水力學課程教學模式的探索與改進

李金燕

摘 要 根據水力學課程的內容與特點，首先確定教學主線，將基本理論和基本原理作為該課程的根本立足點，充分吸收社會經濟和水利行業發展的最新成果，廣泛收集工程案例，將其融入課程實踐教學環節中；進一步結合學校人才培養模式和該課程特點，探討水力學教學過程中如何把多學科知識交叉滲透到課堂理論教學環節中，如何將案例教學吸收和納入實踐教學環節中，改進實踐教學手段，形成理論教學、案例教學與實踐教學相結合的多種教學手段并存的教學模式。

關鍵詞 水力學；實踐教學；教學模式

中圖分類號：G642.0 TV131 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）06-0077-03

寧夏大學己于2008年9月成為211工程院校中的一員，學校和每一位教師都將此作為一次殊榮而繼續努力拼搏和奮斗，但與此同時對教師也提出新的更高的要求。怎樣能夠提高教學質量，增強教學效果，提高學生的綜合素質和社會競爭力，已經成為擺在每一位教師面前的嚴峻課題。

水力學是一門專業基礎課，理論性強，內容抽象。歷屆學生都反映這門課程難學、不易理解，因此，怎樣從課程本身的性質和特點著手，變抽象為簡單，提高學生學習的積極性和主動性，從根本上改變學生對這門課程的認識和理解，從而增強教學效果，是每一位從事水力學教學工作的教師應深思的問題。筆者有以下幾方面的體會。

1 把握課程定位，理清課程特點，確立教學主線

教師在講授任何一門課程之前，首先對整個課程的內容、定位以及課程特點都要有一個宏觀和系統的把握與認識，了解課程各部分內容之間的相互聯系，以便教學過程中將各部分內容融會貫通起來，并確立教學主線。

把握課程內容以及課程定位 水力學課程是研究水體靜止和運動狀態的運動規律及其應用的一門科學，因此，它的內容也就劃分為三大塊：水靜力學、水動力學、各自在工程實踐中的應用。各部分內容既相互獨立又相互關聯，尤其是水動力學部分的內容融入了許多水靜力學的知識點。

水力學是寧夏大學土木與水利工程專業水利水電工程、農業水利工程、土木工程、交通工程等專業的一門重要的專業基礎課程，有著承上啟下的作用，是學好后續專業課的必備課程基礎，在整個課程體系里占據著十分重要的地位。然而，目前從全國范圍來講，水力學課程面臨共同的問題——學時壓縮。寧夏大學水力學課程由原來的60多個學時減到30多個學時，這就對教師的教學方法與手段提出更高的要求：在對課程定位以及課程內容在宏觀上有了明確的把握以后，要想在有限的學時內將課程重要的內容傳授給學生，就迫切地需要教師對自己的教學方法與思路做出改進。

理清課程特點 在對整個課程內容以及定位有了宏觀的認識和把握以后，就需要進一步理清課程的特點。筆者通過不斷總結，認為水力學課程有四個顯著特點。

1）知識面廣。課程涉及高等數學、物理學、理論力學、材料力學等多學科知識點。

2）理論性強。課程中基本概念和基本公式多，在學習中需要對基本概念有清楚的了解，并且這些基本理論和知識都依賴于其他學科中的基本理論，尤其是三大方程涉及的三大定律，只有對每一章主要的計算公式和應用條件都熟練掌握以后，才有可能系統連貫地掌握整個課程的知識主線，更好地把握整個課程知識點。

3）實踐應用性強。水力學課程中的三大方程、有壓管道中的恒定流、明渠流等知識點與工程實際運用中的許多環節都結合得非常緊密，這就對該課程的實際應用提出較高的要求。

4）系統性強。課程每一章節的內容都是緊密相關的，前面章節的理論是后面章節推導和應用的理論依據，而后面章節的理論知識又驗證著前面的理論，使得整個課程內容形成一個不可分割的有機整體。這就要求對水力學課程每一個環節的知識點都要掌握得十分扎實，才不會對后續章節的學習造成障礙，而后續章節的學習又是對前面知識點的復習和鞏固。

確定課程教學主線 把握了水力學課程內容和課程定位，明確了課程特點以后，就需要教師據此確立自己的教學主線。水力學課程是寧夏大學水利水電專業、農田水利專業、交通工程專業、土木工程專業的一門必修課程，與高等數學、大學物理、化學等基礎理論課程有所區別，是一門理論性、應用性、實踐性很強的學科，同時也是學好后續專業課程的必備基礎。因此，結合課程自身的特點，為適應教學需求，首先進行適度的教學內容整合、精簡，以教學內容與工程實際應用的一致性、適度夠用性為原則，將基本原理和基本理論作為教學的立足點，但要適當淡化公式推導，舍棄一些落后的試算法、圖解法、驗證實驗，以及抽象難懂且占較少比例的理論知識，與此同時充分吸收社會經濟和水利行業發展的最新成果，廣泛收集工程案例，將其融入課程實踐教學環節中，從而加強水工建筑物靜水壓力、管道水力計算、水流現象分析等應用性強的教學內容，使得教學環節與學生未來的工作領域結合更加緊密。

