“水土保持監(jiān)測”課程教學(xué)改革探索

郭忠錄 王軍光 蔡崇法

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水土保持研究中心，武漢 430070)

水土保持監(jiān)測是《中華人民共和國水土保持法》第五章監(jiān)測和監(jiān)督的重要內(nèi)容。通過監(jiān)測，掌握水土流失類型、危害、防治效果及其動態(tài)變化是水土流失預(yù)防、治理和監(jiān)督執(zhí)法的重要基礎(chǔ)手段，是踐行“綠水青山就是金山銀山”的重要舉措，是國家保護水土資源、建設(shè)生態(tài)文明、促進可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)[1]。

“水土保持監(jiān)測”課程在生態(tài)狀況、環(huán)境質(zhì)量、污染源監(jiān)測等方面有實時信息傳導(dǎo)的優(yōu)勢，可為多方面的信息獲取和保障條件提供穩(wěn)定扎實的聯(lián)動基礎(chǔ)。在生態(tài)文明建設(shè)不斷推進的新時期，中央明確提出充分應(yīng)用衛(wèi)星遙感、無人機等高新技術(shù)，提高監(jiān)測的立體化、自動化、智能化水平[2]。因此，為形成科學(xué)的水土保持監(jiān)測體系，滿足社會和行業(yè)發(fā)展對人才的需求，筆者對“水土保持監(jiān)測”課程教學(xué)進行了改革，以期進一步提升該課程的教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、“水土保持監(jiān)測”課程教學(xué)的重要性

《全國水土保持規(guī)劃(2015-2030年)》明確要求：完善水土保持監(jiān)測體系，推進信息化建設(shè)，加強跟蹤監(jiān)測、督促檢查和考核評估。作為一門技術(shù)性、綜合性和實踐性很強的課程，“水土保持監(jiān)測”是“氣象學(xué)”“水文水資源學(xué)”“水力學(xué)”“土壤學(xué)”“植物學(xué)”“土壤侵蝕原理”“地質(zhì)地貌學(xué)”“水土保持工程學(xué)”“水土保持林學(xué)”“農(nóng)地水土保持”“遙感”“地理信息系統(tǒng)”等課程的綜合應(yīng)用課程，也是學(xué)生綜合多學(xué)科知識直接服務(wù)于生態(tài)文明建設(shè)至關(guān)重要的課程，具有鮮明的生產(chǎn)實踐意義[3]。

2011年3月1日實施的《中華人民共和國水土保持法》明確提出，縣級以上人民政府水行政主管部門應(yīng)當(dāng)加強水土保持監(jiān)測工作，發(fā)揮水土保持監(jiān)測工作在政府決策、經(jīng)濟社會發(fā)展和社會公眾服務(wù)中的作用。而科技進步與經(jīng)濟社會發(fā)展帶來行業(yè)發(fā)展的需求，又使“水土保持監(jiān)測”課程在水土保持與荒漠化防治專業(yè)中的重要性不斷得到提升。特別是水利部深化落實“放管服”改革，完善“事中事后”監(jiān)管制度，其中之一就是強化監(jiān)測和監(jiān)理。水土保持監(jiān)測作為“事中”監(jiān)管重要時段：編制水土保持方案報告書的項目，應(yīng)依法開展水土保持監(jiān)測工作，并實行水土保持監(jiān)測的“綠黃紅”三色評價。這些均從不同層面明確了水土保持監(jiān)測的法律地位和經(jīng)費保障及社會需求，強化了“水土保持監(jiān)測”課程在水土保持與荒漠化防治專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的重要地位。

二、“水土保持監(jiān)測”課程教學(xué)存在的問題

(一)教材內(nèi)容與實際需求脫節(jié)

