羅春艷

摘要：水力學(xué)是水利水電工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。為改進(jìn)水力學(xué)課程教學(xué)效果，文章結(jié)合應(yīng)用型本科院校學(xué)生特點(diǎn)，分析水力學(xué)課程的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，提出課堂教學(xué)改革、實(shí)踐教學(xué)改革、考核方式改革等教學(xué)改革措施，旨在為水利水電工程專業(yè)其他科目課程改革提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科院校；水力學(xué)；課程改革；思政元素

一、水力學(xué)課程

水力學(xué)是研究液體（主要是水）的平衡、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其工程應(yīng)用的一門技術(shù)科學(xué)，是水利水電工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。課程系統(tǒng)地講授水力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域、水靜力學(xué)、水動(dòng)力學(xué)、水頭損失、孔口、管嘴出流和有壓管流、明渠恒定均勻流、非均勻流、堰流、滲流等相關(guān)知識(shí)。通過(guò)水力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠理解水力學(xué)的基本原理和方法，綜合應(yīng)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、水力學(xué)等知識(shí)分析水利工程壩體，解決水閘的靜水壓力和動(dòng)水壓力計(jì)算，完成水利工程渠道、管流、河道、溢流堰、閘孔過(guò)流能力驗(yàn)算，過(guò)水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)，消能設(shè)施設(shè)計(jì)，滲流計(jì)算，為學(xué)生日后繼續(xù)深造或從事水利工程設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和項(xiàng)目管理等相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、水力學(xué)課程現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

首先，課程公式推導(dǎo)內(nèi)容多、抽象概念多。水力學(xué)課程的先修課程包括高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程力學(xué)等，其課程內(nèi)容涉及較多公式推導(dǎo)，如連續(xù)性方程、能量方程等，均需應(yīng)用高數(shù)微積分及大學(xué)物理相關(guān)知識(shí)進(jìn)行推導(dǎo)，部分學(xué)生不易理解。同時(shí)，課程抽象性較強(qiáng)，如連續(xù)性介質(zhì)、流線、跡線的概念，學(xué)生理解起來(lái)比較困難，不易區(qū)分。

其次，課程學(xué)時(shí)壓縮嚴(yán)重，課程互動(dòng)減少。受專業(yè)培養(yǎng)方案限制，水力學(xué)課程學(xué)時(shí)壓縮嚴(yán)重，造成教師在單位學(xué)時(shí)需要講解的內(nèi)容增多，必然會(huì)在一定程度上精簡(jiǎn)理論公式推導(dǎo)講解，或者在講解過(guò)程中加快節(jié)奏，不利于學(xué)生理解，且與學(xué)生的互動(dòng)頻率減少，不能及時(shí)觀察學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)的情況。

最后，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不強(qiáng)，課程考核方法單一。學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不強(qiáng)，課前預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)完成度不高，有的學(xué)生抱著考試前突擊就可以通過(guò)考核的僥幸心理。部分學(xué)生課上注意力不集中，主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)薄弱。此外，課程考核主要以期末考試為主，不能完整考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

三、水力學(xué)教學(xué)改革措施

（一）課堂教學(xué)改革

1.培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

興趣是求知的內(nèi)在動(dòng)力，教師要采取各種方法培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，教師可以從大學(xué)生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽入手，讓學(xué)生利用水力學(xué)知識(shí)參與相關(guān)競(jìng)賽，以賽帶學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生成功申報(bào)國(guó)家級(jí)大學(xué)生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目一項(xiàng)（水鬼清道夫裝置）。在項(xiàng)目完成過(guò)程中，學(xué)生撰寫參賽方案、制作實(shí)體模型，完成科研論文的撰寫，并應(yīng)用水力學(xué)課程知識(shí)，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，最終解決問(wèn)題。教師還可以結(jié)合各學(xué)?？佳姓n程真題講解，讓部分考研學(xué)生重視水力學(xué)課程。

2.教學(xué)內(nèi)容分解

水力學(xué)課程專業(yè)性和實(shí)踐性強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)雖多但具有系統(tǒng)性，課程可以分為靜力學(xué)模塊、動(dòng)力學(xué)模塊及專業(yè)應(yīng)用模塊。根據(jù)不同章節(jié)知識(shí)特點(diǎn)，教師可以采用不同的教學(xué)方法。在授課過(guò)程中，教師可以將水力學(xué)課程內(nèi)容分成教師講解和學(xué)生自學(xué)兩個(gè)部分。對(duì)于章節(jié)的重要知識(shí)點(diǎn)，教師應(yīng)詳細(xì)講授；對(duì)于抽象概念，教師可以結(jié)合演示文稿、視頻、圖片等方法進(jìn)行講解。例如，在講解拉格朗日法、歐拉法的區(qū)別聯(lián)系時(shí)，教師結(jié)合視頻講解質(zhì)點(diǎn)法、跟蹤法的釋義。

