以高素质工程人才培养为目标的“水力学”教学新模式研究

吴磊+吕宏兴+马孝义

摘 要：“水力学”是一门技术基础课，它是力学的一个分支。推进“水力学”重难点的教学模式创新，提高水力学教学质量，是高素质综合工程人才培养的关键。文章将以学生为主体的教育理念贯穿到整个教学过程中，提倡和鼓励学生开展自主性学习、探索性学习、研究性学习，在理论与公式推导中融合国内外先进的工程水力学问题，使学生在科学思维结构、知识体系上与国际前沿接轨，注重思想性、科学性、启发性的引导，拓展部分学生编制及应用数值计算软件，初步形成本科生“水力学”课程分类培养与教学改革创新模式，以实现高素质工程专门人才培养目标。

关键词：水力学；教学新模式；工程人才

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2017）12-0075-03

進入21世纪以来，加强各类高素质专门人才特别是拔尖创新人才的培养，不仅是我国社会主义建设实现跨越式发展、实施创新性国家发展战略的重要途径，也是我国高等教育改革和发展刻不容缓的重要战略任务。2012年3月，教育部召开全面提高高等教育质量工作会议，我国高等教育进入以提高质量为核心的内涵式发展阶段。高等学校力学教学指导委员会（2012）指出，力学是各类工程技术的发展支柱，在培养学生工程实践能力和创新意识方面起着“地基”和“桥梁”作用。“水力学”是力学的一个分支，是高等工科院校水利、土木、环境、机械、热能、化工、矿山、冶金等诸多专业都需要掌握的一门重要技术基础课[1]，是学生专业能力形成与未来职业发展必不可少的依托[2]。

“水力学”的任务是研究液体（主要是水）的平衡和机械运动规律及其工程应用[3]，它是流体力学的一部分，是建立在流体力学基础之上的一门专业技术基础课程[4-6]，具有理论性强、经验公式多、概念抽象、推导复杂且易混淆等特点[7-8]。同时，“水力学”具有对学生“高等数学”、“大学物理”、“工程力学”、“数值模拟”等课程知识要求较高的特点[9]。它不仅为后续专业课学习提供理论基础，而且注重实际应用，具有极强的理论性与实践性[10-11]。然而，在学习的过程中，“水力学”与其他各门力学课程一样，一直以来都是学生认为最为难学的课程之一：一是概念不易理解，二是公式记不住，三是考试成绩不理想，四是知识掌握不透彻[12-14]。根据以人才培养为根本、以提高质量为核心的本科教学理念，大学教育需要培养既具有坚实的基础理论，同时又具有广博知识、创新思想和较强实践能力的创新型人才。因此，开展以高素质工程专门人才培养为目标的“水力学”课程教学新方法和新模式研究意义重大。

一、教改目标与特色

（一）教改目标

探索教改新思路，系统化“水力学”理论教学内容，重视理论基础，开展专题教学与对比分析式教学，引入并拓展部分学生积极尝试水力学常见问题的数值计算方法，理论与实践并重，因材施教，初步形成以高素质专门人才培养为目标的“水力学”课程教学创新模式。培养和造就拔尖创新人才，教育引导学生成长为崇尚科学、德才兼备、勇于担当、具有国际视野和创新能力的治学、治业、治国英才。

（二）需解决的教学问题

如何在各高校“水力学”本科培养方案学时减少的情况下尽可能传授更多的知识？如何与选修课“计算水力学”、“高等流体力学”、“环境水力学”等课程内容很好地衔接？如何引入常见水力学问题的数模方法并拓展部分学生使用数模软件？如何在“慕课（MOOC： Massive Open Online Course）”、“微课（MC：Micro Course）”等在线课程的冲击下提高课堂教学质量？如何在教学中培养学生的理解与交流能力、科学思维能力、管理能力、应用分析能力、动手能力等基本工作能力？

（三）教改方案

为提高教学质量，首先，完善教学大纲、试题库、齐全的教学辅导材料、规范化的教学文件、档案、资料管理，形成系统、完整的教学内容和教学体系。其次，针对不同专业的学生，调整教学内容和授课方式，学期开课前一定要了解班级学风情况、学生特点等方面的细节问题，针对不同情况进行教学安排，学得比较好的，要求可以更高些，如做些专题研究、数值计算研究；学得比较吃力的，只要达到教学基本要求就可以了。再次，改革实验教学方法，强化水力学课程实践环节，培养实验创新能力。最后，教学过程中主动开展教书育人工作，结合课堂教学内容，介绍一些“水力学”方面科学家的生平事迹，让学生了解他们的成长过程、生活经历、研究问题的方法、科学作风和学术上的成就，激发学生的学习热情和创新动力。

二、水力学课程教学新模式的构建

结合“水力学”教学目标和课程特点，以学生为主体，优化学习过程，推进因材施教，积极探索“水力学”教学新模式（图1）。

1.积极推进课程网站建设与网上互动。吸取国内外“水力学”教材精华，调用多媒体信息，共享教学资源；采用包含文字、图形、图像、动画、音频、视频等的教学手段，激发学生对水力学的兴趣，开展教师网上答疑、讨论、发挥教学QQ群功能。

2.采取多样化考核方式。包含出勤、课堂积极性、课堂讨论、随堂笔试、网上测验、演示PPT、撰写课程报告等多种考核方式。

3.开展专题教学。选择学生感兴趣且关联性较强的重、难点内容进行专题讲授。在理论推导中融合新的工程水力学思想，探索以工程案例为依托的教学方法，拓宽学生知识体系，坚持基础科学、技术科学与工程科学相互融合、协同创新。

4.开展对比分析式教学。对比法是帮助理解、增强记忆、培养学生积极思维的一种有效的教学方法。将相近的事物做对比，可找出其差异；将多个事物做对比，可寻找其相互联系；将两个印象不深的事物做反复比较后，两者都理解和记住了。利用图、表、动画等形式对知识点进行归纳和对比，通过比较学习、加深理解、增强记忆、不断巩固所学知识，提高水力学教学效果。