时间：2022-09-28 08:35:00
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇水力学实验报告，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
1、提高思想认识,把科学发展与水利事业紧密联系起来。水利工作在保障社会经济发展中发挥着举足轻重的作用，是否把握科学发展观、思路是否正确、眼界是否宽广、工作是否创新，决定了我们能否把科学发展与水利事业联系起来。开展学习实践活动，就是调整治水思路，把握水的自然规律，推进传统水利向现代水利转变，确立人水和谐的治水理念，不断提升水利服务发展能力。我们要充分认清新时期、新形势、新特点，准确把握新任务，在查找差距中更新思维，克服自满情绪，克服固步自封，克服因循守旧，努力改变不符合科学发展的思想观念，增强忧患意识、危机意识、创新意识、进取意识，弘扬创业创新创优精神，真正把科学发展观的要求转化为谋划发展的正确思路上来，进一步弘扬“献身、负责、求实”的水利行业精神，团结拼搏，开拓创新，埋头苦干，扎实工作，努力成为贯彻落实科学发展观的模范，在实践中创新管理理念和领导方法，扎实推进我处工程管理的和谐发展、科学发展。
2、坚持以人为本，努力营造单位的和谐氛围。坚持以人为本，是科学发展观的核心。对于基层水管单位来说，坚持以人为本的理念，可以营造和谐的发展氛围，为水利事业的健康可持续发展奠定坚实基础。我们江都闸管理所职工较多，职工业务素质相差大，职工业务的专业又多，平时矛盾和冲突时有发生。要实现单位的和谐发展，核心是以人为本。为此，我们认为应该着重从以下几方面入手。
首先是倡导文明新风，不断提高职工综合素质。人才是一个单位健康可持续发展的重要保证。我处是“全国文明单位”，又获得了全国五一劳动奖状，就更应该重视对职工的文明教育和培养。因此，我们应当在全所范围内大力倡导男女平等、尊老爱幼、互爱互助、见义勇为的社会风尚；在单位内部形成人人学文化、学业务的氛围，不断促进职工综合素质的提高，从而促进单位内部的和谐氛围。
二是关心职工生活，为职工解决实际困难。贯彻落实科学发展观就是要坚持群众路线，真诚倾听群众呼声，真实反映群众愿望，真情关心群众疾苦，多为群众办好事、办实事。我们要做到想职工所想、急职工所急，时时处处想到职工、关心职工，特别是要及时解决在外施工的职工生产、生活中遇到的困难，让每一个职工都能安心、积极努力地为单位的发展作出自己的贡献。
关键词：水力学;教学改革;水文气象
水文气象学是研究水圈与大气圈界面上发生的物理规律、过程及其演变规律的一门学科。它既是应用气象学的一个分支，又是水文学的重要组成部分。目前大气、陆地和海洋水分循环系统综合模型的研究，使水文气象学的发展受到了广泛重视[1]。2011年6月南京信息工程大学率先成立水文气象学院（以下简称“我院”），并于同年进行大气科学（水文气象方向）本科专业招生，为解决洪涝、干旱、台风、山洪、泥石流等极端水文气象事件培养复合型人才。水力学是高等工科院校不少专业特别是水利类专业的一门重要技术基础课。笔者借鉴已有的教学手段，结合水力学课程特点，积极探索理论学习和动手实验相结合、多种教学手段并存的教学模式，力争取得水力学课程的最佳教学效果。
一、根据课程特点，确定教学主线
1.水力学课程特点
水力学课程具有概念多、公式多、推导多、计算难的特点。其研究内容包括“水静力学”和“水动力学”;研究方法主要是利用物理学和理论力学中相关的运动规律和原理，运用高等数学中的积分、求导等计算方法，推导水力学公式，用于挡水、输水及泄水建筑物的计算和设计，具有较强的工程实践性。
作为一门应用范围相当广泛的技术基础课，水力学教材种类繁多。但目前不同机构或部门组织编写的教材基本上是采用20世纪50年代前苏联洛强斯基的课程体系框架[2]，在很大程度上能够满足目前水力学教学的需要。对于水文气象学这个新兴的专业，没有经验可以借鉴。为了较好地保证教学工作的顺利进行，分别以吴持恭主编，高等教育出版社出版的《水力学》（第4版）教材（国家级精品教材）和赵振兴等主编的《水力学实验》作为课堂教学和实验用书。
2.确定教学主线，探索“教―学―做一体化”模式
水力学基本原理、工程应用和水力学实验是该课程的三大组成部分。基本原理和理论是课程的基础，工程应用是基础的应用和体现，水力学实验可以验证、加深和巩固理论课所学知识，三者相辅相成，是一个不可分割的整体。
教学方法或手段是教师向学生表达教学内容、传授课程知识的途径。在理论性和实践性较强的水力学课程教学过程中，坚持启发式教学，重点讲清基本的概念、原理和方法。根据教学内容，分阶段进行课堂总结，将相关内容连贯起来，变零散知识为整体知识，提高学生综合分析问题的能力。
由于水力学涉及高等数学、大学物理、理论力学等知识，理论推导复杂、概念和方法多且易混淆，学生普遍反映这是一门难学的课程。为了充分调动学生的积极性、主动性和创造性，我院成立了水力学兴趣小组。按照教学进度，安排小组成员参与实际工程设计，使学生变被动为主动，极大地提高了其学习兴趣和解决问题的能力。
水力学试验是揭示水流运动规律的一种重要手段。通过观察水流的静止和机械运动现象，了解水流运动的一般规律，学会量测水力要素和使用基本仪器的方法，掌握基本的实验技能;培养学生分析实验数据、整理实验成果和编写实验报告等方面的能力以及良好的实验室工作习惯和科学素质，为今后的工程设计和科学研究打下必要的基础。
二、水力学课程建设与实践
1.教学内容灵活化
基于“教―学―做一体化”教学模式，应针对不同内容，采取不同的教学方法。如三大方程是重点，应详细讲解。另外，我院购进了全套的水力学实验设备，每套设备有2台仪器可供使用，一次实验安排2～3个实验内容，保证每个同学均有机会动手操作。课余时间，实验室对学生开放，鼓励其进行创新性实验研究。
2.教学手段多样化
多媒体可将水力学中很多难以用语言表达清楚或学生很难理解的水力现象展示给大家，把抽象、难懂的问题变得直观、易懂，因此其成为水力学课堂教学中的重要手段。但由于该课程自身的特点，全部使用多媒体并不能达到较好的教学效果，因此，采用多媒体和板书相结合的授课方式，可大大提高教学质量，达到事半功倍的教学效果。同时在教学中鼓励学生参与教学，在课堂上采用学生讲课、讨论、提问等方式，从而增强学生的参与意识，活跃学习氛围。
参考文献：
[1]尹义星.普通水文气象学课程探究式教学模式探讨[J].安徽农业科学，2013（27）.