在公式推導(dǎo)中，教師可以使用板書講解，放慢授課速度，方便學(xué)生理解。例如，在講解水力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史時(shí)，教師先要求學(xué)生自學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生去圖書館閱讀文獻(xiàn)，最終撰寫水力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史相關(guān)概述。在作業(yè)講解時(shí)，教師可以隨機(jī)選取做得比較好的學(xué)生進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、語(yǔ)言表達(dá)能力，拓寬學(xué)生的做題思路。

3.引入工程實(shí)例講解

水力學(xué)課程的講授內(nèi)容比較枯燥，教師適當(dāng)引入生活中的日?，F(xiàn)象及設(shè)計(jì)院工程設(shè)計(jì)案例，能讓學(xué)生主動(dòng)思考、探索問(wèn)題。例如，在講解孔口、管嘴出流和有壓管流中，教師結(jié)合水泵工程、供水工程實(shí)例的可行性研究報(bào)告，講解簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本類型及簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本公式，引出復(fù)雜管道水力計(jì)算。在供水工程中往往會(huì)將許多管路組合稱為管網(wǎng)，管網(wǎng)內(nèi)各段的管徑根據(jù)流量和流速來(lái)決定。如果流量過(guò)大，則管徑小，相應(yīng)的工程造價(jià)會(huì)適當(dāng)降低；如果流速過(guò)大，會(huì)使得管道水頭損失增加，會(huì)增加水泵抽水及日常維護(hù)費(fèi)用。學(xué)生理解經(jīng)濟(jì)流速概念后，能樹(shù)立節(jié)約意識(shí)。同時(shí)，教師可以結(jié)合生活實(shí)例。比如，虹吸現(xiàn)象為什么會(huì)發(fā)生，其原理是什么，利用能量方程如何解釋。工程實(shí)例及日常現(xiàn)象能夠加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，并在一定程度上拓寬學(xué)生的知識(shí)面，為學(xué)生學(xué)習(xí)水工建筑物、水閘內(nèi)內(nèi)容設(shè)計(jì)打下專業(yè)基礎(chǔ)。

4.教學(xué)方式多樣化

針對(duì)水力學(xué)課程特點(diǎn)，教師采用教師講授、案例教學(xué)、課堂討論、翻轉(zhuǎn)課堂、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)等教學(xué)方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。例如，在液體平衡微分方程的推導(dǎo)過(guò)程中，教師通過(guò)板書結(jié)合多媒體課件進(jìn)行推導(dǎo)，適當(dāng)放慢推導(dǎo)速度，便于學(xué)生理解；在講解消能方式時(shí)，教師可以列舉學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)中消力池的計(jì)算內(nèi)容，讓學(xué)生充分理解消能知識(shí)在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

5.充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，教師可以在學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)創(chuàng)建水力學(xué)課程資源，教師上傳講解視頻及相應(yīng)的演示文稿。經(jīng)過(guò)兩年的探索，課程資源不斷完善，包括電子教材、系數(shù)表格、測(cè)驗(yàn)資料等。教師要及時(shí)批閱學(xué)生的作業(yè)，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并及時(shí)講解學(xué)生普遍存在的問(wèn)題。另外，教師可以在水力學(xué)課程中設(shè)置課堂討論環(huán)節(jié)，學(xué)生以小組方式進(jìn)行討論，在互動(dòng)交流過(guò)程中，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)。同時(shí)，教師可以利用學(xué)習(xí)通軟件進(jìn)行課程測(cè)試，及時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行檢驗(yàn)，還可以利用中國(guó)慕課網(wǎng)、智慧樹(shù)等教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

6.融入思政元素

第一，結(jié)合通過(guò)水力學(xué)專家的故事，樹(shù)立工匠精神。在引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)水力學(xué)發(fā)展史知識(shí)點(diǎn)時(shí)，教師講解潘家錚平生事跡。潘家錚是中國(guó)著名水利水電工程專家、中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士。1950年，潘家錚畢業(yè)于浙江大學(xué)土木工程系，他以開(kāi)發(fā)水電、實(shí)現(xiàn)西電東送為平生夙愿，主持了中國(guó)幾十座大壩的設(shè)計(jì)與建設(shè)，為三峽工程傾注了大量心血。通過(guò)學(xué)習(xí)水力學(xué)專家的故事，學(xué)生在日后工作中也能充分發(fā)揮精益求精、吃苦耐勞的精神，并將所學(xué)的水力學(xué)知識(shí)運(yùn)用到水利工程建設(shè)中。

第二，結(jié)合學(xué)生身邊生活實(shí)例，感悟家國(guó)情懷。在靜水壓強(qiáng)及液體平衡微分方程及其規(guī)律講解中，教師引入萬(wàn)米級(jí)別的載人潛水器的新聞播報(bào)：2020年11月10日北京時(shí)間17點(diǎn)左右，成功坐底10 909米的“奮斗者”號(hào)載人潛水器浮出水面，之后被回收至母船，10 909米也是我國(guó)載人潛水器最深紀(jì)錄。接著，教師提出問(wèn)題：“為什么萬(wàn)米級(jí)潛水器的研發(fā)這么困難？普通人一般可以潛到水下多少米？”強(qiáng)化學(xué)生的民族情懷，讓學(xué)生熱愛(ài)水利專業(yè)，并努力學(xué)好專業(yè)知識(shí)，樹(shù)立正確的事業(yè)觀，為祖國(guó)建設(shè)添磚加瓦。

