以高素質工程人才培養為目標的“水力學”教學新模式研究

吳磊+呂宏興+馬孝義

摘 要：“水力學”是一門技術基礎課，它是力學的一個分支。推進“水力學”重難點的教學模式創新，提高水力學教學質量，是高素質綜合工程人才培養的關鍵。文章將以學生為主體的教育理念貫穿到整個教學過程中，提倡和鼓勵學生開展自主性學習、探索性學習、研究性學習，在理論與公式推導中融合國內外先進的工程水力學問題，使學生在科學思維結構、知識體系上與國際前沿接軌，注重思想性、科學性、啟發性的引導，拓展部分學生編制及應用數值計算軟件，初步形成本科生“水力學”課程分類培養與教學改革創新模式，以實現高素質工程專門人才培養目標。

關鍵詞：水力學；教學新模式；工程人才

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2017）12-0075-03

進入21世紀以來，加強各類高素質專門人才特別是拔尖創新人才的培養，不僅是我國社會主義建設實現跨越式發展、實施創新性國家發展戰略的重要途徑，也是我國高等教育改革和發展刻不容緩的重要戰略任務。2012年3月，教育部召開全面提高高等教育質量工作會議，我國高等教育進入以提高質量為核心的內涵式發展階段。高等學校力學教學指導委員會（2012）指出，力學是各類工程技術的發展支柱，在培養學生工程實踐能力和創新意識方面起著“地基”和“橋梁”作用。“水力學”是力學的一個分支，是高等工科院校水利、土木、環境、機械、熱能、化工、礦山、冶金等諸多專業都需要掌握的一門重要技術基礎課[1]，是學生專業能力形成與未來職業發展必不可少的依托[2]。

“水力學”的任務是研究液體（主要是水）的平衡和機械運動規律及其工程應用[3]，它是流體力學的一部分，是建立在流體力學基礎之上的一門專業技術基礎課程[4-6]，具有理論性強、經驗公式多、概念抽象、推導復雜且易混淆等特點[7-8]。同時，“水力學”具有對學生“高等數學”、“大學物理”、“工程力學”、“數值模擬”等課程知識要求較高的特點[9]。它不僅為后續專業課學習提供理論基礎，而且注重實際應用，具有極強的理論性與實踐性[10-11]。然而，在學習的過程中，“水力學”與其他各門力學課程一樣，一直以來都是學生認為最為難學的課程之一：一是概念不易理解，二是公式記不住，三是考試成績不理想，四是知識掌握不透徹[12-14]。根據以人才培養為根本、以提高質量為核心的本科教學理念，大學教育需要培養既具有堅實的基礎理論，同時又具有廣博知識、創新思想和較強實踐能力的創新型人才。因此，開展以高素質工程專門人才培養為目標的“水力學”課程教學新方法和新模式研究意義重大。

一、教改目標與特色

（一）教改目標

探索教改新思路，系統化“水力學”理論教學內容，重視理論基礎，開展專題教學與對比分析式教學，引入并拓展部分學生積極嘗試水力學常見問題的數值計算方法，理論與實踐并重，因材施教，初步形成以高素質專門人才培養為目標的“水力學”課程教學創新模式。培養和造就拔尖創新人才，教育引導學生成長為崇尚科學、德才兼備、勇于擔當、具有國際視野和創新能力的治學、治業、治國英才。

（二）需解決的教學問題

如何在各高?！八W”本科培養方案學時減少的情況下盡可能傳授更多的知識？如何與選修課“計算水力學”、“高等流體力學”、“環境水力學”等課程內容很好地銜接？如何引入常見水力學問題的數模方法并拓展部分學生使用數模軟件？如何在“慕課（MOOC： Massive Open Online Course）”、“微課（MC：Micro Course）”等在線課程的沖擊下提高課堂教學質量？如何在教學中培養學生的理解與交流能力、科學思維能力、管理能力、應用分析能力、動手能力等基本工作能力？

（三）教改方案

為提高教學質量，首先，完善教學大綱、試題庫、齊全的教學輔導材料、規范化的教學文件、檔案、資料管理，形成系統、完整的教學內容和教學體系。其次，針對不同專業的學生，調整教學內容和授課方式，學期開課前一定要了解班級學風情況、學生特點等方面的細節問題，針對不同情況進行教學安排，學得比較好的，要求可以更高些，如做些專題研究、數值計算研究；學得比較吃力的，只要達到教學基本要求就可以了。再次，改革實驗教學方法，強化水力學課程實踐環節，培養實驗創新能力。最后，教學過程中主動開展教書育人工作，結合課堂教學內容，介紹一些“水力學”方面科學家的生平事跡，讓學生了解他們的成長過程、生活經歷、研究問題的方法、科學作風和學術上的成就，激發學生的學習熱情和創新動力。

二、水力學課程教學新模式的構建

結合“水力學”教學目標和課程特點，以學生為主體，優化學習過程，推進因材施教，積極探索“水力學”教學新模式（圖1）。

1.積極推進課程網站建設與網上互動。吸取國內外“水力學”教材精華，調用多媒體信息，共享教學資源；采用包含文字、圖形、圖像、動畫、音頻、視頻等的教學手段，激發學生對水力學的興趣，開展教師網上答疑、討論、發揮教學QQ群功能。

2.采取多樣化考核方式。包含出勤、課堂積極性、課堂討論、隨堂筆試、網上測驗、演示PPT、撰寫課程報告等多種考核方式。

3.開展專題教學。選擇學生感興趣且關聯性較強的重、難點內容進行專題講授。在理論推導中融合新的工程水力學思想，探索以工程案例為依托的教學方法，拓寬學生知識體系，堅持基礎科學、技術科學與工程科學相互融合、協同創新。

4.開展對比分析式教學。對比法是幫助理解、增強記憶、培養學生積極思維的一種有效的教學方法。將相近的事物做對比，可找出其差異；將多個事物做對比，可尋找其相互聯系；將兩個印象不深的事物做反復比較后，兩者都理解和記住了。利用圖、表、動畫等形式對知識點進行歸納和對比，通過比較學習、加深理解、增強記憶、不斷鞏固所學知識，提高水力學教學效果。