水利工程認識實習教學研究與實踐
——以任務(wù)驅(qū)動教學模式為視角

肖柏青

（安徽理工大學 地球與環(huán)境學院，安徽 淮南232001）

水利工程認識實習是水利類專業(yè)本科教學的重要環(huán)節(jié)，是完善學生知識體系，并將課堂理論轉(zhuǎn)化為應(yīng)用實踐的重要過程［1］。安徽理工大學水文與水資源工程專業(yè)在第四學期最后幾周安排了2周的水利工程認識實習，該實習是該專業(yè)學生在學完“水文學原理”、“水力學”和“水利工程概論”等專業(yè)基礎(chǔ)課后開展的一次野外實踐教學，目的是通過該實習提高學生對水利和水文專業(yè)領(lǐng)域的認識，增強學生的創(chuàng)新實踐能力。它既是對已學的課堂理論知識學習的補充、深化和檢驗，也為將要學的“水文預(yù)報”、“水文水利計算”和“水信息技術(shù)”等專業(yè)核心課程提供必要的感性認識和前期準備，為后期的專業(yè)理論學習打下良好的基礎(chǔ)，還能培養(yǎng)學生綜合運用所學的專業(yè)知識和基本技能分析和解決實際問題的能力，因此，該實習是水文與水資源工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)計劃中重要的教學環(huán)節(jié)，高質(zhì)量完成本次實習教學，對提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義［2］。

一、面臨的困境

目前，國內(nèi)高校水利類專業(yè)在開展水利工程認識實習和專業(yè)認識實習時普遍采用實習基地參觀、教師或工作人員講解介紹的教學形式［3］。這種認識實習教學模式對指導(dǎo)教師來說容易組織實施，學生也容易完成實習報告，然而這種實習模式，學生在實習時是走馬觀花，難以將看到的水利工程與所學的專業(yè)知識聯(lián)系起來，教學效果大打折扣；另一方面，實習單位現(xiàn)場講解的工作人員不了解學生的理論基礎(chǔ)，也不清楚不同專業(yè)學生的學習側(cè)重方向，導(dǎo)致學生經(jīng)常對講解內(nèi)容不能理解，或是講解的內(nèi)容對該專業(yè)學生的知識體系沒有多大用處。實習時相當一部分學生抱著戶外旅游的心態(tài)參觀多個水利工程，記錄了一些零散的數(shù)據(jù)，然后回到學校東抄西拼完成實習報告。這樣的實習讓學生只是看到了各種水利工程的外觀，沒有真正發(fā)揮水利工程認識實習在水文與水資源工程專業(yè)教育中的作用，也不能較好地培養(yǎng)該專業(yè)學生的工程實踐能力。因此，水利工程認識實習中走馬觀花式實習形式已不能滿足高質(zhì)量水文人才培養(yǎng)的要求，亟需深化教學改革，積極探索新的實習教學模式［4］。

二、任務(wù)驅(qū)動教學模式的教學設(shè)計

課堂教學是為學生構(gòu)建專業(yè)理論的知識框架，實踐教學則是理論知識的應(yīng)用，兩者需要相互聯(lián)系，優(yōu)勢互補，才能更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力。任務(wù)驅(qū)動教學模式是一種以某個任務(wù)為中心展開學習，促使學生主動思考和運用理論知識解決任務(wù)的教學模式，該教學模式在一些實踐教學中被證實能夠有效提高教學質(zhì)量［5-6］。任務(wù)驅(qū)動教學模式能夠幫助學生增強對相關(guān)專業(yè)知識的理解和掌握，同時也給實習教學提出了新的要求。為了在水利工程認識實習中有效利用任務(wù)驅(qū)動教學模式，我們需要把握以下幾點原則。

（一）結(jié)合學生知識體系和專業(yè)培養(yǎng)目標，精心設(shè)計任務(wù)

水文與水資源工程專業(yè)學生需要解決水利工程中規(guī)劃、勘測、設(shè)計和管理等各個環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的水文水資源問題，因此針對該專業(yè)的水利工程認識實習不僅僅要了解某個水利工程的結(jié)構(gòu)特點，更關(guān)鍵的是要以水利工程為切入點訓練學生應(yīng)用專業(yè)知識解決實際問題的能力。根據(jù)學生已學的專業(yè)課程和將要學習的核心課程，設(shè)計多個任務(wù)，根據(jù)任務(wù)確定要去哪些水利工程或?qū)嵙暬亻_展實習教學活動。

（二）以解決實際問題為主線

在實習教學中強調(diào)實際問題與專業(yè)知識相結(jié)合，著力使學生系統(tǒng)地掌握任務(wù)涉及部分的基本原理、基本方法等基礎(chǔ)性知識并加強動手能力，達到學以致用的目的。在完成任務(wù)的過程中促使學生理解相關(guān)理論的工程應(yīng)用背景和適用條件，不斷開拓學生的視野和思路。

（三）堅持啟發(fā)式教學方法

專業(yè)課的課堂教學常常拋開實際問題，直接拿來概念，搭上公式和定律，追求建起一個漂亮的知識構(gòu)架。可是面對實際問題時，學生茫然，即使有的任務(wù)看起來很簡單，學生還是問題百出。為解決這一問題，我們注意加強小組分組討論及師生互動等環(huán)節(jié)，教師主導(dǎo)開展深入的討論，引導(dǎo)學生將某個任務(wù)分解成幾個子任務(wù)，使學生對解決任務(wù)的全過程有更為深入的思考和理解。

