羅春艷

摘要：水力學(xué)是水利水電工程專業(yè)開設(shè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。為改進水力學(xué)課程教學(xué)效果，文章結(jié)合應(yīng)用型本科院校學(xué)生特點，分析水力學(xué)課程的現(xiàn)狀及存在的問題，提出課堂教學(xué)改革、實踐教學(xué)改革、考核方式改革等教學(xué)改革措施，旨在為水利水電工程專業(yè)其他科目課程改革提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科院校；水力學(xué)；課程改革；思政元素

一、水力學(xué)課程

水力學(xué)是研究液體（主要是水）的平衡、運動規(guī)律及其工程應(yīng)用的一門技術(shù)科學(xué)，是水利水電工程專業(yè)開設(shè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。課程系統(tǒng)地講授水力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域、水靜力學(xué)、水動力學(xué)、水頭損失、孔口、管嘴出流和有壓管流、明渠恒定均勻流、非均勻流、堰流、滲流等相關(guān)知識。通過水力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠理解水力學(xué)的基本原理和方法，綜合應(yīng)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、水力學(xué)等知識分析水利工程壩體，解決水閘的靜水壓力和動水壓力計算，完成水利工程渠道、管流、河道、溢流堰、閘孔過流能力驗算，過水?dāng)嗝嬖O(shè)計，消能設(shè)施設(shè)計，滲流計算，為學(xué)生日后繼續(xù)深造或從事水利工程設(shè)計、施工、監(jiān)理和項目管理等相關(guān)工作打下堅實的基礎(chǔ)。

二、水力學(xué)課程現(xiàn)狀及存在的問題

首先，課程公式推導(dǎo)內(nèi)容多、抽象概念多。水力學(xué)課程的先修課程包括高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程力學(xué)等，其課程內(nèi)容涉及較多公式推導(dǎo)，如連續(xù)性方程、能量方程等，均需應(yīng)用高數(shù)微積分及大學(xué)物理相關(guān)知識進行推導(dǎo)，部分學(xué)生不易理解。同時，課程抽象性較強，如連續(xù)性介質(zhì)、流線、跡線的概念，學(xué)生理解起來比較困難，不易區(qū)分。

其次，課程學(xué)時壓縮嚴(yán)重，課程互動減少。受專業(yè)培養(yǎng)方案限制，水力學(xué)課程學(xué)時壓縮嚴(yán)重，造成教師在單位學(xué)時需要講解的內(nèi)容增多，必然會在一定程度上精簡理論公式推導(dǎo)講解，或者在講解過程中加快節(jié)奏，不利于學(xué)生理解，且與學(xué)生的互動頻率減少，不能及時觀察學(xué)生掌握知識點的情況。

最后，學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不強，課程考核方法單一。學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不強，課前預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)完成度不高，有的學(xué)生抱著考試前突擊就可以通過考核的僥幸心理。部分學(xué)生課上注意力不集中，主動學(xué)習(xí)意識薄弱。此外，課程考核主要以期末考試為主，不能完整考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

三、水力學(xué)教學(xué)改革措施

（一）課堂教學(xué)改革

1.培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

興趣是求知的內(nèi)在動力，教師要采取各種方法培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，教師可以從大學(xué)生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽入手，讓學(xué)生利用水力學(xué)知識參與相關(guān)競賽，以賽帶學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生成功申報國家級大學(xué)生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目一項（水鬼清道夫裝置）。在項目完成過程中，學(xué)生撰寫參賽方案、制作實體模型，完成科研論文的撰寫，并應(yīng)用水力學(xué)課程知識，不斷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，最終解決問題。教師還可以結(jié)合各學(xué)?？佳姓n程真題講解，讓部分考研學(xué)生重視水力學(xué)課程。

2.教學(xué)內(nèi)容分解

水力學(xué)課程專業(yè)性和實踐性強，知識點雖多但具有系統(tǒng)性，課程可以分為靜力學(xué)模塊、動力學(xué)模塊及專業(yè)應(yīng)用模塊。根據(jù)不同章節(jié)知識特點，教師可以采用不同的教學(xué)方法。在授課過程中，教師可以將水力學(xué)課程內(nèi)容分成教師講解和學(xué)生自學(xué)兩個部分。對于章節(jié)的重要知識點，教師應(yīng)詳細講授；對于抽象概念，教師可以結(jié)合演示文稿、視頻、圖片等方法進行講解。例如，在講解拉格朗日法、歐拉法的區(qū)別聯(lián)系時，教師結(jié)合視頻講解質(zhì)點法、跟蹤法的釋義。

