水力学与桥涵水文教学资源库建设的研究

于洪江 李小伟 李力

【摘要】本文通过对国内高等院校及德国马格德堡大学水力学与桥涵水文教学资源库、教学实践进行了充分调研，从教学资源库建设的思路、内容、资源库的持续更新等方面，对高职水力学与桥涵水文教学资源库的建设进行了研究。

【关键词】水力学与桥涵水文；教学资源库；建设

由于水力学与桥涵水文运用的数学、力学知识多，涉及的流动现象抽象复杂，在教学中师生们普遍反映这门课程“教师难教，学生难学”。近年来，很多高校的该门课程教学资源建设简单化，致使网络及现代教学设施大量低效率利用，严重阻碍了教育信息化的发展。因此，建设和应用好水力学与桥涵水文的课程资源库，并充分利用现代化的教育技术手段，可以弥补传统教学模式带来的不足，大大提高该课程教学效果。

一、教学资源库的建设思路

以满足高等院校水力學与桥涵水文课程的教师和学生、社会学习者的专业需求为宗旨，按照“整体、先进、共享、服务”的原则，深入企业和院校调研。依据企业的人才需求，高职道路桥梁工程技术专业的人才培养目标，通过收集整理、购买引进、自主开发等多种方式，建设原始素材库；按照学科性、适用性、易用性原则循序渐进地建设成品素材库；立足课堂教学完善课程资源库，建设代表高职水力学与桥涵水文教学改革特色和水平的标志性教学资源库，并通过网络信息技术，为我院和其他高职院校师生、企业和社会学习者提供资料检索、信息查询、资料下载、教学指导、学习咨询、就业支持等服务，建成后的教学资源库须建立共享、运营机制，持续更新发展，以提高人才培养质量，增强社会服务能力。

二、教学资源库内容

教学资源库的内容包括：教学文件；法律法规、规范标准；教学设计；纪录片、教学视频、动画素材；施工图纸、图片；实习、试验、实训；工程案例；模型室建设；习题、试题库；精品课程网络平台建设等十个方面。

（一）教学文件

收集教育部、教委、学院的相关文件，道路与桥梁工程技术专业的人才培养方案、课程标准等。

（二）法律法规、规范、标准

《中华人民共和国安全生产法》、《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国公路法》等法律。建设工程质量管理条例等法规。现行公路工程水文勘测设计规范、公路桥涵施工技术规范、公路工程地质勘察规范、公路桥涵设计通用规范、公路涵洞设计细则、公路圬工桥涵设计规范、公路桥涵地基与基础设计规范、公路工程质量检验评定标准等。有关地方标准、工程定额等及其电子文本。

（三）教学设计

1.课程标准

课程标准是课程的性质、目标、内容、实施建议的教学指导性文件，开发具有普适性的课程标准，为课程建设和教学实施提供基本框架方案，同时，为具备区域或行业特色的院校留出特色空间。

2.教学设计

（1）明确实践教学与理论教学的关系。理论教学和实践教学必须统一于培养目标，基础理论教学达到“必须、够用”，实践教学达到“必须、实用”，它们一定是以同一的现实需求为“度”。实践教学与理论教学必须相互结合和渗透。

（2）构建完善的水力学与桥涵水文实践教学体系。在制订教学计划时，对实习、实训、毕业设计、顶岗实习等实践性教学环节进行全面的、系统的优化与完善，明确各实践教学环节在总体培养目标中的作用。把专业基础课程和专业课程与实践教学有机融合在一起，逐步形成完善的、能够体现基础性、系统性、实践性和现代性教学内容的高职水力学与桥涵水文实践教学体系。

（3）结合工程实际开发课程设计项目。根据教学对象和教学目标，确定合适的教学起点与终点，将教学诸要素有序、系统地优化安排。例如，教师给出当地一条河流的水文地质特征，要求学生根据所学的水文地质相关知识，设计一座桥梁（包括桥位选择、设计流量的计算、基础埋置深度的计算、桥面和引导路堤最低标高的确定等），可以将桥涵设计，桥涵水力水文、工程地质等专业性的知识综合运用于教学中，利于知识的传授，效果颇佳。

