水文與水資源工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的改革與探索

史文娟，張建豐，沈 冰，宋孝玉

（西安理工大學(xué) 陜西省西北旱區(qū)生態(tài)水利工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710048）

水文與水資源工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的改革與探索

史文娟，張建豐，沈 冰，宋孝玉

（西安理工大學(xué) 陜西省西北旱區(qū)生態(tài)水利工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710048）

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是高等學(xué)校人才培養(yǎng)的重要組成部分。結(jié)合經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)和社會(huì)對(duì)工程人才素質(zhì)的需求，我校充分利用水文及水資源國家重點(diǎn)學(xué)科優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建水文與水資源工程專業(yè)工程實(shí)踐能力體系，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，搭建高水平實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，探索服務(wù)水文與水資源工程專業(yè)本科生實(shí)踐教學(xué)和教師研究生科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)管理模式，取得良好效果。2012年我校水文與水資源工程本科專業(yè)順利通過中國工程教育認(rèn)證專業(yè)評(píng)估，有效期6年。為高等學(xué)校本科專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索提供了思路。

工程實(shí)踐能力體系；高水平實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；實(shí)驗(yàn)管理模式；改革與探索

高等學(xué)校實(shí)踐教學(xué)是本科教學(xué)工作的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐動(dòng)手能力和工程素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。國家明確提出建立創(chuàng)新型國家的任務(wù)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展對(duì)高等工程人才素質(zhì)也提出了更高要求。高等教育作為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的搖籃，是支撐國家創(chuàng)新體系和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)。為適應(yīng)當(dāng)前國家和社會(huì)發(fā)展對(duì)高素質(zhì)工程人才的需求，我國高等教育目前也進(jìn)行了“卓越工程師”和“拔尖人才”培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)作為高素質(zhì)工程人才培養(yǎng)的重要組成部分，如何充分發(fā)揮高等學(xué)?？蒲泻蛯W(xué)科優(yōu)勢(shì)，將優(yōu)秀科研成果應(yīng)用于本科生培養(yǎng)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，成為目前高等教育研究的課題之一。西安理工大學(xué)水文與水資源學(xué)科是國家重點(diǎn)學(xué)科，有著較強(qiáng)的師資隊(duì)伍和科研條件，多年來利用科研和學(xué)科優(yōu)勢(shì)在本科生實(shí)踐能力培養(yǎng)方面做了積極探索，在工程實(shí)踐能力體系建設(shè)、實(shí)踐課程內(nèi)容改革、高水平實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)和科研實(shí)驗(yàn)儀器管理等方面進(jìn)行了改革與實(shí)踐，在本科生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)方面取得一定成效。

一、轉(zhuǎn)變思想，構(gòu)建工程實(shí)踐能力培養(yǎng)體系

隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，高等教育由原來的“精英教育”進(jìn)入“大眾化教育”，高等學(xué)校也需要轉(zhuǎn)變思想，積極探索人才培養(yǎng)新模式，滿足新形勢(shì)下不同程度學(xué)生需求，適應(yīng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)人才素質(zhì)的需求，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和工程實(shí)踐能力。水文與水資源工程專業(yè)是為國家水利基礎(chǔ)性行業(yè)培養(yǎng)人才，其主要目標(biāo)是培養(yǎng)能在水利、水務(wù)、能源、交通、城市建設(shè)、農(nóng)林、環(huán)境保護(hù)、地質(zhì)礦產(chǎn)等部門從事水文、水資源及水環(huán)境方面勘測(cè)、評(píng)價(jià)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和管理等工作及相應(yīng)的教學(xué)和科學(xué)研究的高級(jí)專門人才。該專業(yè)的核心專業(yè)課程《水文學(xué)原理》、《水環(huán)境化學(xué)》、《水文氣象學(xué)》、《水文信息采集與處理》、《地下水水文學(xué)》、《地下水利用》及院級(jí)任選修課《水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)》等，這些都是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，只有將實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)與理論知識(shí)體系有機(jī)結(jié)合起來，才能使學(xué)生更牢靠更系統(tǒng)地掌握本專業(yè)的知識(shí)體系，也才能順利達(dá)成專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。西安理工大學(xué)2004年開始了“完全學(xué)分制”改革試點(diǎn)工作，水文與水資源專業(yè)根據(jù)學(xué)分制下不同層次學(xué)生的需求，轉(zhuǎn)變觀念，提高認(rèn)識(shí)，優(yōu)化模式，提高質(zhì)量和效率，重新制定培養(yǎng)計(jì)劃，構(gòu)建工程實(shí)踐能力培養(yǎng)體系，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，如圖1所示。

