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摘 要:《水力学》是水利类各专业的一门重要技术基础课,它以水为主要对象研究流体运动的规律以及流体与边界的相互作用,是高等院校许多理工科专业的必修课。本文根据《水力学》课程自身的特点,针对目前水力学理论教学过程中存在的问题及自身在理论教学过程中的感受和经验,分析提出了提高《水力学》课程理论教学质量的对策和措施。
关键词:水力学 教学质量 教学方法 教学手段
中图分类号:G612 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2012)04(a)-0123-02
随着我国高等院校素质教育的全面实施,提高教学质量已受到越来越多的重视,是当前教学改革的重要任务之一。《水力学》是高等院校工科类非力学专业特别是作为水利水电工程、农田水利、水文水资源、港口航道及海岸工程四个专业的一门重要技术基础课程,同时也是许多学校考研的必考科目,在整个课程体系里占据着重要的地位。因此提高水力学教学质量,尤其是水力学理论教学质量,增强学生解决实际问题的能力在教学体系中是个重要环节,也是理论联系实践,学以致用的关键[1]。
1 水力学理论课程特点
《水力学》是一门技术科学,是力学的一个分支,也是不少专业,特别是水利类专业的一门重要的专业基础课。它通过研究液体(主要是水)的平衡和机械运动规律及其实际应用,获得分析计算能力和实验技能的基本训练,为解决实际工程问题和科学研究奠定必要的理论基础[2]。《水力学》理论课程主要有以下基本特点。
1.1 预备知识涉及面较广
水力学理论课程中许多知识要求具有一定的预备知识,其中主要涉及高等数学、物理学、理论力学、材料力学等知识。例如:在水静力学中推导作用在曲面上静水总压力时,用到了形心、面积矩、惯性矩以及达朗伯原理等理论力学知识;又如:水动力学三大运动方程则是基于物理学中的质量守恒定律、牛顿第二定律以及动量定理为依据进行推导。因此,学生必须很好的掌握这些课程相关的预备知识,才能更好地学习水力学理论课程。
1.2 概念与公式较多
水力学理论课程涉及概念较多,并且许多概念相互联系但又有区别,给学生的理解带来了困难,如:恒定流、非恒定流、均匀流、非均匀流、层流、紊流、缓流、临界流等。同时,该课程还包含了大量的公式及其推导过程,并且许多理论及公式在应用于过程实际中又引出了大量的半经验、半理论公式、系数公式或经验常数,如谢才公式、动能修正系数、动量修正系数等,这就造成在运用公式计算解决实际工程问题时带来了很多不便。
1.3 工程应用性较强
水力学知识应用范围广泛,与工程实际问题密切相关,在工农业生产的许多部门,如农田水利、水力发电、航运、交通、建筑、石油、化工、采矿、冶金等部门,都要碰到大量与液体运动规律有关的生产技术问题,要解决这些问题必须具备水力学知识。
2 水力学课程理论教学存在的问题
作者在水力学课程的学习和理论教学过程中,对水力学课程理论教学中存在的问题进行了总结,主要有以下两个方面。
2.1 教学手段失当
传统的教学手段主要是黑板和粉笔,教师凭一本教案和一块黑板即可完成教学过程。这种教学手段相对比较单调、枯燥,由于学生对各种水流现象缺乏感性认识,使得教学内容变得抽象、难以理解,从而一定程度上降低了课堂的教学效果;随着现代教学手段的改进,现阶段借助电子技术的现代教育媒体逐渐被越来越多的课程采用,教师把多媒体课件引入课堂,增加了教学的形象性、直观性和趣味性,激发了学生的学习兴趣,加深了学生对水流运动规律的理解。但同时,过分依赖以画面直观生动、显示速度快、单位教学容量大为显著特点的多媒体课件,导致学生忙于记笔记,无暇思考,使学生始终处于被动接受的位置,极大地影响教学效果,尤其是在讲授公式推导过程时,对于学生,多媒体课件显然没有传统板书那样更有利于学生逻辑推理、论证能力的提高及抽象思维能力的培养。因此,如何把传统教学手段和多媒体课件很好的结合起来,充分发挥各自优势,已经成为改进教学手段的当务之急。
