浅析明渠非均匀流演示系统在高职教学的作用

谢洋

[关    键   词]  明渠非均匀流;教学;问题;作用

[中图分类号]  G712              [文献标志码]  A            [文章编号]  2096-0603（2019）17-0132-02

一、明渠非均匀流水面线计算教学存在的问题

目前，在开展明渠非均匀流水面线计算内容的教学时，国内很多职业院校只是采用PPT来演示水面线计算的过程，但在教学的时候很容易产生两个方面的问题：一是教学内容只对水面线做定性分析，不够直观，还需要定量知道明渠非均匀流水面线的水力要素变化，如水深、断面平均流速等[1]，还需要对水面线进行定量计算和绘制;二是在参数更改调节上缺乏直观性和灵活性，再加上水面线计算所涉及的参数非常多，开展水面线教学时很不好把握其中所涉及的相关参数，基础知识薄弱的学生学习容易造成很大的困惑;三是水面线计算错综复杂，不留意很容易弄错，尤其是高职学生，文化知识基础较差，缺乏对学习的兴趣，更容易导致无法掌握该部分内容。

二、高职学生存在的问题

（一）教育大环境对高职学生的错误认识

在整个教育大环境下，很多家长和学生对高职教育普遍存在错误的认识，认为只有成绩差分数低的学生才去读高职院校。因此，很多家长都对高职院校不信任以及认同度不高，导致高职院校学生对自己的能力和水平产生怀疑，认为自己比不过本科院校学生的学习能力，产生自暴自弃，认为读书无用，致使其在校期间只是混个文凭[2]。

（二）自我认同感较低

高職学生的文化基础知识普遍较差，对知识的学习缺乏动力，尤其针对繁杂的理论知识更加缺乏兴趣，导致教师上课缺乏积极性，备课不认真，上课也没有全心全意投入精力，教与学之间存在裂痕，教学质量严重下降。在学习上，高职学生学习的自觉性、自制性普遍较差，他们不敢同自己的惰性作斗争[3]，容易被外界诱惑，久而久之，学习品质不断下降，厌学思想越来越严重。

（三）家庭对在校高职子女缺少关爱与呵护

由于父母离异、家庭不和、家庭经济拮据、亲情淡漠或缺失等诸多原因使部分高职学生长期得不到来自家庭的关爱和父母的细心呵护[4]。很多父母觉得子女读高职实为无奈之举，对其高职文凭也不抱什么期望。子女在校成长过程中，要求不严，把子女扔给学校，任期自由生长，对其学习和生活情况从不过问，只会在每月打一笔生活费。很多学生都是背井离乡到学校读书，教师和家长联系不多，同时大部分父母文化程度不高，对孩子教育方面不是很重视，子女对学习越来越不感兴趣。

三、明渠非均匀流演示系统在高职教学中的作用

针对两个问题，为了让高职学生更好地掌握明渠恒定非均匀流水面线计算的教学内容，对这部分知识点进行了全方面梳理与研究，开发明渠恒定非均匀流演示系统，通过该系统使高职学生可以较快的掌握，从而达到预期的教学效果。

（一）演示系统界面设计

设计人员通过计算机开发用户界面，通过软件界面用户可以获取相关的知识。随着计算机和网络资源的不断发展，人们对用户界面的要求也越来越高[5，6]。这就要求为明渠恒定非均匀流演示系统开发的界面操作性较强，明了直观，能够较好地输出数据结果，以图形及动画的形式呈现，从而能够达到较好的教学效果。

（二）演示系统设计要求

明渠恒定非均匀流演示系统的总体目标是：单一长直棱柱体明渠，在不同的断面型式下，输入对应的断面参数，然后输入底坡和渠道末端水深，计算出对应的水面线的水力参数，并绘制相应的图形，并以动画的形式呈现，高职学生能够一眼看懂，从而达到预期的教学效果。同时，在此基础上分析组合型长直棱柱体明渠（两个），在梯形断面型式下，通过对明渠末端的控制，然后进行定性分析得出相应的水面线型式，最后计算相应的水面线水力要素，并绘制水面线图形，并以动画的形式呈现，同时达到预期的教学演示效果。另外，该演示系统另一主要功能是演示，那就必须保证界面美观、可视性好、形象生动，同时也需要使明渠恒定非均匀流演示系统能够保存计算数据，为绘制水力学曲线提供全方位、快速的数据支持。对明渠恒定非均匀流演示系统提出以下基本要求。

