微課在水力學課程教學中的應用研究

摘 "要 "分析水力學課程教學實踐中存在的一些問題，結合微課的優勢，針對性地提出在水力學教學過程中的預習、課堂與復習各階段適時引入各類型微課，激發學生學習熱情，提高學習效率，提升課堂教學質量。

關鍵詞 "水力學；微課；實驗

中圖分類號：G642.0 " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）14-0124-03

Application of Micro-Course in Hydraulics Teaching//PAN Zhihui， RONG Hongwei， ZHANG Liqiu， FANG Qian

Abstract "This paper analyzes the problems existing in Hy-draulics teaching. Combined with the advantages of micro-course， it is suggested that various types of micro-course can be introduced in various stages including preview， classroom and review in the process of Hydraulics teaching. This will sti-

mulate the students’ "learning enthusiasm， and improve learn-ing efficiency and the quality of classroom teaching.

Key words "hydraulics; micro-course; experiment

0 "引言

水力學是給排水科學與工程專業最重要的專業基礎課之一，也是眾多高等院校市政工程學科研究生入學考試的初試專業課考試科目之一。針對該課程學習難度大、知識點多、教學課時長等特點，結合教學該課程的多年經驗，提出利用微課的教學措施，將微課引入水力學教學過程，以此改善該課程的教學質量并提升學生的學習效率。

1 "水力學課程及其教學存在的問題

水力學是一門力學科學與工程技術相結合的專業基礎課，主要講述液體平衡和機械運動規律（宏觀的，非微觀的運動）在工程（土木、水利工程等領域）中的應用（用于人類改造自然的活動），其教學目的是利用水力學的相關原理與方法解決給水排水工程方面的復雜問題。水力學教學過程中涉及理論分析、數值計算與實驗研究等各個方面，并且要求學生具備一定的高等數學、理論力學、材料力學等基礎知識。因此，這門課程一直被學生公認為專業最難學課程之一[1-2]。

水力學教學特點是涵蓋內容多，包括水靜力學（平面壓力、曲面壓力）、水動力學（三大方程：連續性方程、能量方程、動量方程）、水頭損失（沿程水頭損失、局部水頭損失）、有壓管路（短管、長管，串聯、并聯、均勻泄流）與明渠流動（恒定均勻流、恒定非均勻流）等大部分內容，并且授課時數較長（一般理論課48～64學時）。由于水力學是理科與工科結合的一門課程，在教學中涉及公式、理論與概念較多，一般在課堂上需要花較長時間推導一些公式（如能量方程的推導），許多概念、模型、方法需要學生理解（如恒定流、均勻流、液體的連續介質模型、歐拉法等），因此，學生若有一個環節沒聽懂，就很容易造成對某些知識點的不理解。而且，一大節兩小節課時長為90分鐘，學生在枯燥的理論學習過程中極容易走神分心，從而無法掌握重點、難點與疑點。另外，理科知識點之間存在緊密關系，即使學生在后續教學中認真聽課，仍然無法銜接后面的知識點，從而失去整個知識結構的系統性與連貫性。這就導致部分學生對該課程知識點的掌握程度較差，成績不理想。

除了理論課的學習，水力學課程中還包含一系列的實驗課程（廣州大學的實驗課時為16學時），其中包括靜水壓強實驗、能量方程實驗等15學時的動手操作實驗與兩個演示實驗（流動演示實驗與流譜流線演示實驗，共一學時），一般由2～3人為一組進行相關實驗。在進入實驗前，學生需要對本次實驗的目的與要求、裝置、原理、方法與步驟、思考題等內容進行預習。但據筆者觀察，部分學生沒有完成相關的預習內容。另外，在實驗課中，部分學生沒有認真聽講并觀察教師的實驗演示，導致這部分學生在實驗過程中容易出現誤操作，并且對整個實驗過程不太了解，相關數據也不知如何分析，致使實驗效果不理想。

2 "微課及其優勢

微課是運用信息技術按照認知規律呈現碎片化學習內容的信息化教學資源。微課可以通過課堂視頻展現與教學內容相關主題的教學資源，如教學設計、測試練習、重點與難點講解、以話題引出的教學內容、總結歸納等小單元[3]。因此，相較傳統的教學模式，微課更凸顯學習內容的精簡性、目標的明確性與學生獲取知識的高效性。一般來說，微課具有以下優點，可以輔助正常教學工作[4]。

