張璇

[摘 要] 從水力學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中所起的作用出發(fā)，探討實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，以及如何和理論教學(xué)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的思考思維能力、動(dòng)手實(shí)踐能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度。

[關(guān) 鍵 詞] 水力學(xué)；實(shí)驗(yàn)；教學(xué)

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）19-0144-02

水力學(xué)是水利工程、農(nóng)田水利、給水排水專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，在整個(gè)課程體系中占據(jù)著重要的位置。而水力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)體系中的重要環(huán)節(jié)，主要研究水流在靜止和運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下在工程中的應(yīng)用。在大學(xué)學(xué)習(xí)階段，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是使學(xué)生通過親自操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，鞏固理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，能夠在操作中通過思考來分析問題及解決問題，可以得到科研方面的提高。和理論教學(xué)一樣，實(shí)驗(yàn)教學(xué)同樣要“授人之漁”，不是簡單的重復(fù)勞動(dòng)。因此，師生在教學(xué)中的角色只是對(duì)學(xué)生起點(diǎn)撥啟發(fā)的指引者，更多的是要靠學(xué)生通過認(rèn)真思考刻苦鉆研自己去理解去掌握，發(fā)揮學(xué)生的潛能。學(xué)生通過驗(yàn)證水流靜止和運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，觀察壓強(qiáng)、水流流態(tài)、流速、學(xué)習(xí)水位、流量等水力要素的基本測量方法，將理論和實(shí)踐有效地結(jié)合起來，更好地掌握水力學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐技能，為今后專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能否正確操作和如何將知識(shí)合理、巧妙地運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中，離不開教師的細(xì)心引導(dǎo)。這就首先要求教師本身對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)過程熟練掌握。能將儀器的特點(diǎn)及作用向?qū)W生講解清楚，對(duì)試驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問題要做到心中有數(shù)，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備方面的漏洞要及時(shí)發(fā)現(xiàn)。每個(gè)學(xué)生都是獨(dú)立的個(gè)體，從每個(gè)個(gè)體的視角出發(fā)，教師耐心解答他們的疑惑，引導(dǎo)他們不斷探索，那么實(shí)驗(yàn)課得到的將不只是枯燥的結(jié)果，而是在成長中一直伴隨他們的愛思考、愛鉆研的精神。

課堂上，專業(yè)課有些枯燥，很多學(xué)生興趣不大，但是到了實(shí)驗(yàn)室，很多學(xué)生表現(xiàn)出的期待是在教室里看不到的。上實(shí)驗(yàn)課的時(shí)候，教師可以將書本知識(shí)融入課堂，使學(xué)生理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，既可以掌握理論知識(shí)又能動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，一舉兩得。有些學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果比較差，不愛聽講，但是做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候很愛問問題，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出后他們很有成就感。這使教師明白了課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的重要性與必要性，如何結(jié)合得更完美也是在教學(xué)過程中要考慮的問題，但毋庸置疑的是實(shí)驗(yàn)教學(xué)在理論教學(xué)中所起的作用越來越重要了。目前很多學(xué)校都加大了實(shí)驗(yàn)室的投入，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比例，使學(xué)生在掌握理論知識(shí)的同時(shí)可以掌握動(dòng)手操作。學(xué)生畢業(yè)之后就學(xué)會(huì)了一項(xiàng)技能。這也是職業(yè)院校的辦學(xué)理念。

基于我校的實(shí)際條件，對(duì)于水力學(xué)這門課程中所涉及的實(shí)驗(yàn)我們只能操作幾個(gè)，包括：雷諾實(shí)驗(yàn)、能量方程實(shí)驗(yàn)、局部阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)、靜水壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中對(duì)學(xué)生產(chǎn)生了很大影響。首先，目前的教學(xué)形式仍然是以講授為主，而作為專業(yè)性較強(qiáng)的理論課，學(xué)生難以很快地理解吸收，但和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，從直觀上對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行剖析，有助于理解和掌握。老師通過生動(dòng)的講解和演示，讓學(xué)生切身體會(huì)水流運(yùn)動(dòng)場景，使原本抽象的概念形象地展示在眼前，形成更深刻的理解和記憶。一個(gè)好的演示實(shí)驗(yàn)往往可以調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)知識(shí)更深層次的探索欲望，使學(xué)生的思維更活躍，思路更開闊。不但加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握，糾正了原來不正確的觀點(diǎn)或認(rèn)識(shí)不清楚的地方，并且學(xué)生能體會(huì)到親自動(dòng)手后的成功與快樂。其次，學(xué)生只懂理論是不夠的，在實(shí)驗(yàn)與理論相互驗(yàn)證中，在將來才能更好地學(xué)以致用。

在做實(shí)驗(yàn)的過程中，會(huì)出現(xiàn)很多書本上沒有講到而意想不到的問題，在解決問題的過程中使學(xué)生不僅加深對(duì)基本理論、基本方程的理解；而且在增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)，也提高了學(xué)生主動(dòng)分析、解決問題的意愿。再次，相對(duì)于課堂教學(xué)而言實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式更加靈活，內(nèi)容更加豐富，更具體，學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象容易于理解理論知識(shí)。一個(gè)實(shí)驗(yàn)可以做成功，學(xué)生會(huì)很有成就感，同時(shí)對(duì)學(xué)習(xí)理論知識(shí)有很大的促進(jìn)作用。