3.教材选用

选用国家级规划教材或编写具有高职特色和符合高级应用技术人才培养目标的水力学与桥涵水文相关教材，收集相关的参考文献。

4.编写教学大纲、教案，制作相应课件

课程教学大纲、教案及大多数学习单元应在全国范围内具有普适性，个别学习单元可兼顾课程建设院校的区域或行业特色，另外也将收集行业企业相关的培训课程大纲及其培训学习单元纳入其中。

以学习单元为单位开发配套的教学课件，为学习者服务，帮助学习者更好的融入课堂，理解知识，更好的完成学习任务。

5.课程负责人说课

收集整理课程负责人说课的PPT，为课程建设和实施提供参考。

（四）纪录片、教学视频、动画素材

以学习单元为单位开发配套的教学录像，收集整理了中国水文、明渠均匀流、消能、长江与黄河、水循环等核心内容的记录片、教学视频。帮助学习者更好地理解专业基础知识，有效地完成学习任务。

研制各类展示桥涵水力水文教学内容的动画教学资源，动画作品涵盖课程10个以上的知识点。

（五）施工图纸、图片

典型的特大桥、大桥、中桥、小桥、各种类型的涵洞的全套施工图纸各至少1套。桥涵施工机械设备、施工现场、生产场景、生产过程、试验室、项目经理部、基地实习实训照片等，德国的马格德堡水桥见图1所示。

（六）实习、实验、实训

1.根据课程内容安排学生到施工现场参观实习

与当地知名的大型桥涵施工企业进行合作，紧密联系，为学生创造良好的实习基地，收集合作的桥涵施工企业的企业名单及简介，在水力学与桥涵水文的课程教学中，对均匀流、非均匀流、水跌、水跃、消能设施、桥位选择等，安排学生到野外现场参观实习，现场讲解均匀流、非均匀流、水跌、水跃、消能设施的特点、桥位选择注意事项等知识。

2.加强实验实训课的教学

在实验教学方面，编写实验教学指导书，合理安排实验教学内容，有计划地开设相关实验项目，收集学生的试验报告和原始记录。

（七）工程案例

收集整理均匀流、非均匀流、桥位选择、桥梁墩台基础埋深、桥梁冲刷等典型工程案例，包括成功与不足之处，并与国内知名桥涵施工企业的网站实现链接。

例如：（1）重庆大渡口区伏牛溪大桥在4～5跨之间跨越伏牛溪河，伏牛溪河宽约7.8米，属于小支流河道。非洪水暴发期，河水深度约为0.4～1.0米。洪水暴发期，由于上游来水较大，河道常常被灌满，水深可达4米以上，但洪水期时间较短，一般在每年七八月份发生。施工单位在修施工便道时顺着伏牛溪河并排埋设了两根直径2米的临时钢筋混凝土管涵排水。原施工方案是修建简支板桥跨越伏牛溪河，然后在桥上搭设满堂支架，支撑现浇箱梁模板。监理人员通过认真熟悉设计图纸，多次深入现场实地勘察，了解该区域内伏牛溪河的地质水文情况，包括历史水文情况、平时水位、涨水水位，涨水时间，洪水泄洪等情况，查阅了施工图纸，分析了桥梁支架受力状况，经过深入细致地调查分析工作，对该段桥梁支架所受恒载、活载和偶然荷载进行了分析，并进行了初步验算，认识到采用修建便桥方式，造价较高，工期长、安全风险较大。提出了更加优化的建议，即采用已埋设的临时过水管涵替代支承便桥，现场施工时埋设的涵管为Ⅱ级管，涵管上方回填3米厚碾压密实的砂石层，在砂石层上方再浇筑0.15米厚C20素混凝土找平垫层，然后搭设现浇箱梁支架，涵管承受的土压力和支架等荷载达到149.9kN/m2，大于Ⅱ级管裂纹荷载134kN/m2。为弥补涵管开裂造成不利影响，监理提出在涵管内径处加入竖向钢管支撑，钢管支撑横向间距与立杆横向步距一致为0.6米。支撑顶部采用方木和涵管接触并抵紧，底部采用可调底座。同时要求在洪水汛期到来之前，完成第该联现浇箱梁的结构施工，拆除模板支架及临时管涵，恢复河道原来的状况，保证泄洪安全。该方案具有施工周期短、施工容易、受力情况较好、造价低、拆除恢复容易等特点。

