水力学综合实验教学改革探索

　　摘 要：针对高校水力学实验教学上存在实验器材功能单一、教学内容单调、教学理念陈旧、师生重理论轻实验等一系列问题，提出水力学综合实验教学改革建议和措施。高校通过改善实验室条件，改进实验教学内容和教学方法，完善水力学实验教程。同时通过结合仿真水力学实验平台教学开展线上线下水力学实验教学等一系列措施方法，从而提高学生分析、解决问题以及创新的能力，增强学生自身的综合素质，进一步提升教学质量，为国家培养更多的知识素养储备丰富的新型水利类人才提供便利。

　　关键词：水力学实验 教学改革 教学方法 创新能力

　　水力學是水利类专业一门重要必修专业基础课程，水力学课程包括理论教学和实验教学两个部分[1-2]，这两部分都是培养学生创新能力、实践能力和创业精神的两个不可缺少的重要方面，而其中水力学实验是整个理论教学不可替代环节。水力学实验课程对培养水利类的学生掌握本专业的经典理论、基本技能，激发学生的科研潜能和创新思维有着重要作用，水力学实验作为一门独立的水利类专业基础实验，而实验是学生把理论与实践相结合重要环节，实验课程的开展将大大增强学生的动手能力和运用水力学知识解决工程实际问题的能力。

　　现针对水力学实验课程现状、实验室仪器等方面，对水力学综合实验教学改革进行探讨，给出具体的解决措施和方法，为了更好地让学生加深对课本理论知识的理解，对知识消化吸收，可以逐渐培养学生的动手能力，使得理论与实践更好地结合起来[3-4]。

　　1 目前水力学实验课程现状

　　1.1 实验仪器功能单一

　　高校的实验器材功能单一，在基础实验室建设中，其基础实验仪器的购买，大都是以单一的验证性实验为目的。实验仪器一旦配套固定，只能进行预定的实验[5-6]，同时实验仪器需要占用很大一部分空间，并存在维护构件复杂等缺陷。

　　1.2 实验室器材较少

　　高校水力学实验室每个实验购置的实验器材数量较少，学生分组合作完成实验，每组人数在5～7人左右，有些学生没有真正参与到实验中去，真正做实验的也就是极少部分学生，其他学生只是复制一下实验数据，没有起到水力学课程开设实验课的真正目的，这会出现学生理论和实践没有更好地结合在一起的问题[7-8]。

　　1.3 实验教材内容单调

　　水力学实验教材仅是介绍了实验操作步骤、数据的记录、数据的计算及实验的注意事项等内容，而没有更好地引导学生去对实验仪器、实验步骤、实验数据及整理等方面去改进去优化，激发学生的创造性思维，同时水力学实验教材演示性和验证性的实验居多，导致学生缺乏创新意识，且创新能力的缺失尤为严重，与开展实验课教程的初衷相违背[9]。

　　1.4 教学理念陈旧

　　传统的水力学实验课程教学模式一般是“老师怎么教，学生怎么学”被动式的学习方式，即在学生分组进入实验室时，老师会先在教室给同学们讲明白本次实验的目的、实验原理、实验步骤、实验处理数据和方法及实验的注意事项。逐项讲解后，学生们在进入实验室做实验，这样使得学生处于被动的学习状态，无法激发学生的创新能力、积极性，不利于对学生的创造性思维的培养[10]。

　　1.5 各高校实验改革参差不齐

　　在南京大学召开全国高等学校实验室工作研究会组织的“第二次全国实验教学改革研讨会”中提到，各大高校都在加大实验室的建设，但各大高校实验室发展不平衡，且在高校改革中存在一些问题，有如下几点：(1)学校在教学观念上还是重理论轻实践;(2)有些高校没有一个完整的实验教学大纲、教学计划，没有完整的教学体系;(3)现有的实验内容比较陈旧，实验方法、手段比较落后。

　　2 水力学实验课程教学改革

　　2.1 改善实验室设备和条件

　　学生的创新能力、创新精神的培养离不开现代化的实验教学条件，从各大高校开展实验情况来看，引进先进的实验设备是可以促进高校更新实验思想，掌握新的实验技术、方法以达到培养学生的创新能力的目的[11]，因此高校应该加大实验室的建设投资力度，引进先进的实验设备及优秀的仿真实验平台，或在高校中以合作形式自主研发虚拟仿真实验平台。虚拟仿真实验有其优势，学生操作方便，特别是在记录实验数据以及计算上更为简化，并且做实验的时间上更为灵活。学生可以多次进入平台进行实验操作，获得多组实验数据。能够节省了实验准备工作，提高實验的可靠性、精准度、可操作性，同时加大了学生自主操作能力，增强学生的实验兴趣，并留下更多的时间给学生答疑[12-13]。

