給排水科學與工程專業《水力學》課程教與學的思考

焦朋朋 王滿堂 郭雙禎

【摘 要】水力學是給排水科學與工程專業的一門專業基礎課，課程內容具有概念多、公式多、推導多、計算難的特點。通過分析水力學課程教學的存在的問題，結合水力學課程授課對象的特點，需要在教學中不斷提升教師的專業素養，增強課堂教學的形式與方法的多樣性，提高學生學習的興趣，引導學生自主學習，優化課程考核方式，加強過程考核，督促學生學好水力學課程，為后續其他專業課程的學習奠定良好的基礎。

【關鍵詞】給排水科學與工程;水力學;教學改革

【中圖分類號】G642.4??? ???【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）23-0019-01

《水力學》是給排水科學與工程專業的核心課程之一[1]。該課程的主要任務是使學生掌握流體運動的一般規律和有關的基本概念、基本原理、基本方法和一定的數值計算及實驗技能，培養學生能夠較好地分析和解決本專業中涉及水力學問題的能力，為學習專業課程、從事專業技術工作或進行科學研究打下堅實的基礎。根據《高等學校給排水科學與工程本科指導性專業規范》的要求，給排水科學與工程專業本科學生需要學習水靜力學、水動力學、水頭損失、有壓流動、明渠流動及滲流這六大部分的知識內容，共有28個知識點，其中需要掌握的知識點有18個，需要熟悉的知識點有8個，剩余為需要了解的知識點，核心學時為40個學時[2]。對于水力學實驗要求的知識技能點共有7個，其中需要掌握的有4個，熟悉的有2個，了解的有1個。從對知識點與知識技能點的要求上不難看出《水力學》課程在給排水科學與工程專業的重要性。

《水力學》課程具有概念多、公式多、推導多、計算難等特點[3，4]。作為應用型本科高校給排水與工程專業的學生，畢業后多在生產、建設、管理和服務第一線工作，因此需要具備識別和判斷復雜給排水工程問題并能運用基本原理證實解決復雜給排水工程問題方案的能力。而通過《水力學》課程的學習能夠培養學生的問題分析與研究的相關能力。但是鑒于《水力學》課程的特點，學生普遍反映比較難學;又由于實習實驗課時安排得比較少，學生對一些內容也覺得抽象難以理解。對于給排水與工程專業的專任教師與學生來講，如何講授與學習好《水力學》課程是一個值得認真思考的問題。

一、《水力學》教學存在的問題

1.《水力學》課程軟硬件不足。

給排水科學與工程專業相較于土木類其他專業屬于小專業，具有給排水專業教育背景的老師數量不足;以棗莊學院為例給排水專業共有專任教師14名，其中具有給排水專業背景的老師有4名，比例為28.6%。具有工程經驗的老師僅有1名，比例為7.14%。在這樣的師資條件下，實現應用型人才的培養目標難度非常大。對于《水力學》課程來講，非專業背景的老師講授，很難有效的結合給排水科學與工程的專業特點及實際工程案例進行教學。另外，水力學課程設置有實踐教學環節，根據《高等學校給排水科學與工程本科指導性專業規范》的要求，水力學實驗至少要設置7個實驗，其中學生掌握的有4個，熟悉的有2個，了解的有1個。但是由于實驗室的條件的限制，能夠開起來的實驗與《高等學校給排水科學與工程本科指導性專業規范》要求開設的實驗有較大的差異。即便能夠開設的實驗，也因實驗設備數量的限制，學生只能5-7人一組共用同臺儀器，這也造成了學生動手實踐能力不足，阻礙了《水力學》課程目標的達成。

2.授課內容多，形式單一。

《水力學》課程有28個知識點需要向學生講授，而對應的課時只有40課時，也就是說每個知識點需要1.43個課時，但是《水力學》課程的每個知識點基本都需要從基本概念開始講起，需要向學生講授關于公式的推導及應用條件，并且需要講解例題以加深對課堂知識的理解與掌握，這都使得課堂授課內容變的冗長，學生難以消化掌握。另外，《水力學》課程老師強調理論講解，多采用課堂講授的教學形式，形式過于單一，導致學生對水力學興趣不大。

3.學生基礎薄弱，主動性不足。

對于地方應用型高校來講，學生生源質量難以與重點高校的生源相媲美，學生基礎相對薄弱，學習的主動性不足。以流體平衡微分方程的推導為例，學生普遍反映聽不懂，究其原因不難發現學生的高等數學知識掌握不牢，對于微分的基本原理及運算過程不清楚，導致對流體平衡微分方程難以理解。學生明知自己基礎薄弱，而課外不主動學習自我提高，僅靠課堂的時間與老師的講解把所有的問題弄清楚、學明白非常不現實。《水力學》課程前后知識點相關性非常強，前期基礎不扎實，后續章節知識點的掌握也就無從談起了。另外，學生很少做筆記，多數學生不參與課堂互動，老師拋出的問題學生不主動回答。每節課上老師都會問“是否有不明白的地方”、“自己課下學習時，有問題隨時與老師溝通”，但是很少有學生會反饋，整個學習過程，學生在被動的學習，缺少學習的熱情。

4.考核方式靈活性不足。

《水力學》課程考核制度不完善，期末考試在總成績中所占的比重過大，學生只注重期末的考試成績。平時成績占比過低造成學生普遍不重視平時成績，導致學生主動思考、質疑和探索知識的動力不足。經常逃課的學生考前突擊，往往也有機可乘，蒙混過關。這更加降低了學生上課的積極性，也極大地挫傷了教師講課的熱情，嚴重影響了教學效果。