“水土保持監(jiān)測”課程使用的教材主要有西北農(nóng)林科技大學(xué)張廣軍和趙曉光[4]主編的國家級規(guī)劃教材《水土流失及荒漠化監(jiān)測與評價》、水利部水土保持監(jiān)測中心郭索彥[5]主編的《水土保持監(jiān)測理論與方法》、李智廣[1，6]主編的《開發(fā)項目水土保持監(jiān)測》和《水土保持監(jiān)測》等。其中，《水土流失及荒漠化監(jiān)測與評價》教材內(nèi)容相對陳舊、可供學(xué)生操作的監(jiān)測方法偏少，側(cè)重基礎(chǔ)理論知識、監(jiān)測和預(yù)測評價方法等內(nèi)容；《水土保持監(jiān)測理論與方法》教材內(nèi)容相對較廣，對水土保持理論知識和監(jiān)測方法均有涉及，是一本水土保持監(jiān)測從業(yè)人員廣泛使用的工具書，但作為高校教材，其內(nèi)容顯得繁瑣；《開發(fā)項目水土保持監(jiān)測》教材主要是針對生產(chǎn)建設(shè)項目編寫的，其內(nèi)容范圍較窄，難以作為教材使用。2018年出版的中國水土保持學(xué)會組織編寫的水土保持行業(yè)從業(yè)人員培訓(xùn)系列叢書之《水土保持監(jiān)測》，系統(tǒng)地闡述了不同類型土壤侵蝕及防治措施監(jiān)測的主要指標(biāo)、方法、設(shè)施設(shè)備以及監(jiān)測成果的形式和要求等內(nèi)容，既包括了傳統(tǒng)的、成熟的監(jiān)測技術(shù)和方法，又涉及了近年來理論和實踐創(chuàng)新的新技術(shù)和方法。但是，其一些章節(jié)的內(nèi)容需要進一步細(xì)化，而不是簡單的介紹，比如新技術(shù)在水土保持監(jiān)測中的應(yīng)用等內(nèi)容尚需完善。

(二)學(xué)時有限，嚴(yán)重影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果

“水土保持監(jiān)測”是一門理論和實踐結(jié)合十分密切的綜合性課程，要求學(xué)生理解和掌握理論知識的同時，更要學(xué)會如何應(yīng)用水土保持專業(yè)知識、技術(shù)和方法解決實際問題，并在實踐中升華和應(yīng)用[3，7]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和行業(yè)融合，“水土保持監(jiān)測”課程內(nèi)容越來越豐富，包括坡面、小流域和區(qū)域監(jiān)測，如不同侵蝕類型、水土流失危害、水土流失防治措施效果、水土保持生態(tài)建設(shè)工程監(jiān)測、生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測以及監(jiān)測成果和監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)管理等內(nèi)容。隨著高校教育改革的深入，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)“水土保持監(jiān)測”課程學(xué)時存在不同程度的縮減，目前該課程共32個學(xué)時，既包括理論知識教學(xué)又包括實驗教學(xué)。教師要在有限的學(xué)時內(nèi)開展教學(xué)活動，勢必導(dǎo)致該課程內(nèi)容不能全面展開，而且知識的深度不夠。面對這樣的問題，授課教師只能將該課程部分內(nèi)容讓學(xué)生課后自學(xué)，這一定程度上影響了學(xué)生完整、系統(tǒng)地學(xué)習(xí)該課程的知識，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳。比如，“區(qū)域水土保持監(jiān)測”制圖內(nèi)容，學(xué)生只能在課后自主學(xué)習(xí)。

(三)教學(xué)經(jīng)費和場地的限制導(dǎo)致學(xué)生實習(xí)效果不佳

“水土保持監(jiān)測”課程的最大特點是實踐性和綜合性強，因此實習(xí)成為該課程教學(xué)的重要組成部分。但是由于教學(xué)經(jīng)費的缺乏以及教學(xué)場地的限制，導(dǎo)致“水土保持監(jiān)測”課程教學(xué)多呈現(xiàn)重理論、輕實踐的現(xiàn)象發(fā)生，使學(xué)生的實習(xí)效果不佳，極大地削弱了學(xué)生動手操作能力和分析問題能力的培養(yǎng)[8]，具體表現(xiàn)如下。

第一，校內(nèi)實踐基地很少能開展水土保持監(jiān)測實驗，開展的實驗主要為坡面監(jiān)測，且多以土壤性質(zhì)分析、人工模擬降雨、沖刷實驗為主；小流域水土保持監(jiān)測實驗，如小流域卡口站監(jiān)測實驗未能開展；風(fēng)力侵蝕、重力侵蝕及混合侵蝕監(jiān)測實驗亦未開展。在校外水土保持實習(xí)基地，實習(xí)以水土保持科技園、水土保持監(jiān)測站點的參觀為主，沒有針對具體的監(jiān)測方法和監(jiān)測指標(biāo)開展具體的檢測實習(xí)，嚴(yán)重影響了實踐教學(xué)的質(zhì)量，導(dǎo)致學(xué)生實習(xí)效果不佳。

