工程案例在水力學(xué)課程教學(xué)中的導(dǎo)引作用

艾叢芳

摘? 要 分析水力學(xué)課程的特點(diǎn)、任務(wù)和作用，結(jié)合工程案例的特點(diǎn)，制定出水力學(xué)案例教學(xué)的步驟;并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，以民生熱點(diǎn)南水北調(diào)工程為例，講解工程案例教學(xué)在水力學(xué)課程教學(xué)中的實(shí)施過(guò)程。借助工程案例對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的導(dǎo)向作用，可有效地向?qū)W生傳遞專(zhuān)業(yè)知識(shí)并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞 專(zhuān)業(yè)工程案例教學(xué);水力學(xué);南水北調(diào)工程

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）04-0121-03

Application of Engineering Case in Course of Hydraulics//AI Congfang

Abstract Analyze the characteristics， tasks and functions of the course of Hydraulics， combine the characteristics of engineering cases， and formulate the steps of hydraulics case teaching. Examp-lify with the case of South-to-North Water Diversion Project to ex-plain engineering case teaching in the course of Hydraulics. Through the engineering case teaching， the teacher can transfer professional knowledge effectively to students and improve students’ learning interest， which will provide favorable guidance for further study in the future.

Key words professional engineering case teaching; hydraulics; South-to-North Water Diversion Project

1 工程教學(xué)案例分析法在教學(xué)中的作用

案例教學(xué)法由古希臘哲學(xué)家蘇格拉底最早開(kāi)創(chuàng)，原是一種討論問(wèn)題的方式，即從意見(jiàn)對(duì)立中尋求矛盾，在矛盾中尋找新的意見(jiàn)，在歸納的基礎(chǔ)上形成對(duì)真理的表述，也就是在教師的指導(dǎo)下根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容的需要，利用案例組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)、研究，以鍛煉學(xué)生的分析、歸納、總結(jié)的能力?，F(xiàn)代案例教學(xué)方法由美國(guó)哈佛法學(xué)院前院長(zhǎng)克里斯托弗·哥倫布·朗代爾于1870年首創(chuàng)，后經(jīng)哈佛企管研究所所長(zhǎng)鄭漢姆推廣，并從美國(guó)迅速傳播到世界許多地方。20世紀(jì)80年代，案例教學(xué)引入我國(guó)。實(shí)踐證明，案例教學(xué)對(duì)推進(jìn)教學(xué)改革、實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育等具有深遠(yuǎn)的意義[1-2]。

大連理工大學(xué)土木水利學(xué)科前沿實(shí)驗(yàn)課是面向一年級(jí)本科生，以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)不同的學(xué)科有所認(rèn)識(shí)，并對(duì)高年級(jí)選擇專(zhuān)業(yè)起到引導(dǎo)作用的引導(dǎo)型實(shí)驗(yàn)課。該課程采用基礎(chǔ)理論結(jié)合專(zhuān)業(yè)工程案例的教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)講解。專(zhuān)業(yè)工程案例教學(xué)是指根據(jù)工程專(zhuān)業(yè)課程系統(tǒng)的要求，從學(xué)生特點(diǎn)出發(fā)，采用具有典型性、專(zhuān)業(yè)性、代表性的工程實(shí)例作為水利專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)研討、交流的方式，加深學(xué)生對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)的理解，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提升學(xué)生思維的能力，加速理論知識(shí)的掌握，建立對(duì)水利專(zhuān)業(yè)的興趣，整體上實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的發(fā)展[3-4]。

2 專(zhuān)業(yè)工程案例教學(xué)的主要方法

結(jié)合水利前沿實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目的，為了充分發(fā)揮課程的特點(diǎn)和作用，教學(xué)過(guò)程中以討論法為主，具體步驟如圖1所示。

選擇案例? 一個(gè)好案例描述的應(yīng)該是近年發(fā)生的事情，與時(shí)間間隔較長(zhǎng)的案例相比，學(xué)生更愿意接觸時(shí)效性強(qiáng)的案例。同時(shí)，一個(gè)好案例需要對(duì)面臨的疑難問(wèn)題提出解決方法，并針對(duì)教學(xué)對(duì)象考慮難度水平，考慮學(xué)生是否能夠在原有的知識(shí)與能力基礎(chǔ)上加以接受[1]。

講解討論案例? 在對(duì)學(xué)生進(jìn)行案例講解與討論的過(guò)程中，要準(zhǔn)確找到案例中所包含的疑難問(wèn)題或做出具體的決定，所以案例的講解討論可分成四個(gè)不同的階段：教師講解案例、討論疑難問(wèn)題、提供備選方案、討論如何實(shí)施。在案例討論時(shí)，教師要確保討論按預(yù)期的軌道進(jìn)行，避免討論變成侃大山式的泛泛而談，盡量把討論引導(dǎo)到問(wèn)題的解決上去，并引導(dǎo)出與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的理論知識(shí)，使討論緊扣教學(xué)核心。并且，教師要有意識(shí)地激發(fā)學(xué)生的討論激情，鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)言，開(kāi)拓他們的思路，激發(fā)他們的潛能，培養(yǎng)他們思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[4-5]。

