水土保持專業“灌溉排水工程學”課程教學改革的思考
——以新疆農業大學為例

洪 明 付秋萍 趙經華 馬 亮 陶洪飛

(新疆農業大學水利與土木工程學院，烏魯木齊 830052)

水土保持專業“灌溉排水工程學”課程教學改革的思考
——以新疆農業大學為例

洪 明 付秋萍 趙經華 馬 亮 陶洪飛

(新疆農業大學水利與土木工程學院，烏魯木齊 830052)

“灌溉排水工程學”是新疆農業大學針對新疆工程建設中水土保持植物措施在自然條件下實施困難，必須采取配套灌溉措施的現狀而為水土保持專業開設的專業選修課程。在分析了水土保持專業“灌溉排水工程學”課程教學現狀及特點的基礎上，提出了對水土保持專業“灌溉排水工程學”課程教學的改革措施：首先，應加強學生灌溉系統選型能力的培養；其次，應優化實驗教學內容；第三，強化學生專業技能的培養；第四，引導學生積極開展科技創新實踐活動。課程教學改革后，逐步構建了較為完整的課程教學體系，學生的實踐及創新能力顯著提升，專業技能顯著增強。

水土保持；灌溉排水工程學；教學改革

近年來，國家提出的“一帶一路”發展戰略為新疆社會經濟的快速發展提供了新的機遇，但同時，隨著能源、環保、交通、航運、水利、通訊、廣播、電視、防災減災、教育、衛生等涉及民生的基礎設施的大量開工建設[1]，使原本脆弱的綠洲生態系統退化嚴重，土地沙漠化加劇，生態環境惡化，社會經濟的發展面臨著巨大的挑戰。隨著社會對水土保持專業人才需求量的增大，新疆農業大學水利與土木工程學院積極整合師資力量與教學資源，在新疆率先開設了水土保持與荒漠化防治本科專業，并于2012年招收了第一屆學生，共42人。經過4年的系統學習，這一屆水土保持專業的學生全部按期完成學業，順利畢業，就業率達到了90%以上。除了4名學生考取了北京林業大學、陜西師范大學及本校的碩士研究生繼續深造外，其余絕大多數畢業生均奔赴全疆各地從事與水土保持相關的工作。

一、水土保持專業“灌溉排水工程學”課程教學現狀

新疆的建設項目經常位于戈壁荒漠等生態脆弱區，對生態環境破壞大，且恢復困難[2]。作為重要的水土保持防治措施之一的植物措施在該地區建設項目中經常被采用[3]，通過造林種草實現增加植被覆蓋率，維護和提高土地生產力，最大程度地減少水土流失。由于新疆地處內陸，氣候干旱少雨，植被需水主要依靠灌溉供給，植物措施中配套的灌溉系統規劃設計與管理就顯得尤為重要。因此，“灌溉排水工程學”成為了以新疆為代表的西北干旱區水土保持專業重要的專業選修課程之一。

在新疆農業大學，“灌溉排水工程學”主要為農業水利工程、水利水電工程、水利水電工程管理、水文與水資源工程及水土保持與荒漠化防治專業5個涉水專業開設，均為52個學時；其中理論教學46學時，試驗教學6學時。根據新疆實際的情況，“灌溉排水工程學”開設了3個教學實驗：渠道模型實驗、滴灌帶灌水均勻度及制造偏差測定實驗、明溝排水實驗。教學大綱要求該課程教學均在第7學期完成。其中，作為專業必修課的農業水利工程專業安排有2周的課程設計，主要進行灌區灌排工程規劃及灌排渠系設計。而作為專業選修課的其他4個專業，除水土保持專業設有1.5周的課程設計外，其他3個專業僅安排了52學時的教學，未開設課程設計，課程教學均分專業開展。

水土保持專業的“灌溉排水工程學”課程選擇了汪志農教授主編的《灌溉排水工程學》第2版作為教材，并將其中的第1章農田灌溉原理、第2章灌水方法與技術、第3章灌溉系統規劃設計、第4章灌溉管道系統、第6章排水原理、第7章農田排水技術、第8章明溝排水系統規劃設計作為教學的主要內容。重點介紹了農田灌溉原理、噴灌、微灌工程規劃設計、灌區規劃及渠道規劃設計，而對灌溉管道系統及排水原理、排水系統規劃設計僅做了簡單介紹，不作為重點。此外，水土保持專業的“灌溉排水工程學”課程增加了1.5周的課程設計，同時對課程設計內容也進行了調整。針對水土保持專業所涉及的工程建設項目中與灌溉相關的植物措施往往都呈點狀或帶狀分布，且植物措施中的林草措施多采用滴灌、微噴灌或小管出流等作為主要配套的灌溉技術的特點，確定了課程設計內容為滴灌工程設計，設計的作物種類涵蓋了新疆主要農作物和特色果樹，如棉花、小麥、玉米、番茄、紅棗、核桃等。課程設計內容的改變，可以使學生充分理解滴灌設計的基本思路，依據作物栽培模式選擇適宜的灌水技術，進而確定每種灌水技術所對應的灌水技術參數，在此基礎上進行管網的水力學設計，完成配套灌溉措施的規劃設計任務。

