水力学课程思政实现途径探索与实践

张磊　刘宇丽　郭竟

摘  要  从思政元素的挖掘、教师思政理念的提升、教学方法的改革三方面进行水力学课程思政实现途径探索与实践，为专业课程融入思政教育提供参考。

关键词  水力学；课程思政；思政元素

中图分类号：G641    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2024）08-0082-03

0  引言

水力学课程主要研究水在管道和渠道中的流动特点和机械运动规律。课程的专业教学目标是使学生获得水力学基本概念、基本理论和水力计算方法，具有一定的解决相关水利工程问题的能力[1]。课程的思政目标是通过对我国水力学发展史的介绍，激发学生的爱国情怀和大国自信；通过水力学经典理论的讲授和著名科学家科研典故的介绍，培养学生追求真理的精神；通过水力学经典公式的推导，培养学生科学的逻辑思维能力；通过优秀工程案例启智，帮助学生建立工程思维，引导学生深刻理解与认识所学专业对国家水利和给排水建设的重要意义；通过实验环节，培养学生动手能力和认真负责的科学作风；让专业教学与思政教学有效衔接，形成专业课与思政课同向同行的育人格局[2]。

1  挖掘思政教学元素

整合专业内容和思政育人素材，形成与教学内容对应的思政案例。本文以吴维等主编的第三版《水力学》教材为例，这本教材共分为九章，分章节探讨如何将思政元素融入教学内容。

第一章：绪论

教师在授课过程中可以引入水力学发展史和都江堰、三峡大坝等水利工程，水力学的发展史也是人类征服自然的斗争史，这些古代和现代著名的大型水利工程就是人们利用智慧所取得的伟大成就，让学生对课程产生浓厚兴趣的同时，还可以增强学生的情感共鸣，培养学生的大国自信和工匠精神。

第二章：水静力学

教师在授课过程中可以尝试从几个方面引入思政元素。

首先，在水静力学基本方程式部分，采用理论与实验相结合的授课形式，将理论知识通过实验进行验证，帮助学生树立理论来源于实践的理念，激发其探索精神，培养实验过程和结果不弄虚作假的“敬业和诚信”的社会主义核心价值观。

其次，在压强分布规律部分，引入液压机，举例液压原理在生活中的应用，比如液压千斤顶和汽车的液压刹车系统，所有的液压机械都是根据帕斯卡定律进行的设计，帕斯卡也被称为“液压机之父”，让学生对科学家以及科学成果产生敬畏的同时，帮助他们树立用知识改变生活理念和崇尚科学的精神。

最后，在讲授液体作用在平面和曲面上作用力部分内容时，以板桥和石漫滩水库大坝失事的真实工程案例作为导入，通过失败工程案例的启示和经验教训，培养学生树立工程思维和工程质量意识，树立使命感和责任感，深刻认识到做任何工程尤其是惠国惠民的大工程，要严谨认真一丝不苟。

第三章：水动力学基础

自然界和实际工程中的水多数情况是流动的，因此要对水的运动规律进行研究。在讲解液体运动描述方法时引入科学家欧拉的事迹，他在双目完全失明的情况下仍然坚持科学研究，而且在研究资料被大火烧毁后，并没有气馁而是克服困难立即重新投入科学研究中，硕果累累，欧拉的一生就是追求科学真理的一生。通过对欧拉生平事迹的介绍，鼓励学生在生活和学习中都要不怕困难、勇于突破、挑战自我，培养学生为科学献身、追求真理的精神。

在讲解伯努利方程时，通过元流—总流、理想液体—实际液体、无能量输入输出—有能量输入输出的步步深入和公式推导过程的详细阐述，培养学生严谨治学的态度和科学的逻辑思维能力，每一个水力学研究成果的取得都离不开这种严密的公式推导和计算，这种态度和能力也是以后作为一个工程人员所必不可少的。此外，伯努利方程在实际生活中还有很多应用，比如飞机的起飞、消防车的高压水枪等，通过生活中的实际例子可以看出水力学知识的重要性，引导学生将理论和实践相结合。