2 教學思路與方法

精心做好課前準備工作

1）廣泛閱讀各類參考教材。高校教師不能死盯著一本授課教材，一捧就是幾十年，應廣泛涉獵各類參考教材，看得多了，總會對某些知識點萌生一些新的啟發，從而對授課內容進行必要的刪除與補充。

2）要對上一年度該部分內容的講授過程，學生的反應、作業情況進行回顧與必要的反思，對授課內容做出調整。

3）要對講授內容做一明確定位，是屬于理論性的還是應用性的？應當采取什么方法去講授？

4）要精心設計教學方法與手段，將多媒體教學與板書進行有機結合[1]。

合理將多學科的知識滲透到課堂教學內容中 之前已經談到水力學課程具有知識面廣的特點，涉及高等數學、物理學、理論力學、材料力學等多學科知識點，當涉及其他課程的知識點時，授課前通常會要求學生對相應內容做必要的回顧和預習。如：水靜力學中解析法求靜水壓力涉及理論力學中的靜面矩和慣性矩定理；水動力學中三大方程涉及物理學中的質量守恒定律、能量守恒定律、動量定理，那么就要求學生對這三大方程的理論基礎和在其他課程中的一些應用非常熟悉。因此，在講授這部分內容之前就要提前告訴學生，并要求學生課后提前預習這些相應課程中的理論內容，達到能夠說出定理內容并舉出一個相應的應用實例的程度。同時，下次上課之前首先會通過抽查提問的方式幫助學生回顧和熟悉這些內容，將這些內容講透吃透后，再開始新的教學內容。采用這樣的方法和手段就不會造成其他學科內容成為該門課程學習的障礙[2]。

巧妙處理重點、難點內容，化難為易 對于水力學課程教學中的重點及難點內容，教師不能只是一味地強調它如何重要，一定要掌握，而是要想辦法化難為易。如在講授水靜力學部分內容時涉及真空的概念，這一概念是靜力學的重點內容，因為它影響到后續章節中虹吸管和水泵應用的學習，并且這一概念在日常生活和工程實踐中應用也很廣泛，但概念卻比較抽象，每屆學生剛接觸時都反映這個概念難以理解。此時通過講解后，只要求學生從字面上記住并對這個概念有一個初步的感性認識，不理解沒關系。在講授虹吸管和水泵的應用時再次涉及真空的概念，并且此時是和工程實踐結合起來講解這一概念，學生往往對這一內容都非常感興趣，帶著興趣去學習這一內容。

此時面對這個重難點問題，講授前要求學生從日常生活及生產實際中找出虹吸管及真空現象實例，授課時由學生舉出虹吸管及真空現象實例并分析其原理，然后教師引導學生進一步分析真空變化與壓強大小及測壓管液面之間的關系。這樣一種方式使得課堂氣氛十分活躍，學生在不知不覺中已掌握了這一重點、難點內容[3]。

將案例教學引入課程教學中 水力學課程作為一門應用性極強的專業基礎課程，在其課堂授課中非常有必要引入工程實例教學法，通過教師講授與工程實例演示激發學生的學習興趣、改善學生的學習效果。

考慮到當前水力學課程課時少的現實情況，為適應該教學模式，首先進行適度的教學內容整合、精簡。根據課程內容，通過對實際工作任務分析，將整合后的授課內容整體劃分成幾個不同的教學模塊和相應的學習任務。進一步收集工程案例，案例收集過程中工程實例的真實性是十分重要的，一般來說工程現場或科研實踐活動中的實際問題讓學生有身臨其境的感覺，更能激發學生的學習興趣和求知欲望。主要通過以下途徑收集工程案例：1）通過與往屆畢業學生的溝通搜集工程實例；2）通過科研工作過程積累工程實例；3）通過實習過程搜集工程實例。然后將收集到的工程案例巧妙地融入教學環節中。

在各模塊及任務學習時，針對學習任務，引入典型工程案例，教師首先介紹案例基本背景和應用，提出問題，讓學生認識到這一模塊的學習能夠解決什么工程實際問題；帶著問題，結合案例進行有關理論知識點的講解；學生在教師講解基礎上進行基本知識練習；掌握了相關的基本理論知識后，再次引入經典案例，引導學生分組進行案例分析討論，教師作總結評價；最后進一步引導學生進行案例水力計算與設計，并將其中一案例作為一次模塊學習任務結束后的大型作業，作為課程效果評價的主要依據[3]。

