摘要：本文系统论述了桂林理工大学环境科学与工程学院水文与水资源工程专业河流动力学课程在教学过程中突显出来的几点主要问题，并针对上述问题提出了相应的综合改进措施。本文可为桂林理工大学及兄弟院校进一步加强河流动力学课程建设、提高教学实效提供一定的参考。
关键词：河流动力学；教学方法；改进措施
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）10-0222-03
一、前言
《河流动力学》是桂理工水文与水资源工程专业本科生开设的专业必修课。开设这门课程的目的是使学生学习、了解和掌握与泥沙颗粒特性及其运动规律、河床演变基本原理及其分析方法相关的基本概念和基本理论，为学生进一步学习水文水利计算、水文预报等课程打下相应的学科基础，为将来从事水沙运动机理、河流地貌过程研究及相关水利工程的规划设计积累理论知识。
这门课程具有概念性强、学科交叉，经验性强、公式推导烦琐，应用性强、模型建立过程复杂等特点[1]。笔者自2013年春从事这门课程的教学工作，在经历了多轮教学实践后发现，当前桂林理工大学在这门课程的开设过程中存在着课时短、内容多，缺乏相关水沙实验教学，现场教学效果不理想等方面的问题。虽然在学校层面大力推动网络教学，希望师生能够积极通过网络课程开展互动，进而学习和巩固这门课的知识，但是收效甚微。因此，本文在对上述问题认真分析和总结的基础上，提出了相应的改进措施，以期为桂理工和兄弟院校进一步加强河流动力学课程建设提供参考。
二、教学现状
1.教学对象及课时安排。当前，河流动力学课程面向水文及水资源工程专业大学三年级的学生开设，通常选课人数在80人左右，属于专业必修课。在学习这门课程之前，学生们已经学习了水力学、自然地理学、普通地质学、工程地质学、高等数学等相关知识。
课程在春季学期开设，共计32个学时，其中课堂教学28个学时，现场教学4个学时。考试方式为闭卷考试。最终成绩按照平时成绩乘以0.3加上考试成绩乘以0.7的方法核算。
2.教学内容与教学方法。在参考相关教材[2]的基础上，本门课程设置的教学内容及学时见表1。教学重点为阐明泥沙運动机理及河床演变原理的不同学派的理论观点。教学难点为与上述经典理论相关的数学物理模型。
课程以口授和多媒体教学为主，辅以参观讲解性质的现场教学。同时，课程还依托校园网络多媒体辅助教学平台使学生能够在课堂以外的时间通过网络课程继续学习。
三、存在的主要问题
1.学生大学数学及水力学基础薄弱。河流动力学对学生的高等数学、水力学和大学基础物理学的水平要求较高。课程主要章节的重点内容均不同程度地涉及公式演算、理论推导、物理模型假设、实验图像求解等方面的内容。例如，为推求天然沙的沉速公式，需引入圆球在静止水流中的重力沉降模型，内容涵盖圆球绕流阻力系数的理论解、实验结果分析及圆球沉降速度计算三方面的内容。又如，理解爱因斯坦推移质运动基本理论需要有较好的概率统计和高等数学基础。学生在听课过程中普遍表现出高等数学、水力学及大学物理学基础薄弱，以致不能深入理解科学理论，掌握相关公式的推导与应用。
2.缺少与河流动力学相关的实验。目前，由于专业师资队伍建设、实验室建设、仪器设备配置以及对本门课程的学时安排等方面的原因，未能对本门课程开展相关的实验教学活动。学生未能实际观察泥沙在水中的运动规律，未能掌握泥沙样品的采集和制备方法，未能开展砂砾颗粒分析，如动手筛分泥沙并绘制级配曲线等有助于理解课程基本概念和掌握基本操作技能的实验活动。
3.现场教学讲解内容与课程脱节。本门课程有4个学时的现场教学。通常，这一环节是在任课教师的带领下，学生们集体乘车到位于桂林市南部的兴安县灵渠[3]进行参观学习。到达目的地后，先由导游讲解，再由任课老师进行现场教学。导游的讲解内容侧重于历史典故、人文风景。教师在现场教学时，结合灵渠水利工程，讲解的主要内容为与古代水利工程相关的知识，而对于泥沙及河床演变等内容只能做粗略的讲解。
4.教材内容与专业特色联系不紧密。桂林理工大学水文与水资源工程专业是当前广西壮族自治区内唯一的水文与水资源工程专业。专业建设面向岩溶区特有的水文地质现象，重点研究岩溶区地貌及气候条件下，地表水、地下水、土壤水及大气降水之间的水文规律。漓江是流经广西境内发育于岩溶地貌环境下的典型河流。漓江的水力条件、河床演变规律及泥沙特征较黄河、长江具有显著性差异。因此，桂林理工大学的水文与水资源工程专业应结合学科建设的具体地域特色开展相应的教学活动，为将来学生在实际工作中掌握具有针对性的技能奠定良好的理论基础。
然而，当前河流动力学课程所用的教材内容多以北方河流为例，缺少南方河流实例，尤其缺少针对岩溶区河流发育及泥沙输运特点的研究实例。这使得学生在课堂上学习到的知识或理论很难联系当地实际，所学内容对毕业后的工作及实践缺少直接性的指导，甚至所学理论在具体实践过程中无用。
