劉忠 鄒淑云

摘 要 文章針對傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題，提出采用探究式教學(xué)方法組織水輪機原理課程教學(xué)。從教師的教與學(xué)生的學(xué)兩個方面提出了探究式教學(xué)的構(gòu)想與措施，并運用到教學(xué)實踐中，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果起到了積極的促進作用。

關(guān)鍵詞 探究式教學(xué) 水輪機原理 學(xué)習(xí)興趣

中圖分類號：G424文獻標(biāo)識碼：A

Study and Practice on Inquiry Teaching of

Principles of Hydraulic Turbine

LIU Zhong， ZOU Shuyun

（School of Energy and Power Engineering， Changsha University

of Science and Technology， Changsha， Hu'nan 410114）

Abstract In view of the existing problems in traditional teaching mode， the inquiry teaching method was used in teaching Principles of Hydraulic Turbine. The idea and measure of inquiry teaching were proposed from the two aspects of teachers' teaching and students' learning， and applied to the teaching practice. These study and practice are helpful to improve the students' learning interest and effects.

Key words Inquiry teaching; principles of Hydraulic Turbine; learning interest

教學(xué)過程是教師和學(xué)生的雙邊活動，是矛盾對立的統(tǒng)一體。教和學(xué)兩者互為依存，教師的教是教學(xué)過程的主要方面，它決定著教學(xué)的方向，進程和效果。傳統(tǒng)教學(xué)方法以教師講授為主，學(xué)生通常只能被動地接受知識，未能參與課程的討論過程。①“水輪機原理”課程是熱能與動力工程水動方向的主干專業(yè)課，具備較強的專業(yè)性、實踐性和系統(tǒng)性，傳統(tǒng)教學(xué)方法容易讓學(xué)生產(chǎn)生枯燥難懂的感覺。②

探究式教學(xué)，是指學(xué)生在學(xué)習(xí)概念和原理時，教師只是給他們一些事例和問題，讓學(xué)生自己通過閱讀、觀察、實驗、思考、討論、聽講等途徑去獨立探究。探究式教學(xué)效果與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，具有明顯的優(yōu)勢，尤其適用于應(yīng)用性強的課程。由于學(xué)生被引導(dǎo)進行深層學(xué)習(xí)，其對很多知識點的掌握程度大為加深，對知識意義的理解也更為自然。比如在條件允許的范圍內(nèi)，滿足學(xué)生的興趣選擇，也使學(xué)生能夠快樂學(xué)習(xí)，這樣其創(chuàng)新能力和實踐能力在潛移默化中就得到了很大的提高。

因此，為了更好地增強“水輪機原理”課程教學(xué)效果，有必要研究采用探究式教學(xué)方法組織教學(xué)，鼓勵學(xué)生提問和質(zhì)疑，活躍課堂氣氛。

1 探究式教學(xué)中教師的“教”

探究式教學(xué)對于教師是一項極富挑戰(zhàn)的工作。該挑戰(zhàn)一方面來自課堂教學(xué)，另一方面來自老師對于整個教學(xué)過程的掌控能力。在探究式教學(xué)過程中，學(xué)生不再需要老師把問題的答案分析和解釋給他們，而是自己獨立思考找出答案。正因為學(xué)生們能獨立思考，所以全班幾十名學(xué)生中總會出現(xiàn)各種問題。如果老師不具備一定的專業(yè)能力和執(zhí)教素養(yǎng)，那么就很難應(yīng)對學(xué)生的問題。

因此教師除了從事課堂教學(xué)外，還必須進行試驗研究、科學(xué)研究及教學(xué)研究等活動。通過基礎(chǔ)理論研究和試驗研究提高基礎(chǔ)理論水平，通過試驗研究和工程項目豐富經(jīng)驗和技能，通過科研和教學(xué)研究項目以求創(chuàng)新與改革，最終提高“水輪機原理”教學(xué)效果，如圖1所示。

