徐 翹，龔 淼

(合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，合肥 230009)

水力學(xué)是給排水專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，知識點多且抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易產(chǎn)生畏難情緒。在水力學(xué)教學(xué)改革中，應(yīng)有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，啟發(fā)學(xué)生自主思維，將抽象的力學(xué)概念用形象的方式展現(xiàn)出來，注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在課堂教學(xué)中融入課程思政元素，突出教學(xué)環(huán)節(jié)教書育人的功能。

1 水力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

水力學(xué)教學(xué)內(nèi)容涉及物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識，內(nèi)容比較枯燥。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)以教師講授為主，學(xué)生被動地接受和吸收知識。例如，水力學(xué)中的公式推導(dǎo)，與數(shù)學(xué)力學(xué)等內(nèi)容關(guān)系緊密，具有一定的難度，如果基礎(chǔ)知識不夠扎實，上課專注度不夠，學(xué)生很容易跟不上進(jìn)度?？菰锏奈锢砀拍詈蛿?shù)學(xué)方程等內(nèi)容，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)新能力。隨著時代的發(fā)展，學(xué)生對課堂教學(xué)提出了更高要求，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式已不能滿足所有學(xué)生的需求。教師應(yīng)轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和潛能，將部分課堂交給學(xué)生，讓學(xué)生成為課堂的主體[1]。

第一，要將思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，專業(yè)課程應(yīng)承擔(dān)起更多教書育人的責(zé)任，除了理論知識，教學(xué)過程中思政元素的融入必不可少。新時代教學(xué)要求的改變對教師提出了更高的要求[1-2]。在教學(xué)中潤物細(xì)無聲地融入思政元素，突出教書育人功能，是高校教師必須承擔(dān)的責(zé)任。第二，考核模式單一化，不適應(yīng)新時代教育改革的要求。傳統(tǒng)的考核模式以閉卷考試為主，關(guān)注學(xué)生的記憶和計算能力，缺乏對學(xué)生分析問題、解決問題能力的考察，如何科學(xué)合理的設(shè)置水力學(xué)考核方式是改革的難點。

2 水力學(xué)教學(xué)改革策略

2.1 構(gòu)建知識框架

大學(xué)課堂中學(xué)生是教學(xué)的主體，現(xiàn)代大學(xué)生的自學(xué)能力較強，水力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊整體規(guī)劃，構(gòu)建了水力學(xué)知識框架，引導(dǎo)學(xué)生在課下進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。課堂學(xué)習(xí)不再以教師講授為主，學(xué)生將成為課堂的主體，課堂學(xué)習(xí)中學(xué)生參與討論的比重逐步加大。具體措施包括：第一，細(xì)化水力學(xué)教學(xué)內(nèi)容，明確每章節(jié)學(xué)習(xí)的重難點，建立知識點之間的聯(lián)系，構(gòu)建水力學(xué)知識框架，幫助學(xué)生認(rèn)識水力學(xué)知識體系和全貌。通過雨課堂將該章節(jié)細(xì)化的學(xué)習(xí)目標(biāo)、知識框架發(fā)送給學(xué)生，結(jié)合慕課等在線教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，并通過雨課堂及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)參與情況。第二，加強水力學(xué)課程信息化建設(shè)。水力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊通過集體備課，整體規(guī)劃，錄制完成了流體力學(xué)(水力學(xué))教學(xué)視頻，結(jié)合水力學(xué)知識框架體系，按知識點錄制教學(xué)視頻，幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并與課堂教學(xué)有機結(jié)合。第三，依據(jù)水力學(xué)知識框架，從兩個維度建立水力學(xué)習(xí)題庫。題庫包括基礎(chǔ)性習(xí)題和拓展性習(xí)題，基礎(chǔ)性習(xí)題幫助學(xué)生掌握基本知識點，拓展性習(xí)題突出鍛煉學(xué)生利用所學(xué)知識解決問題的能力。拓展性題目目前以小組的形式完成，小組成員在討論、查閱資料后統(tǒng)一提交。

2.2 課堂教學(xué)

第一，以生活中有趣的水力學(xué)現(xiàn)象和學(xué)生熟悉的工程案例為引導(dǎo)，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生興趣，嘗試讓學(xué)生主動利用所學(xué)知識分析問題和解決問題。例如，在能量方程的教學(xué)中，引入船吸現(xiàn)象，提出為什么會出現(xiàn)船吸，再通過能量方程的講解，分析和解決問題，形成教學(xué)閉環(huán)。引導(dǎo)學(xué)生利用能量方程分析香蕉球、噴壺等生活中的常見現(xiàn)象，提高學(xué)生分析問題的能力。讓學(xué)生舉例生活中有哪些有趣的現(xiàn)象可以用能量方程原理解釋，能量方程原理還可以解決哪些問題。通過層層推進(jìn)，讓學(xué)生對能量方程有更加深刻的認(rèn)識，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力。

