阿不都外力·扎依爾，穆振偉，趙 濤，李 琳，譚義海

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，新疆烏魯木齊，830052)

前言

水力學(xué)是一門技術(shù)科學(xué)，是力學(xué)的一個分支，它的任務(wù)是研究液體(主要是水)的平衡和機械運動的規(guī)律及其實際應(yīng)用?！八W(xué)”課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，具有理論性、實踐性和運用性等特點，廣泛應(yīng)用于農(nóng)田水利、水力發(fā)電、航運、交通、建筑、石油、化工、采礦、冶金等部門。[1-2]該門課程對民族班開設(shè)104學(xué)時，其中課堂教學(xué)88學(xué)時，實驗教學(xué)16學(xué)時，設(shè)8個實驗。在民族班和漢族班均計6個學(xué)分，共分兩個學(xué)期講授，成績每年報一次。由于少數(shù)民族學(xué)生在我院學(xué)生中占有相當(dāng)?shù)谋壤麄兯季S敏捷，具有刻苦鉆研精神和勤奮好學(xué)的品質(zhì)。但是少數(shù)民族學(xué)生的文化基礎(chǔ)程度不一、基礎(chǔ)知識薄弱，在漢語學(xué)習(xí)和表達能力方面存在一定障礙，這是他們與漢族學(xué)生的不同之處。[3]目前民族班的“水力學(xué)”課程與漢族班一樣分兩個學(xué)期講授，并在兩個學(xué)期末分別進行一次期末考試。按這一模式進行教學(xué)，由于教學(xué)內(nèi)容松散，學(xué)生經(jīng)過一個假期之后，第一學(xué)期所學(xué)的內(nèi)容已遺忘了很多，第二學(xué)期的教學(xué)效果就很差；如果一個學(xué)期內(nèi)完成所有教學(xué)內(nèi)容，最后再進行考試，那么少數(shù)民族學(xué)生的負擔(dān)過重，教學(xué)效果也很差。另外，每學(xué)期只在期末進行一次考試，學(xué)生往往不注重平時的學(xué)習(xí)，在期末考試前臨陣磨槍、突擊復(fù)習(xí)，也無法保證教學(xué)效果。為改變目前的教學(xué)模式帶來的問題，課題組經(jīng)過研究對“水力學(xué)”課程的教材選用、考核方式和授課形式進行改革。

一、課程改革的實施情況

2014年3月至11月，本課題組成員根據(jù)項目申報要求，結(jié)合水利與土木工程學(xué)院農(nóng)業(yè)水利工程2011級民族本科農(nóng)水111班的“水力學(xué)”課程教學(xué)，開展水力學(xué)課程授課形式改革試點項目研究，現(xiàn)將課程改革實施情況及效果分析如下：

(一)優(yōu)選教材，完善教學(xué)內(nèi)容

教材的選取直接影響理論教學(xué)效果，是理論教學(xué)之前最重要的準(zhǔn)備工作，但真正要選擇一本完全適合某一特定專業(yè)的教材并非易事，最合適的教材應(yīng)該兼顧本專業(yè)的理論知識和實踐經(jīng)驗。從新疆本校本專業(yè)的實際情況，我們選用了2008年由邱秀云主編、課題組成員參編的《水力學(xué)》教材。邱秀云主編的《水力學(xué)》立足新疆實際，堅持少而精的原則，從學(xué)生的實際需要出發(fā)，循序漸進，層層提高，重視理論與實踐的結(jié)合，文字通順，可讀性強，是一本優(yōu)秀的教材，適合本課程的教學(xué)。

