水力學課程多元化教學改革探索

韓偉 賀露露 劉俊萍 曹飛鳳

[摘 要] 水力學在土木、水利類等專業的課程體系中占據重要地位，如何提高水力學教學質量對學習基礎構建具有重要意義。本文分析了目前水力學課堂教學存在的問題，結合港口航道與海岸工程專業的實際情況，提出了教學內容、教學模式、實踐環節、考核體系等方面的多元化教學改革方案，可為高校水力學課程教學改革提供參考。

[關鍵詞] 水力學;多元化;教學改革

[課題項目] 浙江工業大學校級課堂教改項目“《水力學》課程多元化教學改革與實踐”（KG201722）

[作者簡介] 韓 偉（1986—），男，浙江衢州人，博士，浙江工業大學建筑工程學院講師，研究方向為工程水力學及水信息學;賀露露（1985—），女，浙江象山人，博士，講師，研究方向為港航工程。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）0035-0170-02? ? [收稿日期] 2019-10-24

水力學是水利工程及相關學科的重要專業基礎課程，作為大學本科生課程已有近百年的歷史，是一門既有悠久歷史又富有生命力的學科[1]。浙江工業大學建筑工程學院土木、水利類各專業都開設了水力學課程，海岸動力學、水工建筑物等后續專業課程都涉及到水力學的知識運用，因此水力學在整個課程體系中占據重要地位，一直是許多院校考研的必考科目[2][3]。如何提高水力學教學質量對土木、水利類專業的基礎構建具有重要意義。

一、水力學課堂教學存在的問題

本文從課堂授課、課外交流、實驗課操作、作業答疑、質量考核等環節進行分析，總結出目前水力學課程教學急需解決的問題。

（一）課程難度大、課堂枯燥

水力學的知識點涉及到高等數學、大學物理學、理論力學、材料力學、彈性力學等相關課程，因此一堂水力學課信息量極大，要求學生在學習中不斷回憶以往知識點，使得水力學成為學生公認最難的課程之一。由于自然界水體流動本身的復雜性，使得水力學呈現出概念繁多、公式復雜、推導抽象等諸多特點[4]。同時，課堂枯燥乏味也是影響學生學習積極性的主要原因。

（二）教學模式單一

目前，水力學課程內容較多，課時緊張。為節約課時，一般采用多媒體為主的課堂教學，教學模式較單一。傳統的板書使教師更容易與學生交流，更容易使學生集中注意力，特別是公式推導過程中，能夠引領學生思維。但是板書的局限性表現在花費時間長、上課效率低，特別是需要大量圖形時，很大程度上影響了教學效率。另一方面，多媒體較快的教學節奏，增加了學生聽課記錄的難度。多媒體課件的制作要求也較高，教師備課時投入精力大、耗時多。

（三）實踐環節單一

水力學開設課內實驗，主要完成經典的水力學實驗操作，而其他實踐環節幾乎沒有。不少學生對課內實驗缺乏很大的興趣，產生完成任務的抵觸心理，從而影響教學質量。從實驗報告上可發現，很多學生根本不理解實驗原理，只學會操作并記錄數據，沒有達到實驗教學目標，也沒有提高學生的動手能力。

（四）理論與工程實際存在較大差距

水力學與海岸動力學、水工建筑物、水運工程施工、泵與泵站、環境水力學等后續專業課程聯系緊密，并在實際工程運用中也需要大量水力學知識。隨著我國水利工程的建設，出現了與水力學相關的新問題、難問題，比如高壩泄洪的消能問題、近海沉箱法水下施工的技術問題、污染物在水體中的隨流擴散問題、射流的應用等。而學生只學習了基礎的理論，接觸這些新問題時毫無頭緒。這說明在以往教學中忽略了理論與工程實際的聯系，也忽略了與前沿研究進展的聯系，導致存在較大差距，減弱了學生畢業后的競爭能力。

（五）考核體系單一

目前，傳統的水力學課程考核體系單一，期末成績占據比重大，平時成績僅以點名形式進行考核，這勢必導致學生進入死記硬背的惡性循環當中，不利于考察學生對知識的理解和綜合運用能力。

