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以高素质工程人才培养为目标的水力学教学新模式
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
进入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．是学生专业能力形成与未来职业发展必不可少的依托.
“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,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,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.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.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.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.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: Mass ve 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.
5．改革实验教学方法.单独开设实验课,实现开放实验与非开放实验相结合,实行必做实验和选做实验相结合,增加演示实验内容,支持学生独立设计实验方案,自主开发水力学实验教学仿真模拟软件.从直观演示到动手操作,激发学习兴趣,精心选题,贴近实际工程,创造现场氛围.
6．开展主动学习实践活动.每节课在下课前布置下节课的讨论题,要求课下准备,下节课讨论,提高学习兴趣；及时发布教学重、难点,便于学生预习和复习；根据教学基本要求适当布置必做题和选做题,鼓励学生撰写学习研究小论文,培养创新意识,提高利用多学科知识解决综合问题的能力.
7．开展水力学新生研讨课.选择一个主题展开教学,以指导学生学习研究,激发新生对求知的兴趣和主动参与的意识,以问题或话题为载体训练基本学习、研究能力,以教师引导激发研究兴趣,以师生互动启迪自主学习,以鼓励质疑倡导探索精神,培养学生的创新、合作精神与表达能力.学生从教师的学识风范、个人体验中,领悟研究型、探索式学习方法,感受全新的学习氛围.
8．加强本科生国际交流.通过交换生项目、联合培养、海外研习、暑期学校等方式,分期、分批选派学生到国外一流大学学习、交流,拓展国际视野,了解学科领域前沿.鼓励学生利用国外条件开展研究工作,尽快适应和融入国际一流学术研究群体.
9．教研相长.正确处理好教学与科研的关系,将最新科研成果及时讲授给学生,将科研项目与创新实验结合,以科研带动教学,提高创新能力实践水平.通过与顶级科学家交流研讨、举办经常性的高水平学术报告等形式,搭建高端交流平台,营造浓厚的学习氛围.
三、教改措施
（一）打造丰富的课程资源 在水力学”现用教材的基础上,丰富课程网站资源,包括课程简介、导学、教学日历、大纲、课件、视频、试题库、工程案例、数值软件、自我测评等内容,充分发挥其在教学中的重要作用：通过整合教学资源,教学内容更加条理清晰,易于学生学习. （二）充分利用实验资源 在原有教学实验的基础上,补充与科研项目结合紧密、有较强创新性的实验内容,使教学实验更加面向工程实际,更加突出综合性、探索性和实践性为一体的教学理念.形成包括认知实验、基础性实验、综合性实验、前沿性实验和开放创新实验在内的新实验教学体系,注重培养学生运用实验手段开展科学研究的能力. （三）改革考试内容与方法 为了加强素质教育,在考试内容上应减少客观题,加大主观题,注重内容的应用性、灵活性和综合性.在考试方法上建议实行半开卷考试方式,避免学生死记硬背.学生通过水力学”课程的学习,在广度、宽度和深度上更好地掌握水力学”基本概念、基本理论及基本技能,提升教学质量和教改效果. （四）重视课堂讨论 通过图片、动画、视频等模式对工程案例的研究背景、建设过程以及水力学问题等进行课堂讨论与互动,探索以工程案例辅助教学的教学方法,提升课堂教学的活跃度,改善学生自主学习的积极性. （五）加强自主学习 采用课前预习一课中提问讨论一课后练习的方式,大幅度提高学生自主学习的广度与深度：除了巩固教学内容的书面作业,建议学生组成学习小组,共同完成prq ect作业,并要求学生在课堂上进行汇报讨论,以提高学生的自主学习能力与撰写研究报告的能力. （六）拓展基层教学组织 “水力学”是工科类专业的基础课程,积极促成跨学科、跨院系基层教学组织的设立,拓展校级水力学”基层教学组织,整合优质教学资源,推进教学研究与教学改革,促进教师教学成长与发展,获得更好的教学效果. 四、结论 (J)理论教学系统化,开展专题教学、对比分析式教学 教学内容需符合新形势下学生发展的需要,教学方式也要符合信息化时代的特征.通过对水力学内容多次重复、反复推敲,利用图、表、方框图、动画等形式对知识点进行归纳和对比,课堂教学内容形象生动,激发学生的学习兴趣和学习动力.教师自身做到讲好每一堂课,常讲常新,把握本学科的动态和进展,做到高起点、有新意. （二）注重实践教学 针对水力学经验公式多,试算图解法及迭代法求解烦琐,在沿程水头损失计算、管道水力计算、明渠水力计算、堰流、闸孔、消能水力计算等方面拓展部分学生采用编程的方式解决水力学问题.鼓励学生把所学知识应用到实际水力学问题中,培养学生的动手能力与团队合作精神,使他们在实践的过程中体会水力学”在生活和工程中的广泛用途. （三）加强工程学科本科生水力学”教学的分类培养 开展水力学”分类培养课程模式,形成学术研究型、创新探索型、实践应用型课程体系分类培养框架,针对不同专业授课对象,调整教学内容和授课方式,实现本科生分类培养,为多口径人才需求提供支撑. （四）推行以高素质专门人才培养为目标的水力学”教学新模式
采用加强基础、拓宽专业面的人才培养模式,引进一些反映当代最新研究水平的内容,如紊流理论、非定常理论和新的测量技术、智能算法、计算水力学等.在完善教学理论与实践的基础上,开展课程与实验教学改革探索,实现人才分类培养目标,形成以高素质专门人才培养为目标的水力学”教学新模式.
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