《水資源規(guī)劃及利用》課程教學(xué)改革與探索

張超 唐敏 馮紹元 丁奠元

摘要：《水資源規(guī)劃及利用》課程是水利水電工程專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)課，其為學(xué)生畢業(yè)后從事相關(guān)技術(shù)工作提供重要的理論基礎(chǔ)。本文介紹了《水資源規(guī)劃及利用》課程對我國水利水電建設(shè)和國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的作用，探討了該課程教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題，提出了課程教學(xué)改革的方向和措施，提高學(xué)生對學(xué)習(xí)專業(yè)知識和解決工程問題的能力。

關(guān)鍵詞： 水資源規(guī)劃及利用? 教學(xué)改革 水利水電工程 案例法

Course Teaching Reform and Exploration of <Water Resources Planning and Utilization>

ZHANG Chao? TANG Min? FENG Shaoyuan? DING Dianyuan

（College of Hydraulic Science and Engineering，? Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu Province， 225009 China）

Abstract： <Water Resources Planning and Utilization> is a compulsory course for students majoring in Water Conservancy and Hydropower Engineering. It provides an important theoretical basis for students to engage in relevant technical work after graduation. This paper introduces the role of the course <Water Resources Planning and Utilization> for China's water conservancy and hydropower construction and national economic and social development， discusses the problems in the teaching of the course， and proposes the direction and measures of the course teaching reform to improve students' ability to learn professional knowledge and solve engineering problems.

Key Words： Water Resources Planning and Utilization; Teaching reform; Water conservancy and hydropower engineering;? Case teaching

《水資源規(guī)劃及利用》課程的設(shè)立最早可追溯到20世紀(jì)80年代。隨著我國水利事業(yè)的快速發(fā)展，目前開設(shè)相關(guān)課程的高校達(dá)30余所，如北京師范大學(xué)開設(shè)的《水資源利用與管理》;蘭州大學(xué)開設(shè)的《水資源開發(fā)利用規(guī)劃》;沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)開設(shè)的《水資源評價(jià)與管理》;西北農(nóng)林科技大學(xué)開設(shè)的《水利水能規(guī)劃》等[1]。本課程的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生在掌握相關(guān)專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)水資源規(guī)劃及利用的基本知識，包括掌握熟悉水資源規(guī)劃與利用中的水資源量計(jì)算、水資源評價(jià)方法，水資源綜合規(guī)劃原理及主要步驟，綜合利用水庫及調(diào)節(jié)計(jì)算、河流綜合利用規(guī)劃主要原理，水資源管理與保護(hù)的主要內(nèi)容及相關(guān)有效措施，熟悉水資源系統(tǒng)分析主要步驟方法和技術(shù)手段等。通過以上內(nèi)容的學(xué)習(xí)使學(xué)生畢業(yè)后能夠運(yùn)用勘測、規(guī)劃的基本原理進(jìn)行水利水電工程的勘測及規(guī)劃任務(wù)。筆者作為一名從教3年的青年教師，從《水資源規(guī)劃及利用》課程的教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，就專業(yè)課程教學(xué)中存在的問題和解決途徑，談幾點(diǎn)體會(huì)。

1教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題

1.1 課程內(nèi)容設(shè)置需優(yōu)化

《水資源規(guī)劃及利用》課程是水利水電工程、農(nóng)業(yè)水利工程以及水文水資源工程等專業(yè)的專業(yè)課。近年來，隨著學(xué)分制改革的不斷推進(jìn)和完善，大多數(shù)高等院校對專業(yè)課學(xué)時(shí)進(jìn)行壓縮[2]。目前國內(nèi)水利相關(guān)高校在開設(shè)《水資源規(guī)劃及利用》課程的同時(shí)均開設(shè)《工程水文學(xué)》《工程水文與水利計(jì)算》《水工建筑物》和《水泵與水泵站》等課程。授課內(nèi)容與其他專業(yè)課之間存在明顯交叉與重疊，在有限的授課課時(shí)下并沒有拓展新知識的講授，例如，《水資源規(guī)劃及利用》中的原本核心內(nèi)容興利調(diào)節(jié)、水庫調(diào)洪和水能計(jì)算三部分均在其先修課程《工程水文與水利計(jì)算》的第10、11和12章中進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。相比于《工程水文與水利計(jì)算》的40學(xué)時(shí)，僅有24學(xué)時(shí)的《水資源規(guī)劃及利用》再用有限的時(shí)間講授重復(fù)的內(nèi)容不太合理，需進(jìn)一步優(yōu)化課程重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。