該教材把《水力學(xué)》分為《基礎(chǔ)水力學(xué)》和《專業(yè)水力學(xué)》兩個部分。《基礎(chǔ)水力學(xué)》包括第一章《緒論》、第二章《水靜力學(xué)》、第三章《液體一元恒定總流的基本原理》、第四章《量綱分析與相似原理》、第五章《液流形態(tài)與水頭損失》和第六章《流場理論基礎(chǔ)》等內(nèi)容，《專業(yè)水力學(xué)》包括第七章《有壓管流》、第八章《明渠恒定流動》、第九章《堰流和閘孔出流》、第十章《泄水建筑物下游水流消能與銜接》、第十一章《滲流》等內(nèi)容。以這本教材為基礎(chǔ)，教師在教學(xué)過程中根據(jù)教學(xué)實際補充一些最新的研究成果，例如針對農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)加強管道水力學(xué)部分，多講管網(wǎng)水力計算。另外，配合教材的容量，這門課程的學(xué)時也從原來的6學(xué)時增加到10學(xué)時。

(二)改革考核方式

按照課題組成員使用的《水力學(xué)》教材的內(nèi)容安排，我們把“水力學(xué)”課程分為“基礎(chǔ)水力學(xué)”和“專業(yè)水力學(xué)”兩個部分，分兩個學(xué)期上?！盎A(chǔ)水力學(xué)”部分講授除第一章《緒論》之外的五個章節(jié)的內(nèi)容，“專業(yè)水力學(xué)”講授另外六個章節(jié)的內(nèi)容。在每一章結(jié)束之后分別進行1學(xué)時的隨堂小測驗。隨堂小測驗的內(nèi)容和形式多樣化，試卷格式與期末考試格式一致。同時還采用課前提問思考題，增設(shè)習(xí)題課、討論課、隨堂測驗、水力計算，讓學(xué)生在黑板上繪圖等方式加深學(xué)生對知識點的記憶與理解。隨堂測驗效果總的來說比較理想，但往往3月份“水力學(xué)”課程剛開始的時候，學(xué)生普遍不適應(yīng)隨時進行測驗的教學(xué)方式，測驗成績較差。但隨著課程的不斷進行，學(xué)生慢慢能夠適應(yīng)，平時不斷復(fù)習(xí)本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，測驗成績越來越好?？蛇€是有相當(dāng)一部分學(xué)生不能適應(yīng)將學(xué)習(xí)時間均勻分配至平時，喜歡或者習(xí)慣利用學(xué)期末的時間突擊復(fù)習(xí)。事實證明這種突擊學(xué)習(xí)方法是不能夠牢固掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容的，因此利用平時進行多次小測驗并將成績計入最終的總評成績，無疑是一種督促學(xué)生改變學(xué)習(xí)習(xí)慣并調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的方法。

課程結(jié)束后平時成績(包括小測驗成績、課堂提問、文獻綜述和考勤成績)占最終總評成績的40%，期末考試成績占最終總評成績的40%，實驗成績占20%?！盎A(chǔ)水力學(xué)”部分和“專業(yè)水力學(xué)”部分每學(xué)期期末單獨報送總評成績。這樣將“水力學(xué)”課程分為單獨的兩門課，分別報送成績，更加科學(xué)、合理。

(三)改革授課形式

根據(jù)“水力學(xué)”課程的專業(yè)基礎(chǔ)課性質(zhì)，第一學(xué)期的“基礎(chǔ)水力學(xué)”課程內(nèi)容側(cè)重于理論基礎(chǔ)，所以第一學(xué)期的授課形式以課堂講授和課程實驗為主，以習(xí)題課、雙語討論課、例題分析和認識實習(xí)為輔。與傳統(tǒng)的授課形式相比，改革后的授課形式更加注重體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。每一章節(jié)的課堂授課學(xué)時比原先的減少1～2個學(xué)時，多出來的學(xué)時用來安排習(xí)題課、案例分析、課堂答疑。除此之外，教師還要求所有學(xué)生去圖書館查閱水利方面的文獻資料，寫一篇關(guān)于“水靜力學(xué)在水利水電工程中的應(yīng)用”或“科研中的數(shù)據(jù)處理、量綱分析與π定理”的總結(jié)和評述。教師要求學(xué)生在暑假參觀調(diào)查自己所在地的水利水電工程、節(jié)水灌溉設(shè)施，了解本地的水利事業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，這對第二學(xué)期“專業(yè)水力學(xué)”的學(xué)習(xí)打下了很好的基礎(chǔ)。

