水力学课程多元化教学改革探索

作者:未知

  [摘 要] 水力学在土木、水利类等专业的课程体系中占据重要地位,如何提高水力学教学质量对学习基础构建具有重要意义。本文分析了目前水力学课堂教学存在的问题,结合港口航道与海岸工程专业的实际情况,提出了教学内容、教学模式、实践环节、考核体系等方面的多元化教学改革方案,可为高校水力学课程教学改革提供参考。
  [关键词] 水力学;多元化;教学改革
  [课题项目] 浙江工业大学校级课堂教改项目“《水力学》课程多元化教学改革与实践”(KG201722)
  [作者简介] 韩 伟(1986—),男,浙江衢州人,博士,浙江工业大学建筑工程学院讲师,研究方向为工程水力学及水信息学;贺露露(1985—),女,浙江象山人,博士,讲师,研究方向为港航工程。
  [中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324(2020)0035-0170-02    [收稿日期] 2019-10-24
   水力学是水利工程及相关学科的重要专业基础课程,作为大学本科生课程已有近百年的历史,是一门既有悠久历史又富有生命力的学科[1]。浙江工业大学建筑工程学院土木、水利类各专业都开设了水力学课程,海岸动力学、水工建筑物等后续专业课程都涉及到水力学的知识运用,因此水力学在整个课程体系中占据重要地位,一直是许多院校考研的必考科目[2][3]。如何提高水力学教学质量对土木、水利类专业的基础构建具有重要意义。
  一、水力学课堂教学存在的问题
  本文从课堂授课、课外交流、实验课操作、作业答疑、质量考核等环节进行分析,总结出目前水力学课程教学急需解决的问题。
  (一)课程难度大、课堂枯燥
  水力学的知识点涉及到高等数学、大学物理学、理论力学、材料力学、弹性力学等相关课程,因此一堂水力学课信息量极大,要求学生在学习中不断回忆以往知识点,使得水力学成为学生公认最难的课程之一。由于自然界水体流动本身的复杂性,使得水力学呈现出概念繁多、公式复杂、推导抽象等诸多特点[4]。同时,课堂枯燥乏味也是影响学生学习积极性的主要原因。
  (二)教学模式单一
  目前,水力学课程内容较多,课时紧张。为节约课时,一般采用多媒体为主的课堂教学,教学模式较单一。传统的板书使教师更容易与学生交流,更容易使学生集中注意力,特别是公式推导过程中,能够引领学生思维。但是板书的局限性表现在花费时间长、上课效率低,特别是需要大量图形时,很大程度上影响了教学效率。另一方面,多媒体较快的教学节奏,增加了学生听课记录的难度。多媒体课件的制作要求也较高,教师备课时投入精力大、耗时多。
  (三)实践环节单一
  水力学开设课内实验,主要完成经典的水力学实验操作,而其他实践环节几乎没有。不少学生对课内实验缺乏很大的兴趣,产生完成任务的抵触心理,从而影响教学质量。从实验报告上可发现,很多学生根本不理解实验原理,只学会操作并记录数据,没有达到实验教学目标,也没有提高学生的动手能力。
  (四)理论与工程实际存在较大差距
  水力学与海岸动力学、水工建筑物、水运工程施工、泵与泵站、环境水力学等后续专业课程联系紧密,并在实际工程运用中也需要大量水力学知识。随着我国水利工程的建设,出现了与水力学相关的新问题、难问题,比如高坝泄洪的消能问题、近海沉箱法水下施工的技术问题、污染物在水体中的随流扩散问题、射流的应用等。而学生只學习了基础的理论,接触这些新问题时毫无头绪。这说明在以往教学中忽略了理论与工程实际的联系,也忽略了与前沿研究进展的联系,导致存在较大差距,减弱了学生毕业后的竞争能力。
  (五)考核体系单一
  目前,传统的水力学课程考核体系单一,期末成绩占据比重大,平时成绩仅以点名形式进行考核,这势必导致学生进入死记硬背的恶性循环当中,不利于考察学生对知识的理解和综合运用能力。
  二、多元化教学改革方案
  (一)教学内容多元化
  以国家推荐教材为基础,参考多个水力学教材,优化知识结构与内容。不断查阅最新研究进展,进一步完整课程内容,突出与港口航道与海岸工程专业相关的水力学重点和难点。