1.2 部分方法和數(shù)據(jù)有待更新

《水資源規(guī)劃及利用》課程中介紹的某些計(jì)算方法僅涉及原理，在區(qū)域尺度和大數(shù)據(jù)支持下怎么將其應(yīng)用于實(shí)際問題中在教材上并沒有進(jìn)行進(jìn)一步說明。例如，教材中的水庫調(diào)洪僅為理想狀態(tài)下的靜態(tài)數(shù)據(jù)，在實(shí)際情況中上游來水和降水過程均為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)控在教材中尚未介紹。同時(shí)，教材中的某些方法、數(shù)據(jù)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)均停留在原版，并沒有及時(shí)更新，與最新內(nèi)容和發(fā)展存在不一致的情況。如教材中針對水資源規(guī)劃和配置的思路主要依據(jù)于2002年的《全國水資源綜合規(guī)劃技術(shù)大綱》，而2014年我國發(fā)布了新的《水資源規(guī)劃規(guī)范》，對水資源規(guī)劃內(nèi)容提出了新的要求，這一點(diǎn)在教材中并未提及。

1.3 學(xué)生認(rèn)知不足，學(xué)習(xí)興趣不強(qiáng)。

筆者所授《水資源規(guī)劃及利用》課程安排在大學(xué)二年級下學(xué)期，從3年的授課反饋來看，學(xué)生對所授課程內(nèi)容認(rèn)識不足。一方面，由于尚未參加專業(yè)實(shí)習(xí)，對一些水利工程甚至基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測量儀器缺乏感性認(rèn)識，例如不清楚水文資料怎么獲取和收集，更不清楚“三性審查”是如何進(jìn)行的。另一方面，學(xué)生難以將理論知識聯(lián)系實(shí)際，不清楚為什么學(xué)習(xí)這些知識、學(xué)習(xí)這些知識有什么作用、這些知識能用于什么地方、為哪些現(xiàn)實(shí)問題而服務(wù)。因此，最終表現(xiàn)為對知識的理解不透徹，學(xué)習(xí)過程僅停留在會(huì)算和會(huì)背層面，積極性較低。

2課程建設(shè)與改革

基于以上存在問題，筆者認(rèn)為可從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法兩個(gè)方面來加強(qiáng)課程建設(shè)。

2.1 優(yōu)化課程體系與教學(xué)內(nèi)容

2.1.1 教學(xué)內(nèi)容的統(tǒng)一

在教學(xué)內(nèi)容的安排上，應(yīng)當(dāng)組織課題組相關(guān)教師對課程先修課程和相關(guān)課程進(jìn)行研討，明確各課程之間的講授重點(diǎn)和核心，優(yōu)化課程內(nèi)容，避免相同內(nèi)容在不同課程之間進(jìn)行重復(fù)授課，提高課程內(nèi)容飽滿性和新穎性。針對本課程在水利水電工程專業(yè)中的地位與作用，在有限的學(xué)時(shí)下，增加關(guān)于水資源評價(jià)、水資源供需分析、水資源規(guī)劃以及水資源系統(tǒng)分析模型方法等在其他課程中不會(huì)涉及的部分的講授內(nèi)容，使學(xué)生掌握更多的知識點(diǎn)，完善專業(yè)知識體系。

