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工程教育专业认证背景下水力学课程教学改革研究
发布时间:2020-09-14 点击: 发布:《教育教学论坛》杂志社
工程教育专业认证背景下水力学课程教学改革研究
 张晓雷,王鹏涛,左卫广 
(华北水利水电大学 水利学院,河南 郑州 450046)
摘要:工程教育专业认证是实现我国工程教育与国际接轨的重要基础。针对当前以专业认证为导向的工程教育新形势,深入分析了水力学课程教学过程中存在的问题,提出了教学改革的要求,并从教学过程、教学内容、教学模式、教学方法及考核方式五方面给出了具体的改革措施。以专业培养目标为导向,按照专业培养要求将水力学课程教学与专业紧密结合,进一步提高水力学课程的学习效率,切实培养专业学生的综合能力。
关键词:水力学;教学改革;工程教育;专业认证;教育教学论坛
 
Teaching Reform of Hydraulics under Background of Engineering Education Accreditation 
 Zhang Xiaolei
(School of Water Conservancy, North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou, 450046)
Abstract: Engineering education accreditation is an important basis for realizing the international standard of engineering education in China. In view of the new situation of engineering education oriented by professional certification, the author analyzes the problems existing in the course of hydromechanics course teaching, and puts forward the requirements of teaching reform. And from the teaching process, teaching content, teaching modes, teaching methods and assessment methods of five aspects of specific reform measures. With the aim of professional training, the teaching of hydraulics is closely combined with the majors according to the requirements of professional training, and the learning efficiency of hydraulics courses is further improved, and the comprehensive ability of professional students is cultivated.
Key words: Hydraulics; teaching reform; engineering education; professional programmatic accreditation
 

1 引言

水力学是水利水电工程、农业水利工程、水文与水资源工程、港口航道与海岸工程等水利类专业的一门重要技术基础课程[1-2]。水力学作为水利类本科专业的必修课一般开设在大二学年下学期或大三学年上学期,是衔接公共基础课与专业课的桥梁,同时对后续专业课的学习和专业思维模式的培养有不可忽视的作用,在水利类专业的整个课程体系里占据着重要的地位[2-3]
工程教育专业认证是针对高等教育工程类专业教育实施的专门性认证,它是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础,可以保障国际通行的工程教育质量[4]。工程教育专业认证就是以学生为本,其核心是基于成果导向,即确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求[4-5]。为了满足工程教育专业认证对学生毕业能力达成的要求,专业课程体系设置的合理性是关键环节之一,水力学是水利类专业课程体系中的一门强支持课程。近年,许多学者针对水力学课程教学存在的的不足,进行了改革探索,在理论教学与实验教学、教学模式与教学方法、教学质量、学生创新能力及考核方式等方面取得了丰硕的教改研究成果[6-11]。尽管水力学课程教学改革取得了长足的进步,但是针对当前工程教育专业认证背景下水力学课程的教学改革成果鲜有提及。因此,针对当前工程教育专业认证势在必行的背景,十分有必要对水利类专业的水力学课程教学改革进行探索和研究。

