给排水科学与工程专业《水力学》课程教与学的思考

来源:用户上传      作者:焦朋朋 王满堂 郭双祯

　　【摘 要】水力学是给排水科学与工程专业的一门专业基础课，课程内容具有概念多、公式多、推导多、计算难的特点。通过分析水力学课程教学的存在的问题，结合水力学课程授课对象的特点，需要在教学中不断提升教师的专业素养，增强课堂教学的形式与方法的多样性，提高学生学习的兴趣，引导学生自主学习，优化课程考核方式，加强过程考核，督促学生学好水力学课程，为后续其他专业课程的学习奠定良好的基础。
　　【关键词】给排水科学与工程;水力学;教学改革
　　【中图分类号】G642.4       【文献标识码】A
　　【文章編号】2095-3089（2019）23-0019-01
　　《水力学》是给排水科学与工程专业的核心课程之一[1]。该课程的主要任务是使学生掌握流体运动的一般规律和有关的基本概念、基本原理、基本方法和一定的数值计算及实验技能，培养学生能够较好地分析和解决本专业中涉及水力学问题的能力，为学习专业课程、从事专业技术工作或进行科学研究打下坚实的基础。根据《高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范》的要求，给排水科学与工程专业本科学生需要学习水静力学、水动力学、水头损失、有压流动、明渠流动及渗流这六大部分的知识内容，共有28个知识点，其中需要掌握的知识点有18个，需要熟悉的知识点有8个，剩余为需要了解的知识点，核心学时为40个学时[2]。对于水力学实验要求的知识技能点共有7个，其中需要掌握的有4个，熟悉的有2个，了解的有1个。从对知识点与知识技能点的要求上不难看出《水力学》课程在给排水科学与工程专业的重要性。
　　《水力学》课程具有概念多、公式多、推导多、计算难等特点[3，4]。作为应用型本科高校给排水与工程专业的学生，毕业后多在生产、建设、管理和服务第一线工作，因此需要具备识别和判断复杂给排水工程问题并能运用基本原理证实解决复杂给排水工程问题方案的能力。而通过《水力学》课程的学习能够培养学生的问题分析与研究的相关能力。但是鉴于《水力学》课程的特点，学生普遍反映比较难学;又由于实习实验课时安排得比较少，学生对一些内容也觉得抽象难以理解。对于给排水与工程专业的专任教师与学生来讲，如何讲授与学习好《水力学》课程是一个值得认真思考的问题。
　　一、《水力学》教学存在的问题
　　1.《水力学》课程软硬件不足。
　　给排水科学与工程专业相较于土木类其他专业属于小专业，具有给排水专业教育背景的老师数量不足;以枣庄学院为例给排水专业共有专任教师14名，其中具有给排水专业背景的老师有4名，比例为28.6%。具有工程经验的老师仅有1名，比例为7.14%。在这样的师资条件下，实现应用型人才的培养目标难度非常大。对于《水力学》课程来讲，非专业背景的老师讲授，很难有效的结合给排水科学与工程的专业特点及实际工程案例进行教学。另外，水力学课程设置有实践教学环节，根据《高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范》的要求，水力学实验至少要设置7个实验，其中学生掌握的有4个，熟悉的有2个，了解的有1个。但是由于实验室的条件的限制，能够开起来的实验与《高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范》要求开设的实验有较大的差异。即便能够开设的实验，也因实验设备数量的限制，学生只能5-7人一组共用同台仪器，这也造成了学生动手实践能力不足，阻碍了《水力学》课程目标的达成。
　　2.授课内容多，形式单一。
　　《水力学》课程有28个知识点需要向学生讲授，而对应的课时只有40课时，也就是说每个知识点需要1.43个课时，但是《水力学》课程的每个知识点基本都需要从基本概念开始讲起，需要向学生讲授关于公式的推导及应用条件，并且需要讲解例题以加深对课堂知识的理解与掌握，这都使得课堂授课内容变的冗长，学生难以消化掌握。另外，《水力学》课程老师强调理论讲解，多采用课堂讲授的教学形式，形式过于单一，导致学生对水力学兴趣不大。
　　3.学生基础薄弱，主动性不足。
　　对于地方应用型高校来讲，学生生源质量难以与重点高校的生源相媲美，学生基础相对薄弱，学习的主动性不足。以流体平衡微分方程的推导为例，学生普遍反映听不懂，究其原因不难发现学生的高等数学知识掌握不牢，对于微分的基本原理及运算过程不清楚，导致对流体平衡微分方程难以理解。学生明知自己基础薄弱，而课外不主动学习自我提高，仅靠课堂的时间与老师的讲解把所有的问题弄清楚、学明白非常不现实。《水力学》课程前后知识点相关性非常强，前期基础不扎实，后续章节知识点的掌握也就无从谈起了。另外，学生很少做笔记，多数学生不参与课堂互动，老师抛出的问题学生不主动回答。每节课上老师都会问“是否有不明白的地方”、“自己课下学习时，有问题随时与老师沟通”，但是很少有学生会反馈，整个学习过程，学生在被动的学习，缺少学习的热情。
　　4.考核方式灵活性不足。
　　《水力学》课程考核制度不完善，期末考试在总成绩中所占的比重过大，学生只注重期末的考试成绩。平时成绩占比过低造成学生普遍不重视平时成绩，导致学生主动思考、质疑和探索知识的动力不足。经常逃课的学生考前突击，往往也有机可乘，蒙混过关。这更加降低了学生上课的积极性，也极大地挫伤了教师讲课的热情，严重影响了教学效果。
　　二、课程教学改革思路
　　基于以上水力学课程教与学存在的问题，欲实现给排水科学与工程专业人才培养目标的实现，笔者认为应从以下方面着手进行水力学课程改革：
