陶軼洋

（中原科技學(xué)院,河南 鄭州）

一 引言

水力學(xué)是高等工科院校學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，以液體為研究對象，采用高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)等學(xué)科為工具，探索液體在運(yùn)動和靜止?fàn)顟B(tài)下的平衡規(guī)律。因此，大多學(xué)校將該課程開展在第四、五學(xué)期。而這一時期的學(xué)生不僅面臨大量的專業(yè)課程學(xué)習(xí)，同時面臨長期應(yīng)試教育導(dǎo)致的生活實(shí)踐匱乏的現(xiàn)狀，導(dǎo)致在知識傳授過程中，學(xué)生長期處于被動狀態(tài)，從而喪失了對專業(yè)的興趣和熱情[1-2]。這些便成為水力學(xué)課程開展的絆腳石。針對上述情形，本文通過分析教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題，提出從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式入手的課程改革措施。

二 教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

水力學(xué)教學(xué)過程中存在教學(xué)觀念老化、思政屬性欠缺、教學(xué)手段單一等問題，這些問題的存在增加了教學(xué)開展的難度，也反映在學(xué)生的課堂表現(xiàn)上，如果不能對這些問題給予足夠的重視，學(xué)生不僅會對該課程喪失興趣，也會助長學(xué)習(xí)無用論的氣焰[3-4]。

（一） 教學(xué)觀念老化

水力學(xué)作為基礎(chǔ)性學(xué)科，教學(xué)目的以傳授理論知識為主。理論知識傳授大多建立在模型假設(shè)和數(shù)學(xué)推導(dǎo)之上，對于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)一般、理解能力有限的普通高校學(xué)生，力學(xué)本身就已經(jīng)足夠抽象，再加上諱莫如深的理論推導(dǎo)，無疑加深了理論傳輸?shù)碾y度?？茖W(xué)的推導(dǎo)過程是水力學(xué)的精華，作為課堂的主要內(nèi)容也毋庸置疑，但是一味地強(qiáng)調(diào)水力學(xué)的科學(xué)性，不僅會讓教學(xué)過程過于枯燥，也會在冗長的推導(dǎo)過程中磨平學(xué)生對水力學(xué)的熱情，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的降低也必然會影響學(xué)生接受知識的程度。因此，在水力學(xué)教學(xué)中，需要改變這種以理論推導(dǎo)為主的教學(xué)觀念，適當(dāng)增加一些包含水力學(xué)應(yīng)用的奇聞趣事，一方面減少學(xué)生的為難情趣，也為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)教學(xué)增加一些人文情懷。同時大學(xué)的課堂也要注重對學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，鼓勵學(xué)生自主設(shè)計檢驗(yàn)水力學(xué)理論的道具，通過動手加強(qiáng)對理論知識的認(rèn)知要比課堂上長篇大論的推導(dǎo)更容易被學(xué)生接受。

（二） 思政屬性欠缺

科學(xué)本身就是人類認(rèn)識世界改造世界的過程，水力學(xué)作為一門科學(xué)，本身也強(qiáng)調(diào)用辯證法和唯物論去看待事物，水力學(xué)的探索發(fā)展過程也處處彰顯著理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐反作用于理論的內(nèi)涵。然而由于水力學(xué)概念較多、理論推導(dǎo)多，在水力學(xué)的傳授過程中，理論傳授已經(jīng)占據(jù)了大多課時，它的思政屬性也被埋沒在理論教學(xué)中，這讓水力學(xué)成了一門沒有溫度的學(xué)科，而背離了教育立德樹人的根本目標(biāo)。適當(dāng)融入一些思政元素可以為冰冷的科學(xué)升溫，讓學(xué)生從人文的角度去接受這門學(xué)科，也讓知識有了人情味，成為可以改變生活改變社會的工具。

（三） 教學(xué)手段單一

大學(xué)課程大多在多媒體教室進(jìn)行，應(yīng)用多媒體可以實(shí)現(xiàn)板書直觀性強(qiáng)，幫助學(xué)生理解、記憶、分析的功能。但是盡管配備的有先進(jìn)的多媒體設(shè)施，課程的開展依然未擺脫板書刻板的印象，依然是以教師為主導(dǎo)的大段的公式講解[5]。這顯然違背了多媒體創(chuàng)新課堂、活躍氣氛的教學(xué)目的，在水力學(xué)中應(yīng)該根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)恰當(dāng)運(yùn)用多媒體展開教學(xué)。例如在傳授水跌和水悅特性時，應(yīng)用多媒體實(shí)現(xiàn)圖、文、聲、像并茂的課堂教學(xué)，豐富學(xué)生在課堂上的感官，加深學(xué)生對概念的認(rèn)知。同時而隨著手機(jī)的普及，更多的學(xué)生能夠通過網(wǎng)絡(luò)接受到新鮮事物，傳統(tǒng)的教學(xué)方式也深受網(wǎng)絡(luò)沖擊，這就需要教師結(jié)合網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多渠道教學(xué)，豐富教學(xué)手段的過程實(shí)現(xiàn)知識傳遞。

