《水工建筑物》课程教学体会

《水工建筑物》是我校水务工程专业的必修课, 主要讲授水工建筑物设计的基本理论和方法, 以及水工建筑物规划、施工和管理等方面的基本知识。通过本课程的学习, 使学生具备进行水工建筑物设计的基本技能, 并能运用所学知识来解决工程实际问题, 为毕业后在水务、水利等部门从事相关的规划、设计、施工和管理等工作奠定基础。

由于《水工建筑物》课程涉及的内容多、知识面广, 而且各章之间往往相互独立、缺乏连贯性和系统性, 学生在学习过程中大多感到难度较大。因此, 如何让学生学好这门课、提高本课程的教学质量和效果, 是教师需要面对和解决的问题。以下笔者总结近几年教学中的一些经验和体会, 与大家交流。

1 合理安排教学内容

水工建筑物包括的类型多, 内容丰富, 教材的篇幅通常多于教学课时安排。为解决教材内容多和教学学时少的矛盾, 需根据课程教学大纲和专业培养目标的具体要求, 合理选择教学内容。在剔除教材中次要 (有些可能已经过时) 内容的同时, 还应充分重视本学科新理论、新知识的引入, 做到及时调整、补充和更新教学内容。比如, 教学中应结合我国水利水电工程建设的现状, 适当增加大型水电建设项目、筑坝技术和材料研究等方面的最新技术成果。

在课内教学学时分配上, 要注重突出重点和难点, 切忌平均分配学时。一般可以选择岩基上的混凝土重力坝、土基上的水闸 (或土石坝) 和溢洪道 (或水工隧洞) 等3章内容作为教学的重点, 进行全面、系统讲授。

2 培养学生的学习技能

由于《水工建筑物》是一门综合性和实践性很强的专业课, 因而其学习方法与基础课相比, 会存在一定的差异。在课程教学中, 教师应针对该课程的特点, 通过培养学生的学习技能, 指导他们采取正确的学习方法和技巧, 提高课程的学习效果。

2.1 掌握水工建筑物的基本原理

不论学习哪种类型建筑物, 必须首先弄清楚它的工作原理, 在此基础上, 通过对复杂结构进行适当简化, 并按受力简图进行结构分析计算。如:重力坝可简化为一固定在地基上的变截面悬臂梁, 用材料力学法计算应力;拱坝则可将空间壳体结构简化为由多根梁和多层拱圈组成的结构体系, 或简化成拱冠梁和多层拱组成的结构体系, 用拱梁分载法或拱冠梁法计算应力;水闸则可简化为板、梁、柱等基本构件进行应力计算。

2.2 熟悉水工建筑物设计的基本步骤

水工建筑物的设计, 不同于做一般的基础课习题, 往往不能根据已知条件由公式直接计算得到最终成果。需要先选型, 经初步拟定结构尺寸后进行布置, 并进行控制指标 (如:稳定、应力、渗透坡降等) 的计算和复核。如果控制性指标不能满足要求, 则需要修改尺寸后重新布置计算, 如此反复, 直到各指标均满足要求为止, 并尽可能得到最优方案。

2.3 把握水工建筑物的共性

水工建筑物种类繁多, 构造型式也多种多样, 初学者往往会觉得无规律可循。实际上, 不同类型和型式的水工建筑物之间仍存在相似之处。在教学中, 应教会学生把握不同类型建筑物之间存在的共性, 并加以归纳和总结, 以提高学习效果。如:

各类水工建筑物都承受水的作用并与水发生相互影响。除静水压力、动水压力、冲刷、侵蚀和冻融问题外, 水的渗流会对建筑物产生浮托力、渗透压力等, 使建筑物的有效重量降低, 对结构的抗滑稳定性不利, 还会引起建筑物结构产生渗透破坏等。因而, 水工建筑物都有一个防渗排水的问题。

