水力学课件 全球热消息
- 来源:互联网
- 时间:2023-06-07 12:32:07
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篇1:大学水力学课件
【开课单位】环境科学与工程学院【课程模块】学科基础
【资料图】
【课程编号】【课程类别】必修
【学时数】48(理论48实践0)【学分数】3
一、课程描述
本课程大纲根据20**年本科人才培养方案进行修订。
(一)教学对象:环境工程专业本科生
(二)教学目标及修读要求
1、教学目标
掌握基本概念。包括:流体的主要物理性质及作用于流体的力,静水压强及其特性,压强的测量与表示方法,恒定一元流,理想液体,微小流束,均匀流与非均匀流,非均匀渐变流与急变流,水头损失,液体运动的两种型态,管道的基本概念,明渠的类型,明渠均匀流,水力最佳断面,允许流速,明渠水流的三种流态,断面比能与临界水深,临界底坡、缓坡与陡坡,明渠恒定非均匀渐变流,水跃,共轭水深,堰流的类型,闸孔出流。
掌握基本理论。包括:静水压强的基本公式,几种质量力同时作用下的液体平衡,实际液体恒定总流的能量方程及应用,恒定总流的动量方程及应用,量纲分析与π定理,液流型态及水头损失液体运动的两种型态,谢才公式,棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析,棱柱体水平明渠的水跃方程,水跃的能量损失,堰流与闸孔出流。
掌握基本计算。一是建筑物所受的水力荷载,即所承受的静水压力、动水总作用力等的计算;二是建筑物的过水能力计算;三是水流的流动形态及水头损失计算;四是水流的能量消耗计算。
2、修读要求
水力学是力学的一个分支,通过课程学习和训练,使学生掌握水力学基本概念、基本原理、基本技能和方法;培养学生分析解决问题的能力和实验技能,并为学习专业课程和处理工程实际中的技术问题打下基础。通过课堂讲授和讨论、课后辅导、习题和练习、实验和实践教学等教学环节,运用多媒体或实验等直观教学手段,完成教学大纲要求的基本内容。由于水力学是一门技术基础课,应当理论联系实际,但应以分析水流现象,揭示水流运动规律,加强水力学的基本概念和基本原理的讲解为主,不过分强调专业需要,以致削弱水力学基础理论的讲解。
(三)先修课程:高等数学
二、教学内容
(一)绪论
1、主要内容:力学的"基本任务及发展简史,流体的主要物理性质及作用于流体的力,水力学的研究方法。
2、教学要求:掌握流体主要物理力学性质;理解连续介质与刘翔液体的概念;了解水力学研究任务与研究对象以及水力学发展简史。
3、重点、难点:液体主要物理力学性质。
4、其它教学环节:绪论习题课。
(二)第一章水静力学
1、主要内容:水静力学的基本原理及其应用,主要有静水压强及其特性、液体的平衡微分方程及其积分、等压面重力作用下的静水压强的基本公式,几种质量力同时作用下的液体平衡、压强的测量与表示方法、作用于平面上的静水总压力、作用于曲面及物体上的静水总压力。
2、教学要求:掌握重力作用下的静水压强的基本公式,作用于平面上的静水总压力、作用于曲面及物体上的静水总压力;理解静水压强及其特性液体的平衡微分方程及其积分、等压面概念;了解几种质量力同时作用下的液体平衡、压强的测量与表示方法。
3、重点、难点:重力作用下静水压强的计算,作用于平面上的静水总压力、作用于曲面及物体上的静水总压力。
4、其它教学环节:第一章习题及讲解。
(三)第二章液体运动的流束理论
1、主要内容:从流束流轮出发,讨论液体运动所遵循的普遍规律并建立相应的方程式,主要内容有恒定一元流的连续性方程,液体恒定流微小流束的能量方程式,均匀流与非均匀流,非均匀渐变流与急变流,实际液体恒定总流的能量方程,恒定总流的动量方程,量纲分析与π定理。
2、教学要求:掌握水动力学三大基本方程及其物理意义,理解流体运动的分类及基本概念;了解量纲分析与π定理。
3、重点、难点:恒定总流的连续性方程、能量方程及动量方程
4、其它教学环节:第二章习题及讲解。
(四)第三章液流型态及水头损失
1、主要内容:水头损失的物理概念,从液体运动的两种型态出发,研究水头损失的变化规律及其计算方法。
2、教学要求:掌握液体运动的两种液流型态,水头损失的变化规律及其计算方法;理解水头损失的物理概念,液流边界几何条件对水头损失的影响,均匀流沿程水头损失与切应力的关系。
3、重点、难点:沿程水头和局部水头损失的计算方法,谢才公式。
4、其它教学环节:第三章习题及讲解。
(五)第四章有压管中的恒定流
1、主要内容:管道的分类,虹吸管及水泵装置的水力计算,简单管道、串联管道、并联管道、分叉管道的水力计算,沿程均匀泄流管道的水力计算。
2、教学要求:掌握简单管道、串联管道、并联管道、分叉管道的水力计算、沿程均匀泄流管道的水力计算;理解管道的基本概念和理论;了解虹吸管及水泵装置的水力计算。
3、重点、难点:简单管道及复杂管道的水力计算。
4、其它教学环节:第四章习题及讲解。
(六)第五章明渠恒定均匀流
1、主要内容:明渠的类型及其对水流运动的影响,明渠均匀流的特性及其产生条件,明渠均匀流的计算,水力最佳断面及允许流速,粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算。
2、教学要求:掌握明渠均匀流的水力计算;理解水利最佳断面及允许流速;了解粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算。
3、重点、难点:明渠恒定均匀流的水力计算。
4、其它教学环节:第五章习题及讲解。
(七)第六章明渠恒定非均匀流
1、主要内容:明渠水流的三种流态,断面比能与临界水深,临界底坡、缓坡与陡坡等概念,明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式,棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析。
2、教学要求:掌握明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式,棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析。理解明渠水流的三种流态,断面比能与临界水深,临界底坡、缓坡与陡坡等基本概念。
