水文與水資源工程專業實踐教學的改革與探索

史文娟+張建豐+沈冰+宋孝玉

摘要：實踐教學環節是高等學校人才培養的重要組成部分。結合經濟發展趨勢和社會對工程人才素質的需求，我校充分利用水文及水資源國家重點學科優勢，構建水文與水資源工程專業工程實踐能力體系，改革實驗教學內容，搭建高水平實驗平臺，探索服務水文與水資源工程專業本科生實踐教學和教師研究生科學研究的實驗管理模式，取得良好效果。2012年我校水文與水資源工程本科專業順利通過中國工程教育認證專業評估，有效期6年。為高等學校本科專業實驗教學改革與探索提供了思路。

關鍵詞：工程實踐能力體系；高水平實驗平臺；實驗管理模式；改革與探索

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）35-0035-03

高等學校實踐教學是本科教學工作的重要組成部分，是培養學生創新意識、實踐動手能力和工程素質的重要環節。國家明確提出建立創新型國家的任務，社會經濟高速發展對高等工程人才素質也提出了更高要求。高等教育作為培養高素質創新人才的搖籃，是支撐國家創新體系和經濟建設的基礎。為適應當前國家和社會發展對高素質工程人才的需求，我國高等教育目前也進行了“卓越工程師”和“拔尖人才”培養模式的探索與實踐。實踐教學環節作為高素質工程人才培養的重要組成部分，如何充分發揮高等學校科研和學科優勢，將優秀科研成果應用于本科生培養，提高學生創新能力和工程實踐能力，成為目前高等教育研究的課題之一。西安理工大學水文與水資源學科是國家重點學科，有著較強的師資隊伍和科研條件，多年來利用科研和學科優勢在本科生實踐能力培養方面做了積極探索，在工程實踐能力體系建設、實踐課程內容改革、高水平實驗平臺建設和科研實驗儀器管理等方面進行了改革與實踐，在本科生創新能力和工程實踐能力培養方面取得一定成效。

一、轉變思想，構建工程實踐能力培養體系

隨著我國經濟高速發展，高等教育由原來的“精英教育”進入“大眾化教育”，高等學校也需要轉變思想，積極探索人才培養新模式，滿足新形勢下不同程度學生需求，適應社會和經濟發展對人才素質的需求，培養學生創新意識和工程實踐能力。水文與水資源工程專業是為國家水利基礎性行業培養人才，其主要目標是培養能在水利、水務、能源、交通、城市建設、農林、環境保護、地質礦產等部門從事水文、水資源及水環境方面勘測、評價、規劃、設計、預測預報和管理等工作及相應的教學和科學研究的高級專門人才。該專業的核心專業課程《水文學原理》、《水環境化學》、《水文氣象學》、《水文信息采集與處理》、《地下水水文學》、《地下水利用》及院級任選修課《水情測報系統》等，這些都是實踐性很強的課程，只有將實驗教學環節與理論知識體系有機結合起來，才能使學生更牢靠更系統地掌握本專業的知識體系，也才能順利達成專業的培養目標。西安理工大學2004年開始了“完全學分制”改革試點工作，水文與水資源專業根據學分制下不同層次學生的需求，轉變觀念，提高認識，優化模式，提高質量和效率，重新制定培養計劃，構建工程實踐能力培養體系，加強學生實踐環節，培養學生創新能力和工程實踐能力，如圖1所示。

工程實踐能力培養體系分為四個層次，第一層次將校內實驗室參觀和校外工程參觀相結合，使學生對本專業有一個基本認識；第二層次通過實驗課程、專業課程實習及課程設計等校內外實踐環節，將課內與課外相結合，理論與實踐相結合，加強學生專業基本知識和工程實踐基本技能培養；第三層次通過生產實習、社會實踐、課外科技活動，加強學生專業知識初步應用能力，使學生基本理論與工程實際進一步融合；第四層次通過畢業設計，通過解決工程實際問題，培養學生系統解決實際問題的能力。通過四個層次的訓練，校內與校外相結合，理論與實踐相相結合，加強學生創新能力和工程實踐能力培養。

