工科院校水文與水資源工程專業本科生實驗教學改革思考

王雪妮 張雷克

摘? ? 要：針對太原理工大學水文與水資源工程專業核心主干課程之一——“水信息技術”課程實驗教學環節存在的問題，以培養學生動腦思考、加強動手能力和樹立創新精神為目標，從提升實驗教學地位、增加實驗教學學時、凸顯實驗報告思想性、革新實驗教學考核考評機制、優化實驗教學內容以及完善實驗隊伍建設等幾個方面介紹了該課程未來實驗教學改革的方法與策略，以期為開展該課程及相關課程實驗教學的工科院校提供參考。

關鍵詞：水文與水資源工程;水信息技術;實驗教學;教學改革

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2019）06-0049-03

黨的十九大報告指出，教育強國的建設是實現中華民族偉大復興的重要基礎工程[1]。高等學校是培養未來社會建設人才的重要基地，而高校實驗教學作為高等教育的重要組成部分，承擔著提高學生實踐能力和培養學生創新精神的任務。相比于課堂教學，實驗教學一直都是高校專業實踐教學中的薄弱環節，學生動手能力不足、缺乏創造性思維已成為一種普遍現象。隨著社會經濟的快速發展，行業競爭愈發激烈，社會及用人單位對大學生實際操作、解決具體工程問題的能力要求不斷提高。在面對畢業生人數逐年增加，就業壓力越來越大的嚴峻形勢下，提高教學質量、培養學生創新能力，從而提升學生的核心競爭力以適應日益變換的工作環境和工作壓力，成為亟待解決的、新時期新形勢下高等教育質量工程的重要議題。其中，實驗教學無疑扮演著舉足輕重的角色，實驗教學工作水平的高低，也是反映一所高校教學、科研、管理及學生等綜合水平的重要標志[2]。

“水信息技術”是太原理工大學水利科學與工程學院水文與水資源工程專業開設的一門專業核心主干課程，與工程實際密切結合，對實踐性的要求非常高。其實驗數量（4個）和實驗內容（降水觀測、蒸發觀測、水位觀測、流量觀測）在水文與水資源工程專業所有專業課程中都是相對較多的。筆者在過去承擔相關理論和實踐教學的過程中發現，學生對該門課程的實驗學習普遍存在重視程度不夠、動手機會有限、實驗報告千篇一律的情況，而實驗考核方式滯后以及實驗教師數量不足則進一步制約了實驗教學的發展。對此，太原理工大學在2017年設立了“基于專業認知提升和工程實踐能力培養的‘水信息技術課程改革探索”本科生教學改革項目，筆者結合自身對該門課程實踐教學的理解，對現階段課程在實驗教學方面存在的問題予以闡述，就如何對實驗內容、方法及考核等進行改革提出一些建議，以期形成適合本專業本課程的實驗教學教改思路，最終達成教學改革項目保質保量完成的目標。

一、當前“水信息技術”課程實驗教學存在的問題

（一）學生對實驗教學重視程度不夠，實驗教學地位偏低

實驗教學是培養學生實踐能力和綜合創新能力的重要環節，但同其他大部分專業課程一樣，“水信息技術”的實驗教學環節長期以來一直被定位于輔助位置，在實際教學過程中未得到實質性重視。“重理論、輕實踐”的現象使學生在課程學習過程中參與度不夠，難以調動學生對掌握專業知識的積極性，同時也在剝離原本同屬一體的“理論+實驗”課程固有屬性，使二者之間的差異愈發明顯。

（二）實驗學時偏少，學生動手機會相對有限

“水信息技術”課程實驗涉及從降水、蒸發到流量觀測等一系列系統且較為復雜的內容，在僅為8個學時的實驗時間內，教師要求學生掌握水文要素的采集和數據分析處理方法，以及水信息數據管理技術等，這已有相當的難度，再加上學生數量較多（通常為3班90人），很難保證每一位學生都能夠獲得親自動手操作的機會。較為常見的情況是小組內一到兩位成員承擔主要任務，其他人記錄或僅僅等待實驗結果。演示實驗甚至出現多人圍繞在實驗臺周圍，只看不思考，其效果可想而知。