3、重点、难点:明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式,棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析。
4、其它教学环节:第六章习题及讲解。
(八)第七章水跃
1、主要内容:棱柱体水平明渠的水跃方程推导,棱柱体水平明渠中水跃共轭水深的计算,水跃的能量损失和跃长计算,非棱柱体明渠中的水跃计算。
2、教学要求:掌握棱柱体水平明渠中水跃共轭水深的计算,水跃的能量损失和跃长的计算;理解棱柱体水平明渠的水跃方程推导过程,了解非棱柱体明渠中的水跃。
3、重点、难点:柱体水平明渠中水跃共轭水深的计算。
4、其它教学环节:第七章习题及讲解。
(九)第八章堰流及闸孔出流
1、主要内容:堰流的类型及计算公式,薄壁堰流的水力计算,实用堰流的水力计算,宽顶堰流的水力计算,窄深堰流的水力计算,闸孔出流的水力计算。
2、教学要求:掌握堰流的类型及基本计算、闸孔出流的水力计算;了解薄壁堰流的水力计算,实用堰流的水力计算,宽顶堰流的水力计算,窄深堰流的水力计算。
3、重点、难点:堰流的类型及基本计算。
4、其它教学环节:第八章习题及讲解。
篇2:水力学实验心得体会
在网络课程这样综合的平台上近一个月的学习,对《土力学》这门课有新的认识,也感受到了学科带头人李广信教授的授课魅力,现将本人学习李广信教授《土力学》课程的的几点体会分享一下。 因而充满了风险与挑战,也就包含丰富的哲学命题。从哲学的高度认识岩土、学习岩土、进行岩土工程实践具有新时代的意义和实践价值。 哲学的核心是“求真”和“求知”,它的特点是思辨性、解释性和概括性。大师在讲课的时候就像在谈人生,李广信教授用哲学观点来分析解释和阐明土力学原理,对土力学学科中复杂的本质特征和核心内容进行形象化的解说,极大的启发了我的思路,引导我从哲学角度思考土力学的科学问题,就像李老师授课时所讲,我们现在研究或看待问题时要整体宏观的把握问题,即是很难,但是为我们的学习和研究是非常有帮助的。学会运用哲学思想考虑科学问题的方法,不仅有助于我们提高教学水平,更有益于我们的启迪我们的科研思路。 人类要想在大自然中生存,就必须顺应自然,它是一个和谐体,会排斥一切不符合和谐发展的因素。回归到土力学中,任何一项与土有关的工程,不论是边坡还是地基,不论是大型工程还是微型工程,在设计和施工研究时都要遵循土的三大基本特性,这样才能真正做到与自然和谐相处,才能保证我们工程的稳定性和存在性。在工程中出现的许多错误与事故就是违反了土力学基本原理才发生的。听李老师土力学的阐述,深入细致的讲解,在不知不觉中学习到的不仅仅是有关《土力学》的纯粹的知识,更多的是力学的研究方法与一些思考。也使我越来越坚信,《土力学》在工程中的重要性,从而对土产生了浓厚的兴趣。 另外,李广信教授在对《土力学》课程内容把控上很有针对性和总结性,总能把较为复杂的内容转化成易懂的知识点教予听课者,在知识点处都有整体性的把握,并能很直观,清晰的抓住主要矛盾。比如:岩 土工程在地基承载力问题上是一个模糊的概念,是一个综合的整体的概念,不是精准的数值;应变与强度问题是量变到质变的过程;岩土工程中的加固与减弱,应遵循:无为而治,顺乎自然,兵强则灭,木强则折的思想;土在加载变形过程中似乎是有生命的,有不同的发展阶段等等。 对于《土力学》课程的主要内容,李广信教授也有自己的一套总结,包括三个方面,首先是土的三大特性,其次是经典土力学的三大定律,最后是土的三类岩土工程问题。三个方面内容环环相扣,土的特点决定土的受力情况和发展定律,工程岩土问题需要遵循定律来达到设计目的,这样使土力学整门课程的`内容结合成面的形式,而不是成知识点的形式。
在听课过程中对李广信教授讲解印象深刻的还有他提出了趣味土力学的说法。他认为在课堂教学中,适当地穿插一些类比、比喻和故事等,会使课堂气氛更活跃,也能够加强对概念的理解和记忆,但是课堂授课毕竟不是脱口秀,避免过多的“包袱”冲淡了课程的主要内容的讲解与理解。大师的课程资料上不乏生动形象的代表,比如:沙滩上的观察、地震液化等动态的表现形式,不仅使我产生了浓厚的兴趣,还对知识有了更深更直观的认识。 说实话,以前总感觉土力学课程,对学生来说难度很大,同时也很枯燥,作为经验不足的年轻教师,很难将这些课程讲解的形象生动,让这些枯燥的力学理论变得生动起来,让学生易于乐于接受。自我深省还是专业功底、学术素养不足,无法将现有的专业理论知识和技能提高到一个新的讲解层面。李广信教授的讲解让我更加深了对土力学课程的认 识。 总之,李广信教授的讲课,让我受益匪浅,不仅增加了对难度较大的《土力学》课程讲解和学习的信心,还对李广信教授的严谨丰富的治学理念和态度深深钦佩。
此次学习能够指导我在今后的教学过程中要注重哲学思想的培养,并且也尝试着在日常教学中运用哲学思想,采用李广信教授的授课思路和方法,抓住重点内容,努力找到提高学生学习兴趣的窍门。这经过一个学期的水力学学习,我对于水工水力学有了一个较为清晰的认识。经历了不知水力学为何物到对水力学有一个系统全面的了解的过程。我们水工专业所学的水力学总共就分了两个大的部分,即是以水力学三大方程为代表的基础知识部分和工程实际应用部分。在基础知识部分的学习过程中,我们见到了很多修正系数,比如动量修正系数、流量修正系数等等,所以有时我发现我们所学的水力学其实是一门“不精确”的学科,不禁会慨叹“学此水力学何用?”但是,当学习6到工程实际应用部分的时候,就开始感觉到它的用处了。虽然存在很多修正系数,不甚精确,但是用它来处理实际工程问题却是相当有用。到了工程实际应用部分的时候,我又发现“天呐,怎么这么多经验系数、经验公式?微分方程、偏微分方程都看不懂。”可当我静下心来品读水力学课本时,发现所谓的经验系数经验公式都是通过大量的实验及计算得到的,而当我们需要应用的时候还是要具体问题具体分析才行。那些“吓人”的微分方程、偏微分方程也其实并不可怕,要说可怕,可怕的是不会巧妙的学习,对于这些方程完全可以一笑而过。
我所说的并不是不重视水力学的学习,只是觉得学习这样一门“不精确”的学科,重点在基础知识的学习了解,而知识的合理应用完全在于个人的方法。就比如说我们所学的《水利工程地质》,如果考试就考什么名词解释,填空,简答之类的毫无意义,让学生去死记硬背不会有好结果。而这次的考试就不需要去死记硬背,只要把课本的知识理解了就可以去考试了,这是一种很好的方法。
