李 雪,楊秀英,趙明雨,劉 派,王岳如
(沈陽(yáng)工學(xué)院 能源與水利學(xué)院,遼寧 撫順 113122)
《水力學(xué)》作為水利水電工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,是學(xué)生從基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)過渡到專業(yè)課程學(xué)習(xí)的重要紐帶,學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程,不僅要掌握《水力學(xué)》基本理論知識(shí),還要了解水力學(xué)的相關(guān)應(yīng)用[1],以便為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)和未來(lái)就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),但以往的《水力學(xué)》課堂教學(xué)以教師灌輸為主且課堂內(nèi)容理論性較強(qiáng),學(xué)生課堂學(xué)習(xí)熱情不高,不能很好地將理論與實(shí)踐相結(jié)合。
以往課堂教學(xué)過程中,以理論教學(xué)為主,再加上水力學(xué)的概念多、公式多,公式的推導(dǎo)繁瑣,又涉及不同水利工程的水力計(jì)算,學(xué)生較容易學(xué)了后面的忘了前面的,減弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,再加上學(xué)時(shí)的限制,大部分課堂時(shí)間都用于理論知識(shí)的講解,課堂內(nèi)容與實(shí)踐聯(lián)系較少。
以往的課堂教學(xué)以講授、提問為主,課堂教學(xué)方法以教師為中心,教學(xué)方法單一,缺少相互作用、個(gè)體化、實(shí)踐等教學(xué)方法。學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握僅停留在對(duì)理論的理解層面,對(duì)如何運(yùn)用知識(shí)沒有概念,更缺少主動(dòng)思考如何實(shí)踐創(chuàng)新的意愿[1]。
《水力學(xué)》以往考核成績(jī)的方法主要以期末閉卷考核為主,其中期末考試成績(jī)50%,實(shí)驗(yàn)成績(jī)40%,平時(shí)成績(jī)10%,過程考核占比較少,大量學(xué)生在考試前幾天才對(duì)重點(diǎn)概念進(jìn)行突擊,而在課堂教學(xué)過程中對(duì)細(xì)節(jié)知識(shí)點(diǎn)重視程度不夠,沒有深刻理解知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用。
傳統(tǒng)課堂以大班教學(xué)模式為主,以往《水力學(xué)》課程三個(gè)班級(jí)一起上課,學(xué)生人數(shù)達(dá)100人以上,學(xué)生人數(shù)多,教師課堂管理很難照顧到每一個(gè)學(xué)生,學(xué)生課堂參與度不高,學(xué)習(xí)缺少主動(dòng)性,工程案例討論時(shí),教學(xué)效果較差。
基于以上原因,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面對(duì)《水力學(xué)》課程進(jìn)行課堂教學(xué)改革,逐步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、提高學(xué)生的應(yīng)用能力和持續(xù)發(fā)展能力。
本輪講授過程中重新梳理教學(xué)內(nèi)容,歸納總結(jié)教材中各章節(jié)的相通之處,減少相似知識(shí)點(diǎn)的講授時(shí)間,增加工程應(yīng)用方面的學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)。同時(shí)為了提高學(xué)生的應(yīng)用能力,本輪教授過程中,每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都增加了相應(yīng)的工程實(shí)例,更好地實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合。另外由于學(xué)時(shí)的限制,有些需要了解且較簡(jiǎn)單的內(nèi)容,不在課堂上進(jìn)行講授,通過課前布置任務(wù),課上隨機(jī)抽查的方式來(lái)完成教學(xué),這樣既培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考的能力,同時(shí)也調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。具體總結(jié)如下:
2.1.1 重新梳理教學(xué)內(nèi)容,歸納總結(jié)教材中各章節(jié)的相通之處,減少相似知識(shí)點(diǎn)的講授時(shí)間。例如:計(jì)算作用于平面上的靜水壓力有兩種方法,一種是解析法,另一種是圖解法,其中圖解法用到靜水壓強(qiáng)及其特性,所以將靜水壓強(qiáng)與計(jì)算作用于平面上靜水壓力結(jié)合起來(lái)講解;對(duì)于孔口、管嘴出流與有壓管流的水力計(jì)算,與能量方程應(yīng)用聯(lián)系緊密,在講解能量方程應(yīng)用時(shí)與孔口、管嘴出流融合起來(lái)。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)也能更好地將理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái),更好地提高學(xué)生利用水力學(xué)所學(xué)習(xí)的基本知識(shí)和技能解決工程相關(guān)問題的能力。
