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航道工程学教学内容优化与教学方法改革的探索与实践

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  摘 要:为提高港口航道与海岸工程专业航道工程学的教学质量,针对课程的内容特点和教学实际,对教材优选、课程内容优化、教学方法革新等进行研究。在吸纳现有教材优点的基础上,建立复合教材体系,优化理论课程教学内容。采用工程案例、专题研讨和团队合作等教学方法,激发学生学习兴趣;改革考核方法,建立相应的学习评价激励制度,提高学生自主学习和创新能力,为港航专业课程的课堂教学改革进行了有益的探索。
  关键词:航道工程学 教学内容 教学方法改革 课程建设
  航道工程学是高等学校水利工程学科港口航道及海岸工程专业的核心课程。现有课程体系中《航道工程学》是原《航道整治》和《渠化工程学》两门课程的整合。航道工程学以河流~航道~航道工程为主线,主要内容包括:河流与航道、航道整治工程、航道疏浚工程、河流渠化工程和通航建筑物等[1]。课程目的是让学生掌握有关航道工程及航道治理的基础知识,掌握航道工程的规划及其设计方法。
  2004年,华北水利水电大学(原华北水利水电学院)在河南高等院校中率先设置港口航道与海岸工程专业。航道工程学一直是我校港口航道与海岸工程专业的核心专业课程。在校内教学大纲的修订中,结合我校实际教学情况对教学大纲进行了多次研讨与改革。经过近几年的积累和改进,航道工程学课程建设取得了一定成果。但如何合理调整授课计划、合理安排教学内容、提高课程的教学质量,是本专业教学改革的一项重要任务。
  一、选择合适教材,丰富授课内容
  目前,国内航道工程学教材比较单一且陈旧,因此在选择教材时有比较大的局限性。因此,我校经过多方比选,融合各本教材的特点,尝试构建航道工程复合教材体系。目前可用于本科生教育的航道工程学教材主要有以下几本。
  1)《航道工程学Ⅰ》(程昌华主编,人民交通出版社,2001)重点是关于航道工程的基本概念、基本方法、基本原理的介绍,主要讲述河流与航道的主要特征、航道整治和疏浚工程的特性和作用、渠化工程规划以及通航建筑物的型式、布置和工作原理等[1]。
  2)《航道工程学Ⅱ》(詹世富主编,人民交通出版社,2003)是航道工程学Ⅰ的扩充和提高。内容分为两篇:第一篇航道整治和第二篇通航建筑物。主要内容包括:碍航浅滩,整治工程规划,整治工程及水力计算,航道疏浚,船闸水力计算,船闸结构计算,船闸闸阀门和升船机等八章[2]。
  3)《航道工程》(姜萌主编,中国水利水电出版社,2009)系统阐述了内河航道发展现状、泥沙运动和河床演变规律、航道整治需要解决的主要问题和采取的工程措施,通航建筑物船闸的总体布置原则、组成和类型以及船闸结构的设计理论方法[3]。
  其他相近教材包括以下几种。
  1)《航道整治》(徐金环主编,人民交通出版社,2011) 系统介绍了航道整治工程的基本理论。主要内容包括:航道与航道尺度、航标与航标配布、碍航浅滩与浅滩演变分析、整治工程规划、整治工程设计、整治建筑物设计、整治工程水力计算、航道疏浚工程[4]。
  2)《渠化工程》(刘晓平,陶桂兰主编,人民交通出版社,2009)主要内容包括:渠化工程规划,渠化枢纽,船闸总体设计,船闸的输水系统,船闸水工建筑物,闸门、阀门及其启闭机械,升船机,运河工程,以及枢纽水工建筑物的管理等[5]。
  综上所述,航道工程学教材编写体系不同,受学时所限,主要侧重基本方法、基本原理的编写,各本教材之间存在一定差异。在综合几本教材特点并结合我校实际情况,选择《航道工程学Ⅰ》为主,以《航道整治》和《渠化工程》为辅的复合教材体系[6]。
