應用型本科土木類專業水力學教學方法改革探索與實踐

李敏 北京科技大學天津學院

引言

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”的作用。“水力學”是力學的一個分支，是高等工科院校土木、環境、機械等諸多專業都需要掌握的一門重要技術基礎課。

水力學是以水為對象，主要研究水的宏觀機械運動規律及其在工程技術中的應用。課程具有較強的理論性與實踐性，最終是要為相應的工程領域服務，所以該課程是一門以實用為目的的應用型課程，應以培養學生的實際應用能力為目標，這是社會發展的需要。

1 水力學教學改革的背景

目前國內高校水力學教學普遍面臨著教學課時數減少，教學內容不變、甚至略有增加，教學要求不斷提高的困難。另外，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，難以培養學生的應用能力，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。在現有條件下，如何針對課程的特點和學生的接受能力，遵循知識發展規律，探索與實踐形式新、效果好的教學方法，已成為高校教師必須進行研究的課題。

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[2]。由于學生剛剛開始接觸具體工程實際問題，同時又需要具備綜合分析和處理實際問題的能力，因此出現學生學習的積極性不高等問題。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，同時又具有創新思想和較強實際應用能力的創新型人才。因此，開展以面向實際應用能力培養為目標的“水力學”課程教學改革與實踐的意義重大。

2 凸顯應用能力培養的水力學教學方法改革

探索教改新思路，優化“水力學”理論教學內容，重視理論基礎，理論與實踐并重，引入并拓展學生積極嘗試分析、解決水力學常見的問題，初步形成以面向實際應用能力培養為目標的水力學課程教學創新模式，教育引導學生成長為具有創新應用能力的人才。

教學改革不能停留在對這門課程某個教學內容和方法細枝末節的改進，必須從改革課程體系入手，把教學作為一個完整的有機整體來考慮，特別是對于具有較強理論性與實踐性的水力學課程來說，如何建立多元化的理論與實踐并重的新模式，是值得我們不斷深入探究的課題。在今后的教學實踐中，我們以增強學生的實際應用能力為目標，為提高水力學的教學質量，從教學內容、教學方法、考核方式等方面進行了一些教學改革的研究與實踐，具體研究內容包括以下部分：

(1）優化教學內容，加強理論教學與工程實際問題的聯系。整理現有水力學課程的教學資料和考核模式，完善教學大綱、試題庫，規范教學文件，形成系統、完整的教學內容和教學體系，改革實踐教學方法，強化水力學課程實踐環節，培養學生對工程實際問題的應用能力，制定一套新的著重培養學生實際應用能力的課程方案，編寫課程大綱及講義。

(2）改進教學方法，營造生動活潑的實踐類教學氛圍。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。

(3）改革教學手段，合理利用多媒體教學。改革課堂教學手段。增加在線開放課程，將部分教學內容以及公式推導詳細過程加到在線開放課程中，不再利用課堂時間進行講解，學生可在課下自行預習和復習公式推導過程，加強自主學習，這樣有利于學生反復學習和琢磨，同時節省了課堂時間，可分配到實踐課時。增加學生在課堂上的主觀能動性，增加教師在課堂上的引導作用，以提問、討論、隨堂測驗等形式，檢查課下學習效果和課上所學內容。這種形式改變了學生被動接受問題，而轉變為主動搜索并總結已學知識點，找出自身學習漏洞。將一些與實踐相關的理論內容放到具體工程中講解，邊講解，邊實驗，這樣更會提高學生對理論和實踐的理解，也避免理論知識在課堂和實踐時的重復講解。

(4）創新實踐方法。改革課堂教學學時分配。我校該課程學時為48學時，理論講解學時較多，沒有應用學時。經過課堂教學內容和形式的改革，重新分配課堂教學學時與實踐教學學時的比例，減少純理論教學學時，增加實踐學時。把原有的48學時理論教學優化為32學時理論教學+16學時實踐教學，真正達到理論教學和實踐教學的完美結合。

在實踐教學中，結合各設計規范，帶領學生針對不同地點、不同風格的建筑進行實地測量，比較不同管材對輸水管道的影響，選用合適的管材；基于水力學理論知識，選擇合適的公式進行輸水管道水頭損失的水力計算，并提出相應減少水頭損失的優化改良方案。研究輸水過程中產生的水擊，以及水擊的危害和防護等一系列運行過程中出現的問題，并提出相應的優化改良方案，保證輸水系統安全穩定地運行，總結成功經驗，推動典型案例快速推廣。

(5）完善考核方式，注重實際應用能力的培養。考核是考察教師教學水平及學生學習成效的有效手段，是多元化教學方式的有力輔助，也是整個教學過程中不可缺少的重要環節。為輔助多元化教學方式的運用與實施，水力學教學評價考核應該全面、綜合，既要有標準化的考試考核學生對知識體系的掌握程度，又要有過程化的測評，重視考核學生的綜合能力。過程性要貫穿整個教學過程，隨機靈活考察學生的學習過程及學習效果。打破以往以期末考試為主的考核方式，在教學過程中穿插課后作業、課堂測驗、工程實踐等各種考核方式，督促學生注重課程的學習過程。同時鼓勵學生參與教學、工程實踐和科研工作，并給予相應的加分獎勵等。從學習態度、知識掌握、應用能力等多個方面綜合評定學生課程成績。

此次教改在總結前人研究經驗的基礎上，打破傳統的純理論教學，減少理論部分教學學時，帶領學生走出課堂，加大學生實踐環節的力度，著重培養學生的測量能力、計算能力、解決實際工程問題的能力。針對大口徑長距離輸水工程在規劃設計、運行管理中出現的問題，采用查找資料與理論分析相結合的研究方法，結合具體的典型工程案例，找出長距離輸水管道出現問題的原因，提出解決措施，為解決相關的工程問題提供相關的技術參考。另外，正確處理好教學與科研的關系，以科研帶動教學，提高學生的實踐能力。

3 結束語

“教學有法，教無定法。”按照應用型人才的培養目標，對學生的基礎、需求做出全面分析，因材施教。在傳統教學方法中充分運用多媒體教學、案例教學、在線開放課程，以工程問題的分析為驅動，充分利用課上、課下時間，做到全方位立體化教學，定能實現“強基礎，重應用”的人才培養目標。