水電中心實驗教學改革研究

摘要：華北電力大學水電實驗中心不斷優化、完善實驗教學體系、內容、方法、手段，積極進行實驗教學改革。中心積極完善實驗設備，為學生打好實驗平臺；充分調動學生實驗的積極性，引導學生進行創新實驗；建立多元化的實驗考核體系，激發學生的實驗興趣和主觀能動性；不斷完善實驗室管理機制，提高了水電學科實驗課程的教學效果。

關鍵詞：水電學科；實驗教學；改革方案

作者簡介：吳月秋（1982-)，女，河南南陽人，華北電力大學可再生能源學院，助理工程師；李玉華（1981-），女，河北衡水人，華北電力大學可再生能源學院，助理工程師。（北京102206）

中圖分類號：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2012）07-0079-02

重視和提高實驗教學質量，不僅成為高等教育可持續健康發展的內在需要，而且也成為全社會關注的焦點問題。[1]高校實驗室作為人才培養、科學研究的重要基地，在培養具有創新精神和實踐能力的高素質專門人才方面，正越來越發揮著不可替代的作用。隨著高等教育管理體制改革不斷推進，高等教育的跨越式發展以及社會對培養高素質創新型人才提出新要求，教學實驗室建設工作目前顯得滯后，需要理順體制，強化管理，加強隊伍建設，深化實驗教學改革，以適應社會對培養創新人才的需要。[2]

華北電力大學一貫重視實踐教學，多年來形成了以“重實踐，強能力”為培養目標的實踐教學理念。以培養“基礎扎實、知識面寬、素質高，具有一定的創新能力、較強的實踐能力和良好的發展潛力的高級專門人才”為整體人才培養目標；堅持以學生為本，把“知識傳授、能力培養、素質提高、協調發展”的教育理念貫徹到教學的各個方面；通過保證實踐教學時間，嚴格實踐教學管理，做到計劃落實、經費落實、場所落實和考核落實，使重視實踐教學真正落到實處；在學校制訂的“十一五”規劃中，明確提出了“要進一步加強實踐基地和實驗教學平臺建設，促進工程實踐和實驗教學體系的整體優化”，加強實驗教學改革。

21世紀水資源變成一種寶貴的稀缺資源，水資源問題已不僅僅是資源問題，更成為關系到國家經濟、社會可持續發展和長治久安的重大戰略問題。同時，開發清潔、可再生的水電能源已成為我國能源工業的重點發展方向，西部開發和西電東送戰略的實施為我國水電工程建設帶來了前所未有的發展機遇。水電能源開發布局將進一步向西南和西北的大江大河高山峽谷轉移，工程規模在逐步加大，從而需要高精度的仿真分析來解決工程中出現的實際問題。水電學科的實驗教學工作也必須與時俱進。

一、改善實驗設備

水電學科是華北電力大學的新建學科，目前有水利水電工程專業和水文水資源專業。針對水電學科目前軟硬件環境較為薄弱的實際情況，學校近幾年投入大量資金來建設水電學科實驗室。按照學科規劃和“十一五”規劃，水電學科實驗室一直本著高起點、高水平、高利用率的原則進行建設。目前水電學科共建實驗室12個，基本上能滿足水利水電工程和水文水資源工程兩個本科專業實驗教學需求，功能齊備，軟硬件資源配置合理，為水電學科提供了實踐教學基地與全方位開放式的創新平臺。大型物理模型有水工建筑物模型、水電站模型和水文沙盤模型，能夠模擬實際的水電工程運行過程，有利于學生建立工程的總體概念，已經成為相關課程教學的重要組成部分。水文氣象室外實觀測點有校內水文氣象室外觀測園、校內人工河和雁翅水文站。校內水文氣象室外觀測園不僅給學生提供了水文氣象要素測量的場所，還可以為師生進行水文氣象研究提供長系列水文氣象數據。水文氣象室外觀測園中安裝了自動蒸發站和DVIS自動氣象站，可以把水文氣象數據通過無線傳輸傳到室內，在室內就可以查詢到任何時段的數據。水安全與水情自動測報實驗室安裝有水安全與水情自動測報系統，可以把校內人工河、雁翅水文站和校內氣象站的水情、氣象數據傳輸到室內；并在人工河旁邊設有液晶演示屏，顯示校內人工河、雁翅水文站和校內氣象站的水情和氣象數據。其他基礎實驗室近幾年也新購了一批儀器，實驗設備得到了完善。實驗設備的完善為實驗教學的順利進行打好了基礎，為學生進行創新搭建了平臺。

