(xué)內(nèi)容大致為兩大部分，一部分為水工建筑物的概念、特點(diǎn)、類型、組成、布置、構(gòu)造等，此部分?jǐn)⑹鲂詢?nèi)容多；另一部分為水工設(shè)計(jì)的方法、基本理論、水力計(jì)算、防滲計(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算、地基設(shè)計(jì)及處理等，上述兩部分內(nèi)容是以各水工建筑物為代表一一講述的，面面俱到。

各水工建筑物設(shè)計(jì)有它的個(gè)性特點(diǎn)也有其設(shè)計(jì)的共同特點(diǎn)。組織教學(xué)內(nèi)容應(yīng)突出重點(diǎn)，精簡教學(xué)內(nèi)容，抓住典型建筑物舉一反三——以重力壩、土壩、水閘這三種建筑物為典型建筑物，重力壩和土壩代表了筑壩材料不同的擋水建筑物，水閘代表了既擋水又泄水的建筑物。它們的設(shè)計(jì)要點(diǎn)具有典型性，囊括了建筑物設(shè)計(jì)普遍性的基本理論、基本設(shè)計(jì)程序和方法。同時(shí)，對有關(guān)建筑物的相同部分進(jìn)行整合獨(dú)立講授。如建筑物的地基處理，使學(xué)生系統(tǒng)了解了水工建筑物在不同地基上的地基處理方法，從各自水工建筑物地基處理的敘述中解脫出來。通過典型建筑物的講授掌握了水工建筑物完整的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，在解決典型建筑物的基礎(chǔ)上，推廣應(yīng)用到所有建筑物上，同時(shí)分析其各建筑物間異同點(diǎn)，著力講清設(shè)計(jì)的不同點(diǎn)，使學(xué)生舉一反三，達(dá)到事半功倍的效果。

（三）以突出寒區(qū)應(yīng)用為主線，組織教學(xué)內(nèi)容

季節(jié)性凍土區(qū)的水工建筑物設(shè)計(jì)、施工必須考慮水工建筑物的抗凍設(shè)計(jì)，而以往是脫離的。為此，應(yīng)將水工建筑物抗凍設(shè)計(jì)措施的內(nèi)容與水工建筑物課程內(nèi)容結(jié)合起來，以突出寒區(qū)應(yīng)用為主線，將水工建筑物抗凍措施的應(yīng)用與水工建筑物土壩、重力壩、水閘的設(shè)計(jì)內(nèi)容整合起來。土壩、重力壩、水閘的抗凍技術(shù)也是水工建筑物抗凍設(shè)計(jì)的典型，囊括了水工抗凍設(shè)計(jì)的內(nèi)容。這樣將這三種建筑物的設(shè)計(jì)（含抗凍設(shè)計(jì)）整合一起，以寒區(qū)水工建筑物設(shè)計(jì)應(yīng)用為主線，既包括了一般水工建筑物的設(shè)計(jì)內(nèi)容，又講解了寒區(qū)水工建筑物抗凍設(shè)計(jì)的內(nèi)容。

三、改進(jìn)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

針對本課程敘述內(nèi)容較多，實(shí)踐性強(qiáng)又抽象，教師難講，學(xué)生難學(xué)的問題，為加深學(xué)生的學(xué)習(xí)和理解，應(yīng)改進(jìn)教學(xué)方法，發(fā)動(dòng)和培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

（一）應(yīng)用工程案例進(jìn)行教學(xué)

抓住水工建筑物的難點(diǎn)，以案例分析講解，案例以工程設(shè)計(jì)應(yīng)用為主。例如：在水利樞紐布置及土壩設(shè)計(jì)中，結(jié)合實(shí)際工程設(shè)計(jì)進(jìn)行教學(xué)，明確設(shè)計(jì)如何下手，按照設(shè)計(jì)的程序步驟，講清建筑物的布置和方案選擇，建筑物間的相互關(guān)系，設(shè)計(jì)的方法等等。通過實(shí)例講解分析，讓學(xué)生帶著問題交流，同時(shí)要積累和建設(shè)工程實(shí)例資料庫提供給學(xué)生自主學(xué)習(xí)。資料庫包括工程設(shè)計(jì)報(bào)告書、工程設(shè)計(jì)圖紙、工程圖片及水工抗凍設(shè)計(jì)的教材和資料，讓同學(xué)們課外學(xué)習(xí)閱讀，讓同學(xué)們自主學(xué)習(xí)和理解、交流實(shí)際工程的案例，加深對水工建筑物設(shè)計(jì)的認(rèn)識，基本懂得設(shè)計(jì)如何下手。

（二）對比式教學(xué)

水工建筑物型式多樣，均有各自的特點(diǎn)，也有設(shè)計(jì)的共性特點(diǎn)。為掌握建筑物型式如何選擇，要明確各建筑物的異同點(diǎn)，可應(yīng)用對比式的教學(xué)，教學(xué)中比較各建筑物的異同點(diǎn)。例如：對擋水建筑物重力壩、土壩，在教學(xué)中對比它們在筑壩材料、工作特點(diǎn)、剖面設(shè)計(jì)穩(wěn)定、滲流、應(yīng)力計(jì)算、地基處理等方面的異同點(diǎn)，加深對壩型的選擇和設(shè)計(jì)內(nèi)容、步驟的理解，同時(shí)在指導(dǎo)學(xué)生案例學(xué)習(xí)交流中采取比較的方法進(jìn)行分析，發(fā)動(dòng)同學(xué)自主學(xué)習(xí)工程案例，加深對建筑物設(shè)計(jì)知識的理解應(yīng)用和學(xué)習(xí)的積極性。

四、加強(qiáng)實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)

水工建筑物教學(xué)應(yīng)理論與實(shí)踐結(jié)合，要與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)——課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新活動(dòng)相結(jié)合。要使“教、學(xué)、做”結(jié)合起來，融為一體。教學(xué)中鼓勵(lì)和發(fā)動(dòng)學(xué)生結(jié)合課程設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和模型制作。創(chuàng)新活動(dòng)小組先后制作了水閘、水庫樞紐模型等。學(xué)生通過自己親手制作模型，對建筑物特點(diǎn)、作用、布置、組成、構(gòu)造、設(shè)計(jì)要點(diǎn)等專業(yè)知識的理解加深了，實(shí)際制作中啟發(fā)了同學(xué)們的創(chuàng)新思維，在積極思考討論、交流中解決了實(shí)際中許多問題，提出了很多創(chuàng)新觀點(diǎn)和方法，提高了同學(xué)們的動(dòng)手能力，體驗(yàn)了如何將所學(xué)的水工設(shè)計(jì)理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中。

水工建筑物教學(xué)改革必須堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)，適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，適時(shí)地將科學(xué)技術(shù)發(fā)展成果結(jié)合到教學(xué)中，讓同學(xué)們在“教、學(xué)、做”中更自主地學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)應(yīng)用，增強(qiáng)動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。

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