圖1 工程實(shí)踐能力培養(yǎng)體系

工程實(shí)踐能力培養(yǎng)體系分為四個(gè)層次，第一層次將校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室參觀和校外工程參觀相結(jié)合，使學(xué)生對(duì)本專業(yè)有一個(gè)基本認(rèn)識(shí)；第二層次通過實(shí)驗(yàn)課程、專業(yè)課程實(shí)習(xí)及課程設(shè)計(jì)等校內(nèi)外實(shí)踐環(huán)節(jié)，將課內(nèi)與課外相結(jié)合，理論與實(shí)踐相結(jié)合，加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)基本知識(shí)和工程實(shí)踐基本技能培養(yǎng)；第三層次通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)、社會(huì)實(shí)踐、課外科技活動(dòng)，加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)知識(shí)初步應(yīng)用能力，使學(xué)生基本理論與工程實(shí)際進(jìn)一步融合；第四層次通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過解決工程實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)解決實(shí)際問題的能力。通過四個(gè)層次的訓(xùn)練，校內(nèi)與校外相結(jié)合，理論與實(shí)踐相相結(jié)合，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)。

二、發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì)，改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與管理模式

實(shí)踐教學(xué)具有直觀性、實(shí)踐性、綜合性和創(chuàng)新性等特點(diǎn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐動(dòng)手能力，在高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)中具有不可替代的作用。我校充分發(fā)揮國家重點(diǎn)學(xué)科和省部共建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室優(yōu)勢(shì)，改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和管理模式，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)。

1.建立專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開設(shè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)水文與水資源工程專業(yè)教指委的基本要求，建立水文與水資源工程專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)，對(duì)于加深學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的理解，提高學(xué)生動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際問題、觀測(cè)、統(tǒng)計(jì)、考察、判斷、設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)造性思維能力，適應(yīng)生產(chǎn)和科研的需要都具有非常重要的作用。同時(shí)根據(jù)專業(yè)和課程特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)科優(yōu)勢(shì)，開設(shè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生知識(shí)理解和工程實(shí)踐能力。以《水文學(xué)原理》為例，作為水文與水資源工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要內(nèi)容包括水文循環(huán)基本規(guī)律及降雨徑流關(guān)系等。如果能將徑流的形成過程和下滲的物理過程及水循環(huán)各子要素降水、下滲、徑流、蒸發(fā)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系以實(shí)驗(yàn)的形式直接展示給學(xué)生，同時(shí)以實(shí)驗(yàn)的方式讓學(xué)生掌握坡面降水量、徑流量、下滲量的測(cè)定方法，不僅有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)水循環(huán)各子要素之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，有利于對(duì)天然條件下的下滲空間分布及與充分供水條件的下滲區(qū)別的理解，而且對(duì)于產(chǎn)匯流的分析與計(jì)算和整個(gè)課程核心內(nèi)容的掌握均有重要作用。此外，對(duì)于水循環(huán)要素中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——下滲的不同階段（滲潤、滲漏、滲透階段）能讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)親自觀測(cè)和驗(yàn)證，使學(xué)生理解下滲的不同階段；掌握下滲率和下滲能力的測(cè)定方法；了解下滲的空間變異性及天然下滲與充分供水下滲的區(qū)別。因此根據(jù)該課程的內(nèi)容和特點(diǎn)，結(jié)合教師科研成果，我校自行研制實(shí)驗(yàn)儀器，開設(shè)了“下滲實(shí)驗(yàn)”和“水文循環(huán)規(guī)律實(shí)驗(yàn)”。通過這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，不僅讓學(xué)生對(duì)抽象的理論知識(shí)有了感性認(rèn)識(shí)，加深了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，而且提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、分析能力、現(xiàn)場監(jiān)測(cè)能力及適應(yīng)社會(huì)的能力。同樣，針對(duì)《地下水水文學(xué)》這門專業(yè)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，開設(shè)了“地下水含水層水文地質(zhì)參數(shù)測(cè)定”、“多孔介質(zhì)滲流特性實(shí)驗(yàn)”、“潛水模擬實(shí)驗(yàn)”、“承壓水演示實(shí)驗(yàn)”。通過這些實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)承壓水和潛水的補(bǔ)給、賦存、消耗和轉(zhuǎn)化特征。了解地下水的形成、儲(chǔ)存、運(yùn)動(dòng)、補(bǔ)給、消耗等特征的變化規(guī)律，幫助學(xué)生更深入地理解地下水的基本原理，為今后從事相關(guān)學(xué)科的實(shí)際工作或科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。