2.1 "時長短

微課時長一般較短，可以設計為5～8分鐘，最多不超過10分鐘。相對較長的教學時間（一般為90分鐘），微課可以讓學生快速了解此節課所學習的重點、難點。并且，學生可以利用平時零散時間進行相關微課的學習，提高學習效率。

2.2 "內容簡短精練

相較傳統課堂介紹復雜、詳細的教學內容，微課所含內容更為精簡與濃縮，它可以是引出話題的簡短內容，可以是課程重點、難點的簡單介紹，可以是該節課的歸納內容等。因此，學生可以在預習、課堂中或課后復習階段用比較快的時間掌握該節課的課程內容。

2.3 "重點突出

微課內容主題突出，一般是針對該節課中的重點、難點或疑點等重點內容進行相關設計。因此，利用微課，教師可以根據課程的重點內容設計相關視頻或動畫PPT，讓學生用最短的時間在課前領會課程的主要內容。學生在長時間的課堂學習中能定位出哪些內容是重點，從而抓住關鍵核心內容以獲取相應的知識點。

2.4 "學生自主學習

微課和教師講授課程的正式課堂是相互獨立的，學生可以利用空閑時間隨時隨地通過微課進行自主學習。如在預習或復習時，學生可以進行相關的微課學習，從而更好地掌握教學內容。

2.5 "簡便實用

微課承載的內容形式多樣，制作過程卻非常簡便。一般來說，教師在備課時制定好微課的內容框架、主題構思、創新展現手法等，就可以利用智能手機、相關的編輯軟件進行微課制作，如錄音編輯軟件GoldWave、動畫制作軟件VideoScribe、剪輯軟件會聲會影X10與迅捷視頻轉換器等。微課使用很方便，學生可以隨時隨地通過智能手機、平板電腦、筆記本電腦播放并觀看微課內容。而且微課時間短，學生可以利用少量空閑時間進行觀看，因此，微課對于學生的課外輔導學習非常實用。

2.6 "趣味制作

微課不同于正式的課堂授課，因此，教師在設計微課時可以發揮想象力與創造力，制作吸引學生且實用的短片教學內容。

2.7 "形式多元化

教師可以不拘一格，通過視頻演示、動畫、聲音旁白等形式進行微課創作，達到吸引學生觀看與獲取知識的目的。

2.8 "傳播形式多樣化

微課傳播形式可以多樣化，包括網上視頻、某些知名軟件平臺等。

2.9 "多次重復利用性

與傳統課堂不同，微課可以讓學生多次觀看而進行自學，以此提高學習效率。

2.10 "反饋性

微課可以依托相關平臺發布，學生觀看后可以在相應平臺及時留言，反饋此次微課的收獲或微課制作的優缺點，以便教師進一步提高微課質量。

3 "水力學教學過程中引入微課分析

基于學生在學習水力學課程過程中遇到的問題，結合微課特點，分析得出在水力學教學過程中引入微課具有以下優勢。

1）通過微課的引入，教師可以將復雜的水力學教學內容化繁為簡，拆分成各個小知識點，實現“復雜點碎片化”。教師可以對這些小知識點中的復雜或難理解的內容進行微課設計，從而促進學生對知識點的理解。

2）針對水力學教學內容中的重點、難點做成微課，實現“重點、難點突出化”，讓學生把握課程的重點和難點，從而在正式課堂上更加關注教師對相關內容的詳細講解。

3）微課還可以將一節45分鐘的傳統課堂包括的概念、公式、理論等繁多的內容，縮成10分鐘內的內容，實現“繁點精煉化”，讓學生在短時間內快速了解課程的大概內容，在正式課堂上加深理解，從而更好地掌握該節課的大致教學內容。現在很多的觀眾很難從頭到尾聚精會神坐著觀看一部120分鐘時長的電影，因此，網絡上有主播將其濃縮成10分鐘的短片進行介紹，使觀眾在短時間內即可了解整部電影的大概劇情；如果觀眾觀看了短片后對此部電影感興趣，還可以找完整版觀看。

