“水土保持監測”課程教學改革探索

郭忠錄 王軍光 蔡崇法

(華中農業大學水土保持研究中心，武漢 430070)

水土保持監測是《中華人民共和國水土保持法》第五章監測和監督的重要內容。通過監測，掌握水土流失類型、危害、防治效果及其動態變化是水土流失預防、治理和監督執法的重要基礎手段，是踐行“綠水青山就是金山銀山”的重要舉措，是國家保護水土資源、建設生態文明、促進可持續發展的重要基礎[1]。

“水土保持監測”課程在生態狀況、環境質量、污染源監測等方面有實時信息傳導的優勢，可為多方面的信息獲取和保障條件提供穩定扎實的聯動基礎。在生態文明建設不斷推進的新時期，中央明確提出充分應用衛星遙感、無人機等高新技術，提高監測的立體化、自動化、智能化水平[2]。因此，為形成科學的水土保持監測體系，滿足社會和行業發展對人才的需求，筆者對“水土保持監測”課程教學進行了改革，以期進一步提升該課程的教學質量和人才培養質量。

一、“水土保持監測”課程教學的重要性

《全國水土保持規劃(2015-2030年)》明確要求：完善水土保持監測體系，推進信息化建設，加強跟蹤監測、督促檢查和考核評估。作為一門技術性、綜合性和實踐性很強的課程，“水土保持監測”是“氣象學”“水文水資源學”“水力學”“土壤學”“植物學”“土壤侵蝕原理”“地質地貌學”“水土保持工程學”“水土保持林學”“農地水土保持”“遙感”“地理信息系統”等課程的綜合應用課程，也是學生綜合多學科知識直接服務于生態文明建設至關重要的課程，具有鮮明的生產實踐意義[3]。

2011年3月1日實施的《中華人民共和國水土保持法》明確提出，縣級以上人民政府水行政主管部門應當加強水土保持監測工作，發揮水土保持監測工作在政府決策、經濟社會發展和社會公眾服務中的作用。而科技進步與經濟社會發展帶來行業發展的需求，又使“水土保持監測”課程在水土保持與荒漠化防治專業中的重要性不斷得到提升。特別是水利部深化落實“放管服”改革，完善“事中事后”監管制度，其中之一就是強化監測和監理。水土保持監測作為“事中”監管重要時段：編制水土保持方案報告書的項目，應依法開展水土保持監測工作，并實行水土保持監測的“綠黃紅”三色評價。這些均從不同層面明確了水土保持監測的法律地位和經費保障及社會需求，強化了“水土保持監測”課程在水土保持與荒漠化防治專業人才培養過程中的重要地位。

二、“水土保持監測”課程教學存在的問題

(一)教材內容與實際需求脫節

“水土保持監測”課程使用的教材主要有西北農林科技大學張廣軍和趙曉光[4]主編的國家級規劃教材《水土流失及荒漠化監測與評價》、水利部水土保持監測中心郭索彥[5]主編的《水土保持監測理論與方法》、李智廣[1，6]主編的《開發項目水土保持監測》和《水土保持監測》等。其中，《水土流失及荒漠化監測與評價》教材內容相對陳舊、可供學生操作的監測方法偏少，側重基礎理論知識、監測和預測評價方法等內容；《水土保持監測理論與方法》教材內容相對較廣，對水土保持理論知識和監測方法均有涉及，是一本水土保持監測從業人員廣泛使用的工具書，但作為高校教材，其內容顯得繁瑣；《開發項目水土保持監測》教材主要是針對生產建設項目編寫的，其內容范圍較窄，難以作為教材使用。2018年出版的中國水土保持學會組織編寫的水土保持行業從業人員培訓系列叢書之《水土保持監測》，系統地闡述了不同類型土壤侵蝕及防治措施監測的主要指標、方法、設施設備以及監測成果的形式和要求等內容，既包括了傳統的、成熟的監測技術和方法，又涉及了近年來理論和實踐創新的新技術和方法。但是，其一些章節的內容需要進一步細化，而不是簡單的介紹，比如新技術在水土保持監測中的應用等內容尚需完善。

(二)學時有限，嚴重影響學生學習效果

“水土保持監測”是一門理論和實踐結合十分密切的綜合性課程，要求學生理解和掌握理論知識的同時，更要學會如何應用水土保持專業知識、技術和方法解決實際問題，并在實踐中升華和應用[3，7]。隨著科學技術的不斷發展和行業融合，“水土保持監測”課程內容越來越豐富，包括坡面、小流域和區域監測，如不同侵蝕類型、水土流失危害、水土流失防治措施效果、水土保持生態建設工程監測、生產建設項目水土保持監測以及監測成果和監測網絡管理等內容。隨著高校教育改革的深入，華中農業大學“水土保持監測”課程學時存在不同程度的縮減，目前該課程共32個學時，既包括理論知識教學又包括實驗教學。教師要在有限的學時內開展教學活動，勢必導致該課程內容不能全面展開，而且知識的深度不夠。面對這樣的問題，授課教師只能將該課程部分內容讓學生課后自學，這一定程度上影響了學生完整、系統地學習該課程的知識，導致學生學習效果不佳。比如，“區域水土保持監測”制圖內容，學生只能在課后自主學習。