2.1.2 更新教學(xué)內(nèi)容

隨著近年來國家對水資源保護(hù)和規(guī)劃工作的日益重視，發(fā)展出了較多的新理論、新技術(shù)和新方法，將前沿技術(shù)和方法融入課程內(nèi)容進(jìn)行講解，提高解決問題的技術(shù)能力。一些方法應(yīng)突出原理而非計(jì)算過程，其功能已經(jīng)能夠在比較成熟的軟件和程序中得以實(shí)現(xiàn)。例如，ArcGIS軟件能夠?qū)崿F(xiàn)面尺度水資源總量計(jì)算;SWAT、MIKE和新安江模型等水文模型能夠?qū)崿F(xiàn)分析流域水資源系統(tǒng)中地表水、土壤水和地下水動(dòng)態(tài)變化、水庫調(diào)洪演算以及區(qū)域農(nóng)業(yè)用水規(guī)劃和制度等問題的系統(tǒng)模擬[3];機(jī)器學(xué)習(xí)算法對在處理大規(guī)模非線性優(yōu)化問題上表現(xiàn)出很強(qiáng)的優(yōu)越性，可以較好地解決水資源配置中的多目標(biāo)決策問題[4]。此外，教師應(yīng)當(dāng)將前沿科學(xué)問題融入相關(guān)內(nèi)容章節(jié)，如氣候變化對水資源安全與管理的影響和對策、生態(tài)文明建設(shè)對水資源規(guī)劃的作用等，以問題為導(dǎo)向引出基礎(chǔ)解決方法和理論[5-6]。

2.1.3加強(qiáng)課程思政教育

在教學(xué)過程中，加強(qiáng)本課程的思政教育內(nèi)容。一方面，可以將我國經(jīng)典水利工程，如三峽工程、三門峽工程、南水北調(diào)工程等的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和優(yōu)劣融入課堂教育，如在講到水庫特征水位的選擇和確定時(shí)，不僅考慮工程和設(shè)計(jì)問題，更需考慮其對區(qū)域經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境、移民遷徙等社會(huì)問題的影響;在講到水質(zhì)評價(jià)中，以三門峽水庫的泥沙淤積造成上游渭河水患等問題，突出河流泥沙的負(fù)面影響。另一方面，將最新時(shí)事融入相關(guān)課程內(nèi)容，如在防洪減災(zāi)規(guī)劃教學(xué)過程中融入2020年中國南方地區(qū)水災(zāi)的過程，宣傳我國應(yīng)對災(zāi)患時(shí)軍民團(tuán)結(jié)、干群同心的同舟共濟(jì)精神;在介紹蓄滯洪區(qū)時(shí)，以王家壩開閘蓄洪為例，引導(dǎo)學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)“王家壩精神”中的舍小家為大家、不畏艱險(xiǎn)、不怕困難;講到城市雨洪，結(jié)合2021年“7?20鄭州特大暴雨” 引發(fā)的洪澇和次生災(zāi)害造成河南省1千多萬人受災(zāi)事件，突出我國國民在面對災(zāi)害時(shí)一方有難，八方支援，團(tuán)結(jié)一心，共克時(shí)艱的精神。

2.2 改革教學(xué)方法與手段

2.2.1 以案例成果為導(dǎo)向

對于課程中的一些不易理解的內(nèi)容和難點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)例進(jìn)行講解。讓學(xué)生了解所學(xué)內(nèi)容能夠得到什么結(jié)果、用于什么地方、為哪些部門提供服務(wù)[7]。如在講授水資源評價(jià)章節(jié)中，由于內(nèi)容眾多，僅靠寬泛的講解，學(xué)生很難有一個(gè)系統(tǒng)的領(lǐng)會(huì)。在講述這部分內(nèi)容時(shí)，以多個(gè)已完成的報(bào)告為樣板，從此案例中的內(nèi)容一步步對應(yīng)教材中的知識點(diǎn)。多以案例、成果形式的內(nèi)容在課件中展示相關(guān)知識在實(shí)際中發(fā)揮的作用。如在講授水資源配置優(yōu)化時(shí)可以結(jié)合已發(fā)表的文獻(xiàn)，針對不同問題所提供的不同規(guī)劃方案，對最優(yōu)方案的選擇進(jìn)行分析，加強(qiáng)對基礎(chǔ)知識的理解。此外，在時(shí)間和條件滿足的條件下，可以讓學(xué)生參與教師的相關(guān)水資源綜合規(guī)劃項(xiàng)目和課題，提高學(xué)生相關(guān)工作和科研的實(shí)踐能力。