第三，結(jié)合工程實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生保持嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心的習(xí)慣。教師列舉水利工程設(shè)計(jì)案例，能培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。例如，南水北調(diào)工程涉及諸多抽水泵站的工程、渠道輸水工程設(shè)計(jì)，為保證抽水本站和輸水管道的安全性，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意水力計(jì)算的準(zhǔn)確性引導(dǎo)學(xué)生保持嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心的習(xí)慣。同時(shí)，在渠道設(shè)計(jì)中，學(xué)生需要不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)渠道斷面，培養(yǎng)學(xué)生求實(shí)創(chuàng)新、追求卓越的意識(shí)。

（二）實(shí)踐教學(xué)改革

1.減少小組人數(shù)，提前學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作步驟

教師要改變分組人數(shù)，每小組人數(shù)限制在3～4人，可以每人操作一遍實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。為了保證能夠在有限時(shí)間內(nèi)正常操作完成實(shí)驗(yàn)，教師可以提前將實(shí)驗(yàn)原理、步驟、操作注意事項(xiàng)上傳至學(xué)習(xí)通平臺(tái)，并提前錄制課程實(shí)驗(yàn)視頻上傳至水力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)，要求學(xué)生提前完成實(shí)驗(yàn)理論和操作的學(xué)習(xí)內(nèi)容，保證每個(gè)學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)前都能說(shuō)清實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)始時(shí)，教師簡(jiǎn)單演示后，學(xué)生自行操作實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，節(jié)省學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，保證更多學(xué)生能參與實(shí)驗(yàn)全程。

2.利用水力學(xué)虛擬仿真平臺(tái)，拓寬實(shí)驗(yàn)渠道

受課程學(xué)時(shí)限制，課堂上可以完成的實(shí)驗(yàn)有限，不能涵蓋所有知識(shí)，教師可以充分利用虛擬仿真平臺(tái)，拓寬學(xué)生的實(shí)驗(yàn)渠道，鍛煉學(xué)生思考問(wèn)題能力和解決問(wèn)題能力。例如，在棱柱體渠道水面線實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生利用仿真平臺(tái)模擬進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)處理。在模擬成績(jī)合格的基礎(chǔ)上，學(xué)生進(jìn)入水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室真正進(jìn)行水面曲線實(shí)驗(yàn)操作，將平臺(tái)數(shù)據(jù)與實(shí)操數(shù)據(jù)對(duì)比，找出實(shí)驗(yàn)操作存在的不足，分析數(shù)據(jù)不一致的可能原因。

3.在非授課時(shí)間開(kāi)啟水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，增加學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)

教師根據(jù)自身情況及水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室排課情況，可以在每月定期開(kāi)放水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，讓有興趣的學(xué)生可以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。如果進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的人數(shù)較多，學(xué)生可以輔助教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室管理，保證實(shí)驗(yàn)安全有序，在反復(fù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上鞏固理論知識(shí)。

4.注重實(shí)習(xí)基地建設(shè)

學(xué)校應(yīng)擴(kuò)大實(shí)習(xí)基地范圍，與企事業(yè)單位保持密切溝通，保證能將一線的工程實(shí)例、前沿的專業(yè)知識(shí)傳遞給學(xué)生。例如，吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院與北京燕波工程有限公司簽署校企合作協(xié)議，學(xué)生利用假期進(jìn)入公司進(jìn)行短期實(shí)習(xí)，了解課程知識(shí)在水利工程中的實(shí)際應(yīng)用，進(jìn)而產(chǎn)生更加強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望和學(xué)習(xí)熱情。

（三）考核方式改革

考核是衡量教師教學(xué)水平及學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要手段，傳統(tǒng)的考核以期末考試為主，學(xué)生往往不注重平時(shí)的學(xué)習(xí)，在期末考試前突擊復(fù)習(xí)。這樣的考核方式容易導(dǎo)致學(xué)生的課程知識(shí)掌握不扎實(shí)，很難達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。依據(jù)水力學(xué)課程教學(xué)大綱要求，考核方式改革應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)水力學(xué)課程過(guò)程考核。過(guò)程考核占總成績(jī)的50%，考核內(nèi)容包括課堂討論、作業(yè)、測(cè)試、自主學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作等方面。

通過(guò)水力學(xué)課程改革，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率明顯提高，參與度增加，互動(dòng)增多；學(xué)生參與專業(yè)競(jìng)賽、教師科研項(xiàng)目明顯增加；課程考核不及格情況明顯下降，學(xué)生能夠達(dá)到水力學(xué)課程要求的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)；將思政元素潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地融入水力學(xué)課程教學(xué)，使學(xué)生全面發(fā)展，樹(shù)立正確的價(jià)值觀、職業(yè)觀，成為合格的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。

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基金項(xiàng)目：2022年吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院課程改革項(xiàng)目“水力學(xué)”，項(xiàng)目編號(hào)：KCGGLX-119。

（作者單位：吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院機(jī)械與土木工程學(xué)院）