《水力學》啟發式教學模式的探索研究

杜春艷，余關龍，陳宏，沈小雄，張春財，韓振英，李夢成

摘要：《水力學》是水利工程和土木工程專業的基礎核心課程，在學科體系中起著承上啟下的關鍵作用，其工程應用的內容直接滲透到很多專業課程中，但其理論性很強，大部分內容抽象而復雜，傳統的教學方法難以調動學生的積極性，學習效果較差。為了激發學生的學習興趣，我們進行了多年啟發式教學的相關實踐，本論文從多年的啟發式教學的實踐中分析總結了一些頗有成效的方法和建議。

關鍵詞：水力學；啟發式；實踐

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）46-0162-02

《水力學》是研究液體處于平衡狀態和機械運動狀態下的力學規律，探討并應用這些規律解決工程實際問題的一門學科。它是水利大類和土木大類各專業程體系中的核心課程，作為學科的專業基礎課，其工程應用的內容直接滲透到很多專業課程中，它對后續課程知識網絡的構建起著中間橋梁的重要作用。同時，《水力學》是一門理論性很強的學科，其教學內容大部分抽象而復雜，傳統的“注入式”教學方法，強調知識的灌輸，學生容易形成死記硬背現象，不能發揮主動性，難以培養學生的創新能力，并且難以維持學生持久的學習興趣，導致課堂教學效率較低。因此，在《水力學》課堂教學中，如何調動學生的積極性，讓學生真正掌握好這門課程，為后續專業課的學習、解決實際工程中的水力學問題，獲取新知識和進行科學研究打下堅實基礎，是值得我們不斷深入探究的課題。

隨著知識經濟的興起，對創新型人才的需求日益迫切，“啟發式”教學作為培養創新型人才的有效手段正被廣泛地應用于教學實踐[1]。“啟發式”教學法正是取代“注入式”教學法的一種較成功的教學方法，其核心在于充分調動學生的積極性，使學生的思維變得活躍，形成探究的欲望，在課堂上啟發學生獨立思考，不斷引導學生通過思維活動去理解教材，掌握知識和技能，從而找到解決問題的途徑，并做到融會貫通，舉一反三，其教學理念與《水力學》課程的教學目的亦不謀而合，因此，探索并將“啟發式”教學模式應用于《水力學》課程教學中具有重要意義。本教學研究小組通過多年的教學實踐研究，總結如下四方面的經驗供探討。

一、課堂教學多樣化

《水力學》研究的是以水為代表的液體，由于水流運動多變，研究邊界條件復雜，水力學基本理論通常借助許多假定來簡化復雜的問題，因此公式中往往有許多系數待定，這給水力學教學帶來許多學生難以理解、感到疑惑的地方，學生的學習的積極性不高。在課堂教學上，我們不再把現成的概念、結構和公式直接教給學生，而是重視學生內因的啟動，重視學習研究和學習指導，重視學生整體素質的自主構建和協調發展[2]，具體采用了如下幾種教學手段，穿插使用，有機結合。

1.構建存疑-探究-釋疑的教學過程。這個過程的問題設計對老師提出了較高的要求。例如在講解作用在平面上的靜水總壓力時，教師先把“靜水奇象”的疑問拋給學生，學生帶著好奇心將該節知識學完，然后再回到問題，最后自己解決問題。在講能量方程虹吸管的應用時，先從學生小時候常玩的“虹吸管實驗”引出問題：水為什么能源源不斷地流出來？帶著疑問學生學習探究的興趣倍增，最后能量方程的應用讓學生的疑問得到了徹底解答，紛紛表示，原來我們小時候就在進行科學實驗啊。相信有這種啟發后，學生對知識的掌握和記憶會更為深刻。

2.利用已學知識原理推導新公式。這個教學過程的設計主要應用于公式的推導中，公式的推導章節本身比較枯燥，學生容易走神，因此對于這些章節由老師將教學過程分段，并提示學生回顧舊知識，然后由學生們來推導新的結論。例如在推導動量方程的過程中，由學生根據中學所學的動能定理自己到黑板上將一個時間段內水流的動能的變化推導出來，大大提高了學生的教學參與度和學習的積極性。

3.對于較難理解的知識點，采用課堂教學+微課相結合的方式。微課由老師對某一個知識點結合實際現象和實際應用制成直觀的小視頻[3]。例如在講解明渠非均勻流水面曲線的時候，先讓學生通過微課觀察不同類型的水面曲線，思考出現不同水面曲面的可能原因，然后講解水面曲線的定性分析和定量計算，最后學生自己分析水面曲線的類型，結合微課觀察到的結果，學生會恍然大悟，這個過程全程在調動學生的探索興趣，取得了較好的教學效果。

4.留足課堂討論時間。每一次課均留出10分鐘左右的時間，讓學生提出問題，現場解答問題，問題先由其他同學解答，解答不出再由老師引導解答。

二、實驗教學多元化

目前大部分水力學實驗室開設的實驗多為驗證性實驗和演示型實驗，實驗內容相對較單一，限制了學生思考問題、分析問題和解決問題的能力，不利于學生素質和能力的培養，也不適應工程實際對工程技術人員的培養要求。

本教學研究小組進行了實驗教學的改革，實驗教學在傳統的教學模式上增加了綜合性實驗和創新性實驗[4]。綜合性實驗主要是集成了單一的實驗內容，采用不同的實驗方法和實驗裝置來進行實驗，創新性實驗主要是要求學生根據所學的知識，自主設計實驗，可以利用現有的儀器裝置，也可以自己組裝實驗裝置，創新性實驗可以得到學院和學校的經費支持，通過實驗教學改革，提高了學生的實驗動手能力和創新能力，取得了較好的成效。

三、課外實踐工程化

水力學課程內容安排中實踐性教學內容不太突出，習題和例題與工程實際聯系不十分緊密，章節中相應的工程實例應用問題較少，也沒有專門的課程設計或綜合練習，對培養學生的綜合分析能力及向工程設計過渡起不到積極作用。因此，培養學生解決實際問題的能力是當前水力學教學改革的重要任務之一。在學生進行實習和畢業設計的過程中，結合工程實際，與水力學相關的設計計算要求學生自主完成，對于提升學生對水力學知識在工程中的應用認識大有裨益。

四、考核方式靈活化

降低課程考試分數在總評中的比例，將課堂參與度、實驗和實踐教學環節進行量化考核并一并計入總成績，提高學生的參與積極性和創新性。

實踐表明，水力學啟發式教學模式的應用大大提高了學生學習這門課程的興趣，活躍了課堂教學氛圍，激發了學生的創新思維，提高了學生實驗動手操作技能和應用所學知識解決工程實際問題的能力。同時，水力學啟發式教學是一個不斷完善和探索的過程，在實踐中不斷積累好的模式，才能更好地提升教學效果。

參考文獻：

[1]王志軍.啟發式教學——啟動學生的創新思維[J].實驗技術與管理，2008，25（12）：17-18.

[2]鐘玉泉，彭健伯.問題激發教學法與大學生自主創新能力的培養[J].中國大學教學，2009，（7）：57-58.

[3]張志宏.微課：一種新型的學習資源[J].中國教育技術裝備，2013，（20）：50-51.

[4]張彌左，王兆月，邢立軍.構建實驗教學新體系，培養學生的創新意識[J].實驗室科學，2005，（7）：50-51.