2018大气科学（水文气象）专业水力学课程教学改革初探

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大气科学（水文气象）专业水力学课程教学改革初探
水文气象学是研究水圈与大气圈界面上发生的物理规律、过程及其演变规律的一门学科。它既是应用气象学的一个分支，又是水文学的重要组成部分。目前大气、陆地和海洋水分循环系统综合模型的研究，使水文气象学的发展受到了广泛重视[1]。2011年6月南京信息工程大学率先成立水文气象学院（以下简称我院），并于同年进行大气科学（水文气象方向）本科专业招生，为解决洪涝、干旱、台风、山洪、泥石流等极端水文气象事件培养复合型人才。水力学是高等工科院校不少专业特别是水利类专业的一门重要技术基础课。笔者借鉴已有的教学手段，结合水力学课程特点，积极探索理论学习和动手实验相结合、多种教学手段并存的教学模式，力争取得水力学课程的最佳教学效果。
　　一、根据课程特点，确定教学主线
　　1.水力学课程特点
　　水力学课程具有概念多、公式多、推导多、计算难的特点。其研究内容包括水静力学和水动力学;研究方法主要是利用物理学和理论力学中相关的运动规律和原理，运用高等数学中的积分、求导等计算方法，推导水力学公式，用于挡水、输水及泄水建筑物的计算和设计，具有较强的工程实践性。
　　作为一门应用范围相当广泛的技术基础课，水力学教材种类繁多。但目前不同机构或部门组织编写的教材基本上是采用20世纪50年代前苏联洛强斯基的课程体系框架[2]，在很大程度上能够满足目前水力学教学的需要。对于水文气象学这个新兴的专业，没有经验可以借鉴。为了较好地保证教学工作的顺利进行，分别以吴持恭主编，高等教育出版社出版的《水力学》（第4版）教材（国家级精品教材）和赵振兴等主编的《水力学实验》作为课堂教学和实验用书。
　　2.确定教学主线，探索教学做一体化模式
　　水力学基本原理、工程应用和水力学实验是该课程的三大组成部分。基本原理和理论是课程的基础，工程应用是基础的应用和体现，水力学实验可以验证、加深和巩固理论课所学知识，三者相辅相成，是一个不可分割的整体。
　　教学方法或手段是教师向学生表达教学内容、传授课程知识的途径。在理论性和实践性较强的水力学课程教学过程中，坚持启发式教学，重点讲清基本的概念、原理和方法。根据教学内容，分阶段进行课堂总结，将相关内容连贯起来，变零散知识为整体知识，提高学生综合分析问题的能力。
　　由于水力学涉及高等数学、大学物理、理论力学等知识，理论推导复杂、概念和方法多且易混淆，学生普遍反映这是一门难学的课程。为了充分调动学生的积极性、主动性和创造性，我院成立了水力学兴趣小组。按照教学进度，安排小组成员参与实际工程设计，使学生变被动为主动，极大地提高了其学习兴趣和解决问题的能力。
　　水力学试验是揭示水流运动规律的一种重要手段。通过观察水流的静止和机械运动现象，了解水流运动的一般规律，学会量测水力要素和使用基本仪器的方法，掌握基本的实验技能;培养学生分析实验数据、整理实验成果和编写实验报告等方面的能力以及良好的实验室工作习惯和科学素质，为今后的工程设计和科学研究打下必要的基础。
　　二、水力学课程建设与实践
　　1.教学内容灵活化
　　基于教学做一体化教学模式，应针对不同内容，采取不同的教学方法。如三大方程是重点，应详细讲解。另外，我院购进了全套的水力学实验设备，每套设备有2台仪器可供使用，一次实验安排2～3个实验内容，保证每个同学均有机会动手操作。课余时间，实验室对学生开放，鼓励其进行创新性实验研究。
　　2.教学手段多样化
　　多媒体可将水力学中很多难以用语言表达清楚或学生很难理解的水力现象展示给大家，把抽象、难懂的问题变得直观、易懂，因此其成为水力学课堂教学中的重要手段。但由于该课程自身的特点，全部使用多媒体并不能达到较好的教学效果，因此，采用多媒体和板书相结合的授课方式，可大大提高教学质量，达到事半功倍的教学效果。同时在教学中鼓励学生参与教学，在课堂上采用学生讲课、讨论、提问等方式，从而增强学生的参与意识，活跃学习氛围。