以上諸多問題的存在對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法提出了改革的需求，針對教學(xué)觀念老化、思政屬性欠缺、教學(xué)手段單一，本文提出從思政元素入手的教學(xué)內(nèi)容改革和基于能力培養(yǎng)的教學(xué)方式改革措施。

三 課程思政理念下的教學(xué)內(nèi)容改革

黨的十八大以來，習(xí)近平總書記在全國教育大會、全國高校思想政治工作會議上多次發(fā)表重要講話，反復(fù)強(qiáng)調(diào)要落實(shí)“立德樹人”的根本任務(wù)，抓好思政課建設(shè)。在水力學(xué)教學(xué)中融入思政元素也是大勢所趨[3,6-7]，可以通過貼近生活的教學(xué)案例、人文情懷的工程案例、科學(xué)研究的經(jīng)典案例將勞動教育、文化教育、創(chuàng)新教育與人文精神融入課堂之中。

（一） 貼近生活的教學(xué)案例

針對土建專業(yè)開展的水力學(xué)以水利工程為教學(xué)案例，這符合土木工程方向?qū)W生的培養(yǎng)方向，卻增加了學(xué)生的理解難度，尤其是在水靜力學(xué)基礎(chǔ)和水動力學(xué)理論的學(xué)習(xí)上。最初的理論學(xué)習(xí)是為了讓學(xué)生面對工程案例時能提出合理的設(shè)計方案，而選擇專業(yè)性較強(qiáng)的工程案例來揭示其中的力學(xué)內(nèi)涵反而會使水力學(xué)這門科學(xué)脫離了實(shí)際的感受。因此，一些貼近生活的案例會比中規(guī)中矩的工程案例更能揭示水力學(xué)中的理論內(nèi)涵。比如，潛入游泳池后身體會隨著埋深增加的靜水壓強(qiáng)，接水的過程中根據(jù)壓強(qiáng)等值原理避免液體飛濺。生活的體驗(yàn)無不揭示和應(yīng)用著水力學(xué)的內(nèi)涵，適當(dāng)?shù)厝谌脒@些貼近生活的案例，能給學(xué)生應(yīng)用水力學(xué)解決實(shí)際問題提供思路。同時貼近生活的案例也會吸引學(xué)生將刻板的理論知識應(yīng)用在生活之中，賦予學(xué)生觀察動手的機(jī)會，將勞動教育融入水力學(xué)的學(xué)習(xí)之中。

（二） 人文情懷的工程案例

在水力學(xué)中不乏大國工程作為教學(xué)案例來深化理論應(yīng)用，但長期生活在學(xué)校家庭兩點(diǎn)一線的學(xué)生對于這些大國工程的認(rèn)知僅建立在新聞報刊上的一段文字和幾張圖片，而以大國工程為案例的水力學(xué)教學(xué)反倒不如被水淹的馬路更有直觀的感受。這就需要思政元素的加入來強(qiáng)化學(xué)生對大國工程的認(rèn)可。例如，在以紅旗渠為例講解水力邊界對明渠流動的影響時融入林縣人民在修建紅旗渠時形成的“自力更生、艱苦創(chuàng)業(yè)、團(tuán)結(jié)協(xié)作、無私奉獻(xiàn)”的精神，強(qiáng)化學(xué)生對水利工程的認(rèn)知，也從中了解明渠流動原理對人們生活的改變，在增強(qiáng)民族自豪感的過程中強(qiáng)化學(xué)生的社會責(zé)任感，學(xué)會用理論武裝頭腦，用雙手改變世界的理論實(shí)踐過程。文化教育的融入，不僅讓學(xué)生對水力學(xué)有了更深刻的感官認(rèn)識，也掌握知識改變命運(yùn)的途徑。