二、多元化教學改革方案

（一）教學內容多元化

以國家推薦教材為基礎，參考多個水力學教材，優化知識結構與內容。不斷查閱最新研究進展，進一步完整課程內容，突出與港口航道與海岸工程專業相關的水力學重點和難點。

針對港口航道與海岸工程專業特點，選取了天津大學白玉川教授編寫的水力學教材，并重點參考吳持恭教授主編的水力學教材（上下冊）。為了培養適應新發展的高素質專業人才，將水力學課程內容優化組合為三個教學階段（基礎部分、工程部分、討論部分），共13個教學專題（60學時）。基礎與工程部分是水力學的基本理論與工程設計知識點，主要包括基礎知識點、水靜力學、水動力學、水流阻力規律、水力相似原理、有壓管道恒定流、河渠定床水流運動力學、河渠動床泥沙運動力學、滲流、波浪理論基礎;討論部分是本專業相關的船閘、船塢、高速泄流等相關問題的內容，讓學生了解最新前沿的工程問題，激發學生的學習熱情，同時也能增強學生畢業后的競爭能力。

（二）教學模式多元化

引進新的教學方法，實現多元化并存的教學模式。完善多媒體課件，理順多媒體教學和板書教學的關系，并做到兩者的有機結合，充分發揮各自的優勢。在公式推導和作圖過程中，比如三大方程的推導、靜壓分布圖、壓力體圖、水頭線、水面線等繪制應盡量采用板書形式，放慢講課速度，加強學生的印象[5]。在課堂教學中引入CAI課件，增加教學的直觀性和趣味性。CAI課件課獲得傳統教學方法無法獲得的教學效果，可是教學課堂更生動、更形象[6]。在討論部分的三個專題中，選擇學生熟知的實際工程案例，重點討論三峽五級雙線船閘、修造船舶的船塢以及大壩泄洪的高速水流等案例，組織學生開展課前查閱資料、課內互動討論、課后總結報告等“三步走”的討論模式，通過集體討論來鞏固所學理論知識點，培養綜合運用所學知識分析問題的能力。

（三）實踐環節多元化

努力實現實踐環節的多元化，對課內實驗項目進行優化調整。適當減少驗證性實驗項目，開設設計性與綜合性的實驗項目，培養學生動手能力和創新能力。同時，緊密結合實習環節，有的放矢，讓學生帶著水力學問題與工程師交流。將水力學實驗調整為8個（共12學時），基本涵蓋主要的水力學實驗。積極探索研究生教學與本科生教學相結合，另外開設專業綜合實驗選修課程，讓本科生也可以接觸研究生階段的科研工作。專業綜合實驗選修課程介紹了目前國內水力學科學研究的主要專業儀器設備，并組織學生積極申報學校“運河杯”“新苗計劃”等創新項目，在課外實踐中不斷研究水力學課程中感興趣的問題，提高學生考研積極性。

（四）考核體系多元化

圍繞考試大綱，加強試題庫建設，保證各知識點布局合理，難易度適中。采用閉卷考試、隨堂開卷測試、課堂討論、課堂問答、工程案例分析等多元化的綜合評價考核方式。強化過程考核，真正做到以考促學、以考督教[7]。在每個教學階段采取隨堂開卷測試，及時發現每個教學階段的教學問題，及時調整教學進度，避免學生不重視平時的學習過程，保質保量打好各階段基礎。將隨堂開卷測試（20%）、課堂問答討論及作業（20%）、考勤（10%）、實驗（10%）、期末成績（40%）等教學環節都進行量化考核后計入總評成績，提高學生參與過程的積極性。

三、結語

水力學課程教學改革是一項長期的工作，需要教師之間不斷交流、師生之間不斷磨合才能出成效。單一環節的改革基本不能達到教學效果，需通過教學內容、教學模式、實踐環節、考核體系等多元化的協調改革來促進教學質量的提高。此外，還必須與本專業實際相結合，時刻把握學科前沿科研動態，保證教學適應時代發展，總結出適合本專業的水力學教學方案。

參考文獻

[1]劉冬冬，陳麗霞，周向陽.基于多元化課程體系設置的水力學教學模式改革[J].教育教學論壇，2019（16）：121-122.

[2]敬雙怡，殷震育，李衛平，等.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）：31-32.

[3]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（12）：57-60.

[4]管瑤，賀興宏，韓越.提高水力學實驗教學質量的探討[J].塔里木大學學報，2008（1）：96-98.

[5]李琳，趙濤，譚義海，等.以能力培養為導向的水力學課程教學改革[J].教育教學論壇，2014（32）：57-59.

[6]奚斌，楊曦，楊鵬飛.多媒體系統在實驗教學中的應用[J].實驗室研究與探索，2001（1）：25-31.

[7]陳麗紅，楊海英，張霞.“實施兩個強化”提高水力學課程教學質量[J].教育教學論壇，2015（1）：148-149.