《水力学》启发式教学模式的探索研究

杜春艳，余关龙，陈宏，沈小雄，张春财，韩振英，李梦成

摘要：《水力学》是水利工程和土木工程专业的基础核心课程，在学科体系中起着承上启下的关键作用，其工程应用的内容直接渗透到很多专业课程中，但其理论性很强，大部分内容抽象而复杂，传统的教学方法难以调动学生的积极性，学习效果较差。为了激发学生的学习兴趣，我们进行了多年启发式教学的相关实践，本论文从多年的启发式教学的实践中分析总结了一些颇有成效的方法和建议。

关键词：水力学；启发式；实践

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）46-0162-02

《水力学》是研究液体处于平衡状态和机械运动状态下的力学规律，探讨并应用这些规律解决工程实际问题的一门学科。它是水利大類和土木大类各专业程体系中的核心课程，作为学科的专业基础课，其工程应用的内容直接渗透到很多专业课程中，它对后续课程知识网络的构建起着中间桥梁的重要作用。同时，《水力学》是一门理论性很强的学科，其教学内容大部分抽象而复杂，传统的“注入式”教学方法，强调知识的灌输，学生容易形成死记硬背现象，不能发挥主动性，难以培养学生的创新能力，并且难以维持学生持久的学习兴趣，导致课堂教学效率较低。因此，在《水力学》课堂教学中，如何调动学生的积极性，让学生真正掌握好这门课程，为后续专业课的学习、解决实际工程中的水力学问题，获取新知识和进行科学研究打下坚实基础，是值得我们不断深入探究的课题。

随着知识经济的兴起，对创新型人才的需求日益迫切，“启发式”教学作为培养创新型人才的有效手段正被广泛地应用于教学实践[1]。“启发式”教学法正是取代“注入式”教学法的一种较成功的教学方法，其核心在于充分调动学生的积极性，使学生的思维变得活跃，形成探究的欲望，在课堂上启发学生独立思考，不断引导学生通过思维活动去理解教材，掌握知识和技能，从而找到解决问题的途径，并做到融会贯通，举一反三，其教学理念与《水力学》课程的教学目的亦不谋而合，因此，探索并将“启发式”教学模式应用于《水力学》课程教学中具有重要意义。本教学研究小组通过多年的教学实践研究，总结如下四方面的经验供探讨。

一、课堂教学多样化

《水力学》研究的是以水为代表的液体，由于水流运动多变，研究边界条件复杂，水力学基本理论通常借助许多假定来简化复杂的问题，因此公式中往往有许多系数待定，这给水力学教学带来许多学生难以理解、感到疑惑的地方，学生的学习的积极性不高。在课堂教学上，我们不再把现成的概念、结构和公式直接教给学生，而是重视学生内因的启动，重视学习研究和学习指导，重视学生整体素质的自主构建和协调发展[2]，具体采用了如下几种教学手段，穿插使用，有机结合。

1.构建存疑-探究-释疑的教学过程。这个过程的问题设计对老师提出了较高的要求。例如在讲解作用在平面上的静水总压力时，教师先把“静水奇象”的疑问抛给学生，学生带着好奇心将该节知识学完，然后再回到问题，最后自己解决问题。在讲能量方程虹吸管的应用时，先从学生小时候常玩的“虹吸管实验”引出问题：水为什么能源源不断地流出来？带着疑问学生学习探究的兴趣倍增，最后能量方程的应用让学生的疑问得到了彻底解答，纷纷表示，原来我们小时候就在进行科学实验啊。相信有这种启发后，学生对知识的掌握和记忆会更为深刻。

2.利用已学知识原理推导新公式。这个教学过程的设计主要应用于公式的推导中，公式的推导章节本身比较枯燥，学生容易走神，因此对于这些章节由老师将教学过程分段，并提示学生回顾旧知识，然后由学生们来推导新的结论。例如在推导动量方程的过程中，由学生根据中学所学的动能定理自己到黑板上将一个时间段内水流的动能的变化推导出来，大大提高了学生的教学参与度和学习的积极性。

3.对于较难理解的知识点，采用课堂教学+微课相结合的方式。微课由老师对某一个知识点结合实际现象和实际应用制成直观的小视频[3]。例如在讲解明渠非均匀流水面曲线的时候，先让学生通过微课观察不同类型的水面曲线，思考出现不同水面曲面的可能原因，然后讲解水面曲线的定性分析和定量计算，最后学生自己分析水面曲线的类型，结合微课观察到的结果，学生会恍然大悟，这个过程全程在调动学生的探索兴趣，取得了较好的教学效果。

4.留足课堂讨论时间。每一次课均留出10分钟左右的时间，让学生提出问题，现场解答问题，问题先由其他同学解答，解答不出再由老师引导解答。

二、实验教学多元化

目前大部分水力学实验室开设的实验多为验证性实验和演示型实验，实验内容相对较单一，限制了学生思考问题、分析问题和解决问题的能力，不利于学生素质和能力的培养，也不适应工程实际对工程技术人员的培养要求。

本教学研究小组进行了实验教学的改革，实验教学在传统的教学模式上增加了综合性实验和创新性实验[4]。综合性实验主要是集成了单一的实验内容，采用不同的实验方法和实验装置来进行实验，创新性实验主要是要求学生根据所学的知识，自主设计实验，可以利用现有的仪器装置，也可以自己组装实验装置，创新性实验可以得到学院和学校的经费支持，通过实验教学改革，提高了学生的实验动手能力和创新能力，取得了较好的成效。

三、课外实践工程化

水力学课程内容安排中实践性教学内容不太突出，习题和例题与工程实际联系不十分紧密，章节中相应的工程实例应用问题较少，也没有专门的课程设计或综合练习，对培养学生的综合分析能力及向工程设计过渡起不到积极作用。因此，培养学生解决实际问题的能力是当前水力学教学改革的重要任务之一。在学生进行实习和毕业设计的过程中，结合工程实际，与水力学相关的设计计算要求学生自主完成，对于提升学生对水力学知识在工程中的应用认识大有裨益。

四、考核方式灵活化

降低课程考试分数在总评中的比例，将课堂参与度、实验和实践教学环节进行量化考核并一并计入总成绩，提高学生的参与积极性和创新性。

实践表明，水力学启发式教学模式的应用大大提高了学生学习这门课程的兴趣，活跃了课堂教学氛围，激发了学生的创新思维，提高了学生实验动手操作技能和应用所学知识解决工程实际问题的能力。同时，水力学启发式教学是一个不断完善和探索的过程，在实践中不断积累好的模式，才能更好地提升教学效果。

参考文献：

[1]王志军.启发式教学——启动学生的创新思维[J].实验技术与管理，2008，25（12）：17-18.

[2]钟玉泉，彭健伯.问题激发教学法与大学生自主创新能力的培养[J].中国大学教学，2009，（7）：57-58.

[3]张志宏.微课：一种新型的学习资源[J].中国教育技术装备，2013，（20）：50-51.

[4]张弥左，王兆月，邢立军.构建实验教学新体系，培养学生的创新意识[J].实验室科学，2005，（7）：50-51.