基于教育哲学创新水力学教学改革

　　哲学是研究世界观和方法论的学科，是研究人怎样生活得更有智慧的科学；哲学是智慧之学，其英文释义"philosophy"的词源之义即"爱智慧".一直以来，哲学和学习有着密不可分的联系，教学和学习是一对息息相关的共生体。教育哲学是帮助教师研究教学中的方法论及其背后的哲学原理。所以，教师理应充分认识到运用教育哲学进行教学改革创新的必要性，重视依据哲学原理解释教学过程问题的重要性。这对系统科学地、循序渐进地改进教学方法尤为重要。学习的直接目的是掌握知识，而掌握一项知识的标志是在知识理解的基础上运用这项知识，并根据这项知识进行拓展分析。环境工程是一门工程学科，水力学是其专业基础课程，能够将水力学的知识技能迁移应用于工程设计中尤其重要。本文以环境工程专业水力学教学为例，针对笔者在教学过程中的心得体会，从教育哲学的角度来探讨如何进行教学创新，以达到利于学生理解记忆并迁移运用水力学知识技能的目的。

　　一、教育哲学观点简介

　　教育哲学是综合教育学、教育史、心理学及其他教育学科的知识，对教育中的基本问题，用哲学观点予以理论上的阐明。教育哲学可以以哲学的体系为框架论述教育问题，也可以教育基本问题为出发点进行哲学分析。本文侧重应用后者，即从水力学教学中遇到的问题出发，思考其哲学本质，迁移运用到教学方法中。基于哲学思维的教育哲学是溯本式沉思，从而使原理与实践因果呼应，相得益彰。

　　以研究教育基本问题为主的教育哲学体系，主要以杜威的《民主主义与教育》为代表，提出"教育即生长"、"教育即生活"、"学校即社会"和"教育即经验的改组和改造"等主要观点，全面剖析教育、社会与受教育个体发展三者之间的内在联系，提出"从做中学"的教学原则，并根据科学思维方式提出教学五步骤，探讨道德教育问题，从而构建起庞大的教育理论体系。

　　当然，杜威的观点存在时代的局限，本文则以其被高度认可的主要哲学观点分析一些教学问题案例，尝试提出解决方法。

　　二、水力学教学改革创新途径举例

　　（一）注重培养新型友好的师生关系

　　杜威认为，教育是通过个人参与人类的社会意识进行的。人是社会性动物，具有赖以相互维系的精神因素，而教育是有效联系和沟通的渠道。他把教育看作社会的功能，看作社会生活延续的工具，而一切教育都是通过个人参与人类的社会意识而进行的。教师和学生的关系有其社会关系的一般属性，即师生关系需要交往、联系，建立心理安全距离，并且互相交流、信息互换。同时，师生关系也有社会关系的特殊性，一直以来传统师生关系强调"唯师独尊"、讲台界限分明等，难以实质性地突破束缚，因此，建立和谐友好的师生关系必将对教学产生意义深远的影响。

　　笔者在课程教学一开始就考虑到课余时间的师生互动问题，于是在第一堂课时就说明将会安排固定的答疑时间，解答学生课下理解课堂内容时产生的新问题，更多地了解学生，与学生建立良好的沟通关系。

　　但随着时间的推移，笔者发现结果并不理想。探究原因，通过与学生的沟通了解到，大家的课程较为充实，学习活动占据他们的大部分时间，但在时间与精力上可能存在冲突。同时，随着多媒体技术的发展，学生交流的主场早已转移至相对便捷省时的网络。因此，要做出调整，基于建立良好沟通师生关系的目标，结合面对面交互式与网络交互式的优缺点，同时为充分发挥学生的自主性，最后拟定以网络-实地结合的沙龙方式，建立拉近师生距离的沟通渠道。

　　这种沙龙方式主要是在网络上建立群组，讨论普通性的问题，安排负责人整理未解决或在网络上不便解决的问题，协调大家的时间，不定期地进行沙龙座谈，或就某一前沿问题组织free talk,甚至鼓励学生用英语表达，煅炼其表达能力和专业英语运用能力。例如，其中的一期沙龙是关于管嘴出流问题的讨论，一部分学生难以理解流体在管嘴中会出现c-c收缩断面，即在此处主流与壁面脱离，形成旋涡区的问题。还有部分学生提到，孔口变水头出流章节中，变水头出流容器的放空时间等于在起始水头H作用下，流出同体积水所需时间的两倍，这个结论推导会用到微积分的知识，虽严谨但步骤烦琐，难以记忆。于是，师生在群组展开热烈讨论，但采用文字和贴图等手段效果均不明显。考虑到运用教学手段中的形象直观法可以帮助学生理解记忆，于是笔者组织了围绕上述两个主题的水力学沙龙，让学生分为演示组、推导组、道具组，分工协作，采用墨水标记，借助摄影等手段，清晰地观察到收缩断面。此外，对变水头和等水头出流情境进行计时，把现象和结论生动简明地演示出来。在沙龙中，学生不仅饶有兴趣地展示自己的杰作，而且就日常生活中的一些水力学现象展开热烈的讨论。教师不仅是指导者和评价者，更是参与者，既能帮助学生解决课程难题，又可以增进与学生的友好关系。因而，严肃的科学问题在这一轻松愉快的氛围中得到生动诠释。师生之间的互动不再限于课堂点名提问的方式，师生关系日益融洽，进一步增强教学成效。由此可见，注重新型师生关系的培养，在协助教学的过程中发挥了重要的促进作用。

