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水力学课程教学改革思路

 论文栏目:力学工程论文     更新时间:2017/12/14 9:58:39   

摘要:水力学是水利类工科专业重要的专业基础课。近年来随水利类专业培养模式不断调整变化,水力学课程教学各环节也相应做出调整。目前面对工程教育专业认证欲接轨世界同类课程教育,结合课程特点及专业要求,分析水力学课程教学过程中存在问题,提出了进行水力学课程教学改革的思路与理念。

关键词:工程教育专业认证;水力学;课程改革;水利类专业

一、前言

工程教育专业认证体系是遵从《华盛顿协议》多边互认工程教育本科专业学位,认可工程教育资格,推动工程学位互认和工程技术人员的国际范围流动[1]。工程教育专业认证体系通用标准对要通过其认证专业的课程体系进行了规范。水力学为技术基础课,注重于工程实际水流现象的分析和计算,有很强的专业技术性[2]。为适应工程教育专业认证,水力学课程应做出改革调整。水利类专业专门培养在地表水和地下水资源的勘探、评价、开发、管理及其工程设计、施工等方面的工程技术人才。目前我国在水利类专业学科体系齐全,教育水平在世界范围内名列前茅,为国家培养了大批的人才。但是随着经济社会的进步,各种新兴媒体技术的冲击,以及综合素质人才培养要求等的需求,原有的学科培养系统不能满足要求,所以近年来对课程体系进行了改革,现正处于改革调整期后的适应阶段。笔者有幸从事水力学教学多年,为水文与水资源工程、水力工程、水力电力设备、给水与排水等工程类专业讲授水力学课程,同时又留学美国亚利桑那大学做博士后参与水文与水资源工程学院、土木工程学院水力学课程的实验实践环节,审视近年来水力学课程的教学改革,分析面临水利类专业进行工程教育专业认证时水力学课程存在问题,并为以后的改革提出发展思路。

二、存在问题

工程教育专业认证要求符合本专业培养目标的工程基础类课程、专业基础类课程与专业类课程的课时量至少占总学分的30%,专业基础类课程应能体现数学和自然科学在本专业应用能力培养,并实现创新能力的培养[3]。对比这些要求目前水利类专业的《水力学》课程教学存在以下问题:1.学时一再压缩。目前高校在课程设置时,为提高学生基础课的能力培养,侧重基础课程学习,压缩专业基础课的教学时间。目前许多院校水力学学时由原来的100多个学时,减到80多个学时,有部分学校甚至压缩为40多个学时,学时的大量压缩,使学生对水力学知识的运用能力、实验动手能力都有所下降[4]。2.学生兴趣的转移。学生在水力学课程学习中多对工程应用方面的知识有较大兴趣,而对水流本身的问题探究即纯水力学理论问题较少关注,因而在学习中对水流现象的学习仅局限于肤浅的表层,而未涉及水流现象的理论实质探索与学习,这对以后的更深层次的学习十分不利。3.传统教学手段受到挑战。1998年学科专业目录调整后,要求强化基础、深化专业、提高素质,各门课程学时大幅减少,方向课增多。教学质量要求提高,要求学生对基本概念的理解、理论方法的应用、实验技能的提高均比过去严格许多。传统的教学手段难以达到上述要求。4.公式及推导冗繁。水力学有许多理论及公式,在工程实际中又衍生出大量的半经验、半理论公式、系数公式或经验常数等等[5]。而目前各种版本的水力学教材尽管做了一些修改,但由于其强调学科的系统性、整体性,都按部就班详细推导,强调技术基础为专业服务等特点,所以水力学课程与其他专业课程相比公式多、概念多、系数多[6]。因而水力计算的内容很多,而且计算复杂,很多问题无解析算,只能用试算法,所有这些都使学生感到不习惯,从而导致学习困难。5.实验条件有待改善。工程教育专业认证要求工程实践与设计至少占到总学分的20%,同时应设置完善的实践教学体系,并应该与企业合作,开展实验实训,进一步培养学生的动手能力和创新能力[7]。部分水利类专业建设中还有一些实验设备没有到位,不能进行正常的教学实验,因此实验教学条件还有待于进一步完善。