二、發揮學科優勢，改革實踐教學內容與管理模式

實踐教學具有直觀性、實踐性、綜合性和創新性等特點，有利于培養學生的創新思維和實踐動手能力，在高素質創新人才培養中具有不可替代的作用。我校充分發揮國家重點學科和省部共建重點實驗室優勢，改革實踐教學內容和管理模式，加強學生創新思維和實踐動手能力培養。

1.建立專業教學實驗平臺，開設重點實驗。根據水文與水資源工程專業教指委的基本要求，建立水文與水資源工程專業教學實驗平臺，使學生掌握專業基礎理論知識，對于加深學生對課堂內容的理解，提高學生動手能力，培養學生分析、解決實際問題、觀測、統計、考察、判斷、設計能力及創造性思維能力，適應生產和科研的需要都具有非常重要的作用。同時根據專業和課程特點，結合學科優勢，開設重點實驗，加強學生知識理解和工程實踐能力。以《水文學原理》為例，作為水文與水資源工程專業必修的專業基礎課，主要內容包括水文循環基本規律及降雨徑流關系等。如果能將徑流的形成過程和下滲的物理過程及水循環各子要素降水、下滲、徑流、蒸發之間的轉換關系以實驗的形式直接展示給學生，同時以實驗的方式讓學生掌握坡面降水量、徑流量、下滲量的測定方法，不僅有利于學生認識水循環各子要素之間的相互轉換關系，有利于對天然條件下的下滲空間分布及與充分供水條件的下滲區別的理解，而且對于產匯流的分析與計算和整個課程核心內容的掌握均有重要作用。此外，對于水循環要素中的關鍵環節——下滲的不同階段（滲潤、滲漏、滲透階段）能讓學生通過實驗親自觀測和驗證，使學生理解下滲的不同階段；掌握下滲率和下滲能力的測定方法；了解下滲的空間變異性及天然下滲與充分供水下滲的區別。因此根據該課程的內容和特點，結合教師科研成果，我校自行研制實驗儀器，開設了“下滲實驗”和“水文循環規律實驗”。通過這兩個實驗，不僅讓學生對抽象的理論知識有了感性認識，加深了學生對教學內容的理解，而且提高了學生實驗動手能力、分析能力、現場監測能力及適應社會的能力。同樣，針對《地下水水文學》這門專業基礎課程的特點，開設了“地下水含水層水文地質參數測定”、“多孔介質滲流特性實驗”、“潛水模擬實驗”、“承壓水演示實驗”。通過這些實驗，使學生認識承壓水和潛水的補給、賦存、消耗和轉化特征。了解地下水的形成、儲存、運動、補給、消耗等特征的變化規律，幫助學生更深入地理解地下水的基本原理，為今后從事相關學科的實際工作或科學研究打下基礎。endprint

2.根據社會需求，及時更新實驗儀器設備。《水情測報系統》課程是水文與水資源工程專業的專業課，相關的實驗基礎是水資源與環境實驗室在學科建設中已建成的GIS實驗室，內有一臺服務器及10個終端，為滿足學生工作需求，在GIS實驗室的基礎上配備了中心站接收電臺一套、終端站設備（自記雨量計、自記水位計、前置數采器及數傳電臺）六套、水情測報與洪水調度軟件一套。為本科生開設了“水情自動測報與洪水調度系統軟件操作實驗”及“水情自動測報系統結構認識、采集和信息傳輸”兩個實驗。在2012年水文與水資源工程專業認證過程中，這套實驗系統受到了評估專家的高度評價，認為水情測報系統與生產應用基本一致且系統完整，學生在學校就提前掌握了這套操作規程，培養了學生的實踐動手能力，避免了用人單位的再次培訓。這也改變了用人單位對畢業生質量以及畢業學校的看法，使得我校本科生成為用人單位最愿意接收學生。

