張俊宏 陳璐

摘要：本文針對河流動力學(xué)課程自身的特點(diǎn)、學(xué)生專業(yè)背景以及授課中存在的問題，提出需要進(jìn)行必要的教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化和豐富教學(xué)手段、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法、提高學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)能力、增強(qiáng)工程科學(xué)學(xué)習(xí)動力等幾個方面的有利措施，同時指出學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的引導(dǎo)以及學(xué)習(xí)主動性、積極性培養(yǎng)的重要性和有效方法。本文的研究可為河流動力學(xué)和相關(guān)學(xué)科的有效教學(xué)方法研究以及今后相關(guān)課程的教學(xué)改革提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：河流動力學(xué)；教學(xué)方法；改進(jìn)措施

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）19-0181-02

河流動力學(xué)是研究河道水流、泥沙運(yùn)動、河床演變規(guī)律以及污染物運(yùn)移等問題的學(xué)科，在水利、交通、環(huán)保等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。河流動力學(xué)是水利工程等相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，具有很強(qiáng)的理論性和經(jīng)驗(yàn)性，同時又有明顯的交叉學(xué)科特點(diǎn)[1]。作為水利專業(yè)學(xué)科的重要課程，河流動力學(xué)存在概念抽象、理論復(fù)雜、經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)等諸多授課問題[2，3]，倘若處理不當(dāng)，會使學(xué)生常常處于學(xué)習(xí)困難的狀態(tài)，久而久之則使之失去了學(xué)習(xí)該課程的興趣。所以，改善教師教學(xué)方法，提高教學(xué)效果，讓復(fù)雜的理論教學(xué)變得更加生動、容易理解，全面培養(yǎng)學(xué)生的興趣就顯得尤為重要。增強(qiáng)學(xué)生對河流動力學(xué)中各種物理現(xiàn)象的快速理解能力，不斷夯實(shí)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)，擴(kuò)大研究視野，努力將學(xué)生培養(yǎng)成能夠適應(yīng)社會需求的高素質(zhì)復(fù)合型技術(shù)人才，這是全國高校教學(xué)實(shí)施改革的中心任務(wù)。因此，在河流動力學(xué)的教學(xué)環(huán)節(jié)中，首先需要在熟知本課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)教學(xué)中經(jīng)常存在的問題，以進(jìn)一步明確采取何種有效的改進(jìn)措施，全面培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，這是本文研究的主要內(nèi)容。

一、河流動力學(xué)課程特點(diǎn)

作為水利類專業(yè)學(xué)生的一門必修課，河流動力學(xué)主要針對河道水流運(yùn)動規(guī)律、泥沙輸移特性、河床演變過程、河床變形預(yù)測以及相關(guān)問題進(jìn)行學(xué)習(xí)，使學(xué)生從微觀的泥沙運(yùn)動到宏觀的河道演變都有一定的認(rèn)識，熟練掌握水文泥沙數(shù)據(jù)觀測、采集、分析以及計算方法，并能應(yīng)用于具體問題的分析，同時還應(yīng)掌握在河道邊界條件改變和人為干擾等作用下河道演變的基本特性。因此，本課程的學(xué)習(xí)對于剛?cè)腴T的本科生有一定的難度，這也是由該課程的如下特點(diǎn)所決定的。

1.概念性強(qiáng)、學(xué)科交叉。河流是水流與河床在各種自然因素及人類活動的影響下相互作用的產(chǎn)物，河流運(yùn)動過程是水流、泥沙及可動邊界的各種運(yùn)動和變化疊加而成的。人們在改造或適應(yīng)河流的過程中，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積累成果，逐漸形成了系統(tǒng)的知識，成為一門學(xué)科——河流動力學(xué)，該學(xué)科是以微觀力學(xué)的方法研究河流及其過程的學(xué)科。自建立之時起，河流動力學(xué)就不斷與其他學(xué)科相互交叉發(fā)展：與地貌學(xué)交叉形成河流動力地貌學(xué)，與環(huán)境學(xué)科交叉形成環(huán)境泥沙學(xué)，與3S技術(shù)交叉形成河流動力學(xué)信息系統(tǒng)等。學(xué)科的大量交叉使河流動力學(xué)涉及的知識面非常廣，需要學(xué)習(xí)的基本概念多，對于初學(xué)者來說在短時間內(nèi)快速掌握有一定的困難。

