水文與水資源工程專業創新實踐型人才培養模式研究

劉冀，董曉華，彭濤，李英海

摘要：水文與水資源工程專業具有實踐性強、專業問題復雜、專業理論不確定性大的特點。特別是當前氣候變化與人類活動影響更加劇了水文、水資源問題的復雜性與緊迫性，給本科人才培養提出了新的挑戰，這就要求本專業學生具備靈活處理問題的能力與創新能力。本文結合筆者多年的教學與管理經驗，以學生創新實踐能力培養為核心，從教學管理、制度保障、科技活動、學科競賽四個重要支撐角度出發，建立了“一核心四支撐”的創新實踐能力培養架構，就培養具備一定創新能力的水文專業畢業生提出一些方法與建議。

關鍵詞：水文與水資源；創新實踐；培養模式；實踐教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）06-0186-03

水文與水資源工程是國民經濟基礎產業╟╟水利中的重要專業領域之一。本專業的培養原則是：厚基礎、寬口徑、高素質、強能力，信息采集與分析計算結合，理論研究與技術應用并重。所培養的畢業生應具備較強的計算機、外語、管理等方面的應用能力，掌握與水文、水資源相關的專業及基礎知識，能夠解決水利水電工程中，如勘測、規劃、設計、建設、管理等各個環節中出現的水文、水資源問題，應具備扎實的水文專業基礎知識、較強的實際工程實踐能力和一定的創新意識。隨著我國水資源問題的日益嚴重，加之氣候變化與人類活動影響導致的水旱災害加劇，給新時期的水文與水資源工程專業人才培養帶來了新的機遇與挑戰。要求我們培養的專業人才不僅能夠運用所學知識解決常規的水文與水資源專業問題，更需要具有一定創新精神與科研能力來解決變化環境下日趨復雜的水資源問題。針對此新形勢下的人才培養問題，筆者結合自己多年的教學與管理實踐，建立了“一核心四支撐”的創新實踐能力培養架構培養模式，即以學生創新實踐能力培養為核心，以教學管理、制度保障、科技活動、學科競賽四個重要平臺為支撐，探討水文與水資源工程專業本科生的創新實踐能力培養模式。

一、創新能力培養的必要性分析

首先，水文學及水資源領域還存在著大量懸而未決的問題。如水文學主要研究區域的水循環規律與模擬，由于影響因素的復雜性，存在著大量的產匯流理論問題亟待解決[1]。如人類活動對流域下墊面的改變以及大量水利、水保工程的修建使得經典的產匯流理論無法直接應用進行流域水文模擬與水資源評價等工作。再如氣候變化使得水文氣象資料的一致性遭到破壞，從而更加劇了水文資料短缺的程度。上述這些問題都需要我們創新性的去解決。其次，從目前我校本專業畢業生的就業去向分析，近三分之一考取碩士研究生繼續深造，還有部分從事水文勘測、測驗、設計與規劃、施工等相關工作。考取碩士研究生的學生必然要具備一定的科研潛質與創新能力，而從事勘查設計工作的學生也需要靈活應對勘查設計中的一些復雜問題甚至是新問題。此外，本專業教育注重系統性、理論性，忽視了學生綜合能力的培養，特別是創新能力，學生專業能力比較單一。現代社會對水利工程師的需求已由知識型轉變為能力型。黨中央、國務院提出了建設創新型國家的決策，肩負著為國家培養高水平技術人才的大學，更應當走在時代的前列，為國家培養出高水平的創新型復合人才。特別是現代信息技術革命所帶來的重大變革以及現代水利對水利人才的需求，一些新技術、新儀器不斷涌現，更需要畢業生能夠在實際工作中大膽創新，將新技術、新方法等引入到專業領域中，以解決日趨復雜多變的水文、水資源專業問題。水利高等教育應是一個多層次、多類別的體系，人才的創新實踐培養也應是一個多層次、多類別的培養模式，需針對不同類別的學生因地制宜地制定相應的培養方案與創新實踐能力實施方法。