（2）重庆大渡口区伏牛溪大桥4～6跨高大模板支架所处的水文情况、地质地形情况、周边环境非常复杂，场地存在地下障碍及重大危险设施，支架搭设安全风险非常大，这种情形在全国的桥梁工程中都很少见，其中支架南侧有拦油池坝，是为防止输油管燃油泄漏，顺伏牛溪河水漂流，引发火灾蔓延而设置的。部分支架搭设在混凝土拦油池壁斜坡上，拦油池坡角为30度，该处满堂支架高达30米，支架地基处理不当，很容易滑落至拦油池中，造成支架垮塌引发安全事故。

采用池壁梯道植筋基础的方法，为保证支架能够在坝体面上搭设，需在坝面上设置混凝土台阶。台阶尺寸为0.7×0.4米，每一台阶上下各植入一排直径12毫米的HRB335钢筋，植入深度不小于15d（d为钢筋公称直径），植筋间距0.15米，植筋孔洞大小适宜、植筋胶能有效填充孔洞，植筋后对植筋锚固强度进行拉拔试验，拉拔试验合格。台阶面纵向等间距布置5根直径10毫米的HPB300水平钢筋，水平钢筋与植入钢筋用扎丝梅花型绑扎。拦油池斜坡面上的污泥、杂物、粉尘必须清理干净，安装模板浇筑C30钢筋混凝土台阶，并对混凝土台阶进行抗滑移验算，确保斜坡上支架的安全，成功地解决了在坡度为30度的河道拦油（汽、柴油）池混凝土壁上架设支架技术疑难问题。

（八）水力学与桥涵水文模型室建设

结合道桥专业的特点建设好水力学与桥涵水文模型室，在学院内建一包含路、桥、涵洞、护坡、水沟等实体模型，供道桥专业学生学习。

德国马格德堡大学水力学与桥涵水文试验室，模拟建了一条河流，可以控制河流的水流状况，分析不同水流情况下河床的特征，以及对桥梁的影响，该模型直观、形象，切合实际，可以让学生学到较多的水力学与水文学相关知识，见图2所示。

（九）习题、试题库

建设好习题、试题库及编写公平、公正、公开的考核评价标准。以学习单元为单位开发配套的测试习题，帮助学习者完成单元学习后进行学习测试和评价，试题库不少于10套试卷。

（十）精品课程网络平台建设

充分发挥精品课程网络平台的优势，对各个模块做到精益求精，及时进行资料的上传和更新，可推荐精品课程链接入库，所推荐的课程必须是国家级、省级以上精品课程和部分优秀院级精品课程。

三、资源库的持续更新

为保证专业教學资源库的可持续发展，按照共建共享、边建边用的原则，创建资源库平台运行管理和更新维护机制，确保教学资源持续更新满足教学需求和技术发展的需要。通过校企合作和市场化运作，共同探讨资源库可持续的、良好的运行机制。

四、小结

水力学与桥涵水文教学资源库的建设是十分必要和重要的，需要清楚地明白建设的思路、内容，激发课程组全体教师不断参与教学资源库建设的积极性与动态更新，做到精益求精、共建共享，对教师的教学和学生掌握水力学与桥涵水文的相关知识具有很大的帮助。

参考文献

[1]张志宏，王冲，邓辉.流体力学教学资源库的建设与应用[J].黑龙江教育，2015（09）.