3.結合重點學科和實驗室優勢，將大型學科儀器用于教學。我校的水文及水資源學科具有20多臺較先進的大型儀器，包括通量塔、質譜儀、原子吸收分光光度計、紫外分光光度計等。這些大型儀器，特別是一些進口儀器的維修費用比較昂貴，如果儀器被損壞，不僅影響實驗室承擔的國家項目研究，也會帶來較大的經濟損失，因此平時由專人管理，只對教師、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，我校充分發揮學科和實驗室優勢，積極探索大型儀器管理模式，努力嘗試對本科生開放。實驗過程中，由實驗教師和儀器管理教師共同指導，講解儀器的操作規范，實驗教師結合新儀器修訂實驗講義，下發給學生，嚴把實驗預習關；操作過程中，雙人指導，嚴格要求，盡量避免儀器誤操作。充分發揮學科建設大型儀器設備的潛能，提高和改善本科生實驗教學效果和質量。此外，根據儀器的功能，相應拓寬實驗內容，一些驗證性實驗改為綜合性實驗。實驗內容增多后，老師只給要領，很多具體的細節要學生自己琢磨，不僅改變了以往抄抄實驗原理、寫寫實驗結果的實驗報告模式，而且培養了學生創新思維的能力和相互協作的團隊精神。

我校通過四層次實踐環節培養體系，發揮國家重點學科和省部共建重點實驗室優勢，改革實驗內容和管理模式，讓學生在本科階段就接觸到本學科的一些先進的儀器，加強學生創新思維和工程實踐能力的培養，為高等學校的實驗室建設與改革，高素質工程技術人才的培養提供了一定思路。

參考文獻：

[1]全國高等農林院校教學管理工作聯合會.高等農林院校教育教學改革實踐與探索[M].北京：中國農業大學出版社，2011.

[2]林家棟.教育教學改革實踐與探索[M].北京：中國農業大學出版社，2009.

[3]朱漢春，王永才，趙子華等.創新現代畜牧業人才培養理念，培養高素質創新人才[J].高等農業教育，2011，（9）：43-45.

[4]肖紅，鄒賜嵐.卓越科技人才的培養模式[J].中國高校科技，2012，（4）：50-51.

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[7]施菊華.構建以培養創新人才為目標實踐教學體系的思考[J].沈陽農業大學學報：社會科學版，2010，12（4）：442-444.

[8]屈樹新，沈如.探索大型分析設備在本科教學中的應用[J].實驗技術與管理，2005，22（1O）：30-33.

[9]賴蕓.充分發揮大型儀器設備資源優勢的幾點思考[J].實驗室研究與探索，2006，25（1）：134-135.

基金項目：西安理工大學水利水電學院教改項目。

作者簡介：史文娟（1972-），女，陜西武功，博士，副教授，碩士生導師，主要從事水文與水資源方面的教學與科研工作。endprint

2.根據社會需求，及時更新實驗儀器設備。《水情測報系統》課程是水文與水資源工程專業的專業課，相關的實驗基礎是水資源與環境實驗室在學科建設中已建成的GIS實驗室，內有一臺服務器及10個終端，為滿足學生工作需求，在GIS實驗室的基礎上配備了中心站接收電臺一套、終端站設備（自記雨量計、自記水位計、前置數采器及數傳電臺）六套、水情測報與洪水調度軟件一套。為本科生開設了“水情自動測報與洪水調度系統軟件操作實驗”及“水情自動測報系統結構認識、采集和信息傳輸”兩個實驗。在2012年水文與水資源工程專業認證過程中，這套實驗系統受到了評估專家的高度評價，認為水情測報系統與生產應用基本一致且系統完整，學生在學校就提前掌握了這套操作規程，培養了學生的實踐動手能力，避免了用人單位的再次培訓。這也改變了用人單位對畢業生質量以及畢業學校的看法，使得我校本科生成為用人單位最愿意接收學生。

3.結合重點學科和實驗室優勢，將大型學科儀器用于教學。我校的水文及水資源學科具有20多臺較先進的大型儀器，包括通量塔、質譜儀、原子吸收分光光度計、紫外分光光度計等。這些大型儀器，特別是一些進口儀器的維修費用比較昂貴，如果儀器被損壞，不僅影響實驗室承擔的國家項目研究，也會帶來較大的經濟損失，因此平時由專人管理，只對教師、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，我校充分發揮學科和實驗室優勢，積極探索大型儀器管理模式，努力嘗試對本科生開放。實驗過程中，由實驗教師和儀器管理教師共同指導，講解儀器的操作規范，實驗教師結合新儀器修訂實驗講義，下發給學生，嚴把實驗預習關；操作過程中，雙人指導，嚴格要求，盡量避免儀器誤操作。充分發揮學科建設大型儀器設備的潛能，提高和改善本科生實驗教學效果和質量。此外，根據儀器的功能，相應拓寬實驗內容，一些驗證性實驗改為綜合性實驗。實驗內容增多后，老師只給要領，很多具體的細節要學生自己琢磨，不僅改變了以往抄抄實驗原理、寫寫實驗結果的實驗報告模式，而且培養了學生創新思維的能力和相互協作的團隊精神。