2.2 教学方法单调,师生沟通不够
在长期的实际教学过程中,一方面,教学方法单调,教师与学生往往习惯于“灌输式”的单一教学方法,在这种教学活动中,教师是是教学的主体,学生是教学的客体,学生完全是“被上课”,严重制约了学生自身的主动性、积极性和创造性,十分不利于学生发散性思维和创新能力的培养。因而,这是一种被动的教学方法;另一方面,教师在授课过程中,与学生缺少交流,只顾闷头讲课,完全不顾学生的亲身感受,长此以往,严重挫伤学生的学习兴趣和对授课教师教学能力的怀疑,最后发展到学生上课不听讲,单靠自学,甚至于逃课的境地。这势必导致极差的教学效果。因此采取怎样灵活多变的教学方法,如何加强师生之间的沟通和交流,使学生变被动为主动,已成为提高教学效果和教学质量过程中关键的一环。
3 提高水力学理論教学质量措施
3.1 革新教学手段,改进教学方法[3～4]
为了更好地组织水力学课堂教学,根据章节和内容特点,运用多种教学手段可以有效提高教学质量,尤其是采用多媒体教学与传统的授课方法相结合的手段。多媒体教学把文字、声音、图像等多种媒体信息有机地结合起来,以形象、生动、具体、直观、易于理解的形式来表现教学内容,具有方便、快捷、信息容量大、课堂效率高等的特点,已迅速进入了各大高校课堂、渗透到各个学科并为广大师生所接受。作者基于水力学课程的特点,提出在运用多媒体课件教学的同时,不搞千篇一律,充分考虑到水力学课程中理论公式的推导过程给学生学习带来的困难,坚持采用多媒体课件与传统板书教学同时进行的教学手段。譬如:对于复杂的图片、层流和紊流的雷诺试验、描述液体运动的拉格朗日法和欧拉法、以及那些很难用语言描述的物理概念等,如果采用传统的教学方式会浪费大量的绘图时间,同时也会因某些过程晦涩难懂而大大降低教学效果,从而扼杀了学生个性的发挥和创意的产生。而采用实景、动画、实验演示等多种形式,化复杂为简单,通俗易懂,生动活泼,具体形象地展示流体的一些流动现象,营造一个图文结合、视听并举的学习氛围,可以活跃课堂气氛,让学生建立清晰的物理概念,缩短认识过程,从而激发学生的学习兴趣,提高教学效果及教学效率,从而为教学质量的提高和稳定提供了保障;但是,另一方面,在推导一些关键理论公式以及重点和难点内容的阐述时,如果单一采用多媒体课件手段进行教学,可能导致学生出现思考不足、理解不透、学习困难、兴趣下降等现象,因此对于此种情况,则应采用传统的板书教学方式授课,留给学生充足的时间思考、琢磨和消化,促进学生积极参与并积极思考,从而开拓学生的思维,并且方便教师通过自己生动的语言、表情、动作来表达推导思路,有助于学生理解掌握公式的推导过程,在不知不觉中教会学生做题的思路和方法。总之,教师应尽可能地将传统教学和多媒体教学有机地结合起来,使两者相互支持、相互补益、相互促进,相得益彰,切实达到提高水力学课程理论教学质量的效果。
在课堂教学过程中,教师应采用灵活多样的课堂教学方式,营造紧张有序、生动活泼的教学氛围,使教与学在融洽和谐的气氛中进行。在课堂教学中能否增强学生的参与意识和发挥学生的主观能动性直接关系到教学的成败。教师要根据学生听课的表情、神态,判断出学生接受的情况,随时控制教学进度,调整讲课方式,灵活地处理难点内容。另一方面,教师要在传授知识的同时注重学生综合能力的培养,充分调动学生的积极性、主动性和创造性。譬如:在推导三元流连续性方程过程中,教师可以讲解x方向的推导过程,让学生当堂完成y方向和z的推导过程,这样既可以调动学生积极参与教学的主动性,使学生更好理解公式的推导思路,又可以培养学生的逻辑思绪能力和推理能力。同时,针对水力学课程具体章节的内容,可以适时的采用启发式、讨论式、设问式等教学方法,以发挥学生在课程教学活动中的主体作用,同时提倡学生利用课间休息时间大胆提出问题,教师则可以给予学生适当的引导和启发,尽量调动学生主动思考问题的积极性,最后达到即解决了问题又增强来学生独立思考问题的能力。另外,在课堂教学过程中,教师可利用每次课的最后几分钟总结本次课的重点和难点内容,利用下次课的前几分钟回顾上节课的内容,适时提问一些关键问题,这样可督促学生课下复习,加深对所学内容的掌握和理解,也方便与新内容更好地衔接。教师还可以根据学生提问所反馈信息,即时改进教学方法,总结教学过程中的经验和教训。