关键词：给排水科学与工程；水力学；实验教学；教学效果
中图分类号：TV13；G6423文献标志码：A文章编号：10052909（2016）03009904一、水力学课程特点
水力学主要研究液体的宏观机械运动规律及其在工程实际中的运用。水力学课程为后续相关专业课程，如水泵与水泵站、给水排水管网系统、建筑给水排水工程、给水水质工程学、排水水质工程学的深入学习打下牢靠基础。因此，学好水力学课程尤为重要。
水力学是一门理论性质较强的专业基础课，如何让学生对单调枯燥、抽象繁杂的教学内容产生浓厚兴趣并加以充分吸收，如何调动学生的热情和积极性，如何更进一步提升水力学的教学质量，是一直以来高校水力学教学研究的重点，也是土建学科教师共同面临的教研问题。
（一） 培养目标定位
通过课程的学习，学生需要了解和掌握水力学的基本原理与实际运用，最终形成扎实的理论知识和应用能力。结合工程实际问题简化分析水力学问题，并具备常规实验动手能力，主要包括水静力学分析计算与水动力学三大典型方程的灵活运用、水流形态的判断及其沿程和局部水体损失的确定计算，注重学生面对实际水力问题的分析计算能力和基本实验动手能力培养，为后续相关专业课程的学习奠定良好基础。
（二） 理论教学部分
水力学的理论教学用时占到本课程总学时的70%，主要是传统“粉笔+黑板”板书教学和多媒体讲解及展示教学相结合，并辅以一定的讨论和检测习题来巩固完善水力学教学。刚开始，必须掌握静水压强、静水总压力计算分析和水动力学三大基本方程，只有精通水静力学和水动力学的基本知识，才能在后续水头损失、有压管道、明渠恒定流、堰流、渗流等内容学习过程中游刃有余，水到渠成地完全掌握各种典型实际水力分析工程运用。水力学教学本身抽象性和理论性很强，有较多的计算方程及其附属的方程运用条件，再加之实际环境类型的差异及水质条件参数的变化，使水力学讲解授课和学习掌握存在相当难度，对工程力学、大学物理、高等数学微积分等基础知识储备有一定要求，这就需要学生在平时掌握过程中清楚各个方程的详细推导过程，包括等式方程的等效替换、适度变形和方程使用前提及在该条件下的参数确定，遇到与之对应的具体水力学问题，可以按照等式方程形成原理，写出适合实际问题的水力学方程。
此外，水力学教学课时相对紧张，在理论教学部分要针对给排水科学与工程培养计划量体裁衣，有别于土木工程、水利水电工程等专业的水力学教学，重点突出水动力学中的“水头损失”、“有压管道”和“明渠”相关分析计算，让学生掌握与管道、明渠相关的水头损失及水流形态判断确定及分析计算，而堰流部分多是水利水电工程为主要教学内容，渗流多是岩土工程岩土水力学的主要研究内容或是地质工程、地下水科学等专业的教学重点。鉴于此，课堂授课的例题讲解，要多以市政管道、室内管道、水泵站、大坝修筑、自来水厂、污水处理厂等为主，让学生更关注本专业领域所涵盖内容，培养学生结合实际问题的分析能力。
（三） 实验教学部分
实验教学是水力学授课的重要环节。水力学的实验教学用时占到本课程总学时的30%，主要在实验室通过水力模型模拟实际工程中的现象，基于化学试剂在水中呈现的不同颜色，来清晰地观察不同外部因素驱动下的水流形态及所形成的水力现象，对课堂理论教学起到补充作用。学生通过动手实验和观察实验，并结合课堂理论知识，使整个水力学的学习变得轻松。实验教学能让学生动手参与并思考问题，积极性显著提高。
值得重视的是，指导教师的水力学实验选择和教学安排对水力学教学效果影响较大。水力学实验的典型性是实验选择的一个重要方面，而水力学实验的全面性更值得思考，要选择能反映多个水力学知识点的综合性实验，特别重视涉及核心知识点的实验。例如，雷诺实验中层流和紊流形态的观察区分，阻力实验中水损的形成，及阻力存在下对水流形态的作用影响。教学中可以让学生观察具体的实验装置和器具，回忆并讲解理论知识，查漏补缺、强化理解，也可以让学生结合生活实际工程中的水力现象，来分析其涉及的水力学知识，如泵站水泵的吸水管路、压水管路设置安装、室内用水器具的管道衔接及其水力成因，将抽象空洞的理论知识与生活生产实际紧密结合，让学生意识到水力学知识对社会发展的巨大贡献。
二、提升教学质量探索
（一） 强化基础课程教学
学好水力学需要掌握好工程力学、大学物理、高等数学等基础知识，否则在水力学学习过程中容易发生概念模糊，公式记忆不清晰等现象。例如，研究液体黏滞性、牛顿内摩擦定律、真空度等知识会涉及大学物理的相关知识，讲解静水压力、液体平衡微分方程、静水总压力的分析计算会涉及高等数学中的微积分原理，水静力学中具体水工构筑物受力分析会涉及工程力学的力学分析内容。如果高等数学、工程力学、大学物理等基础知识掌握不到位，在分析具体水力问题时就会力不从心，感觉找出解题思路却难以继续计算下去而不了了之，更多的时候甚至会对整个题目无从下手，这样发展下去会极大地消弱思考热情，教学成果大打折扣。因此，授课教师在课堂应根据学生的知识接受情况，决定是否需要温习回顾以前的基础课程内容。在合理控制教学进度的同时，让学生理解知识点。
（二） 激发学生学习兴趣
兴趣是最好的老师。在学生刚刚接触水力学课程的时候，就要突出水力学课程在整个专业领域的核心地位，要让学生明白学好水力学的重要性和必要性。事实表明：（1）水力学是后续专业课的重要基础，不学好水力学，后续的相关专业课（给水排水管网系统、水质工程学等）和课程设计（水泵站设计、自来水厂和污水处理厂设计等），甚至包括毕业设计都很难顺利通过，即使在后续学习过程中，通过一定途径弥补以前水力学的弱势，也会消耗大量的宝贵时间，因此，在初期学习过程中，掌握好水力学知识显得尤为重要。（2）相当数量的高校在本专业研究生初试时就考查水力学，基于考取研究生的高难度要求，如果想在本专业继续深造学习，就应该不遗余力地学好水力学。（3）毕业后如果直接参加工作，施工单位、设计单位、自来水厂、污水处理厂等都不可避免涉及水力学知识。换言之，只要从事“水”相关的工作，水力学内容就必不可少。另外，水力学教学中知识本身的丰富性及其与工程实践的联系性将促使初学者高度关注，极大地增加了初学者的学习兴趣，引导并不断培养学习兴趣对水力学讲授至关重要。
（三） 创新课堂教学方法
水力学课程理论性较强，概念理解困难，公式计算较为复杂，单一选择“粉笔+黑板”传统教学模式势必会降低教学效率，教学内容易受限制。与此同时，仅仅采用传统的多媒体教学，学生可能跟不上教学进度，课堂学习难度加大。板书教学与多媒体教学结合，教学效果显著[1-2]。在公式推导与理论分析方面，板书教学具有无可替代的教学优势，其讲解速度较慢，推导过程清晰，使学生紧跟教师思路而不落后，较为容易掌握。在水力学作用效果及实验现象描述方面，多媒体教学更加直观、深刻、形象，使学生迅速洞察其中奥秘，明白变化流程，加深对知识的理解。课堂上例题分析与小组讨论结合有助于进一步提升教学质量，例题与习题讲解是强化理论知识掌握的重要方法，小组讨论便于发现知识体系中的新问题并进行探讨归纳。如在水静力学和水动力学知识掌握中，可让学生总结比较“静”与“动”分析中的异同点，巩固基本理论。
创新教学模式助力教学效果提升。有学者提出“三合一”分层教学模式[3]。第一，结合具体工程实践实例、生产实际讲授知识点，将课堂抽象的水力学理论分析结合具体工程实践，如水体动静结合的水力作用下大坝的建设施工。第二，自主学习课堂教学模式下的水力学教学探讨，教师定期设置教学内容，让学生自主探讨完成，并及时对疑难问题答疑和详细讲解，增强学生自主学习意识。第三，构建师生互动的启发式课堂教学，教师提出问题，或是给出部分引导条件，激发学生自主探索思考。
利用多媒体平台优化教学方法，通过动画视频展示让复杂的问题通俗易懂，尤其是在讲解复杂水力学现象的动态成因和静力分析、“动”与“静”耦合体系在复杂水力条件下的形成过程及水力分析时，通过多媒体演示，使学生豁然开朗。此外，针对个别基础薄弱的学生，可结合学生个体实际制定有效的学习计划，帮助学生巩固掌握水力学知识。
当前混合学习和移动学习日益快速发展， “微课”教学模式已成为当前我国教育信息化资源建设的重点和研究热点[4]，涵盖了从中学到大学的整个教育历程[5]。“微课”的优点表现在：教学时间较短，教学内容较少，资源容量较小，资源组成/结构/构成情景化，主题突出等[6-9]。“微课”不同于一般单纯知识性的传统视频演示，而是模拟一对一的教学情景，针对一个很小的知识点，进行讲解。讲解具有“启惑”作用，既注重教师的教，更注重学生学习，区别于一对多课堂教学。“微课”教学模式可帮助教师拓宽教学技能，深化教学实践[10]。“微课”是一种很好的辅助教学模式，对教学重点或难点，可采用录制“微课”的模式进行讲解。“微课”应用于给排水专业水力学课程是一种新的教学模式。
（四） 提高学生动手实验能力
为促使学生更好理解理论知识，加强实验教学显得尤为重要。尽管学生在课堂上已经掌握了水力学理论知识，但是在学习初期学生可能产生许多疑虑，即并不确定这些理论知识是怎样运用于实际生活生产，甚至会怀疑这样复杂的理论知识在实际情况下是否有效。水力学实验正是将理论与实践工程结合的实验探索，而实验参数的调整和不确定性正是实际水力现象的可能变化途径。直观的动手操作实验能让学生很快明白实验方法步骤及其与实验相关的理论知识分析，实验所引发的新问题必然引起学生的积极思考，以期运用所掌握的相关理论知识解决实际水力学问题，动手实践可显著提升学生自主思考的能力。