1.准确性

单一长直棱柱体明渠恒定非均匀流水面线教学综合演示系统包括12种类型水面线，整个过程的核心就是在某断面下输入不同的控制水深来演示不同的水面线，并能通过动画形式呈现。因此该教学综合演示系统应能够支持不同控制参数，准确得出所有类型的水面线。

2.针对性

本文主要是对明渠恒定非均匀流演示系统在高职教学进行研究，在单一长直棱柱体明渠恒定非均匀流水面线模型中，只要输入相关的参数，便能及时、准确计算出其水力要素，显示对应的水面线型式并绘制水面线，同时在界面上显示相关的教学内容，方便高职学生理解。在组合型长直棱柱体明渠恒定非均匀流水面线的计算模型中，只要输入两个不同的底坡，便可快速分析并得出此时属于产生类型水面线，显示对应的水面线型式并绘制出水面线。

3.通用性和实用性

在单一长直棱柱体明渠恒定非均匀流水面线计算的情况下，不同的渠道末端控制水深，可以得出不同类型的水面线并可进行计算和绘制，同时在界面上显示相关的教学内容，明确水面线的型式以及特点;在组合型长直棱柱体明渠恒定非均匀流水面线计算的情况下，输入不同的两个底坡便可通过定性分析得到水面线的型式，进而通过定量计算得到对应的水面线的水力学要素，如水深和流速，并对此水面线进行计算和绘制。

4.可维护性

明渠恒定非均匀流水面线教学综合演示系统的功能是在运行中逐步加强和完善的，因此演示系统的可维护性也显得很重要。

（三）演示系统图形显示技术

计算后处理将数据结果图表化、图形化以及动画化以帮助高职学生理解数据，并能快速掌握繁杂的知识结构。利用图标和图形来显示数据，具有直观、清楚、明了等长处，利用动画显示能够提高高职学生的学习兴趣。明渠恒定非均匀流水面线教学综合演示系统中需要展示的图表和图形有：水面线型式、水面线计算结果、水面线图形、水流动画显示等。在VB开发模块，直接调用AutoCAD来绘制水面线图形，同时也可以通过使用成熟的第三方控件来实现水面线计算结果绘图，同时利用adobe flash professional cs6来制作动画，通过第三方控件来调取。在本演示系统开发研究过程中，为了避免调用VB，调用AutoCAD来开发相关代码的工作，选择VB中控件Tchart来绘制图形。

Tchart控件是一个强大的绘图组件，为VB設计的用户控件，该控件可以通过数据资料创建2D线、Bar和Pie图形。同时Tchart提供高度的灵活性，坐标轴都可以自行绘制，同时在VB中可以对图像进行放大、移动等操作，还可以由用户进行修改。

（四）演示系统测试与演示

在明渠水面线教学系统开发过程中，系统开发的最后阶段就是该教学系统的测试，它的目的在于尽可能多发现系统缺陷，并期望通过改错来修正缺陷，提高该演示系统的质量。通过对该演示系统的调试，可以发现该系统中的一些问题，通过修改程序代码以减少该教学系统运行过程中出现的错误以及使相关的教学内容在界面更加美观。限于篇幅，本文列举了明渠水面线教学演示系统的单一长直棱柱体明渠12种不同类型的水面线定性分析的测试和教学内容演示、单一长直棱柱体明渠12种不同类型的水面线定量计算及对应的水面线图形绘制、组合型长直棱柱体明渠水面线定性分析的教学内容演示、组合型长直棱柱体明渠水面线定量计算及对应的水面线图形绘制。

该演示系统为高职学生掌握这部分专业知识提供了一个良好的平台，通过界面设计使教学演示系统的界面更加美观、操作性更强。一方面，可以方便教师开展明渠恒定非均匀流水面线相关的教学内容;另一方面，高职学生通过该教学综合演示系统提供的平台可加深对明渠水面线相关的学习内容的理解及掌握，进而提高高职学生的学习兴趣，并达到了相应的教学效果。

参考文献：

[1]吴持恭.水力学[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]查宇驰.浅析当代高职院校学生厌学现象及解决对策[J].当代职业教育，2013（12）：69-72.

[3]蓝新华.当前高职学生厌学情绪的成因与解决对策研究：基于闽西职业技术学院学生厌学情绪的调查与分析[J].开封教育学院学报，2018（2）：132-134.

[4]汪建.高职学生厌学现象的成因与对策研究[J].当代教育论坛，2016（2）：70-76.

[5]冯雪.用户界面设计模式的ASP.NET代码自动生成[D].济南：山东大学，2008.

[6]陈江鸿，张莉.软件界面需求分析方法探讨[J].江西广播电视大学学报，2003（3）：61-62.

编辑 赵瑞峰