　　（二）呈现直观性、整体性和社会性的知识体系

　　杜威曾说，课程与教材的内容往往缺乏整体性和社会性，以这个观点衡量现在教学也不失为一个明智的选择。因为大多数教材存在局限性和滞后性的问题，从水力学课程体系来看，目前使用的各种版本的水力学教材基本上采用苏联20世纪50年代的水力学课程体系，尽管做出修正补充，但仍无法跳出洛强斯基的课程体系框架。由于教材的局限和滞后，水力学的教学与学习难以实现理论联系实际，不利于了解当今学科进展，不便于形成完整的知识框架，不明确学科在哪些产业中发挥作用等。例如，在课堂上讲述闸门静水压力、水流衔接及消能、宽顶堰溢流水力计算时，学生往往会因缺乏对实际工程的感性认识而难以吸收知识，更难以理解基础理论的分析推导。所以，如何为学生呈现直观性、整体性和社会性的知识体系，将成为帮助学生建立科学与生产、公理与假设之间关系的重要环节。

　　笔者针对上述教学过程中产生的问题，部分章节采用实例教学法。工程实例教学法是将工程实例应用于教学，通过教师讲授与演示相结合，激发学生的学习兴趣，改善学习效果，提高解决实际问题能力的新型教学方法。具体教学过程如下：首先，由教师提前选取目标知识点，将其分配学生查找工程资料，途径可以多样化，如咨询相关企业、往届在职毕业生、文献专著等。其次，组织学生分组讲解，提出问题，做出结论。

　　再次，由教师汇总各组问题，重新分配到不同组别继续查阅资料解决问题。最后，由教师演示讲解备课教案的工程案例，统一对学生的案例讲解情况进行评价和总结，选取有代表性的案例输入教学资料数据库。

　　通过工程案例的教授分析，不但可以将水力学上下游的知识进行延伸串联，促进体系的完整性；同时又将知识在工程中的运用充分展现，增强知识的社会性。研究表明，人类通过语言形式从听觉获取的知识能记忆15%,通过视觉获取的知识则能记忆25%,将各种形式结合起来，记忆的知识则可高达65%.由于案例教学中使用大量的视觉直观手段，能够帮助学生更完整地构建知识体系，帮助学生形成清晰的记忆。通过对学生的阶段测评，可以看出案例教学在很大程度上会增强学生的学习效果。

　　（三）为学生创造动手实践的情境

　　杜威的教育思想是以实用主义哲学为基础的，人类应当"从做事里面求学问",强调以学生的现实生活为依附，即从现实生活出发。杜威指出，"学校相互联系的枢纽不是科学，不是文学，而是学生本身的社会活动",这样的社会活动是"从做中学"."从做中学"充分体现学与做的结合，也就是知与行的结合。基于上述理论，我们可以发现，水力学是服务于工程的专业基础学科，就应该注重学生动手实践能力的培养，以利于学生进入社会工作，充分发挥本学科的优势。

　　传统的水力学教学在动手实践方面主要集中在实验课程中，实验装置和条件相对固定，学生所提交的实验报告相对单一，缺乏对实验现象背后原理的挖掘。水力学的实验条件应适当地开放，让学生可以进行综合性实验。在实验类别的分配上，逐渐将验证性实验改为设计性实验。经过设计性实验的锻炼，学生不是被动地接受知识，而是主动地寻求知识。而且，教师应突破传统的灌输式教学，注重启发式和开放式的教学方式，充分发挥学生设计实验和完成实验的能力，在实践的过程中灵活运用知识，使学生通过思考与实践的结合对水力学知识和实验设备展开良好的掌握和运用，从而实现"从做中学"的哲学思想的外化。另外，学生应该走出校门，到真正应用水力学学科的单位参观实习，将在实际工程中观察的水力学现象还原到对课堂知识唤醒，经过吸收、观察、反思的途径，完成知行合一的教学过程。如果实习经费不充足，到实地考察有一定困难，教师可以组织收集制作相关的工程图片、视频及多种直观化的教具模型，使学生在课堂上仍能最大程度地体会理论与实践的联系。

