浅谈水力学实验在教学中的重要作用

张璇

[摘 要] 从水力学实验在教学中所起的作用出发，探讨实验教学的重要性，以及如何和理论教学相结合，培养学生的思考思维能力、动手实践能力和严谨的实验态度。

[关 键 词] 水力学；实验；教学

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）19-0144-02

水力学是水利工程、农田水利、给水排水专业的基础课程之一，在整个课程体系中占据着重要的位置。而水力学实验教学是实践教学体系中的重要环节，主要研究水流在静止和运动的状态下在工程中的应用。在大学学习阶段，实验教学的目的是使学生通过亲自操作实验设备，巩固理论知识的学习，能够在操作中通过思考来分析问题及解决问题，可以得到科研方面的提高。和理论教学一样，实验教学同样要“授人之渔”，不是简单的重复劳动。因此，师生在教学中的角色只是对学生起点拨启发的指引者，更多的是要靠学生通过认真思考刻苦钻研自己去理解去掌握，发挥学生的潜能。学生通过验证水流静止和运动的规律，观察压强、水流流态、流速、学习水位、流量等水力要素的基本测量方法，将理论和实践有效地结合起来，更好地掌握水力学的理论知识和实践技能，为今后专业课的学习打下良好基础。

实验中，学生能否正确操作和如何将知识合理、巧妙地运用到实验中，离不开教师的细心引导。这就首先要求教师本身对实验仪器和实验过程熟练掌握。能将仪器的特点及作用向学生讲解清楚，对试验中可能出现的问题要做到心中有数，实验仪器设备方面的漏洞要及时发现。每个学生都是独立的个体，从每个个体的视角出发，教师耐心解答他们的疑惑，引导他们不断探索，那么实验课得到的将不只是枯燥的结果，而是在成长中一直伴随他们的爱思考、爱钻研的精神。

课堂上，专业课有些枯燥，很多学生兴趣不大，但是到了实验室，很多学生表现出的期待是在教室里看不到的。上实验课的时候，教师可以将书本知识融入课堂，使学生理论与实验相结合，既可以掌握理论知识又能动手做实验，一举两得。有些学生的课堂学习效果比较差，不爱听讲，但是做实验的时候很爱问问题，实验数据得出后他们很有成就感。这使教师明白了课堂教学与实验相结合的重要性与必要性，如何结合得更完美也是在教学过程中要考虑的问题，但毋庸置疑的是实验教学在理论教学中所起的作用越来越重要了。目前很多学校都加大了实验室的投入，提高了实验教学的比例，使学生在掌握理论知识的同时可以掌握动手操作。学生毕业之后就学会了一项技能。这也是职业院校的办学理念。

基于我校的实际条件，对于水力学这门课程中所涉及的实验我们只能操作几个，包括：雷诺实验、能量方程实验、局部阻力系数实验、静水压强实验。这些实验在教学中对学生产生了很大影响。首先，目前的教学形式仍然是以讲授为主，而作为专业性较强的理论课，学生难以很快地理解吸收，但和实验相结合，从直观上对知识点进行剖析，有助于理解和掌握。老师通过生动的讲解和演示，让学生切身体会水流运动场景，使原本抽象的概念形象地展示在眼前，形成更深刻的理解和记忆。一个好的演示实验往往可以调动学生对知识更深层次的探索欲望，使学生的思维更活跃，思路更开阔。不但加深了学生对所学知识的理解和掌握，纠正了原来不正确的观点或认识不清楚的地方，并且学生能体会到亲自动手后的成功与快乐。其次，学生只懂理论是不够的，在实验与理论相互验证中，在将来才能更好地学以致用。

在做实验的过程中，会出现很多书本上没有讲到而意想不到的问题，在解决问题的过程中使学生不仅加深对基本理论、基本方程的理解；而且在增强学生动手能力的同时，也提高了学生主动分析、解决问题的意愿。再次，相对于课堂教学而言实验教学的形式更加灵活，内容更加丰富，更具体，学生理解实验现象容易于理解理论知识。一个实验可以做成功，学生会很有成就感，同时对学习理论知识有很大的促进作用。

现就具体的雷诺实验来举例。雷诺实验是水力学实验中最重要的，因其设备简单、操作容易，实验现象清晰，所以作为教学实验很有代表性。实验的过程也是传统教学，由教师先讲实验流程和操作步骤以及在实验过程中可能会遇到的问题如何避免与解决。尤其重要的是在操作中一定要按照顺序来，绝对不可以打乱操作步骤的先后顺序。在记录数据结果时要等到数据稳定了再来读数，改变实验条件，多记录几组数据，找到几组数据之间的联系和区别，总结实验规律，完成实验报告。在此过程中需要所有的学生团结协作、相互配合，锻炼了他们的整体意识。雷诺实验装置如下图。

1.自循环供水器；2.实验台；3.可控硅无级调速器 4.恒压水箱；5.有色水水管；6.稳水孔板；7.溢流板；8.实验管道；9.实验流量调节阀。

供水流量由流量器调控，使恒压水箱4始终保持溢流的状态，此时水流具有的总能量是一个定值。本恒压水箱还设有多道隔板。红色水经红色水水管5注入实验管道8，可根据红色水的水流状态来判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水采用能自行消色的酚酞试剂。

雷诺实验通过改变流速来观察水流的流态是层流还是紊流，测定流态改变时的临界雷诺数。学生在从书本中学习了基本知识，脑子中已经形成了概念，现在到实验室来验证理论。在实验室里，学生表现的充满好奇并跃跃欲试，教学就可以趁热打铁。首先，由教师对当天所要讲的实验内容进行操作，在操作过程中讲解实验现象以及可能会遇到的问题应如何解决。在此过程中，结合课堂上所讲的内容，学生有恍然大悟的感觉。在实验操作中，有的学生不知道缓冲装置是何用，有的学生无论如何操作也无法使红色的液体成为一条细线。其实做实验最重要的是要细心，并且要遵循操作流程，操作步骤不能颠倒。之所以红色液体无法成为一条细线是因为在实验开始时管道当中的气泡没有完全排干净，气泡的存在使得液体杂乱无章地流动，当气泡排干净了，自然实验就成功了。虽然实验简单，但真正能操作成功还需要学生在实验实际操作过程中规范准确、勤动手、多动脑。通过实验发现自己在平时学习过程中遗漏的知识，发现自己操作过程中的问题，使学生将原理转化为实际的能力有了很大的提高。

水力学是一门实际经验占比很重的专业基础课，如何实际应用尤为重要。通过将实验引进课堂的教学手法，使这种实践性极强的教学手段不断融入学生的学习中。使学生不仅加深对基本理论、基本方程的理解，同时增强动手和实际操作能力。即使在以后的工作中，学生时期在实验中体会到的细节也会对工作内容的理解和实施起到很大的帮助。

通过实验，学生学到了书本上讲不到的知识，还可以提高他们学习理论的兴趣，调动学习的积极性和主观能动性，在操作实验的过程中，又可以培养学生的动手能力、创新思维、解决问题的能力。实验教学和理论教学相互配合、相辅相成、相互促进。总之，实验教学在教学过程中是重要的一环，对教学起到了不可忽视的作用。水力学实验教学也是个不断完善和探索的领域，只有在实验中积极思考、努力钻研，才能取得满意的效果。

参考文献：

[1]郭维东.浅谈水力学课程改革思路[J].农业与技术，2004（2）.

[2]刘贞姬，刘焕芳，宗全利.浅谈水力学实验教学改革[J].科技创新导报，2007（33）.