二、課程教學改革思路

基于以上水力學課程教與學存在的問題，欲實現給排水科學與工程專業人才培養目標的實現，筆者認為應從以下方面著手進行水力學課程改革：

1.提升軟件質量，補充硬件數量。

針對專業背景老師數量不足的情況，加快非給排水科學與工程專業背景老師的培養，組織相關老師到設計院或施工單位進行交流學習，著重提高老師理論實踐相結合的能力，以便于老師在講課過程中向學生傳授《水力學》課程的精髓，以加強學生對《水力學》的學習。針對實驗儀器設備不足及與《高等學校給排水科學與工程本科指導性專業規范》的要求存在偏差的問題，加強水力學實驗室建設，有序購置或更新必需的實驗設備，以滿足《水力學》課程實驗的需求，從而為提高學生動手能力和對《水力學》理論知識的理解奠定基礎。

2.合理優化授課內容，豐富課堂教學形式。

在滿足《高等學校給排水科學與工程本科指導性專業規范》的要求知識點的前提下，對學生需要掌握的知識點進行重點講解，對于要求學生了解的知識點，如孔口與管嘴與明渠非均勻流的基本概念與水面曲線分析，不再在課堂上講解，而作為自學的內容讓學生自學。對于需要學生熟悉的知識點，例如壓強的計算標準和度量單位、液柱式測壓計，液體的相對平衡，紊流的脈動值與時均法值、圓管中的紊流運動，梯形斷面渠道的水力最優斷面等內容，在水力學課程第一次上課時，將學生分成若干小組，每一小組分配一個知識點，由小組全體成員共同學習、討論并制作相關內容的課件，待到教學內容講解到該知識點時，從相關小組隨機抽取一名學生向全體同學講解，并根據其講解情況，進行無記名評分。通過這種翻轉課堂的形式豐富課堂教學形式。充分利用多媒體豐富教學，進一步優化制作多媒體課件、做到圖文并茂，適當穿插圖片、錄像等影像資料，吸引學生的注意力。例如在介紹層流與紊流的流態時，通過讓學生觀察錄像實驗中水的流動變化，直觀感受分層流和紊流，以加深對相關知識點的理解掌握。另外，可以充分借助中國大學MOOC平臺上的資源，在課堂上引入線上學習的形式，與學生共同聆聽名師授課，提升學生的新鮮感，促進學生對《水力學》課程的學習。

3.引導督促學生主動學習，打牢基礎。

對于給排水科學與工程專業，《水力學》課程的授課對象為大學二年級的學生，多數為個性張揚、風格迥異的00后，他們成長在互聯網時代，多數人對于游戲的熱情高于學習的熱情，加之《水力學》課程的難度，容易讓學生產生厭學的念頭，因此非常有必要引導督促學生主動學習，從基礎學習。強調《水力學》課程對于給排水科學與工程專業的重要性。同時，強調《水力學》是學生將來考研繼續深造學習的一門重要專業課。另外，強調習題對于掌握知識的重要性，通過習題力學、練習不僅幫助學生復習鞏固所學知識、打牢基礎，并且培養學生分析、解決問題的能力。

4.加強過程考核，規避“突擊通過”。

完善《水力學》課程考核制度，降低期末考試在總成績中所占比重，從而規避學生通過考前突擊的方式通過考試。加強過程考核，將學習態度、道德修養、課堂參與度、作業完成情況、習題練習情況、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。設置期中考試，并將期中考試成績按一定比例計入總成績，從而進一步督促學生加強《水力學》課程的學習。

三、結語

《水力學》課程對與給排水專業學生來講，是一門非常重要的專業基礎課。在理論教學過程中，應以給排水科學與工程專業國家質量標準和高等學校給排水科學與工程本科指導性專業規范的基本要求為指導，以教學研究與教學改革為引領，針對教學內容與當代大學生的性格特點設計多樣的授課方式，采用靈活多變的教學方法來激發學生的學習興趣。不斷提高教師素養，自身做到對給排水科學與工程專業知識的真懂真會，努力提升自身工程實踐能力水平，以便向學生傳授《水力學》課程的精髓。老師以身作則，主動引導并督促學生對《水力學》的學習，真正提高學生觀察問題、分析問題和解決問題的能力。

參考文獻

[1]教育部.《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》，2019年.

[2]高等學校給水排水工程學科專業指導委員會編，《高等學校給排水科學與工程本科指導性專業規范》[M].中國建筑工業出版社出版，2012年.

[3]朱永英，凌晨，崔春東，孟憲浩，李智.基于能力培養的水力學教學方式改革探討[J].科技創新導報，2018，（31）：139-140.

[4]陳弘，馬玉瑩，郭小英，王麗珍，郭鳳清.基于MOOC的混合式水力學課程評價方法研究[J].科技視界，2018，20：80-81.

通訊作者簡介：焦朋朋（1985-），男，漢族，山東德州人，博士研究生，講師，研究方向：水污染治理。

資助項目：山東省本科教學改革項目“以區域經濟發展為導向的地方應用型高校新工科人才培養模式改革探索——以土木工程專業為例”（編號：10904201803）;教育部高等學校給排水科學與工程專業指導分委員會項目“工科視閾下基于OBE理念的給排水科學與工程應用型人才培養模式探索與實踐”（項目編號GPSJZW2019-37）;棗莊學院“棗莊學院土木工程專業群建設經費”（編號：2018ZJUZYJS004）;棗莊學院水質工程教學團隊建設經費。