基于项目式教学模式在水力学课程中的探索与应用

李方红+李铎+燕良东

摘要：水力学课程是一门专业基础课，也是一门技术型的课程。为了提高教学效果和学生学习的主动性，本文将项目式教学模式在恒定液体的能量方程部分进行了探索与应用；阐述了项目教学模式在本课程中应用的特点，结果证明项目式教学模式是可取的。

关键词：项目式教学；水力学；能量方程；喷灌

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）41-0178-02

水力学课程是一门基础课，也是一门技术性课程，是本校水文与水资源工程专业、地下水科学与工程专业的专业基础课，该课程在整个专业学习环节中具重要性。水力学是研究以水为代表的液体的宏观机械运动规律，及其在工程技术中的应用，有很强的实践性，在工程中（修筑水坝、输水管道、修建桥梁、地下铁道等）有广泛的应用。水资源紧缺的情况下，推广的节水灌溉技术中的滴灌、微喷灌、渗灌、喷灌等灌水技术中也需要解决一系列的水力学问题，要计算水管路中的流量、流速、水压和水头损失，同时要选择合适的水泵、合理的水源等一系列的水力计算的问题，本文利用所学知识把喷灌工程的应用引入到课程中来。

传统授课过程中，教师基本上都是按照教材的目录章节将知识点一点一点地分块讲解，没有注重知识点的系统性和周密性，学生们的运用能力和实际技能的掌握程度将无法体现，课堂教学环节就是“我讲你听，满堂灌”，甚至填鸭式的课堂讲授，而学生采取全盘机械接受，甚至死记硬背的学习方式。考试成绩几乎是唯一衡量学生学习效果的有效依据，这样的教学环节只适合应试而不适合专业人才的培养。为了将所学知识活学活用，将项目式教学模式引入到水力学课程教学过程中非常必要，这种教学模式有助于提高教学质量。

一、概述

项目教学是一种行为引导式的教学模式，是在教学过程中教师、学生一起实施具体的项目工作，其教学目标、教学任务和教学目的是与具体项目相结合的一种教学方法，是以培养实用性人才为目的教学模式，主张学生进行自主的学习，通过自己的探索找到学习乐趣和解决问题的方法与思路。随着社会的发展，对技能型人才的需求迅速扩大，为了使学生在离开校园后更适应社会，教师急需改变传统的教学模式。项目教学法中，教师需要根据教学内容精心设计出知识比较系统，学生可讨论、查阅的问题链，引导学生将理论知识应用于实际工程中，从而对理论知识获取到新的认知和体会，同时也增强了学生的自信心，实施项目教学法对学生在社会实践中具有指导意义。

二、研究内容

结合本校水文与水资源工程专业，通过对水力学教学大纲分析得出：水静力学（大气压强、相对压强、绝对压强、重力作用下静水压强的基本公式、测压管水头为常数）、水动力学中的基本概念（欧拉法、拉格朗日法、恒定流、非恒定流、均匀流、非均匀流、渐变流、急变流、过水断面、流量、断面平均流速等），连续性方程（A1v1=A2v2，A代表过水断面，v代表断面平均流速）、伯努利方程（在不可压缩理想流体恒定流情况下，微小流束内不同的过水断面上，单位重量液体具有的机械能保持守恒）和动量方程（单位时间内，所研究六段通过下游断面流出的动量和通过上有断面流入的动量之差等于作用于总流流段上的所有外力的矢量和）等三大方程的适用条件（流动必须是恒定流，并且流体是不可压缩的、作用于流体上的质量力只有重力、所取的上下游两个断面应在渐变流段中，以符合断面上测压管水头等于常数这一条件、在所取的两个过水断面之间，流量保持不变，其间没有流量的汇入与分出）及其实际应用，是该课程要掌握的核心内容。

