水資源系統規劃與管理課程建設與教學改革探索

李繼清 紀昌明

【摘 要】水資源系統規劃與管理是華北電力大學水利工程一級學科水文學及水資源專業的一門學位基礎課程，理論性很強且應用及其廣泛。課程內容不僅涉及到運籌學、系統科學、大系統多目標決策理論、經濟學、概率論等眾多基礎科學領域，同時也包括流域防洪規劃、水能系統規劃、城市供水、生態環境平衡、灌溉等規劃，以及運行管理等許多專業領域。在簡要介紹課程的基礎上，從水資源系統規劃與管理課程內容、教材選擇、教學課件制作、案例庫、師資隊伍建設等方面探討水資源系統規劃與管理課程體系建設，進而對教學內容和模式等進行教學改革探索，充分發揮該課程的學位基礎課程的重要作用。

【關鍵詞】水資源系統規劃與管理;教學內容;教學改革;案例庫，教學團隊

【中圖分類號】G642.0?????? 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）24-0022-01

隨著全球氣候變暖的加劇、社會經濟的發展和水資源供需矛盾的持續緊張，國際社會對水資源的合理規劃、利用與管理越來越重視。合理科學的水資源系統規劃與管理是解決水資源空間分布不均、時間分配不均及水環境水污染難題的重要手段，可為生態文明的發展、社會的進步和人民生活質量的提高提供堅實的基礎。《水資源系統規劃與管理》課程是華北電力大學（以下簡稱華電）水利工程一級學科碩士培養方案中的學位基礎課程，學位基礎課是建立合理的知識結構、打下堅實的專業理論基礎的必要前提[1]。學位基礎課程要體現出二級學科的要求和特色，同時可以拓寬基礎知識的交叉性和綜合性。華電自2004年開始恢復水電學科，2005年獲水利工程一級學科下的二級學科水文學及水資源專業的碩士學位授權，水資源系統規劃與管理課程至今已在13屆學生中開展教學。該課程涉及面廣，內容多，方法復雜，學習難度大，學生掌握起來比較困難，本文從華電研究生培養的基本要求出發，結合雙一流學科優質研究生課程建設以及十余年來的教學實踐和經驗，從課程內容、教材選擇、課件制作、案例庫以及教學團隊建設等方面總結《水資源系統規劃與管理》的課程體系建設，并進而對課程的教學方法和手段改革進行探索。

一、課程定位及簡介

一般來說，水利工程學科的相關專業本科階段會開設具有連接橋梁的重要課程——《水資源規劃與管理》，或《水資源利用與管理》、或《水資源開發利用規劃》，或《水資源評價與管理》等等[2]，研究生階段的《水資源系統規劃與管理》則是研究性課程，理論性和實踐性均較強，偏重于水資源系統方法，數學性較強，難度較大。課程目的是將系統分析的思想、概念、理論和方法應用于水資源系統的規劃、設計、施工、管理的實踐中，理論與應用相結合特點非常明顯，重點在于培養研究生的研究能力和創新思維，拓寬學生的研究視野，為未來從事科研工作奠定堅實的基礎。通過課程學習，使學生了解現代水文水資源的進展和國際前沿，能夠利用系統科學的理論和方法分析制定水資源合理開發、利用、保護和管理方案，以達到整體最優或最滿意的綜合效益。

二、課程體系建設

水資源系統規劃與管理課程總學時32學時，課程通過水資源系統規劃與管理的理論、模型等的介紹研討，展示水資源系統學科的進展，啟發學生研究思路，建立水資源系統的研究方法;同時，結合科研項目案例分析，提升研究生的分析、解決問題的能力，奠定專業研究基礎。水資源系統規劃與管理課程體系建設包括教學內容、教材選擇、課件制作、案例庫和師資隊伍建設等內容。

1.教學內容。

水資源系統規劃與管理課程聚焦水資源規劃與管理的一般原理、主要內容、基本方法和工作步驟，針對水資源的開發、利用和管理，應用數學方法予以建模分析。課程內容除基本概念與基礎理論外，均代表某一或多個研究方向，故該課程不但能拓寬知識面，而且對于加深專業理論和應用知識均具有重要的意義。主要包括基礎理論和新技術及科研應用，基礎理論包括線性規劃、非線性規劃、整數規劃、動態規劃、目標規劃等方面的知識，新技術及科研應用則涵蓋了優化方法、模擬技術以及時間序列分析與模擬。

2.教材選擇。

結合授課內容和學科特點選取合適的教材。目前水資源系統規劃與管理課程選用的教材主要有：馮尚友編著的《水資源系統工程》、梅亞東主編《水資源規劃及管理》、董增川主編的《水資源系統分析》和尚松浩主編的《水資源系統分析方法及應用》[3-6]。以上教材各有特色，總體尚存在編著時間久，新理論新知識沒有及時更新，內容還不夠全面系統，實例分析不夠典型的缺點。實際教學中，將以上教材內容融會貫通，并參考其他有關專著，結合華電學科特點有選擇的確定教學內容。同時，結合教學團隊成員的科研項目，挑選相關內容作為工程應用案例，與教材的理論知識相結合，提高課程的教學效果。

