水利工程仿真实验教学改革简析

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摘要：本文结合“卓越计划”的培养目标，针对目前水利工程类专业仿真实验教学中存在的问题，开展了仿真实验教学方法、教学内容、实验室开放、成绩评定等方面的教学改革。实践表明，这些改革措施能有效提高学生的学习积极性、创新性、动手能力及分析解决问题的能力，可以推广应用于类似工程类专业的仿真实验教学中去。

关键词：仿真实验教学；教学改革；卓越计划

1前言

为将工程人才质量与通用标准和行业标准接轨，教育部于2010年6月推出了“卓越计划”。该计划强调工程教育理念，以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，通过学校和企业的密切合作，统筹规划学生校内学习和企业学习所要达到的培养目标，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力[1-2]。因此，切实加强实践教学环节的改革和建设是面向“卓越计划”的教学改革的重点之一。目前，水利工程类专业的实践教学环节主要有：课程实验、课程实习、课程设计、毕业实习、毕业设计。其中仿真实验教学是水利工程类专业中实践教学的重要组成部分，涉及计算机、基础课及专业课等多门课程的实验教学，是培养学生的动手操作、自主思考、自主学习能力的重要环节，也是“卓越计划”中培养学生工程技术素养和能力不可或缺的重要一环。但在目前的水利工程类专业的仿真实验教学中，教师的教学内容、教学方法、实验室管理等方面还存在很多的问题，导致仿真实验教学环节收效甚微，达不到“卓越计划”中所强调的培养学生工程素养及工程实践能力的目的[3-4]。为适应当前我国“卓越计划”的培养目标，本文主要对水利工程类专业仿真实验室教学管理改革进行了探讨。

2仿真实验教学存在的问题

通过总结我校水利工程仿真实验教学的方法、管理等方面，水利工程仿真实验教学主要存在以下几方面的问题：1）教学方法落后。目前的仿真实验教学仍采用以教师为主、学生为辅的单一传输方式，常是老师先讲解实验原理，把实验先示范一次，然后学生照葫芦画瓢模仿一遍，限制了学生的自主性和创造性，不能充分调动学生的学习积极性。2）教学内容单一。现有实验大都采用菜谱式教学方式，实验环节中验证性、演示性实验偏多，综合性、设计性实验偏少，在实验过程中学生缺乏积极思考和主动创新，没有起到将课堂所学理论知识灵活应用，融合贯通，并加以提升强化的作用，不利于学生的工程实践能力与创新能力等综合素质的培养，无法适应新形势下对卓越工程师综合能力培养的需求。3）考核方式不合理。实验课成绩仍按照程出勤率、实验报告成绩来综合评定，无法考虑学生的课堂表现，导致许多学生抱着完成任务、应付的态度参加实验课，达不到实验课的预期效果。4）实验室管理封闭。实验室只在上课时间对学生开放，课余时间、节假日、周末均不对外开放，学生无法在课余时间到实验室学习和进行实验。

3仿真实验教学改革措施

针对“卓越计划”旨在培养学生的工程意识、工程素养、工程实践能力的目标，及上述水利工程仿真实验教学存在的问题，我校水利工程仿真实验教学开展了以下教学改革，取得了良好的效果。1）建设仿真实验室网站，将每门课程的教学内容、实验原理、实验步骤、课后作业实时地公布在网站上，便于学生在上课之前先预习实验内容、实验步骤，完成实验前小作业，从而激发学生的学习积极性、主动性。2）积极探索互动式、启发式、讨论式的教学方法。上课过程中，首先简单介绍一下实验内容、实验方法、实验步骤，加深、巩固学生对课前预习内容的掌握，然后现场完成实验前小作业，并检查完成情况，必要时请学生当场演示实验结果，或分组讨论，激励学生主动地发现问题、分析解决问题，使每个学生都有兴趣积极参与，活跃课堂气氛，这种方式对激发学生的学习潜能，培养他们的自学能力和表达能力具有明显的效果，学生在感受这种教学方式带来挑战的同时也体验到了成就感，大大提高了他们的学习兴趣。3）更新仿真实验教学内容。仿真实验教学是一种将理论与实践相结合的新教学手段，是未来智能化教育的基础。仿真实验教学利用仿真软件，使学生置身于仿真环境中，可以充分调动感觉、运动和思维，极大地提高了学习效率。水利水电、港口航道与海岸工程专业的专业课教学中经常涉及码头的机械设备及装卸操作、水电站调度运行、水利工程施工工艺等内容。这些内容实践性很强，教学过程中很难讲清楚，而借助仿真软件使学生独立操作，开动脑筋认真分析问题，可以让学生形象直观地感受和了解各种建筑物的结构设计、施工工艺、工作原理流程等，从而调动学生的学习主动性，提高学习效率。4）充分利用实验室开放，将学生的课外学习作为整个教学过程的一个重要环节，将其纳入教学计划中。课堂实验教学结束后，布置一定数量的课后作业，要求学生在课后完成。这些作业不再是简单地做几道习题，而是布置一些学生可以自由完成的任务，通过资料查找、方案设计等模式，把课外学习作为课内教学的有机补充和扩展。更新、完善实验教学体系，减少验证型、演示型实验学时，增加设计型、综合型、创新型实验学时，制定了“基础验证、仿真、设计、综合、创新、竞赛”六位一体，“课内与课外、实验与竞赛相结合”的实验体系。为了便于学生完成课后作业，在实验室管理方面应更加灵活，在正常工作时间全部开放，节假日有计划地对全校师生开放，学生可灵活安排课余时间，通过网上预约、现场签到等方式，到实验室独立完成课后作业。5）实验课程中期末考试成绩只占30%，而平时成绩占70%，平时成绩按照实验课程出勤率、课堂作业、课后作业、实验报告完成情况及课堂表现来综合评定。这样课程成绩主要依靠整个学期的表现来得到，学生就会由始至终重视学习。