（三）實驗報告形式化問題突出，個人觀點或思考缺失

受長期應試教育的影響，學生對于處理具有標準答案的選擇題、計算題顯得輕車熟路，但涉及需要加入個人思考和觀點的論述類問題，通常卻不知如何下手。目前，我國高校尚未形成較為統一規范的關于如何培養學生撰寫實驗報告的指導意見或說明，在數量相對有限的實驗教材中提出的實驗報告要求也通常比較籠統。實驗教師對實驗報告內容更多強調的是數據的準確性、格式的規范性和美觀性，至于實驗過程遇到的問題和實驗結果分析討論則成了次要問題。本課程所涉及的四個實驗類型均為驗證性實驗，學生依據教師的指導完成實驗，取得實驗數據，并簡單給出數據分析結果。一旦實驗結果與其他學生得到的結果或者教師給出的參考結果相差較大，甚至由于操作不當等無法獲得實驗結果時，學生便直接修改實驗數據，未經思考請教教師成為了一種習慣。少有人能夠靜心分析，總結失敗原因，探討問題所在，進而不斷改進實驗過程直至獲得滿意結果。為了獲得數據而做實驗，為了通過考核而寫報告，同一小組撰寫的報告數據相同，甚至結論分析也完全相同，內容形式千篇一律已成為了普遍現象，完全背離了檢驗科學理論或假設而進行實驗、撰寫實驗報告的初衷。

（四）實驗評價體系不完善，指向性和引導性較差

與理論考試相比，實驗成績在大多數高校的課程考核體系中僅占很小的比例甚至不計入最終成績，指揮棒的導向性在某種程度上造成了目前學生不重視做實驗，更不重視實驗成績的現狀。缺乏對實驗教學的尊重，同時缺少科學合理的考核測評體系已成為當前高校實驗教學的通病。目前考評多依據最終提交的實驗報告，而忽略了實驗過程中學生的實際表現。更為重要的是，許多高校的實驗課成績并不計入最終課程考核之中，在這種情況下，談及激發學生開展實驗的積極性、主動性和創造性只能是指導教師的一廂情愿。

（五）實驗內容相對陳舊，滯后于學科知識更新步伐

聯合國教科文組織研究結果表明，信息通信技術的發展極大加速了人類知識的更新速度，其更新周期已由18世紀的80—90年，19世紀至20世紀初的30年，20世紀末的5—8年，極速縮減至如今的2—3年。受傳統觀念制約及實驗教材出版周期的限制，課堂上傳授的知識極有可能在學生尚未踏入社會之時便已經被更新了。從當前的實驗教學內容來看，以知識的傳授、實驗原理的介紹和實驗步驟的掌握為主，對實驗教學相關專業前沿知識的探索與研究尚未達到廣泛認同，使之很難被納入整體課程教學體系。由于實驗內容未能及時反映本學科領域較先進的成果，在保持現狀、不重視改變的情況下，培養出能夠適應市場競爭要求，且富有扎實理論功底、強烈競爭意識和卓越創新精神的高素質人才只能停留在理論設想階段。

（六）實驗人才隊伍不穩，高素質實驗人員存在缺口

“如果說我看得比別人更遠些，那是因為我站在巨人的肩膀上?！薄ｎD。筆者認為，培養創造型人才的必要條件之一是擁有一定數量的具有高學識、創造性精神的教師對學生進行指導。遺憾的是，受傳統教育思維影響，實驗教學被視作理論教學的輔助，長期以來，實驗教師和相關技術人員也被視為“輔助”人員，選材或招聘條件的相對寬松導致相關從業教師的學歷、教學水平普遍不高，其地位、收入和晉升空間與專職教師相比存在一定差距。許多博士畢業生甚至是碩士生也不愿意到實驗室工作，即使是通過自身努力后續獲得高學歷的實驗室工作人員也在謀求其他出路。缺少足夠數量的高學歷、高水平的實驗教師則限制了實驗教學水平的上限，而實驗隊伍不穩則進一步拉低了本就脆弱的基底下限。

