高职院校水力学课程教学改革方法
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作者:岳志芳
摘 要 水力学是高职院校给排水工程技术专业的一门专业基础课，课程内容具有理论性强、内容抽象、公式多等特点。通过分析水力学课程特点及存在问题，从理论、实践、考核三个方面提出相应的改革措施，为水力学课程建设与改革提供可以借鉴的经验与示范。
关键词 高职;水力学;教学改革;排水工程技术
中图分类号：G712 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2019）22-0084-03
Teaching Reform Method of Hydraulics Course in Higher Voca-tional Colleges//YUE Zhifang
Abstract Hydraulics is a professional basic course for water supply and drainage engineering technology in higher vocational colleges. The course content is theoretically strong， abstract in content， and
has many formulas. By analyzing the characteristics and existing pro-
blems of hydraulics courses， the author puts forward corresponding reform measures in the aspects of theory， practice and assessment， and provides experience and demonstration for the construction and reform of hydraulics curriculum.
Key words vocational college; hydraulics; teaching reform; drainage
engineering technology
1 引言
水力學是高职院校给排水工程技术专业的一门专业基础课程，为后续的专业课程学习奠定基础，是学生专业能力形成及职业岗位任职能力发展必不可少的依托。其课程内容与很多专业课程相互渗透[1-2]，对后续专业课程的学习起着铺垫作用。
水力学是研究液体的平衡规律和机械运动规律及其应用的一门学科，是力学的一个重要分支。该课程抽象概念多、理论公式多、修正系数多、计算烦琐，学生在学习过程中对公式及相关系数理解困难，学习难度大，因此，这门课程对于高职院校的学生来说是比较难学的。另外，水力学的研究对象是以水为代表液体，它容易流动且没有固定的形状[3]，研究方法和固体的完全不一样。而高职院校学生普遍存在理论学习兴趣不高、基础数学和力学基础薄弱等问题，导致课堂教学效果达不到预期教学目标。
鉴于水力学课程的特点以及高职院校学生的学习情况，现阶段的教学方式与技能型人才培养的要求、学生实操能力的提升不匹配[3]。在双一流建设过程中，根据本专业的培养目标和该课程的特点优化教学方法，提高学生学习的积极性，锻炼学生的实操能力，提高课程教学效率和质量，是这门课程教学方法改革的重要目标。
2 课程特点
从教材内容看，课程中大多数是理论公式，包括液体平衡微分方程式、平面及曲面静水总压力的计算公式、恒定总流连续性方程、能量方程和动量方程、有压管道水力计算公式等[4]，这些理论公式均涉及高等数学、大学物理及其他力学的相关知识，推导过程烦琐复杂。
从研究内容看，水力学研究的是液体的力学规律，液体没有固定的形状并且容易流动，使水力学这门课程具有复杂化和抽象化的特点。
从课程体系看，水力学是给排水技术工程的专业基础课，它工程应用的内容涉及很多专业课，对后续课程知识网络的构建起着中间桥梁的重要作用。
3 课程存在问题
学生学习主动性较差 高职院校的学生基础数学和物理都比较薄弱，在学习过程中很难将数学、物理及力学原理与水力学的公式联系到一起，从而产生强烈的为难情绪，整个学习的过程很被动，缺少学习的激情，影响课堂讲授效果。
实验实训条件较差 由于校内实验室条件和实验学时数有限，目前课程中开设的实验主要是验证性和演示性实验，教师讲解、操作、演示，学生参照实验指导书开展实验，实验过程完全依托于教师。这样的实验过程不利于学生主动思考问题和分析问题，不利于提高学生的实操能力，很多学生做完实验后还是知其然不知其所以然。
课时压缩明显 随着职业教育改革、高职扩招，人才培养方案中的课程设置和学时分配发生很大改变。水力学课程的课时被不断压缩，但是对于教学内容还追求全面。这就要求任课教师在学时数较少的情况下讲解全面的内容，课堂传授的知识点太多，高职学生在短时间内很难接受，更谈不上对所学知识的应用了，使得难以实现教学目标。
教学内容缺乏针对性 有的教师在教学过程中不能很好地结合专业工程实践特点进行教学。同时，高职学生的学习目标和学习任务不明确，很多学生依然习惯于传统的注入式教学方法，学习没有主动性;有的学生不知道自己的专业方向，意识不到水力学课程的重要性，在学习过程中没有明确的学习目标，学习效果也很难改善。
4 课程教学改革方法
以高职教育为出发点，以培养学生应用能力为主导，结合课程及给排水工程技术专业的特点，进行水力学课程的教学内容、教学方法、教学手段的改革。