2.經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)、公式推導(dǎo)煩瑣。河流動力學(xué)課程不僅基本概念多而且基本公式、經(jīng)驗(yàn)公式以及半經(jīng)驗(yàn)公式也比較多，大量理論公式的推導(dǎo)過程一般都較為復(fù)雜，同時還有大量數(shù)據(jù)擬合處理和經(jīng)驗(yàn)公式參數(shù)率定等問題。因此，在授課過程中需要介紹這些公式中蘊(yùn)含的理論基礎(chǔ)以及推導(dǎo)過程，由于經(jīng)驗(yàn)性公式較多，對于公式參數(shù)尺度的把握需要有較好的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)并發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在的邏輯性強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中也需要對基本概念有比較清楚的了解，在預(yù)習(xí)教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上緊跟教師的講解思路，循序漸進(jìn)，才能系統(tǒng)、全面地掌握整個課程要點(diǎn)。

3.應(yīng)用性強(qiáng)、模型建立過程復(fù)雜。河流動力學(xué)在河道治理、灌溉排水、水力發(fā)電以及港航工程中都有著極其廣泛的應(yīng)用，對于不同的工程研究需要建立不同比尺的概化模型，涉及不同的力學(xué)機(jī)理，模型建立過程往往比較復(fù)雜。把具體模型學(xué)習(xí)同河流動力學(xué)經(jīng)典理論各部分內(nèi)容中所涉及的因果關(guān)系、邏輯關(guān)系或研究中的不同學(xué)派關(guān)系，形象地表達(dá)出來，難免使初學(xué)者感覺頭緒紛亂。

二、教學(xué)中存在的問題

1.課程內(nèi)容枯燥、學(xué)習(xí)難度大。河流動力學(xué)課程概念性很強(qiáng)，涉及高等數(shù)學(xué)、水力學(xué)、理論力學(xué)等大量學(xué)科的交叉內(nèi)容，新的概念較多、公式結(jié)構(gòu)復(fù)雜使課程學(xué)習(xí)難度大，學(xué)習(xí)過程枯燥，學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中容易走神，一旦中間某個環(huán)節(jié)沒有跟上則很難理解后續(xù)講解。據(jù)調(diào)查，大部分學(xué)生認(rèn)為河流動力學(xué)課程公式復(fù)雜且都具有相應(yīng)的理論基礎(chǔ)，伴有很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性，覺得大多公式難以記憶，特別是對一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)更是如此。

2.實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱、學(xué)生自行設(shè)計能力較差。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是河流動力學(xué)課程學(xué)習(xí)中的重要環(huán)節(jié)。通過實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，學(xué)生可以加深對課堂知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生動手、分析問題以及解決問題的能力，但是河流動力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本要求仍然偏低。對于大多數(shù)試驗(yàn)，都是相關(guān)教師做好了前期準(zhǔn)備，學(xué)生僅僅是記錄幾組數(shù)據(jù)或是調(diào)整下參數(shù)的簡單工作。例如，對于物理模型試驗(yàn)部分，基本都是針對已經(jīng)做好的試驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢W(xué)生試驗(yàn)過程就是放水測數(shù)據(jù)、寫報告，學(xué)生對于具體的模型設(shè)計方案缺少必要的思考；對于數(shù)學(xué)模型試驗(yàn)部分，一般都是教師將現(xiàn)成的模型程序發(fā)給學(xué)生，學(xué)生試驗(yàn)過程就是修改模型參數(shù)、輸入已知變量計算結(jié)果，整個過程就像一個黑箱子，這樣很難達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的目的。

3.學(xué)生缺乏課程學(xué)習(xí)的積極性。河流動力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容多、涉及知識面寬、公式參數(shù)取值經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)，加上學(xué)生的自學(xué)能力有限，因此經(jīng)過一段時間學(xué)習(xí)后，倘若學(xué)生沒有認(rèn)真復(fù)習(xí)總結(jié)，就會給進(jìn)一步學(xué)習(xí)帶來困難，一旦出現(xiàn)知識點(diǎn)的脫節(jié)就很難跟上，這樣一來學(xué)生逐漸失去了繼續(xù)認(rèn)真學(xué)習(xí)的興趣，最終學(xué)習(xí)的動力也僅剩應(yīng)付考試，以上是在河流動力學(xué)教學(xué)中遇到的一些常見問題。針對該課程所具有的典型特點(diǎn)和存在的主要問題，我們在教學(xué)過程中采取了一些有益措施，基本達(dá)到了提高教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的目的。