二、“水信息技術”課程實驗教學改革建議

（一）實驗教學與理論教學掛鉤，二者形成有機統一整體

從相對功利性或逐利性的角度而言，學生只有將實驗課學習與理論課學習緊密聯系起來，甚至會對后者形成影響的情況下，學生才會收起輕視之心，將精力投入到實驗環節。在此方面，西南大學的做法值得借鑒[3]，對于非獨立開設的實驗課程，學生最終可以參加理論考試的前提是實驗考核成績必須在合格以上。筆者建議太原理工大學水利科學與工程學院可在未來適當契機，一方面效仿西南大學的做法，將“水信息技術”理論與實踐課程教學相互掛鉤，以理論考核測評引導實驗環節學習;

另一方面可從學院抽調富有豐富理論和實踐教學經驗的老教師進一步完善現有教學督導團隊，重點從健全學院本科生實驗教學質量管理和監控體系，規范實驗教學活動、深化實驗教學改革等方面入手，對實驗教學的實際運行情況予以監督管理，從而提高實驗教學質量。

（二）適當增加實驗學時，重點實驗區別對待

“水信息技術”課程中雨量觀測和蒸發觀測實驗原計劃學時分別為兩小時，如能將其增加到4—5小時，不僅可以基本確保每一位學生都能夠獲得親自動手操作各個實驗的機會，更為重要的是，實驗指導教師還可以將觀測儀器的布設及安裝方法添加其中，從而令學生更加全面地掌握雨量及蒸發觀測的整個過程。此外，流量觀測實驗屬于“水信息技術”課程4門實驗中的重點，在兩小時的實驗中學生幾乎不可能洞悉流量觀測所包含的原理及其在未來工作學習中可能發揮的作用。即便將其增至6小時，學生也很難通過實驗室環境對其形成足夠的感性認識。鑒于此，筆者建議將該實驗拓展至1天的實習，在足夠時間和外部環境保證前提下，通過對流量計算原理、測流斷面選取及斷面測點布設的系統學習及操作，學生可以對流量觀測產生更貼近于實際水文與水資源工程的理解和認識，從而促進其對未來相關專業知識學習廣度和深度的把握。

（三）注重實驗報告科學性，彰顯實驗分析思想性

如實記錄實驗數據、描述實驗現象，培養學生實事求是的科學態度是實驗教學的基本理念。實驗報告首先要反映出學生是否具有嚴謹科學的實驗態度，指導教師可以從數據的測量、處理及分析等過程予以了解。此外，指導教師應積極鼓勵學生對實驗現象、實驗結果及實驗操作過程中存在的問題進行思考，通過總結失敗原因，為最終取得理想實驗結果奠定基礎，同時也為其他同學提供借鑒。相比于客觀冰冷的數字和圖表，具有個人思想和見解的感性體會更應值得提倡，即便學生可能存在觀點或想法上的錯誤，但積極態度及獨立思考意識無論在何種情況下都應予以肯定。

（四）完善實驗教學考核考評體系，凸顯實驗教學

在總評中的地位實驗教學的考核方法對學生學習態度、動機和付出程度具有重要導向作用，必須給予足夠重視。筆者認為，將實驗教學與理論教學考評融合到一起可從兩方面入手：（1）在理論考試環節增加實驗基本理論學習測試部分。依據相關教學大綱要求，從實驗原理理解、儀器裝置構成、設備操作使用、數據分析處理等方面對學生進行測評。（2）大幅提高實驗成績在總成績中的比例。如“水信息技術”原本總評成績分配比例為：理論考試（80%）+平時成績（10%）+實驗成績（10%）。如能將實驗環節的比重增至30%—40%，無疑會提升實驗教學在學生心目中的地位。（3）實驗成績由現場實驗表現和后期實驗報告兩部分構成。實驗課的主要目的是鍛煉學生的動手能力，創新能力，促進學生對專業知識的深入理解?；趯W生在實驗課堂上的積極性及動手表現，給出實驗課堂分數，可提高學生在實驗環節的參與度和重視度。