二、不斷優化、完善實驗教學體系、內容、方法、手段

水電中心在改革過程中逐步形成了“始終堅持理論與實踐并重，能力培養與素質提高并行，基礎實驗與專業實驗、創新設計、科學研究有機結合，創造以學生為本的人文環境，堅持把知識傳授、能力提高、素質培養貫穿于實驗教學始終的教學理念”，構建了具有鮮明電力特色的四年不間斷的可再生能源實驗實踐教學體系，并不斷加以完善。建立了以能力培養為主線，從專業基礎到專業再到綜合、創新，采取“分層次、多模塊相互銜接”的科學系統的實驗教學體系；實驗教學與理論教學既有機結合又相對獨立，適應不同類型學生的需求。

水電中心不斷更新實驗教學計劃，不斷完善和更新基礎實驗。在“水利學”一級學科的基礎上展開各門課程的實驗，并把實驗分為基礎實驗、設計實驗和創新實驗。基礎實驗為課堂內實驗，有課時，是為設計實驗和創新實驗服務；而設計實驗和創新實驗是基礎實驗的延伸。

水電中心歷來重視實驗教學方法和手段的改革，逐漸形成了特色鮮明的實驗教學方法和手段。

1.先進信息技術為實驗方法與手段創新提供了空間

實驗中心在實驗教學中廣泛應用現代化教育技術，特別是運用現代直觀教具進行教學，比如：多媒體教學、仿真技術、計算機網絡教學等手段。開設流域模擬實驗、水電站水庫調度實驗室、水工模擬實驗等，學生的實驗熱情廣泛提高，同時提高了教學質量和效率。

2.在實驗教學中實現了從“以教師為主”到“以學生為主”的轉變

實驗中心革新實驗方法，增加綜合性和設計性實驗的比重，鼓勵學生自己動手、獨立思考，教師只作為引導者和協助者。鼓勵學生自己設計實驗內容，實驗室提供設備、場景，讓學生在自己設計的實驗項目中探索知識的運用效果、體會知識如何轉化為能力，增強了學生的學習動力。

3.實驗中努力鍛煉學生的團隊協作能力

綜合和設計實驗將學生分組進行實驗，要求小組成員以團隊的方式進行整個實驗，共同去發現問題、分析問題、制定實驗方案、組織實施。在各組競爭過程中，培養學生的團隊意識，鍛煉團隊協作能力。這種能力對學生以后參加工作，甚至整個人生都是極為重要的。

三、調動學生的積極性，鼓勵學生創新

傳統的教育理念的特點是注重理論教學，在實驗教學中注重向學生傳輸理論知識，強調實驗的精確性，只要實驗步驟正確，實驗結果合理就算實驗圓滿結束。[3]這樣學生只能死記課本知識，興趣得不到發揮，動手能力差，創新意識得不到激發。每次實驗的步驟都是學生按照老師講解的實驗步驟進行，連實驗儀器怎么使用也必須有老師示范。做實驗本來是一件有趣的事，結果到最后變成學生應付了事。有些學生甚至在做實驗時什么也不干，等著回去抄襲同組學生的實驗報告。在這種實驗教學模式下培養的學生必然缺乏創新意識和實踐能力，走入社會后很難適應社會的發展。

