《水力学》课程的特点及教学改革的思考

□ 余周武

《水力学》课程的特点及教学改革的思考

□ 余周武

《水力学》是研究液体机械运动规律及其应用的一门科学。广泛应用于水利、土木、环保、化工、机械等许多工程部门。掌握水力学知识是从事这些行业的工程技术人员必备的基本要求。对于水利专业来说，《水力学》是一门重要的职业基础课程，是工程技术人员的“必备本领”，有着举足轻重的地位。

一、《水力学》课程的一些基本特点

在高职教学中，《水力学》课程教学以培养高等技术应用性人才为根本任务，以适应社会就业为导向，以培养技术应用能力和职业素质为主线。教学改革要做到正确处理理论与实践、知识与能力的关系，突出能力培养，强化基本技能的训练。要使教师便于施教、学生易于掌握，总结其一些特点，找到突破口，有的放矢，是十分必要的。根据本人的教学经验，我认为本课程有以下几个突出特点：

（一）“水力学”的真正含义。水利工程专业力学知识共涉及五门：理论力学、结构力学、材料力学、土力学和水力学。前面四门力学符合学生对“力学”的基本认识，即对物体分析研究受力，是以物理力学为基础发展起来的。由于学生在高中阶段有一定基础，这样学习起来就不会有陌生感。而《水力学》则不然，它研究水的作用力的内容相对较少，而更多的内容是关于水的机械运动规律，主要培养学生具有挡水建筑物、输水建筑物、泄水建筑物设计、进行水力计算的基本技能和能力。如能量问题、流速、流量问题等。因而从这个意义上来说，《水力学》涉及内容更多，范围更广，它完全不同于以前的力学的思维方法和教学方式，也可以说它与其他力学联系较少，具有更大的独立性。

可以形象地说，《水力学》是一门“水物理学”。对这一点，我们教师应在思想上加深认识，探讨适宜于《水力学》的新教法，真正做到对症下药。

（二）抽象、经验公式多。学生学习时普遍反映《水力学》太抽象，难于理解。我认为有以下几点原因：

1.它不同于以前的力学思维。《水力学》更多象是一种“水物理学”，由“静”到“动”；由“力”到“能量”；由“水流特点”到“过水能力”；由“自然条件”到“人为因素”，内容庞杂。

2.理论公式条件多。水的运动规律受地形、地质、地势等自然界条件以及人为条件的影响。而这些条件又是千变万化，纷繁复杂的，因而理论公式中含有的参数多，且有一定的适用范围。例如水的沿程能量损失hf的计算公式，要分四种情况，考虑参数11个，查阅3个表格，每个参数又要根据不同情况选取、计算。这样无疑大大增加了学习难度。

3.经验公式多。这是《水力学》有别于其他力学的最大特点。由于影响水的运动规律的因素太多，人们根据实践总结的很多公式理论尚不成熟，只能作为一种经验公式应用，因而没有严格的理论推导，“拿来就用”这也不适于学生的习惯思维。如计算沿程水头损失hf，对于工业用的各种管道，用摩迪图查得的沿程水头损失系数λ值所计算的成果与实际情况较为符合，而水利工程中常见的各种管道和天然河道，目前还没有较完善的表面粗糙均匀化的当量粗糙度资料，所以只能用经验公式来确定沿程水头损失hf。其中较著名的就有谢才公式。

这些公式的得来，其中最主要的就是通过做实验，从中总结出规律，得出解决相似问题的经验公式。这即是人们所说的“实验水力学”。

（三）工程实践性强。人类的发展史也是一部治理洪水、防洪兴利的历史。千百年来，人们对水流运动规律的探索经历了实践——理论——实践的过程。《水力学》的知识是人们在生产生活实践中探索总结出来的，它是一门专业理论性和实践性都较强的技术基础课。学好《水力学》知识要为水利工程的各类水工建筑物设计、进行水力计算打下坚实的理论基础，要使学生具备理论联系实际、解决实际问题的动手操作能力，这样必须经过具体的理论联系实际的系统训练。因此，在进行《水力学》课程理论教学的同时，加强《水力学》课程的实践教学，将各类水流运动的基本规律和实际工程及相关学科有机地联系起来，真正做到将所学知识准确地运用到实际当中去。