2 课程特点及课程教学存在的问题

水力学课程在水利类专业的课程体系中十分重要,不仅涉及较多理论应用性知识,还包括实践性较强的水力学实验方法,该课程可为后续的专业课提供理论基础[1]。因此该课程具有涉及知识面广、综合性强、基本概念与公式多、工程应用性强的特点[3,12]。然而,现阶段水力学课程教学尚存在许多不足和问题,尤其是与工程教育专业认证对教学要求的达成还有较大差距。作者长期从事水力学课程教学及科研工作,在此过程中,对课程教学中存在的问题总结如下。
(1)教学内容的深度与广度不够
传统的教育强调传道受业解惑,一般以灌输的方式讲授。工程教育专业认证下教育方式以成果为导向,课程的教学内容从时间和空间上从课内向课外延伸,采用启发式和批判式思维进行教学,将单向的灌输转化为双向的互动交流,增加课堂讲授的深度和广度。
从课堂讲授的深度来讲,传统的学习方式是被动学习方式,教师讲、学生听,双向交流不多。学生总是错误地认为课本和教师说的是对的。但人非圣贤孰能无过,教材编者和讲课教师由于疏忽会在课本和课件PPT中留下错误,这些错误通常只有个别学生去问。从课堂讲授的广度来讲,当代学习工具和学习方式日新月异。近年,水力学课程通常在课堂时间以讲授PPT为主,下课之后教师无法将课堂方面新的心得和体会在第一时间有效传达给学生,在一定程度上阻碍了学生求知欲的激发和培养。
(2)教学手段与方法单一,学生的创新实践能力较低
传统的教学手段与方法相对比较单调、枯燥,学生对课程内容缺乏感性认识,教学效果较差;尽管近年多媒体课件已被广泛引入课堂,教学的形象性、直观性和趣味性大大地增强,从一定程度上激发了学生的学习兴趣,加深了学生的理解,但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。
水力学虽然属于专业基础课,但课程内容中涉及大量的实际水流运动,具有较强的工程应用性。传统的“灌输式”教学方法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。受课程学时的限制,课程教学过程中,很难培养学生解决实际工程中复杂水力学问题的能力,学生的创新能力也无法得到训练。
(3)学习效果辨识度不强
工程教育专业认证成果导向的学习能力达成需要一个综合的评价体制[4]。对于水力学课程而言,学生能力达成是一个形成的过程,可以在课程的各阶段根据毕业要求的指标点进行评价。作为水利类专业必修课的水力学为考试课。课程考核与成绩评定一般包括期末考试、实验课考核及平时考核三部分。其中期末考试侧重学生综合能力及分析能力,强调原理、概念与方法,采用闭卷考试方式;实验考核分为两部分,一部分为学生实验预习情况、实验情况及实验报告的考核,另一部分为实验课过程中提问、问题讨论等平时表现考核;平时考核主要包括作业和考勤。考核成绩虽然一定程度上能够反映学生对知识的理解和运用,但是仍具有一定的欺骗度。
(4)传统教学模式无法适应新的高等教育形势
当前,我国高等教育已进入了一个新的时期,高等教育已走向普及化,同时高等教育的方式也发生了很大变化。一般普通本科高校的教育已不再是精英教育,学生整体的基础与能力偏低,学习欲望不强。传统的教学模式导致不及格的学生数量相比以前增加很多,为了降低不及格率,不得不降低考试题目难度。另外,现有的课程教学资源已不再稀缺,学生可以从网络上获取海量教学资源。传统的课堂教学模式的吸引力大幅降低,学生无法集中精力学习传统的课程教学内容。

3 教学改革措施

针对基于工程教育专业认证背景及当前水力学课程教学中存在问题,优化教学过程,完善教学内容,改进教学方法,更新教学手段,完善考核方式是水力学课程教学改革的重点。作者从教学过程、教学内容、教学模式、教学方法及考核方式五方面给出具体改革措施。

3.1教学过程改革

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。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 教学内容改革

目前,各水利类院校针对水利工程学科不同专业,一般选取相同的水力学教材。这就带来一个问题,不同专业选择的教材相同,但各专业的教学要求和教学目标不同。因此完全相同的教学内容必然无法同时满足水利工程学科各专业的需求,这就要求教学内容应适当因专业而异,更加突出水力学知识在本专业实际工程中的应用。为此,在教学内容中适当增加本专业中水力学运用的实例讲解,尤其要强化专业紧密相关的水力学基础性理论与应用。同时,紧紧围绕课程知识点,并结合专业实际,更有针对性和示范性地加强课堂教学过程中典型例题的讲解,突出解题的思路、方法、步骤、要领和知识在专业中的应用。精心设计课后思考题与习题。另外,结合专业突出工程应用性强的内容,强化水力学基本概念的理解和基本原理的应用,适当弱化水力学基本方程和公式的推导过程,适量删减与专业关系不大的内容。最后,为了培养学生的工程实践能力、自主学习能力与开拓创新精神,实施学生进课题组、进团队参与科研与生产项目,积极引导大学生申请水力学相关的创新实践项目,使其具有科学思维方法、沟通与合作能力和国际视野,锻炼学生应用水力学知识解决实际问题的能力。