水電中心在實驗教學改革中堅持以學生為主體、教師為主導、實驗技術人員為主力，以傳授知識、培養能力、提高素質、注重創新為核心，著重培養學生的工程實踐能力、綜合素質和創新精神，適應我國可再生能源發展對全新實踐型、創新型人才的需求。進行基礎試驗時，先讓學生預習實驗報告，研究怎么使用實驗儀器，怎么做實驗，老師只是在旁邊起指導作用；這樣既發揮了學生實驗的積極性，又有利于發現問題，從而加深了對實驗項目的理解。鼓勵學生進行創新活動，加強學生創新活動的指導，安排從博士生導師到青年博士等各個層次的教師參與學生創新活動的指導，從制度上保證指導教師的數量和水平，同時兼顧特長學生的個性發展。對于創新實驗項目，鼓勵學生自由組合、自主設計創新性實驗項目，項目選題要思路新穎、目標明確、具有創新性和探索性，在專業實驗老師的指導下和經費資助下，學生自主組織實施完成創新性實驗項目研究。今年學校水電實驗中心的創新實驗項目有“圖形處理器（GPU）在水文數值模擬中的應用”、“三維數字流域模擬的處理”、“三峽工程與極端天氣災害以及當地水體生態環境的相關性研究”、“三峽工程對生態的影響評估”、“三峽水庫運行模式及抗旱預警機制研究”、“區域水資源系統安全閾值分析”、“水循環驅動下的濕地生態演化研究”、“基于虛擬現實的流域電子沙盤設計與制作”。

在創新性實驗項目的實施過程中，學生的自主學習能力、查閱文獻能力、分析和解決問題能力、運用知識能力、動手能力等得到了鍛煉和提高，團隊協作精神顯著增強。

四、改革實驗教學考核方法，建立多元化的實驗考核體系

實驗教學中心積極探索實驗考核方法的改革，根據實驗教學的特點，從有利于激發學生實驗興趣和主觀能動性、提高實驗能力為目的，確定實驗考核方式。建立了一套多元化的實驗考核辦法，根據不同層次采取不同考核辦法。

根據學生的實驗情況、學習態度、實驗報告質量、實驗結果分析，由實驗指導教師進行綜合評價，給出成績，實驗成績按優、良、中、及格、不及格五個檔次計入。

對于課內實驗，按照期末總成績的10%計入，采取平時成績與操作考試、期末筆試成績相結合的考核辦法。平時成績以實驗操作、實驗能力、實驗結果及實驗報告為依據。鼓勵學生在實驗中有所創新，對于有創見的學生可適當加分，實驗成績不及格應予重修。實驗成績要登記、建檔，避免了以往考核基本知識的單一性和考核基本操作的片面性，促進學生自覺地進行自身能力的培養。

對于單獨開設的綜合設計型實驗，單獨計學分。采用“目標+環節+報告”的考核方式。學生綜合與設計實驗能力應包括資料收集與分析整理、方案設計、數據分析、報告撰寫等全過程，因此，實驗考核應分項進行，統籌兼顧實驗過程、實驗結果與實驗報告。

五、完善實驗室管理機制

變封閉實驗為開放實驗室，學生可以在課外的任何時間來實驗室做實驗或進行研究發明。實驗室的開放不僅提高了設備的利用率，也激發了學生探索新知識的欲望。對于基礎實驗來說，學生可以在課外繼續做實驗課上沒有做完實驗，確保學生能夠獨立完成實驗，提高了學生實驗操作的技能，加深了對理論知識的理解。開放實驗室也有利于學生進行創新實驗，提高了學生的動手能力，也使學生的課余時間能夠充分利用起來，增加了學生學習的積極性。

通過以上幾方面的改革措施，明顯改善了水電中心實驗的教學效果，提高了學生對水電實驗學習的積極性，取得了一些較好的教學成果，進一步豐富和完善了學校的實踐教學體系的內涵，成為校內重要的實踐教學基地和交流平臺之一，是學校實驗教學的重要組成部分，具有鮮明的專業特色和電力行業特色。

參考文獻：

[1]趙憲明，林子慧.開放式實驗教學模式探究和學習效果評價[J].科技信息，2009，(23):150-151.

[2]黨傳升.加強實驗室建設與管理 適應創新人才培養需要[J].北京郵電大學學報，2003，5(2):45-47.

[3]蘇國韶，張小飛，秦鋼年.綜合型與創新型實驗教學的改革與實踐[J].高教論壇，2010，(2):58-60.

（責任編輯：宋秀麗）