应用型本科土木类专业水力学教学方法改革探索与实践

李敏 北京科技大学天津学院

引言

力学是各类工程技术的发展支柱，在培养学生工程实践能力和创新意识方面起着“地基”和“桥梁”的作用。“水力学”是力学的一个分支，是高等工科院校土木、环境、机械等诸多专业都需要掌握的一门重要技术基础课。

水力学是以水为对象，主要研究水的宏观机械运动规律及其在工程技术中的应用。课程具有较强的理论性与实践性，最终是要为相应的工程领域服务，所以该课程是一门以实用为目的的应用型课程，应以培养学生的实际应用能力为目标，这是社会发展的需要。

1 水力学教学改革的背景

目前国内高校水力学教学普遍面临着教学课时数减少，教学内容不变、甚至略有增加，教学要求不断提高的困难。另外，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，难以培养学生的应用能力，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。在现有条件下，如何针对课程的特点和学生的接受能力，遵循知识发展规律，探索与实践形式新、效果好的教学方法，已成为高校教师必须进行研究的课题。

在学习的过程中，“水力学”与其他各门力学课程一样，一直以来都是学生认为最为难学的课程之一：一是概念不易理解，二是公式记不住，三是考试成绩不理想，四是知识掌握不透彻[2]。由于学生刚刚开始接触具体工程实际问题，同时又需要具备综合分析和处理实际问题的能力，因此出现学生学习的积极性不高等问题。根据以人才培养为根本、以提高质量为核心的本科教学理念，大学教育需要培养既具有坚实的基础理论，同时又具有创新思想和较强实际应用能力的创新型人才。因此，开展以面向实际应用能力培养为目标的“水力学”课程教学改革与实践的意义重大。

2 凸显应用能力培养的水力学教学方法改革

探索教改新思路，优化“水力学”理论教学内容，重视理论基础，理论与实践并重，引入并拓展学生积极尝试分析、解决水力学常见的问题，初步形成以面向实际应用能力培养为目标的水力学课程教学创新模式，教育引导学生成长为具有创新应用能力的人才。

教学改革不能停留在对这门课程某个教学内容和方法细枝末节的改进，必须从改革课程体系入手，把教学作为一个完整的有机整体来考虑，特别是对于具有较强理论性与实践性的水力学课程来说，如何建立多元化的理论与实践并重的新模式，是值得我们不断深入探究的课题。在今后的教学实践中，我们以增强学生的实际应用能力为目标，为提高水力学的教学质量，从教学内容、教学方法、考核方式等方面进行了一些教学改革的研究与实践，具体研究内容包括以下部分：

(1）优化教学内容，加强理论教学与工程实际问题的联系。整理现有水力学课程的教学资料和考核模式，完善教学大纲、试题库，规范教学文件，形成系统、完整的教学内容和教学体系，改革实践教学方法，强化水力学课程实践环节，培养学生对工程实际问题的应用能力，制定一套新的着重培养学生实际应用能力的课程方案，编写课程大纲及讲义。

(2）改进教学方法，营造生动活泼的实践类教学氛围。教学过程中主动开展教书育人工作，结合课堂教学内容，介绍一些“水力学”方面科学家的生平事迹，让学生了解他们的成长过程、生活经历、研究问题的方法、科学作风和学术上的成就，激发学生的学习热情和创新动力。

(3）改革教学手段，合理利用多媒体教学。改革课堂教学手段。增加在线开放课程，将部分教学内容以及公式推导详细过程加到在线开放课程中，不再利用课堂时间进行讲解，学生可在课下自行预习和复习公式推导过程，加强自主学习，这样有利于学生反复学习和琢磨，同时节省了课堂时间，可分配到实践课时。增加学生在课堂上的主观能动性，增加教师在课堂上的引导作用，以提问、讨论、随堂测验等形式，检查课下学习效果和课上所学内容。这种形式改变了学生被动接受问题，而转变为主动搜索并总结已学知识点，找出自身学习漏洞。将一些与实践相关的理论内容放到具体工程中讲解，边讲解，边实验，这样更会提高学生对理论和实践的理解，也避免理论知识在课堂和实践时的重复讲解。

(4）创新实践方法。改革课堂教学学时分配。我校该课程学时为48学时，理论讲解学时较多，没有应用学时。经过课堂教学内容和形式的改革，重新分配课堂教学学时与实践教学学时的比例，减少纯理论教学学时，增加实践学时。把原有的48学时理论教学优化为32学时理论教学+16学时实践教学，真正达到理论教学和实践教学的完美结合。

在实践教学中，结合各设计规范，带领学生针对不同地点、不同风格的建筑进行实地测量，比较不同管材对输水管道的影响，选用合适的管材；基于水力学理论知识，选择合适的公式进行输水管道水头损失的水力计算，并提出相应减少水头损失的优化改良方案。研究输水过程中产生的水击，以及水击的危害和防护等一系列运行过程中出现的问题，并提出相应的优化改良方案，保证输水系统安全稳定地运行，总结成功经验，推动典型案例快速推广。

(5）完善考核方式，注重实际应用能力的培养。考核是考察教师教学水平及学生学习成效的有效手段，是多元化教学方式的有力辅助，也是整个教学过程中不可缺少的重要环节。为辅助多元化教学方式的运用与实施，水力学教学评价考核应该全面、综合，既要有标准化的考试考核学生对知识体系的掌握程度，又要有过程化的测评，重视考核学生的综合能力。过程性要贯穿整个教学过程，随机灵活考察学生的学习过程及学习效果。打破以往以期末考试为主的考核方式，在教学过程中穿插课后作业、课堂测验、工程实践等各种考核方式，督促学生注重课程的学习过程。同时鼓励学生参与教学、工程实践和科研工作，并给予相应的加分奖励等。从学习态度、知识掌握、应用能力等多个方面综合评定学生课程成绩。

此次教改在总结前人研究经验的基础上，打破传统的纯理论教学，减少理论部分教学学时，带领学生走出课堂，加大学生实践环节的力度，着重培养学生的测量能力、计算能力、解决实际工程问题的能力。针对大口径长距离输水工程在规划设计、运行管理中出现的问题，采用查找资料与理论分析相结合的研究方法，结合具体的典型工程案例，找出长距离输水管道出现问题的原因，提出解决措施，为解决相关的工程问题提供相关的技术参考。另外，正确处理好教学与科研的关系，以科研带动教学，提高学生的实践能力。

3 结束语

“教学有法，教无定法。”按照应用型人才的培养目标，对学生的基础、需求做出全面分析，因材施教。在传统教学方法中充分运用多媒体教学、案例教学、在线开放课程，以工程问题的分析为驱动，充分利用课上、课下时间，做到全方位立体化教学，定能实现“强基础，重应用”的人才培养目标。