民族班“水力學(xué)”課程授課形式及考核方式的改革與探討

阿不都外力·扎依爾，穆振偉，趙 濤，李 琳，譚義海

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，新疆烏魯木齊，830052)

前言

水力學(xué)是一門技術(shù)科學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)分支，它的任務(wù)是研究液體(主要是水)的平衡和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其實(shí)際應(yīng)用。“水力學(xué)”課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，具有理論性、實(shí)踐性和運(yùn)用性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于農(nóng)田水利、水力發(fā)電、航運(yùn)、交通、建筑、石油、化工、采礦、冶金等部門。[1-2]該門課程對(duì)民族班開(kāi)設(shè)104學(xué)時(shí)，其中課堂教學(xué)88學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)16學(xué)時(shí)，設(shè)8個(gè)實(shí)驗(yàn)。在民族班和漢族班均計(jì)6個(gè)學(xué)分，共分兩個(gè)學(xué)期講授，成績(jī)每年報(bào)一次。由于少數(shù)民族學(xué)生在我院學(xué)生中占有相當(dāng)?shù)谋壤麄兯季S敏捷，具有刻苦鉆研精神和勤奮好學(xué)的品質(zhì)。但是少數(shù)民族學(xué)生的文化基礎(chǔ)程度不一、基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，在漢語(yǔ)學(xué)習(xí)和表達(dá)能力方面存在一定障礙，這是他們與漢族學(xué)生的不同之處。[3]目前民族班的“水力學(xué)”課程與漢族班一樣分兩個(gè)學(xué)期講授，并在兩個(gè)學(xué)期末分別進(jìn)行一次期末考試。按這一模式進(jìn)行教學(xué)，由于教學(xué)內(nèi)容松散，學(xué)生經(jīng)過(guò)一個(gè)假期之后，第一學(xué)期所學(xué)的內(nèi)容已遺忘了很多，第二學(xué)期的教學(xué)效果就很差；如果一個(gè)學(xué)期內(nèi)完成所有教學(xué)內(nèi)容，最后再進(jìn)行考試，那么少數(shù)民族學(xué)生的負(fù)擔(dān)過(guò)重，教學(xué)效果也很差。另外，每學(xué)期只在期末進(jìn)行一次考試，學(xué)生往往不注重平時(shí)的學(xué)習(xí)，在期末考試前臨陣磨槍、突擊復(fù)習(xí)，也無(wú)法保證教學(xué)效果。為改變目前的教學(xué)模式帶來(lái)的問(wèn)題，課題組經(jīng)過(guò)研究對(duì)“水力學(xué)”課程的教材選用、考核方式和授課形式進(jìn)行改革。

一、課程改革的實(shí)施情況

2014年3月至11月，本課題組成員根據(jù)項(xiàng)目申報(bào)要求，結(jié)合水利與土木工程學(xué)院農(nóng)業(yè)水利工程2011級(jí)民族本科農(nóng)水111班的“水力學(xué)”課程教學(xué)，開(kāi)展水力學(xué)課程授課形式改革試點(diǎn)項(xiàng)目研究，現(xiàn)將課程改革實(shí)施情況及效果分析如下：

(一)優(yōu)選教材，完善教學(xué)內(nèi)容

教材的選取直接影響理論教學(xué)效果，是理論教學(xué)之前最重要的準(zhǔn)備工作，但真正要選擇一本完全適合某一特定專業(yè)的教材并非易事，最合適的教材應(yīng)該兼顧本專業(yè)的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。從新疆本校本專業(yè)的實(shí)際情況，我們選用了2008年由邱秀云主編、課題組成員參編的《水力學(xué)》教材。邱秀云主編的《水力學(xué)》立足新疆實(shí)際，堅(jiān)持少而精的原則，從學(xué)生的實(shí)際需要出發(fā)，循序漸進(jìn)，層層提高，重視理論與實(shí)踐的結(jié)合，文字通順，可讀性強(qiáng)，是一本優(yōu)秀的教材，適合本課程的教學(xué)。