2014年6月28日至29日，利用“水工建筑物”課程實習(xí)的機會，筆者隨教授這門課程的教師一起去實習(xí)地給學(xué)生講解“水力學(xué)”在水利水電工程中的應(yīng)用，讓學(xué)生了解了烏魯木齊周邊的大西溝渠首、青年渠首、三屯河水庫、頭屯河渡槽、排沙漏斗、頭屯河渠首、頭屯河水庫等水利工程。通過實習(xí)使學(xué)生形成感性認識，這對他們下學(xué)期學(xué)習(xí)“專業(yè)水力學(xué)”有很大的幫助。事實證明，這種教學(xué)方法可以及時鞏固所學(xué)內(nèi)容，并將講授內(nèi)容融會貫通。

“專業(yè)水力學(xué)”課程內(nèi)容側(cè)重于理論應(yīng)用部分，經(jīng)過基礎(chǔ)水力學(xué)的學(xué)習(xí)，第二學(xué)期可以適當(dāng)加快教學(xué)進度，比如在第二學(xué)期的授課過程中，一些簡單的理論推導(dǎo)可以不必在課堂講授中進行，可以讓學(xué)生通過課余時間自行學(xué)習(xí)，而將節(jié)省下來的課堂時間用于工程應(yīng)用實例介紹和討論。如在第九章《堰流和閘孔出流流動》及第十章《水流消能與銜接》的講授中，將學(xué)生帶入水工實驗室，讓他們親自見識水利工程中常見的堰閘及消能銜接建筑物在實驗室中是什么樣的。除此之外，教師還在課堂上給學(xué)生播放新疆山口電站水工模型試驗錄像片段，通過觀看錄像學(xué)生明白了什么是堰閘流動、什么是水躍，以及為什么要修建消力池，消力池內(nèi)產(chǎn)生什么樣的水躍是我們最期望的，等等。這比僅僅列舉書本上枯燥的圖表生動得多。結(jié)合“水力學(xué)”課程和自己感興趣的水力學(xué)問題，安排學(xué)生查閱文獻，總結(jié)目前水利工程中典型的水力學(xué)問題及其相應(yīng)的工程措施。如第十章中的消能銜接方式有底流式、挑流式和面流式三種，而事實上隨著水利工程科研和建設(shè)的日益發(fā)展，目前產(chǎn)生了許多更新、更好的消能方式，并大量應(yīng)用于我國高壩大庫的建設(shè)上。而由于地理位置以及條件限制，新疆很少有這些方面的工程實例，學(xué)生也很難看到。教師可以讓學(xué)生去圖書館查閱近年來的水利方面的文獻資料，讓學(xué)生寫一篇關(guān)于目前比較新的消能方式的總結(jié)和評述，通過這種方式可以開闊學(xué)生的眼界。教師不必把思維禁錮在陳舊的書本內(nèi)容中，讓學(xué)生自行學(xué)習(xí)新知識，接受學(xué)科前沿信息，不僅可以增加學(xué)生對水力學(xué)乃至水工專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣，還可以為學(xué)生將來進行畢業(yè)設(shè)計甚至是走向工作崗位打下基礎(chǔ)，讓學(xué)生把學(xué)科前沿信息應(yīng)用到水利工程的設(shè)計、運行、管理當(dāng)中。

(四)充分運用現(xiàn)代信息技術(shù)，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)和多媒體教學(xué)優(yōu)勢