2.1.2 重要知識(shí)點(diǎn)增加工程案例,收集整理各種水利工程中與水力學(xué)有關(guān)的案例,將原來(lái)教材中學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與工程案例相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)變。例如,教材中講到圓管流量計(jì)算的例題,同學(xué)們對(duì)題目的應(yīng)用場(chǎng)景比較難理解,如果將題目改成是施工現(xiàn)場(chǎng)有一個(gè)圓柱形水缸,體積可計(jì)算,問水缸多長(zhǎng)時(shí)間放滿,這樣學(xué)生有了比較感性的應(yīng)用場(chǎng)景,能將生活、工作中遇到的實(shí)際問題運(yùn)用科學(xué)工程知識(shí)來(lái)解決,使學(xué)生獲得學(xué)習(xí)興趣,既能吸引學(xué)生的注意力,又提高了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。
2.1.3 讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人,在滿足教學(xué)大綱要求知識(shí)點(diǎn)的前提下,對(duì)學(xué)生需要掌握的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講解,對(duì)于要求學(xué)生了解的知識(shí)點(diǎn),如孔口與管嘴出流、明渠非均勻流基本概念及水面曲線分析,不再在課堂上講解,而作為自學(xué)的內(nèi)容讓學(xué)生自學(xué),在課堂上進(jìn)行隨機(jī)抽查。對(duì)于需要學(xué)生熟悉的知識(shí)點(diǎn),例如壓強(qiáng)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和度量單位、液柱式測(cè)壓計(jì),液體的相對(duì)平衡,梯形斷面渠道的水力最優(yōu)斷面等內(nèi)容,教師教授完理論知識(shí)后把學(xué)生分成若干小組,每一小組分配一個(gè)知識(shí)點(diǎn),由小組全體成員共同學(xué)習(xí)、討論并制作相關(guān)內(nèi)容的課件,從相關(guān)小組隨機(jī)抽取一名學(xué)生向全體同學(xué)講解,并根據(jù)其講解情況,進(jìn)行無(wú)記名評(píng)分。通過這種翻轉(zhuǎn)課堂的形式豐富課堂教學(xué)內(nèi)容。
打破以往課堂教學(xué)以教師灌輸為主的教學(xué)方法,引入啟發(fā)式、討論式等教學(xué)方法,課堂前期向?qū)W生拋出與本節(jié)課重點(diǎn)內(nèi)容相關(guān)的問題,提高學(xué)生的注意力;課堂中期通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計(jì)一步一步撥開解決課前提出問題的核心知識(shí)點(diǎn),加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解,同時(shí)也能提高學(xué)生的應(yīng)用能力;課堂后期通過設(shè)置練習(xí)題,檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)成果,讓學(xué)生了解自身的不足。通過教學(xué)方法的改革,逐步形成“問、學(xué)、檢”的課堂教學(xué)方法,同時(shí)增加課堂討論,能兼顧到學(xué)生的課堂表現(xiàn),提高課堂授課質(zhì)量,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力[2]。具體實(shí)施過程如下:
圖1 教學(xué)法實(shí)施步驟
本輪《水力學(xué)》課程考核增加過程考核比例,規(guī)避“突擊通過”。成績(jī)考核分三部分:期末考試成績(jī):(占50%),實(shí)驗(yàn)成績(jī):(占20%),平時(shí)成績(jī)(占30%):測(cè)試10%、項(xiàng)目考核15%、作業(yè)5%。通過多種考核方式的結(jié)合,能更好地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。具體實(shí)施步驟如下:
開學(xué)第一周,向?qū)W生公布本課程的考核方式及相應(yīng)比例。本課程采用期末考試成績(jī)+平時(shí)成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)相結(jié)合的考評(píng)法,三部分比例為5∶3∶2,突出平時(shí)考核所占的比例。增強(qiáng)學(xué)生對(duì)平時(shí)課堂學(xué)習(xí)的重視度,提高學(xué)生的課堂參與度。
在平時(shí)考核過程中,以課后作業(yè)、其中測(cè)試、項(xiàng)目考核(完成老師分配的某一具體工程案例)為主,其中,作業(yè)以與每一章理論知識(shí)相關(guān)的模擬案例為主,需要學(xué)生結(jié)合所學(xué)的理論知識(shí)及查找資料進(jìn)行求解;設(shè)置期中考試,并將期中考試成績(jī)按一定比例計(jì)入總成績(jī),目的為進(jìn)一步督促學(xué)生加強(qiáng)《水力學(xué)》后續(xù)課程的學(xué)習(xí);項(xiàng)目考核包括3~5個(gè)不同的工程情境案例,綜合考慮工程案例完成情況,給出案例計(jì)算成績(jī)。在平時(shí)成績(jī)考核中,主要考查學(xué)生在任務(wù)完成過程中的計(jì)算、軟件操作、團(tuán)結(jié)協(xié)作、表達(dá)等能力,并給予成績(jī)?cè)u(píng)定,提高了學(xué)生對(duì)每節(jié)課堂學(xué)習(xí)的重視程度。
在實(shí)驗(yàn)考核過程中,以學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解程度、實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和熟練程度、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,給予成績(jī)?cè)u(píng)定。
