石莎　王金輝

關(guān)鍵詞：水利特色? ?土木工程? ?流體力學(xué)? ?習(xí)題改革

《流體力學(xué)》是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。針對(duì)該課程理論性強(qiáng)、公式多、學(xué)生難以理解、課時(shí)少等問(wèn)題[1-2]，前人進(jìn)行了從教學(xué)模式設(shè)計(jì)改革[3]、教學(xué)內(nèi)容針對(duì)性改革[4-6]、教學(xué)方法和教學(xué)手段改革[6-7]等方面的教學(xué)改革研究。此外，還有人提出加強(qiáng)緒論課講解，從第一堂課激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣[1];加強(qiáng)習(xí)題講解，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基本概念的掌握[2，5]等改革思路。 前人所進(jìn)行的教學(xué)改革目標(biāo)主要是提高教師教學(xué)水平，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)各種手段和方法完成教學(xué)大綱的教學(xué)目的。南昌工程學(xué)院是具有水利特色的應(yīng)用型大學(xué)，注重學(xué)生理論學(xué)習(xí)同時(shí)，更注重學(xué)生對(duì)理論應(yīng)用的深化，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。而學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的源頭即來(lái)源于社會(huì)需求與理論學(xué)習(xí)的結(jié)合。學(xué)生自身很少具備獨(dú)立解決某個(gè)問(wèn)題的能力，因此，筆者提出一種思路：完成教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容的前提下，授課教師依托現(xiàn)有項(xiàng)目和生活中存在的一些問(wèn)題，構(gòu)建相對(duì)簡(jiǎn)單的基于流體力學(xué)基本理論、結(jié)合了其他相關(guān)課程的綜合性、開放性課后習(xí)題。完成教學(xué)大綱內(nèi)作業(yè)后，學(xué)生自行組建團(tuán)隊(duì)，選擇小組成員感興趣的開放性課后習(xí)題，通過(guò)一個(gè)學(xué)期的課后時(shí)間，盡力完成。根據(jù)學(xué)生完成過(guò)程的表現(xiàn)和習(xí)題的完成情況，授課教師擇優(yōu)推薦給長(zhǎng)期從事科學(xué)研究的教師，成立研究團(tuán)隊(duì)，選擇合適的拓展課題，建立創(chuàng)新項(xiàng)目。

一、案例

（一）命題

研究人對(duì)南昌工程學(xué)院瑤湖學(xué)院土木專業(yè)精英小班2014、2015和2016屆連續(xù)三屆《流體力學(xué)》授課對(duì)象進(jìn)行了開放性課后習(xí)題嘗試。

2014屆學(xué)生7名，分為兩組，選題兩個(gè)：（2014-1）教師提供實(shí)驗(yàn)水槽和進(jìn)行水槽實(shí)驗(yàn)的一切需求，及南京水利科學(xué)研究院研制的電子旋槳流速儀，要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)量并繪制某一斷面在紊流和層流兩種狀況下流速分布圖，并分析是否與牛頓內(nèi)摩擦定律吻合，如不吻合，請(qǐng)說(shuō)明原因。（2014-2）教師提供HK-SWJ-8090型鋼尺水位儀，部分參數(shù)參閱文獻(xiàn)，要求設(shè)計(jì)研究方案，得到校園內(nèi)河上滾水壩水位-過(guò)流能力關(guān)系曲線。

2015 屆學(xué)生13名，分為兩組，選題兩個(gè)：（2015-1）以學(xué)校附近瑤湖大橋?yàn)檠芯繉?duì)象，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研橋面的排水設(shè)施，查閱相關(guān)規(guī)范和文獻(xiàn)，對(duì)瑤湖大橋排水設(shè)施現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，并通過(guò)參考文獻(xiàn)和規(guī)范計(jì)算幾種降雨強(qiáng)度下橋面匯流情況，判定瑤湖大橋的排水能力及可能產(chǎn)生淹沒(méi)的降雨強(qiáng)度和改進(jìn)措施，出具研究報(bào)告。教師提供材料費(fèi)、交通費(fèi)及測(cè)量工具。（2015-2）以學(xué)校教師公寓一個(gè)單元為研究對(duì)象，通過(guò)實(shí)地調(diào)研確定用水高峰的生活污水排放量，查閱文獻(xiàn)和規(guī)范確定計(jì)算依據(jù)和需準(zhǔn)備的參數(shù)，通過(guò)確定計(jì)算參數(shù)，依據(jù)參考文獻(xiàn)和規(guī)范給定的計(jì)算公式，計(jì)算一個(gè)單元排污高峰期所需的最大排水管徑及三個(gè)單元所需的最大排水管徑。

2016屆學(xué)生15名，分為三組，選題三個(gè)：（2016-1）噴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)中有著重要的地位，其中包括噴頭規(guī)格與噴灌均勻度是兩項(xiàng)重要指標(biāo)。其中噴頭規(guī)格（工作壓力，管徑等）參考現(xiàn)行市場(chǎng)各類噴頭。噴灌均勻度是決定噴灌系統(tǒng)好壞的決定因素，要求在有風(fēng)環(huán)境下，探究怎樣設(shè)計(jì)使得噴灌均勻度達(dá)到較為滿意的噴灌要求。（2016-2）以學(xué)校教師公寓一個(gè)單元為研究對(duì)象，通過(guò)實(shí)地調(diào)研確定用水高峰時(shí)的用水量，同時(shí)確定滿足18層樓高用戶同時(shí)用水時(shí)水壓、水量保證，二次加壓的相關(guān)參數(shù)。（2016-3）許多城市都應(yīng)用了中水處理設(shè)備進(jìn)行小區(qū)內(nèi)污水收集、處理并二次利用，以一棟學(xué)生宿舍為例進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，通過(guò)查閱相關(guān)資料，提出一套應(yīng)用于學(xué)生社區(qū)中水利用的相關(guān)參數(shù)。