所以“教育最本质的东西是把所学的知识忘掉后留下来的东西。”我们要学的是学习的方法。
篇3:水力学实验心得体会
经过八个星期的学习与实验,我学到了很多相关的知识,也对水力学实验部分有了自认为较为清醒的体会与感悟。
因为之前有做过大学物理实验,明白在实验过程的注意事项和实验结束后的数据处理在实验的整个过程尤为重要,于是在水力学实验开课之前我仔细阅读了水力学实验课本第十一章和第十二章量误差及精度分析与实验数据的处理的内容,从中学到了很多需要在实验时与实验后处理时特别注意的方面,这对我后续所有实验的进行起了很好的指导作用。
在每一次实验前,老师都会向我们讲解实验的大概原理与操作步骤,因为有两个班和很多组的关系,老师的讲解我们也不是能听的很清楚,这就要求我们在实验准备阶段仔细的弄清实验原理与可能得出的实验结果,以便我们在做实验的过程中及时判断实验数据的准确性,从而避免因错误的实验操作导致的错误结果。当然在这一部分我们做的相对并不是很好,有时甚至在上课前并未对实验原理及过程进行很好的预习。在做实验的过程中,我们不能简单的按照实验步骤来操作,在实验的过程中应仔细分析每一次得出的结果(当然,太固执与每一次的结果是无益的。),及时验算并发现错误,以便后续实验步骤的进行。
实验中要注意的事项有很多,一个小小的疏忽就很有可能导致整个实验的失败。我们也吃了这方面的亏,做第一个实验静水压强实验时没有很好的理解装置的原理与应该特别注意的细节,得出来的实验结果也不是特别的令人满意,在后续处理数据的时候发现有一个实验结果得出的误差很大,效果很不好。开始时我们打算舍弃所有的数据等到第二周重做,可是后来我们在分析思考题时发现在用实验数据来计算油的密度来验算结果时,有一项结果是具有前后联系的,因而它的变化范围也是具有一定区间的,所以我们发现实验的误差来源于我们数据读数的估读位的误差,然后我们将这一数据的估读位做了一小幅度的调整,得出的结果便相对十分准确了。从中我们便明白了一个实验并不是说实验结束了,数据处理完了,它就结束了,相反,在一个实验结束后对它的结果的思考与理解却是整个实验中最关键的一环。
而对于我来说,对一个实验最好的理解无益于在处理实验数据的时候了,有时候通过对计算公式的理解,对结果的分析,对思考题的解读,确实促进了我对水力学每一相关部分的认识。相对于以前需要无数次死记硬背的部分,难以理解的公式,通过对水力学实验这一阶段的学习,我发现再去理解与记忆他们变得容易多了,这确实是一份难得的收获与体会。
当然,在处理实验数据与得出结果的过程中,也并不总是一帆风顺的,我们也遇到了很多难题,最让我印象深刻的是水电比拟实验中流网的绘制与计算。因为实验时仪器总是并不能满足中线附近不能满足电压等于5V的缘故,我们5V的等势线偏向左边0。9厘米左右,这就造成了我们的等势线的左右不对称,给我们在流线的绘制时增加了难度。当我们在左边区域还能保持网格为曲边正方形的时候,在渗流的出口处却很明显的难以达到曲边正方形的形状,这也是我认为的我们做过的试验中最失败的地方。但是,通过这个实验,也让我对水力学渗流部分进行了充分的理解,之前上课迷迷糊糊让人难以理解的部分自己也能理清了,想必这才是这个实验所给我的最大收获吧。总之,在实验处理与结果分析的过程中,我收获了很多意想不到的东西,更是对水力学起到了很好的复习作用,对每一数据的认识,每一公式的理解,都理解的非常到位。
总之,在整个水力学实验的过程中,我们收获了很多。当然,这些也离不开老师的殷勤指导与帮助,我始终感激在毕托管测流速实验时一位实验室老师认真的为我们讲解哪些区域密测,哪些地方可以疏松一点,以及这样做的原因,我们都为老师这样的认真、负责与关怀十分感动。
我相信,通过学习水力学实验这一门课,对我们大家学习与复习水力学起到了很大的帮助,也对我们的实验与数据处理能力起到了很大的锻炼作用,受益匪浅!
篇4:水力学实验心得体会
选择了土木工程就是选择了学习力学,因为力学是我们土木人的看家之本。其中除了理论力学,材料力学,结构力学三大主体力学之外,我们本期学习的水力学也是不可小觑的一门看家本领。很荣幸我们本学期能和我们很喜欢的韩老师一起度过水力学的学习。
通过本学期的水力学习,我收获颇多,略说如下:
先从学习到的水力学知识来说吧。通过韩老师的教导,我们对水的一些力学性质有了比以前深一层的理解,以前可以说之知道人掉到水里,如果不会游泳的话会淹死,其他方面的知道可以说是一个零,于是乎有人曰:欺山莫欺水也。从此觉得水很神奇,以为水中有蛟龙,有水怪,所以我从小就不敢下河下塘洗澡,结果变成了现在这个旱鸭子模样,要是我早点接触学习水力学的话我可能对水不是那么的陌生,也许也就不是旱鸭子啦,可以戏水取乐。
为何我会有此感呢?因为我们从水的静力学和水的动力学做了初步的学习和了解,很多的“神奇现像”是可以用水力学知识来解释的。记得曾经我掉到比较深的溪水里,越往下沉就越觉得有什么东西在压着我,让我无法呼吸。现在知道啦,那不是什么妖怪,而是我们的静水压强的分布决定的。由静水压强的基本公式:p=p+rh,其中h为液面上的表面压强,r为容重,h为液体质点的水深,由此可见,
一:静止液体中,静水压强随深度按线性规律增加。
二:液体内任一点的静水压强由两部分组成一方面是自由液面上的表面压强,另一部分是单位面积上的垂直液柱质量。
学习了水力学后,不仅可以解释一些疑问,而且可以用来解决一些生活问题。比如说,由于我在农村长大,种田放水是习以为常的事情,记得以前由于天旱缺水,本来可以放水用来灌溉农田的.水塘也被放干了,但是塘底还有一些放不出来,所以爸妈要我去把那些水抽出来,要怎么抽呢,又没有电的,求神来帮助啊!于是我就拿一根长长的水管一头放再水塘的水中,自己在另一条用最大的力气来吸,结果吸了好久,累得精疲力竭之后一个猛吸水吸出了,结果自己也喝了一口高有机的水,使得接下来的一周都只想吐。现在想来我当时是那么的傻,真的是傻的可爱,其实也没有什么,只是吃了没有文化的亏。要是我早日学习了水力学中的虹吸的话,我就不要那样劳命啦。要是懂虹吸原理再利用虹吸就很简单啦,只要把水管注满水,然后把一头放进水中,跨过塘围,另一条垂下,很快管中的水就会流出,管中就会有真空出现,于是又产生了压强差,就把塘中的水又会吸上来,于是目的就达到啦,啊,真神奇吧,水可以往上流啦!