2.2.2 加強(qiáng)多媒體教學(xué)

在當(dāng)前的教學(xué)大綱要求下，針對水利水電工程專業(yè)的《水資源規(guī)劃及利用》課程僅有課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，知識的傳授主要以講授的方式進(jìn)行。如前文所述，《水資源規(guī)劃及利用》課程既包括水資源、水文學(xué)相關(guān)知識，也包括水庫興利調(diào)洪計(jì)算，知識體量大，而課時(shí)較少。相較于其他課程，該課程并不具較多課時(shí)供學(xué)生們對某一問題進(jìn)行討論和調(diào)研。因此，利用多媒體工具向?qū)W生傳遞知識和內(nèi)容成為不可或缺的部分。目前，幻燈片式的課件是主流的教學(xué)方式，通過課件將復(fù)雜的圖表內(nèi)容實(shí)時(shí)投影出來，提高教學(xué)效率。單一的文字和公式幻燈片容易造成課堂氣氛沉悶，學(xué)生學(xué)習(xí)注意力下降。在課堂上可以增加多媒體的表現(xiàn)形式，如增加視頻和GIF等動(dòng)圖對知識點(diǎn)進(jìn)行生動(dòng)、清晰的解釋和描述。這種增強(qiáng)可視化的表現(xiàn)形式有助于提高學(xué)生的積極性，減少單一講授的枯燥，提升課堂教學(xué)效果。

2.2.3 優(yōu)化考評機(jī)制

教學(xué)考核評價(jià)機(jī)制在《水資源規(guī)劃及利用》教學(xué)培養(yǎng)的過程中起到?jīng)Q定性的作用。首先，教師應(yīng)當(dāng)充分按照教學(xué)大綱的考核制度要求對教學(xué)考核內(nèi)容進(jìn)行考核。在此基礎(chǔ)上，考核分為課堂或平時(shí)考核和考試考核兩部分。課程考核的目的與選拔性考試不同，其并不是利用成績將學(xué)生進(jìn)行區(qū)分，而是以多種形式敦促學(xué)生對課程知識進(jìn)行學(xué)習(xí)和掌握，確保對專業(yè)知識的識記與理解。因此，教師在進(jìn)行考評時(shí)需要重視以下3點(diǎn)：第一，考勤?？记谑潜ＷC教學(xué)能夠正常進(jìn)行的基礎(chǔ)條件，不僅需要考評學(xué)生的到堂率，還需注重聽課率。筆者通過多年的考勤結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在上課前令學(xué)習(xí)委員收繳所有學(xué)生的手機(jī)、平板電腦等娛樂設(shè)備能夠有效提高學(xué)生聽講的關(guān)注度，確保授課效果。第二，考核方式。針對期末考試，學(xué)生大多數(shù)為突擊式備考，盡管此種方法短時(shí)間內(nèi)能夠攻克考試，但對知識掌握和理解不足，遺忘極快。因此，在日常教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)提高對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的考核，如增加課堂提問、課后作業(yè)、課程論文等考核方式，并在課前明確各項(xiàng)考核得分與占比，提高學(xué)生的對待程度。第三，考核內(nèi)容。在大綱要求的考核內(nèi)容和知識點(diǎn)基礎(chǔ)上，可以參照研究生專業(yè)課考試、專業(yè)職業(yè)資格考試（如一、二級建造師）等的考試，引入一些案例分析題，考查學(xué)生用理論知識分析問題和解決問題的能力。

3結(jié)語

本文圍繞《水資源規(guī)劃及利用》課程目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，分析了課程在教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題，探討了課程教學(xué)改革的方向和措施。通過對教學(xué)內(nèi)容和方法的改革，促進(jìn)學(xué)生更好地掌握《水資源規(guī)劃及利用》課程的知識，拓寬學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生利用專業(yè)知識解決水資源規(guī)劃及利用相關(guān)問題的能力。

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基金項(xiàng)目：揚(yáng)州大學(xué)2020年校教改課題（課題編號：YZUJX2020—C12）? 。

作者簡介：張超（1990—），男，博士，講師，研究方向?yàn)樗Y源規(guī)劃及利用。