不同于一般的物理化学实验，不同的水力学实验需要相对独立的实验仪器。“先教师示范、后学生模拟”是水力学实验的通用流程。一般情况下，在进入水力学实验中心后，教师先讲授实验背景、实验核心理论、实验流程，紧接着教师会示范模拟并讲解，其次是学生动手实验并观察记录，而后是教师指导实验并解析实验中的问题，最后归纳总结、整理仪器、离开实验中心。实际教学中，可分小组实验，但各组进行的试验一般相同，而实验最终结果差异较大，甚至部分小组实验难以完成，针对这些差异的讲解也是实验教学的重要组成部分，会让学生直观地认识到外部因素对实验的偶然性影响和理论知识对实验指导的必然性作用。实验完成后，教师要督促学生及时完成实验报告书并批阅反馈，不仅让学生明白实验报告所涵盖内容，而且培养学生对实验现象、实验数据处理的能力。
（五） 引导大学生自主创新
随着社会和科技的发展，知识创新已成为各行各业不断发展的动力。当前大学生的能力评估已经不单纯依赖于考试成绩，大学生知识创新活动是另外一种展示大学生风貌和知识水平的方法[11]，也能一定程度反映高校的人才培养质量。在水力学的教学过程中，激发学生以水力学知识进行自主创新是课堂教育与实验室教学的升华。因此，应当积极引导学生参与各项竞赛活动或一些社会团体举办的具有开发大学生自主创新能力性质的活动，如“全国大学生挑战杯”“中国给水排水杯”“力诺瑞特杯”“大学生节能减排社会实践与科技竞赛”等。大学生参与这些竞赛将有助于提高大学生专业知识水平、动手能力、自信心与自主创新能力。大学生自主创新的方法不局限于各种竞赛，由于各方面条件限制，大学生也可以通过撰写论文、申请发明专利或实用新型专利等形式体现自身的自主创新能力。当前，大学生在自主创新过程中可能遇到诸多问题，例如，普遍缺少科学精神，教育体制存在缺陷，创新平台有待搭建，缺少自主创新能力等级评价体系等[12]。因此，在创新的过程中，学校和教师需要加强科学精神的宣传工作，积极为学生搭建各项创新平台，不断提高学生自主创新能力。应以学生为主，教师为辅，积极开发学生的创新能力，只有这样，学生的自主创新能力才能提高。
三、结语
水力学是一门理论性较强的专业性基础课，对本科生后期学习相关专业知识影响很大。在传统的教学基础之上，在教学过程中激发学生学习兴趣与提高学生专业知识水平是一项重要课题。充分利用当前信息化技术优势，采用多元教学模式，如自主互动、“粉笔+黑板”教学方式、视频动画等多媒体，甚至新型的“微课”教学模式。教学规律与专业化人才培养需求相结合，传统教法与新形势下现代教法并轨，将学生能力素质培养放在首位，有针对性地设计教学内容，积极推动和引导学生参与社会实践，提升学生自主创新能力和专业知识水平。
参考文献：
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[2]司春棣， 韩会玲， 齐清兰， 等. 水力学教学中多媒体课件与板书的使用模式优化研究 [J]. 河北农业大学学报： 农林教育版， 2009， 11（3）： 351-353.
[3]郑志宏， 李寻， 刘金辉， 等. “三合一” 分层教学模式在水力学教学中的应用 [J]. 高等建筑教育， 2007， 16（3）： 79-81.
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关键词：伯努利方程；虚拟实验；创新
由于流体运动的复杂性，使得流体力学研究离不开科学实验，伯努利方程实验是高等院校航天工程、能源动力工程、水利工程、建筑工程、土木工程等专业必须学习的一个重要实验之一。传统的伯努利方程实验，存在着一定的弊端：在教师讲解后学生直接做实验，对实验操作、实验过程的示范教学及描述缺乏认识，实验过程中出现的问题得不到充分的探索和讨论，无法体现学生的思考过程、实验兴趣及创造性思维。而基于虚拟实验的伯努利方程实验，调动了学生参与实验的积极性，充分启发学生的创造性思维，实现了学生自主学习、师生交流互动，能够充分利用虚拟仿真实验教学中心的虚拟实验平台，提高了实验的效率，有利于培养具有创新精神和创新能力的高素质人才。
1.实验原理
如图1所示，在实验管路中沿管内水流方向取n个过流断面。
可以列出进口断面（1）至另一断面（i）的能量方程式
z1+p1r+a1v212g=zi+pir+aiv2i2g+hwi，（i=2，3，…，n）（1）
zi为位置水头，表示单位质量流体所具有的位能；pir称为压强水头，表示单位质量流体所具有的压强势能；Hpi=zi+pir为测压管水头，是单位质量流体所具有的总势能；hwi代表由元断面（1）到断面（i）所消耗的能；取动能系数a1=a2=a3=…=an=1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出Hpi=zi+pir的值，测出通过管路的流量，即可计算出各断面平均流速vi及速度水头aiv2i2g，从而得到各断面测压管水头值和总水头值。
在同一过流断面上：均匀流或渐变流断面流体动压强符合静压强的分布规律，测压管水头值为常数。z+pρg=C（2）
在不同过流断面上：测压管水头不同，z1+p1ρg≠zi+piρg（3）
故z+pρg≠C。
2.特色和创新
2.1添加虚拟实验环节
在传统的伯努利方程实验中引入新的实验元素和活力，即在实验过程中添加伯努利方程虚拟实验环节。目前虚拟实验在实验教学中的应用有很多[1-3]，也有一些伯努利方程实验在仿真方面的研究[4]。由于虚拟实验具有操作界面直观、方便快捷、重复性强、不受时间或场所的限制，学生可以按个人需求，不受时间、地点约束，反复进行虚拟实验，完成实验学习过程，还可以设计出新颖的虚拟实验项目。教师鼓励学生参与虚拟实验的操作和完善，通过网上练习虚拟实验，找出有待完善的地方，提出优化方案，再指导学生逐步修改和完善，充分发挥学生参与实验的主观能动性，有效拓展学生的想象空间。本实验为综合性实验项目，通过对学生多方位的引导，可以培养学生对理论知识的应用能力、对实验操作的动手能力、对实验项目的创新能力以及团队的写作能力，从而实现对学生的综合能力的培养。采用虚拟实验和真实实验相结合的方法，充分利用虚拟仿真实验教学中心的虚拟实验平台，使学生从多角度，以多种方式参与实验训练，充分锻炼学生对实验操作的动手能力。
2.2实验流程图，如图2所示
（1）虚拟实验。做实验之前，学生可以先在力学实验教学示范中心的网站上对伯努利方程实验的虚拟实验进行操作、预览实验过程、掌握实验原理、巩固理论知识，并且可以直观地体会做实验的操作过程、观察动态的实验现象等，更重要的是学生还可以随时随地验证和探索学习过程中遇到的疑难问题，对实际操作实验进行预习。虚拟实验的整个过程与真实的实验相差无几，通过适时观察到实验现象及测压管液面高度的变化规律，方便模拟出真实实验的过程。伯努利方程实验的虚拟实验为学生创造良好的仿真实验条件，实现了学生自主学习、师生交流互动，激发了学生的求知欲和主动性，调动了学生参与实验的积极性，为真实实验操作打下坚实的基础，提高了实验的效率。
（2）真实实验。学生进入实验室进行动手操作的真实实验，教师指导学生熟悉操作实验装置，例如测量流速与流量的仪表（毕托管、文丘里流量计、电磁流量计等）；启发学生将所学理论知识结合工程实践，采用已有的流体力学实验教具，自主设计实验项目，（比如利用流量计测试一下实验室水管的流量、流速等）；引导学生利用实验解决实际问题的能力，进行实验验证并进行实验设计和创新，以及完成综合实验报告的撰写。
通过虚拟实验和实际操作实验两个环节的操作训练，有利于学生更加深刻地理解和掌握课本上的理论知识。
2.3实验成绩考核
伯努利方程实验的成绩考核由实验项目设计、虚拟实验操作、真实实验操作和实验报告四部分组成。实验操作部分由指导教师现场打分，最终通过实验报告：实验方法的确定、实验仪器的选择、实验步骤的制定、实验数据的处理、实验结果的对比分析及研究总结等，可以有效地反映出学生的综合创新能力（包括实验项目设计、实验技能、团队协作能力、操作动手能力和自主创新能力）。
3.实验成果
置身于多媒体世界中，虚拟实验使学生能看到、听到、感觉到实验对象、实验过程、实验结果，大大增加了仿真的形象性与直观性，从而能够激发学生实验的兴趣和主观能动性，提升学生进行实验的积极性。由于虚拟实验不受时间、场地的限制，学生可根据自己的需要安排学习时间，提高学习效率。而且虚拟与真实实验两者相结合，优势互补，切实保证了实验教学的质量。伯努利方程实验是一个综合性实验，其系统的经验成果可以为其他流体力学实验项目提供借鉴，引领实验项目建设方向、探索人才培养模式。一些典型教学案例的积累，丰富了实验教学的积淀。成功的案例可以启发下届学生在此基础上发展创新，避免低水平的重复实验；失败的案例可以供学生借鉴，尽可能避免失败，少走弯路。
4.结束语
虚拟实验与真实实验相结合丰富了流体力学实验教学内容，综合利用了多种教学手段，提升了整个实验教学水平。注重实验过程设计，实验方法科学、合理、新颖；实验手段适当、高效先进。能充分调动学生学习的主动性与积极性，培养学生对实验的兴趣。此外，虚拟实验促进了流体力学实验网络化教学的步伐，建立了流体力学虚拟实验平台和教学资料库。（作者单位：南昌理工学院）
参考文献：
[1]程立英，张志美，等.虚拟实验在分级实验教学中的应用探究[J].沈阳师范大学学报：自然科学版，2011.
