《桥涵水文学》课程教学改革的探讨与实践

2021-03-27朱俊锋

教育现代化 2021年103期

朱俊锋

(河南科技大学土木工程学院，河南洛阳)

一引言

《桥涵水文学》是高等学校土木工程专业道路与桥梁工程方向一门重要的课程，其教学目的是使学生能够熟悉与桥梁工程有关的河流及海洋的水文环境、桥位、桥梁孔径、导流及防护工程等有关水文水力基本原理、分析和计算方法，使学生综合运用所学知识解决复杂桥梁工程。该课程的教学效果对道路与桥梁工程方向毕业学生的专业素质和能力培养起着重要的作用。

本文结合自己多年讲授本门课程的经历，着重对本门课程教学内容、教学方法等方面进行教学改革与探讨。

二当前本课程存在的主要问题

依据我校2017版土木工程专业人才培养方案，《桥涵水文学》课程设置在大三的上学期，是一门专业选修课，总学时32学时，2个学分。教学内容从大的方面可以分为“理论篇”和“应用篇”。“理论篇”是水文学的基础知识，主要包括绪论、水文学的基本知识、水文资料的整理、水文统计的基本原理和方法、设计洪水的推求等内容。“应用篇”主要是水文学基本原理在桥涵工程中的应用，主要包括大中桥设计流量及水位推算、大中桥位勘测设计和桥位选择、大中桥孔径计算、桥梁墩台冲刷计算、小桥和涵洞勘测设计和孔径计算、调治构造物等内容[1]。

针对这门课程，当前教学中存在的主要问题有以下几个方面：

（1）学科认识不足。我校桥涵水文课程授课对象为第五学期的土木工程专业学生。该课程作为一门交叉学科，在上这门课之前学生对水力学、桥梁工程等知识的认识不是很清晰，学生对这门课程学习的积极性也不是很高。

（2）传统教学难以适应当前形势。目前，该门课程的课堂教学仍然是老师讲、学生听的教学模式，学生缺乏主观能动性，课堂上难以形成积极的师生互动。

（3）课程考核难以起到实质性作用。现有桥涵水文学课程考核主要是以期末考试为主，一般卷面成绩占80%，平时成绩占20%，平时成绩包括平时考勤和平时作业，各占10%。这种课程考核方式侧重于知识的记忆，难以全面体现对学生的能力要求。

针对桥涵水文学课程中存在的一些问题，在给学生授课过程中，相关任课老师也进行了一些有益的探索。例如有的老师将教学紧密结合工程实际、正确运用现代化教学手段、合理组织教学过程、完善考核标准等[2]。有的老师采用发散式教学方法，进行发散式授课、发散式学习和多元化考核[3]。有的老师在采用多媒体进行课堂教学过程中，结合有关的工程实例讲解相关的知识，培养学生解决复杂的工程实际问题[4]。有的老师将构思、设计、实现、运作的理念融入课堂教学中，学生能够主动地与实践相联系，在学习过程中达到培养动手能力和团队合作能力[5]。有的老师精选教材，加强学生相关的实践环节，通过教学手段和考试方式的改革来提高教学质量[6]。有的老师提出要加强《桥涵水文学》实验教学环节，这样可以加深学生对基础知识的掌握，提高学生的动手能力和团队协作共同解决问题的能力[7]。

三《桥涵水文学》课程教学改革采取的措施与实践

近年来，作者结合自身的教学实践，积极进行桥涵水文学课程的教学改革，在教学手段、教学内容、教学方式等方面进行了一些有益的探索与改进，取得了良好的教学效果。

(一) 上好绪论课，融入思政内容，激发学生学习本课程的兴趣

绪论课是桥涵水文学的开篇，作为任课教师来说应高度重视绪论课的教学。讲好、上好绪论课对整个课程的教学成功起着非同一般的作用。通过绪论课的学习，学生要对工程水文学这门课程有比较全面的了解，理解学习这门课的目的是什么，为什么要学习这门课，学习这门课需要预先学习哪些知识，以及学习这门课程的重要性，进一步提高学习这门课程的主动性、自觉性和积极性。

怎样才能上好绪论课？作者认为不妨采用多媒体条件下的案例教学法。多媒体案例教学法通过采用大量真实、典型的案例和大量的图片资料，使教学过程更加直观、形象。例如，在绪论课中，可将2021年7月20日河南郑州特大暴雨相关资料引入绪论课堂教学中。“2021年7月18日18时至21日0时，郑州出现罕见持续强降水天气过程，全市普降大暴雨、特大暴雨，累积平均降水量449毫米。7月18日8时至20日12时，河南全省降雨量超过400毫米站点43处，超300毫米站点154处，超200毫米站点467处，超100毫米站点1426处。”此次郑州特大暴雨导致人员伤亡、财产损失。通过上述资料，可以启发学生认真思考以下问题：（1）雨量等级如何划分？（2）雨量如何测定？（3）累积平均降雨量如何进行计算？（4）人类活动和下垫面因素对这次人员伤亡和财产损失之间有什么关系？