4结语

本文以重庆交通大学水利工程仿真实验课程教学改革为例，分析了目前水利工程仿真实验教学存在的不足，在此基础上，结合卓越工程师计划的培养要求，提出了一些水利工程仿真实验教学的改革措施。实践结果表明，改革后的仿真实验室摘要在种子植物教学中，通过兴趣教学的初探，充分利用生物学本身独具的内容丰富、创设情境，以各种教学形式诱发、激励学生的学习兴趣与求知欲望，使他们由被动的“要我学”转变为主动的“我要学”。这样就丰富了初中生物课堂教学设计的思路，让初中生物课变得生动有趣，激发学生学习生物的兴趣，培养学生生物科学素养。关键词兴趣教学　教学方法　教学设计　应用兴趣教学是目前教学过程中经常采用的一种教学方法。我尝试了把兴趣教学法融入到种子植物教学过程中，通过新闻联播的导入、游戏、实验教学法、任务驱动教学法、拼图、课堂结束语等形式，对构建高效的生物课堂有着非常积极的作用。

1优化课题导入，诱发学生学习动机

魏书生说：“好的导入像磁铁，好的导入又是思想的电光石火”。课题导入虽然不是课堂教学的主要内容，却是与教学内容紧密相关的一个重要的教学步骤，它能调动学生的学习积极性，并能激发学生的求知欲，引导学生进入学习准备状态。我是这样导入种子植物的，利用两位主播播假种子新闻，男同学说：近日，几位网友发帖称，栾城县南石碑村的1400多亩小麦面临绝收。随后，记者在南石碑村了解到，该村约1400亩农田播种“师栾02-1”麦种，出现了大面积死亡现象。女同学说：6月3日上午，记者来到栾城县南石碑村。在村东的麦田里，记者看到了几片“荒地”，走近了仔细一看才发现原来这些杂草丛生的“荒地”上还是有几株麦子的。播完后老师提出几个问题，一是种子与植物是什么关系?二是种子的结构与植物的各个部位又有什么关系？这时老师不急于说出答案，请同学们思考，再问你们想知道吗？同学们回答想知道。然后导入本节课的内容，揭示本节的教学目标，这样学生的注意力就到了课堂上，激发了学生的学习兴趣。

2多种教法，维持学生学习兴趣和动机

1）一堂课有了好的导入，激发了学生学习的兴趣，那么兴趣教学法在种子植物教学设计中的应用初探范开贵（重庆文理学院附属中学）在教学中又如何维持学习者的兴趣和动机。话题：说出自己知道的植物种子。方法：采用淘汰制，每轮每组1人说，一轮结束后，每组又换一人说，一旦有人说错或重复该组即被淘汰。提示：这是一次锻练的机会，你可要珍惜。珍惜时间，注意倾听，别人已经交流的成果不要再交流了。通过学生说这些种子，来源于生活中的种子他们能说到，并为各小组评分，活跃了课堂气氛，2）加强实验教学，维持学生的学习兴趣。兴趣是学生想学乐学的基本情感，是学生思维活动的催化剂，是学生探求知识的原动力。人对事物或活动本身的兴趣称为直接兴趣，而对活动的目的或结果的兴趣称为间接兴趣。在学习活动中，直接兴趣、间接兴趣可相互转化。学生遇到简单的、容易的、生动有趣的知识时，便会产生直接兴趣，但一旦遇到复杂、困难、枯燥乏味的知识时，便需要有间接兴趣来维持学习。让他们看录像视频解剖大豆和玉米种子结构后，老师亲自操作并讲解实验中的注意事项。做一做，注意观察种子的形态、胚芽、胚轴、胚根和子叶。话题：观实验观察种子内部结构。方法：先形态后结构、由表及里、先整体后细微。步骤：1）沿纵向将种子剥开（或切开）。2）放大镜观察种子的内部结构。（每人都要仔细观察）。3）大组内交换观察切开的种子。注意：小心使用刀子和放大镜。思考教材上的几个问题。种皮有什么作用？豆类植物的子叶有什么作用？种子中哪一部分发育成植物幼体？遇碘变蓝是淀粉的特性，玉米胚乳遇碘变蓝说明了什么？此时，教师巡视各组，并请两组上台展示观察的情况，有的小组看到了大豆长出了胚芽，看到了胚的四部份，以及胚乳遇碘变蓝，但另外一个小组所做的玉米胚乳遇碘变蓝不明显，也请他们思考是什么原因？这时同学们就热闹起来了，相互讨论，最后有了结果，一是碘液不浓，二是化学反应的时间短了一点，三是淀粉不浓。在此时老师再做一个演示实验给他们看，取新淀粉兑水教学提高了学生的学习积极性和主动性，培养了学生的工程能力、实践能力和创新能力，为学生成为高素质工程人才打下良好的基础。希望能够借此抛砖引玉，将教学经验辐射到其它工程类仿真实验教学中去。

参考文献

[1]林健．面向“卓越工程师”培养的课程体系和教学内容改革[J]．高等工程教育研究，2011（5）：1-9．

[2]林健．“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案再研究[J]．高等工程教育研究，2011（4）：10-17．

[3]张林香,王忠德,王俊文，等.针对卓越工程师培养深化改革实验教学体系[J].教育学术月刊，2012（1）：107-108.

[4]程凡.卓越计划背景下计算机网络实验教学改革探索[J].绥化学院学报.2014,34(6):104-106.

作者：苏琴 董玉文 单位：重庆交通大学河海学院