（二）結(jié)果分析

2014屆的兩組同學(xué)同時(shí)選擇了習(xí)題（2014-1）。因此筆者在水槽中選取了兩個(gè)斷面，分別由一組和二組同學(xué)測(cè)量。期間，兩組同學(xué)分別對(duì)旋槳流速儀的使用進(jìn)行了學(xué)習(xí)，而后設(shè)計(jì)了測(cè)速坐標(biāo)，最后進(jìn)行了數(shù)據(jù)測(cè)量。學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的整個(gè)過(guò)程，筆者都在旁觀察、拍照、指導(dǎo)。特別提醒：（1）每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)測(cè)量三次求平均;（2）每組同學(xué)固定由某一人固定標(biāo)尺，某一人讀數(shù)，某一人記錄;（3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求格式完整內(nèi)容詳實(shí)。由于是恒定均勻流實(shí)驗(yàn)，最后呈現(xiàn)的結(jié)果兩組可做互相驗(yàn)證，而驗(yàn)證結(jié)果較好。

2015屆的兩組同學(xué)分別選擇了習(xí)題（2015-1）和（2015-2）。由于是室外調(diào)研項(xiàng)目，筆者沒(méi)有跟從，只是定期檢查他們現(xiàn)場(chǎng)拍攝的照片和調(diào)研的數(shù)據(jù)，最后兩組提交了研究報(bào)告。根據(jù)研究報(bào)告可見，兩組同學(xué)確實(shí)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，獲取了基本參數(shù)和相關(guān)數(shù)據(jù);此外，兩組同學(xué)分別根據(jù)自身需要參閱了相關(guān)文獻(xiàn)和規(guī)范，提出了應(yīng)用于本研究的公式和目前進(jìn)行計(jì)算仍然缺少的參數(shù)。兩組同時(shí)反映對(duì)開放性課外習(xí)題的心理歷程包括抵觸-執(zhí)行-興趣-創(chuàng)新思維。因此，兩組同學(xué)中部分同學(xué)重新組合構(gòu)建了一個(gè)污水處理技術(shù)相關(guān)的研究團(tuán)隊(duì)參與學(xué)校相關(guān)實(shí)踐項(xiàng)目。

2016屆三組同學(xué)同時(shí)選擇了習(xí)題（2016-2）。筆者分析（2016-1）和（2016-3）兩個(gè)習(xí)題過(guò)于拓寬，有些超出同學(xué)的承受能力了。由于是室外項(xiàng)目，因此筆者沒(méi)有跟從，只進(jìn)行定期檢查和指導(dǎo)。從三組同學(xué)出具的研究報(bào)告可見，部分同學(xué)對(duì)開放性課外習(xí)題的認(rèn)識(shí)并不全面，由于片面認(rèn)識(shí)導(dǎo)致了抵觸情緒。但是大部分同學(xué)對(duì)開放性課外習(xí)題興趣濃厚，甚至表示通過(guò)進(jìn)行這種類型的課后作業(yè)收獲頗多。因此，筆者也將根據(jù)實(shí)際情況，在命題和分組的時(shí)候進(jìn)行具體調(diào)整，確保課后開放性習(xí)題嘗試更加成功。

二、結(jié)語(yǔ)

為了提升土木專業(yè)同學(xué)對(duì)《流體力學(xué)》課程的認(rèn)識(shí)程度和學(xué)習(xí)興趣，對(duì)南昌工程學(xué)院瑤湖學(xué)院2014-2016連續(xù)三屆中每屆土木專業(yè)小班進(jìn)行分組，提供開放性課后習(xí)題，由小組成員選取感興趣的習(xí)題作為完成教學(xué)大綱規(guī)定內(nèi)容外的訓(xùn)練項(xiàng)目，達(dá)到了以下目標(biāo)：（1）提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開拓了學(xué)生視野;（2）從這樣的活動(dòng)中，具有領(lǐng)導(dǎo)能力、研究能力和團(tuán)隊(duì)合作能力的學(xué)生脫穎而出;（3）催生了一個(gè)創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃小組;（4）為下一步研究型教學(xué)的進(jìn)行奠定了實(shí)踐基礎(chǔ)。

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（基金項(xiàng)目：本文系瑤湖專項(xiàng)（校級(jí)）開放性課后習(xí)題在《流體力學(xué)》課程教學(xué)中的應(yīng)用研究2016YH001。作者簡(jiǎn)介：[1]石莎，南京水利科學(xué)研究院，博士，南昌工程學(xué)院水利與生態(tài)工程學(xué)院講師，主要從事城市水力學(xué)、環(huán)境水力學(xué)研究;[2]王金輝，南昌工程學(xué)院水利水電工程學(xué)士，江蘇大學(xué)研究生，機(jī)械水力學(xué)研究。）