通过本学期在韩老师的教导下,不仅学到了一些专业方面的知识,更要的是学到了做人处事的一些方法。韩老师不仅教了书而且育了人,是一个难得的好老师。
我身为班长,所以学对老师的看法评价还是相当的清楚的。很多都说,我们的水力学课,老师虽然曾来没有点过名,但是我还是愿意去上课,只是有时候起来迟了点会迟到,他们的理由如下:一上课很开心的,老师经常会穿插一些搞笑的片段来吸引我们,让我们再快乐中学习。二老师经常会和我们讲一些个人或者是他同学的一些事迹,这会启发我们,会唤起我们的危机感,让我们发现,优秀的比我们更加勤奋,我们没有理由堕落。三老师还会引导似的教我们怎样读大学怎样规划人生等等,所以我们不是被—逼的来,而是乐意来。
总的来说,这一期的水力学学习没有白学,可能考试的成绩没有达到我的期望,学习是自己的事,考试只是一种检验的方式,分数只是检验的一种形式,关键是学到了东西没有,而我只想说,通过本课程的学习基本上达到了老师和我自己设定的的目标,所以我要衷心的感谢韩老师,谢谢你的教导,谢谢!
篇5:水力学实验心得体会
此次学习能够指导我在今后的教学过程中要注重哲学思想的培养,并且也尝试着在日常教学中运用哲学思想,采用李广信教授的授课思路和方法,抓住重点内容,努力找到提高学生学习兴趣的窍门。这经过一个学期的水力学学习,我对于水工水力学有了一个较为清晰的认识。经历了不知水力学为何物到对水力学有一个系统全面的了解的过程。我们水工专业所学的水力学总共就分了两个大的部分,即是以水力学三大方程为代表的基础知识部分和工程实际应用部分。在基础知识部分的学习过程中,我们见到了很多修正系数,比如动量修正系数、流量修正系数等等,所以有时我发现我们所学的水力学其实是一门“不精确”的学科,不禁会慨叹“学此水力学何用?”但是,当学习6到工程实际应用部分的时候,就开始感觉到它的用处了。虽然存在很多修正系数,不甚精确,但是用它来处理实际工程问题却是相当有用。到了工程实际应用部分的时候,我又发现“天呐,怎么这么多经验系数、经验公式?微分方程、偏微分方程都看不懂。”可当我静下心来品读水力学课本时,发现所谓的经验系数经验公式都是通过大量的实验及计算得到的,而当我们需要应用的时候还是要具体问题具体分析才行。那些“吓人”的微分方程、偏微分方程也其实并不可怕,要说可怕,可怕的是不会巧妙的学习,对于这些方程完全可以一笑而过。
我所说的并不是不重视水力学的学习,只是觉得学习这样一门“不精确”的学科,重点在基础知识的学习了解,而知识的合理应用完全在于个人的方法。就比如说我们所学的《水利工程地质》,如果考试就考什么名词解释,填空,简答之类的毫无意义,让学生去死记硬背不会有好结果。而这次的考试就不需要去死记硬背,只要把课本的知识理解了就可以去考试了,这是一种很好的方法。
所以“教育最本质的东西是把所学的知识忘掉后留下来的东西。”我们要学的是学习的方法。
篇6:水力学实验心得体会
本学期我们进行了七周的水力学实验,从这些实验中我学到了很多。例如,所有实验都是需要耐心地去测量一组一组的数据,还需要在实验后认真处理核对每一组数据。这些实验加强了我的动手能力,并且培养了我的独立思考能力。特别是在做实验报告时,因为在做数据处理时出现很多问题,如果不解决的话,将会很难的继续下去。例如:数据处理时,遇到要进行数据获取,插入图表命令,这些就要求懂得excel软件一些基本操作。通过这几次的实验,我不仅学会了如何正确使用实验仪器,还学习到了认真严肃的科研精神,并且激发了我学习新事物的兴趣,这些我个人觉得都是极为可贵的。
在实验开始之前,我认为最为重要的就是提前预习实验内容:包括实验仪器、实验原理、实验步骤以及实验分析总结。我认为这里面需要我们花费很多心思去思考体会,想出自己对什么有疑问,以便上课时向老师提问寻求解答。以我们的电拟实验为例:当时我们做这个实验时反复做了很多遍,也向老师提出了一些疑问。在开始时,仪器需要校准。因为上下游电势差不是10V,仅仅这一点我们就搞了很长时间。最终我们得出的误差原因是因为电笔接触不好影响实验进行,所以我们更换了其他不可使用仪器的完好的电笔,实验才得以进行。
其次,实验分析阶段是培养我们自己独立思考、分析问题和解决问题的能力的阶段。我认为培养这种能力的前题是你对每次实验的态度。如果我们每次对待实验都是随随便便的态度,抱着等老师教你怎么做,拿同学的报告去抄,必然会导致我们对待实验过程的懈怠。尽管可能也会的到好的成绩,但这对将来工作态度的养成是极为不利的。
最后,也是最为重要的就是验的思考问题:哪些实验仪器能改进,哪些数据需要重新获取等都是我们要考虑的。像堰流实验,以为我们分析的实验误差很大,所以我和同组的王琦玮同学就去做了3遍才最终确定的数据,局部水头损失也是如此。量方程实验仪器,做实验中砝码的固定和加载都是一项难题,同时这也对实验精确性产生了极大影响,对此,我想到是不是可以采用电磁体来代替人工加载。虽然没有对实验仪器改进产生正面意义,但是这促进了我深入思考,我想这便是让学生做实验的最终目的吧。
篇7:水力学的实验报告
水力学的实验报告
本学期我们进行了七周的水力学实验,从这些实验中我学到了很多。
例如,所有实验都是需要耐心地去测量一组一组的数据,还需要在实验后认真处理核对每一组数据。这些实验加强了我的动手能力,并且培养了我的独立思考能力。特别是在做实验报告时,因为在做数据处理时出现很多问题,如果不解决的话,将会很难的继续下去。
例如:数据处理时,遇到要进行数据获取,插入图表命令,这些就要求懂得excel软件一些基本操作。通过这几次的实验,我不仅学会了如何正确使用实验仪器,还学习到了认真严肃的科研精神,并且激发了我学习新事物的兴趣,这些我个人觉得都是极为可贵的。
在实验开始之前,我认为最为重要的就是提前预习实验内容:包括实验仪器、实验原理、实验步骤以及实验分析总结。我认为这里面需要我们花费很多心思去思考体会,想出自己对什么有疑问,以便上课时向老师提问寻求解答。