[2]朱敏.虚拟实验与教学应用研究[D].上海：华东师范大学，2006.
关键词：双语教学；SPOC；教学模式；流体力学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）16-0249-02
一、引言
随着全球经济一体化的不断发展，对复合型人才的需求越来越大，高等教育的国际化也逐渐成为发展趋势。国内高校如何实现人才的国际化提高教育的国际竞争力，引起广泛的思考。双语教学被认为是高等教育国际化的重要内容。流体力学课程是能源动力类专业及机械类部分专业的专业基础课，具有较强的工程性、技术性和实践性，课程基础知识与生产生活实际密切相关，除流体力学的基本理论和方法讲解外，还需注重实验测试、工程应用等实践教学。双语教学可以使学生具备一定的专业英语技能，采用原版教材接触国外最新的专业知识，使在人才培养上与国际接轨成为可能。但是流体力学双语教学存在一些问题，实践教学部分如何体现双语授课及其意义与价值，还需进一步思考，流体力学双语教学模式仍处于探索阶段。
二、流体力学课程双语教学现状
1.教学目标不够清晰。流体力学课程本身概念多、专有名词多、流动原理复杂，用中文教学时部分学生尚且不能很好地完成该课程的学习，双语教学时通常引进原版的英语教材，学生英语水平参差不齐，对于英语水平不佳的学生来说，学习难度将进一步提高，流体力学双语教学往往变成了专业外语课，专业词汇及专业术语的解释占据了课堂大部分的时间，忽视专业知识的讲授，与双语教学实施的初衷大相径庭。
2.缺乏专职的双语教学师资。双语教师既要精通专业知识，又要有较高的外语水平，能流利地应用外语讲授课程。目前，担任双语教学的教师主要是外语水平相对好的专业课教师，没有受过系统的语言教学方面的训练，遇到突发事件时，很难用英语准确、充分地表达自己的想法。另外，承担双语课程的教师一般比较年轻，教学经验不足，教学手段、教学方法和教学能力还需进一步完善。
3.学生接受度不佳。双语授课时，通常是教师用英文向学生传授知识，学生始终是被动地听讲、被动地接受英语和专业知识，师生之间几乎没有互动，学生的英语听说能力、英语应用能力依然得不到锻炼。双语教学过程中必然会涉及大量生僻的专业词汇，学生很容易由于一些句子没听懂，产生畏难情绪，影响课程双语教学效果。
三、MOOC模式与SPOC模式
MOOC（Massive Open Online Course，大规模开放式在线课程）模式将多种形式的数字化资源放在网上，学习者反复观看教学视频，理解课程讲授的知识。将MOOC模式应用到流体力学双语教学中，可以有效解决学习者由于英语水平不高而引起的学习困难的问题。然而，MOOC模式下的教学活动主要是以知识为中心的理解类活动，个性化学习和学习体验缺失，虚拟实验无法替代真实实验。流体力学课程除了要求学习者掌握基本知识点外，还要求学习者学会知识点的应用。MOOC模式下单一的线上教学不足以激发学生的热情，课程完成率不高的缺点亦广为诟病。流体力学课程双语教学的目的在于在讲授流体力学知识的同时，培养学生具有较强的英语应用能力，学生若不能有效地完成课程学习，则新教学模式的探索就显得毫无意义。SPOC（Small Private Online Course）是小规模限制式在线课程，其受众可以限制为在校大学生，设计和利用优秀的MOOC资源，克服MOOC单一的线上学习的缺点，实施混合式教学，将MOOC之所长与面对面教学融为一体，增加师生互动，激发学生的学习热情，提高课程完成率和学习成绩。因此，SPOC模式将更加适合流体力学双语教学，帮助教师与学生突破英语水平不高的限制，高效地完成流体力学知识的讲解与学习，同时提高教师与学生的英语听说能力及英语应用能力，实现教学相长的良性循环。
四、流体力学SPOC双语教学资源
1.流体力学SPOC双语课程教学视频。众所周知，看电影学英语是提高英语水平的一个好方法，通过视频看情节，重复听取单词，更加容易了解单词的发音及其用法，当然还能学到更加地道的生活化语言。受这一方法的启发，引进国外优秀的流体力学MOOC资源，根据国内大学生思维方式、知识结构的特点进行优化，编写双语教材，精心制作流体力学SPOC双语课程教学视频，让学生听英语学流体力学知识。
2.流体力学SPOC双语实践教学视频。流体力学SPOC双语教学开展3～4周后，学生对流体力学课程及专有词汇有了一定了解，此时可以开展流体力学SPOC双语实践教学。双语实践教学视频仅提供流体力学专有词汇的中文意思，要求学生逐渐适应全英语教学。在视频页面显示实验名称，提供英文版实验目的、实验原理及实验步骤、实验数据处理方法说明、实验报告撰写要求及思考题回答要求，这部分文本依然提供鼠标取词功能，帮助学生理解实验要求。流体力学SPOC双语实践教学视频可以不局限在本校流体力学实验室能开设的实验，可以是国外的实验装置、先进测量方法等的解说，让学生了解学科的前沿知识。
五、教学过程
1.课堂教学。流体力学双语课开课前，教师将每次课的授课内容、相应的教材章节、相关的双语课程教学视频列表发放给学生，让学生明确SPOC双语教学模式下教与学双方所需要的改变与努力，以期获得良好的教学效果，同时师生共同提高英语应用能力。课堂教学采用翻转课堂的讲学模式，要求学生课前观看SPOC双语课程教学视频，理解视频中的主要内容，思考教师前一次课布置的讨论主题。在课堂上，教师讲评教学视频中的重难点，不再讲解课程的全部内容，课前备课的精力不再集中在背熟讲稿，而是更专注于主题的设置、问题的解答及流体力学知识的应用方法，预估学生可能的回答内容并准备合理有度的评论。组织学生学习小组，一个自然班通常为30名学生，分成6组，每组5人，设小组长1人。每次课教师针对重点与难点准备30个问题，基本从易到难设置，分成五轮问答。每轮小组抽签得到问题，各小组派一名学生回答，若用英语回答正确得25分，用中文回答正确得20分，回答不完全正确，由教师酌情给分。每组各成员得分之和即是该学习小组的得分，多次平均后作为平时成绩。
2.实践教学。基于流体力学SPOC双语实践教学视频，实践教学改变了传统实验教学模式。按照原有的教学方式，学生进入实验室，教师针对实验台讲解后，学生立刻开始做实验采集数据，没有时间深入思考实验相关流体力学知识，很难将理论与实践联系起来。在SPOC双语教学模式下，学生在实验前先观看相关视频，进入实验室后，实验指导教师拿出测试卡要求学生答题，全部正确后，学生才进入实验室采集数据。学生仍以课堂学习时的学习小组为单位进入实验室，采集并整理数据，形成全英文的实验报告。流体力学SPOC双语实践教学视频要求每位学生均观看，测试卡答题可由学习小组派代表完成测试，实验操作、实验数据处理以及实验报告撰写等任务由学习小组自行安排分工，小组成员协同合作，培养学生的团队合作精神。在SPOC双语教学模式下，要求学生观看双语实践教学视频8个，学生学习小组根据各自的兴趣爱好选择2个，完成实验数据采集，整理分析形成英文实验报告。教师根据实验数据及思考题准确程度给分，两项实验平均分为各学习小组的实验成绩。
六、课程考核
流体力学SPOC双语教学采用多样化的考核形式，最终成绩由课堂平时成绩（40%）、实验成绩（20%）、学习小组组长打分（10%），学生自评分（10%）及期末考试成绩（20%）组成。其中课堂平时成绩及实验成绩占60%，大幅降低了期末考试成绩的所占百分比，鼓励学生在平时认真准备双语课程的学习，真正做到学以致用。其次，课堂平时成绩、实验成绩均是以学习小组为单位给出的团体得分，要想获得好分数，各成员必须共同努力。学习小组组长对各成员打分，占最终成绩的10%。学生自评分是学生对自己的评价，在学期结束时总结自己的学习成效，占最终成绩的10%。期末考试试卷设置50%的英语题量，占最终成绩的20%。