第二，針對水力學(xué)課程特點開展多種教學(xué)方式。對于概念性和重難點內(nèi)容采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，注重板書和多媒體教學(xué)相結(jié)合；對于公式推導(dǎo)側(cè)重于從邏輯構(gòu)架角度去解析，幫助學(xué)生厘清推導(dǎo)思路。流動阻力和水頭損失章節(jié)的知識點多，課堂教學(xué)中要重點建立各知識點之間的關(guān)聯(lián)性，幫助學(xué)生構(gòu)建知識點邏輯圖，從邏輯上厘清各知識點之間的關(guān)系，有效提高教學(xué)效果。在量綱分析原理的學(xué)習(xí)中，量綱分析理論抽象，應(yīng)以板書推導(dǎo)為主，結(jié)合之前的文丘里流量計沿程水頭損失等知識點，展開具體的例題講解，有效幫助學(xué)生理解量綱分析的基本理論，并學(xué)會利用量綱分析原理解決實際工程問題。簡單有壓管道水力計算是能量方程和水頭損失在有壓管道中的應(yīng)用，學(xué)生可以進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)以復(fù)雜管道有壓流的計算為主[2]。

第三，有效利用教學(xué)管理軟件，課前通過智慧教學(xué)軟件及時掌握學(xué)生自主學(xué)習(xí)的整體情況，找出學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，課堂重點講解，對學(xué)生掌握較好的部分，進(jìn)行概括性歸納總結(jié)。利用教學(xué)管理軟件督促學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，及時與自主完成度較低的學(xué)生溝通，提高自學(xué)效果。

第四，每次課前都有針對上次課內(nèi)容的課堂測試，幫助學(xué)生鞏固上次課所學(xué)知識。雨課堂等教學(xué)軟件的應(yīng)用，使教師能在第一時間迅速掌握學(xué)生的完成情況，針對錯誤較多的知識點進(jìn)行統(tǒng)一講解。強化課堂作業(yè)練習(xí)，學(xué)生在線提交答案，教師針對普遍性的錯誤進(jìn)行重點講解，并引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)錯誤，提出新穎解法，著重分析典型問題或易混淆的概念，拓寬思維深度，查缺補漏[3]。

第五，課堂授課中注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際工程問題。積極開展課堂討論，組成學(xué)習(xí)小組，課堂討論時間保持在10 min以內(nèi)，各小組輪流選派學(xué)生上臺講解討論結(jié)果，教師進(jìn)行點評和知識拓展。例如，在局部水頭損失的學(xué)習(xí)中，采用研討式教學(xué)方法，結(jié)合節(jié)能減排要求，學(xué)生分小組討論并發(fā)現(xiàn)生活中利用相關(guān)知識降低能量損失的案例[2]。

第六，將思政元素融入課堂教學(xué)。要用好課堂教學(xué)這個主渠道，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。新時代教學(xué)改革突出了教書育人的功能和作用。水力學(xué)課程教學(xué)應(yīng)結(jié)合專業(yè)特點，從多方面融入課程思政元素。例如，緒論中介紹了水力學(xué)發(fā)展史，從古代的都江堰水利工程到現(xiàn)代流體力學(xué)科學(xué)家錢學(xué)森和郭永懷等人的事跡，通過課堂講授、視頻播放、課堂討論等方式，讓學(xué)生了解我國水力學(xué)發(fā)展史，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和文化自信心[2]。

第七，教學(xué)與科研相結(jié)合。當(dāng)前，水力學(xué)發(fā)展日新月異，與不同學(xué)科都有交叉，應(yīng)用廣泛，水力學(xué)課程教學(xué)應(yīng)與最新科研成果緊密結(jié)合。教師可以介紹相關(guān)研究成果，鼓勵有興趣的學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)等方式加深對這一內(nèi)容的認(rèn)識和理解，并以演講和論文的形式提交，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性[1]。