我校通過四層次實踐環節培養體系，發揮國家重點學科和省部共建重點實驗室優勢，改革實驗內容和管理模式，讓學生在本科階段就接觸到本學科的一些先進的儀器，加強學生創新思維和工程實踐能力的培養，為高等學校的實驗室建設與改革，高素質工程技術人才的培養提供了一定思路。

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[9]賴蕓.充分發揮大型儀器設備資源優勢的幾點思考[J].實驗室研究與探索，2006，25（1）：134-135.

基金項目：西安理工大學水利水電學院教改項目。

作者簡介：史文娟（1972-），女，陜西武功，博士，副教授，碩士生導師，主要從事水文與水資源方面的教學與科研工作。endprint

2.根據社會需求，及時更新實驗儀器設備。《水情測報系統》課程是水文與水資源工程專業的專業課，相關的實驗基礎是水資源與環境實驗室在學科建設中已建成的GIS實驗室，內有一臺服務器及10個終端，為滿足學生工作需求，在GIS實驗室的基礎上配備了中心站接收電臺一套、終端站設備（自記雨量計、自記水位計、前置數采器及數傳電臺）六套、水情測報與洪水調度軟件一套。為本科生開設了“水情自動測報與洪水調度系統軟件操作實驗”及“水情自動測報系統結構認識、采集和信息傳輸”兩個實驗。在2012年水文與水資源工程專業認證過程中，這套實驗系統受到了評估專家的高度評價，認為水情測報系統與生產應用基本一致且系統完整，學生在學校就提前掌握了這套操作規程，培養了學生的實踐動手能力，避免了用人單位的再次培訓。這也改變了用人單位對畢業生質量以及畢業學校的看法，使得我校本科生成為用人單位最愿意接收學生。

3.結合重點學科和實驗室優勢，將大型學科儀器用于教學。我校的水文及水資源學科具有20多臺較先進的大型儀器，包括通量塔、質譜儀、原子吸收分光光度計、紫外分光光度計等。這些大型儀器，特別是一些進口儀器的維修費用比較昂貴，如果儀器被損壞，不僅影響實驗室承擔的國家項目研究，也會帶來較大的經濟損失，因此平時由專人管理，只對教師、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，我校充分發揮學科和實驗室優勢，積極探索大型儀器管理模式，努力嘗試對本科生開放。實驗過程中，由實驗教師和儀器管理教師共同指導，講解儀器的操作規范，實驗教師結合新儀器修訂實驗講義，下發給學生，嚴把實驗預習關；操作過程中，雙人指導，嚴格要求，盡量避免儀器誤操作。充分發揮學科建設大型儀器設備的潛能，提高和改善本科生實驗教學效果和質量。此外，根據儀器的功能，相應拓寬實驗內容，一些驗證性實驗改為綜合性實驗。實驗內容增多后，老師只給要領，很多具體的細節要學生自己琢磨，不僅改變了以往抄抄實驗原理、寫寫實驗結果的實驗報告模式，而且培養了學生創新思維的能力和相互協作的團隊精神。

我校通過四層次實踐環節培養體系，發揮國家重點學科和省部共建重點實驗室優勢，改革實驗內容和管理模式，讓學生在本科階段就接觸到本學科的一些先進的儀器，加強學生創新思維和工程實踐能力的培養，為高等學校的實驗室建設與改革，高素質工程技術人才的培養提供了一定思路。

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[9]賴蕓.充分發揮大型儀器設備資源優勢的幾點思考[J].實驗室研究與探索，2006，25（1）：134-135.

基金項目：西安理工大學水利水電學院教改項目。

作者簡介：史文娟（1972-），女，陜西武功，博士，副教授，碩士生導師，主要從事水文與水資源方面的教學與科研工作。endprint