（三） 科學(xué)研究的經(jīng)典案例

水力學(xué)的發(fā)展離不開不同時期科學(xué)家的辛勤勞作，在敬畏他們所創(chuàng)造科學(xué)成果時，也要傳承他們崇尚科學(xué)、追求真理、為科學(xué)和真理傾其一生的大無畏精神。在水力學(xué)教學(xué)中，連續(xù)性方程、伯努利方程和動量方程建立了水力學(xué)的理論基礎(chǔ)，但在應(yīng)用的過程中，這些方程無法解出一個明確的結(jié)果，這時候科學(xué)家的科研工作就顯得尤為重要。雷諾通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了流體運(yùn)動的兩種形態(tài)，并通過大量實(shí)驗(yàn)測出了臨界雷諾數(shù)；尼古拉茲通過篩出不同粒徑的砂礫來制作人工粗糙管來探索管壁對水流阻力的影響；達(dá)西通過設(shè)計實(shí)驗(yàn)裝置對砂質(zhì)巖土進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)研究給出滲流能量損失與滲流速度之間的關(guān)系?？茖W(xué)家們的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)在依然在水力學(xué)的實(shí)驗(yàn)課上被不斷重復(fù)著，但是實(shí)驗(yàn)設(shè)計的過程卻往往被置于課堂之外，更不用提基于水力學(xué)理論試驗(yàn)設(shè)備的改進(jìn)。這種教學(xué)模式顯然忽視了科學(xué)研究的經(jīng)典案例中對于創(chuàng)新精神的培育?？茖W(xué)研究的經(jīng)典案例不應(yīng)該只是實(shí)驗(yàn)室里的操作流程，更應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力的溫床。學(xué)生被授予的不僅是知識，還有檢驗(yàn)真理的唯一途徑——實(shí)踐。

（四） 引經(jīng)據(jù)典的文化案例

中國傳統(tǒng)文化中也飽含水的智慧，大到“水能載舟，亦能覆舟”的治世之道，小到“滴水穿石”的個人堅持，孕育了華夏文明的中國傳統(tǒng)文化在用生動的語言講述著水的智慧[8]。而優(yōu)美文字下蘊(yùn)含著水力學(xué)的深刻內(nèi)涵，“上善若水，水善利萬物而不爭”是水沿程阻力作用的結(jié)果，“逍遙如水”是水流動性的體現(xiàn)，“水因地而制流”在講述著水力邊界對水的影響。中國優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化突破了教科書上刻板的定義，為水力學(xué)加入了文化的根髓，從科學(xué)的角度揭示經(jīng)典的內(nèi)涵。將晦澀的理論扎根在深厚的文化底蘊(yùn)之中，在科學(xué)教學(xué)中實(shí)現(xiàn)人文精神的傳承，為現(xiàn)代化建設(shè)提供著精神動力和智力支持。

水力學(xué)的教學(xué)過程，用貼近生活的教學(xué)案例培養(yǎng)學(xué)生通過實(shí)踐檢驗(yàn)真理，用人文情懷的工程案例增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感，用科學(xué)研究的經(jīng)典案例教會學(xué)生創(chuàng)新探索的途徑，用引經(jīng)據(jù)典的文化案例實(shí)現(xiàn)人文精神的傳承。諸多思政元素的融入不僅讓知識更貼近生活，也賦予了科學(xué)社會屬性，讓教育為培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人服務(wù)。

四 基于能力培養(yǎng)的教學(xué)方式改革

在水力學(xué)的教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容本身就是理論與實(shí)踐的完美結(jié)合，這種結(jié)合豐富了課程的理論體系，也指出了實(shí)踐的應(yīng)用方向。因此，教學(xué)方式也要從理論傳授和實(shí)踐應(yīng)用兩方面拓展創(chuàng)新[9]。

（一） 溫故知新的理論傳授

在水力學(xué)的知識體系中，繁多的水力學(xué)概念刷新了學(xué)生的認(rèn)知，卻也增加了理論傳授的難度。從認(rèn)識的主體來看，人們對客觀事物的認(rèn)識總要受到主觀條件的限制。全新的概念已經(jīng)增加水力學(xué)的復(fù)雜本質(zhì)，而脫離了實(shí)踐模型假設(shè)和理論推導(dǎo)進(jìn)一步增加了學(xué)生接受知識的難度，這種直線式的認(rèn)知過程無疑會導(dǎo)致認(rèn)知上的脫節(jié)，也助長了學(xué)生在學(xué)習(xí)理論過程中不求甚解的習(xí)慣。長期以往，學(xué)生也就形成了理論基礎(chǔ)似曾相識，用起來無從下手的理論實(shí)踐脫節(jié)，導(dǎo)致認(rèn)識世界是為了改造世界的初衷相悖，也就助長了學(xué)習(xí)無用論的風(fēng)氣。因此，知識傳授過程中過于追求新知傳輸而忽略了建立與已有認(rèn)知的聯(lián)系是不可取的。

針對上述情形，在水力學(xué)的教學(xué)中，應(yīng)注重溫故知新的認(rèn)知過程的建立，強(qiáng)化新舊知識的鏈接，例如，在傳授水力學(xué)基本方程時，以學(xué)生中學(xué)階段接觸過水中任意一點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)為引，結(jié)合已有的水力學(xué)定義，建立全新的力學(xué)模型，進(jìn)行受力分析，將中學(xué)階段學(xué)習(xí)到的壓強(qiáng)分布規(guī)律結(jié)擴(kuò)展至一般狀況，既有強(qiáng)化了學(xué)生關(guān)于靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律的認(rèn)知，又傳授科學(xué)研究中從特殊到一般的規(guī)律探索過程。在強(qiáng)化理論認(rèn)知中，溫故知新，讓水力學(xué)的學(xué)習(xí)不再是建立在全新概念認(rèn)知上的數(shù)理方程，加強(qiáng)認(rèn)知間的聯(lián)系，更好地落實(shí)理論認(rèn)知。