案例實(shí)現(xiàn)? 針對(duì)水力學(xué)課程的特點(diǎn)，通過(guò)細(xì)分小組——2～3名學(xué)生與一名研究生助教一組，結(jié)合之前討論的方案，在助教的引導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)案例。在案例實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，教師將針對(duì)每組不同情況進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)。

教學(xué)評(píng)價(jià)? 在教學(xué)結(jié)束時(shí)，教師會(huì)非正式地收集一些學(xué)生反饋，針對(duì)學(xué)生反饋的內(nèi)容來(lái)考查教學(xué)中使用的案例是否激發(fā)了與教學(xué)目標(biāo)相應(yīng)的討論，是否能夠使學(xué)生通過(guò)討論以及參與掌握案例有關(guān)的概念和技能，能否對(duì)水利專(zhuān)業(yè)有一個(gè)系統(tǒng)而整體的認(rèn)識(shí)，從而對(duì)未來(lái)的學(xué)習(xí)和專(zhuān)業(yè)方向提供幫助。

3 案例教學(xué)示例

案例選擇的合適度關(guān)系到案例教學(xué)能否成功，因此，授課前教師都會(huì)選擇實(shí)際的前沿工程項(xiàng)目為例。本文以南水北調(diào)工程北京段為例進(jìn)行詳細(xì)的示例講解，如圖2所示。

案例背景? 南水北調(diào)工程是我國(guó)的戰(zhàn)略性工程，是把長(zhǎng)江流域水資源自其上游、中游、下游，結(jié)合我國(guó)疆土地域特點(diǎn)，分東、中、西三線抽調(diào)部分送至水資源短缺的華北、淮海平原和西北地區(qū)。南水北調(diào)工程主要解決我國(guó)北方地區(qū)尤其是黃淮海流域的水資源短缺問(wèn)題，規(guī)劃區(qū)人口4.38億人，通過(guò)三條調(diào)水線路與長(zhǎng)江、黃河、淮河和海河四大江河聯(lián)系，構(gòu)成以“四橫三縱”為主體的總體布局，以利于實(shí)現(xiàn)我國(guó)水資源南北調(diào)配、東西互濟(jì)的合理配置格局。北京作為最為重要的受水地，其調(diào)度情況復(fù)雜多變，是南水北調(diào)工程中的難點(diǎn)。

分析討論? 分析討論所選工程案例是案例教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。分析案例的關(guān)鍵是師生互動(dòng)，教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入案例情境，分析案例中揭示的有關(guān)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，在充分分析案例的基礎(chǔ)上組織學(xué)生進(jìn)行討論，提出解決問(wèn)題的方法。結(jié)合本文所給出的實(shí)際工程案例，教師要引導(dǎo)學(xué)生用學(xué)過(guò)的有關(guān)知識(shí)提出幾種不同的調(diào)度方案，并讓學(xué)生了解問(wèn)題的初邊值條件以及影響方案的若干因素的重要性。

方案一：自流方案。該方案為南水北調(diào)總干渠向北京市供水，供水量為15 m3/s。方案特點(diǎn)為環(huán)線供水，只有六個(gè)分水口供水，且保證大寧水庫(kù)水位為50.5 m，團(tuán)城湖水位維持在49 m，如圖3所示。

方案二：雙向輸水方案。該方案由總干渠和密云水庫(kù)共同向北京調(diào)水，方案特點(diǎn)為沿線18個(gè)分水口需要分水，難點(diǎn)為雙向調(diào)水的調(diào)度過(guò)程，如圖4所示。

方案實(shí)施? 將學(xué)生分為四組，每組2～3人，在研究生助教的帶領(lǐng)下，每?jī)山M選定一個(gè)方案進(jìn)行驗(yàn)證。在方案實(shí)施的過(guò)程中找到討論時(shí)所提出問(wèn)題的答案，并結(jié)合自身所學(xué)知識(shí)找出方案中仍存在的不足之處。

評(píng)價(jià)教學(xué)? 待所有小組結(jié)束方案模擬之后，各小組將模擬結(jié)果進(jìn)行匯報(bào)，教師針對(duì)每小組是否了解案例中的主要內(nèi)容、所選案例是否對(duì)學(xué)生起到了幫助等實(shí)際情況進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià)。

4 結(jié)語(yǔ)

水力學(xué)課程是面向低年級(jí)本科生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)不同的水力學(xué)問(wèn)題，為高年級(jí)選擇專(zhuān)業(yè)奠定基礎(chǔ)。本文通過(guò)南水北調(diào)工程案例介紹了案例教學(xué)在本課程中的實(shí)施過(guò)程，教學(xué)實(shí)踐表明，工程案例教學(xué)有效縮短了理論教學(xué)與生活實(shí)際的差距，將抽象的理論具體化，有助于增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，同時(shí)可有效提高學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力。■

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