七、结语
流体力学SPOC双语教学新模式的关键在于优质的SPOC视频教学资源和师生之间的互动配合，学习世界一流大学的教学视频优化SPOC教学资源，可以快速缩小与世界一流大学教育水平的差距，教师备课的重点由知识传授转变为知识的深入理解与应用，学生从被动地接受知识转变为主动学习知识并尝试应用。并且，教师与学生的英语听说能力、英语应用能力都能得到锻炼。在流体力学SPOC双语教学模式下，教师有更多的时间准备创新性的教学设计与教学内容，学生以团队形式组队学习，在课堂上与教师互动，培养学生灵活应用知识的能力与创新能力。基于流体力学SPOC双语教学模式，可以形成优质的双语教学师资队伍，培养学生具备创新精神、双语沟通能力和团队合作能力，满足教育国际化的需要。
参考文献：
关键词：土木工程专业；实验教学；创新训练
中图分类号：G642423 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2013）02-0114-04
伴随着知识经济时代的到来，在综合国力竞争中，创新性人才被越来越多的国家视为战略性资源和决定性因素。创新性人才是在先天禀赋、后天环境、教育影响和个人努力中成长起来的，其中教育的作用集中体现在促进学生的创造性发展上。创造性发展，在掌握大量理论知识的基础上，通过实践才能真正实现[1]。
高校实验教学在创新性人才培养中的作用，主要是促进大学生创造性的发展，形成大学生创新能力。实验教学在激发学生创新意识，拓展学生创新思维，增长学生创新技能，涵养学生创新品格等方面的作用，是其他任何教学形式所不能替代的[1]。
东南大学土木工程实验教学中心现有专职人员34人，实验用房面积12 000 m2，面向全校18个专业，每年为3 000余名在校生开设10门实验课程，并于2008年底被评为国家级实验教学示范中心建设单位。
一、实验教学改革与体系建设
（一）实验教学改革思路及方案
土木工程实验教学平台属于校级大类学科基础实验平台，主要面向全校的工程建设类本科专业。改革思路是：根据土木工程领域创新性人才的整体培养目标确定了实验教学体系在培养过程中的总体功能要求；通过功能分析确立了系统内部的层次结构和组成要素；由总体功能目标对各层次结构和组成环节提出子功能要求；根据子功能要求确定外部环境（理论知识基础和实验条件），进而制订各实验环节的教学大纲。
（二）实验教学体系建设
以创新意识激发为先导，以创新思维拓展为重点，以创新技能培养为主线，以创新品格形成为目的，紧密结合土木工程实际和卓越工程师培养的要求，东南大学土木工程实验教学中心构建了课内外一体的实验教学体系：（1）课程教学体系。按照公共基础实验、专业基础实验、专业实验三个模块构建实验教学课程体系。（2）课外创新训练平台。通过大学生创新实验计划、教师科研项目、学科竞赛等多种渠道开展学生的创新性训练，构建开放、创新的大学生科研训练平台。（3） 实验项目层次。按照基础型实验提高型（综合型、设计型）实验研究型、创新型实验三个层次建设实验内容。
1. 三个模块的课程教学体系
根据专业教学的整体培养目标，确定土建类专业的实验课程体系由三个模块组成。第一模块（基础实验模块）包括工程力学和水力学课程实验，面向土建类专业和其他工程建设类专业实验教学。该模块侧重训练学生专业素质所必须的力学类核心基础课程的相关知识、基本方法、基本技能，为专业学习和专业实践训练奠定坚实基础。同时，该模块教学内容也是机械动力、材料化工、交通类相关专业基础实验课程体系的重要组成部分。第二模块（专业基础实验模块）包括土力学实验、土木工程材料实验、工程结构设计原理实验，面向土建类专业和其他工程建设类专业实验教学。该模块通过规范、系统的基础课程实验训练，让学生养成严谨、细致的科学工作作风和科研动手能力；通过进一步掌握实验设计、装置准备、数据采集、结果分析等方法，了解科学创新的基本过程，增强工程创新意识。第三模块（专业实验模块）包括土木工程结构试验与检测、路基路面试验检测、地下结构工程试验检测、现代施工技术与预应力技术实验、土木工程拓展实验及工程信息管理实验等，面向土建类专业实验教学。该模块通过专业课程实验、大型综合实验、课程设计等综合实践环节，注重培养学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力，从而增强综合判断意识与能力，增强工程与技术素养 [2]。
2.课外创新训练平台
课外科研训练环节的设立主要是为了培养学生主动发现问题并运用所学知识自主解决问题的能力。这些实验或实践没有特定的对应理论课程，但是在实际操作过程中可能运用到学生所有学过和没有学过的课内、课外知识。实验中心不为学生完成课外科研训练设定具体的实验项目和大纲，允许学生充分发挥其主观能动性，自主提出实验项目，制定实验方案和目标，利用实验中心的实验设备和师资力量开展实验研究。
课外科研训练环节，强调学生是主体，是研究课题的实践者。实验中心在其中的主要作用是为学生提供开放的实验环境、实验设备，在学生的实践过程中提供相应的技能指导和理论引导。
3. 三个层次的实验项目
每一门课程的实验教学项目按照基本型、提高型（综合设计型）和创新型的三个层次进行分类与建设。其中，基本型实验是实验课程的基础，所有学生必须完成；提高型（综合设计型）实验的内容适当超出大纲的要求，学生应在教材基础上参考其他资料，可以在开设的范围内限定选择完成部分项目；创新型实验项目中，学生的自由度和知识综合程度更高，学生可以某一主题为背景，自主设计实验方案和实验目标，并进行实验，这一类实验多为自由选做实验，适合学有余力的学生进一步研究和探索。
二、 实验教学方法与手段
中心提出了“以创新意识激发为先导，以创新思维拓展为重点，以创新技能培养为主线，以创新品格形成为目的，紧密结合土木工程实际和卓越工程师培养要求，构建课内外一体的实验教学体系”的建设目标。为实现这一目标，主要采取了以下实验教学方法和手段。
（一） 实验教学体系渐进化
每一个实验科目，要求学生完成必做基础实验内容外，结合理论课程的教学内容，利用实验中心开设的选做实验项目，由学生按照自己的兴趣和能力选做一部分难度较大的实验来提高学习能力和实验动手能力。在此基础上鼓励学生将实验室内所学基本技能应用到实际工程中，解决实际问题。例如：斜拉索是斜拉桥一个十分重要的组成部分，其受力状况和承载能力直接影响整桥的安全储备。对于斜拉索索力的测量现在最常用的是频率法――基于索力和索振动频率之间存在的对应关系进行测量。首先在本科阶段第一层次工程力学基础实验中开设振动基本参数的测量原理实验，使学生掌握基本的振动参数测量技能；然后在第二层次综合设计型实验中，让学生采用前面所学的基本振动参数测量技能测试拉索中的拉力与其频率之间的关系，让学生自己通过分析找出索力与索的振动频率之间的关系；最后，在第三层次创新研究型实验中，让学生在实际工程中，采用前面已分析总结的索力与索自振频率之间的关系来分析斜拉桥斜拉索的索力，从而掌握斜拉桥健康评估的基本方法。在整个实验教学体系的建立中，均按照基础型实验、提高型（综合设计性）实验和创新型实验的模式组织实验项目，而整个实验教学过程也体现由基础到提高再到综合创新的训练过程，最终目的是让学生掌握如何应用课堂所学方法来解决工程中的实际问题。
（二）课外创新训练途径的多样化