二、《水力学》教学改革中应重点抓住的几个方面

根据对高职高专学生的培养目标和实际要求，当前各水利高职院校对《水力学》课程的设置方法及教学内容不断进行了大量有益的探索和改革。我们的总的目标是进一步加强实践性教学环节和强化对高职技术人才实际动手能力的培养。结合我院近年来在《水力学》课程教学中取得的一些成功经验，我认为应重点抓住以下几个方面：

（一）精简理论性教学内容。前几年高职院校所用《水力学》教材多是因循本科教材，沿用本科教学模式，特别是教材中存在大量公式的理论推导。重理论轻实践，过多而繁琐的公式推导不仅对学生的基础知识提出了不切实际的要求，而且由于高职教育改革增加实践课时压缩理论课时也使得这一教学目标难以实现。因此，围绕“必须、够用”的原则，我们组织骨干教师对《水力学》教材重新编写，在教学中精简理论性教学内容，对一些公式做到让学生“会用、能用”。例如在新的《水力学》教材中，对静水压强的分布规律由简单的力学分析得出，删除了本科中“三元——二元——一元”的基础理论模式；对水动力学的三大方程直接从物理学的基本定理和定律入手推导：从质量守恒原理推导连续性方程；从动能定理推导能量方程；从动量定律推导动量方程。实践证明，这种模式既节省课时，又符合当前教学改革的目标，教学效果良好。

（二）注重实践性教学改革探索。水利高职人才培养目标是从事各种水利工程的勘测、规划、设计、施工、管理等工作的高技术应用型人才。用人单位对毕业生的要求往往是走出校门即能上岗，胜任岗位工作。因此，有较强的实践能力和过硬的动手本领是高职毕业生在人才市场竞争中取胜的关键。《水力学》实践性教学改革应重点抓好以下几个方面：

1.上好实验课。水力学实验可以起到理论教学无法替代的作用。直观演示水力现象，如层流和紊流；验证抽象的理论，如水头损失大小。这样变抽象为直观，变复杂为简单，可以激发出学生的学习兴趣。

我们的目的是要让学生通过水力学实验课的学习和实践，在验证基本理论、基本方法、实验数据的采集和处理、实验误差分析、基本仪器的原理及使用等各方面都得到更为系统的培养和训练。同时在实验中紧密联系水利工程和生产实践，以加深对水利工程实际的了解和理论知识的理解。

改善实验条件，提高实验水平和实验能力，探索建立开放水力学实验室的新思路。尽可能多地开设实验项目，实行开放式管理，配备专门实验员，方便学生实验，让学生在课外多走进实验室，学到有益的知识。

2.加强实训综合练习。综合实训教学是优化组合知识、能力、技能的重要教学环节。我们安排学生在学习完《水力学》理论课后进行一周的综合实训。重点强调在选题上精心组织、内容上紧贴实际工程、形式上创造现场氛围、考核上灵活多样。

在选题上，如：水静力学部分，结合某水利枢纽的具体资料计算水工建筑物在各种水位情况下所受到的静水总压力的大小、合力作用点，为坝体稳定计算打下基础；水动力学部分，对恒定均匀流，设计某渠道纵横断面；明渠恒定非均匀流中，对水利枢纽的溢洪道进行水力计算；堰流、闸孔出流部分，设计渠首工程的水力计算及消能防冲设施的尺寸，对泄水建筑物下游的水流衔接与消能设施进行设计。

在形式上，为创造工程的现场氛围，我们带领学生参观实际的各种水工建筑物，如水闸、消力池、堰、渠道，增强感性认识，变抽象为实际，让学生在做课题时觉得是在解决工程实际问题，而不是纯理论的练习和演算。这样大大激发了学生的热情和创造性。

在考核上，做到不拘一格。我们不只简单要求学生上交一份报告，而是由老师提出多个题目，让学生自己选题，自己解决问题，有的还要进行现场考核。这样可以避免抄袭和雷同，锻炼学生独立思考的能力。

总之，《水力学》是一门特点突出、强调理论紧密联系工程实际的课程，我们只有认清其特点，结合职业教育改革的思路，不断探索和实践，才能更好地“因材施教”，并取得好的效果。

湖北水利水电职业技术学院 430070）