第四章：相似原理和量纲分析

在模型律选择中只需要保证对流动起主要作用的力相似，这与辩证唯物主义哲学思想是相统一的，在追求真理和探索创新的过程中要抓事物的主要矛盾、解决关键问题。引入实验室已有的给水厂模型，结合实物模型加深學生对模型率的理解，明确科学研究对实际工程的重要指导意义。

第五章：水头损失

教师在授课过程中可以从几个方面引入思政元素。首先，在对测压管水头现象进行分析时，引导学生认识到在知识学习过程中只有善于分析、归纳与总结，能力才能得到提升。

其次，在对层流和紊流流态进行讲解时，引出应用液体流态的血压计发明故事，引导学生思考血压计是如何运用层流紊流特点测量血压的？血压计发明过程带给我们什么启示？鼓励学生要勇于实践，善于思考，具有探究精神。在介绍紊流相关知识时引入周培源院士事迹以及他的相关理论研究，周培源院士心系国家建设，在86岁高龄时还在为三峡工程建设进行实地考察，为国家水利事业作出了巨大贡献，这也是大国工匠精神的体现。

最后，沿程水头损失和流速的关系是经过达西·魏斯巴赫、雷诺等几代科学家的不懈努力才得出的，所以说水力学的发展史也是一部科学奋斗史。

第六章：有压管流

有压管流可以分成短管和长管，二者所侧重的水力问题不同。在短管应用研究中，要关注局损，进一步引出节能减排理念，并以节能减排为主题进行大学生创新创业项目训练，鼓励学生参与科学研究，启发学生创造力。长管重要的应用是城市管网设计，引入管网设计实例，让学生对专业核心知识有初步认识，对自己所要具备的本领有初步了解，认识到所学专业在国家和城市建设中的重要性，从而增强学生专业认同感和使命感。

第七章：明渠流动

四川都江堰、陕西郑国渠、广西灵渠作为秦国三大水利工程，被称为“世界奇观”，一直受到中外学者的关注，它们是中国古代人民对明渠流动规律的应用，是古代人民奋斗的成果，也是中华民族历史文明发展的见证。

明确水有多种流态，工程研究中一些情况下将其简化成均匀流，这种也是具体问题具体分析哲学思想的体现，启示学生在学习、工作中要把将事物的普遍性和特殊性相结合。

第八章：孔口、管嘴出流与堰流

在讲解相关知识时引入泄水闸孔、消防水枪这些案例，提升学生的感性认识，激发学习热情。孔口出流有两种出流形态，即自由出流和淹没出流，這两种形态的孔口流量公式从表面看形式是相同的，但公式中参数所代表的含义是不同的，这启发我们在分析问题时，不要流于表面，要深入研究事物发生的根本原因，具有透过现象看本质的哲学

思维。

第九章：渗流

达西定律揭示了渗流中能量损失和速度的关系，是科学家达西经过大量实验总结分析出的规律，这也正是实践出真知道理的体现，给水中的取水井也是渗流原理在实际工程中的应用，通过图片让学生进一步了解取水构筑物，让学生体会城市水系统规模的庞大，水资源的珍贵。

2  提升课程团队教师的思政理念

教师的教学水平将直接影响教学质量[3]，课程思政既是一种教育理念，也是一种思维方法[4]。专业教师在进行知识传授的同时，要积极转变育人观念，牢固树立育人理念，注重课堂教学价值引领，将加强大学生思政教育作为自己的重要责任。教师日常中应以身作则，用自己的言行感染学生。

为了进一步提高专业教师的政治素养，课程团队每学期至少2～3次组织专业教师到学校开设的思政课堂听课，开展专业课思政讨论会，派遣部分骨干教师参加思政教学会议进行培训学习。此外，团队要求授课教师提前15～20分钟到达上课地点，进行课前准备，与学生交流，以实际行动影响学生，帮助其培养严谨负责的工作品质。