在公式推導(dǎo)中，教師可以使用板書講解，放慢授課速度，方便學(xué)生理解。例如，在講解水力學(xué)發(fā)展簡史時，教師先要求學(xué)生自學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生去圖書館閱讀文獻，最終撰寫水力學(xué)發(fā)展簡史相關(guān)概述。在作業(yè)講解時，教師可以隨機選取做得比較好的學(xué)生進行交流學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、語言表達能力，拓寬學(xué)生的做題思路。

3.引入工程實例講解

水力學(xué)課程的講授內(nèi)容比較枯燥，教師適當(dāng)引入生活中的日?，F(xiàn)象及設(shè)計院工程設(shè)計案例，能讓學(xué)生主動思考、探索問題。例如，在講解孔口、管嘴出流和有壓管流中，教師結(jié)合水泵工程、供水工程實例的可行性研究報告，講解簡單管道水力計算的基本類型及簡單管道水力計算的基本公式，引出復(fù)雜管道水力計算。在供水工程中往往會將許多管路組合稱為管網(wǎng)，管網(wǎng)內(nèi)各段的管徑根據(jù)流量和流速來決定。如果流量過大，則管徑小，相應(yīng)的工程造價會適當(dāng)降低；如果流速過大，會使得管道水頭損失增加，會增加水泵抽水及日常維護費用。學(xué)生理解經(jīng)濟流速概念后，能樹立節(jié)約意識。同時，教師可以結(jié)合生活實例。比如，虹吸現(xiàn)象為什么會發(fā)生，其原理是什么，利用能量方程如何解釋。工程實例及日?，F(xiàn)象能夠加深學(xué)生對理論知識的理解，并在一定程度上拓寬學(xué)生的知識面，為學(xué)生學(xué)習(xí)水工建筑物、水閘內(nèi)內(nèi)容設(shè)計打下專業(yè)基礎(chǔ)。

4.教學(xué)方式多樣化

針對水力學(xué)課程特點，教師采用教師講授、案例教學(xué)、課堂討論、翻轉(zhuǎn)課堂、課內(nèi)實驗等教學(xué)方式，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。例如，在液體平衡微分方程的推導(dǎo)過程中，教師通過板書結(jié)合多媒體課件進行推導(dǎo)，適當(dāng)放慢推導(dǎo)速度，便于學(xué)生理解；在講解消能方式時，教師可以列舉學(xué)生畢業(yè)設(shè)計中消力池的計算內(nèi)容，讓學(xué)生充分理解消能知識在水利工程設(shè)計中的應(yīng)用。

5.充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，教師可以在學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺創(chuàng)建水力學(xué)課程資源，教師上傳講解視頻及相應(yīng)的演示文稿。經(jīng)過兩年的探索，課程資源不斷完善，包括電子教材、系數(shù)表格、測驗資料等。教師要及時批閱學(xué)生的作業(yè)，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并及時講解學(xué)生普遍存在的問題。另外，教師可以在水力學(xué)課程中設(shè)置課堂討論環(huán)節(jié)，學(xué)生以小組方式進行討論，在互動交流過程中，增強團隊意識。同時，教師可以利用學(xué)習(xí)通軟件進行課程測試，及時對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進行檢驗，還可以利用中國慕課網(wǎng)、智慧樹等教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺，拓寬學(xué)生的知識面。

6.融入思政元素

第一，結(jié)合通過水力學(xué)專家的故事，樹立工匠精神。在引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)水力學(xué)發(fā)展史知識點時，教師講解潘家錚平生事跡。潘家錚是中國著名水利水電工程專家、中國科學(xué)院院士、中國工程院院士。1950年，潘家錚畢業(yè)于浙江大學(xué)土木工程系，他以開發(fā)水電、實現(xiàn)西電東送為平生夙愿，主持了中國幾十座大壩的設(shè)計與建設(shè)，為三峽工程傾注了大量心血。通過學(xué)習(xí)水力學(xué)專家的故事，學(xué)生在日后工作中也能充分發(fā)揮精益求精、吃苦耐勞的精神，并將所學(xué)的水力學(xué)知識運用到水利工程建設(shè)中。

第二，結(jié)合學(xué)生身邊生活實例，感悟家國情懷。在靜水壓強及液體平衡微分方程及其規(guī)律講解中，教師引入萬米級別的載人潛水器的新聞播報：2020年11月10日北京時間17點左右，成功坐底10 909米的“奮斗者”號載人潛水器浮出水面，之后被回收至母船，10 909米也是我國載人潛水器最深紀(jì)錄。接著，教師提出問題：“為什么萬米級潛水器的研發(fā)這么困難？普通人一般可以潛到水下多少米？”強化學(xué)生的民族情懷，讓學(xué)生熱愛水利專業(yè)，并努力學(xué)好專業(yè)知識，樹立正確的事業(yè)觀，為祖國建設(shè)添磚加瓦。