3.2 加强师生沟通与交流,激发学生学习的兴趣
教师应主动加强与学生的沟通与交流,积极构建师生和谐的课堂教学环境。一方面,教师可以通过自身的修养、丰富的学识、灵活的教学方法改变课堂学习环境来调动学生积极性,主动改变课堂教学环境,以便更加有利于学生的心、脑并用,加深师生交流,提高学生的学习积极性和效率。譬如:在课程教学过程中,教师可以从生活中的实际工程出发,提出实际工程中所需解决的问题或者某种水力学现象,激发学生的兴趣和思考,引导学生主动参与到解决问题的讨论中,使学生既能在主动思考中学到知识,又能对工程的实际问题有初步的了解,同时也无意间拉近了师生之间的距离。另一方面,应该使学生从被动地接受知识转化为主动自觉地学习知识,着重培养自己的独立思考、分析问题和解决实际问题的能力[5]。
4 结语
现阶段水力学课程的理论教学过程中还存在许多不足和适当之处。随着教学改革的深化及实际情况的不断变化,必须基于水力学理论课程的特点,针对当前水力学理论教学过程中存在的问题,与时俱进,不断更新理论教学理念,革新教学手段,改进教学方法,切实加强师生之间的沟通与交流,激发学生学习的兴趣,调动学生的主动能动性和创造性,提高学生运用水力学知识解决实际工程问题的能力,提高水力学课程理论教学的质量和教学效果。
参考文献
[1] 向文英,程光均.水力学教学方法探讨[J].高等建筑教育,2001,39(2):47～48．
[2] 肖佐庭.深化水力学教学过程改革探讨[J].清华大学教育研究,1994,5:22～25,29．
[3] 薛红琴,林子增.提高水力学教学质量的研究探讨[J].科技资讯，2010,1:196．
[4] 梁素韬,韩会玲,郝艳敏．浅谈水力学课程教学改革[J].河北农业大学学报(农林教育版),2003,5(4):32～33．
[5] 严丽君.水力学教学中如何提高学生的学习兴趣[J].中国科技创新导刊,2008,6:165～166．
关键词:水力学 教学质量 教学方法 教学手段
中图分类号:G612 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2012)04(a)-0123-02
随着我国高等院校素质教育的全面实施,提高教学质量已受到越来越多的重视,是当前教学改革的重要任务之一。《水力学》是高等院校工科类非力学专业特别是作为水利水电工程、农田水利、水文水资源、港口航道及海岸工程四个专业的一门重要技术基础课程,同时也是许多学校考研的必考科目,在整个课程体系里占据着重要的地位。因此提高水力学教学质量,尤其是水力学理论教学质量,增强学生解决实际问题的能力在教学体系中是个重要环节,也是理论联系实践,学以致用的关键[1]。
1 水力学理论课程特点
《水力学》是一门技术科学,是力学的一个分支,也是不少专业,特别是水利类专业的一门重要的专业基础课。它通过研究液体(主要是水)的平衡和机械运动规律及其实际应用,获得分析计算能力和实验技能的基本训练,为解决实际工程问题和科学研究奠定必要的理论基础[2]。《水力学》理论课程主要有以下基本特点。
1.1 预备知识涉及面较广
水力学理论课程中许多知识要求具有一定的预备知识,其中主要涉及高等数学、物理学、理论力学、材料力学等知识。例如:在水静力学中推导作用在曲面上静水总压力时,用到了形心、面积矩、惯性矩以及达朗伯原理等理论力学知识;又如:水动力学三大运动方程则是基于物理学中的质量守恒定律、牛顿第二定律以及动量定理为依据进行推导。因此,学生必须很好的掌握这些课程相关的预备知识,才能更好地学习水力学理论课程。
1.2 概念与公式较多