該教材把《水力學(xué)》分為《基礎(chǔ)水力學(xué)》和《專業(yè)水力學(xué)》兩個(gè)部分。《基礎(chǔ)水力學(xué)》包括第一章《緒論》、第二章《水靜力學(xué)》、第三章《液體一元恒定總流的基本原理》、第四章《量綱分析與相似原理》、第五章《液流形態(tài)與水頭損失》和第六章《流場(chǎng)理論基礎(chǔ)》等內(nèi)容，《專業(yè)水力學(xué)》包括第七章《有壓管流》、第八章《明渠恒定流動(dòng)》、第九章《堰流和閘孔出流》、第十章《泄水建筑物下游水流消能與銜接》、第十一章《滲流》等內(nèi)容。以這本教材為基礎(chǔ)，教師在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)教學(xué)實(shí)際補(bǔ)充一些最新的研究成果，例如針對(duì)農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)加強(qiáng)管道水力學(xué)部分，多講管網(wǎng)水力計(jì)算。另外，配合教材的容量，這門課程的學(xué)時(shí)也從原來(lái)的6學(xué)時(shí)增加到10學(xué)時(shí)。

(二)改革考核方式

按照課題組成員使用的《水力學(xué)》教材的內(nèi)容安排，我們把“水力學(xué)”課程分為“基礎(chǔ)水力學(xué)”和“專業(yè)水力學(xué)”兩個(gè)部分，分兩個(gè)學(xué)期上。“基礎(chǔ)水力學(xué)”部分講授除第一章《緒論》之外的五個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，“專業(yè)水力學(xué)”講授另外六個(gè)章節(jié)的內(nèi)容。在每一章結(jié)束之后分別進(jìn)行1學(xué)時(shí)的隨堂小測(cè)驗(yàn)。隨堂小測(cè)驗(yàn)的內(nèi)容和形式多樣化，試卷格式與期末考試格式一致。同時(shí)還采用課前提問(wèn)思考題，增設(shè)習(xí)題課、討論課、隨堂測(cè)驗(yàn)、水力計(jì)算，讓學(xué)生在黑板上繪圖等方式加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶與理解。隨堂測(cè)驗(yàn)效果總的來(lái)說(shuō)比較理想，但往往3月份“水力學(xué)”課程剛開(kāi)始的時(shí)候，學(xué)生普遍不適應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)的教學(xué)方式，測(cè)驗(yàn)成績(jī)較差。但隨著課程的不斷進(jìn)行，學(xué)生慢慢能夠適應(yīng)，平時(shí)不斷復(fù)習(xí)本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，測(cè)驗(yàn)成績(jī)?cè)絹?lái)越好。可還是有相當(dāng)一部分學(xué)生不能適應(yīng)將學(xué)習(xí)時(shí)間均勻分配至平時(shí)，喜歡或者習(xí)慣利用學(xué)期末的時(shí)間突擊復(fù)習(xí)。事實(shí)證明這種突擊學(xué)習(xí)方法是不能夠牢固掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容的，因此利用平時(shí)進(jìn)行多次小測(cè)驗(yàn)并將成績(jī)計(jì)入最終的總評(píng)成績(jī)，無(wú)疑是一種督促學(xué)生改變學(xué)習(xí)習(xí)慣并調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的方法。

課程結(jié)束后平時(shí)成績(jī)(包括小測(cè)驗(yàn)成績(jī)、課堂提問(wèn)、文獻(xiàn)綜述和考勤成績(jī))占最終總評(píng)成績(jī)的40%，期末考試成績(jī)占最終總評(píng)成績(jī)的40%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%。“基礎(chǔ)水力學(xué)”部分和“專業(yè)水力學(xué)”部分每學(xué)期期末單獨(dú)報(bào)送總評(píng)成績(jī)。這樣將“水力學(xué)”課程分為單獨(dú)的兩門課，分別報(bào)送成績(jī)，更加科學(xué)、合理。

(三)改革授課形式

根據(jù)“水力學(xué)”課程的專業(yè)基礎(chǔ)課性質(zhì)，第一學(xué)期的“基礎(chǔ)水力學(xué)”課程內(nèi)容側(cè)重于理論基礎(chǔ)，所以第一學(xué)期的授課形式以課堂講授和課程實(shí)驗(yàn)為主，以習(xí)題課、雙語(yǔ)討論課、例題分析和認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)為輔。與傳統(tǒng)的授課形式相比，改革后的授課形式更加注重體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。每一章節(jié)的課堂授課學(xué)時(shí)比原先的減少1～2個(gè)學(xué)時(shí)，多出來(lái)的學(xué)時(shí)用來(lái)安排習(xí)題課、案例分析、課堂答疑。除此之外，教師還要求所有學(xué)生去圖書(shū)館查閱水利方面的文獻(xiàn)資料，寫一篇關(guān)于“水靜力學(xué)在水利水電工程中的應(yīng)用”或“科研中的數(shù)據(jù)處理、量綱分析與π定理”的總結(jié)和評(píng)述。教師要求學(xué)生在暑假參觀調(diào)查自己所在地的水利水電工程、節(jié)水灌溉設(shè)施，了解本地的水利事業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，這對(duì)第二學(xué)期“專業(yè)水力學(xué)”的學(xué)習(xí)打下了很好的基礎(chǔ)。

