工程水文及水利計算課程設計教學探討

[摘 要] 工程水文及水利計算課程設計是多個專業的實踐類課程。針對傳統教學中一直存在的學生認識度不足、對設計步驟不了解等問題，提出了大課講解、分組分類、難點講解、進度安排、軟件運用等方法和建議，以期通過對該課程的探索和實踐，提高學生學習的積極性，從而提高該課程的教學效果和效率，達到課程設計教學的目的。

[關 鍵 詞] 工程水文；水利計算；課程設計

[中圖分類號] TV131.4-4 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）01-0166-02

一、課程設計的目的

工程水文及水利計算是水利水電、農業水利、水文水資源等專業重要的學科基礎課，為了在理論教學基礎上進一步強化計算原理和方法，進一步與實際工程設計前期運用相結合，進一步提高學生的實踐操作能力和團隊合作意識，在該課程學期末會開設工程水文及水利計算課程設計。課程設計的主要目的是在理論學習的基礎上系統理解水文計算和水利計算的原理，掌握“兩算”的基本步驟，在實際工程資料基礎上進行原始資料理解、提取、審查、處理等，為后期的工程設計服務。

二、課程設計存在的問題

工程水文及水利計算課程設計一般以實際工程資料為基礎，分為兩大類計算進行：一是在實測資料基礎上進行徑流分析、水能計算和洪水分析，二是在實測洪水資料基礎上進行設計和校核洪水分析及調洪演算。兩類計算均在水文分析的基礎上進行水利計算，環環相扣，步驟清晰，思路明確，有助于學生鍛煉思維，但是在課程設計教學過程中，存在種種問題：

（一）學生對課程設計的重要性認識不足

對相關知識的了解欠缺，對參考資料不加仔細分析，盲目模仿甚至照抄，態度不端正，應付差事。尤其是在進行相關分析和制定頻率的洪峰和洪量值計算時，并未考慮自己的設計任務書中的要求，更不要談創新了。

（二）學生對設計基本原理和步驟不理解

長期水文資料（一般n≥30a）的三性審查之后進行頻率分析是后期水利計算的主要數據支撐，但是在計算過程中，大部分學生不理解規范中規定利用P-Ⅲ進行適線的過程，而是先計算，最后再統一繪圖匹配，殊不知參數的合適與否是要通過圖形的匹配度才能確定的，本末倒置，導致后面計算數據全部誤差過大，尤其是洪水分析和調洪演算部分更是謬以千里。

（三）學生對教師的集中講課不認真

課程設計初期指導教師會分組，以集中形式對設計整體步驟進行疏導，在關鍵節點和易出錯的部分著重強調，大部分學生比較認真，但是在實際計算時往往會忽略而采取不懂就問的方式，缺乏獨立思考和理解的能力。

（四）學生團隊意識不到位

小組成員之間不積極進行交流和探討，沒有發揮學生的協作能力，組長形同虛設，更談不上領導和團隊合作精神，甚至有個別小組的課程設計成了組長及部分組員的任務，其他人并未真正融入進去，照抄組長的設計結果，坐享其成。

因此，針對課程設計中存在的問題，有必要對選題、過程、考核以及課程的教學方面加以改革，從而保證課程設計的質量，進一步推廣運用到其他工程類課程設計中。

三、課程設計教學建議及探討

工程水文及水利計算課程設計是學生第一次進行課程設計，缺乏相關經驗。設計任務書下發之后，學生面對大量的數據計算一時間茫然且毫無頭緒，對學生的后續設計過程打擊較大，學生甚至會直接放棄等著抄襲，這就要求指導教師在設計課程時有自己的一套方法，循循善誘，將學生的疑惑逐步化解，激起學生極大的求知欲，才能達到本課程設計的目的。

（一）集中大課講解

課程設計的第一步就是在設計前進行集中大課講解，將課程設計的基本步驟、時間節點、容易出錯的地方、最終成果要求等講解清楚，一是讓學生對本次設計做到心中有數，不再毫無頭緒；二是希望學生了解課程設計的難度，根據個人實際情況將時間節點把握到位。

（二）分組分類設計

在進行資料分發的時候，注意將學生按照不同要求進行分組，5～6人一組為宜，同時在資料安排上為了讓學生分工合作，按照“個人學號+基礎數字”的方法進行不同變動，既能夠使一組按同一步驟安排進度，又能夠使每位學生的數字計算有所區別，鍛煉組長的領導能力和組員之間的協作精神。

（三）設計難點講解

課程設計中的難點較多，應該說可以將設計分成幾個大塊來進行，以設計年徑流分析和興利計算為例，在設計年徑流分配后即可進行興利計算，計算時應該按照不計損失和計入損失兩種情況來進行，每次都需要考慮水庫年運用次數才能正確地計算興利庫容。但是學生在設計過程中并不能完全理解這個運用次數，因此可視學生整體合作情況進行統一講解。

（四）設計進度合理

合理的進度安排是設計完成的前提。課程設計一般為10天，以洪水計算為例，來水計算（包括插補延長有關數據并轉化為水利年數據資料）2天，用水計算（包括灌溉用水、沖沙用水計算）1天，興利計算（包括兩種設計保證率下的計入損失和不計損失）2天，方案分析與比較1天，洪水計算（設計標準和校核標準兩種情況）1天，調洪計算（包括起調水位的確定）2天，成果整理、繪圖及說明書、計算書的編寫1天，共計10天。這樣可以讓學生時刻注意自己的進度，以防最終成果無法提交。

在現在的大學課堂教學中出現了多媒體教學，學生電子作業，甚至學生、教師交流多采用QQ、Word等方式，但是在對學生撰寫論文或報告的培養上卻遠遠不夠。導師指導寫作并不斷進行修改是研究生的成長方式，但是本科生老師一人指導80人的課堂無法一一進行具體指導，故在報告格式或者計算書及說明書成果方面的成果實在“嘆為觀止”。

以本次調洪結果而言，很多學生在計算時采用Excel進行，省時省力效率高，但是計算結果出來之后并不會處理，也無法理解繪圖的意義。圖1就是學生處理的洪水過程線，圖2是正確的洪水過程線。

從圖1和圖2可以明確看出結果是不同的，即典型洪水在時間上是連續的，但并非等間隔，在進行數據導圖時Excel并不能識別原數據的連續性，而是按點直接識別并出圖。所以圖1做出的典型圖本身就不符合洪水的過程，在圖名、單位、數量等方面更是沒有概念，學生并無判斷能力且不問結果直接上交，導致后期進行p=1%，p=0.1%同頻率放大時全部錯誤。究其原因并不是教師沒有講解，也不是學生不會計算，而是在直觀情況下依賴電腦不思考，所以根據圖1做出的設計說明書和后期成果可想而知全部出錯。建議在講解中間不斷穿插設計成果說明部分，尤其是針對圖的成果部分，讓學生受到最基本的概念訓練。

（五）課堂穿插講解

基礎理論的積累重點還應該在課堂之上。將課程設計分解為幾塊內容，穿插滲透在上課期間，以例題、習題、作業的形式，講解或布置給學生，就可以減輕學生對課程設計的茫然感，加快課程設計進度，提高課程設計質量，達到練習的目的，也能增強學生的理解程度。

（六）軟件計算結合

計算機運用在水利計算上能達到事半功倍的效果，因此在長期實測資料分析和p-Ⅲ配線時可以采用計算機計算分析，這樣做可以提高計算精度和準確度，還可以節省時間多在說明書和理論研究上下工夫。

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