环境工程专业水力学教学改革探讨

王 振，范世锁，王 毅，樊 霆，汤 婕

（安徽农业大学 资源与环境学院，安徽 合肥 230036）

环境工程专业水力学教学改革探讨

王 振，范世锁，王 毅，樊 霆，汤 婕

（安徽农业大学 资源与环境学院，安徽 合肥 230036）

分析了水力学的课程特点及教学现状，以笔者自身的教学经验为基础，紧密围绕所在单位的办学定位，结合环境专业课程的需要，在教学内容及教学方法改革上进行了一系列的探讨，以期将该门课程的建设与改革引向深入，进而为其他相关的环境类专业课程奠定基础.

环境工程；水力学；教学改革

1 引言

水力学是一门专业技术基础课程，具有很强的理论性和实践性.对于环境工程专业的学生而言，可通过学习水力学，研究污染物在水体中混合输移的规律，为水质评价与预报、水质规划与管理、排污工程的规划设计以及水资源的合理提供基本依据[1].然而，由于该门课程具有理论内容多且涉及的概念较为抽象等特点，使得学生对该门课程的学习兴趣不大，学习水力学的积极性亦很低.鉴于此，结合所授专业特点对水力学课程的教学内容与教学方法进行优化，让理论性较强水力学课程变得生动、易理解，全面培养学生的学习兴趣，已成为水力学教学过程中值得思考的问题.

2 水力学课程的特点

水力学是力学的一个分支，其研究对象是液体（主要是水），研究内容主要包括液体的平衡规律及其运动规律两部分[2].在安徽农业大学资源与环境学院，水力学通常开设于环境工程专业的大二阶段.在教学过程中，大多数学生对水力学的评价是“难学”.之所以会有如此评价，主要是因为水力学具有以下特点：

2.1 理论性、逻辑性强

该课程涉及到了较多的理论与经验公式，这些公式都是在一定的前提条件下利用数学工具推导而得出的.上述公式的应用范围有严格的限定，推导过程亦非常严谨，进而使得水力学课程具有较强的理论性和逻辑性.

2.2 应用性、实践性强

水力学课程具有很强的应用性和实践性，该课程中的诸多知识点都是从实际生活和生产当中总结、抽象获得的，而得到的诸多理论公式和经验公式又可指导实际生产和生活中的诸多问题.另外，水力学课程作为一门专业技术基础课程，在水污染控制工程、给水工程和管网设计等后续环境工程专业课程中都有大量应用.

3 当前水力学教学过程中存在的弊端

当使用传统教学方法对环境工程专业的学生教授水力学时，主要存在以下弊端.

3.1 忽视实践、缺乏动手能力，实验教学类型单一

笔者在水力学教学过程中发现，学生普遍存在重理论学习轻实验操作的问题，此种学习态度和学习方法会直接影响到学生对该门课程的学习效果.另一方面，当前的实验课程主要以验证性实验为主，创新性和综合性试验项目却较为缺乏，此问题直接影响到了学生综合素质的培养[3].

3.2 课程教学方法呆板、学生思考空间不足

随着计算机技术的快速发展，多媒体教学迅速被高校广泛采用，水力学课程亦普遍使用多媒体的教学手段进行课堂授课.然而，很多教师在使用多媒体手段教授水力学的同时，却完全忽视或否定了传统的“黑板+粉笔”教学手段，没有将两种教学手段进行有机地结合，课程教学方法呆板，课堂内容枯燥无味，使很多学生在学习水力学时出现了“听课很累”的感觉.

3.3 教材体系与高校的办学定位不符

对于安徽农业大学这种农科类高校而言，其环境类专业应密切关注当前农村环境污染的热点问题，相关专业基础课程的讲授也应与上述热点相结合，体现出农科类高校水力学课程的特色.然而，通过笔者调研发现，大部分农科类高校（包括安徽农业大学）在选择水力学教材时，筛选标准和很多工科类高校雷同，并未体现出高校自身的办学特色[4].在授课过程中，教师使用的教案中的内容则是重演绎且详推导，相关知识点的应用则被弱化甚至被忽视.

3.4 教材内容与专业特色严重偏离

专业类别不同，水力学课程教学的侧重点亦应随之变化.譬如环境工程专业，学生一方面要着重掌握该门课程中的基本概念和理论，另一方面还应重点学习堰流、渗流和明渠均匀流等相关课程内容，教师亦要从专业角度结合实例进行阐述.目前国内的部分水力学教材在设定教学内容时，已经考虑到了不同专业之间的区别，但其内容与专业仍有所偏离，重点亦不够突出.

4 水力学改革的工作重点

笔者认为，对于安徽农业大学这种农科类高校而言，应从以下三个方面开展水力学教学改革工作：

（1）制订出适合农科类高校环境工程专业特点的水力学课程理论与实验教学体系；

（2）本着学生为主体、教师为主导的教育理念，引导和激发学生的学习主动性与创造性；

（3）丰富教学方法与手段，将多相专业知识能力进行糅合，以期提高学生的综合素质.

4.1 课堂教学的改革建议

4.1.1 改革教学内容

4.1.1.1 重视备课环节，严抓课堂教学

没有认真的备课，就不可能达到预期的课堂教学效果.在进行课堂教学之前，需细心准备教学过程中的各个细节，做到高标准、严要求，进而才能获得良好的教学效果.另一方面，课堂教学须严抓，教师在课堂教学过程中应突出教学重点，对重点内容要做到温故知新、巩固提高，使学生能够有的放矢，形成正确的思考和分析问题的思路.