2014年6月28日至29日，利用“水工建筑物”課程實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，筆者隨教授這門課程的教師一起去實(shí)習(xí)地給學(xué)生講解“水力學(xué)”在水利水電工程中的應(yīng)用，讓學(xué)生了解了烏魯木齊周邊的大西溝渠首、青年渠首、三屯河水庫(kù)、頭屯河渡槽、排沙漏斗、頭屯河渠首、頭屯河水庫(kù)等水利工程。通過(guò)實(shí)習(xí)使學(xué)生形成感性認(rèn)識(shí)，這對(duì)他們下學(xué)期學(xué)習(xí)“專業(yè)水力學(xué)”有很大的幫助。事實(shí)證明，這種教學(xué)方法可以及時(shí)鞏固所學(xué)內(nèi)容，并將講授內(nèi)容融會(huì)貫通。

“專業(yè)水力學(xué)”課程內(nèi)容側(cè)重于理論應(yīng)用部分，經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)水力學(xué)的學(xué)習(xí)，第二學(xué)期可以適當(dāng)加快教學(xué)進(jìn)度，比如在第二學(xué)期的授課過(guò)程中，一些簡(jiǎn)單的理論推導(dǎo)可以不必在課堂講授中進(jìn)行，可以讓學(xué)生通過(guò)課余時(shí)間自行學(xué)習(xí)，而將節(jié)省下來(lái)的課堂時(shí)間用于工程應(yīng)用實(shí)例介紹和討論。如在第九章《堰流和閘孔出流流動(dòng)》及第十章《水流消能與銜接》的講授中，將學(xué)生帶入水工實(shí)驗(yàn)室，讓他們親自見(jiàn)識(shí)水利工程中常見(jiàn)的堰閘及消能銜接建筑物在實(shí)驗(yàn)室中是什么樣的。除此之外，教師還在課堂上給學(xué)生播放新疆山口電站水工模型試驗(yàn)錄像片段，通過(guò)觀看錄像學(xué)生明白了什么是堰閘流動(dòng)、什么是水躍，以及為什么要修建消力池，消力池內(nèi)產(chǎn)生什么樣的水躍是我們最期望的，等等。這比僅僅列舉書(shū)本上枯燥的圖表生動(dòng)得多。結(jié)合“水力學(xué)”課程和自己感興趣的水力學(xué)問(wèn)題，安排學(xué)生查閱文獻(xiàn)，總結(jié)目前水利工程中典型的水力學(xué)問(wèn)題及其相應(yīng)的工程措施。如第十章中的消能銜接方式有底流式、挑流式和面流式三種，而事實(shí)上隨著水利工程科研和建設(shè)的日益發(fā)展，目前產(chǎn)生了許多更新、更好的消能方式，并大量應(yīng)用于我國(guó)高壩大庫(kù)的建設(shè)上。而由于地理位置以及條件限制，新疆很少有這些方面的工程實(shí)例，學(xué)生也很難看到。教師可以讓學(xué)生去圖書(shū)館查閱近年來(lái)的水利方面的文獻(xiàn)資料，讓學(xué)生寫一篇關(guān)于目前比較新的消能方式的總結(jié)和評(píng)述，通過(guò)這種方式可以開(kāi)闊學(xué)生的眼界。教師不必把思維禁錮在陳舊的書(shū)本內(nèi)容中，讓學(xué)生自行學(xué)習(xí)新知識(shí)，接受學(xué)科前沿信息，不僅可以增加學(xué)生對(duì)水力學(xué)乃至水工專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣，還可以為學(xué)生將來(lái)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)甚至是走向工作崗位打下基礎(chǔ)，讓學(xué)生把學(xué)科前沿信息應(yīng)用到水利工程的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理當(dāng)中。