实验中心为学生进行课外创新训练提供了很多途径。
（1）在实验中心参加自主立项的国家级、省级、校级及院（系）四级大学生创新性实验计划项目。近两年，通过学校及学院专项经费资助，学生自主立项课外科研项目130项，年均60项以上。这些项目包括院级和校级101项，国家级大学生创新性实验计划项目20项，参加自主立项课外科研项目的研究人员约500人次。实验中心通过安排教师进行指导，开放实验场所、设备，为这些课题的研究提供了平台。
（2）利用实验中心的实验条件参加国家级、省级、校级结构设计、力学等学科竞赛。学校开展一年一度的力学竞赛、材料力学实验竞赛、结构设计竞赛、结构创新竞赛等学科竞赛活动。其中，材料力学实验竞赛、结构设计竞赛、结构创新竞赛由学生自由组队并提出设计方案，实验中心组成专家委员会，面向所有参赛者对所有方案进行评选，选择创新性较强的方案进行重点资助，对完成情况较好的命题推荐参加省、地区和全国比赛。通过点评，所有参赛学生了解自己与他人方案的优点、缺点和改进方向，不仅有利于提高学生的方案设计水平，而且很大程度上激励了他们的学习兴趣。
5年来，获得省部级以上各类竞赛奖励的150人次，其中国家级的力学、结构设计大赛一等奖10余人次。
（3）鼓励学生在实验中心参与研究生实验和教师的科研项目。土木工程学院教师每年完成国家、省部级科研项目数十项，同时很多教师参加了国内重点工程的科技攻关。每年约有80名以上的研究生在实验中心开展科研实验项目。实验中心鼓励本科生参加实验中心的研究生实验项目，实验中心在开放式管理平台中每周公布下周将要进行的研究生实验项目名称、目的、方案和本科生参与需求，学生自由报名参加。由于这些实验研究本身具有创新性，开拓了学生的视野，提高了学生解决实际工程问题的能力。
（三） 实验教学手段的多样化
针对不同层次的实验内容采用不同的教学组织形式、教师指导方式和不同的考核办法。
基本型实验，学生通过课程网络平台选择实验时间，分组，并预习实验指导书内容。学生在预习基础上独立操作，完成实验报告。教师完成实验准备工作，实验过程中不讲解，仅答疑。根据实验报告的完整性、数据的准确性和结论的合理性评定学生成绩。
提高型实验，学生首先根据选定的实验项目提交相应的实验方案，包括试件（样）设计、测试参数、测试方法和测试手段；经指导小组审查通过后预约实验时间，自行进行实验准备和实验操作，并完成分析报告，教师提供试验设计指导。根据理论分析的正确性、实验方法的先进性和实验数据的可靠性评定学生成绩。
创新型实验，学生提交申请报告，通过答辩确定是否立项。同意立项后实验室根据项目要求提供实验条件及安排指导教师，学生自主完成实验后撰写研究报告。根据研究成果的创新性、科学性和实用性评定学生成绩。
（四） 实验课程管理的开放化
实验中心实现以学生为本的开放管理制度。每一门实验课程均安排必做实验项目和选做实验项目，便于学生按照自己能力、兴趣和目标自我调整。实验室全天向学生开放，学生可以在允许的时间范围内通过网络系统向实验室提出预约和申请，自由选择时间进行课内实验和自主实验。同时，制定完善的校内和校外开放制度，承接跨专业、跨学科和跨学校学生提出的实验申请。
三、 平台发展规划
（一）国际化土木工程本科实验教学创新平台的建设
坚持开放办学战略，不断加强国际合作与交流，努力提高国际化办学水平是东南大学十二五期间的重要发展战略。在十二五期间，将努力推进国际化土木工程本科实验教学改革。
在条件相对成熟的材料力学、结构力学、水力学、结构设计原理实验等实验课程或实验项目中有选择地编写双语实验教学大纲、双语实验指导书、双语实验教材等，争取开设10～15个双语实验教学项目。
与国外知名大学合作，有计划选聘国外大学教师参与本科实验教学，同时选派具有博士学位的年轻教师去国外大学进行短期培训和进修。
（二）坚持课堂教学与工程实际紧密结合
目前，教育部要求“面向工业界、面向世界、面向未来，培养卓越工程师后备人才”，并于今年启动了“卓越工程师教育培养计划”。该计划具有三个特点：一是行业企业深度参与培养过程；二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才；三是强化培养学生的工程能力和创新能力。因此有必要拓宽视野，寻求合作，深化与科研、工程、社会应用的联系，完善工程实践国际化人才培养环境。
（三）创新实验课程开放管理模式
实现实验教学日志、实验时间、实验项目的远程登记，采取现场刷卡（校园一卡通）的开放实验室管理模式。加强资源共享，建立开放的实验中心设备动态管理系统，让学生实时掌握实验室设备的使用情况，方便实验设备的开放。网上提供实验中心主要设备的性能指标、使用说明书、操作手册等，方便学生使用。提供现场答疑、网上答疑、电话答疑等多种渠道，及时、准确地回答试验中学生遇到的各种问题。
平台建设的目标是：通过对现有实验教学体系的改革和创新，以创新意识培养为先导，以学生能力培养为主线，以加强学生设计能力培养和工程实践训练为重点，构建课内外一体的创新型国际化土木工程本科实验教学平台，满足学生自主研学和创新实践的需求。
参考文献：
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Construction of experimental teaching innovation platform of civil engineering for undergraduate
XU Ming， ZONG Zhouhong， XIAO Shizhe， QIU Hongxing， WU Jing
（College of Civil Engineering， Southeast University， Nanjing 210096， P. R. China）
关键词：覆盖工程、弯道数值水槽、数学模型、行洪Abstract:This research project in Shenzhen city of Buji River HTC building coverage engineering a two-dimensional numerical model for the case of curve model, evaluation of bend coverage on the channel status of flood discharge capacity (100 years) and the influence of the local flow engineering area to improve the problem, provide the scientific basis for the engineering design. Considering that there is no hydrological station on the Buji River, the lack of hydrological data, so the curve numerical boundary condition by the one-dimensional mathematical model provides technology complement each other, form by two-dimensional mathematic model and one dimension mathematical model, a comprehensive study of the problem.
