水務工程專業實驗教學改革與探索

暴瑞玲　劉俊　徐向陽

摘 要：文章從水務工程專業實驗的特點出發，探討了水務工程專業實驗教學改革的目標與措施，并提出了加強水務工程專業實驗平臺建設的建議。

關鍵詞：水務工程；實驗教學；高校

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2016）04-0023-02

伴隨城市化的快速發展，城市水問題愈發突出，其涉及城市水循環過程中的水災害、水環境及水資源等問題。據聯合國人口署預測，2030年發展中國家或地區的城市化率都將超過50%，2050年將有2/3的人口居住在城市[1]。不同地區城市化發展進程不同，主要的水問題表現在不同方面，但其相互交織，造成了城市化地區水問題的復雜性。與水務工程專業相關的各專業實驗教學已形成比較完善的體系，如水文與水資源[2]、水利工程[3]、給水排水工程[4-5]、環境工程[6]。而水務工程實驗教學體系仍然只是以基礎課和專業課為支撐的實驗內容，不能體現水務工程實驗多學科多專業交叉及綜合性的特點。

水務工程是從城市水問題的全局著眼、順應從多龍管水向水務管理一體化轉換的需求，針對城市化進程中各類水問題而發展起來的一門新興學科。水務工程必然具有以城市水循環為基礎同時涉及多學科多專業知識的特點。水務工程實驗同樣具有數量大、涉及知識面廣的特點，但并不能是各相關專業實驗的簡單拼湊。只有從各學科中有針對性地選擇其核心實驗綜合運用并進行水務工程實驗的設計，才能體現水務工程實驗的專業性、綜合性，并滿足實際應用的需要。本文在對水務工程專業十多年的實驗教學經驗進行總結的基礎上，探討了水務工程實驗教學改革的模式，以滿足進行科研及生產實踐的需要。

一、水務工程專業實驗的特點

河海大學水務工程專業以水利工程一級學科為依托，是力求解決城市水循環中涉及的各類水問題以適應新形勢下的社會需求而設立的。水務工程實驗必然具有以下學科特點。

（一）多元化

水務的含義是城市化地區涉水的一切事務。水務工程實驗是以水利學科為基礎，水務特色的水文、水利、土木、給水排水和環境等方向的綜合體系，是著重解決洪澇、水資源、水環境、供水和排水等與水有關問題的實驗理論及方法。而上述問題在相關各學科的建設發展中即在城市水循環問題的各個方面已經形成了比較完善獨立的實驗教學體系。隨著城市化的快速發展，城市水問題越來越表現為一個不可分割的整體，水務工程實驗自然就具有這樣涉及各學科的多元化特點。

（二）融合性

從城市水循環的整體性要求出發，制定具有現代水務工程特色的實驗教材體系已迫不及待。該體系在城市水循環基礎上，將水務工程實驗所涉及的水利水電工程、水文與水資源工程、給水排水工程和環境工程等各專業較完善的實驗內容有機結合起來，形成水務特色的綜合性的實驗教學內容，強化水務工程實驗內容的基礎性與綜合性以及各學科的相互融合。

（三）創造性

目前，水務工程實驗依托于各門課程的實驗體系，在實驗內容安排及實驗的設計上，對提高學生解決城市水問題能力的培養上仍然不夠。在完善各學科的基礎性實驗的基礎上，探索適合水務工程專業特色的綜合性實驗教學模式，培養學生從城市水循環整體的角度出發創造性地解決城市水問題的能力與素質，將是水務工程實驗應具備的必要特點。

二、水務工程專業實驗教學改革的目標與措施

（一）改革目標

水務工程實驗涉及多專業的實驗基礎知識，具有多元化、融合性及創造性的特點。水務工程傳統實驗基本是依托各門專業基礎及專業課程進行，主要內容是對基礎原理的驗證并使學生掌握基本的實驗方法與能力，而對各課程實驗的交叉融合體現不足。因此，本文所述水務工程實驗改革體現兩個目標：一方面通過水務工程綜合實驗使學生能以全局的視角加強對城市水循環規律的認識；另一方面夯實學生進行綜合實驗的理論基礎，提高實驗設計及解決實際問題的能力。

（二）措施

1.強化基礎性。城市化發展過程中出現的與解決水問題有關的新材料、新工藝、新設備及新方法等在專業基礎課的實驗教學中涉及很少或沒有安排，不能使課堂上的基本理論和知識得到拓展和補充且與實踐有不同程度的脫節。水務工程不同于其他相關專業，水務工程實驗自然也不能直接照搬相關專業的實驗。而是結合水務工程實驗多元性和綜合性的特點，對各相關學科課程實驗進行改革和融合，對實驗內容、方法及設備進行全面分析，精選其核心實驗內容、基本原理和技能實驗，增加新工藝新方法的實驗內容，加強基礎性實驗教學。

2.注重創新性。傳統的實驗教學中，學生按照設計好的實驗方案、步驟及內容進行實驗，記錄數據和進行數據分析，很難調動學生學習和思考問題的積極主動性，創新性更待加強。水務工程實驗的多元性決定其實驗過程中必然涉及多學科交叉問題，實驗方案也具有更大的靈活性。因此，在實驗的設計上，可讓學生主動參與到實驗方案的設計中，充分調動其主動性；并在實驗中增加研究和探索性的內容，培養學生積極主動探究自然規律的習慣。