（五）優化實驗內容，加快知識更迭速度

傳統實驗教學形態傳授的知識很可能給學生在未來從事相關實踐技術工作時帶來一定的困難和挑戰。一方面，有必要根據當前社會發展的最新態勢及用人單位對畢業生動手能力提出的要求，對高校實驗教學形態進行變革，從提高學生獲取知識、掌握原理、邁向應用的角度出發，積極優化實驗內容，刪除一些已無法適應時代潮流、固守陳規的部分;另一方面，水利學科更新發展速度近年來較快，大量與工程實際密切相關的科技成果大量涌現，如獲國家科技進步一等獎的“生態節水型灌區建設關鍵技術及應用”、獲大禹水利科學技術特等獎的“城市河網水環境提升理論技術創新與應用”等。如實驗環節中能夠合理增加相關內容的介紹，使學生了解國內外行業最新發展動態，令學生的知識汲取始終處于前端水平，同時結合實際情況增設部分研究性實驗，將十分有助于培養學生的基礎科技技能，進而塑造一批具有“知識+思想+能力”特質的復合型人才，從容應對各項挑戰。

（六）夯實實驗教學隊伍基礎，提升實驗人員業務水平

2018年《中共中央國務院關于全面深化新時代教師隊伍建設改革的意見》中明確指出[4]，教師是教育發展的第一資源，是民族振興的重要基石。要改變當前國內高校實驗教學處于薄弱地位的現狀，縮短與理論教學的差距，加強實驗教師隊伍建設、穩定內部成員心態，提高實驗人員總體素質已成為一種必然趨勢。以筆者所見，在待遇方面高校應盡可能做到理論課教師與實驗教師同酬，并體現多勞多得，優勞優酬的原則;在學歷方面應加強實驗教師的進修、深造，鼓勵其參與教學獎項申報并從政策方面予以適度傾斜。職務薪資與學術地位的雙重保障既能夠穩定實驗教學隊伍基礎，也能夠提升實驗人員的總體素質。在積極正向的良好氛圍中，將極有可能出現具有扎實專業基礎、富有創造力、想象力和責任感的實驗教師，其輸出的教育信息可更好地激發學生思維，使其迸發充滿激情的創造性火花，最終實現培養創新型人才的目標。

三、結論

高校實驗教學改革涉及因素眾多，政策支持、領導重視、教師投入、學生配合缺一不可。改革不會一蹴而就，更新教育理念也非一朝一夕所能實現。面向新的歷史時代，全面貫徹黨的教育方針，立足于服務國家戰略需求，堅持改革、堅持創新，從而使高校實驗教學緊跟時代潮流。依托“水信息技術”課程改革，我們也希望經過不懈的探索，不斷更新實驗教學理念，最終培養出更多具有實踐能力、創新精神并適合社會實際需要的優秀水文與水資源工程專業人才。

參考文獻：

[1]新華社.十九大報告全文《決勝全面建成小康社會 奪取新時代中國特色社會主義偉大勝利》[EB/OL].（2017-10-18）[2017-10-18].https：//www.sohu.com/a/198676567_407270.

[2]鐘桂輝，劉曙光，匡翠萍，等.港航工程模型實驗教學改革的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2011，（1）.

[3]田紅.高校實驗教學存在的問題與對策[J].實驗科學與技術，2014，（1）.

[4]中共中央 國務院關于全面深化新時代教師隊伍建設改革的意見[EB/OL].（2018-01-31）[2018-08-26].http：//www.xinhuanet.com/politics/2018-01/31/c_1122349513.htm.