二、創新能力培養模式

1.有效引導學生參與相關學科競賽。學科競賽是檢驗學生綜合能力的重要手段。充分利用一些全國性的高水平學科創新競賽平臺，以任務驅動方式促進學生的工程思維能力、協同創新能力和實踐動手能力培養。對于水文與水資源工程專業，相關的國家級競賽有“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽、“高教社杯”全國大學生數學建模競賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生水利創新設計大賽等。另外，省級及校級的其他各類競賽在此不一一列舉。鑒于水文與水資源工程專業對數據分析處理與建模能力要求較高，故建議在鼓勵并引導學生參與上述各類競賽時，重點推薦參加數學建模大賽。通過參加數學建模培訓，可使學生的程序設計能力、邏輯思維能力、建模能力、模型求解能力及論文撰寫能力得到充分鍛煉與提升，為后續的專業課程（如水文預報、水庫運行調度與管理、水資源規劃及利用、水文水利計算、水信息采集與處理等）學習打下良好的應用基礎，從而有利于將數學建模等多方面能力應用于專業問題的求解。考慮到學生的學習能力與課程設置，推薦大二時參加數學建模大賽培訓。

2.創新課堂教學模式，注重創新思維培養。本科生創新實踐能力的培養是一項復雜的系統工程，需要各個環節的緊密配合，包括課堂教學、課外作業、課下小組討論等環節。課堂教學作為全體學生共同參與的活動，是創新能力培養啟蒙的重要環節，要求專業課教師首先要更新教學理念、統籌規劃，在課堂教學中改變傳統灌輸式教學方式，根據教學內容適當選取適合的專業內容進行系統設計，增加設計性、綜合性和創新性的實驗項目，從而便于引導與啟發學生的創新思維。教師需認真研究教案，討論教學案例設計，特別是針對目前水文、水資源領域中的一些尚未解決的老問題以及伴隨新形勢下出現的新問題重點進行討論。針對我校的區位優勢，可利用三峽地區的水文氣象資料為基礎，在講解中長期水文預報時，方法眾多，類型多樣。課程講解時宜先引入傳統的歷史演變法，再講解該方法的不足，引出其他的預報方法。針對預報因子的選擇以及預報方法，可將學生分組，引導各組學生通過采用不同的預報因子與預報方法進行徑流預報，最后將結果匯總，引導學生進行方法間的綜合對比分析，并歸納各方法的適用條件與優缺點等，進一步針對各方法的不足，引導學生思考如何改進方法。可以讓學有余力的學生查閱相關的參考文獻制訂出改進方案或實施步驟，再經討論后進行實施。這樣可以既鍛煉了學生的小組協作能力與團隊意識，又有利于學生創新思維的培養，增加科學研究興趣。在課堂教學環節，還應不斷更新教學內容與教學手段，讓學生了解最新學科發展動向。如講解《水文預報》課程中的河道匯流方法-馬斯京根法，在講解完方法的提出背景、方法基本理論等后，進一步針對該法的參數率定問題，引導學生在手工率定的基礎上采用計算機優化率定，可以指定學生閱讀事先準備好的相關論文，由學生就算法、率定目標等進行自主選擇，采用競賽的方式評選出預報效果最優的學生或者小組，從而大大激發學生的學習興趣，并從中鍛煉了學生的文獻閱讀、計算機程序設計能力，培養學生采用專業思維模式進行思考問題與解決問題，起到了鞏固專業知識的效果。此外，課堂教學與工程實踐相結合，以研討式、頭腦風暴式、課堂模擬演練等靈活多樣的教學方式開展課堂教學，大膽鼓勵學生敢想敢做，構建“以學生為中心”的教學互動環境。不輕易否決學生的想法，為激勵創新思維，還應從成績評定等方面對學生加以獎勵。通過上述措施達到拓寬學生專業視野、活躍課堂氣氛、啟發創新思維的效果。endprint