  二、优化课程内容,拓宽学生视野
  目前授课内容主要以《航道工程学Ⅰ》教材内容为框架补充相关课程内容。在河流与航道章节中侧重介绍航道特征;在航道整治工程中,补充《航道整治》的主要内容,重点介绍整治工程规划,设计和航道疏浚工程。在河流渠化工程中,补充 《渠化工程》的主要内容,重点介绍渠化枢纽工程。针对我校港口航道与海岸工程专业毕业设计要求,把船闸总体布置与设计作为一个专题进行介绍。
  根据我校课程设置特点,我校在港口航道与海岸工程专业中限选课中还设置了河流泥沙动力学和河床演变及河道整治等课程,比较系统的介绍了河道水沙输运及河道演变的基本规律,河道整治建筑物与河道整治方法。这部分内容是航道工程学的基础,与航道工程有比较密切的联系,因此在授课过程中,根据课程特点,注意与其他课程的衔接。
  航道工程是一门与工程实践密切相关的课程,随着港口航道技术的发展,航道整治工程、渠化工程和疏浚工程都有了长足的进步。港航与海岸工程的许多新兴的研究领域和先进技术,比如先进的航道整治工程、新型的航道整治建筑物结构、航道疏浚机械等,每年都有大量新的研究成果和新的理论甚至新的研究领域诞生。但是,这些新内容要经过一段时间才能够出现在相关教材中。因此,在课堂讲授内容中,积极引导学生关注这些理论的发展方向,补充前沿知识,充分调动学生的积极性。使学生了解专业的前沿和热点,培养学生的学习兴趣,拓宽学生的视野。
  三、改进教学方法,提升学习能力
  教学方法主要是指教师为完成教学任务所采用的教学手段和工作方法,包括了教师的教法和学生的学法,两者密切联系,不可分割[7]。传统意义上教师是知识的传授者,学生是灌输知识的接受者,传统教学方式削弱了对学生科研思维和创新的培养。为了适应社会发展需要,培养具有卓越工程师素质的人才,在本课程的部分章节内容的讲授方式上进行相应教学方法和方式的革新。
  1)工程案例教学法。
  航道工程学是一门理论密切结合实际的、具有显著水利和海洋特色的专业基础教学课程。在教学过程中,教师将航道工程中收集的典型案例在恰当的时刻、恰当的场合呈现给学生,案例的选编应具备时效性和新颖性,这样既能吸引学生注意力,激发学生解决问题的创造力,活跃课堂气氛,也可以增加学生的专业知识背景,扩宽学生的视野。比如教师可以在航道整治章节引入长江口深水航道整治工程,在渠化工程章节引入三峡船闸等典型工程案例,一方面可以丰富教学内容,另一方面也增强了学生的专业自豪感。工程案例内容应该具有明确的目的性和针对性,要根据培养目标和课程目标有针对性的收集,必须适应具体教学环节的需要[8]。   2)专题研讨教学法。
  专题研讨式教学是以解决实际问题为中心的教学方式,通过由教师创设问题情境,然后师生共同查找资料,研究、讨论、实践、探索,提出解决问题办法的方式,使学生掌握解决实际工程问题的知识和技能[9]。航道工程学包括航道整治、渠化工程和通航建筑物等几部分,这些内容自成体系又相互联系。因此在教学过程中,针对这些重点内容设置几个专题,每个专题按微型课程设计的形式布置,但内容少于课程设计,以课后作业的形式要求学生在每个章节讲授之后的一周内完成。要求学生通过课本、图书馆和在线数据库等手段查找资料,在布置任务之后的一周内提交解决问题的思路和方法,充分调动全班学生的积极性,参与专题的讨论。
  3)团队合作教学法。