圖1 提高“水輪機原理”教學(xué)效果的途徑

“水輪機原理”探究式教學(xué)中，教師的“教”具體體現(xiàn)以下幾個方面。

（1）備課時應(yīng)對教材中的每一個公式進行詳細的理論推導(dǎo)。如水輪機蝸殼水力計算公式，各類教材中鮮有推導(dǎo)過程，只給出一個結(jié)果，每次上課必有學(xué)生問如何推導(dǎo)。該公式推導(dǎo)較復(fù)雜，用到繁瑣的積分代換或復(fù)變函數(shù)的知識。而且，有幾種不同形式的蝸殼：基本理論式，帶碟形邊蝸殼的實用計算式，鑄造蝸殼的實用計算式，與箱式座環(huán)聯(lián)接的蝸殼的實用計算式，每種公式的推導(dǎo)都不簡單。通過推導(dǎo)，才能在“水輪機原理”探究式教學(xué)中對學(xué)生的各種疑問進行恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和解答。

（2）對教材的核心知識必須了如指掌。每一門課程都有它的核心知識與一般知識，主講教師必須對此有清楚的認識。有兩種觀念是錯誤的。一種是認為教材中的東西都同等重要，分不出主次，認為教材中的內(nèi)容都必須掌握，這樣認識的教師必然犯重點不突出的毛病;另一種是提不出需要掌握的核心內(nèi)容，這樣認識的教師自然不能讓學(xué)生學(xué)到課程的核心知識與核心技術(shù)。筆者按照三基本（基本概念、基本理論、基本計算）明確每一章的重點與核心，教學(xué)中確保這些核心知識的掌握。

（3）必須了解課程知識領(lǐng)域的最新發(fā)展動向。水輪機作為水電站的“心臟”，看似簡單，其實非常復(fù)雜。它的復(fù)雜不在于結(jié)構(gòu)，而在于其內(nèi)部流動、材料和設(shè)計方法。這些都依賴于復(fù)雜的流體計算、現(xiàn)代的材料科學(xué)和先進的設(shè)計理念。因此，水輪機是一種與當(dāng)代科技水平密切相關(guān)的設(shè)備。教師必須時刻關(guān)注新的動向，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，保持課程教學(xué)的先進性，才能更好地引導(dǎo)學(xué)生的探究活動。

（4）恰當(dāng)運用類比，幫助學(xué)生理解。教學(xué)中的難點，學(xué)生即使經(jīng)過探究，可能還是難以理解。對于這些難點，適當(dāng)運用類比，可以把復(fù)雜的理論以淺顯的道理進行說明，非常有利于學(xué)生的理解與記憶。如“水輪機原理”中難以理解的水輪機空化，可以用生活中的感冒進行類比，如表1所示。

表1 關(guān)于水輪機空化的類比

（5）以問題驅(qū)動激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。問題是興趣的源泉，也是促使學(xué)生思考的動力。為了探究式教學(xué)的順利實施，教師在上課之前要將上課內(nèi)容設(shè)計為幾十個相關(guān)的問題，提前發(fā)給學(xué)生，同時也要求學(xué)生自己提出一些問題;制造應(yīng)有的懸念和氣氛來激發(fā)學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣。

（6）在組織課堂討論中，要注意扣住“選、定、引、評”四個環(huán)節(jié)，即選題恰當(dāng)，定中心發(fā)言人，引導(dǎo)啟發(fā)、評述小結(jié)。選題要難易適度，由淺入深，討論才能順利開展;事先定中心發(fā)言人作重點準(zhǔn)備，使討論不出現(xiàn)冷場;教師恰如其分地給予引導(dǎo)啟發(fā)，使討論緊湊;當(dāng)意見充分發(fā)表后，適時地評述、小結(jié)，使學(xué)生掌握要領(lǐng)。

2 探究式教學(xué)中學(xué)生的“學(xué)”

在探究式學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，積極主動地參與教學(xué)活動，主動獲取知識。

（1）學(xué)生應(yīng)深入開展討論研究。討論是學(xué)生學(xué)習(xí)中獲取信息、加深認識、拓寬知識面的重要渠道。通過討論，可以消除學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的一些模糊認識，糾正一些理解上的偏差，從而達到探究式學(xué)習(xí)的目的;可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、啟發(fā)思維，促使學(xué)生積極思考、互相學(xué)習(xí)，以提高學(xué)生分析問題的能力。