(四)充分運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)和多媒體教學(xué)優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)教學(xué)模式課堂容量有限，而利用《水力學(xué)》課件教學(xué)則正好彌補(bǔ)了這一不足。在傳統(tǒng)“水力學(xué)”課程教學(xué)模式中，讓教師最為頭痛的莫過(guò)于需要書(shū)寫大量文字、圖形、習(xí)題，甚至還要提前在黑板上畫好圖形以避免在課堂上因?yàn)榘鍟?shū)占用大量授課時(shí)間。利用《水力學(xué)》課件教學(xué)可以很方便地把相關(guān)內(nèi)容制作成精美的多媒體課件，用于顯示大量文字、公式和圖形信息，使教師獲得較為充裕的課堂教學(xué)時(shí)間。從課堂實(shí)踐上來(lái)看，把多媒體課件技術(shù)應(yīng)用在“水力學(xué)”課程教學(xué)中，無(wú)疑可以大大縮短信息傳播的時(shí)間和路徑，刪繁就簡(jiǎn)，使一些難以用單一的語(yǔ)言、文字、圖像講解的概念能夠被較快、較透徹地理解。[3]這對(duì)解決目前“水力學(xué)”課程的學(xué)時(shí)日益減少而導(dǎo)致教師課堂板書(shū)時(shí)間銳減的問(wèn)題具有積極的意義。

二、課程改革實(shí)施效果分析

通過(guò)課程改革，學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，對(duì)“水力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)興趣也增加了，對(duì)內(nèi)容的理解也在短時(shí)間內(nèi)得到鞏固和強(qiáng)化。對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)這種方式檢驗(yàn)教學(xué)效果，發(fā)現(xiàn)課堂講授可能存在的缺漏或?qū)W生容易出錯(cuò)和難以理解的知識(shí)點(diǎn)，并及時(shí)糾正和講解，這對(duì)學(xué)生和教師都不失為一種良性循環(huán)。課程改革之前，學(xué)生課堂測(cè)驗(yàn)以及隨堂提問(wèn)的及格率只有40%～50%，到課程改革進(jìn)行到學(xué)期末，學(xué)生及格率已升至80%左右。通過(guò)案例分析及課后小論文的撰寫，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及求知欲明顯提高。以往學(xué)生在進(jìn)行水力學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，基本屬于教師布置什么實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生就完成什么；現(xiàn)在學(xué)生來(lái)到實(shí)驗(yàn)室，對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的各種水工模型，以及教師正在進(jìn)行的水利工程方面的科研工作都相當(dāng)感興趣并積極提問(wèn)，走路也觀察周圍的水利工程說(shuō)起它們的名字。這充分說(shuō)明了本次授課形式的改革是成功的。

三、課程改革存在的問(wèn)題及展望

由于這是第一次進(jìn)行民族班“水力學(xué)”課程改革，盡管取得了較好的效果，但是也存在一些問(wèn)題，需要在今后的教學(xué)工作中予以改進(jìn)和完善。

1.“水力學(xué)”課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，課程實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是這門課程教學(xué)中必不可少的教學(xué)內(nèi)容和重要的教學(xué)手段，課程實(shí)驗(yàn)也應(yīng)該成為課程考核的重要組成部分。重視課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)和考核可以使“水力學(xué)”課程教學(xué)體系更加完善。

2.近年來(lái)“水力學(xué)”課程已經(jīng)全部改為多媒體授課，但有些章節(jié)內(nèi)容的課件呈現(xiàn)依舊按以往多學(xué)時(shí)及一次性考核的模式編寫，不能適應(yīng)當(dāng)前少學(xué)時(shí)及多重考核的模式，必須適當(dāng)增刪，加入更多工程實(shí)例以及水力學(xué)專業(yè)的一些前沿內(nèi)容，以適應(yīng)當(dāng)前的學(xué)科發(fā)展和教學(xué)需要。

3.“專業(yè)水力學(xué)”課程上完后可以安排大作業(yè)或課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生能將理論應(yīng)用于實(shí)際，為專業(yè)課課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至最終工作上輕松設(shè)計(jì)工程打下基礎(chǔ)。

[1] 邱秀云.水力學(xué)[M].烏魯木齊：新疆電子出版社，2008.

[2] 吳持恭.水力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3] 李琳.水力學(xué)課件教學(xué)的利弊與建議[J].中國(guó)電力教育，2008(24)：43-44.

[4] 雷程紅，余佳琳，郭慶勇.大力推行考試制度改革，全面提高教學(xué)質(zhì)量——由《動(dòng)物免疫學(xué)》課程考核時(shí)段改革引發(fā)的思考[J].畜牧與飼料科學(xué)，2014(2)：13-15.