（二） 結(jié)合生活的實(shí)踐應(yīng)用

建立了系統(tǒng)的理論認(rèn)識之后，適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生應(yīng)用理論知識去揭示生活現(xiàn)象背后的科學(xué)本質(zhì)。比如應(yīng)用靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律去揭示希羅噴泉能自動循環(huán)噴水的規(guī)律，并探索該循環(huán)過程不能持續(xù)的原因。生活中不乏水力學(xué)基本原理的應(yīng)用，而這些應(yīng)用并不局限于工程領(lǐng)域。水力學(xué)理論體系的建立不僅是為了培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)，也應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系水力學(xué)理論解決實(shí)際問題的過程。生活現(xiàn)象要比水利工程來得更直觀，用來揭示液體平衡和機(jī)械運(yùn)動的規(guī)律，也要比理想模型更有說服力。

同時也需要學(xué)生緊跟時代，勤學(xué)善思，在遇到問題時掌握分析問題解決問題的途徑。比如車輛落水后該如何逃生，遇到急流時該如何自救。將這些生活中的問題擺在課堂上，一方面加強(qiáng)學(xué)生對理論的認(rèn)知，同時也加強(qiáng)學(xué)生的安全觀念，讓學(xué)生認(rèn)識到用知識武裝頭腦在關(guān)鍵時候可以救人也可以救己。

（三） 接軌國際的雙語課堂

18 世紀(jì)起，力學(xué)理論引入了符號代數(shù)的表達(dá)方式，隨著大量物理符號的引入，即使是牛頓第二定律也是幾經(jīng)波折才變成了現(xiàn)在F=ma 的形式[10]。由于物理學(xué)家在語言和習(xí)慣上存在差異，直到19 世紀(jì)物理符號才在眾多學(xué)術(shù)交流中獲得了統(tǒng)一。而這些統(tǒng)一的物理符號大多采用英文單詞縮寫的形式，對于以漢語為母語的眾多國內(nèi)學(xué)生實(shí)用性有限，也難免出現(xiàn)望文生義的理解。比如用水力半徑R 建立沿程阻力系數(shù)與沿程摩擦阻力的關(guān)系時，學(xué)生難免會把水力半徑與圓管半徑混淆，而水力學(xué)中常用的流速v 與運(yùn)動粘度ν 在外形上也是相似度極高。這些源自于印歐語系的物理量對于大多數(shù)學(xué)生而言，就像重新學(xué)習(xí)了一門外語，在接受程度上也就有了高低之分。作為水力學(xué)授課的對象，大三的學(xué)生經(jīng)歷了英語四六級考驗(yàn)，大多具有良好的英語基礎(chǔ)，在教學(xué)上采用英文的形式講授物理量定義會有更深刻的理解，同時也能揭示物理符號背后的實(shí)踐本質(zhì)。其次學(xué)生在專業(yè)英語學(xué)習(xí)上接觸的專有名詞畢竟有限，對于想要在本學(xué)科繼續(xù)深造的學(xué)生，結(jié)合應(yīng)用背景的英語學(xué)習(xí)要比傳統(tǒng)英語課堂的死記硬背更有現(xiàn)實(shí)意義。因此，采用接軌國際的雙語課堂的教學(xué)模式既可以加深對專有名詞的理解，也可以為學(xué)生打好參與國際交流的語言基礎(chǔ)。

通過溫故知新的理論傳授、結(jié)合生活的實(shí)踐應(yīng)用與接軌國際的雙語課堂，不僅實(shí)現(xiàn)了理論體系的建立，也能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力，讓教學(xué)的過程富有生活氣息，又不乏科學(xué)認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)了從理論到實(shí)踐的過渡，也實(shí)現(xiàn)了個人能力的提升。

五 結(jié)語

在現(xiàn)代多元化的社會中，課程教育的開展要結(jié)合“立德樹人”和“教書育人”兩個目標(biāo)。一方面要求學(xué)生學(xué)有所得，另一方面也要求學(xué)生學(xué)有所用。通過內(nèi)容改革，讓水力學(xué)教學(xué)融入勞動教育、文化教育與創(chuàng)新教育的思政元素，通過教學(xué)方式改革實(shí)現(xiàn)溫故知新、學(xué)以致用的理論傳授和實(shí)踐應(yīng)用，讓教學(xué)過程既有科學(xué)內(nèi)在，又飽含人文情懷，最終落實(shí)“立德樹人”和“教書育人”兩個目標(biāo)。