二、水土保持專業“灌溉排水工程學”課程教學的特點

“灌溉排水工程學”是農業工程類農業水利工程專業的一門必修專業課，也是其他涉水專業的必修課程或輔助課程?！肮喔扰潘こ虒W”課程實踐性較強，主要是使學生了解和掌握灌溉與排水的基本原理及其主要技術，學習灌排系統的規劃、設計方法以及灌排工程管理的基本知識和方法，為學生畢業后從事與灌溉排水相關的水利工程規劃設計、施工與管理打下堅實的基礎[4]。由于專業的差異，水土保持專業“灌溉排水工程學”課程教學有其自身的特點。

(一)課程教學的重點有別于其他專業

農業水利工程專業的“灌溉排水工程學”課程教學的重點是灌區規劃及灌排渠系統規劃設計，而在水土保持專業“灌溉排水工程學”課程教學中卻不做過高要求。因為水土保持工程項目中植物措施配套灌溉系統多采用噴灌、微灌和低壓管道灌，因此，水土保持專業“灌溉排水工程學”課程教學的重點是噴灌、微灌系統的規劃設計。以微灌系統規劃設計教學為例，水土保持專業講授的課程內容包括灌溉系統規模的確定，各級灌溉管道的鋪設長度、管徑、水頭損失等參數的具體計算方法等，涉及了“節水灌溉技術”課程的部分知識。因此，水土保持專業“灌溉排水工程學”課程教學內容已經超越了農業水利工程專業“灌溉排水工程學”課程的教學范疇。在課程設計環節，水土保持專業側重于微灌系統的規劃設計方法的訓練，如系統選型、管網布置、系統水力學計算等，而農業水利工程專業則側重于灌區規劃、灌排渠系統規劃設計方面的能力培養。

(二)注重培養學生的灌溉系統選型能力

灌溉排水工程學研究的主要對象均為灌區內的條田，面積相對集中，且灌溉系統多為固定式滴灌系統。因此，在傳統的水土保持專業“灌溉排水工程學”課程教學中僅以固定式滴灌系統作為重點，簡單介紹移動式、半固定式滴灌系統，對灌溉系統的選型并未做過多的介紹。但近年來各地土地經營模式不斷轉變，土地流轉速度加快，灌溉系統逐漸向規?；?、標準化發展[5]，若仍采取傳統的教學內容，將會導致學生選型能力的弱化。如水土保持專業所涉及生產建設項目中的線性工程——道路、鐵路、渠道等兩側的植物措施，多呈現窄長型分布，若忽略了灌溉系統的選型，直接將灌溉配套措施設計成固定式滴灌系統，那么，灌溉系統的干管或分干管會很長，水頭損失偏大，首部需要的揚程較大，最終導致灌溉系統運行成本高；如果分段設計成若干個系統，灌溉系統造價就會偏高，而《中華人民共和國水土保持法》規定，經水行政部門審核并批準后的水土保持方案必須要實施，否則整個建設項目不能通過工程項目驗收。上述兩種情況均會造成方案實施困難。基于上述情況，水土保持專業對灌溉系統的合理選型要求更高，因此，教師在進行水土保持專業“灌溉排水工程學”課程教學時應注重加強學生選型能力的培養。

(三)注重培養學生的灌溉管網布置能力

傳統的滴灌系統規劃設計在進行灌溉管網布置時，毛管通常沿著種植行向布置，支管垂直于毛管，分干管又垂直于支管，干管垂直于分干管，干管通常布置在條田上端，見圖1(a)，因此管網布設形式相對單一，只要求設計人員能夠根據作物種植行向，依次布置各級管網即可。但是，在水土保持方案中典型的線狀工程，見圖1(b)，兩側植被灌溉系統的管網布置，形式相對較多：如布置形式一，首部設置在兩側的中間位置，設置干管+支管+毛管三級管道，支管兩側供水；布置形式二，首部設置在一側，設置干管+支管+毛管三級管道，支管單項供水；布置形式三，首部設置在一側，設置干管+分干管+支管+毛管四級管道，干管穿越線狀工程(渠道或道路)后接分干管，其他管網的布設形式可采用布置形式一或二。通過比較可以發現，水土保持方案的線狀工程兩側植被灌溉系統的管網布設形式比大田滴灌工程的管網布設形式更多，同時管網布設還要考慮林草種植模式、施工條件等因素的限制。因此，水土保持專業“灌溉排水工程學”課程應更加注重學生灌溉管網布置能力的培養。