5.网络教学效果不理想。当前，河流动力学授课局限于课堂教学和少量的现场讲解，教师讲、学生听，学生仅能凭借想象理解或猜测客观存在的河流泥沙运动现象及河床演变过程。虽然学校和学院大力推动网络教学，希望通过网络课程增加视频、音频、链接、数据等教学资源，补充课堂教学的不足，增进教师与学生之间的交流，但就河流动力学这门课程而言，学生极少主动利用网络资源学习，仅在教师的要求下敷衍登陆相关网站。这不但违背了学校建设这一平台的初衷，而且使网络多媒体辅助课程形同虚设。
四、解决办法
1.加强基础物理学习，提高学生的数学建模能力。鉴于桂理工水文与水资源工程专业学生大学物理和高等数学的实际水平及学习现状，应大力加强学生们的基础物理学习，提高学生的数学演算及建模能力。这一举措应从学校、学院和学生三个层面开展。学校应开展大学物理及高等数学的教学改革工作，使基础学科更加适应当前新的教学环境。学院应将大学物理和高等数学作为学生科学素质培养的重要内容。学生自身应从思想上重视数学和物理的学习，认清基础学科同专业学科之间的关系，同时应大量涉猎数学及物理学基础理论并在课外做大量习题。
2.调整学时、修编教材、突出专业特色。河流动力学共计32个学时，在春季学期开设。上述学时相对于这门课程涵盖的丰富的教学内容和知识点显得过于短少，建议将课时延长至48个学时左右，新的课时分配如表2。
桂林理工大学的水文与水资源工程专业自成立以来就以岩溶区的地表、地下水研究为学科立足点，具有鲜明的特色。但当前国内外出版的河流动力学教材极少包含这方面的内容。为此，亟须编写一本符合岩溶区水文学科专业特点、突出岩溶特色的河流动力学教材。教材内容应以漓江为例，突出岩溶区河流来水来沙特征、泥沙侵蚀、输移、沉积特点及河床演变特性，并提供一定的工程实践案例。
3.增加实验课或实验视频教学。当前，河流动力学采用面授、幻灯片和板书等传统教学形式，不利于提高学生们对水流和泥沙运动及河床演变现象的认识和对其中所含科学问题的思考与理解。建议增加实验课程，开展专门的水沙实验，如漂卵砾石颗粒分析、粉沙黏粒颗粒分析、泥沙颗粒分析资料整理等[4]。同时，将多媒体技术引入实验教学[5]，借助水下摄影摄像技术将水沙运动过程展现在实验课堂，利用网络收集国内外典型河流的历史演变影像、图像、数据资料或提供相应的资源链接，以此培养学生们观察实验现象的能力、发现科学问题的能力，提高思考解决问题的能力。
4.更改现场教学地点及讲解内容。河流动力学是一门理论与实践紧密结合的专业课，因此，现场教学活动必不可少。它是对课堂教学内容的复习、巩固与补充，能使学生们加深对基本概念的理解。如前文所述，以往的现场教学起不到上述效果，因此，建议更改现场教学地点及讲解内容。
桂林理工大学水文与水资源工程专业现有人工降雨及红土坡面侵蚀实验平台，该平台上部装有顶喷式人工降雨装置，雨强变化范围10—250mm，下部土槽长400mm，宽120mm，深80mm，内有红土，可满足红土坡面侵蚀及沟道发育实验研究[6]。建议将河流动力学现场教学改在校内，借助上述小型实验平台使学生们在有限的学时内观察到泥沙的侵蝕、输运和堆积过程，观察到沟道侵蚀的形成发展变化过程，同时结合教师的现场讲解使学生们掌握泥沙实验的基本操作。
五、总结
在桂林理工大学水文与水资源工程专业河流动力学的教学过程中发现学生们大学数学及水力学基础薄弱、缺少与河流动力学相关的实验课程、现场教学讲解的内容与课程主要知识点脱节、教材与专业特色联系不紧密、网络教学效果不理想等现象。为此，本文在对上述问题认真分析和总结的基础上，初步提出了加强基础物理学习，提高学生的数学建模能力；调整学时、修编教材、突出专业特色；增加实验课或实验视频教学；更改现场教学地点及讲解内容等一系列改进措施和工作设想，希望能够进一步推动桂林理工大学河流动力学的教学改革，并为兄弟院校相关课程建设提供参考。
参考文献：
[1]张俊宏，陈璐.提高河流动力学教学效果的有利措施研究[J].教育教学论坛，2016，（19）：181-182.
[2]邵学军，王兴奎.河流动力学概论[M].第2版.北京：清华大学出版社，2013.
[3]http：///Index.asp.
[4]封光寅.河流泥沙颗粒分析原理及方法[M].北京：中国水利水电出版社，2008.
[5]喻涛.关于《河流动力学》实验教学方法及手段改进的思考[J].时代教育，2015，（13）：161.
[6]牛志强.坡度及雨强对红壤坡面侵蚀过程影响的实验研究[D].桂林理工大学硕士学位论文，2016.
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