水力学理论课程涉及概念较多,并且许多概念相互联系但又有区别,给学生的理解带来了困难,如:恒定流、非恒定流、均匀流、非均匀流、层流、紊流、缓流、临界流等。同时,该课程还包含了大量的公式及其推导过程,并且许多理论及公式在应用于过程实际中又引出了大量的半经验、半理论公式、系数公式或经验常数,如谢才公式、动能修正系数、动量修正系数等,这就造成在运用公式计算解决实际工程问题时带来了很多不便。
1.3 工程应用性较强
水力学知识应用范围广泛,与工程实际问题密切相关,在工农业生产的许多部门,如农田水利、水力发电、航运、交通、建筑、石油、化工、采矿、冶金等部门,都要碰到大量与液体运动规律有关的生产技术问题,要解决这些问题必须具备水力学知识。
2 水力学课程理论教学存在的问题
作者在水力学课程的学习和理论教学过程中,对水力学课程理论教学中存在的问题进行了总结,主要有以下两个方面。
2.1 教学手段失当
传统的教学手段主要是黑板和粉笔,教师凭一本教案和一块黑板即可完成教学过程。这种教学手段相对比较单调、枯燥,由于学生对各种水流现象缺乏感性认识,使得教学内容变得抽象、难以理解,从而一定程度上降低了课堂的教学效果;随着现代教学手段的改进,现阶段借助电子技术的现代教育媒体逐渐被越来越多的课程采用,教师把多媒体课件引入课堂,增加了教学的形象性、直观性和趣味性,激发了学生的学习兴趣,加深了学生对水流运动规律的理解。但同时,过分依赖以画面直观生动、显示速度快、单位教学容量大为显著特点的多媒体课件,导致学生忙于记笔记,无暇思考,使学生始终处于被动接受的位置,极大地影响教学效果,尤其是在讲授公式推导过程时,对于学生,多媒体课件显然没有传统板书那样更有利于学生逻辑推理、论证能力的提高及抽象思维能力的培养。因此,如何把传统教学手段和多媒体课件很好的结合起来,充分发挥各自优势,已经成为改进教学手段的当务之急。
2.2 教学方法单调,师生沟通不够
在长期的实际教学过程中,一方面,教学方法单调,教师与学生往往习惯于“灌输式”的单一教学方法,在这种教学活动中,教师是是教学的主体,学生是教学的客体,学生完全是“被上课”,严重制约了学生自身的主动性、积极性和创造性,十分不利于学生发散性思维和创新能力的培养。因而,这是一种被动的教学方法;另一方面,教师在授课过程中,与学生缺少交流,只顾闷头讲课,完全不顾学生的亲身感受,长此以往,严重挫伤学生的学习兴趣和对授课教师教学能力的怀疑,最后发展到学生上课不听讲,单靠自学,甚至于逃课的境地。这势必导致极差的教学效果。因此采取怎样灵活多变的教学方法,如何加强师生之间的沟通和交流,使学生变被动为主动,已成为提高教学效果和教学质量过程中关键的一环。
3 提高水力学理論教学质量措施
3.1 革新教学手段,改进教学方法[3～4]
为了更好地组织水力学课堂教学,根据章节和内容特点,运用多种教学手段可以有效提高教学质量,尤其是采用多媒体教学与传统的授课方法相结合的手段。多媒体教学把文字、声音、图像等多种媒体信息有机地结合起来,以形象、生动、具体、直观、易于理解的形式来表现教学内容,具有方便、快捷、信息容量大、课堂效率高等的特点,已迅速进入了各大高校课堂、渗透到各个学科并为广大师生所接受。作者基于水力学课程的特点,提出在运用多媒体课件教学的同时,不搞千篇一律,充分考虑到水力学课程中理论公式的推导过程给学生学习带来的困难,坚持采用多媒体课件与传统板书教学同时进行的教学手段。譬如:对于复杂的图片、层流和紊流的雷诺试验、描述液体运动的拉格朗日法和欧拉法、以及那些很难用语言描述的物理概念等,如果采用传统的教学方式会浪费大量的绘图时间,同时也会因某些过程晦涩难懂而大大降低教学效果,从而扼杀了学生个性的发挥和创意的产生。