水力学教学现状及教学改革初探

靳娟娟

摘要：水力学作为水利、水电、给排水等相关专业的专业基础课，对基本知识和工程运用的掌握要求较高。然而水力学的教学在转变思维方式、强化动手能力等方面并不到位。结合水力学课程特点，提出多种教学手段相结合、任务型分组教学、不同考核方式等教学初步改革探讨，落实创新性教学。

关键词：水力学；教学改革；任务型；创新

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）26-0115-02

一、水力学课程性质

《水力学》是研究液体在静止和运动状态下机械规律及其工程应用的一门学科，是水利、水电及相关专业的专业基础课程，是联系公共基础课和专业课的桥梁，对后期专业课程的学习和专业思维模式的锻炼起到不可忽视的作用。目前水利、土木、给排水、环保、化工等许多专业均要求掌握水力学或者流体力学的基本知识和工程运用[1]，同时对从事这些行业的工程技术人员提出了基本要求。

二、水力学教学现状

当前《水力学》课程教学中具有以下几个突出特点：

1.思维方式转变不及时。水力学作为专业基础课程，以高等数学、大学物理、理论力学、材料力学等为基础，同时又在学习过程中培养学生关于涉水建筑物的基本水力计算方法和工程思维模式，这种从逻辑推导到工程类型划分的学习方法在很大程度上不能及时转换，需要在水力学授课过程中不断加深加强。

2.动手实验安排不到位。如果说水力学课程的基础一半是经典力学，那么它的另一半就是实验。水力学中许多公式、方程、定律都是在不断的实验探索中结合数学、力学知识进行推导分析的，因此在实验上应注重分组综合训练，提高学生的动手能力，加深对理论知识的理解，甚至在实验中对未知领域做出探索，鼓励创新性实验。

3.理论与实践联系不密切。水力学是专业理论性和实践性都较强的课程。要使学生具备理论联系实际、解决实际问题的能力，必须经过具体的理论联系实际的系统训练。因此，在进行水力教学中必须将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[2]。

综上所述，要搞好水力学教学，除了充分吃透水力学在专业中的基本定位，水力学对不同专业的不同要求，水力学中的实验的重要性，水力学在内容上的逻辑安排以及水力学今后的发展方向等等，在水力学的教学方法也应更加注重。

三、水力学教学改革建议

为更好提升水力学教学质量，提高教学水平，针对水力学教学提出以下几点改革意见：

1.理论教学重点分明。基于应用型人才培养目标，对基础知识等重点内容要温故知新，巩固提高，又不能简单重复，占用大量课时。授课有轻有重，轻重结合，明确章节重点，使学生有的放矢，引导学生思考问题，分析问题，例如水动力学的三大方程是水力学的基础核心，其推导和运用作为重点内容应详细讲解，从物理学的基本定理和定律入手推导[3]：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；深入浅出，甚至让学生动手进行推导，便于掌握。

2.多重教学手段结合，提高教学质量。现代教学过程中，多媒体作为非常友好的教学手段之一，有不可忽略的优点。然而在力学教学中，应把多媒体教学与传统教学有机结合，而不是把大屏幕变为教学主角。在课堂上把握使用多媒体的时机会在教学中起到画龙点睛的作用。例如一些公式推导需要逻辑性，因此就需要板书进行详细推导讲解；而一些抽象概念学生难以理解时，多媒体则可以化抽象为直观，帮助学生理解、消化。雷诺实验就是明显的例子。在讲解雷诺实验时流速较小为层流，流速大时各层流会形成涡体，流动中产生紊流，这个由层流到紊流的演化过程可采用多媒体演示，化静态授课为动态教学，不仅让学生印象深刻，还可以直观上激发学生的学习兴趣。“使一些难以用单一语言、文字、图像来讲解的概念能够被清晰、透彻地理解”，见图1。（a）图是实验装置演示，可以从左到右讲解仪器组成，各仪器的作用就可以提问学生来加深印象，（b）图是实验过程中的层流、过渡流、紊流的指示液现象，直观明了，学生只要看到马上就可以分清楚层流、紊流的概念。

雷诺实验作为水力学中一个举足轻重的实验，奠定了水流流态划分的基础，也为后期尼古拉兹实验提供了思路。因此在进行讲解时一定要让学生弄清楚实验的原理、实验的目的、实验的数据的思路和处理方法。如果只是针对课本概念和原理进行讲解，学生没有直观概念很难把握到位，此时可以将图进行gif动态处理，让学生理解流态的直观划分，也可以针对学生分组带入实验室，针对实验仪器和实验现象讲解，事半功倍。

3.任务型分组教学提升学习主动性。竞争是进步的最好方式。对学生进行分组，针对水力学中的重点、难点问题小组讨论，提出讲解方法和解决方式。例如水面线的定性分析，对于学生而言12种水面线的判别和绘制是个大问题，让学生结合成兴趣小组，针对不同情况讨论讲解，得到最终结论，作为考核的依据之一，这样既提升课题气氛又增强学生整体竞争力。

4.注重实践教学改革。水力学实验有着理论教学无法替代的作用，也是《水力学》课程必不可少的组成部分，如雷诺实验直观演示层流和紊流；局部阻力实验验证水头损失大小；动量方程实验再一次从客观角度证明的动量守恒定律的不可动摇。这些可以激发学生的学习兴趣，从而不断产生学习的动力。随着现代教学手段和数学、力学的发展，实验教学也应摆脱过去笨重、呆板的教学方法，以小型自循环系列实验仪器为例，进行传统演示实验的同时，给学生留一些思考余地，提出问题，让学生设计一些综合实验，侧重学生动手能力和协作能力。

图2是学生结合局部水头损失和沿程水头损失的原理设计出来的量测不同局部损失系数的仪器。按照水力学知识，局部损失系数一般按照包打经验公式取经验系数，这样在很大程度上不准确。学生经过经过自己学习、向指导教师请教、查阅文献资料等得出结论：局部损失系数的取值与边界条件的具体变化情况有关，可概括为进口、出口、突扩、突缩、渐扩、渐缩、弯管、叉管、折管、阀门等，各个边界变化不同、流速不同、粗糙度不同、温度不同等都会导致局部损失系数的变化。于是采用人工砂模拟不同粗糙度的仪器测出了突扩、突缩状态下的局部损失系数取值方法。测量过程中充分考虑沿程损失和局部损失的影响，利用扩前和扩后增加测压管方式减小沿程损失的影响。

6.考核方式不拘一格。以实际工程为基础，让学生自己选题，自己解决问题，同时进行汇报答辩。既锻炼学生独立思考的能力又增强了理论应用能力，也可針对重难点分成任务型小组进行考核。同时还可以结合水力学实验创新设计比重增加考核方式多样性。

严格意义上来说，“教学有法，但无定法，贵在得法”。落实创新性教学、深化教改还有很长的路要走。全面提高教师自身素质，在教师的“教”与学生的“学”的关系中树立“教为学服务”的思想，这样我们才能面对人才需要的挑战，从容地交上一份满意的答卷。

参考文献：

[1]吴持恭.水力学（上）[M].第4版.北京：高等教育出版社，2008.

[2]田祖安.高等学校水力学课程教学初探[J].重庆科技学院学报，2007，（s）：62-63.

[3]余武周.水力学课程的特点及教学改革的思考[J].水利天地，2010，（2）：14-15.