基于卓越工程师培养的水力学课程教学改革探讨

张伟 汪爱河

【摘要】水力学是给排水科学与工程专业一门重要的专业基础课，针对水力学课程在课堂和实验教学中存在的问题，提出了水力学课程教学改革的背景与建设目标，介绍了水力学课程教学改革的内容和方法，对以卓越工程师培养为导向的给排水专业水力学课程教学改革与实践做了初步探讨和总结。

【关键词】卓越工程师； 水力学； 教学改革； 教学实践

【中图分类号】G719.21

张伟（ 1973～） ，男，博士，教授，主要从事水处理理论与技术研究。

通讯作者：汪爱河（1982～），男，在读博士

水力学（流体力学）是研究液体（流体）机械运动规律及其应用的一门科学，是水利、市政、土木、环境等相关专业的一门主干专业基础课程，理论性和工程实践性都很强。由于该课程紧密结合工程实际，基础概念和公式繁多，理论推导复杂，不少学生反映《水力学》是一门难学的课程，并且出现学生学习困难和积极性不高的问题。针对以上课程特点和教学中出现的问题，为了提高学生的学习兴趣并培养学生的实践能力和创新能力，对《水力学》课程进行教学改革是十分必要的。

一、水力学课程教学改革的背景

目前给排水科学与工程专业的人才培养模式、课程体系和教学内容虽然有所改变，但实践教学内容与实践方式与目前实际工作需要相差较远，学生的综合素质和社会责任感离我们提出的“卓越工程师”培养计划还有较大的差距。随着社会对应用型人才需求量地增大，培养具有实践能力和创新精神的卓越工程师人员成为地方高校的主要目标。这个培养目标的确立对地方高校学科建设和教学工作提出了新的要求。水力学作为给排水专业的重要专业基础课，在给排水本科专业的培养方案中被列为必修的学科基础主干课程，是学生从基础课学习过渡到专业课学习的重要纽带。目前这门课程从教学内容、课程体系到教学方法、教学手段都与当前发展形势很不适应，与培养具有实践能力和创新性人才的要求产生了明显冲突。例如，教学内容不能随着学科的发展而及时调整和更新；课程教学方法落后并导致课堂理论教学与实践教学环节严重脱节。这些都严重影响到《水力学》课程教学的开展，因此，进行基于卓越工程师培养的课程教学改革刻不容缓。

二、水力学课程教学改革的内容与方法

（一）教学改革的内容

第一，改革课堂教学内容。（1）精选教材，优化课堂讲课内容。目前，水力学教材种类繁多，各学校各专业学时数不同，各专业侧重点也不同，选择适用于本专业的教材就显得尤为重要。另外，把水力学最新成果引进课程内容。为了扩大学生的知识面，培养学生的创新能力，在讲授水力学内容的同时，可联系其他一些学科领域。如在讲授层流、紊流时可联系心脑血管疾病的成因及其如何防治，这样既可增加学生的学习兴趣，又培养了学生的创新意识。（2）理论联系实际，更新教学内容。水力学是一门实践性很强的课程，主要有两大部分内容，一部分是基础理论，另外一部分是基础理论在工程实际中的应用。

根据学以致用的培养原则，突出以培养学生能力为主来进行课程的项目化改革，结合实际工程，重新构建水力学课程“项目化、任务型”的教学内容，通过解决问题来使学生掌握理论知识，使教学内容具有针对性和适用性，使课程内容与实际水利工程的要求一体化，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，使课堂教学质量和效益得到更大幅度的提高。

在教学过程中可以做这样的尝试：（1）适当压缩该部分的理论授课时间，以多媒体或模型的形式演示水工模型，如果有条件也可以以动画的形式模拟水流；（2）突出应用，做综合练习，练习涉及管道水流、渠道水流和堰流或闸孔出流，将整个知识体系系统化地运用，发挥学生的主观能动性。

第二，改革课堂教学方法，积极实施启发式、互动式教学。为使学生注意听讲和主动思考问题，可采用教师主讲、课堂讨论、案例教学、主题讲座、小组讨论相结合的方法，并经常将每节课的最后5分钟留作专题讨论，真正形成互动式、研究式教学氛围，使学生增强敢想、敢问及敢于动手实践的信心和勇气。经常听取学生的意见，达到双向交流，保证教学相长。

第三，改革课堂教学手段。装备完善的多媒体教室，鼓励任课教师自编电子教案及CAI 课件。将文本、声音、图片、动画、幻灯、投影、录音、录像等综合运用于课堂教学，把一些抽象的很难用语言来描述的水流现象和实验过程，通过音像资料来呈现给学生，有助于学生对一些比较抽象的水力学现象的理解；或将某些课放到实验室去讲，边演示、边讲解，这样既增加了学生的兴趣，又促进了学生对一些基本概念的理解。