在绪论中给学生讲述水文学对工程的影响时，可以通过多媒体将洪水造成道路、桥梁、房屋、车辆等破坏显示出来，作为对比，将大水发生时能经受考验的古桥、现代桥梁等成功案例介绍过来，启发学生要保护我们的环境，要在设计建造中融入智慧，避免类似事件的发生。同时把思想政治教育贯穿于授课全过程，做到思政育人与专业育人的融合。

(二) 采用多媒体与板书相结合的方式，提高课堂教学效果

在进行桥涵水文学课程教学过程中，应注重教学手段多样化，建议尽可能采用多媒体与板书相结合的方式来提高课堂教学效果[8]。一方面采用多媒体教学可以把课堂中涉及到的一些水文现象以及一些工程事故用图片或视频的形式直观地表现出来，帮助学生形象地理解一些比较抽象的概念，便于进一步提高学生的学习兴趣。另一方面，在桥涵水文学授课过程中也牵涉到一些复杂公式的推导，例如墩台一般冲刷深度计算公式，形式上比较复杂，对这些比较复杂的计算公式采用板书的形式，可以让学生有充分的思考时间，使学生能够有足够的时间理解公式中各项所表达的含义。

为了提高学生的学习兴趣，可以把理论和实际的工程融合在一起，通过工程实例来体现所讲授的知识点内容。在课堂教学过程中，将课程内容涉及到的设计规范引入课堂教学中，使学生了解有关设计规范对知识点的要求。作者在授课过程中，将《公路工程水文勘测设计规范》(JTGC30-2015)介绍给学生，让学生课后查阅规范，使学生知道授课内容是与设计规范紧密相连的。

为了增强互动性，可以在课堂上留有一定时间给学生相互讨论、相互交流分享，强化对学习内容的理解。每次课最后留10分钟左右的时间用于课堂讨论和小结。另外，让学生课后通过查阅相关文献，增强对专业课程学习的兴趣，拓展学生的专业视野，更好地理解课堂知识。

(三) 采取线上与线下相结合方式，促进课堂教学

为了搞好课堂教学，可以采取线上与线下相结合的方式进行课堂教学，实现信息技术和课堂教学全面融合，教学模式从以“教”为中心到以“学”为中心的转换，充分调动学生课外学习的能动性、积极性。线上通过学习通，把相关的资料如课件、规范、课程视频等资料上传到学习通里面。学生可以在课下进行相关知识的预习和复习，学生的作业也可以通过学习通来完成。任课教师可以把作业分为线上作业和线下作业。线上作业主要是选择题（单项、双项、多项）以及判断题等非主观题型，线下作业是名词解释、问答题和计算题。也可以把名词解释、问答题和计算题等主观题型在学习通里面进行。每周发布一次作业，对本周或上周所讲内容进行知识的巩固。通过学习通还可以进行问卷调查，调查学生对这门课程的认识，对这门课程有什么好的意见和建议，通过老师和学生的相互配合，更好地搞好课堂教学。在教学过程中，融合现代科学技术的发展和教学基本需求，结合基本知识技能的培养与知识技能的拓宽，实现培养学生工程创新意识以及创新思维能力的终极目标。

(四) 改革考核方式，严格过程考核

桥涵水文学课程考试改革之前，考核主要是以期末考试为主，一般卷面成绩占80%，平时成绩占20%，平时成绩包括平时考勤和平时作业，各占10%。这种考核方式期末卷面成绩占很大比重，难以全面评价学生学习情况。课程改革之后，注重学生过程性考核。课程考核分为三部分，期末卷面考试成绩占50%，平时成绩占20%，过程考核占30%，使学生的学习成绩客观真实地反映学习成效。在考试类型上，适当减少非主观题分值，适当增加问答题和计算题的比重。

激发学生主动学习动力，考察抽象、综合、创新、推理、分析以及概括等思维能力。这样既综合考虑了相关知识点，又紧密结合了工程实际，可以高效培养学生解决实际问题的能力[4]。

(五) 培养学生学习兴趣，做好科研规划指导

立足学生成长需求，因势利导，改善学生学习方法、培养学生创新能力、提高学生学习兴趣。提出问题，激发、组织、引导学生进行探讨、探索创新化。夯实专业基础知识，从完成学业向学术研究、创新创业转变。遵守纪律和学术道德教育，开展学术、科研等活动，教给他们探索的技巧、方法。在学业指导、专业发展方向指导方面下功夫，激励学生在国家战略和个人成长发展上多思考，让学生在为实现中华民族伟大复兴的奋斗中远航。

(六) 改革后的效果

通过上述改革措施，桥涵水文学课程学生的成绩有了较为明显的提高，达到了预期的教学目的。图1是2019-2020学年第一学期的成绩分布直方图，该学期本课程的平均分是70.38分，是进行教学改革之前的成绩。图2是2020-2021学年第一学期的成绩分布直方图，该学期本课程的平均分是76.03分，是进行教学改革之后的成绩。从图1和图2的相关数据可以看出，教学改革之后，0-60分学生所占比例由原来的14.71%降低到7.89%，60-70分学生所占比例由原来的29.41%降低到13.16%，70-80分学生所占比例由原来的29.41%提高到42.11%，80-90分学生所占比例由原来的23.53%提高到23.68%，90-100分学生所占比例由原来的2.94%提高到13.16%。