Keywords: covering engineering, Curve Numerical flume, mathematical model, Hang Hong
中图分类号：TV143+.3 文献标识码：A 文章编码
1模型案例概况
深圳市布吉河宏达大厦已经完成相应河道的覆盖工程，其位于布吉河上游段，南门墩桥下游，参考图1-1。本河段进口处转弯半径较小，又有大芬支流从凹岸汇入，水流条件比较复杂，通过模型实验和专题计算对其进行了防洪影响评估，
本次研究建立平面二维弯道数值水槽，进行数学模型研究。通过建立二维弯道数值水槽研究覆盖工程对河道现状行洪能力的影响以及工程区局部流态改善问题，为工程设计提供科学依据。弯道数值水槽的边界条件由一维河道恒定流计算模型提供，即充分发挥一维模型的快速方便的特点，同时又能获得局部平面范围的细部信息，为优化河道覆盖工程方案提供科学依据。
图1-1工程“现状研究覆盖段”位置
2研究基础资料
根据《布吉河上游整治工程可行性研究报告》[3]，本覆盖工程布吉河河段流量QP=1%=456m3/s，大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相应的下游水位HP=1%=4.38m。根据深圳河办公室1996年在布吉河的水文测验资料[4][5]，布吉河最大含沙量13kg/m3，平均2.51kg/m3。
3数学模型研究
本次研究的弯道数值水槽的边界条件由一维河道恒定流计算模型提供：即根据一维圣维南方程组，建立一维河道数值模型，先进行大范围的一维河道模拟，获得工程区的水位流量关系，再建立平面二维弯道数值水槽研究工程局部水流问题。这样做的好处是充分发挥一维模型的快速方便的特点，同时又能获得局部平面范围的细部信息。
3.1一维数学模型的方程及算法
3.1.1基本方程
连续性方程： (3-1)
运动方程： (3-2)
以上圣维南方程组主要针对非恒定渐变流水流计算，如果是恒定流，可将圣维南方程组简化，其连续性方程自动满足，运动方程第2项为0，简化后的非均匀渐变流的水位沿流程变化微分方程式为：
(3-3)
3.1.2数值计算方法
式（3-3）一般按有限差分离散，即将河道划分成若干计算段，每段分别采用离散后的方程计算，式（3-3）离散后的方程其实就是不可压缩流体恒定流能量方程（伯努利方程）。
3.1.3一维模型为二维弯道数值水槽提供的边界条件
文献[3]中已经利用该一维河道模型进行了一些工程区不同设计流量下的河道水位计算，根据其计算成果取弯道数值水槽上游布吉河流量QP=1%=456m3/s、大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相应的下游水位HP=1%=4.38m，工程区底板平均高程17.9m。
3.2二维数学模型的方程及算法
3.2.1基本方程
连续方程：
（3-5）
动量方程：
（3-6）
（3-7）
3.2.2定解条件
（1） 初始条件
（2） 边界条件
开边界采用流速边界：；或采用水位边界：。式中，、、均为根据现场观测资料确定的已知量，分别用流速过程或水位过程控制。闭边界采用不可入条件，即，法向流速为0，n为边界的外法向。
3.3数学模型建立
3.3.1计算范围确定及网格剖分
弯道数值水槽模型计算域示意见图3-1，模型采用三角形无结构网格剖分，网格节点数6666，
三角形单元11574，最大网格步长约14.5m，最小步长＜0.2m，工程区外网格较疏，工程区附近网格较密（见图3-2）。
图3-1弯道数值水槽主要尺寸（单位：m） 图3-2 计算网格示意图
3.3.2模型验证
弯道数值水槽能否复演出与天然相似的流场，关键取决于数值水槽验证结果与实测资料的吻合程度。本验证实测资料引自文献[7]中的闸前90°弯道水流实验，借用其实验结果对二维数值水槽建立方法进行验证。
根据工程实际参数计算得到整个计算区域流速与水深的数值解。第5～7断面上水深、流速的计算值与实测值比较可知：弯道水流入弯后，凸岸流速稍增而凹岸流速稍减，过了弯顶之后又出现相反的调整。计算结果与实测资料符合较好，表明该模型能够有效地模拟流线弯曲的复杂水流的水力特性。
图3-3计算网格示意图
3.4优化方案比选
通过弯道数值水槽模拟不同的工程方案，将其与现状条件下的水流特征、包括弯道内的测点水位和测点流速、各涵孔的单宽流量等相比较，以找出对现状河道行洪影响最小的方案。边界条件上游布吉河流量QP=1%=456m3/s、大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相应的下游水位HP=1%=4.38m。
3.4.1方案介绍
工程区布置方案考虑以下几个：现状方案、设计方案、设计方案+导流墩方案、设计方案+导流墙方案，如图3-4～7所示。
3.4.2方案对比
（1）设计方案实施后，各涵孔的单宽流量均有不同程度的变化，其中5号涵孔增加较大，最大单宽流量增幅达到现状方案条件下的22%，对防止弯道凸岸泥沙淤积有利。
（2）设计方案实施后，各涵孔的水位也有不同程度的变化，但总体变化很小，最大不超过2.2%，对现状河道行洪能力影响甚微。
（3）“设计方案+导流墩”对局部流态改善较好，其流态平顺，无明显回流和死水区（图3-9），且各涵孔流速较大，有利于弯道内泥沙向下游输移。
4主要结论
本文通过数学模型研究布吉宏达大厦河段覆盖工程对河道行洪的影响及局部工程区流态改善问题，得出的结论主要包括：
（1）本文建立的弯道数值水槽计算结果与实测资料符合较好，表明该模型能够有效地模拟流线弯曲的复杂水流的水力特性。
（2）按照河道现状100年的行洪能力，本文进行了工程后的河道行洪能力分析，发现采取设计方案后，有助于归顺弯道水流，各涵孔的水位相对于工程前变化很小，最大不超过2.2%，对现状河道行洪能力影响甚微。另外，设计方案实施后，5号涵孔流量增加较大，最大流量增幅达到工程前条件下的22%，对防止弯道凸岸泥沙淤积有利。
（3）本文利用导流墩改善局部水流流态，发现“设计方案+导流墩”较优：①其流态平顺，无明显回流和死水区（图3-9）；②采用导流墩后，可进一步增大5号涵孔流量，增幅达到现状条件下的31%。
参考文献
深圳市水务规划设计院，《布吉河南门墩河段整治工程水力学模型实验报告》，1994年7月。
深圳市水务规划设计院，《布吉河宏达大厦覆盖工程专题报告》，2003年。
深圳市水务规划设计院，《布吉河上游整治工程可行性研究报告》，2008年2月。
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张华. 深圳河干、支流泥沙特性及淤积规律研究[J]. 中国农村水利水电,2003,(2):49-50.