3.3 教学模式改革

在我国高等教育进入普及化的新时期,应充分利用课程相关的海量网络教学资源,积极进行教学模式的改革。在水力学课程教学过程中逐渐推进“混合式教学”、“探究式教学”、“ADDIE教学”、“PBL教学(以问题为导向的教学方法)” 、“5E教学”等新型教学模式的使用,并在教学大纲和培养方案中逐步体现。新型教学模式往往注重学习中的及时反馈,从工程实际出发,以问题和案例来引导教学,激发学生的兴趣和思考,调动学生的积极性,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,又能培养独立思考、分析问题和解决实际问题的能力。教学模式的改革完全符合工程教育专业认证中以学生为中心的教育理念和“持续改进”的质量观。

3.4 教学方法改革

为了更好地组织水力学课堂教学,在教学方法上应避免传统教学手段及多媒体课件教学的缺点,采用多媒体教学与传统的授课方法相结合的手段,充分发挥两者各自的优势,使两种方法互为支持、互为补益、互为促进,相得益彰。同时,还要改进传统的教学方法,打破灌输式教学方法,充分发挥学生的主观能动性,加强师生的相互沟通与交流,积极构建师生和谐的课堂教学环境。另外,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[3]。比如在教学过程中,教师可以从实际工程出发,提出常见的某种水力学现象或需要解决的与水力学相关的工程问题,激发学生的兴趣和思考,积极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,又能对实际工程问题有更深的认知,同时也无意间拉近了师生之间的距离。最后要充分利用与时俱进的教学工具。教师可以充分利用精品课程、微课、直播等先进的传播工具,建立水力学个人公众号和平台直播模式,将一些水力学教学视频、重要科研成果、科研论文等对学生进行直播,激发学生的兴趣,大幅提升学生的学习动力。

3.5 考核方式改革

水力学课程期末考试采用闭卷形式。由于受到试卷考核形式及考试时间的限制,试卷一般无法全面考核课程知识点,这就需要授课教师在平时教学过程中布置一些作业或进行小测验,专门针对试卷中漏掉的课程知识点进行考核。另外,为了拓展国际视野,一方面可以通过在教学内容中增加国际前沿的最新研究成果;另一方面可以选择实际工程的水力计算让学生自愿组合完成大作业,锻炼工程实践能力、沟通与合作能力。同时,为了进一步提高学生的学习积极性,可以引入加分激励机制,譬如课上正确回答问题,可以考虑课程平时成绩加分;又如引入纠错奖励机制,学生可以在水力学的学习过程中对教材课本和多媒体课件中存在的个别错误进行纠错,教师根据完成情况酌情进行加分奖励。

4 结语

新形势下的工程教育专业认证对水力学课程教学提出了新的要求。本文基于工程教育专业认证背景分析了当前水利类专业水力学课程教学过程中存在的问题,提出了教学改革的要求,并从教学过程、教学内容、教学手段、教学方法及考核方式五方面给出了具体的改革措施。

参考文献

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[8] 薛红琴, 林子增. 提高水力学教学质量的研究探讨.科技资讯[J].2010, (1):196.
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[12] 刘丽, 王林峰. 水力学课程教学方法创新与教改探讨[J]. 科学咨询,2010, (23):123-124.
 
 
作者简介:张晓雷(1981-),男,河北赵县人,博士,副教授,主要从事水力学及河流动力学方向的教学及科研工作。
基金项目:华北水利水电大学教改立项项目“适应社会竞争的港口航道与海岸工程专业人才培养模式研究与探索”(项目编号:201003)。