第二，在“水土保持監(jiān)測”課程實驗教學(xué)過程中，由于部分儀器設(shè)備數(shù)量偏少，如激光微地貌掃描儀、三維激光掃描儀等，教師多以演示性實驗為主，導(dǎo)致學(xué)生動手操作機會少，不能很好地鍛煉學(xué)生的動手能力。另外，“水土保持監(jiān)測”課程的一些儀器設(shè)備相對陳舊，學(xué)生對儀器設(shè)備的智能化感性認(rèn)識不足，嚴(yán)重影響了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提升。

三、“水土保持監(jiān)測”課程教學(xué)改革的措施

(一)優(yōu)化更新教學(xué)內(nèi)容，滿足行業(yè)發(fā)展需求

在充分分析“水土保持監(jiān)測”課程存在的不足的基礎(chǔ)上，立足新時期“水土保持監(jiān)測”課程在水土保持與荒漠化防治專業(yè)培養(yǎng)中的重要地位，結(jié)合經(jīng)濟和社會發(fā)展對行業(yè)人才培養(yǎng)的新要求，合理選取教材內(nèi)容，將水土保持監(jiān)測的新技術(shù)、新方法等知識補充到教學(xué)中，滿足行業(yè)發(fā)展的需求。

1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出重點知識

在充分考慮“水土保持監(jiān)測”課程完整性的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)科發(fā)展特點，筆者對該課程進行了模塊化教學(xué)，將其分為水土保持監(jiān)測基本知識和技術(shù)方法應(yīng)用2個模塊。在水土保持監(jiān)測基本知識模塊，重點講述徑流小區(qū)監(jiān)測、小流域卡口站監(jiān)測、風(fēng)力侵蝕監(jiān)測和水土保持措施監(jiān)測等知識；在水土保持監(jiān)測技術(shù)方法應(yīng)用模塊，針對水土流失因子，重點講述生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測、小流域和區(qū)域土壤侵蝕調(diào)查等技術(shù)方法。

2.更新教學(xué)內(nèi)容，緊跟前沿發(fā)展

水土保持監(jiān)測具有鮮明的生產(chǎn)實踐性，隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)實踐的發(fā)展，水土保持監(jiān)測的基本理論和監(jiān)測方法將不斷推陳更新，因此筆者在“水土保持監(jiān)測”課程教學(xué)過程中，引入了最新的科研成果。同時，根據(jù)水利部“水利工程補短板，水利行業(yè)強監(jiān)管”的工作總基調(diào)，結(jié)合當(dāng)前全國各省水土流失動態(tài)監(jiān)測、生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持“天地一體化”監(jiān)管的需求，補充了高分遙感和無人機技術(shù)在水土保持監(jiān)測中應(yīng)用的相關(guān)知識內(nèi)容。

(二)改進教學(xué)方法，提升教學(xué)質(zhì)量

學(xué)分制教學(xué)模式是高等教育的一個趨勢，在總學(xué)分不變的前提下，擴大課程數(shù)量將導(dǎo)致單門課程學(xué)時不同程度的縮減。這種現(xiàn)象對教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)都提出了新的要求，如何在有效的學(xué)時內(nèi)，保證課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果是教師面臨的新問題。而現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展為上述問題的解決提供了保障，因此筆者在“水土保持監(jiān)測”課程教學(xué)過程中采用了如下教學(xué)方法開展教學(xué)活動。

1.融合“互聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)，開展混合式教學(xué)