第三，結(jié)合工程實例，引導(dǎo)學(xué)生保持嚴(yán)謹細心的習(xí)慣。教師列舉水利工程設(shè)計案例，能培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。例如，南水北調(diào)工程涉及諸多抽水泵站的工程、渠道輸水工程設(shè)計，為保證抽水本站和輸水管道的安全性，在設(shè)計過程中要注意水力計算的準(zhǔn)確性引導(dǎo)學(xué)生保持嚴(yán)謹細心的習(xí)慣。同時，在渠道設(shè)計中，學(xué)生需要不斷優(yōu)化設(shè)計渠道斷面，培養(yǎng)學(xué)生求實創(chuàng)新、追求卓越的意識。

（二）實踐教學(xué)改革

1.減少小組人數(shù)，提前學(xué)習(xí)實驗操作步驟

教師要改變分組人數(shù)，每小組人數(shù)限制在3～4人，可以每人操作一遍實驗平臺。為了保證能夠在有限時間內(nèi)正常操作完成實驗，教師可以提前將實驗原理、步驟、操作注意事項上傳至學(xué)習(xí)通平臺，并提前錄制課程實驗視頻上傳至水力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程相關(guān)實驗內(nèi)，要求學(xué)生提前完成實驗理論和操作的學(xué)習(xí)內(nèi)容，保證每個學(xué)生在做實驗前都能說清實驗原理、實驗步驟、實驗注意事項。實驗課程開始時，教師簡單演示后，學(xué)生自行操作實驗平臺，節(jié)省學(xué)生理解實驗的時間，保證更多學(xué)生能參與實驗全程。

2.利用水力學(xué)虛擬仿真平臺，拓寬實驗渠道

受課程學(xué)時限制，課堂上可以完成的實驗有限，不能涵蓋所有知識，教師可以充分利用虛擬仿真平臺，拓寬學(xué)生的實驗渠道，鍛煉學(xué)生思考問題能力和解決問題能力。例如，在棱柱體渠道水面線實驗教學(xué)中，學(xué)生利用仿真平臺模擬進行實驗操作及數(shù)據(jù)處理。在模擬成績合格的基礎(chǔ)上，學(xué)生進入水力學(xué)實驗室真正進行水面曲線實驗操作，將平臺數(shù)據(jù)與實操數(shù)據(jù)對比，找出實驗操作存在的不足，分析數(shù)據(jù)不一致的可能原因。

3.在非授課時間開啟水力學(xué)實驗室，增加學(xué)生學(xué)習(xí)機會

教師根據(jù)自身情況及水力學(xué)實驗室排課情況，可以在每月定期開放水力學(xué)實驗室，讓有興趣的學(xué)生可以進入實驗室。如果進入實驗室的人數(shù)較多，學(xué)生可以輔助教師進行實驗室管理，保證實驗安全有序，在反復(fù)實驗的基礎(chǔ)上鞏固理論知識。

4.注重實習(xí)基地建設(shè)

學(xué)校應(yīng)擴大實習(xí)基地范圍，與企事業(yè)單位保持密切溝通，保證能將一線的工程實例、前沿的專業(yè)知識傳遞給學(xué)生。例如，吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院與北京燕波工程有限公司簽署校企合作協(xié)議，學(xué)生利用假期進入公司進行短期實習(xí)，了解課程知識在水利工程中的實際應(yīng)用，進而產(chǎn)生更加強烈的學(xué)習(xí)欲望和學(xué)習(xí)熱情。

（三）考核方式改革

考核是衡量教師教學(xué)水平及學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要手段，傳統(tǒng)的考核以期末考試為主，學(xué)生往往不注重平時的學(xué)習(xí)，在期末考試前突擊復(fù)習(xí)。這樣的考核方式容易導(dǎo)致學(xué)生的課程知識掌握不扎實，很難達到教學(xué)目標(biāo)。依據(jù)水力學(xué)課程教學(xué)大綱要求，考核方式改革應(yīng)著重強調(diào)水力學(xué)課程過程考核。過程考核占總成績的50%，考核內(nèi)容包括課堂討論、作業(yè)、測試、自主學(xué)習(xí)、實驗操作等方面。

通過水力學(xué)課程改革，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率明顯提高，參與度增加，互動增多；學(xué)生參與專業(yè)競賽、教師科研項目明顯增加；課程考核不及格情況明顯下降，學(xué)生能夠達到水力學(xué)課程要求的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)；將思政元素潤物細無聲地融入水力學(xué)課程教學(xué)，使學(xué)生全面發(fā)展，樹立正確的價值觀、職業(yè)觀，成為合格的社會主義建設(shè)者和接班人。

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基金項目：2022年吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院課程改革項目“水力學(xué)”，項目編號：KCGGLX-119。

（作者單位：吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院機械與土木工程學(xué)院）