現(xiàn)就具體的雷諾實(shí)驗(yàn)來舉例。雷諾實(shí)驗(yàn)是水力學(xué)實(shí)驗(yàn)中最重要的，因其設(shè)備簡單、操作容易，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰，所以作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)很有代表性。實(shí)驗(yàn)的過程也是傳統(tǒng)教學(xué)，由教師先講實(shí)驗(yàn)流程和操作步驟以及在實(shí)驗(yàn)過程中可能會(huì)遇到的問題如何避免與解決。尤其重要的是在操作中一定要按照順序來，絕對(duì)不可以打亂操作步驟的先后順序。在記錄數(shù)據(jù)結(jié)果時(shí)要等到數(shù)據(jù)穩(wěn)定了再來讀數(shù)，改變實(shí)驗(yàn)條件，多記錄幾組數(shù)據(jù)，找到幾組數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系和區(qū)別，總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在此過程中需要所有的學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、相互配合，鍛煉了他們的整體意識(shí)。雷諾實(shí)驗(yàn)裝置如下圖。

1.自循環(huán)供水器；2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)；3.可控硅無級(jí)調(diào)速器 4.恒壓水箱；5.有色水水管；6.穩(wěn)水孔板；7.溢流板；8.實(shí)驗(yàn)管道；9.實(shí)驗(yàn)流量調(diào)節(jié)閥。

供水流量由流量器調(diào)控，使恒壓水箱4始終保持溢流的狀態(tài)，此時(shí)水流具有的總能量是一個(gè)定值。本恒壓水箱還設(shè)有多道隔板。紅色水經(jīng)紅色水水管5注入實(shí)驗(yàn)管道8，可根據(jù)紅色水的水流狀態(tài)來判別流態(tài)。為防止自循環(huán)水污染，有色指示水采用能自行消色的酚酞試劑。

雷諾實(shí)驗(yàn)通過改變流速來觀察水流的流態(tài)是層流還是紊流，測定流態(tài)改變時(shí)的臨界雷諾數(shù)。學(xué)生在從書本中學(xué)習(xí)了基本知識(shí)，腦子中已經(jīng)形成了概念，現(xiàn)在到實(shí)驗(yàn)室來驗(yàn)證理論。在實(shí)驗(yàn)室里，學(xué)生表現(xiàn)的充滿好奇并躍躍欲試，教學(xué)就可以趁熱打鐵。首先，由教師對(duì)當(dāng)天所要講的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行操作，在操作過程中講解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及可能會(huì)遇到的問題應(yīng)如何解決。在此過程中，結(jié)合課堂上所講的內(nèi)容，學(xué)生有恍然大悟的感覺。在實(shí)驗(yàn)操作中，有的學(xué)生不知道緩沖裝置是何用，有的學(xué)生無論如何操作也無法使紅色的液體成為一條細(xì)線。其實(shí)做實(shí)驗(yàn)最重要的是要細(xì)心，并且要遵循操作流程，操作步驟不能顛倒。之所以紅色液體無法成為一條細(xì)線是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)開始時(shí)管道當(dāng)中的氣泡沒有完全排干凈，氣泡的存在使得液體雜亂無章地流動(dòng)，當(dāng)氣泡排干凈了，自然實(shí)驗(yàn)就成功了。雖然實(shí)驗(yàn)簡單，但真正能操作成功還需要學(xué)生在實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作過程中規(guī)范準(zhǔn)確、勤動(dòng)手、多動(dòng)腦。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)自己在平時(shí)學(xué)習(xí)過程中遺漏的知識(shí)，發(fā)現(xiàn)自己操作過程中的問題，使學(xué)生將原理轉(zhuǎn)化為實(shí)際的能力有了很大的提高。

水力學(xué)是一門實(shí)際經(jīng)驗(yàn)占比很重的專業(yè)基礎(chǔ)課，如何實(shí)際應(yīng)用尤為重要。通過將實(shí)驗(yàn)引進(jìn)課堂的教學(xué)手法，使這種實(shí)踐性極強(qiáng)的教學(xué)手段不斷融入學(xué)生的學(xué)習(xí)中。使學(xué)生不僅加深對(duì)基本理論、基本方程的理解，同時(shí)增強(qiáng)動(dòng)手和實(shí)際操作能力。即使在以后的工作中，學(xué)生時(shí)期在實(shí)驗(yàn)中體會(huì)到的細(xì)節(jié)也會(huì)對(duì)工作內(nèi)容的理解和實(shí)施起到很大的幫助。

通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)到了書本上講不到的知識(shí)，還可以提高他們學(xué)習(xí)理論的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動(dòng)性，在操作實(shí)驗(yàn)的過程中，又可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維、解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)相互配合、相輔相成、相互促進(jìn)?？傊瑢?shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)過程中是重要的一環(huán)，對(duì)教學(xué)起到了不可忽視的作用。水力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是個(gè)不斷完善和探索的領(lǐng)域，只有在實(shí)驗(yàn)中積極思考、努力鉆研，才能取得滿意的效果。

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