在以傳統(tǒng)課堂教學(xué)為中心的基礎(chǔ)上，筆者通過將部分內(nèi)容制作成教學(xué)視頻短片，如野外人工模擬降雨、坡面徑流小區(qū)觀測、小流域卡口站觀測、侵蝕溝量測法、測釬法等內(nèi)容，在QQ群分享給學(xué)生，同時發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)和要求，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)。比如，在講述“生產(chǎn)建項設(shè)項目坡面土壤流失量監(jiān)測方法”時，先通過“水土保持監(jiān)測”課程QQ群推送視頻的同時，布置作業(yè)讓學(xué)生帶著問題提前預(yù)習(xí)，并不定時推送近期公布的水土保持監(jiān)測規(guī)范及有關(guān)案例事件等知識。如此一來，學(xué)生帶著問題，有針對性地預(yù)習(xí)和查閱資料，開展課前線上提問、課上集中討論、課后交流互動的教學(xué)活動，使討論深度和交流范圍不斷擴展，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效率，加深了學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，也解決了課時受限的問題。

2.利用信息技術(shù)，開展體驗式教學(xué)

基于“水土保持監(jiān)測”課程監(jiān)測設(shè)備數(shù)量少、野外監(jiān)測缺乏的現(xiàn)實，筆者借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，開展了輔助實踐教學(xué)。比如，利用國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目共享平臺資源，筆者在該課程教學(xué)過程中采用福建師范大學(xué)亞熱帶森林生態(tài)水文過程綜合觀測虛擬仿真實驗平臺，讓學(xué)生進行模擬操作，獲取降雨量、土壤水分含量等數(shù)據(jù)，并以Excel文件形式保存到電腦上，以便學(xué)生對野外觀測有較為直觀的感受。

另外，筆者還借助網(wǎng)絡(luò)資源，將最新的監(jiān)測儀器設(shè)備照片或視頻資料等展示給學(xué)生，使監(jiān)測儀器設(shè)備具體化、形象化。比如，筆者給學(xué)生播放Ebee無人機野外測量視頻，并結(jié)合大疆精靈4型無人機的實際操作程序，讓學(xué)生了解不同類型無人機的特點等，使學(xué)生直觀地認(rèn)識監(jiān)測儀器的使用方法。此外，還邀請企事業(yè)單位一線從業(yè)人員在線講述“生產(chǎn)建設(shè)項目中水土保持信息化監(jiān)管”內(nèi)容，讓學(xué)生身臨其境地了解監(jiān)管的主要內(nèi)容、方法及常見的問題，以彌補教師實踐經(jīng)驗的不足，提高了教學(xué)質(zhì)量。

(三)強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提升學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力

1.開展項目代訓(xùn)、仿真式綜合實訓(xùn)

依托校內(nèi)教學(xué)實習(xí)基地，筆者在“水土保持監(jiān)測”課程部分實驗的基礎(chǔ)上，以教師主持和參與的水土保持監(jiān)測相關(guān)的科研和企事業(yè)單位項目等為實例，開展了項目代訓(xùn)、仿真式綜合實訓(xùn)教學(xué)。比如，長江流域和湖北省水土流失動態(tài)監(jiān)測，城際鐵路、輸變電、房地產(chǎn)等生產(chǎn)建設(shè)項目中開展水土保持監(jiān)測等項目綜合實訓(xùn)教學(xué)，讓學(xué)生了解水土保持行業(yè)的需求和要求，使理論知識和實踐能力有效結(jié)合，形成“一體化”，為學(xué)生知識-能力-素質(zhì)的綜合提高提供平臺和支撐，為后期參與生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究活動打下堅實的基礎(chǔ)。

2.建立合作機制，拓展實習(xí)實訓(xùn)基地

野外教學(xué)實習(xí)基地是推動學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐經(jīng)驗的有效平臺。針對當(dāng)前高校校內(nèi)教學(xué)實習(xí)基地和教學(xué)經(jīng)費有限且短期難以完全扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)實，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)與企事業(yè)單位合作，建立教學(xué)實習(xí)基地，如江西省德安水土保持生態(tài)科技示范園、湖北省黃岡市水土保持監(jiān)測站、湖北省武漢市蔡甸區(qū)水土保持監(jiān)測站等，開展實踐教學(xué)活動。這些單位的試驗場地較多，監(jiān)測指標(biāo)體系較為完善、設(shè)施設(shè)備自動化程度較高，可滿足“水土保持監(jiān)測”課程實踐教學(xué)的需要，這在一定程度上解決了校內(nèi)實習(xí)基地場地有限、設(shè)備短缺的問題。同時，通過現(xiàn)場教學(xué)，與水土保持科技示范園和水土保持監(jiān)測站一線水土保持監(jiān)測人員接觸，學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力得到顯著提升。