2.3 課后拓展

第一，課后作業(yè)強化基礎(chǔ)知識。水力學(xué)課本中課后作業(yè)以計算題為主，側(cè)重于基礎(chǔ)知識的應(yīng)用，結(jié)合水力學(xué)試題庫，強化學(xué)生課內(nèi)學(xué)習(xí)效果，鍛煉學(xué)生的計算能力。在實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的計算能力比較薄弱，因此在課后作業(yè)中強化學(xué)生計算能力的鍛煉和對課堂基礎(chǔ)知識的掌握必不可少，針對不同知識點選擇具有代表性的例題，學(xué)生課后完成。第二，小組討論作業(yè)。突出鍛煉學(xué)生分析解決問題和團(tuán)隊合作的能力。教師在課堂上展開初步討論，引導(dǎo)學(xué)生通過文獻(xiàn)閱讀等方式，進(jìn)行拓展性討論，學(xué)生自由組合為討論小組，完成討論內(nèi)容，形成報告，以小組為單位在課堂上進(jìn)行演示。課堂討論的時間和知識點有限，水力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊建立了在線課程和網(wǎng)絡(luò)討論平臺，針對熱點問題和科技前沿問題展開線上討論。第三，拓展作業(yè)。當(dāng)前，水力學(xué)研究日新月異，多學(xué)科交叉發(fā)展，鼓勵部分學(xué)生將課程學(xué)習(xí)與科研相結(jié)合。組織部分學(xué)有余力的同學(xué)結(jié)合給排水專業(yè)特點進(jìn)行水力學(xué)相關(guān)科研問題的研究探討，如計算流體力學(xué)軟件的使用等，引導(dǎo)學(xué)生開展相關(guān)方面的創(chuàng)新實驗。從教學(xué)效果反饋情況來看，學(xué)生參與度較高。給排水管網(wǎng)工程是給排水專業(yè)的基礎(chǔ)課程，水力學(xué)是給排水管網(wǎng)課程的重要基礎(chǔ)課程，給排水水力學(xué)包括了管網(wǎng)計算基礎(chǔ)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。在有壓管道的學(xué)習(xí)中將教學(xué)重點放在復(fù)雜管道的水力計算上，鼓勵學(xué)生利用軟件進(jìn)行管網(wǎng)水力計算[2]。第四，結(jié)合課程思政進(jìn)行課后拓展。在明渠均勻流的教學(xué)中，鼓勵學(xué)生了解南水北調(diào)工程，深入學(xué)習(xí)明渠均勻流相關(guān)知識，認(rèn)識到南水北調(diào)工程的意義，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和自信心，認(rèn)識到專業(yè)學(xué)習(xí)的重要性。同樣在明渠均勻流的學(xué)習(xí)中，結(jié)合給排水專業(yè)雨水管道相關(guān)知識，鼓勵學(xué)生針對目前城市排水存在的問題，探討利用水力學(xué)相關(guān)知識的改進(jìn)措施，與專業(yè)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和使命感。

2.4 課程實驗

基于雨課堂開展課程實驗視頻教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)實驗相關(guān)內(nèi)容，自主完成實驗操作。在實驗教學(xué)中，除安排了課程規(guī)定的實驗內(nèi)容外，還開放了所有可以進(jìn)行水力學(xué)實驗的實驗室。鼓勵學(xué)生結(jié)合實驗教學(xué)視頻，自主完成相關(guān)實驗，發(fā)現(xiàn)有趣的實驗現(xiàn)象。在實驗教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合水力學(xué)相關(guān)知識，參與大學(xué)生創(chuàng)新實驗和相關(guān)比賽，全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

3 水力學(xué)考核方式改革

改革水力學(xué)考核方式，以學(xué)生為中心，強化過程性考核。水力學(xué)考核方式突出了過程性考核的作用，傳統(tǒng)的閉卷考試比重降低至50%，并且在閉卷考試中增加了開放型問題的比重，考察學(xué)生分析問題、解決問題的能力。在過程性考核中，綜合考慮不同層次學(xué)生的需求，多維度考察學(xué)生教學(xué)過程的參與度。過程性評價包括課前自主學(xué)習(xí)和測試、課堂測驗、課堂討論發(fā)言、小組討論與展示、課后小測驗等內(nèi)容，以期客觀真實地反映每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

課程實驗以小組的形式開展，教師全程參與，隨時針對實驗內(nèi)容進(jìn)行提問，考核成績突出個人參與度。過程性考核細(xì)則如表1所示。

表1 過程性考核細(xì)則Tab.1 Process assessment rules

4 教學(xué)效果

水力學(xué)課程團(tuán)隊在課程教學(xué)完成后，針對學(xué)生課堂主動性、作業(yè)完成獨立性、線上課程完成度、課程論文深度、課程測試成績、實驗課程完成的獨立性、大學(xué)生創(chuàng)新實驗參與度、課后學(xué)生問卷調(diào)查、后續(xù)給排水管網(wǎng)工程課程學(xué)習(xí)等方面，考察水力學(xué)課程教學(xué)效果，不斷改進(jìn)教學(xué)模式，完善課程建設(shè)。例如，2018級學(xué)生的水力學(xué)課程討論部分，教師給定了課程討論的題目供學(xué)生選擇，結(jié)果發(fā)現(xiàn)課堂討論的深度和廣度被題目限定了。在2019級之后的課堂討論部分，教師不再給定題目，而讓學(xué)生自擬題目，并通過文獻(xiàn)閱讀自主學(xué)習(xí)，結(jié)果顯示課堂討論的深度和廣度明顯提升。

5 結(jié)語

水力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊通過不斷探索，創(chuàng)新了教學(xué)模式，構(gòu)建了水力學(xué)知識框架，制作了教學(xué)視頻，擴(kuò)充了水力學(xué)習(xí)題庫，加強了課堂討論，嘗試實現(xiàn)課堂翻轉(zhuǎn)，融入了課程思政元素，改革了考核方式。通過水力學(xué)教學(xué)方式改革，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，啟發(fā)了學(xué)生的自主思維，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，通過不斷實踐和修正，取得了較好的教學(xué)效果。