　　（四）提高学生主动思维的可能性

　　"好的教学必须唤起思维"是杜威关于教学法的又一个根本性指导思想。持久地改进教学方法和学习方法的唯一直接途径，在于把注意力集中在严格要求思维、促进思维和检验思维的条件上。凡是可能阻碍学生思维的因素都具有改革创新的空间。例如，教师的教授内容、教学时间、教学地点以及教学顺序安排等。主动思维是创造力的核心，特指积极而具有创造性的思维，通过思维不仅能揭示客观事物的本质和内在联系，而且能够指引学生获得新知或未知问题的新解释，从而产生新颖的、前所未有的思维成果。只有学生对课程产生主动思维的意愿和动作，这时才是传授一切知识和技能，甚至是教学相长的最佳时机。

　　杜威认为，思维的过程分为五个步骤：疑难的境地、指出疑难点所在的位置、提出解决问题的假设、推断哪种假设能解决问题及在行动中检验假设[4].下面以水力学中关于流动阻力和能量损失的教学为例，说明如何帮助学生完成主动思维的五个步骤。

　　"为学患无疑，疑则有进。""疑"在最大限度地发挥学习者学习的主动性和积极性，启迪学习者积极思维，以使学习者萌发积极主动探索新知的欲望，起到至关重要的作用。第一步，教师应注重对知识导入进行教学设计，思考如何展示知识能引发学生处于疑问的情境，也就是激发学生内部的学习动机。笔者采用极限思路导引的方法，在上课开始向学生提出问题：假设一根水平管很长，中间又有很多阀门和变径，但没有支管接出，在水管的始端有固定流量的水（非连续），请大家思考水管末端的流量可能是多少？对于这个问题，学生的答案大致有两种：一种是与起始状态一样，因为没有水从中间流出；另一种是比起始的流量小，因为过程中会有蒸发。这两种答案都是基于物质守恒的角度，大家思考得都有道理，不过根据这节课所涉及的新知识来解释的话，末端流量有可能是零！课堂中会出现些许惊讶的声音，此时引发好奇及疑问的目的已经达成。

　　第二步，确定疑难所在，也就是将产生疑难涉及的知识盲点定位。为什么流量是零？这个答案从感观上很难理解，因为这毕竟是一个极限问题。现实生活中很难用一根几乎无限长的水管来验证，但如果找到理论依据，这件问题就会演变成一个生动有趣的现象，需要学生更多地从物质守恒来直观地考虑这个问题。此时，教师可以建议学生从能量守恒的角度再次思考，对今天所学课程就会有一个比较合理的解释。

　　至此，可以定位疑难背后存在的主要原因。

　　第三步，提出解决问题的假设，即尝试寻找解决问题的方法。心理学把问题解决的途径分为：尝试错误、探试搜索、爬山法、手段目的分析法和反推法[11].这一过程对应于水力学的教学中就体现在教师课件的准备，应结合学生认知顺序合理地呈现课件，运用多种手段，不同途径地演绎讲解方案，包括知识架构的梳理、公式推导、动画演示等，重点将流动阻力产生的原因和能量损失产生的不同情境做出充分合理的解释和说明，留有提问的时间。

　　第四步，推断哪种假设能解决问题，优化解决疑难的方法。通过对学生的课堂回应，以及课后与学生的沟通，进一步了解教学中哪种方式更加使学生受益，从而对本章知识的教授方式进行择优深化。对于流动阻力和能量损失的学习，学生反应动画演示和例题讲解的方式更加利于理解，教师则可针对学生的反馈进一步优化这两种教学方法。

　　第五步，在行动中检验假设，检验学生的学习效果。通过随堂测验效果、课堂上对学生和课堂中思维活跃程度的观察，以及期末考试结果，在采用深度优化后的动画演示和例题讲解方式后，将学生在涉及流动阻力和能量损失部分的错答率由25%降至8%.由此发现，动画演示和例题讲解的教学模式在流动阻力和能量损失的教学中会发挥积极的作用。

　　三、结论

　　在水力学的教学改革中，教师应重视从教育哲学的视角出发，不断反思自身教学的创新途径。首先，注重培养新型友好的师生关系，与学生进行有效的沟通。其次，在课堂上呈现直观性、整体性和社会性的知识体系，在课下为学生创造动手实践的情境。最后，在备课中通过各种方式提高学生主动思维的可能性，基于思维过程的本质帮助学生掌握水力学的知识体系。

　　参考文献：
　　[1]李润洲。教育哲学：哲学地思考教育问题[J].教育研究，2014,（04）。
　　[2]伊万·A·斯诺克。终身教育：杜威的观点[J].开放教育研究，2013,19（04）。
　　[3]李娜。随"网"潜入夜，润"心"细无声[J].内蒙古教育，2015,（02）。
　　[4]裴国霞。水力学课程教学模式的改革与实践[J].内蒙古农业大学学报（社会科学版），2000,2（3）。
　　[5]张西平，吴金华，梁素韬。工程实例教学法在水力学课程教学中的应用与实践 [J]. 河北农业大学学报（农林教育版），2014,16（2）。