自學與課堂討論相結合 根據水力學課程的特點和學時所限，討論課僅能占總學時很少的一部分，這樣就要求教師授課前認真考慮和挑選課堂自學和討論的內容。針對水力學課程的內容體系以及特點，將有壓管道恒定流水力計算這一章作為學生自學與課堂討論的內容。因為這一章內容恰好是水動力學基本理論——三大方程講述完畢之后水力學能量方程具體應用的一章內容，從研究的內容及范圍來看，這類問題與日常生活密切相關，且學生已經對能量方程理論及應用有一定的認識，較為適合采用自學與課堂討論相結合。要求學生事先做好這一章內容的教學課件，課堂上隨機抽取學生講授一部分內容，再由教師做必要的補充講解，這樣做既加強了學生學習的主動性，也加深了學生對能量方程應用的認識，同時又達到節省課時的目的[4-5]。

通過補充綜合性例題，將知識點系統化 水力學的一大特點就是系統性強，課程每一章節的內容都是緊密相關的，而目前水力學教材中的習題、例題大多數是圍繞單獨章節內容而設置的，缺乏系統性。學生常反映水力學千頭萬緒，知識點多，而事實上水力學課程中眾多知識點都可以進行整合、串聯。針對這種情況，在課堂教學中針對每一章節內容，講解之前都要理出一條內容主線，層次分明，標明知識點和知識點之間的關聯性，這樣學生學習起來腦海里就不至于是一鍋粥了，并且每一內容的學習目的性也很明確。課后進一步要求學生根據自己的理解寫出這一章的學習總結，并且作為一次作業計入平時成績，打好每一章節內容的學習基礎。

教師根據教學內容的相互聯系，進一步總結各章節之間的相互關聯性和差別性，幫助學生理清整個課程的學習思路，并通過補充綜合性例題來體現各章節之間的聯系。如第二章水動力學基本理論、第三章水頭損失這兩章內容之間有很強的內在聯系，就將這兩章內容放在一起給學生進行課堂總結，同時補充1～2道有代表性的綜合例題。學生便能將這兩章內容有機地聯貫起來，變零散的知識點為有序有機的整體，學習起來也就輕松了很多。

3 實踐教學條件和環境的改進

2005年以來在寧夏大學北校區建了新的水力學實驗大廳，實驗教學設備全部得到更新，目前水力學實驗室已有實驗類和演示類兩個系列共12種國內最先進的教學實驗儀器，主要有水靜力學實驗儀1臺、能量方程實驗儀1臺、畢托管測速實驗儀1臺、動量方程實驗儀1臺、雷諾實驗儀1臺、沿程水頭損失實驗儀1臺、局部水頭損失實驗儀1臺、堰流實驗儀1臺，大水槽1條、流線演示儀1套、孔口與管嘴出流演示儀1臺、水面曲線演示儀1臺、水擊現象演示儀1臺，完全滿足了課程大綱的要求，實驗開出率為100%。

此外，水力學實驗室還從武漢大學引進國內最先進的水力學實驗CAI軟件，該系列軟件仿真度高，界面動態效果真實，實驗數值可靠，教學輔助功能齊全，可供學生在計算機上進行各項實驗過程的操作、數據采集與成果分析。所附的實驗原理、問題及解答可供學生實驗預習與答疑之用。通過仿真實驗，學生對實驗的水力學思想和方法、儀器的結構和原理的理解，可以達到實際實驗難以實現的效果，實現了培養動手能力、學習實驗技能、深化水力學知識的目的，同時增強了學生對水力學實驗的興趣，大大提高了水力學實驗課的教學水平。

隨著實驗教學儀器的更新和實驗要求的提高，認真、及時做好實驗教材的修編工作，減少驗證性實驗，增加操作實驗、綜合性實驗和傳統實驗缺乏項目，如綜合實驗、流線演示等內容。同時建立校外參觀實習基地，結合工程、科研單位的實際研究項目，帶學生參觀生產試驗，培養學生的實際工程觀念，提高學生解決工程實際問題的能力，充分調動學生的學習興趣和主動性。

參考文獻

[1]吳持恭.水力學[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2]裴國霞.水力學課程教學模式的改革與實踐[J].內蒙古農業大學學報，2000（3）：39-41.

[3]司春棣，韓會玲，齊清蘭.水力學教學中多媒體課件與板書的使用模式優化研究[J].河北農業大學學報：農林教育版，2009，11（3）：351-353.

[4]陳正壽，孫孟.水力學多元化教學模式改革與探討[J].中國水運，2011，11（12）：51-53.

[5]敬雙怡，殷震育，李衛平.運用多元化教學模式提高“水力學”教學質量[J].科技信息，2013（3）：31-33.