期末考試采取閉卷形式進(jìn)行考試,增加學(xué)生的重視程度,試卷中增加與實(shí)際工程相關(guān)的計(jì)算題、綜合題等主觀題的比重,重點(diǎn)考核學(xué)習(xí)對(duì)水力學(xué)基本概念的理解和解決實(shí)際工程問題能力??荚嚱Y(jié)束后,教師要對(duì)學(xué)生期末試卷進(jìn)行試卷分析,總結(jié)其中的難易程度,針對(duì)錯(cuò)題率較高的題型進(jìn)行重點(diǎn)分析,總結(jié)其中的原因,為下一輪授課提供參考依據(jù)。
小班授課,減少不必要的課堂管理時(shí)間,在課堂工程案例討論時(shí),學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚,大部分學(xué)生主動(dòng)參與課堂,主動(dòng)思考,跟上教師的課堂教學(xué)節(jié)奏;教師也能照顧到大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),適時(shí)地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法;小班授課不僅培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,同時(shí)推動(dòng)教師教學(xué)內(nèi)容和方法的改革[3]。
本次《水力學(xué)》課堂改革對(duì)象:19級(jí)水利水電工程專業(yè)1-3班所有學(xué)生(共計(jì)101人),通過與18級(jí)水利水電工程專業(yè)1-3班學(xué)生(108人)《水力學(xué)》總成績(jī)對(duì)比圖(如圖2)可知:19級(jí)學(xué)生的總成績(jī)優(yōu)良率均高于18級(jí)學(xué)生,不及格率及69分以下的學(xué)生比例均低于18級(jí)學(xué)生,同時(shí)19級(jí)水利水電專業(yè)學(xué)生總成績(jī)分布呈正態(tài)分布趨勢(shì),說(shuō)明在課堂教學(xué)改革方案的實(shí)施下,學(xué)生對(duì)《水力學(xué)》課程知識(shí)的掌握情況得到了顯著提高。
圖2 18、19級(jí)《水力學(xué)》總成績(jī)對(duì)比分析圖
學(xué)生對(duì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)方面的滿意度評(píng)價(jià)(如圖3):此方面問題共10項(xiàng),學(xué)生對(duì)本課程教學(xué)設(shè)計(jì)的滿意度平均值為 95.14。其中,學(xué)生對(duì)生動(dòng)案例或真實(shí)情景教學(xué)、課堂氣氛活躍等問題的滿意度較高,達(dá)到95.36以上;學(xué)生對(duì)課內(nèi)外教學(xué)環(huán)節(jié)綜合設(shè)計(jì)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)滿意度相對(duì)較低,低于95%。
圖3 學(xué)生對(duì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)中 10 項(xiàng)內(nèi)容的滿意度調(diào)查
學(xué)生對(duì)課程學(xué)以致用方面的滿意度評(píng)價(jià)(如圖4):調(diào)查對(duì)象是我校2017~2019級(jí)水利水電專業(yè)學(xué)生,從圖中可以看出學(xué)生對(duì)本課程學(xué)以致用的滿意度逐年提高,其中2019級(jí)學(xué)生對(duì)《水力學(xué)》課程學(xué)以致用的滿意度高達(dá)97.52%,說(shuō)明課堂教學(xué)改革有效支撐我校培養(yǎng)應(yīng)用型人才目標(biāo)達(dá)成,更加注重知識(shí)、能力、素質(zhì)培養(yǎng),提高學(xué)生的應(yīng)用能力。
圖4 各級(jí)學(xué)生對(duì)學(xué)以致用的滿意度調(diào)查
《水力學(xué)》課程作為水利水電工程專業(yè)的四大基礎(chǔ)課之一,是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課和后續(xù)從事本專業(yè)工作的基礎(chǔ)橋梁。本課程通過教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、考核方式、教學(xué)模式等方面進(jìn)行課堂教學(xué)改革,加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握,提高學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,提高學(xué)生課堂參與度和學(xué)習(xí)興趣,為日后學(xué)生的學(xué)習(xí)和工作打下了良好的基礎(chǔ)。
從課堂教學(xué)層面來(lái)提升學(xué)生的應(yīng)用能力,需要學(xué)校、教師及學(xué)生共同努力,《水力學(xué)》課程的很多知識(shí)點(diǎn)很抽象,通過簡(jiǎn)單的講解很難使學(xué)生深刻掌握,日后可利用校內(nèi)即將建成的BIM仿真實(shí)訓(xùn)中心模擬現(xiàn)場(chǎng)教學(xué),使學(xué)生更加直觀地了解水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;同時(shí)可以多組織些水工模型設(shè)計(jì)競(jìng)賽,讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí),開發(fā)創(chuàng)新思維,自己動(dòng)手參與模型設(shè)計(jì),為學(xué)生營(yíng)造良好的科研環(huán)境氛圍;另外,在消力池、渠道等章節(jié)講解時(shí),可帶領(lǐng)學(xué)生參觀實(shí)際的各種水工建筑物,變抽象為實(shí)際,使學(xué)生在學(xué)習(xí)這些章節(jié)時(shí)能有的放矢[4]。日后還需不斷地完善《水力學(xué)》課堂教學(xué)設(shè)計(jì),不斷地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造性,切實(shí)地提高學(xué)生的應(yīng)用能力。