3  改革教学方法

恰当合适的教学方法是融入思政的重要渠道，团队教师通过问题导向、案例分析、分组讨论、翻转课堂等多种方法开展水力学课程教学。

3.1  开展混合式教学

近年来，线上教学发展迅速，超星学习通、雨课堂等一大批线上教学工具得到普及，以线上教学工具辅助传统课堂教学不仅增加了课堂的趣味，而且以空间换时间，为思政的开展提供了较好的条件。在课程实施过程中，团队教师开发和建设线上学习资源，选取名校教师的水力学课程视频引入线上平台作为学生辅助学习资料，建立线上思政案例库，主要是将一些较长时间的典型工程、优秀人物案例视频放到线上平台，这样线下授课可以以阐述更为具体的小道理为主，有效地避免了课堂教学时间紧张的问题。

3.2  问题导向法教学

水力学知识中许多现象和公式是从日常生活中抽象、总结出来的[5]。

在教学过程中，教师收集生活中与水力学有关的现象，引导学生通过对生活案例的思考来理解水力学问题。在进行层流和紊流知识的讲解时，让学生思考生活中将白糖放入水中，如果不加处理等待其自然溶解可能需要数个小时，但是若轻轻搅动几秒钟，糖就会溶解，这是什么原因呢？

在进行明渠流动相关内容的讲解时，会涉及水在渠道内的设计流速，让学生思考在不同的水文期，水在河流中流动的速度是否一样，对河道的形态产生了什么影响？这对我们有什么启示？这些其实都是量变与质变哲学思想的一个体现，不淤、冲刷流速的规定本质上也是要把量变控制在一定的范围内，防止其超限改变原有的性质。

3.3  其他教学方法

水力学授课过程中，教师挑选工程、生活中与水力学有关的案例，引入课堂。

在讲解虹吸原理时，在课堂演示利用一根软管实现鱼缸的换水，在提高学生学习兴趣的同时增强学生对知识的理解和掌握。

在讲解伯努利方程中水泵安装问题时，将题目还原成一个工程中安装水泵的场景，引导学生通过伯努利方程相关知识解决这个工程问题，增强学生成就感和专业认同感，进行问题延展，引导学生思考工程中和生活中有哪些将能量充分利用降低能量损失的案例。

将教学班分成若干学习小组，安排学生通过查阅资料、小组讨论的形式分析相关案例机理，形成报告，在课堂中以学生主讲的形式呈现，实现课堂翻转，由教师进行总结和讲评，充分发挥学生的主观能动性，加强学生之间的交流与合作，提高学生团队的协作意识和自主解决分析问题能力。

4  结束语

本文通过对教学内容中思政元素的挖掘、教学团队思政理念的提升、教学方法的改革三个方面课程思政的探索与实践，构建具有一定特色的融入思政理念的水力学课程教学模式，有助于学生专业素养与道德素养的同步提高，达到教书育人的目的[6]。

5  参考文献

[1] 康华，田曦，李艳红，等.“水力学”课程教学中课程思政的探索与实践[J].科学咨询（教育科研），2021（1）：

59-60.

[2] 张凤，高东伟.专业课程与思政课程协同育人的对策思考[J].辽宁经济，2019（6）：80-81.

[3] 管瑶，贺兴宏.《水力学》课程建设探讨[J].开封教育学院学报，2019，39（7）：104-105.

[4] 陈海玉，徐福卫.理工科类专业课程如何实现“课程思政”的思考[J].教育教学论坛，2019（31）：221-222.

[5] 齐昕.《水力学》课程改革与实践[J].科技创新导报，

2017（27）：241-242.

[6] 兰雅梅，王世明，宋秋红，等.高校《工程流体力学》课程思政初探[J].教育教学论坛，2019（39）：46-47.

*项目来源：唐山市教育科学研究“十四五”规划2021年度课题“新工科背景下地方高校给排水科学与工程复合型人才培养探索与实践”（14521ZD37）；2022年度唐山学院教学改革研究与实践项目“思政教育融入水力学课程的探究与实践”（JG22237）。

作者简介：张磊、刘宇丽，讲师；郭竟，博士，讲师。