  团队合作学习又称分组学习,是教师根据学生的个体差异依据其特点划分不同学习小组,使其以小组成员的形式参与工程案例或者专题研讨的课堂教学活动,并完成教学任务的一种教学模式[10]。团队合作学习对象是学生,充分体现了学习的主体,其目的是培养锻炼学生的学习能力和团队合作能力,以达到最佳的学习目的。在航道工程学的教学实践中,要求在每次案例和专题讨论中,小组成员在组内先进行讨论,要求每个学生都有机会参与发言,各小组根据发言和讨论结果制作PPT等演示文件,然后各小组选择一个成员参与任务汇报。教师在任务汇报时要积极有效地评价,以促进小组的发展和调动学生学习的积极性。
  四、改革考核方法,培养创新能力
  根据专业特点和课程性质的不同,我校航道工程学采用多元化考核方法。除期末闭卷笔试外,还采用案例分析讨论、专题研讨大作业、实验操作等几种方式综合运用的考核方法。采用过程考核与目标考核相结合的方式评定学生期末总成绩。加强了学生在授课过程中平时表现的考察,在课堂出勤情况的基础上,增加了小组讨论和发言汇报等考核环节,通过过程考核促进学生平时的上课表现和参与小组讨论。引导学生阅读科技期刊,让学生根据专题讨论和工程案例分析,选择自己感兴趣的与教学相关的题目写微型文献综述,作为学生的平时作业成绩,培养学生综合素质和能力。
  在考核方法内容上主要做了如下调整:(1)结合专题研讨,进行阶段性测验;(2)对工程案例讨论,增加小组汇报和文献综述考核;(3)期末考试中,增强基础能力的考察;(4)实验环节增加动手操作能力的考核。课程考核成绩由作业及阶段性测验20%、汇报和答辩20%、实验20%、期末考试40%的综合计算形式,全面考核学生的能力和素质,真实反映学生掌握知识和解决问题能力的培养水平。
  五、结语
  根据专业课程设置特点,将重点内容分为专题进行讨论,深化航道工程学教学内容,完善以水利水电工程为特色专业院校的航道工程学教学体系,拓宽教学内涵。针对航道工程学实践性较强的特点,革新教学方法,提高学生自主学习能力。改革教学考核模式,建立相应的学习评价激励制度。充分激发学生的学习兴趣,激发学生创新思维,培养和调动学生学习的主动性、自觉性和分析解决问题的能力,培养适应社会竞争的港口航道与海岸工程专业人才。
  参考文献:
  [1]程昌华,刘晓平,唐寿鑫, 航道工程学Ⅰ[M]. 北京: 人民交通出版社, 2001.
  [2]詹世富, 航道工程学Ⅱ[M]. 北京: 人民交通出版社, 2003.
  [3]姜萌, 航道工程[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2009.
  [4] 徐金环, 航道整治[M]. 北京: 人民交通出版社出版社, 2011.
  [5]刘晓平,陶桂兰, 渠化工程 [M]. 北京: 人民交通出版社出版社, 2009.
  [6]代俊峰,方荣杰,郭纯青等. 河流动力学教学内容优化与教学方法改革研究[J]. 中国教育技术装备,2011,36:41-43.
  [7]张爱娟,李国昌,杜庆洋等.《玻璃工艺学》课程教学改革的探讨[J]. 教育教学论坛,2014,39:46-47.
  [8]程永舟,江诗群. 航道整治课程教学方法探索与实践[J]. 高教论坛,2009,12:41-42+72.
  [9]吴艳群,戴佳钰,马树青等. 《声纳信号处理》课程研讨型教学探索与实践[J]. 教育教学论坛,2014,23:246-247.
  [10]柴靓,周超. 关于合作学习基本要素的思考[J]. 学周刊,2014,28:58-59.
  作者简介:
  王鹏涛(1980-),男,河南济源人,华北水利水电大学水利学院,讲师,主要从事港口航道与海岸工程教学科研工作;王二平(1960-),男,教授,河南信阳人,华北水利水电大学水利学院,教授。
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