4.1.1.2 结合环境专业特色调整和精简教学内容

作为农科类高校环境工程专业的一门专业技术基础课，水力学课程的基本理论部分可与其他工科专业相同，但其应用部分则应该充分结合本专业的特色，从教学内容、示例和习题等各个方面均应该有所侧重.另一方面，水力学的某些课程内容可在结合专业特色的基础上进行精简，为了能够更好地使该门课程与后续专业课程衔接，应使学生强化对课程中某些基本概念与原理的理解和应用，而对于上述概念和原理的数理论证过程，则可适当弱化.另外，对于一些与专业联系不紧密的内容，在授课过程中可将其删除.

4.1.1.3 精心筛选相关的示例和习题

为了提高课堂理论教学的效果，教师在授课过程中，应在讲述完一个知识点后辅以相应的典型示例以强化学生对相应知识点的理解和掌握程度，而在每一节/章结束后亦应选配适当数量的习题以巩固教学效果.在典型示例和习题的选配过程中，应注意：在结合环境工程专业特色的前提下，示例和习题应围绕相关的知识点逐步展开，且尽量结合生产或生活中的实际内容，以期使学生能够加深对相应知识点的理解程度，并能够将其灵活运用.

4.1.2 改革教学方法，丰富教学手段

4.1.2.1 教学方法多样化

在课堂教学过程中，教学方法应根据不同的教学内容而变化.例如，对于以公式推导为主的教学内容而言（如连续性方程、伯努利方程和动量方程等），“板书+讲授”便是一种适宜的教学方式，可使学生较为熟练地掌握相关公式的推导过程，在此过程中也有助于锻炼学生的思维能力以及分析问题的能力；而对于某些比较抽象的概念（如微团、流线、层流和湍流等），教师则宜以多媒体手段为主进行相应的动画演示，还可借助相关的装置进行实验演示，由此可使学生较为容易的接受和理解上述概念，使原本晦涩难懂的一些知识点变得通俗易懂[5].此外，在课堂教学过程中，教师还可根据实际情况尝试多种教学方法（如启发式教学、互动式教学等），将其与传统教学方法有机结合，从而有助于活跃课堂气氛，加大课堂教学容量，优化教学效果，提高学生学习该门课程的积极性.

4.1.2.2 课程评价与考核体系标准多样化

在传统的水力学教学过程中，授课教师通常会在课堂上布置一定量的水力学作业，随后定期将学生的作业收取以便进行检查和批改.这种方法具有诸多弊端，主要表现有：（1）教师与学生缺乏交流，使得教师无法及时且全面地了解学生对相关知识点的掌握情况；（2）作业返回后，学生并未对其中的错误予以足够的重视，且经常不予纠正；（3）部分学生以应付的心态完成作业，经常会出现抄袭以及提交延迟的现象；（4）教师的作业批改量较大，有时会出现作业返回不及时的情况.鉴于此，可将“面对面交流”式批改作业法[6]引入水力学的教学过程.此种方法首先要求学生在规定的时间里保质保量地完成作业，随后在教师的带领下组织学生进行交流，让学生根据教师的讲解互相检查作业；当学生的作业中出现错误时，可在相应的位置进行标注，以便提醒和督促学生改正；上述步骤完成后，学生再将作业交于教师，由教师详细检查和记录学生的作业完成情况.以此为前提，学生的作业完成情况便可作为其平时成绩的重要依据.此方法可使教师有充裕的时间与学生进行交流，也有利于学生对课堂内容进行及时的复习和巩固，抄袭和应付作业的现象可明显减少，教师作业批改量大、作业返回不及时的问题亦可得以缓解.另外，水力学课程传统的考试方式亟需变革，应结合环境工程专业特点，重点考察学生对水力学理论的应用.为此，该门课程的考核可采用多元化考试模式.教师在授课过程中，可将课程考核分为平时成绩和期末成绩2个部分.其中，期末考试可以采用多种考试形式，尽量将过去单纯的记忆、技巧性考试改为理解力、逻辑思维能力和创造能力等多种能力的考核.

4.2 实验教学的改革建议

实验教学是水力学课程的重要组成部分.应立足于环境工程专业的特点，并结合所在单位的实际情况，重点在实验教学和学生创新能力培养方面进行探索和改革实践.首先，应根据环境工程专业对水力学课程的要求及其侧重点，制定合理的实验教学大纲，形成基础性实验、综合性或设计性实验有机结合的实验教学体系；而后，在该体系之下，使学生一方面能够加深对水力学中相关基本概念和基本原理的理解和掌握，熟悉水力学基本实验仪器的使用方法，掌握基本的实验技能和科学实验的基本方法，另一方面还能够培养学生理论应用于实际的能力以及创新能力.为了进一步提高实验教学的效果，相关实验平台应激励学生提出新创意，自行设计并开发新的实验研究内容.

5 结论

笔者以本身的教学经验为基础，紧紧围绕安徽农业大学的办学定位，结合环境工程专业的课程需要，遵照边改革、边完善、边发展的原则，期望将水力学系列课程的建设与改革引向深入，为其他专业课程的学习奠定基础，最终实现真正的“因材施教”.

〔1〕刘晓东,姚琪,薛红琴,褚克坚,胡进.环境水力学反问题研究进展[J].水科学进展,2009,20(6):885-893.

〔2〕杨永全.现代工程水力学[J].西南民族学院学报(自然科学版),2001,27(3):253-257.

〔3〕赵明登,曾玉红,槐文信,詹才华,张晓元.水力学综合性设计性创新性实验系统研究与应用[J].高等理科教育,2010（6）:115-117.

〔4〕裴国霞.水力学课程教学模式的改革与实践[J].内蒙古农业大学学报(社会科学版),2000,2(3):39-41.

〔5〕胡光顺,叶延君.多媒体教学的利弊和应对策略[J].中国科技信息,2005（13）:481.

〔6〕周福美.让作业批语富有人性化[J].科技资讯,2012（06）: 228.

G642.0

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