3.重視實驗教學，拓展專業實踐。實驗室是從事實驗教學、科學研究的重要基地，是高等學校實施素質教育、培養學生創新精神與實踐能力的重要基地[2]。而目前受學時限制，無論是從實驗數量與質量上都不足以培養學生的專業素質與創新能力。實驗室的開放，不僅可以充分利用實驗資源，還可以為學生提供自主發展和實踐鍛煉的空間，是提高儀器設備利用率的有效措施。因此，在有完善的規章制度保證的前提下，合理的對本科生開放部分專業實驗室，有利于學生提高動手實踐能力。鼓勵學生開展諸如《水文學原理》、《水文信息采集與處理》等課程的相關實驗，特別應適當開設一些帶有探索性質的實驗。此外，大力鼓勵本科生全程參與研究生的課題實驗，盡量為學生創造發現新問題的機會。通過參與實驗，有利于學生了解當今的新技術、新手段、新設備在本專業的應用狀況，如水文自動測報系統、激光顆粒粒度分析儀、ADV、TDR等先進設備。“實踐、認識，再實踐、再認識”是人類認識事物的規律，實踐是本專業學生的重要教學環節。通過實踐環節，可以有效提升動手能力、鞏固課堂所學理論知識。大力鼓勵本科生參與教師的生產與科研課題，提高學生綜合運用知識、分析問題的能力，還可從實際工作中發現問題，有利于培養學生的創新能力。因此，需建立相應的專業實習、實踐基地等以利于學生開展相關的實踐活動。如我校建立了水利與環境工程國家級實驗教學示范中心，與長江三峽集團公司、長江水利委員會三峽水文局、中國水電顧問集團中南勘測設計研究院宜昌分院等單位合作，搭建校外人才培養實踐教學實習基地，為培養大學生社會適應能力與實踐創新能力提供了條件。

4.建立創新實踐保障機制。創新實踐培養環境需要有良好的政策管理保障作為支撐。對于有創新潛力的學生，教師應加大培養力度，從學校、學院層面上應為每個創新實踐小組提供良好的資金與實驗環境，并配備相應的指導教師。采用由學校、學院、系部、學生組成的“四層”創新實踐保障機制，設立相應的管理小組對創新實踐活動全過程與實施效果實行督導與評價，接收學生及指導教師的反饋與工作協調等工作。為鼓勵教師的工作積極性，對于指導學生創新實踐活動的教師給予一定的教學工作量或者補貼等。如我院自2011年起試行了“本科生導師制”項目，從各專業中選拔學習成績較為優秀的學生作為培養對象，在雙向選擇的基礎上為每位本科生配備指導教師，重點培養學生的科技創新能力，從而起到輻射帶動作用，全面提高我校的人才培養質量。此外，學校也設立了“求索”大學生創新活動計劃與科技創新基金，資助大學生科技立項課題、科技論壇。另一方面，加強教師培訓特別是中青年教師培訓，通過校企合作，有計劃、有目的地組織專業教師到企事業、生產單位等第一線定崗掛職鍛煉，培養既有理論知識又具有專業實踐能力的“雙師型”教師隊伍。此外，定期組織具有豐富實踐經驗的工程技術人員到學校為學生做專題講座，增強本專業學生對專業的認識與理解，了解實際工作中存在的問題與難點，更有針對性地開展創新實踐活動。

現代水利需要具備一定創新能力的水利專門人才，本文結合我校水文與水資源工程專業的特點，探討了本科生創新實踐能力的培養模式與途徑，建立了“一核心四支撐”的創新實踐能力培養架構，從而達到培養具有國際視野、較強創新實踐能力的高素質復合型人才，為社會輸送優秀的水文與水資源工程專業畢業生，為水利事業培養更優秀的建設者與接班人。

參考文獻：

[1]芮孝芳.水文學原理[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

[2]祖波，王維，李穎，等.關于水文與水資源工程專業教學改革初探[J].環境科學與管理，2011，36（6）：190-192.

基金項目：三峽大學教育科學研究重點項目（1104）。

作者簡介：劉冀（1980-），男，河北保定人，博士，副教授。主要從事水文預報與水庫防洪調度研究。endprint