4）水力學教學內容涉及較多公式推導、概念和理論，這類具有理科屬性的課程不如文科類課程講解起來有趣。因此，水力學課程內容一般使人覺得枯燥甚至煩悶，在教學中部分學生容易分心，導致教學效果不理想。教師在制作微課內容時通過運用多種手段，采用非正式與有趣的表達方式設計相關的水力學知識點，實現“枯燥點趣味化”。通過引入這樣的微課，讓學生可以快樂學習水力學，從而提高學習質量。

5）在水力學實驗中，學生可以利用微課在實驗前通過零碎的時間觀看視頻，從而了解該次實驗的各種要素，進而在實驗過程中對實驗原理、實驗目的與要求的情況、實驗裝置的使用、數據的采集與分析等產生更深刻的認知，由此增強水力學實驗的教學效果。

4 "水力學微課設計

4.1 "預習環節

水力學是一門偏理科的課程，預習環節對學生來說尤為重要，不預習便較難在上課時立即領悟教師的講課內容，甚至會由于聽不懂而分神，而且有漣漪效應，很難再聽懂后續的知識點，導致對此課程失去學習信心，學習效果不理想。因此，為了激發學生的學習熱情，加強學生課前的預習準備，教師可以通過設計與下一節課程內容相關的微課，讓學生利用零散的時間隨時隨地刷一下視頻，以此獲得相關課程內容的介紹和概括等[5]。

一般預習環節可以設計課前復習類、新課導入類、實驗類、自主學習類、合作學習類、探究學習類等類型的微課。當課程準備講授新章節時，如第三章“水動力學”，選用新課導入類微課在課前發布，以剛學完的水靜力學為切入點介紹水動力學，說明水動力學不僅要考慮測壓管水頭（位置水頭+壓強水強），還要考慮速度水頭，再以生動的形式介紹第三章所要學習與掌握的內容。

4.2 "課堂環節

一般一大節課分為兩小節，每小節45分鐘，共90分鐘的上課時間。在學習這門偏理科的水力學課程時，學生需要面對許多數字與抽象的文字，容易感覺枯燥，上課時走神分心。因此，如何能讓學生感興趣，學得輕松，學得深入，使課堂效果達到最佳，是教師一直需要思考解決的問題。微課在課堂授課中的引入，可以彌補90分鐘一直平淡講授枯燥內容的缺陷。在課堂上，教師可以適時插播微課視頻，改善學生在課堂上沉悶的情緒，激發學生的學習興趣[6]。教師采用的微課形式可以包括講授類、問答類、啟發類、討論類、演示類和知識理解類等。如在講授能量方程時，插播一條動畫做成的視頻，讓學生討論諺語“水往低處流”的正確與否，最后得出結論：水是從總機械能大的地方往機械能小的地方流動。因此，在課堂講授時，教師可以適時借助微課調節課堂氣氛，讓學生對知識點有更深刻的認識。

4.3 "復習環節

對于水力學這門偏理科的課程，學生對在課堂上接觸到的新知識一般還不能深入理解，必須依靠課后的復習來溫故知新，更需要加深對重點、難點、疑點的鉆研，才能真正掌握相關知識點，提高學習質量。除了傳統的課后作業，教師還可以通過練習鞏固類、小結拓展類微課，讓學生在課后進行復習，深化理解相關知識點。

4.4 "實驗環節

在實驗環節，微課可以介紹此次實驗的實驗原理、實驗目的、實驗裝置與實驗方法等核心內容，還可以通過視頻的方式演示此次實驗的操作過程與注意事項。學生在實驗前或實驗中都可以隨時播放視頻，重溫操作流程。

5 "結束語

針對水力學這門給排水科學與工程專業的核心重點課程特點與學生學習該課程的情況，本文提出在水力學教學過程中的預習、課堂與復習階段引入不同類型的微課，可以讓學生在短時間內對本節課程有較全面的了解，把握章節的重點、難點，帶動學生的學習情緒與學習興趣，活躍課堂上的學習氣氛。總之，微課是一種非常重要的教學資源，對于學生學習水力學課程意義重大。

參考文獻

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