2.根據(jù)社會(huì)需求，及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備。《水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)》課程是水文與水資源工程專業(yè)的專業(yè)課，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)是水資源與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室在學(xué)科建設(shè)中已建成的GIS實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)有一臺(tái)服務(wù)器及10個(gè)終端，為滿足學(xué)生工作需求，在GIS實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上配備了中心站接收電臺(tái)一套、終端站設(shè)備（自記雨量計(jì)、自記水位計(jì)、前置數(shù)采器及數(shù)傳電臺(tái)）六套、水情測(cè)報(bào)與洪水調(diào)度軟件一套。為本科生開設(shè)了“水情自動(dòng)測(cè)報(bào)與洪水調(diào)度系統(tǒng)軟件操作實(shí)驗(yàn)”及“水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)、采集和信息傳輸”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。在2012年水文與水資源工程專業(yè)認(rèn)證過程中，這套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)受到了評(píng)估專家的高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)與生產(chǎn)應(yīng)用基本一致且系統(tǒng)完整，學(xué)生在學(xué)校就提前掌握了這套操作規(guī)程，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，避免了用人單位的再次培訓(xùn)。這也改變了用人單位對(duì)畢業(yè)生質(zhì)量以及畢業(yè)學(xué)校的看法，使得我校本科生成為用人單位最愿意接收學(xué)生。

3．結(jié)合重點(diǎn)學(xué)科和實(shí)驗(yàn)室優(yōu)勢(shì)，將大型學(xué)科儀器用于教學(xué)。我校的水文及水資源學(xué)科具有20多臺(tái)較先進(jìn)的大型儀器，包括通量塔、質(zhì)譜儀、原子吸收分光光度計(jì)、紫外分光光度計(jì)等。這些大型儀器，特別是一些進(jìn)口儀器的維修費(fèi)用比較昂貴，如果儀器被損壞，不僅影響實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的國家項(xiàng)目研究，也會(huì)帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失，因此平時(shí)由專人管理，只對(duì)教師、研究生開放，主要用于科研工作，有些儀器存在著利用率低等問題。這些年，我校充分發(fā)揮學(xué)科和實(shí)驗(yàn)室優(yōu)勢(shì)，積極探索大型儀器管理模式，努力嘗試對(duì)本科生開放。實(shí)驗(yàn)過程中，由實(shí)驗(yàn)教師和儀器管理教師共同指導(dǎo)，講解儀器的操作規(guī)范，實(shí)驗(yàn)教師結(jié)合新儀器修訂實(shí)驗(yàn)講義，下發(fā)給學(xué)生，嚴(yán)把實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)關(guān)；操作過程中，雙人指導(dǎo)，嚴(yán)格要求，盡量避免儀器誤操作。充分發(fā)揮學(xué)科建設(shè)大型儀器設(shè)備的潛能，提高和改善本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和質(zhì)量。此外，根據(jù)儀器的功能，相應(yīng)拓寬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為綜合性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增多后，老師只給要領(lǐng)，很多具體的細(xì)節(jié)要學(xué)生自己琢磨，不僅改變了以往抄抄實(shí)驗(yàn)原理、寫寫實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)報(bào)告模式，而且培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維的能力和相互協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神。

我校通過四層次實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)體系，發(fā)揮國家重點(diǎn)學(xué)科和省部共建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室優(yōu)勢(shì)，改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和管理模式，讓學(xué)生在本科階段就接觸到本學(xué)科的一些先進(jìn)的儀器，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，為高等學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與改革，高素質(zhì)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)提供了一定思路。

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G642.0

A

1674-9324（2014）35-0035-03

西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院教改項(xiàng)目。

史文娟（1972-），女，陜西武功，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事水文與水資源方面的教學(xué)與科研工作。