　　1.提升软件质量，补充硬件数量。
　　针对专业背景老师数量不足的情况，加快非给排水科学与工程专业背景老师的培养，组织相关老师到设计院或施工单位进行交流学习，着重提高老师理论实践相结合的能力，以便于老师在讲课过程中向学生传授《水力学》课程的精髓，以加强学生对《水力学》的学习。针对实验仪器设备不足及与《高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范》的要求存在偏差的问题，加强水力学实验室建设，有序购置或更新必需的实验设备，以满足《水力学》课程实验的需求，从而为提高学生动手能力和对《水力学》理论知识的理解奠定基础。 　　2.合理优化授课内容，丰富课堂教学形式。
　　在满足《高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范》的要求知识点的前提下，对学生需要掌握的知识点进行重点讲解，对于要求学生了解的知识点，如孔口与管嘴与明渠非均匀流的基本概念与水面曲线分析，不再在课堂上讲解，而作为自学的内容让学生自学。对于需要学生熟悉的知识点，例如压强的计算标准和度量单位、液柱式测压计，液体的相对平衡，紊流的脉动值与时均法值、圆管中的紊流运动，梯形断面渠道的水力最优断面等内容，在水力学课程第一次上课时，将学生分成若干小组，每一小组分配一个知识点，由小组全体成员共同学习、讨论并制作相关内容的课件，待到教学内容讲解到该知识点时，从相关小组随机抽取一名学生向全体同学讲解，并根据其讲解情况，进行无记名评分。通过这种翻转课堂的形式丰富课堂教学形式。充分利用多媒体丰富教学，进一步优化制作多媒体课件、做到图文并茂，适当穿插图片、录像等影像资料，吸引学生的注意力。例如在介绍层流与紊流的流态时，通过让学生观察录像实验中水的流动变化，直观感受分层流和紊流，以加深对相关知识点的理解掌握。另外，可以充分借助中国大学MOOC平台上的资源，在课堂上引入线上学习的形式，与学生共同聆听名师授课，提升学生的新鲜感，促进学生对《水力学》课程的学习。
　　3.引导督促学生主动学习，打牢基础。
　　对于给排水科学与工程专业，《水力学》课程的授课对象为大学二年级的学生，多数为个性张扬、风格迥异的00后，他们成长在互联网时代，多数人对于游戏的热情高于学习的热情，加之《水力学》课程的难度，容易让学生产生厌学的念头，因此非常有必要引导督促学生主动学习，从基础学习。强调《水力学》课程对于给排水科学与工程专业的重要性。同时，强调《水力学》是学生将来考研继续深造学习的一门重要专业课。另外，强调习题对于掌握知识的重要性，通过习题力学、练习不仅帮助学生复习巩固所学知识、打牢基础，并且培养学生分析、解决问题的能力。
　　4.加强过程考核，规避“突击通过”。
　　完善《水力学》课程考核制度，降低期末考试在总成绩中所占比重，从而规避学生通过考前突击的方式通过考试。加强过程考核，将学习态度、道德修养、课堂参与度、作业完成情况、习题练习情况、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。设置期中考试，并将期中考试成绩按一定比例计入总成绩，从而进一步督促学生加强《水力学》课程的学习。
　　三、结语
　　《水力学》课程对与给排水专业学生来讲，是一门非常重要的专业基础课。在理论教学过程中，应以给排水科学与工程专业国家质量标准和高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范的基本要求为指导，以教学研究与教学改革为引领，针对教学内容与当代大学生的性格特点设计多样的授课方式，采用灵活多变的教学方法来激发学生的学习兴趣。不断提高教师素养，自身做到对给排水科学与工程专业知识的真懂真会，努力提升自身工程实践能力水平，以便向学生传授《水力学》课程的精髓。老师以身作则，主动引导并督促学生对《水力学》的学习，真正提高学生观察问题、分析问题和解决问题的能力。
　　参考文献
　　[1]教育部.《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》，2019年.
　　[2]高等学校给水排水工程学科专业指导委员会编，《高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范》[M].中国建筑工业出版社出版，2012年.
　　[3]朱永英，凌晨，崔春东，孟宪浩，李智.基于能力培养的水力学教学方式改革探讨[J].科技创新导报，2018，（31）：139-140.
　　[4]陈弘，马玉莹，郭小英，王丽珍，郭凤清.基于MOOC的混合式水力学课程评价方法研究[J].科技视界，2018，20：80-81.
　　通讯作者简介：焦朋朋（1985-），男，汉族，山东德州人，博士研究生，讲师，研究方向：水污染治理。
　　资助项目：山东省本科教学改革项目“以区域经济发展为导向的地方应用型高校新工科人才培养模式改革探索——以土木工程专业为例”（编號：10904201803）;教育部高等学校给排水科学与工程专业指导分委员会项目“工科视阈下基于OBE理念的给排水科学与工程应用型人才培养模式探索与实践”（项目编号GPSJZW2019-37）;枣庄学院“枣庄学院土木工程专业群建设经费”（编号：2018ZJUZYJS004）;枣庄学院水质工程教学团队建设经费。
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