三、教學(xué)方法改革探索

1.教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化及教學(xué)手段多樣化。河流動力學(xué)是一門多學(xué)科交叉的學(xué)科，涉及的知識點(diǎn)較多，倘若進(jìn)行系統(tǒng)深入的學(xué)習(xí)，一學(xué)期時間尚有不足，況且在如今眾多高校大幅削減專業(yè)基礎(chǔ)課課時的情況下，要想較好地掌握本課程，就需要教師在教學(xué)內(nèi)容的安排上提前做好組織設(shè)計。首先要選本合適的教材，這是因?yàn)椴煌木唧w專業(yè)對教材的需求也是不同的。例如，《河流動力學(xué)》（王昌杰，人民交通出版社，2004）[4]更加適合于港口航道專業(yè)學(xué)生使用，封面也有明確的標(biāo)示；《河流泥沙動力學(xué)》（張瑞瑾，中國水利水電出版社，1998）[5]，這本教材系統(tǒng)闡述了河流水力學(xué)基本原理、泥沙運(yùn)動及計算方法等，更加注重基本概念和理論。在授課前，教師需要根據(jù)具體的專業(yè)定位來選擇合適的教材。同時還應(yīng)該注意的是，每本教材的側(cè)重點(diǎn)也各有不同，在選定教材后還需要根據(jù)教材章節(jié)來安排授課的具體內(nèi)容，使之自成體系。

2.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生實(shí)踐能力。在進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，還需要逐漸培養(yǎng)學(xué)生對工程科學(xué)的興趣，讓學(xué)生掌握基本的工程意識和科學(xué)試驗(yàn)的基本素養(yǎng)。其中，工程實(shí)例教學(xué)法[6]就特別適合河流動力學(xué)的學(xué)習(xí)，針對教學(xué)的不同章節(jié)、學(xué)生的專業(yè)背景以及工程特點(diǎn)等，適時引入工程實(shí)例，并結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行剖析，同時配合多媒體動畫等教學(xué)手段提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而激發(fā)學(xué)習(xí)的主動性和積極性。對工程實(shí)例的講解不僅有助于學(xué)生對理論知識點(diǎn)的掌握，同時也使學(xué)生對理論的應(yīng)用有一個深刻的認(rèn)識，增強(qiáng)了學(xué)生對專業(yè)知識用途的理解，提高了學(xué)習(xí)工程科學(xué)的動力。

3.注重學(xué)生興趣引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。德國教育家第斯多惠曾說：“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而于激勵、喚醒、鼓舞?！苯處熢诮虒W(xué)中，要善于運(yùn)用不同的教學(xué)手段，不斷給學(xué)生以鼓勵，讓每個學(xué)生都有一個循序漸進(jìn)的進(jìn)步過程，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中不斷嘗到知識獲得的成就感，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，樹立堅定的自信心，從而使學(xué)生主動學(xué)習(xí)。

此外，在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的過程中需要幫助學(xué)生建立合適的奮斗目標(biāo)，只有學(xué)生有了理想才會有努力學(xué)習(xí)的動力，興趣才能得以保持，在學(xué)習(xí)中遇到挫折時才不至于被擊垮。當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，不斷努力取得新的成績，不斷戰(zhàn)勝新的困難的時候，他們的努力學(xué)習(xí)行為便成為了一種習(xí)慣，這時學(xué)生就已經(jīng)具備了學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

四、結(jié)語

河流動力學(xué)是水利工程相關(guān)專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，本文從河流動力學(xué)課程內(nèi)容特點(diǎn)及在教學(xué)過程中存在的課程概念性強(qiáng)、教學(xué)內(nèi)容枯燥、學(xué)生掌握難度大等問題出發(fā)，結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出從教學(xué)方法、教學(xué)手段、實(shí)踐環(huán)節(jié)以及學(xué)生興趣培養(yǎng)等多方面入手，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)手段，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，將學(xué)生的個人成長和學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)融入到河流動力學(xué)理論教學(xué)，在教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法上進(jìn)行有益的改進(jìn)，全面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵學(xué)軍，王興奎.河流動力學(xué)概論[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[2]曹叔尤.水力學(xué)及河流動力學(xué)基本問題研究的現(xiàn)狀與任務(wù)[J].四川大學(xué)學(xué)報：工程科學(xué)版，2002，34（1）：1-5.

[3]關(guān)于《河流動力學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及手段改進(jìn)的思考[J].時代教育，2015，（7）：161.

[4]王昌杰.河流動力學(xué)[M].北京：人民交通出版社，2004.

[5]張瑞瑾.河流泥沙動力學(xué)[M].北京：中國水利水電出版社，1998.

[6]工程實(shí)例教學(xué)法在水力學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（農(nóng)林教育版），2014，16（2）：94-97.