3.突出綜合性。水務工程實驗的融合性特點，使強化學生的綜合能力的培養尤為重要。而城市水問題的解決也需要各專業的配合來共同完成，這正是水務工程專業所需要的解決水問題的思路。在各相關專業課實驗的基礎上，開設綜合性實驗，突出水務工程實驗的綜合性。探索城市水循環過程中與防洪除澇、水資源及水環境相結合的實驗教學模式，培養學生的專業綜合素質與能力。

4.加強實踐性。水務工程是一門實踐性很強的學

科，實驗內容需要與科研相結合，與生產實踐緊密聯系。在實驗內容的安排上考慮實驗的應用性及與實踐聯系的緊密性，注重培養學生在城市防洪減災、水利工程、水環境及生態保護、城市水資源及節水、城市水務管理等方面的綜合能力與素質。

三、加強實驗平臺建設

（一）完善城市水循環系統實驗平臺

水務工程作為一門與實際聯系緊密的新興專業，自成立以來，學院一直非常重視水務工程實驗平臺的建設。城市水循環系統包括自然循環、人工循環、經濟循環和社會循環。各循環系統之間通過水量及水質產生聯系，并相互影響制約。城市水循環系統實驗平臺建設涵蓋了城市河網、水利工程、降雨模擬系統、模擬下墊面、給水排水工程及水環境、水生態工程等。通過綜合實驗理解城市水循環的自然規律。

城市水循環系統實驗包括城市水文與水災害、水環境、水資源等三個方向，擬在不同的實驗教學階段分別為學生分配指導型實驗、提高型實驗和研究型實驗三種實驗。第一階段指導型實驗，學生在教師的指導下完成教學大綱所要求的基礎性實驗。第二階段提高型實驗，結合當前新理論方法進行實驗設計，對實驗教材中未要求的新工藝技術進行補充。第三階段研究型實驗，結合學生的專業興趣，主要針對城市水循環過程中出現的新問題、熱點問題進行探索性研究。

（二）構建開放性實驗平臺

開放性實驗平臺建設依托于城市水務實驗室，為學生提供自由、寬松的實驗條件。開放性實驗是從問題的提出、資料查閱、實驗方案的制定、實驗數據處理、問題總結等均由學生自己完成，實驗室提供開放的實驗資源，教師在實驗過程中的作用主要是啟發和引導。開放性實驗是體現以學生為主體的實驗教學模式，是提高學生動手能力、主動思考問題、培養科學思維和解決問題的最有效方法。

開放性實驗具體表現在實驗室的開放時間及選題的靈活性上。實驗室的開放時間為除正常實驗教學時間外，學生可以根據自己的實驗設計進展自行安排實驗時間。對開放性實驗的選題：首先，實驗室由相關專業教師根據科研及生產實際不定期提供實驗課題供學生選擇，作為教學計劃外的包括城市水災害、水環境、水資源等開放性實驗項目；其次，學生可以根據自身興趣和條件自擬實驗項目，在經過實驗審批后進行實驗；再次，學生可以結合導師的科研項目擬定實驗；最后，由學生結合學校開展的創新訓練計劃進行選題。

（三）編寫實驗指導用書

水務工程實驗并無系統的實驗指導用書，實驗在各門基礎課間的相互關聯性和綜合性文獻仍顯不夠，與生產實踐聯系有待加強。筆者擬編寫水務工程實驗指導用書。結合學科的多元性、融合性、創造性等特點，強化科研及生產實踐的需要，實驗指導用書內容從綜合指導型實驗、專題實驗、研究型實驗，最后到開放性實驗的主要框架進行編寫。

水務工程是一門涉及水文、水利、給水排水和環境工程的綜合的實踐應用性很強的學科，其實驗同樣具有多元性、融合性及創造性的特點。水務工程實驗內容需要在涉及的各學科專業課實驗基礎上進行歸納總結，進而形成一套完整的適合水務工程特點的實驗教學體系、實驗平臺和實驗指導用書。通過實驗教學體系的完善，提高實驗教學質量，調動學生積極主動思考，培養學生動手能力及分析解決實際問題的能力。

參考文獻：

[1]Mark R M.The urban transformation of the devel-

oping world[J].Science，2008，319.

[2]張利平，夏軍，許建民等.水文實驗教學改革的研究與實

踐[J].中國電力教育，2001，（4）.

[3]匡翠萍，劉曙光，鐘桂輝等.水利工程開放式實驗教學探

索——以同濟大學土木學院水利工程系為例[J].中國

電力教育，2010，（22）.

[4]馬偉芳，孫德智，倫曉秀等.給水排水工程專業實踐教學

模式及考核方法探究[J].教育教學論壇，2014，（42）.

[5]汪愛河，張純，張偉.水質工程學開放性實驗教學的探索

與研究[J].廣州化工，2011，（24）.

[6]王建兵，宋巖，于彩虹等.環境工程專業實驗教學改革與

創新[J].科技創新導報，2014，（22）.