三、任務(wù)驅(qū)動教學模式的實施

下面以幾個實例介紹任務(wù)驅(qū)動教學模式在水利工程認識實習中的具體實施。

任務(wù)一：試從流域水量平衡原理出發(fā)確定老龍眼水庫是否存在地下泉水的匯入。

老龍眼水庫位于淮南市城區(qū)，是舜耕山半山腰上的一個小型水庫，面積約10萬平方米，水庫對應(yīng)的集水面積較小，水庫背靠的舜耕山風景區(qū)交通便利，適合學生徒步考察。該任務(wù)可分為以下幾個子任務(wù)：（1）實地考察水庫集水區(qū)的分水嶺位置，結(jié)合衛(wèi)星地圖量測計算該集水區(qū)的面積；（2）利用集水區(qū)面積、淮南市多年平均年降雨量、徑流系數(shù)、水庫面積等資料計算進入或流出水庫的降雨徑流量、蒸發(fā)損失量和滲漏損失量；（3）根據(jù)流域水量平衡原理估算地下泉水的匯入量。該任務(wù)需要學生理解和應(yīng)用“水文學原理”課程中的流域特征、坡地徑流和水量平衡等重要知識點，同時也為學生今后學習“水文預(yù)報”中的降雨徑流預(yù)報提供感性認識。

任務(wù)二：采用CAD繪制橫排頭樞紐工程的平面結(jié)構(gòu)圖。

橫排頭樞紐工程為淠史杭灌區(qū)淠河渠首，位于六安市裕安區(qū)，樞紐工程由進水閘、沖沙閘、溢流閘、土壩及船閘五部分組成，樞紐中各水工建筑物布置緊湊，便于量測。該任務(wù)包括現(xiàn)場測量和室內(nèi)繪圖兩部分，現(xiàn)場測量以平面測量為主，包括距離測量和平面角測量。為了限制誤差的累積和傳播，保證測圖的精度，先在測量區(qū)域選擇幾個控制點進行控制測量，再進行碎步測量，得到各個水工建筑物的平面尺寸和相對位置分布。室內(nèi)繪圖是采用CAD軟件將現(xiàn)場測量結(jié)果在電腦上繪制成圖，這部分任務(wù)主要是訓練學生在建立圖層、直線和圓弧的繪制、尺寸標注、圖框和標題欄的添加等方面的繪圖技巧。該任務(wù)既能幫助學生深刻認識各個水工建筑物的結(jié)構(gòu)特點及其在整個樞紐工程的作用，又能很好地訓練學生的動手測量能力和計算機制圖能力。

任務(wù)三：估算將軍山渡槽內(nèi)水流的水力坡度和水流流量。

將軍山渡槽地處江淮分水嶺之間，是淠史杭灌區(qū)杭淠分干渠與張母橋河的交叉建筑物，該渡槽全長894米，寬7米，是目前全國最長的渡槽。該任務(wù)需要學生在只有測量距離和時間的簡單工具條件下利用“水力學”所學知識來間接推求水流的水力坡度和流量。學生以5至6人為一個小組，每個小組進行內(nèi)部分工，在渡槽的上游斷面和下游斷面測量斷面水深和斷面面積，然后利用水面漂浮物采用浮標法測量渡槽水流的流速，再套用相關(guān)水力學公式計算出水流的水力坡度和流量。任務(wù)完成過程中相當一部分學生直接根據(jù)上、下游水深來計算水力坡度，指導(dǎo)教師對這一錯誤行為進行了及時糾正，并結(jié)合將軍山渡槽當場講解均勻流、漸變流、急流、緩流、水力坡度和糙率等重要概念在實際中的應(yīng)用，啟發(fā)學生理解水力學中要引入這些概念的原因。該任務(wù)既幫助學生提升了對“水力學”理論知識的理解，也為大三開設(shè)的“水信息技術(shù)”課程的學習打下了很好的鋪墊。

任務(wù)四：響洪甸水庫的壩高是如何確定的？

響洪甸水庫是淮河支流西淠河上的一座大型水庫，位于安徽省六安市金寨縣，水庫大壩是我國自行設(shè)計和施工的第一座等半徑同圓心混凝土重力拱壩，最大壩高87.5米。該任務(wù)幫助學生了解水文行業(yè)的核心業(yè)務(wù)，水文水利計算工作與水庫工程設(shè)計之間的關(guān)系。指導(dǎo)教師以水庫大壩高度的設(shè)計為引領(lǐng)，介紹壩高與水庫的設(shè)計洪水位之間關(guān)系，進而講解設(shè)計洪水位是如何得到的，重點介紹設(shè)計洪水位與流域降雨徑流之間的關(guān)系，然后引導(dǎo)學生在參觀中思考水庫設(shè)計洪水位、正常蓄水位等相關(guān)參數(shù)在壩頂高程、水庫溢洪道頂部高程等建筑物中的體現(xiàn)，要求學生自行查閱相關(guān)資料，完成該任務(wù)所提出的問題。該任務(wù)在體現(xiàn)“水利工程概論”課程有關(guān)知識的同時，從應(yīng)用的角度介紹了設(shè)計洪水位的概念，與后面的課程“水文水利計算”部分內(nèi)容相互呼應(yīng)，起到了很好的承上啟下的作用。

四、結(jié)語

提升實踐教學質(zhì)量是工科生培養(yǎng)的關(guān)鍵，水利認識實習是水文與水資源工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)的一個重要組成部分。經(jīng)過幾年的不斷探索和實踐，建立了針對這一實習的任務(wù)驅(qū)動教學模式，在實習過程中不僅要讓學生用眼看，還要學生動手測量和制圖，更需要學生動腦去思考解決問題，以學生為中心，使得學生課堂學到的“死”知識變成能夠應(yīng)用到工程實際的“活”知識。該教學模式極大地調(diào)動了學生的學習積極性，教學質(zhì)量得到了明顯的提升，在提高學生的專業(yè)能力和創(chuàng)新實踐能力等方面取得了良好的教學效果。