关于水轮机课程教学改革的研究与探索

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论文摘要：水轮机是能源动力学科的核心专业课程。为了适应水电设备技术的飞速发展，针对水轮机课程专业性、实践性、系统性较强的特点和目前教学中存在的问题，文章从教学内容、教学行为等教学环节提出了教学改革的构想与措施，并运用到教学实践中，对夯实学生理论基础，培养工程素养起到了积极的促进作用。

论文关键词：水轮机；网络互动教学；教学改革

水轮机是培养水电站动力设备与管理、机电设备运行与管理等高素质技能人才的一门主要专业课程。我国水电事业进入大电网、高电压、大机组、高参数的现代化发展时期，水电站新技术、新设备的不断应用也对水轮机的课程教学提出了更高的要求。由于水轮机课程具备较强的专业性、实践性和系统性，在教学环节中更加注重理论与实践的结合，对教师和学生都提出了更高的要求和挑战。本文结合近年来的教学实践，对教学内容、教学行为方式等环节进行了认识和思考，以期提高教学效果，增强教学实效。

一、课程教学的现状及存在的问题

1.教学内容的问题

教学内容是课程体系的基石，教师首先要对教学内容准确定位。近年来能源动力类专业培养方案进行了调整，水轮机课程的学分也由原来的多学分（4～5个学分）减为2.5个学分。在较短时间内，掌握课程的全部内容显然是不可能的，因此对教材内容进行调整成为教学的重要任务。

（2）教师决不能局限于对照教材“照本宣科”，要明确教学的重点和难点，有的放矢。水轮机课程的教学内容重点在于介绍水轮机的工作参数、工作原理、相似理论、各种不同类型水轮机的基本结构和水轮机的特性曲线与选型设计。其中由于工作原理和相似理论数学推导比较复杂，物理概念和工程概念之间的联系过于客观，学生在理解上通常存在瓶颈。因此，对这两部分的教学尤其需要合理分配教学时间，采用多种教学方法组织教学，才能取得较好的教学效果。

（3）随着水电事业的发展，水轮机制造水平的提高，即便新版的教材，其中也有很多内容与实际情况存在出入，教师需要紧密联系工程实际，及时更新教学内容。例如，水轮机单机容量明显增大，如三峡单机容量70万千瓦的混流式水轮机、广西桥巩水电站单机容量5.7万千瓦的灯泡贯流式水轮机等。

2.教学行为的问题

教学行为由两方面组成：教师的“教”和学生的“学”。教师的“教”主要由教学理念、教学方法组成，他们的先进与否直接影响了教学的效果。

（1）建立热情、负责的教学理念。教学理念决定了教学行为。首先，教师本身必须热爱所教授的专业知识，对教学充满热情，这样才能更好地引导学生主动学习课程。其次，教学过程不仅是对水轮机课程的知识传授，同时也是帮助同学建立工程概念，培养专业责任感和自豪感的一个过程。水轮机课程是能源动力类专业的核心专业课程，这个专业的大部分学生将来都会被分配到水电部门从事设计、施工、制造、管理、科研等工作，是水电基础行业的主干力量。然而很多学生在选择大学专业的时候，对于专业的了解其实是比较单薄的，甚至有部分同学是被调剂到所在专业的。因此，作为专业课的教师，充分利用教学环节多介绍些专业未来的工作领域，帮助学生增强工程意识，培养工程素养，提高适应能力。第三，教学过程中千万要避免“家长制”的作风，要建立和谐的师生关系，允许学生提出质疑，提倡学生的自主性和创造性，激发学生的思维。

（2）合理运用多样的教学方法。教学方法的合理使用可以使学生从简单的被动接收知识变成主动参与和探索知识，在激发教师主导作用的同时，体现学生的主动地位。先进的教学方法能够调动学生参与学习的主动性和积极性，激发学生的思维和创造力，使学生在不知不觉中接受教育。

总结了几年来的教学经验，笔者认为教学方法中要注意以下几点：

1）要避免教师“一言堂”的教学模式。这种教学方法使得学生只能硬性地接受知识，没能够参与课程的讨论过程。尤其水轮机课程是一门对于数学要求非常高的课程，其中包含了大量的高等数学、线性代数的推导公式，容易让学生产生枯燥难懂的感觉，因此，为了更好地实现课程教学，应多采用启发式、讨论式、互动式等教学方法组织教学，鼓励同学提问和质疑，活跃课堂气氛。

2）要避免只强调理论基础，忽视工程实际的教学方法。水轮机课程的实践性和专业性很强，包括很多的实践环节，如水轮机实验、水轮机实习（含认识实习、生产实习）和水轮机设计（含课程设计和毕业设计）。要充分利用这些教学实践环节帮助学生熟悉水电站及水轮机的结构布置。理论学习结束时要求学生了解水电机组的平面布置，仿真机和水电站现场的实际演练，将书本中的结构与实际设备一一对号，把脑子里的“平面图”变“立体图”，弄清设备的结构、布置、连接、操作点实际位置。除此之外，在教学的过程中还可以收集国内外丰富的水电工程资料、图片和视频，给学生增加工程概念，便于更好地理解基本原理，同时又可以为实践环节奠定良好的基础。