以我们的电拟实验为例:当时我们做这个实验时反复做了很多遍,也向老师提出了一些疑问。在开始时,仪器需要校准。因为上下游电势差不是10V,仅仅这一点我们就搞了很长时间。最终我们得出的误差原因是因为电笔接触不好影响实验进行,所以我们更换了其他不可使用仪器的完好的电笔,实验才得以进行。其次,实验分析阶段是培养我们自己独立思考、分析问题和解决问题的能力的阶段。
我认为培养这种能力的前题是你对每次实验的态度。如果我们每次对待实验都是随随便便的态度,抱着等老师教你怎么做,拿同学的报告去抄,必然会导致我们对待实验过程的`懈怠。尽管可能也会的到好的成绩,但这对将来工作态度的养成是极为不利的。
最后,也是最为重要的就是验的思考问题:哪些实验仪器能改进,哪些数据需要重新获取等都是我们要考虑的。像堰流实验,以为我们分析的实验误差很大,所以我和同组的王琦玮同学就去做了3遍才最终确定的数据,局部水头损失也是如此。量方程实验仪器,做实验中砝码的固定和加载都是一项难题,同时这也对实验精确性产生了极大影响,对此,我想到是不是可以采用电磁体来代替人工加载(不知可不可行)。虽然没有对实验仪器改进产生正面意义,但是这促进了我深入思考,我想这便是让学生做实验的最终目的吧。
篇8:《水力学》课件在教学中使用的利弊研究论文
《水力学》课件在教学中使用的利弊研究论文
摘要:文章对目前《水力学》教学中多媒体课件使用的优势和不足做了比较说明,并就如何克服课件教学的缺陷提出了意见和建议,认为只有扬长避短,《水力学》教学才能克服许多传统教学中的缺陷和不足,充分发挥多媒体教学应有的潜能和作用。
关键词:水力学;课件教学;传统教学;教学方法;建议
在目前的《水力学》教学中,运用多媒体教学不仅克服了许多传统教学中的缺陷和不足,而且在培养学生创新能力、个性发展方面取得了显著的效果。但多媒体教学并不是万能的,它有自身的缺点和不足,还有很多潜能有待于发掘和利用。只有通过扬长避短,才能真正发挥多媒体辅助教学的先进作用。
课件教学在《水力学》教学过程中的优点
提高效率,突破传统教学中的难点作为一种先进的教学方式,多媒体课件利用计算机的人机交互和多媒体技术以生动的图像、动画对课程中的知识点作了形象动态的描绘,教学过程直观、生动,使学生能够深入理解教学内容,提高学习效率和教学效果。比如在讲解水流从陡坡流动到缓坡时,会发生水跃现象。由于上、下游水位的对比关系不同,既可能形成远离式水跃,也可能形成临界水跃或是淹没水跃。对此学生较难理解。针对此类问题,利用多媒体制作一些动画,使上、下游水位改变,来形象演示水位变化而导致水跃形式的变化,这样就使抽象、难懂的问题变得直观、易懂,加深学生的印象,突破了教学中的难点。
删繁就简,节约课时,增加课堂教学信息量使用多媒体教学,只需将事先准备好的课件在课堂上进行演示,省去了在黑板上书写的时间,节约了课时,从而可以加大教学信息量。在传统教学中,对理论基础知识的学习基本上采用“介绍—原理引用—结论”三段式教学思路,粗线条的教学,缺乏创新。从实践来看,把多媒体技术应用在《水力学》教学中,一方面大大缩短了信息传播的时间和路径,删繁就简,使一些难以用单一语言、文字、图像来讲解的概念能够被较快、较透彻地理解;另一方面,《水力学》中有些概念文字描述较多,公式也较枯燥,利用flash对这些文字、公式进行动画演示,有化枯燥为有趣、化抽象为形象的功效,这对目前学时日益减少而导致课堂板书时间锐减无疑具有积极的意义。
模拟实验《水力学》是理论与实践并重的课程,实验是《水力学》教学的重要环节。在《水力学》实验教学中,可用多媒体课件简要介绍水流的特点、常用的术语、演示实验操作过程,为学生亲自动手做实验提供初步认识。如在讲解紊流的形成过程时,由于涉及水流内部流层的变化和运动,学生往往难以理解。可将紊流的形成过程制作成动画,对流层受到扰动后产生的波动过程进行模拟:在两对力偶的共同作用下,波动幅度将越来越大,最后导致波峰与波谷重合形成涡体。整个过程直观生动,不仅激发了学生的学习兴趣,增强了教学效果,还完整体现了该课程的特点,形象演示了《水力学》的教学内容。
减少粉尘污染,营造清洁卫生的教学环境多媒体教学的另一个较大优势是能够创造清洁卫生的教学环境,减少粉尘污染。粉尘污染对教师和前排学生的影响很大。多媒体教学省去了板书,既节约了时间、减轻了教师的负担,又减少了粉尘污染、创造了清洁卫生的教学环境。
课件教学在《水力学》教学过程中的弊端
在研究和总结运用多媒体教学时,发现也存在着一些问题必须注意克服。
学生思维少,不便记忆,影响教学效果课件教学以其容量大、速度快、易操作、课堂教学效率高而自豪,但由于多媒体的显示速度比传统的板书速度快,其单位教学容量比传统的单位教学容量大,因此学生没有充分的时间考虑有关课堂设问,记笔记也有相当难度。随着近年的连续扩招,学生的基础知识普遍下降,若画面切换太快,没有充分考虑学生的思维水平和思维速度,将极大地影响整体教学效果。
影响师生互动,不一定达到预期目标在使用课件教学时,没有情感的大屏幕成了教学的“主角”,师生间的情感交流以及教师的主导作用和学生的主体地位都有一定程度的削弱,互动性差,很难达到预期目标。《水力学》作为一门与实践结合紧密的专业基础课,具有概念多、公式多等特点,对于公式推导制作的课件,只能是教材内容的照搬,大部分公式的物理意义、各种假定及推导方法,仅给出结论,或只是简单地给出一些推导步骤,对于具体的演算过程等细节问题的演绎缺乏板书。这样,课件的表达就往往不尽如人意,学生难以理解,而黑板是课堂教学中师生之间交流知识、经验和体会一个不可缺少的工具,它是师生互动、考查学生对知识点掌握情况的重要教具,板书也恰恰能根据学生基础的不同和各种随机情况,灵活地为学生推导、演算教学中难以理解的公式和例题。