　　传统进行水力学实验每组5～7人，实验中每人并没有全部参与到实验中去，有的同学在认真做实验，同时也会出现部分同学玩手机、聊天等现状，传统实验分组呈现出一种不合理的情况，对于这种状况的出现，适当减少每组实验人数，同时通过增加水力学实验设备台数，尽可能让更多学生参与到实验中的每个环节中去，使得学生更好地把理论与实践相结合。从而达到开设实验课程的目的，同时调动学生主动性、观察实验现象能力和动手能力。

　　2.2 教学手段与内容的改革

　　2.2.1 教学手段

　　传统的水力学实验课程一般模式是“老师怎么教，学生照着做”，在一定程度上限制学生创造性思维发展，为了更好地改进课堂，可以“反转”把课堂交给学生，学生才是学习的主体，老师的工作就是启发学生的思维，将学生引向善于综合和创新的轨道上和解决学生无法解决的难题，例如使用比较先进的水力学实验仪器、尚未接触的领域等[14]，一般情况下，老师不具体参与学生实验过程。

　　在进行水力学实验课程前可以让学生根据实验原理自主设计实验，并说明自己设计实验的可行性理由、说明自己设计实验的操作步骤、说明自己设计实验的优缺点哪里需要改进，这样做的目的是为了培养学生独立思考问题的能力、培养学生分析解决问题的能力、培养学生的创造性思维，真正让学生参与到实验中去，达到开设实验课程的目的，从而让学生更好的把理论知识与实践结合起来，同时提高了学生分析问题，解决问题的能力。

　　2.2.2 教学内容

　　水力学实验通常可分为演示性、验证性实验两种，这类实验创新性小且实验的操作步骤固定单一，限制了学生的思考没有达到实验的目的。实验是一种发现问题、解决问题实验，而不是一种告知实验结果的实验，在这种的教育模式下实验室课题组老师可以优化课程结构，改进教学内容方法。其主要目的是进行学生分析问题、解决问题和创新能力的培养，为了达到实验的目的，学校可以开设一些创新型的水力学实验，鼓励同学们参加水利类创新比赛。同时根据水利类专业的不同特点，合理地设置实验目的和内容。让学生根据实验原理，设计一些实验教材上没有的实验方法，这样会给学生一定程度上的“动力”，激励他们去查阅大量的相关书籍和文献来完成实验。最后通过汇报该实验的可行性，运用到了哪些实验方法和原理，从而达到实验的要求。通过这样的方法一定程度上能够培养学生独立解决问题的能力，将理论和实践更好地结合在一起[15-16]。

　　水力学课程包括理论教学和实验教学两部分，传统的考核方式是两部分结合起来，现通过把水力学理论、水力学实验两部分独立考核，目的是为了避免学生重理论而轻实践，其中水力学实验成绩评定内容包括实验的参与度与积极性，实验中观察操作，实验后分析总结的全过程。通过这种考核方法，有助于调动学生的积极性和学习兴趣，更好地把理论用于实践中去。

　　2.3 开展线上线下水力学实验

　　现如今线上的教学工具非常丰富，例如，雨课堂、学习通、课堂派等线上教学APP，实验室教师可围绕水力学综合实验课程的教学目标和教学内容，通过在线上教学讲解网络实验操作步骤、记录、计算及注意事项等内容。老师讲解后，学生通过实验室提供的仿真水力学实验网络教学平台进行线上实验，该平台可以更改仪器原始参数的数据，每位同学都有不同参数的实验设备，这也是现场实验较难做到的，通过这样的模式实现了线上实验教学更大的可操作空间，最大限度地激发了学生学习的主动性和积极性。同时在线下实验中，同学们进入实验室实际操作，通过自己亲自实际操作，更好地将理论结合在一起，在实验仪器、实验方法、实验步骤中，学生们可以有机会进行更多的思考，这样可以激发学生创新能力，分析解决问题能力。

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