（2）學(xué)生應(yīng)有競爭意識，大膽質(zhì)疑。學(xué)生分為若干個小組，各組學(xué)生之間互相評分，互相質(zhì)疑。學(xué)起于思，思源于疑。因此，通過質(zhì)疑，可以使教學(xué)有的放矢，可以促進學(xué)生主動探究，激發(fā)學(xué)生的思維。因此，在教學(xué)中教師要鼓勵學(xué)生“敢于”提問和“樂于”提問，引導(dǎo)學(xué)生自己解疑，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。例如，在介紹水輪機飛逸的概念時，某些教材上說“當(dāng)水輪機突然丟棄全部負荷時，如果導(dǎo)水機構(gòu)故障而不能關(guān)閉，水輪機轉(zhuǎn)速會迅速升高。當(dāng)輸入的水流能量與轉(zhuǎn)速升高時的機械摩擦損失能量平衡時，水輪機達到某最大轉(zhuǎn)速，即飛逸轉(zhuǎn)速”。有的同學(xué)就提出疑問：像三峽這樣的機組，單機容量700MW，如果發(fā)生飛逸，700 MW的水流能量全部用于水輪機的軸承等處的摩擦損失，那么，這些摩擦損失會變?yōu)闊崃浚?00 MW的能量變?yōu)闊崃浚芊癜颜麄€機組融化？問題出在哪里？于是學(xué)生們就開始思考并踴躍討論。經(jīng)過教師提示，結(jié)合之前學(xué)習(xí)的水輪機工作原理和水輪機能量損失，最后學(xué)生們確定是教材上關(guān)于水輪機飛逸的觀念錯了。正確的概念應(yīng)該是：當(dāng)水輪機發(fā)生飛逸時，由于水輪機轉(zhuǎn)速的不斷升高，使水輪機的內(nèi)部流動遠遠脫離了最優(yōu)的無撞擊進口和法向出口狀態(tài)，輸入的大量的水流能量成為轉(zhuǎn)輪的進口脫流損失，而且大量的水流能量以出口環(huán)量的形式從水輪機出口流向下游，此時的水輪機效率極低，僅有少量的水能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機械能，這部分能量使水輪機升速，并與水輪機的機械摩擦相平衡。在課堂探究活動中，學(xué)生也需要運用證據(jù)對科學(xué)現(xiàn)象做出解釋。學(xué)生也可以從教師、教材、網(wǎng)絡(luò)或其他地方獲取證據(jù)對他們的探究進行補充。

（3）學(xué)生的學(xué)習(xí)方式主要體現(xiàn)在學(xué)生是否真正參與了教學(xué)活動當(dāng)中，學(xué)生是否合作學(xué)習(xí)和主動探索知識。在探究式教學(xué)過程中，學(xué)生應(yīng)積極參加創(chuàng)新競賽或加入教師的科研項目，進行科學(xué)研究和工程實踐，從而在提高學(xué)生人文素質(zhì)和科學(xué)素質(zhì)的同時，將理論和實踐緊密結(jié)合，進一步增強自身的創(chuàng)新能力。

3 結(jié)語

教無定法。在教學(xué)過程中，應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)對象、教學(xué)環(huán)境選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。在強調(diào)探究式教學(xué)的同時，更要注意多種教學(xué)方法的運用。事實上，靈活多樣的教學(xué)方法更有助于提高學(xué)習(xí)效率。而且講授法也有其一定的優(yōu)勢，因此，在教學(xué)過程中應(yīng)該將探究式教學(xué)方法與傳統(tǒng)的講授法相結(jié)合。

基金項目：2013年湖南省專業(yè)綜合改革項目“熱能與動力工程”，2013年湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目暨長沙理工大學(xué)教學(xué)研究重點項目（JG1307）

注釋

① 安黔江.高等數(shù)學(xué)探究式教學(xué)模式及其評價分析[J].蘭州教育學(xué)院學(xué)報，2014.30（1）：100-101.

② 潘虹，鄭源.水輪機課程教學(xué)改革的研究與探索[J].中國電力教育，2012（8）：66-67.