（ 二） 教学改革的手段与方法

1.改变传统的大合班教学模式。根据《水力学》课程的两条教学主线的内容和要求不同，第一条主线水力学基本原理和基本理论部分是课程的基础和骨架，虽然对于不同专业技术基础知识的薄厚要求可能不一样，但同样要坚实和牢固。因此第一条主线所涉及的内容从教学模式上讲可以将给排水专业和其他专业进行合班教学将理论知识进行整合决出共性强化概念，避免因专业分班课引起的课堂教学内容循环重复。但是《水力学》课程的第二条教学内容是关于基本原理应用，就应该对不同专业在教学内容上侧重点不同，在讲授其在工程实际中的应用时应有所突出，有侧重点地讲授，能够使不同专业的学生了解到该课程在自己行业的应用，拉近与学生的距离，让学生做到有的放矢滞着问题去听课。因此，对于工程水力学应用部分，从教学模式上讲，应将不同专业进行分班级教学，结合各个专业的特点和需求，选择有针对性的教学内容进行授课，进而提高学生的学习积极性和课堂教学效果。

2.改变传统的教学方法。将传统的“教学资源导向型”教学方法向“能力训练导向型”教学方法转变，其实质就是要发挥学生的主观能动性，提高学生的动手实践能力并培养其创新意识。因此，在教学环节上应该始终注重理论联系工程实际，以探讨和启发性思维的开放式教学为主，通过问题讲义的方式，针对具体的工程问题进行讲解和讨论。同时注重学生对知识原理的理解和应用，尽量通过工程实例并结合知识内容解释在现实生活中所出现的水力学现象，这样不但可以加深学生对水力学基本理论的理解，同时又培养了学生发现问题和解决问题的能力。

3.以卓越工程师培养为导向的教学内容设置。水力学基本原理、工程水力学、水力学实验原理是《水力学》课程的三大组成部分，其关注的重点各有不同和侧重。面对水力学课程庞大的体系必须根据不同专业的特点与专业培养要求对课程体系进行科学设计，对课程内容进行合理取舍。如。对于给排水专业的学生， 以明渠水力学、有压管道非恒定流、堰流和闸孔出流为教学重点，使学生可以对已建成的管、渠、水处理建筑物进行合理的计算与设计。在完善课堂教学内容的同时，还需要增加实践教学环节的比重。这样不但可以通过理论去指导学生的实践学习，而且可以通过实践促进学生对理论知识的理解。

4.教学方法多元化，创造灵活多变的课堂教学。传统的教学方法是教师通过板书给学生传播信息，该方法显然较费时间而且效果差。有些水流运动的变化过程用静态图形是无法表现的，如水跃、流线、水击传播过程等。多媒体教学可以充分演示局部水流现象，还可以展现实际工程中的水流现象加底流消能、堰流及闸孔出流等，增加了学生对相关原理的理解，又增加了感性认识，同时节约了教学时数，扩大了知识的信息量，可谓一举多得。但是纯粹的多媒体教学存在师生之间互动少、信息停留时间短、跳跃性强等缺点。特别是水力学中大量的公式推导和画图，如静压强分布图、压力体图、水面线、总水头线及测压管水头线等内容，在应用多媒体教学时学生不易理解或印象不深。笔者在教学过程中将多媒体课件、黑板板书、实物和模型教学方法紧密结合，取得了良好的教学效果。例如在教学中讲到毕托管的测速原理时，将毕托管带入课堂，让学生有充分的感性认识。在公式推导过程中采用黑板板书，给学生带来直观的心理感受。

在传统的教学过程中，师生往往习惯于“灌输式”教学方法。在这种教学方法中，无法充分调动学生的主观能动性，学生作为教学过程的客体，处于被动地位，提不起学习和讨论的兴趣，影响教学效果。因此，在课堂教学环节中应增加学生参与环节，在课堂上采用学生讲课、讨论、提问等方式，这样可增加学生的参与意识、活跃气氛，提高学生分析问题和解决问题的能力。例如，在明渠恒定均匀流的水力计算这一章，其研究内容较简单，又是实际生活中常见的水工建筑物形式，学生有一定的感性认识，适合采用自学与讨论的课堂教学模式。

三、结语

总之，通过教改实践，笔者认为水力学教学改革势在必行。只有转变观念，不断创新课堂教学方法和实验手段，让学生主动参与到课堂中，理论联系实际，学以致用，才能达到提高学生利用水力学知识解决实际问题能力的教学目标。这为高校向社会输送具有创新意识和实践能力的复合型给排水人才打下了基础。同时还认识到，必须要不断加强《水力学》课程教学改革方案的实施，在实践过程中不断完善教学方法。这就要求教师不但要重视课堂教学并能熟练应用灵活多样的教学方法，还要在实践中不断提高完善教学内容、教学组织和教学方法。

参考文献

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