不利于学生逻辑推理、论证能力的提高及抽象思维能力的培养《水力学》课程中定理的证明、公式的推导以及例题的演算,往往需要学生深入地思考、慢慢地品味与细细地咀嚼,需要教师积极地引导,与学生进行有效沟通与交流,在师生的沟通与交流中使学生的思路得到启发,并逐渐深入下去,融会贯通。多媒体教学可以将抽象的概念、定理、公式变成直观、具体的内容,有助于学生对抽象内容的掌握与理解,但这些不能代替抽象思维,教师应积极引导学生对形象、直观思维的有效思考整理变成抽象思维。抽象思维能力的培养是学生能力培养中的重要内容之一。
课件教学在《水力学》教学过程中的改进措施
有条不紊,留给学生充足的思考时间多媒体教学要做到有理有节,有条不紊,节奏不宜太快。在《水力学》课件教学中要给学生留有足够的思考时间,充分发挥学生的.主观能动性,确保学生理解和掌握相关的知识内容。多媒体教学软件应适应《水力学》教学特点,并满足着重培养学生对基本概念的掌握和对基本原理的运用等方面的需要,既不能是教材的翻版也不能只提供信息,而应通过动画形象的展现引导学生思考、深刻理解和体会相关知识点,同时结合讨论,通过一些实际问题启发式地培养学生的创新思维。
与传统教学紧密结合,按教学内容分别采用不同的授课方式多媒体教学可以理解为传统教学基础上增加了多媒体这一特殊工具,它不可能抛弃所有的传统教学手段。因此在设计多媒体教程时,要把握好多媒体的使用时机,将传统的优秀教学理念以一定形式融入多媒体教学中,正确处理多媒体和粉笔、黑板、普通教具、语言表达之间的关系,处理好多媒体教学时间(主要指操作时间)与适时的课堂讲解、板书、交互、反思时间的关系。实际上,传统教学有着悠久的历史和丰富的经验,尤其是以人为本的教学理念恰好可以弥补现代机器的盲点,真正实现两者教学理念的结合、优势的结合。《水力学》按内容可分为基本原理和应用两大部分。针对不同阶段和不同内容,多媒体教学的过程、形式、内容、时间安排都应有所不同。在原理部分,可将教学内容制作成多媒体课件,使抽象问题直观化,以加深印象。在应用部分,可稍微淡化课件的使用,增加板书的分量,针对具体问题,有侧重地给学生演算,使学生熟练理解和掌握基本知识点,解决实际问题,提高逻辑推理的能力。
以人为本,注重师生交流,提高教学质量使用多媒体教学,要以人为本,明确教学主体与多媒体辅助教学的关系,明确教育教学是“以学生为中心、以教师为主导”的教学思想,计算机课件只能起辅助作用,不能喧宾夺主。教师应灵活地调节课堂进度,在牢牢掌握教学过程主动权的同时,成为学生获取知识、培养能力、人格发展的帮助者、促进者;引导学生观察、思考、分析理解问题,通过师生间面对面的人际交往,帮助学生情、意、志等非智力因素及其人格因素的提高和养成。而计算机教学课件为实现辅助作用,其功能应确定为提供感性材料,加深学生的感知深度;呈现动态板书,增强学生的理解记忆;创设问题情境,激发学生的学习动机和积极思维;演示扩展视野,使学生实现探索发现、创造性地自主学习等。在教学中,教师要善于根据学生情绪的变化发现问题,及时调整教学方法,正确判断教学效果,在发挥主导作用的同时,要十分注重学生的主体地位,讲解时要求学生跟着教师的思路走,及时回答教师提出的问题,师生互动,提高教育教学质量。
精心设计,合理呈现,不断完善《水力学》教学模式自适应性探索一门课程的质量和效果是从设计阶段开始的,没有高水平、高质量的设计和要求,就不可能产生预期的高水平的课堂教学。严密的教学组织是一门课程成功的关键之一,只有对每个环节和细节都做到高要求和精心准备,才能有整个课程的高质量和好效果。因此在设计《水力学》课件时应精选内容,准确定位,突出各章节的重点内容,把握好教学重难点,在充分掌握基本内容的基础上进行重组,自成体系,精心设计出符合学生的认知结构、思维特点、情感特征和兴趣的呈现方式,尽量使设计的课件与教学目标、教师、学生等构成相互作用的有机整体,并不断探索多媒体在《水力学》教学中应用的新领域和新方法。
多媒体教学已经进入发展与提高的应用阶段,全面提高多媒体教学质量,需要从课件开发和教学艺术两方面双管齐下,努力做到课件运用适度、适量、适时,在课堂教学实践中不断优化,使之精益求精。只有每位教师都认真去研究多媒体教学艺术,提高讲授水平,才能用好多媒体资源,真正提高教学效果。
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篇9:水力学课程教学改革思路论文
水力学课程教学改革思路论文
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。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。
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篇10:基于教育哲学创新水力学教学改革论文
基于教育哲学创新水力学教学改革论文
哲学是研究世界观和方法论的学科,是研究人怎样生活得更有智慧的科学;哲学是智慧之学,其英文释义“philosophy”的词源之义即“爱智慧”.一直以来,哲学和学习有着密不可分的联系,教学和学习是一对息息相关的共生体。教育哲学是帮助教师研究教学中的方法论及其背后的哲学原理。所以,教师理应充分认识到运用教育哲学进行教学改革创新的必要性,重视依据哲学原理解释教学过程问题的重要性。这对系统科学地、循序渐进地改进教学方法尤为重要。学习的直接目的是掌握知识,而掌握一项知识的标志是在知识理解的基础上运用这项知识,并根据这项知识进行拓展分析。环境工程是一门工程学科,水力学是其专业基础课程,能够将水力学的知识技能迁移应用于工程设计中尤其重要。本文以环境工程专业水力学教学为例,针对笔者在教学过程中的心得体会,从教育哲学的角度来探讨如何进行教学创新,以达到利于学生理解记忆并迁移运用水力学知识技能的目的。
一、教育哲学观点简介