三、课程教学改革思路

基于以上面临工程教育专业认证时存在的问题,欲实现水利类专业多边互认、技术人员的国际范围流动,笔者认为应从以下方面着手进行水力学课程改革:1.明确主线重组教学内容。由于水力学课程学时的压缩,且需要保证教学质量不下降,同时教学内容不能缩水的情况下,应采取的改革措施是:对专业基础内容进行重新整合,使重点更加突出,且使课程精练,更符合工程教育专业认证要求。2.选用适当的教材。教材建设是课程的核心,是教师实现教学之本,为实现工程教育专业认证,应结合和参考国外优秀教材内容适当选取。由于水利类专业都开设水力学或流体力学课程,不同专业对水力学知识深度、广度要求也不一样。而目前流行的水力学教材版本不同、难易程度不同、内容侧重不同,因此各有所长,在综合考虑对比情况下,结合专业培养与实现工程教育专业认证目标认证选择。3.改革课堂教学方法。积极实施启发式教学。坚持采用教师主讲与课堂讨论相结合的方法,或者有讲有问,每节课的最后几分钟留作讨论,使学生增强了敢想、敢问的信心和勇气,以期达到双向交流,保证教学相长,为将来的工程技术人员的力学问题有效沟通解决进行能力培养[8]。传统的水力学教学学生的能动性、个性发挥不够,影响教学效果,被称为一块黑板、一支笔的呆板教学方式[9]。因此制作多媒体课件,演示水力软件于授课过程中,以有利于学生对水利工程中的水力学现象和基本理论的认识与理解,以提高教学效果。4.加强学生计算能力培养。计算机技术的应用为水力计算提供了条件,学生对计算机学习一般兴趣浓厚,这为水力学课程结合计算机教学创造了良好条件。学生计算能力不仅是指一般常规非线性方程的解算及其程序编制能力,而且还应该包括偏微方程的某些部分及其算法,强调计算机及算法应用[10]。因此,在水力学需要试算内容讲授时应启发学生动手编程的热情,这样既加深了学生对解题过程的理解,又提高了程序设计水平,同时满足了工程教育专业认证中有关学生综合应用所学知识解决实际问题能力培养的要求[11],使学生计算能力实现质的飞跃,以适合水利类专业工程教育专业认证的需要,为以后参加工作打下了坚实的基础。

四、结语

面对工程教育专业认证,水力学课程教学质量的提高,需要有一套不断适应新形势的课程体系改革和课程内容更新为之保障,而课程体系改革和课程内容更新是一个复杂的系统工程,也是一个不断优化的过程,需要从业者不断地进行探索、改革、实践与提高。

参考文献:

[1]刘永德,张杰,万东锦,等.以认证为导向完善环境工程专业实践教学条件[J].中国西部科技,2014,(8):119-119.

[2]郭维东,李文果,杨丽萍,梁岳.浅谈水力学课程改革思路[J].农业与技术,2004,24(1):130-132.

[3]王健,陈国铁.海峡两岸工程教育专业认证比较研究[J].福建工程学院学报,2013,11(2):138-145.

[4]靳娟娟.水力学教学现状及教学改革初探[J].教育教学论坛,2016,(26):115-116.

[5]李金燕.水力学课程教学模式的探索与改进[J].中国教育技术装备,2016,(6):77-79.

[6]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.

[7]林健.基于工程教育认证的“卓越工程师教育培养计划”质量评价探析[J].高等工程教育研究,2014,(5).

[8]龙北生,吕萍,高金花,等.应用型本科水力学课程建设与改革实践[J].长春工程学院学报:社会科学版,2012,13(2):99-102.

[9]赵振兴,王惠民,何建京,李煌,仇磊.水力学课程建设与改革实践[J].中国地质教育,2004,(4):24-27,51.

[10]刘宝,任涛,李贞刚.面向工程教育专业认证的自动化国家特色专业改革与建设[J].高等工程教育研究,2016,(6):48-52.

[11]陆勇.浅谈工程教育专业认证与地方本科高校工程教育改革[J].高等工程教育研究,2015,(6):157-161.

作者:张升堂 单位:山东科技大学地球科学与工程学院

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