圖1 灌溉工程管網布置示意圖

三、水土保持專業“灌溉排水工程學”課程教學改革的措施

(一)加強灌溉系統選型能力的培養

由于前期“灌溉排水工程學”課程教學忽略了灌溉系統選型方面的訓練，學生在進行圖1(b)中線狀工程灌溉系統設計時，絕大多數選擇了采用固定式滴灌，雖然技術上可行，但經濟上并不是最優。因此，應加強學生灌溉系統選型能力的培養，使學生在進行配套灌溉系統的規劃設計時，能夠依據工程實際情況合理地進行灌溉系統選型，真正做到“技術可行、經濟合理”。

(二)優化實驗教學內容

由于水土保持專業是新疆農業大學新增設的專業，實驗教學內容還未完善，實驗教學環節的設計針對性不強，因此有必要對實驗教學內容進行優化。在實驗教學中，筆者保留了現有課程實驗中的“滴灌帶灌水均勻度及制造偏差測定的實驗”，去掉了針對性不強的實驗，同時借助農業水利工程重點實驗室的人才及設備優勢，引進或自主研發實驗設備，開設了“土壤入滲”及“坡面產流”兩個與水土保持專業密切相關的實驗。這些實驗一方面可以加深學生對滴灌系統滴頭流量選擇、合理確定微噴灌噴灑強度等技術參數方面的感性認識；另一方面，通過與其專業密切相關的實驗，提高學生分析、解決問題能力及動手能力[6]。

(三)強化學生的專業技能

在實際教學中，筆者已經將“灌溉排水工程學”課程設計內容由原來的灌區規劃及灌溉渠系統規劃設計改為了滴灌工程規劃設計，使學生較為系統地掌握了滴灌工程的設計方法，但滴灌工程設計仍然局限于大田滴灌工程。因為大田滴灌工程地塊相對集中、地面坡度較小，與水土保持專業所涉及的水土保持方案中的灌溉系統還有一定出入。因此，筆者在水土保持專業“灌溉排水工程學”的課程設計環節，增加了開發建設項目(如堤防工程、道路工程)，生產建設項目(如礦山)及坡面治理項目的灌溉系統規劃設計內容，從而使課程教學與實際生產緊密結合，進一步強化了學生的專業技能。

(四)引導學生積極開展科技創新實踐活動

水土保持專業“灌溉排水工程學”課程的大部分教師或多或少都承擔著一些與水土保持相關的科研和技術咨詢工作。任課教師在進行科研的同時，利用學校大學生科技創新項目的資金支持，積極引導學有余力的學生開展科技創新實踐活動，將課堂教學延伸至生產與科研實踐的第一線[7]。學生通過參與科技創新實踐活動，將理論知識和創新實踐有機地聯系在一起，不僅激發了學習興趣，同時也提升了科技創新能力，增強了學生的使命感和社會責任感。

四、水土保持專業“灌溉排水工程學”課程教學改革的成效

通過改革，完善了水土保持專業“灌溉排水工程學”課程的理論與實踐教學內容，逐步構建了較為完整的課程教學體系。同時，學生對“灌溉排水工程學”課程的學習興趣也在逐漸增加，實踐與創新能力得到顯著提升。目前，水土保持專業2013級2班34人中有15名學生參加了3項新疆農業大學的大學生創新項目，參加人數接近全班總人數的44.1%。在就業方面，通過有針對性的專項訓練，學生的專業技能得到顯著增強。從目前的就業形勢判斷，水土保持專業2017屆畢業生的就業率可達95%左右。

[1] 畢海濱.“一路一帶”背景下新疆基礎設施建設研究[J].合作經濟與科技，2015(12)：26-28.

[2] 楊衡，洪傳勛，馬英武，等.新疆公路工程建設中的水土流失危害及水土保持防治措施的探討——以S236公路為例[J].新疆水利，2010(4)：14-16.

[3] 王秀茹.水土保持工程學[M].北京：中國林業出版社，2009：59-63.

[4] 汪志農.灌溉排水工程學[M].北京：中國農業出版社，2010：1-9.[5] 焉耆回族自治縣人民政府.高效節水向標準化、規范化現代農業邁出新步伐[J].新疆水利，2012(3)：65-67.

[6] 高恵嫣，楊路華，石志建.“灌溉排水工程學”課程教學改革探索[J].河北農業大學學報(農林教育版)，2013，15(2)：78-81.

[7] 孫三民，安巧霞.“灌溉排水工程學”課程教學改革與實踐[J].中國電力教育，2014(6)：90-91.

(責任編輯 王 偉)

新疆農業大學校級教學改革項目“農業水利工程專業卓越農林人才計劃教學方法研究與綜合素質培養研究”，項目編號201509005；“農業水利工程專業生產實習模式改革及畢業設計選題開發研究”，項目編號201509101。