教育哲学是综合教育学、教育史、心理学及其他教育学科的知识,对教育中的基本问题,用哲学观点予以理论上的阐明。教育哲学可以以哲学的体系为框架论述教育问题,也可以教育基本问题为出发点进行哲学分析。本文侧重应用后者,即从水力学教学中遇到的问题出发,思考其哲学本质,迁移运用到教学方法中。基于哲学思维的教育哲学是溯本式沉思,从而使原理与实践因果呼应,相得益彰。
以研究教育基本问题为主的教育哲学体系,主要以杜威的《民主主义与教育》为代表,提出“教育即生长”、“教育即生活”、“学校即社会”和“教育即经验的改组和改造”等主要观点,全面剖析教育、社会与受教育个体发展三者之间的内在联系,提出“从做中学”的教学原则,并根据科学思维方式提出教学五步骤,探讨道德教育问题,从而构建起庞大的教育理论体系。
当然,杜威的观点存在时代的局限,本文则以其被高度认可的主要哲学观点分析一些教学问题案例,尝试提出解决方法。
二、水力学教学改革创新途径举例
(一)注重培养新型友好的师生关系
杜威认为,教育是通过个人参与人类的社会意识进行的。人是社会性动物,具有赖以相互维系的精神因素,而教育是有效联系和沟通的渠道。他把教育看作社会的功能,看作社会生活延续的工具,而一切教育都是通过个人参与人类的社会意识而进行的。教师和学生的关系有其社会关系的一般属性,即师生关系需要交往、联系,建立心理安全距离,并且互相交流、信息互换。同时,师生关系也有社会关系的特殊性,一直以来传统师生关系强调“唯师独尊”、讲台界限分明等,难以实质性地突破束缚,因此,建立和谐友好的师生关系必将对教学产生意义深远的影响。
笔者在课程教学一开始就考虑到课余时间的师生互动问题,于是在第一堂课时就说明将会安排固定的答疑时间,解答学生课下理解课堂内容时产生的新问题,更多地了解学生,与学生建立良好的沟通关系。
但随着时间的推移,笔者发现结果并不理想。探究原因,通过与学生的沟通了解到,大家的课程较为充实,学习活动占据他们的大部分时间,但在时间与精力上可能存在冲突。同时,随着多媒体技术的发展,学生交流的主场早已转移至相对便捷省时的网络。因此,要做出调整,基于建立良好沟通师生关系的目标,结合面对面交互式与网络交互式的优缺点,同时为充分发挥学生的自主性,最后拟定以网络-实地结合的沙龙方式,建立拉近师生距离的沟通渠道。
这种沙龙方式主要是在网络上建立群组,讨论普通性的问题,安排负责人整理未解决或在网络上不便解决的问题,协调大家的时间,不定期地进行沙龙座谈,或就某一前沿问题组织free talk,甚至鼓励学生用英语表达,煅炼其表达能力和专业英语运用能力。例如,其中的一期沙龙是嘴出流问题的讨论,一部分学生难以理解流体在管嘴中会出现c-c收缩断面,即在此处主流与壁面脱离,形成旋涡区的问题。还有部分学生提到,孔口变水头出流章节中,变水头出流容器的放空时间等于在起始水头H作用下,流出同体积水所需时间的两倍,这个结论推导会用到微积分的知识,虽严谨但步骤烦琐,难以记忆。于是,师生在群组展开热烈讨论,但采用文字和贴图等手段效果均不明显。考虑到运用教学手段中的形象直观法可以帮助学生理解记忆,于是笔者组织了围绕上述两个主题的水力学沙龙,让学生分为演示组、推导组、道具组,分工协作,采用墨水标记,借助摄影等手段,清晰地观察到收缩断面。此外,对变水头和等水头出流情境进行计时,把现象和结论生动简明地演示出来。在沙龙中,学生不仅饶有兴趣地展示自己的杰作,而且就日常生活中的一些水力学现象展开热烈的讨论。教师不仅是指导者和评价者,更是参与者,既能帮助学生解决课程难题,又可以增进与学生的友好关系。因而,严肃的科学问题在这一轻松愉快的氛围中得到生动诠释。师生之间的互动不再限于课堂点名提问的方式,师生关系日益融洽,进一步增强教学成效。由此可见,注重新型师生关系的培养,在协助教学的过程中发挥了重要的促进作用。
(二)呈现直观性、整体性和社会性的知识体系
杜威曾说,课程与教材的内容往往缺乏整体性和社会性,以这个观点衡量现在教学也不失为一个明智的选择。因为大多数教材存在局限性和滞后性的问题,从水力学课程体系来看,目前使用的各种版本的水力学教材基本上采用苏联20世纪50年代的水力学课程体系,尽管做出修正补充,但仍无法跳出洛强斯基的课程体系框架。由于教材的局限和滞后,水力学的教学与学习难以实现理论联系实际,不利于了解当今学科进展,不便于形成完整的知识框架,不明确学科在哪些产业中发挥作用等。例如,在课堂上讲述闸门静水压力、水流衔接及消能、宽顶堰溢流水力计算时,学生往往会因缺乏对实际工程的感性认识而难以吸收知识,更难以理解基础理论的分析推导。所以,如何为学生呈现直观性、整体性和社会性的知识体系,将成为帮助学生建立科学与生产、公理与假设之间关系的重要环节。
笔者针对上述教学过程中产生的问题,部分章节采用实例教学法。工程实例教学法是将工程实例应用于教学,通过教师讲授与演示相结合,激发学生的学习兴趣,改善学习效果,提高解决实际问题能力的新型教学方法。具体教学过程如下:首先,由教师提前选取目标知识点,将其分配学生查找工程资料,途径可以多样化,如咨询相关企业、往届在职毕业生、文献专著等。其次,组织学生分组讲解,提出问题,做出结论。
再次,由教师汇总各组问题,重新分配到不同组别继续查阅资料解决问题。最后,由教师演示讲解备课教案的工程案例,统一对学生的案例讲解情况进行评价和总结,选取有代表性的案例输入教学资料数据库。
通过工程案例的教授分析,不但可以将水力学上下游的知识进行延伸串联,促进体系的完整性;同时又将知识在工程中的运用充分展现,增强知识的社会性。研究表明,人类通过语言形式从听觉获取的知识能记忆15%,通过视觉获取的知识则能记忆25%,将各种形式结合起来,记忆的知识则可高达65%.由于案例教学中使用大量的视觉直观手段,能够帮助学生更完整地构建知识体系,帮助学生形成清晰的记忆。通过对学生的阶段测评,可以看出案例教学在很大程度上会增强学生的学习效果。