我校给水排水工程专业实验教学主要是《普通化学》、《水分析化学》和《水处理微生物学》配套的基础实验以及为《水质工程学》配套设置的32学时的水处理实验技术，同时4学时的《建筑给水排水工程》演示实验，使学生通过实验教学加深对水处理基本原理的理解，培养学生实验方案设计的初步能力、一般实验技能、实验仪器、设备的基本应用及进行科学研究的初步能力，但在多年教学中发现实验教学存在一定的问题。
1.1实验教学得不到重视，实习环节不系统作为新升本不久的地方院校，教学中多注重工程设计环节教学实践及能力培养，忽略了实验教学的重要性。水质工程学实验教学从属相应的理论课程，是水处理理论结果的验证和演示，是理论教学有效补充，对但实验教学内容陈旧，多为演示及验证性实验，导致教师对实验重视不够。在有限的时间内，学生按照事先给定的实验指导书中的方法和步骤进行操作，得到相应的实验数据，填入实验报告单，得到实验之前就已经知道的结论。这种实验教学方式导致学生在实验过程中处于被动地位，学生主观能动性和积极性得不到发挥，对实验教学环节不够重视，更谈不上创新意识、独立分析问题和解决问题能力的培养。
1.2专职实验教师缺少，教师积极性不高课程授课教师一般重视课程理论教学与工程实践项目，不愿意将精力放在实验教学上，实验室缺少专职实验教学指导教师，目前本校给水排水工程水处理实验室仅有专职教师一人，既要进行实验室仪器设备的日常维护和文件管理，还要兼顾部分理论课教学，且实验室管理人员没有得到应有重视，工作积极性不高，尤其是对待实验教学方面，多以匆匆按照指导书的内容完成了事，最终导致学生实验小组人数尽可能多，实验内容尽可能少，实验过程尽可能简化，实验报告书批阅不仔细。
1.3实验设备利用率低，先进检测设备少由于学校办学条件限制及实验室面积和实验经费原因，实验仪器设备台套数较少；另外，实验室设备管理体制不够完善，设备共享性差，致使设备利用率低。同时实验室管理手段还比较落后，管理水平低，实验室实行的依然是比较落后的、传统的封闭式管理方式。实验室设备服务对象单一，各项管理制度依然不健全，实行封闭式管理，严重影响设备利用率。由于资金问题，实验室大型的实验仪器设备基本没有，实验室综合性人才普遍比较缺乏，同时具有较强专业背景的授课老师忙于理论教学及横向工程项目，疏于对专业仪器设备的掌握和实验课程教学，导致实验室现有设备作用不能充分发挥，造成设备利用率低。
2开放性实验教学体系的建立
2.1开放性实验教学内容组成体系凭借学校应用型人才培养的战略实施和湖南省省级特色专业建设契机，根据“弱化验证性实验，强化综合、设计性实验”新的教育发展趋势，以及“验证型实验巩固理论知识，综合实验提高综合素质”的教学思想，利用现有资源，对原实验教学内容进行重组，选择一些综合性强、设计性强、工程背景较强的实验进行重新设计，构建“基础实验—综合实验—开放性实验”多层次实验教学体系，加大综合、设计型实验力度，并以开放性实验适应不同层次的学生要求，形成新的实验教学体系，着力培养学生自主学习和动手能力，使学生学习本课程后能够到水处理厂经过短暂培训后直接上手操作。基础实验主要包括普通化学实验、水分析化学实验、水处理微生物学实验及水力学实验，实验过程主要由学生预习实验报告，教师利用PPT讲解实验基本要求、分析仪器和相关设备原理、实验流程及操作过程、数据处理要求等，学生在教师指导下完成。根据实验室教学条件采用以一个或者半个班为单位，一般按4~6人一组，分工协力完成本组实验，理论课主讲教师与实验指导教师共同指导，保证每个学生亲自动手完成实验。综合性实验是指实验内容涉及专业课程综合知识或与本课程相关课程知识的实验。综合实验要求指导教师给定实验目的要求、实验条件及所学理论知识和基础实验操作技能，由学生自行设计实验方案并加以实现；实验过程中，学生自行根据实验基本要求及目的制定实验计划，经老师同意后完成实验。实验指导教师根据学生实验的需要，在实验器材与药品上配合完成学生完成综合性实验。开放性实验主要针对学有能力、学有兴趣的学生设置的针对性实验项目。实验主要依靠学生自主设计，在掌握基础实验、部分综合实验操作技能的前提下，进行自选项目的实验，采取4~6人小组预约方式，实验在指导教师的辅助下由学生自主完成。学院根据实验项目需要给予不同程度的经费资助，实验完成后由指导教师组织相关教师进行项目答辩，通过答辩后相关资料交由院部整理备案。
2.2开放性实验教学管理体系开放性实验单独设课，指导教师单独计算教学工作量，实验课程由教学及科研经验丰富的教师担任，专职实验教学人员辅助教学与指导，实现实验室的全面开放或阶段性开放。实验前实验小组人员必须掌握给排水专业实验仪器的使用和操作技能，熟悉掌握实验任务书、指导书及操作步骤，学生进行网上预约前，需由实验指导教师核准实验小组对实验的准备工作后可进入预约系统，预约成功后按预约时间进入实验室按实验目的和要求完成实验项目，实验指导教师负责答疑和考查，实验室专职教学人员负责监督实验仪器设备的使用和操作指导。实验完成后，实验仪器设备需提交给实验专职教师进行核查。实验完成后将实验报告提交给实验指导教师审查，由实验指导教师组织进行答辩，进行实验成绩评定，并将考核结果及存在的问题及时在实验教学平台网上公布。对实验资料交由院部归档管理，学生随时可以查阅实验完成和考核结果。
2.3开放性实验教学保障体系开放性实验教学的顺利进行，需要完善的保障体系支持。首先，教研室教师对本专业开放性实验教学的顺利开展大力支持，开放性实验教学选择科研经验丰富、专业知识全面的的老师担任，实验室专职教师进行辅助，教研室教师集体进行开放性实验教学评估，形成比较完善的开放性实验教学指导和监督体系。其次。学院对于开放性实验均给予经费支持，支持力度也在逐年增大；此外，本专业为湖南省特色建设专业，对实验耗材有专用经费进行支持，可确保开放性实验的顺利完成。学校给水排水特色专业建设网站上建立了实验教学网络平台，形成给排水开放性实验室教学网络辅助教学。再次，针对给排水开放性实验教学的特点与需要，建立了灵活的实验室教学管理制度，方便实验的顺利开展。针对教师重视理论课教学、忽视实验教学的情况，经学院批准，制定了教师参与开放性实验教学的工作量计算方法，规定理论课教师必须参与实验课的教学与实验室管理。
3学生工程设计能力的培养
给水排水工程专业具有实践性强、工程应用背景浓厚的学科特点，学生除应掌握扎实的专业理论知识外，还需培养动手能力、团队协作精神、工程实践能力和专业理论知识应用能力，实现复合应用型人才的培养目标。鉴于CAD课程在给排水工程规划设计中的重要性，在专业课教学中，调整了给排水CAD的教学大纲，在工程实践性极强的《泵与泵站》、《给水排水管网系统》等课程的课程设计之前完成给排水CAD的教学，相关课程设计要求学生运用CAD设计软件完成，初步锻炼学生运用CAD软件进行工程初步设计的能力。吸收专业知识掌握好、CAD软件运用熟练的学生进入教研室老师组建的市政工程设计室参与老师横向社会服务项目的完成。近年来，学生在教师负责的横向课题如水资源规划、给水工程专项规划、排水工程专项规划、给排水管道施工图设计及给水厂初步设计等领域发挥重要作用。此外，每年教研室均组织给排水设计大赛，吸收设计能力强的学生进入设计室学习与工作，做到设计室向学生的开放。从实际结果看，进入设计室的学生在教师指导下，工作热情积极，服从设计室管理与调配，工作中不计报酬，以锻炼自身的工程设计能力为目的，其自身工程设计能力均有较大提高。
4开放性实验教学存在的问题
本校给排水开放性实验教学由于组织实施时间较短，实际运行中存在较多问题。由于开放性实验具有独立性、设计性及创造性等特点，在实验过程中，指导教师只负责实验方案的审查，实验过程的指导。实践证明，开放性实验教学有助于地方高校应用型人才的培养。结合本校给排水工程开放性实验室的运行，开放性实验教学存在以下问题：
4.1重设计、轻实验开放性实验教学对提高给排水专业实验教学及理论知识的提高具有重大意义。但多年形成的教学传统短时间内仍难以改变。重社会服务项目、轻纵向科研的教学风格也使得学生更加注重自身工程设计的能力培养，学生对实验项目不够重视，认为实验对其将来要从事的工作帮助不大，心理上的不重视也导致了开放性实验实施的困难性。对此，学科带头人向学生强调了实验的重要性和必要性，统一思想认识，调动学生的积极性。因此，开放性实验教学的实施仍然需要较长一段时间的认知过程。
4.2经费投耗大开放性实验教学势必增加实验器材及药材的耗用量，加上原来实验室器材基础薄弱，先进的实验设备少，这都给给排水开放性实验的顺利开展增加了难度。学院以“湖南省给水排水工程特色专业”和学校“应用型人才培养”的目标为契机，加速了给排水实验室实验仪器的更新，自行设计制作了部分实验器材，并对实验耗材进行统一管理，从各方面尽量做到节约。虽然目前有特色专业专项经费支持，但从长远发展来看，仍面临经费短缺现象，需要多方面拓展经费来源。
4.3实验内容及组织难度大开放性实验的目的在于提高给排水实验教学的内容和层次，实验内容注重学生理论知识的应用和综合专业能力的培养，提高学生独立解决问题和团结协作的能力。由于各种条件限制，开放性实验的选题遇到较多困难。指导教师根据实验室条件、专业研究热点以及纵向科研项目在给水处理、污水处理及生态环境等方面给予选题指导，最大限度地丰富学生的选题范围。同时，鼓励学生结合自己的兴趣，踊跃参加校级、省级大学生科技创新项目的申报和研究工作。由于开放性实验的特殊属性，实验过程中耗材的增加、实验仪器的损坏以及实验时间的安排等因素均给开放性实验的组织带了了难度。
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