3.課件制作。

課程教學伊始，教學文件基本是“教材+word文檔教案+PPT課件”的模式，這種模式的交互性、互動性較差。本次”雙一流”研究生優質課程建設課件制作部分采用了Adobe Presenter軟件，利用它可生成音視頻、動畫等效果，達到生動、形象的展示教學內容的目的。Adobe Presenter是一種創建電子教學內容和高質量多媒體演示文稿的軟件工具，它與PPT兼容性較強，可對PPT進行再次加工。同時，結合水資源系統規劃與管理課程的教學內容要求與經驗，也引進了近年來興起的“ 微課與慕課”，將課程的重點和難點[7]，如“流域規劃與管理”、“防洪工程規劃”和“多目標決策分析”等內容，制作成相應的微課視頻，與課堂教學互補。

4.案例庫建設。

工程實際應用的支撐與推動是水資源系統規劃與管理發展的基礎，課程教學同樣需要工程實際案例。結合教學團隊的科研項目，建設了由長江支流漢江、金沙江干流以及深圳市水資源管理相關的南水北調中線工程、潘口水庫、小漩水庫、其宗水庫及其下游梯級水庫、溪洛渡、向家壩、三峽梯級水庫（群）、深圳市等相關科研項目組成的案例庫，涵蓋了水利、電力、城建等部門的水資源規劃開發、利用管理、電力調度、能源規劃、城市水源管理、風險分析等相關業務和研究內容，使學生在案例實踐學習過程中，主動學習并思考和解決遇到的實際問題。

5.師資隊伍。

高素質的教師隊伍是提高教學質量和促進教學改革的關鍵，鼓勵本課程任課教師深入及時地了解研究生專業知識的具體狀況。同時，任課教師也應時刻關注自身修養，力爭具有其所在學科專業深厚的理論基礎和與本學科交叉的廣博的知識，做到“教學相長”。后期將逐步建立團隊的合作機制，促進教學研討和教學經驗交流，提高團隊教師的教學水平，推進教學工作的傳、幫、帶，注重教師隊伍的梯隊建設，保證課程教學隊伍的可持續性。

三、課程教學改革

水資源系統規劃與管理課程教學改革，主要結合水文學及水資源二級學科的特點和學位基礎課程的重要性，嘗試靈活式教學形式，調動學生學習的積極性，啟發學生不僅具有綜合運用所學知識和現代工具進行水資源評價、規劃設計的能力，還要具有水資源系統分析、決策和初步研究的能力，并及時了解和追蹤新技術、新方法、新應用等科技前沿，更新和調整教學內容，進行教學方式及考核方法教學改革探索。

1.課程教學改革思路。

結合當前學科發展趨勢和最新的科研成果，全面了解本學科流派的沿革，并及時了解、掌握本學科前沿知識，對教學內容進行適當的更新和拓展，及時傳授新知識、新方法，加強現代數學及現代理論優化算法諸如遺傳算法、神經網絡、模擬退火、禁忌搜索等算法和耗散論、博弈論的介紹與應用，提高學生科研創新能力，拓寬學生知識面，使學生能夠及的了解學科研究動態與發展方向。同時，重點介紹與水資源系統規劃與管理密切相關的5項科研課題的實際案例，讓學生了解如何把理論知識與應用實踐聯系起來。另外，結合生源的專業背景和基礎及時調整課程的教學內容，每屆學生的教學側重點不同。此外，不同教師對不同理論與方法掌握的程度不同，因此，課程團隊授課發揮教學科研團隊的優勢，可以提高整體教學效果。

2.教學方式方法改革。

結合研究生教學的“研究型”特點積極開展教學方法改革，實現教學方法的“轉變”即課堂教學從傳統灌輸向探索性教學轉變，采用利用課程教學團隊的多人講授法、視頻教學法、專題討論法、案例示范法等多種方式方法，在課堂講授的基礎上，依托網絡教學平臺，將教學模式發展成為講授式、案例式、查閱式與小組研討式模式相結合的模式。

四、結語

針對水資源系統規劃與管理的教學內容和課程特點，本文總結了十余年的教學經驗，并進行了課程教學革嘗試，也取得了一些成效，但隨著新知識的不斷涌現、新理論的不斷提出、新技術的不斷更新，還需要在今后的教學中進一步改進和完善。后期將進一步總結教學經驗，繼續注重課程內容的系統性和前沿性，重視理論聯系實際，加強案例教學，豐富案例庫，培養學生在分析和解決水資源問題過程中能夠綜合考慮經濟、環境、法律、倫理、道德等影響因素的能力。

參考文獻

[1]粟曉玲.水資源系統分析研究生課程教學探索[J].黑龍江教育（高教研究與評估）2013，（2）：32-33.

[2]齊躍明，董貴明，張新霞，《水資源規劃與管理》課程現狀與改革創新實踐，西南師范大學學報（自然科學版），2015，40（6）：158-161.

[3]馮尚友.水資源系統工程[M].武漢：湖北科技出版社，1996.

教改項目：華北電力大學“雙一流”研究生優質課程《水資源系統規劃與管理》;教學名師培育計劃（第二期）。