(三)为学生创造动手实践的情境
杜威的教育思想是以实用主义哲学为基础的,人类应当“从做事里面求学问”,强调以学生的现实生活为依附,即从现实生活出发。杜威指出,“学校相互联系的枢纽不是科学,不是文学,而是学生本身的社会活动”,这样的社会活动是“从做中学”.“从做中学”充分体现学与做的结合,也就是知与行的结合。基于上述理论,我们可以发现,水力学是服务于工程的专业基础学科,就应该注重学生动手实践能力的培养,以利于学生进入社会工作,充分发挥本学科的优势。
传统的水力学教学在动手实践方面主要集中在实验课程中,实验装置和条件相对固定,学生所提交的实验报告相对单一,缺乏对实验现象背后原理的挖掘。水力学的实验条件应适当地开放,让学生可以进行综合性实验。在实验类别的分配上,逐渐将验证性实验改为设计性实验。经过设计性实验的锻炼,学生不是被动地接受知识,而是主动地寻求知识。而且,教师应突破传统的灌输式教学,注重启发式和开放式的教学方式,充分发挥学生设计实验和完成实验的能力,在实践的过程中灵活运用知识,使学生通过思考与实践的结合对水力学知识和实验设备展开良好的掌握和运用,从而实现“从做中学”的哲学思想的.外化。另外,学生应该走出校门,到真正应用水力学学科的单位参观实习,将在实际工程中观察的水力学现象还原到对课堂知识唤醒,经过吸收、观察、反思的途径,完成知行合一的教学过程。如果实习经费不充足,到实地考察有一定困难,教师可以组织收集制作相关的工程图片、视频及多种直观化的教具模型,使学生在课堂上仍能最大程度地体会理论与实践的联系。
(四)提高学生主动思维的可能性
“好的教学必须唤起思维”是杜威学法的又一个根本性指导思想。持久地改进教学方法和学习方法的唯一直接途径,在于把注意力集中在严格要求思维、促进思维和检验思维的条件上。凡是可能阻碍学生思维的因素都具有改革创新的空间。例如,教师的教授内容、教学时间、教学地点以及教学顺序安排等。主动思维是创造力的核心,特指积极而具有创造性的思维,通过思维不仅能揭示客观事物的本质和内在联系,而且能够指引学生获得新知或未知问题的新解释,从而产生新颖的、前所未有的思维成果。只有学生对课程产生主动思维的意愿和动作,这时才是传授一切知识和技能,甚至是教学相长的最佳时机。
杜威认为,思维的过程分为五个步骤:疑难的境地、指出疑难点所在的位置、提出解决问题的假设、推断哪种假设能解决问题及在行动中检验假设[4].下面以水力学中动阻力和能量损失的教学为例,说明如何帮助学生完成主动思维的五个步骤。
“为学患无疑,疑则有进。”“疑”在最大限度地发挥学习者学习的主动性和积极性,启迪学习者积极思维,以使学习者萌发积极主动探索新知的欲望,起到至关重要的作用。第一步,教师应注重对知识导入进行教学设计,思考如何展示知识能引发学生处于疑问的情境,也就是激发学生内部的学习动机。笔者采用极限思路导引的方法,在上课开始向学生提出问题:假设一根水平管很长,中间又有很多阀门和变径,但没有支管接出,在水管的始端有固定流量的水(非连续),请大家思考水管末端的流量可能是多少?对于这个问题,学生的答案大致有两种:一种是与起始状态一样,因为没有水从中间流出;另一种是比起始的流量小,因为过程中会有蒸发。这两种答案都是基于物质守恒的角度,大家思考得都有道理,不过根据这节课所涉及的新知识来解释的话,末端流量有可能是零!课堂中会出现些许惊讶的声音,此时引发好奇及疑问的目的已经达成。
第二步,确定疑难所在,也就是将产生疑难涉及的知识盲点定位。为什么流量是零?这个答案从感观上很难理解,因为这毕竟是一个极限问题。现实生活中很难用一根几乎无限长的水管来验证,但如果找到理论依据,这件问题就会演变成一个生动有趣的现象,需要学生更多地从物质守恒来直观地考虑这个问题。此时,教师可以建议学生从能量守恒的角度再次思考,对今天所学课程就会有一个比较合理的解释。
至此,可以定位疑难背后存在的主要原因。
第三步,提出解决问题的假设,即尝试寻找解决问题的方法。心理学把问题解决的途径分为:尝试错误、探试搜索、爬山法、手段目的分析法和反推法[11].这一过程对应于水力学的教学中就体现在教师课件的准备,应结合学生认知顺序合理地呈现课件,运用多种手段,不同途径地演绎讲解方案,包括知识架构的梳理、公式推导、动画演示等,重点将流动阻力产生的原因和能量损失产生的不同情境做出充分合理的解释和说明,留有提问的时间。
第四步,推断哪种假设能解决问题,优化解决疑难的方法。通过对学生的课堂回应,以及课后与学生的沟通,进一步了解教学中哪种方式更加使学生受益,从而对本章知识的教授方式进行择优深化。对于流动阻力和能量损失的学习,学生反应动画演示和例题讲解的方式更加利于理解,教师则可针对学生的反馈进一步优化这两种教学方法。
第五步,在行动中检验假设,检验学生的学习效果。通过随堂测验效果、课堂上对学生和课堂中思维活跃程度的观察,以及期末考试结果,在采用深度优化后的动画演示和例题讲解方式后,将学生在涉及流动阻力和能量损失部分的错答率由25%降至8%.由此发现,动画演示和例题讲解的教学模式在流动阻力和能量损失的教学中会发挥积极的作用。
三、结论
在水力学的教学改革中,教师应重视从教育哲学的视角出发,不断反思自身教学的创新途径。首先,注重培养新型友好的师生关系,与学生进行有效的沟通。其次,在课堂上呈现直观性、整体性和社会性的知识体系,在课下为学生创造动手实践的情境。最后,在备课中通过各种方式提高学生主动思维的可能性,基于思维过程的本质帮助学生掌握水力学的知识体系。
参考文献:
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★ 提高水力学教学质量的改革措施
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