水土保持監(jiān)測是落實《中華人民共和國水土保持法》“三同時”制度、及時準(zhǔn)確跟蹤生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持方案落實情況的重要手段，是預(yù)防監(jiān)督、綜合治理和生態(tài)修復(fù)工作的基礎(chǔ)。因此，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)積極與設(shè)計院、研究院及企業(yè)進行密切合作，建立了校企合作機制，為學(xué)生提供接觸參與水土保持監(jiān)測、水土流失動態(tài)監(jiān)測及監(jiān)管等項目的機會。學(xué)生通過項目實訓(xùn)，參觀、參與項目的施工，培養(yǎng)了其理論聯(lián)系實際的能力。同時，在實習(xí)過程中學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)自己的不足之處，為以后的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

四、“水土保持監(jiān)測”課程教學(xué)改革的效果

(一)提高了理論知識教學(xué)的有效性

通過對“水土保持監(jiān)測”課程理論知識的更新和充實，使該課程體系更加完善、更貼近于學(xué)生實際需求，見表1。一方面，筆者在“水土保持監(jiān)測”課程教學(xué)中開展的模塊化教學(xué)，使教學(xué)內(nèi)容層次性和邏輯性更強，有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和知識的拓展，有利于實現(xiàn)以“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。另一方面，結(jié)合最新的科研和生產(chǎn)實踐成果，更新教學(xué)內(nèi)容，如增加的元素地球化學(xué)示蹤技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、無人機低空遙感技術(shù)等，保證了教學(xué)內(nèi)容的先進性，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。同時，筆者借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)開展的水土保持監(jiān)測項目實例展示和演示教學(xué)，增強了該課程課堂教學(xué)的趣味性，提高了教學(xué)效率和教學(xué)效果，師生課間和課下的互動頻次較以往更多。而且部分學(xué)生將“水土保持監(jiān)測”課上教授的監(jiān)測方法，如測釬法、侵蝕溝量測法、沉沙池法以及無人機低空遙感技術(shù)運用到了“水土保持方案編制與監(jiān)測實習(xí)”課程的野外水土保持監(jiān)測上，得到了實習(xí)單位的認(rèn)可。

表1 “水土保持監(jiān)測”課程教學(xué)改革措施及其效果

(二)強化了學(xué)生解決實際問題的能力

通過在國家級水土保持科技園和水土保持監(jiān)測站實習(xí)及在企事業(yè)單位實訓(xùn)，參與水土保持站徑流小區(qū)徑流泥沙觀測、湖北省和長江流域水土流失動態(tài)監(jiān)測，以及高速鐵路、輸變電、風(fēng)電、房地產(chǎn)等生產(chǎn)建設(shè)項目實地監(jiān)測和報告的撰寫等工作，學(xué)生解決實際問題的能力明顯提高。一方面，學(xué)生能夠更清楚地理解“水土保持監(jiān)測”課程的目的和意義，更好地完成教學(xué)大綱規(guī)定知識的學(xué)習(xí)任務(wù)；另一方面，與用人單位的直接對接，學(xué)生以親身經(jīng)歷的方式了解水土保持行業(yè)需求和生產(chǎn)實踐的前沿動態(tài)，不僅提高了解決實際問題的能力，而且了解了自身的弱勢及未來學(xué)習(xí)的方向，增強了自身的就業(yè)競爭力。

通過與實習(xí)單位一線科研人員一起開展監(jiān)測及監(jiān)管工作、完成監(jiān)測調(diào)查報告及季度監(jiān)測報告撰寫等，學(xué)生不僅強化了自主學(xué)習(xí)能力、知識內(nèi)化能力、學(xué)以致用融會貫通能力，而且還提高了寫作能力和溝通表達能力。同時，通過“水土保持監(jiān)測”課程實習(xí)，學(xué)生對水土保持行業(yè)有了較為全面的認(rèn)識，其專業(yè)自信心增強、獲得感和滿意度提高。

資助項目：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2018年度課程思政示范建設(shè)項目“水土保持方案編制”，項目編號SZ2018069。