  针对港口航道与海岸工程专业特点,选取了天津大学白玉川教授编写的水力学教材,并重点参考吴持恭教授主编的水力学教材(上下册)。为了培养适应新发展的高素质专业人才,将水力学课程内容优化组合为三个教学阶段(基础部分、工程部分、讨论部分),共13个教学专题(60学时)。基础与工程部分是水力学的基本理论与工程设计知识点,主要包括基础知识点、水静力学、水动力学、水流阻力规律、水力相似原理、有压管道恒定流、河渠定床水流运动力学、河渠动床泥沙运动力学、渗流、波浪理论基础;讨论部分是本专业相关的船闸、船坞、高速泄流等相关问题的内容,让学生了解最新前沿的工程问题,激发学生的学习热情,同时也能增强学生毕业后的竞争能力。
  (二)教学模式多元化
  引进新的教学方法,实现多元化并存的教学模式。完善多媒体课件,理顺多媒体教学和板书教学的关系,并做到两者的有机结合,充分发挥各自的优势。在公式推导和作图过程中,比如三大方程的推导、静压分布图、压力体图、水头线、水面线等绘制应尽量采用板书形式,放慢讲课速度,加强学生的印象[5]。在课堂教学中引入CAI课件,增加教学的直观性和趣味性。CAI课件课获得传统教学方法无法获得的教学效果,可是教学课堂更生动、更形象[6]。在讨论部分的三个专题中,选择学生熟知的实际工程案例,重点讨论三峡五级双线船闸、修造船舶的船坞以及大坝泄洪的高速水流等案例,组织学生开展课前查阅资料、课内互动讨论、课后总结报告等“三步走”的讨论模式,通过集体讨论来巩固所学理论知识点,培养综合运用所学知识分析问题的能力。   (三)实践环节多元化
  努力实现实践环节的多元化,对课内实验项目进行优化调整。适当减少验证性实验项目,开设设计性与综合性的实验项目,培养学生动手能力和创新能力。同时,紧密结合实习环节,有的放矢,让学生带着水力学问题与工程师交流。将水力学实验调整为8个(共12学时),基本涵盖主要的水力学实验。积极探索研究生教学与本科生教学相结合,另外开设专业综合实验选修课程,让本科生也可以接触研究生阶段的科研工作。专业综合实验选修课程介绍了目前国内水力学科学研究的主要专业仪器设备,并组织学生积极申报学校“运河杯”“新苗计划”等创新项目,在课外实践中不断研究水力学课程中感兴趣的问题,提高学生考研积极性。
  (四)考核体系多元化
  围绕考试大纲,加强试题库建设,保证各知识点布局合理,难易度适中。采用闭卷考试、随堂开卷测试、课堂讨论、课堂问答、工程案例分析等多元化的综合评价考核方式。强化过程考核,真正做到以考促学、以考督教[7]。在每个教学阶段采取随堂开卷测试,及时发现每个教学阶段的教学问题,及时调整教学进度,避免学生不重视平时的学习过程,保质保量打好各阶段基础。将随堂开卷测试(20%)、课堂问答讨论及作业(20%)、考勤(10%)、实验(10%)、期末成绩(40%)等教學环节都进行量化考核后计入总评成绩,提高学生参与过程的积极性。
  三、结语
  水力学课程教学改革是一项长期的工作,需要教师之间不断交流、师生之间不断磨合才能出成效。单一环节的改革基本不能达到教学效果,需通过教学内容、教学模式、实践环节、考核体系等多元化的协调改革来促进教学质量的提高。此外,还必须与本专业实际相结合,时刻把握学科前沿科研动态,保证教学适应时代发展,总结出适合本专业的水力学教学方案。
  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]敬双怡,殷震育,李卫平,等.运用多元化教学模式提高“水力学”教学质量[J].科技信息,2013(3):31-32.
  [3]陈正寿,孙孟.水力学多元化教学模式改革与探讨[J].中国水运,2011(12):57-60.
  [4]管瑶,贺兴宏,韩越.提高水力学实验教学质量的探讨[J].塔里木大学学报,2008(1):96-98.
  [5]李琳,赵涛,谭义海,等.以能力培养为导向的水力学课程教学改革[J].教育教学论坛,2014(32):57-59.
  [6]奚斌,杨曦,杨鹏飞.多媒体系统在实验教学中的应用[J].实验室研究与探索,2001(1):25-31.
  [7]陈丽红,杨海英,张霞.“实施两个强化”提高水力学课程教学质量[J].教育教学论坛,2015(1):148-149.
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