浅谈对高职《水力学》课程教学的认识和分析

时间:2024-05-21 人气:

摘 要:面对课时数较少,且高职学生基础知识水平、学习能力较低的实际情况,本文结合我校高职水利水电工程建筑专业的教学需要,从选取整合水力学教学的知识内容,探索教学方法的具体实施策略,以及对专业课教师的能力要求等几个方面,浅谈对高职《水力学》课程教学的分析和认识,借此对专业教学起到一点点促进作用。

关键词:高职教育;水力学;教学方法;分析

1 引言

《水力学》作为许多工科专业的核心课程,运用广泛,是学生专业能力形成及其职业岗位任职能力发展必不可少的依托,一定的水力计算能力是其职业能力的重要组成部分。笔者多年的教学体会:《水力学》课程学生普遍反映难学,教学实施难度较大,教学效果不佳。分析原因来源于以下方面:

①水流与边界条件相互影响,使水流运动复杂多变。水力学的基本概念抽象,其中的基本理论通常是借助许多假定来简化复杂的问题,也就出现了不同的计算公式,并且,公式中有许多系数待定。“概念多、公式多、系数多、计算繁难”让学生难理解。

②水力学课程教学安排的实践性内容不太突出,理论和实践有一定分离。学生遇到工程实际问题时不知道该如何解决,学习的理论知识点不知道该用于何处,如何运用;教材章节设置的习题和例题中相应的工程实例应用问题较少;也没有专门的课程设计或综合练习,对培养学生的综合分析能力及向工程应用过渡起不到积极作用。

③校内实验项目多为验证目的,学生也很难从水流现象的观察中去更进一步理解水力学理论。

高职学生的培养是以技能提升为目标,教学改革实践是在不断弱化理论、强化技能。笔者认为,掌握一定的理论基础,知道“为什么”,才能获取更多有效的方法去“怎么做”和指导操作做的更好,提升水力计算能力。如何更好地实现专业教学目标,满足“必须、够用”,突出职业能力培养,成为该课程授课教师积极思考的问题。

2 课程教学内容的整合

水力学课程体系有三大组成部分:水力学基本原理、工程水力学、水力学实验原理,其关注的重点各有不同和侧重。工程水力学针对不同的专业方向和培养层次,有诸多内容可供选择。作为水利、土木、环境等诸多专业都需要掌握的一门重要的技术基础课,且与后续专业课程联系紧密,知识体系无法砍掉;在实际工程中,许多环节都需要水力学的知识,而且要求较高。

为了让学生对基本概念、基本公式及其运用条件有比较清楚的了解,对整个课程的知识有系统而连贯的认识,笔者通过分析高职学生的实际特点和水工专业学习的需要,首先将水力学课程的基本知识整合取舍,总结为“1、2、3、4、5”,具体为:

“1”是指一个研究对象,水力学是研究水的运动规律及工程作用,水的主要物理力学性质应是首先了解的;

“2”是指水力学知识分为两部分,有静水力学(水的平衡规律)和动水力学(水的运动规律);

“3”是指解决水力学问题的三大方程,连续性方程、能量方程、动量方程;也可以理解为在水力学教学中,着重抓好“三基本”训练,水力学的基本理论、水力计算的基本方法、实验操作的基本技能。

“4”是指结合水流的边界条件形成各具特点的四种常见流动,见表1;

“5”是指水力学在水利水电工程中的五项主要工程应用;

①水对边界的作用力:涉及到挡水建筑物的稳定,闸门的启门力,水轮机的工作原理等;

②管路系统的设计:涉及到给水、排水;

③渠道的设计:涉及到明渠导流,灌溉渠、排水沟、河道的输水能力等;

④堰、闸的设计:涉及到泄水建筑物的泄洪能力;

⑤消能设施的运用:涉及到水利枢纽下游的防护。

然后,按照上述五项主要的工程应用划分对应的教学模块。

3 具体教学实施策略建议

整个教学过程遵循教师为主导,注重学法的指导,不在于“学什么”,而在于“怎么学”——学习的方法和过程。《水力学》教学活动的实施策略要点:

(1)强化对基本概念的理解;

(2)忽略理论公式的推导,结合生活、工程实例导入原理;

(3)充分利用实践、实验观察水流现象;

(4)总结提炼,整合归纳知识要点和章节的脉络联系,寻求问题共性从而突破难点。

以下是某次课的教学过程示例:

(1)引言:工程实例——提出问题——引入教学内容;

(2)讲授新课:公式原理——实验演示——课堂讨论——问题解决——再练习——工程实训

(3)巩固小结:强调学习的重点、要点。

比如,在学习伯努利(能量)方程时,借助水静力学方程和高中物理对动能定理及能量守恒定律的描述,老师直接介绍伯努利方程的形式,并加以必要的意义说明。接下来引入与该方程结合较紧密的一些自然和生活中的现象,例如:让同学们自己动手进行趣味实验:

1)吹平行的两张薄纸;

2)吹并排放置的两个空易拉罐;

3)用倒着的漏斗朝下吹乒乓球等;

进而再分组讨论生活中的一些现象:

4)火车站台和地铁站台上的安全线;

5)两艘船不能并排行驶;

6)窗外有风吹过,窗帘向窗外飘;

7)汽车开过后,路面上方尘土飞扬;

8)非洲草原犬鼠的特别洞穴等等。

然后,指导学生利用水力学原理进行解释。最后,总结强调能量方程的特点、应用条件、注意事项等等。再给一些与有压管流相关的工程资料让学生分析计算训练,巩固运用,也使管流一章的分析计算问题得以顺势突破。

通过教学实践,上述环节的设计增强了课程教学的趣味性,同学们质疑、提问,不断打开思路,在热烈的讨论中相互交流学习,加深了对方程的理解,运用也更加灵活,学习效果非常好。

4 对专业课教师教学能力的要求

要较好地完成专业课教学,对教师的专业素养要求是比较高的,教师自身能力需要持续提升,并融入到学生的学习发展过程之中;教师在教学中表现出来的严谨、敬业、坚持、专业等做事的态度和思想,也是对学生“工匠精神”最好的身教。

首先,应具备扎实的专业理论知识和实践操作能力,并拥有一定的专业宽度,才能对专业知识和课堂教学活动有较强的驾驭能力。

其次,是具有较强的教学专业技能和方法,具备整合教学内容,模块化教学的能力。专业课作为一门相对独立的知识体系,构成知识分布在教材的不同章节中,教师应根据知识相互之间的的结构、层次、关联程度、独立性等来划分和设计教学模块。不同的教学模块制定不同的教学目标,彻底打乱教材的章节结构和授课顺序。同时,通过对各个模块教学目标的设定,来提高教师自身的模块教学能力。

另外,专业教师还要站在本专业的角度和高度,注意结合具体某一门课程在整个专业体系中的地位和该发挥的作用,让讲授的专业知识能够承上启下。

5 总结

就解决某一具体问题设置教学方法,以实际运用为主导方向,将涉及的知识点贯穿其中,学习理论知识目的明确,可以有效地提升学生在遇到同类问题时的分析解决能力,避免理论知识的空洞、抽象性以及不会灵活应用带给学生的学习困扰。讨论式课堂教学不仅可以激发学生的学习热情,提高思考能力,同时也告诉学生,课堂学习绝不是学生汲取知识的唯一途径。专业课教师能力特别是模块教学、整合知识能力的提升,应自觉地持续地融解到教学的各个环节之中。

作者简介

卞首蓉(1971-),女,汉族,贵州赤水人。工学硕士,副教授,主要研究方向:岩土工程、水利水电工程建筑。

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