本次教学中将实际液体能量方程的内容用项目教学模式的思路融入教学环节，通过教师的讲解、引导，学生们通过分析、讨论来掌握这部分知识点。

三、实例研究

1.教学基础。对伯努利方程中的水力要素：位置水头、压强水头、测压管水头、流速水头、沿程水头损失、局部水头损失等以及水泵的扬程、流量、有效功率、允许真空值等概念已进行了基础性的讲解，学生对实际项目中拟解决的参数已熟练掌握。

2.项目的引出及教学思路。通过实际生活中的一些图片、视频来启发引导学生去思考、发现与该部分所授内容紧密相关的实际工程，课下需要学生查阅资料、相互讨论来列出一部分相关项目以及哪些方面可通过水力学知识解决。课堂上教师根据课程的授课计划及教学安排来确定一类项目，学生再分析需要考虑的问题，环环相扣，课堂气氛活跃，通过分析讨论，理论联系实际，使学生对所学知识点能系统地消化，达到教学的目的。本次授课以校园草坪的喷灌工程设计为例，学生通过查阅资料会发现：草坪每次需要喷多少水、每次喷多少时间、一年需要喷洒多少次、管網如何布设、每个喷头正常工作需要多大的压力，整个系统的水头损失如何计算、需要多大功率的水泵才能保证整个系统的正常运行、对水质有哪些要求、这项工程要花多少钱、大概工期等等一系列的问题都会出来，要解决这些问题需要对实际液体的能量方程以及水泵水力计算进行系统讲解，并联系到了农田水利学、工程经济学等相关课程的专业课程，既体现了水力学课程是一门基础课，又体现了水力学课程是一门技术性的课程。教学思路及课程安排见图1。

3.教学效果。项目教学法，在教学方法和教学效果上都具有很多特点。项目教学模式注重培养学生的知识运用能力，要求学生们不仅要掌握基础知识还要应用到实际问题中，解决实际问题；项目教学模式，要求教师在教学过程中必须注意结合内容与实际，通过学生独立思考、小组讨论、教师引导等方式达到其教学效果；项目教学模式通过教师的引导、学生的讨论，培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，避免在日后的学习、应用中犯同样的错误。通过该喷灌工程的介绍，学生明白了知识点的有效性和实用性，同时也了解到项目的实施有可行性研究、项目设计、施工、管理运行等阶段，通过该项目教学法激发了学生的积极性、主动性和创新性，使学生对实际工程的具体实施有了较具体、系统的了解。

4.项目教学模式的教学反思。教学改革的环节要进行不断的反思和评价，才能保证改革的成效。本次授课存在以下不足：①项目教学模式是从课程第二章的中间引入的，可能有一部分同学对这种教学模式有点不适应，影响总体成效；②部分同学思维还停留在部分专业基础课的学习方法上。今后的教学全过程中急需加强和调动“以学生为主”的课堂氛围，让学生积极主动参与分析讨论；③本次成绩主要是学生课堂表现和考试成绩两部分综合评价的，但有些同学在进行小组分析讨论时不善于发表意见，但课下付出多。因此，今后成绩的综合评定需加入小组成员的自评和互评部分的成绩；④由于受教学大纲和课程实际学时的限制，还需要将授课内容进行提炼和总结。

每一种教学改革的进行，都需要不断的探索、实践和反思，因此在教学中要不断摸索实践，努力使项目教学模式在水力学课程中能取得显著的成效。

四、结束语

随着社会对人才的要求越来越高，项目教学法在水力学课程中的应用，不仅可以提高学生学习的主动性和积极性，而且能加深对该课程重点内容与实际相结合的理解，明白了所学知识必有所用之地，也能提高学生学习的主动性。

项目教学法对工科教学有着重要作用和深远影响，在今后的课程教学中，应积极应用项目教学法到其他专业课程中，从而提高学生的综合学习能力，促进我国教育事业的发展。

参考文献：

[1]李晓晔.试析项目教学法在计算机教学中的探索与应用[J].通讯世界，2015，（09）：248-249.

[2]王奇岩，王巍.项目教学在中职计算机教学中的应用研究[J].现代交际，2014，（11）：159-159.endprint