3）合理使用现代化的教学手段。随着计算机的发展，多媒体技术被大量引入日常教学，而且取得了很好的效果。现在的教学手段已经不是简单利用Powerpoint等多媒体制作软件制作二维的教学课件，随着计算机仿真、三维动画、虚拟现实等技术的发展，三维AutoCAD、3Dmax、Pro-E、Solidworks，Authorware等三维制作软件和以可计算信息为基础的虚拟现实（VR）系统被大量引入到专业课程的教学中，目前在电气、机械、物流等专业教学领域取得了广泛的应用。将课程内容做成融文字、声音、图像、视频、3D动画为一体的演示材料，具有表现力强、信息量大、交互性强等特点。将原本静止的平面和单调的语言、文字用有声有色、有动有静的动画形式表现出来，使学生更有兴趣，也更易理解课程内容。现代化的教学手段在信息量、视觉效果等方面确实比传统的粉笔加黑板更具有优势，尤其在介绍实际工程案例的内容时。但是，黑板教学仍然需要合理利用。如果教师在课堂上用鼠标等现代化的教学媒介源源不断地向学生输出各种各样的画面或大量信息，学生忙于接受知识，反而没有思考和理解的空间，教学效果肯定会大打折扣。

（3）鼓励研究性的学习方式。学生的学习方式主要体现在学生是否真正参与了教学活动当中，学生是否合作学习和主动探索知识。现在教学要求已经提升到了研究性教学的高度，针对水轮机这种专业课程，教师应鼓励学生在掌握基本理论的同时，组织学生参加创新竞赛或加入教师的科研项目等方式进行课题开发和项目设计等科学研究，在提高学生人文素质和科学素质的同时，注重理论和工程实践的结合，培养学生的创新能力。"

二、提高专业课程教学效果的实施途径

1.扩充资料建设，丰富教学方法

专业课程往往内容繁多，知识面广，具有综合性、实践性都很强的特点。因此，在教学过程中，更加需要补充工程实践内容，帮助学生建立工程感观认识。水轮机课程可以在教学过程中多引入水电站现场的影像资料，或者通过建立教学模型或三维动画演示的方法帮助学生直观了解水轮机的知识要点，此外，可以收集国内大中型电站的具体资料作为辅助教学，引导学生根据电站实际情况比较学习水轮机，提前建立工程设计理念。

教学过程中应多为学生的积极参与创造条件，引导学生去思考，改变过去讲细、讲透的教学方法；鼓励学生大胆质疑、发表自己的见解；采用启发式、讨论式、互动式和研究性等多种教学方法组织教学。比如教材中主要以混流式、轴流式机组为研究对象，但是随着电网要求的转变，抽水蓄能机组和大型的贯流式（灯泡式）机组在电网中应用的比例越来越大，可以引导学生收集目前我国在建和拟建的上述特殊机组类型，并分析选择该种水轮机的原因。

2.提升教师能力，加强校企合作

教学环节的主要完成人是教师，教师自身的科研素质和教学能力对于教学效果的影响是至关重要的。教师作为“传道、授业、解惑”者，除了理论教学外，对自我知识结构、教学能力、教学效果也需要做出客观的评价和改进，要多和比自己经验丰富的教师进行交流，深入观察、审视、评价自身在教学观念、教学方法中存在的问题，取长补短。

此外，教学与学生就业后的工作任务和能力要求是直接挂钩的。因此，教师在教学过程中必须随时反思教学执行现状与工作实践之间是否吻合。这就要求教师要及时和用人单位进行沟通，了解意见反馈，调研市场经济下人才要求的知识技能，进而调整授课重点，总结教学得失；尽可能创造条件安排教师到水电和水轮机生产制造单位进行锻炼，与水电生产厂家加强沟通交流；同时可以邀请水电生产一线的专家和高级工程师担任兼职教师或举办讲座，使学生能够及时追踪水电站生产实际发展动态，增加学生的市场就业竞争能力。

3.建立电子教案，实现网络互动教学

电子教案可以帮助教师总结教学成果，修正不足之处，并能将经验反映到后期的再教学过程中去，有益于教学经验的交流和保存。对于担任专业课程教学的年轻教师来说，可以极大地帮助其解决任教初期由于缺乏工程实际经验和教学经验带来的教学问题。

此外，网络互动教学将是教学过程的发展趋势。水轮机是一门实践性很强的基础课，除了课堂教学之外，学生利用课余时间自主学习，充分利用网络进行知识补充就显得非常重要。水轮机课程网站在为学生提供了丰富的教学资源之余，还有效解决了水轮机课程学时少、内容多的矛盾，提高了教学效果和学生的学习兴趣与积极性。目前，水轮机课程的教学更加注重理论、实践和工程的结合，注重创新能力的培养，在引导学生夯实理论基础、拓宽知识面的同时，也要培养学生的工程意识和工程素养，明确教学改进的方向和措施，扬长避短、精益求精，将教学水平提高到一个新的境界和高度。