而采用实景、动画、实验演示等多种形式,化复杂为简单,通俗易懂,生动活泼,具体形象地展示流体的一些流动现象,营造一个图文结合、视听并举的学习氛围,可以活跃课堂气氛,让学生建立清晰的物理概念,缩短认识过程,从而激发学生的学习兴趣,提高教学效果及教学效率,从而为教学质量的提高和稳定提供了保障;但是,另一方面,在推导一些关键理论公式以及重点和难点内容的阐述时,如果单一采用多媒体课件手段进行教学,可能导致学生出现思考不足、理解不透、学习困难、兴趣下降等现象,因此对于此种情况,则应采用传统的板书教学方式授课,留给学生充足的时间思考、琢磨和消化,促进学生积极参与并积极思考,从而开拓学生的思维,并且方便教师通过自己生动的语言、表情、动作来表达推导思路,有助于学生理解掌握公式的推导过程,在不知不觉中教会学生做题的思路和方法。总之,教师应尽可能地将传统教学和多媒体教学有机地结合起来,使两者相互支持、相互补益、相互促进,相得益彰,切实达到提高水力学课程理论教学质量的效果。
在课堂教学过程中,教师应采用灵活多样的课堂教学方式,营造紧张有序、生动活泼的教学氛围,使教与学在融洽和谐的气氛中进行。在课堂教学中能否增强学生的参与意识和发挥学生的主观能动性直接关系到教学的成败。教师要根据学生听课的表情、神态,判断出学生接受的情况,随时控制教学进度,调整讲课方式,灵活地处理难点内容。另一方面,教师要在传授知识的同时注重学生综合能力的培养,充分调动学生的积极性、主动性和创造性。譬如:在推导三元流连续性方程过程中,教师可以讲解x方向的推导过程,让学生当堂完成y方向和z的推导过程,这样既可以调动学生积极参与教学的主动性,使学生更好理解公式的推导思路,又可以培养学生的逻辑思绪能力和推理能力。同时,针对水力学课程具体章节的内容,可以适时的采用启发式、讨论式、设问式等教学方法,以发挥学生在课程教学活动中的主体作用,同时提倡学生利用课间休息时间大胆提出问题,教师则可以给予学生适当的引导和启发,尽量调动学生主动思考问题的积极性,最后达到即解决了问题又增强来学生独立思考问题的能力。另外,在课堂教学过程中,教师可利用每次课的最后几分钟总结本次课的重点和难点内容,利用下次课的前几分钟回顾上节课的内容,适时提问一些关键问题,这样可督促学生课下复习,加深对所学内容的掌握和理解,也方便与新内容更好地衔接。教师还可以根据学生提问所反馈信息,即时改进教学方法,总结教学过程中的经验和教训。
3.2 加强师生沟通与交流,激发学生学习的兴趣
教师应主动加强与学生的沟通与交流,积极构建师生和谐的课堂教学环境。一方面,教师可以通过自身的修养、丰富的学识、灵活的教学方法改变课堂学习环境来调动学生积极性,主动改变课堂教学环境,以便更加有利于学生的心、脑并用,加深师生交流,提高学生的学习积极性和效率。譬如:在课程教学过程中,教师可以从生活中的实际工程出发,提出实际工程中所需解决的问题或者某种水力学现象,激发学生的兴趣和思考,引导学生主动参与到解决问题的讨论中,使学生既能在主动思考中学到知识,又能对工程的实际问题有初步的了解,同时也无意间拉近了师生之间的距离。另一方面,应该使学生从被动地接受知识转化为主动自觉地学习知识,着重培养自己的独立思考、分析问题和解决实际问题的能力[5]。
4 结语
现阶段水力学课程的理论教学过程中还存在许多不足和适当之处。随着教学改革的深化及实际情况的不断变化,必须基于水力学理论课程的特点,针对当前水力学理论教学过程中存在的问题,与时俱进,不断更新理论教学理念,革新教学手段,改进教学方法,切实加强师生之间的沟通与交流,激发学生学习的兴趣,调动学生的主动能动性和创造性,提高学生运用水力学知识解决实际工程问题的能力,提高水力学课程理论教学的质量和教学效果。
参考文献
[1] 向文英,程光均.水力学教学方法探讨[J].高等建筑教育,2001,39(2):47～48．
[2] 肖佐庭.深化水力学教学过程改革探讨[J].清华大学教育研究,1994,5:22～25,29．
[3] 薛红琴,林子增.提高水力学教学质量的研究探讨[J].科技资讯，2010,1:196．
[4] 梁素韬,韩会玲,郝艳敏．浅谈水力学课程教学改革[J].河北农业大学学报(农林教育版),2003,5(4):32～33．
[5] 严丽君.水力学教学中如何提高学生的学习兴趣[J].中国科技创新导刊,2008,6:165～166．