对于过水建筑物, 进出口的边界条件都要符合水流变化的规律。进口一般需要水流平顺、水头损失小, 常做成曲线型收缩的渐变段;出口考虑消能防冲, 常做成扩散型的渐变段。

建筑物地基都有产生不均匀沉降的可能性, 因而不同建筑物都需要根据结构受力特点和地基条件, 合理设置沉降缝或采取其他措施。

2.4 通过对比, 加深记忆和理解

在教学内容中, 各种水工建筑物一般都包括工作原理、布置原则和要求、材料和构造、结构计算及水力计算等方面基本知识, 学生会感到繁而杂, 难以掌握和记忆。针对这一情况, 教学中应引导学生进行对比分析, 不仅便于知识的记忆, 而且可举一反三, 收到事半功倍的效果。如:

通过对比分析重力坝和土石坝的防渗排水措施, 来掌握水工建筑物防渗设计的基本原则和方法。

通过对比分析重力坝和水闸的地基处理措施, 来掌握水工建筑物不同类型地基的处理方法。

将隧洞、泄槽轴线布置的基本原则和要求进行对比记忆, 并由此归纳渠道、涵洞、陡坡等带状泄水或输水建筑物的轴线布置原则。

3 开展启发式教学

在教学活动中, 实施启发式教学。教师应充分调动学生学习的主动性、创造性, 启发、引导学生主动学习、积极思考, 以提高课堂教学效果。启发式教学的实质, 就是充分发挥学生的主体作用, 使学生从“要我学”转变为“我要学”。

根据课堂上所讲授的内容, 提出一些问题, 适当的课堂提问, 既可了解学生对知识的掌握情况, 也可促使学生集中思想、主动思考。教师课堂提问应掌握一定的技巧, 可以由简单问题引出复杂问题, 也可从工程实际引出理论问题, 但一定要注意问题的难度, 防止学生产生畏惧心理, 创造良好的课堂氛围。

4 采用多媒体教学手段

多媒体传播技术具有图文并茂、音像逼真、动静结合、声情融汇的特点。在课程教学中, 将多媒体技术作为一种辅助的教学手段, 有助于提高课堂教学效果。

借助多媒体技术的多种表现形式, 将课本中抽象的概念具体化、形象化。通过图文、声像、动静结合等表现形式, 来增强学生对抽象事物与过程的理解和感受, 克服了单一语言描述的单调性、乏味性。如:利用动画来演示土坝管涌的发生及发展过程, 借助视频来展现高速水流所引起的结构振动和空蚀问题, 通过三维视图让学生从不同视角来认识宽缝重力坝的空间形态等。

增加教学的信息量。《水工建筑物》课程教学中, 存在大量的公式、定义和工程图片等, 将这些信息预先编入使用的课件中, 可以有效节省板书时间;利用多媒体输出信息快的特点, 可以讲解更多的工程实例, 拓宽学生的知识面, 信息量明显增加, 课堂效率提高。

需要注意的是, 多媒体教学作为一种辅助的教学手段, 运用不当也会出现一定弊端。在实际教学中, 应当根据本课程的特点和教学内容安排, 合理分配板书和多媒体课件的信息量, 以增强课堂教学的效果。

5 加强实践性教学环节

水务专业《水工建筑物》课程的实践性教学环节包括教学模型参观、课程设计、课外作业和答疑。这些环节都是为了加深学生理解课程内容而设置的。参观教学模型, 有助于学生将抽象的概念具体化, 将感性认识上升到理性认识;课程设计、课外作业和答疑环节是老师了解学生情况的重要方式, 有利于培养学生独立分析、解决问题的能力。

摘要：结合我校水务工程专业《水工建筑物》课程的教学实践, 对教学中“合理安排教学内容、培养学生的学习技能、开展启发式教学, 采用多媒体教学手段、加强实践性教学环节”等进行了总结和探讨。

关键词：水务工程,水工建筑物,教学研究