理论教学方面的改革 1）采取多样化的教学方法。在课堂讲授过程中，针对不同的教学内容采用不同的教学方式。对于理论公式的推导过程，如能量方程、动量方程、平面曲面静水总压力的计算公式推导，采用板书与讲授的方式教学，板书讲解速度慢，学生可以紧跟教师的思路。针对学生基础数学和基础物理较差的特点，推导之前先回顾牛顿第二定理、动量定理、定积分等知识点，让学生循序渐进地理解理论方程和公式的推导过程。在应用方面，多布置计算实例，让学生在自主学习课堂教学中完成，遇到问题自主学习、分组讨论解决，这样会让学生感受到挑战困难、获得成功的成就感，从而增强学生学习的主观能动性。对于真空、水击、气蚀等比较抽象的概念以及一些作用效果方面，仅仅依靠板书和讲授是很难让学生顺利理解的，这时则可采取多媒体辅助教学进行相应的动画演示，能够使学生直观形象地观察一些变化流程。板书教学与多媒体教学结合，教学效果显著。
2）设计问题—探究—答疑的教学案例。水力学中很多知识点都是从日常生活中总结得出的[5]，将日常生活、工程实例和课堂教学内容紧密联系，可帮助学生更好地掌握知识点。问题—探究—答疑这个过程是教师在课前把所需知识点的日常生活问题抛给学生，让学生通过网络、参考书等渠道收集资料;然后让学生带着问题学习重要的知识点，根据自己的想法，进一步掌握各种知识点;最后回到问题，让学生利用课堂所学知识解决问题，同时自己归纳总结。
如讲解虹吸管水力计算时，先从家用小型鱼缸换水引出问题：水为什么能不借助外部能量而从鱼缸里源源不断地流出？带着疑问，学生学习的兴趣倍增。最后，能量方程的应用帮助学生解答了问题。这种教学方式符合人由感性到理性、由现象到本质的认识过程，可以督促学生利用所学知识解释日常生活中的问题，有助于培养学生分析与解决问题的能力、主动思考和实践能力，从而提高教学质量。
3）增强与工程实践、专业课之间的联系。水力学安排在第二个学期，学生在上课之前基本没接触过给排水工程技术专业的专业性知识，对于一些工程方面的认识也很浅显。在上课过程中可以为学生播放一些专业方面的视频及纪录片，比如有关三峡水利工程的视频、大城市老旧城区管网改造的视频。将理论知识与实际应用结合，让学生明白水力学这门课程在本专业中的重要性，提高与激发学生的学习热情与积极性。
4）建立课程体系。水力学是给排水工程技术的专业基础课，其中很多内容都涉及后续多门专业课。在课程的学习中，应该帮助学生建立课程体系，让学生明白相关知识点将会应用在什么专业课中。例如：有压管道中的水泵吸水管和压水管的水力计算、水泵安装高度的确定等，是水泵与水泵站课程的重要内容，涉及工程中水泵选型安装等问题;管路系统中的沿程水头损失和局部水头损失的计算问题，是给排水管道工程中给水管网平差的重要内容;连续性方程中流量、流速与断面面积之间的关系，是建筑给排水课程中给水管道流量设计、管径选取的重要内容。
实践教学方面的改革
1）定制实验项目。针对水力学课程中的一些知识点，量身定制实验项目。比如能量方程中，利用一些管件、配件、小型水轮发电机、小型循环水泵定制等制作能量转换的实验装置。根据实验任务书，让学生按照图纸自己组装实验装置，测量流速、流量、电压，处理数据，分析流量与流速、电压之间的转换关系，从中理解水力学能量方程中能量相互转换的原理。
2）开展“多样化、启发式”实验教学。调整水力学实验内容，将实验内容安排成多样化、启发式，每次的实验内容，教师提前在课堂中主要讲授实验原理，实验操作步骤、数据处理需要用到的公式由学生自学。在实验过程中，学生遇到问题、仪器故障、疑惑等，教师不直接回答，主要是通过启发、引导的方式，指明解决难题的方向。学生通过独立思考，自寻解决问题的依据，制订解决问题的方案，减少对教师的依赖性。同时，要求学生实验后一周内完成数据的整理、实验报告的撰写，给学生充分的时间整理实验内容，将会得到更好的效果。
考核体系方面的改革 考试是对教师教与学生学的成果检验，是激励教师与学生的机制。构建学生考核标准，完善考核体系，是水力学课程教學改革的重要内容。考核体系应该将过程性评价（平时成绩）和终结性评价（期末考试成绩）、实验性评价（实验成绩）有机结合。
过程性评价包括学生日常自主学习、课堂表现、作业完成情况等。将过程性评价作为重要考核部分，可以提高学生日常学习的热情和积极性，促使学生从始至终认真学习。
实验性评价包括实验中仪器的操作规范性、实验现象的观察与记录、定制实验的完成情况、实验数据的处理及实验报告的撰写。将实验性评价作为考核部分，可以提高学生在实验课中的参与性、积极性、创新性。
课程总评成绩中过程性评价（平时成绩）占30%，实验性评价（实验成绩）占20%，终结性评价（期末考试成绩）占50%。这样的考核体系可以改变学生过去只重视期末突击而不重视平时积累的学习风气，注重知识的融会贯通，将“教知识”转换为“提能力”，提升学生的实际工程应用能力。
5 结语
本文对水力学教学过程出现的问题进行分析，从理论教学、实践教学和考核体系方面提出教学改革的措施，以提升学生学习的积极性、目的性，激发学生的创造性，有效地提高学生的专业技术能力和工程实践素质。
参考文献
[1]刘冬冬，陈丽霞，周向阳.基于多元化课程体系设置的水力学教学模式改革[J].教育教学论坛，2019（16）：121-122.
[2]张舒羽.基于思维导图的高职水力学课程教学改革探索与实践[J].黄河水利职业技术学院学报，2018（4）：73-76.
[3]唐莲，张卫兵.面向实际应用能力培养的水力学课程教学改革[J].大学教育，2019（1）：55-57.
[4]杜春艳，余关龙，陈宏，等.《水力学》启发式教学模式的探索研究[J].教育教学论坛，2017（46）：162-163.
[5]齐昕.《水力学》课程教学改革与实践[J].科技创新导报，2017（27）：241-242.
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