傳統(tǒng)教學(xué)模式課堂容量有限，而利用《水力學(xué)》課件教學(xué)則正好彌補了這一不足。在傳統(tǒng)“水力學(xué)”課程教學(xué)模式中，讓教師最為頭痛的莫過于需要書寫大量文字、圖形、習(xí)題，甚至還要提前在黑板上畫好圖形以避免在課堂上因為板書占用大量授課時間。利用《水力學(xué)》課件教學(xué)可以很方便地把相關(guān)內(nèi)容制作成精美的多媒體課件，用于顯示大量文字、公式和圖形信息，使教師獲得較為充裕的課堂教學(xué)時間。從課堂實踐上來看，把多媒體課件技術(shù)應(yīng)用在“水力學(xué)”課程教學(xué)中，無疑可以大大縮短信息傳播的時間和路徑，刪繁就簡，使一些難以用單一的語言、文字、圖像講解的概念能夠被較快、較透徹地理解。[3]這對解決目前“水力學(xué)”課程的學(xué)時日益減少而導(dǎo)致教師課堂板書時間銳減的問題具有積極的意義。

二、課程改革實施效果分析

通過課程改革，學(xué)生由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，對“水力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)興趣也增加了，對內(nèi)容的理解也在短時間內(nèi)得到鞏固和強化。對于教師來說，可以通過這種方式檢驗教學(xué)效果，發(fā)現(xiàn)課堂講授可能存在的缺漏或?qū)W生容易出錯和難以理解的知識點，并及時糾正和講解，這對學(xué)生和教師都不失為一種良性循環(huán)。課程改革之前，學(xué)生課堂測驗以及隨堂提問的及格率只有40%～50%，到課程改革進行到學(xué)期末，學(xué)生及格率已升至80%左右。通過案例分析及課后小論文的撰寫，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及求知欲明顯提高。以往學(xué)生在進行水力學(xué)實驗時，基本屬于教師布置什么實驗任務(wù)，學(xué)生就完成什么；現(xiàn)在學(xué)生來到實驗室，對實驗室內(nèi)的各種水工模型，以及教師正在進行的水利工程方面的科研工作都相當(dāng)感興趣并積極提問，走路也觀察周圍的水利工程說起它們的名字。這充分說明了本次授課形式的改革是成功的。

三、課程改革存在的問題及展望

由于這是第一次進行民族班“水力學(xué)”課程改革，盡管取得了較好的效果，但是也存在一些問題，需要在今后的教學(xué)工作中予以改進和完善。

1.“水力學(xué)”課程是一門實踐性很強的學(xué)科，課程實驗應(yīng)該是這門課程教學(xué)中必不可少的教學(xué)內(nèi)容和重要的教學(xué)手段，課程實驗也應(yīng)該成為課程考核的重要組成部分。重視課程實驗的教學(xué)和考核可以使“水力學(xué)”課程教學(xué)體系更加完善。

2.近年來“水力學(xué)”課程已經(jīng)全部改為多媒體授課，但有些章節(jié)內(nèi)容的課件呈現(xiàn)依舊按以往多學(xué)時及一次性考核的模式編寫，不能適應(yīng)當(dāng)前少學(xué)時及多重考核的模式，必須適當(dāng)增刪，加入更多工程實例以及水力學(xué)專業(yè)的一些前沿內(nèi)容，以適應(yīng)當(dāng)前的學(xué)科發(fā)展和教學(xué)需要。

3.“專業(yè)水力學(xué)”課程上完后可以安排大作業(yè)或課程設(shè)計，讓學(xué)生能將理論應(yīng)用于實際，為專業(yè)課課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計乃至最終工作上輕松設(shè)計工程打下基礎(chǔ)。

[1] 邱秀云.水力學(xué)[M].烏魯木齊：新疆電子出版社，2008.

[2] 吳持恭.水力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3] 李琳.水力學(xué)課件教學(xué)的利弊與建議[J].中國電力教育，2008(24)：43-44.

[4] 雷程紅，余佳琳，郭慶勇.大力推行考試制度改革，全面提高教學(xué)質(zhì)量——由《動物免疫學(xué)》課程考核時段改革引發(fā)的思考[J].畜牧與飼料科學(xué)，2014(2)：13-15.