水利工程案例在数学教学中的应用——评《水利数学》

李桂艳

赵红革，黄建国 主编黄河水利出版社出版

水利工程建设不仅需要专业的理论支撑，也需要极强的实践能力，而这都离不开数学专业知识的应用。 在水利工程专业教学中，数学也起着重要作用，大部分水利高职院校将《水利数学》纳入其教学体系。 由赵红革、黄建国主编，黄河水利出版社出版的《水利数学》一书，对于水利工程中所涉及的基础数学知识都有详细讲解，有原理介绍，也有数学建模等实际应用方法。

该书分为十三个项目：项目一介绍函数的连续性判断、无穷量的比较等内容，并展示了MATLAB 的应用；项目二为导数与微分，讲解函数求导法则、函数微分法则以及如何利用MATLAB 求导等；项目三为导数的应用，包括洛必达法则、函数的单调性以及如何求解极值等；项目四为不定积分，主要讲解换元积分以及分部积分法；项目五为定积分求解方法；项目六为定积分应用，主要用于求解平面图形面积、旋转体体积以及弧长、函数平均值等；项目七为多元函数的微积分，主要介绍二元函数求偏导和全微分，并对复合函数求偏导、隐函数求偏导以及二重积分等内容作了补充说明；项目八为常微分方程，解释了一阶微分方程以及二阶及以上高阶微分方程的解法；项目九为无穷级数，包括数项级数、幂级数的敛散判别以及函数的展开；项目十为线性代数，包括行列式求解、矩阵变换以及方程组求解；项目十一介绍向量以及空间几何相关知识；项目十二为概率论，揭示随机事件的概率分布，并介绍了大数定律等数学定理；项目十三为数理统计，主要介绍区间估计以及假设检验相关知识。

水利工程是利国利民的民生项目，在设计与施工时各项数据必须极为精确，正是这样严谨的设计态度，才使得我国的水利工程项目功能完善、效果卓越。 从数学角度来看，水利工程项目从设计到施工都有严谨的数字记录，且数学理论与工程实践深度结合，水利专业知识与数学原理的融合尤为密切。 因此，将水利工程项目作为数学教学研究案例十分普遍。 通常认为，数学教学的最好效果便是使其理论知识能够与实践应用相结合；对实际案例进行研究能够更好地分析其中的理论知识，突出理论知识的实际应用重点，从而促进数学教学的改革，使数学研究更加结合实际，其教学方向能够更加专业化、功能化、实用化。 总之，水利工程案例在数学教学中的应用具有重要作用。

在实际教学过程中，数学教学应针对各专业的不同特点和要求做出不同的教学设计，水利数学教学也是如此，将专业课的理论知识融入其中进行数学教学，才能达到良好的教学目的。 在水利工程专业的数学教学中，教师可将水利基础知识与数学教学内容相结合进行讲解。 例如，教师可选取水利工程实例，通过工程项目中的具体专业问题，对其中蕴含的数学知识进行分析，这种将水利专业问题转化为数学问题的做法极为实用，不仅能够促进学生对水利专业知识掌握的熟练程度，也能够加深其对数学知识的了解，使得学生更加深刻地理解水利专业知识的复杂性和综合性。 水利专业的数学课教师可结合《水利数学》一书的理论知识，将水利工程实例中的数学原理与水利专业理论相结合，把枯燥的理论与实际案例相联系，促进学生对数学专业知识的理解。 数学中的诸多理论在水利工程项目的应用中都有着具体的指向，如概率论与数理统计的相关理论可应用于水文环境，在水文资料收集、水质评价以及暴雨洪水等灾害预测和降水量估算等方面发挥重要作用；矩阵、线性方程组等知识可用于力学结构的分析，在水利工程设计中，对重力坝、管道、护坡、闸室等都需要进行严格的受力分析；函数、微积分以及MATLAB 程序等数学理论在水利工程项目中也发挥着重要作用。

在水利专业的数学教学中，将水利专业知识与数学知识相结合，对传统的教学模式进行创新，数学教师在传授理论知识的过程中应谨记以学生为课堂主体的教学理念，引导学生对数学知识的实际应用进行训练，这也是将水利工程案例引入数学教学的必要性所在。 总之，在水利专业的数学教学过程中，选择实际案例作为学习研究内容，可以加深学生对于数学知识的理解，提高学生将数学原理应用于实际工程项目的能力，从而为我国的水利事业培养优秀的高素质人才。

综上所述，在水利专业的数学教学中，引入实际工程案例进行分析研究是水利数学教学的有效方法，也是极为可行的教学手段。 《水利数学》一书对各项数学原理做了详细介绍，内容极为全面，同时还讨论了数学建模在水利工程中的应用，真正做到了理论与实践的完美结合，具有极高的实用价值，是水利工程事业发展进步的重要理论支撑。