(三)教學經費和場地的限制導致學生實習效果不佳

“水土保持監測”課程的最大特點是實踐性和綜合性強，因此實習成為該課程教學的重要組成部分。但是由于教學經費的缺乏以及教學場地的限制，導致“水土保持監測”課程教學多呈現重理論、輕實踐的現象發生，使學生的實習效果不佳，極大地削弱了學生動手操作能力和分析問題能力的培養[8]，具體表現如下。

第一，校內實踐基地很少能開展水土保持監測實驗，開展的實驗主要為坡面監測，且多以土壤性質分析、人工模擬降雨、沖刷實驗為主；小流域水土保持監測實驗，如小流域卡口站監測實驗未能開展；風力侵蝕、重力侵蝕及混合侵蝕監測實驗亦未開展。在校外水土保持實習基地，實習以水土保持科技園、水土保持監測站點的參觀為主，沒有針對具體的監測方法和監測指標開展具體的檢測實習，嚴重影響了實踐教學的質量，導致學生實習效果不佳。

第二，在“水土保持監測”課程實驗教學過程中，由于部分儀器設備數量偏少，如激光微地貌掃描儀、三維激光掃描儀等，教師多以演示性實驗為主，導致學生動手操作機會少，不能很好地鍛煉學生的動手能力。另外，“水土保持監測”課程的一些儀器設備相對陳舊，學生對儀器設備的智能化感性認識不足，嚴重影響了學生學習興趣的提升。

三、“水土保持監測”課程教學改革的措施

(一)優化更新教學內容，滿足行業發展需求

在充分分析“水土保持監測”課程存在的不足的基礎上，立足新時期“水土保持監測”課程在水土保持與荒漠化防治專業培養中的重要地位，結合經濟和社會發展對行業人才培養的新要求，合理選取教材內容，將水土保持監測的新技術、新方法等知識補充到教學中，滿足行業發展的需求。

1.優化教學內容，突出重點知識

在充分考慮“水土保持監測”課程完整性的基礎上，結合學科發展特點，筆者對該課程進行了模塊化教學，將其分為水土保持監測基本知識和技術方法應用2個模塊。在水土保持監測基本知識模塊，重點講述徑流小區監測、小流域卡口站監測、風力侵蝕監測和水土保持措施監測等知識；在水土保持監測技術方法應用模塊，針對水土流失因子，重點講述生產建設項目水土保持監測、小流域和區域土壤侵蝕調查等技術方法。

2.更新教學內容，緊跟前沿發展

水土保持監測具有鮮明的生產實踐性，隨著科學技術和生產實踐的發展，水土保持監測的基本理論和監測方法將不斷推陳更新，因此筆者在“水土保持監測”課程教學過程中，引入了最新的科研成果。同時，根據水利部“水利工程補短板，水利行業強監管”的工作總基調，結合當前全國各省水土流失動態監測、生產建設項目水土保持“天地一體化”監管的需求，補充了高分遙感和無人機技術在水土保持監測中應用的相關知識內容。

(二)改進教學方法，提升教學質量

學分制教學模式是高等教育的一個趨勢，在總學分不變的前提下，擴大課程數量將導致單門課程學時不同程度的縮減。這種現象對教師的教學和學生的學習都提出了新的要求，如何在有效的學時內，保證課程的教學質量和學生的學習效果是教師面臨的新問題。而現代信息技術的發展為上述問題的解決提供了保障，因此筆者在“水土保持監測”課程教學過程中采用了如下教學方法開展教學活動。

1.融合“互聯網”技術，開展混合式教學

在以傳統課堂教學為中心的基礎上，筆者通過將部分內容制作成教學視頻短片，如野外人工模擬降雨、坡面徑流小區觀測、小流域卡口站觀測、侵蝕溝量測法、測釬法等內容，在QQ群分享給學生，同時發布學習任務和要求，讓學生自主學習。比如，在講述“生產建項設項目坡面土壤流失量監測方法”時，先通過“水土保持監測”課程QQ群推送視頻的同時，布置作業讓學生帶著問題提前預習，并不定時推送近期公布的水土保持監測規范及有關案例事件等知識。如此一來，學生帶著問題，有針對性地預習和查閱資料，開展課前線上提問、課上集中討論、課后交流互動的教學活動，使討論深度和交流范圍不斷擴展，提高了學生學習效率，加深了學生對學習內容的理解，也解決了課時受限的問題。

2.利用信息技術，開展體驗式教學

基于“水土保持監測”課程監測設備數量少、野外監測缺乏的現實，筆者借助虛擬現實技術，開展了輔助實踐教學。比如，利用國家虛擬仿真實驗教學項目共享平臺資源，筆者在該課程教學過程中采用福建師范大學亞熱帶森林生態水文過程綜合觀測虛擬仿真實驗平臺，讓學生進行模擬操作，獲取降雨量、土壤水分含量等數據，并以Excel文件形式保存到電腦上，以便學生對野外觀測有較為直觀的感受。

另外，筆者還借助網絡資源，將最新的監測儀器設備照片或視頻資料等展示給學生，使監測儀器設備具體化、形象化。比如，筆者給學生播放Ebee無人機野外測量視頻，并結合大疆精靈4型無人機的實際操作程序，讓學生了解不同類型無人機的特點等，使學生直觀地認識監測儀器的使用方法。此外，還邀請企事業單位一線從業人員在線講述“生產建設項目中水土保持信息化監管”內容，讓學生身臨其境地了解監管的主要內容、方法及常見的問題，以彌補教師實踐經驗的不足，提高了教學質量。

(三)強化實踐教學環節，提升學生理論聯系實際的能力

1.開展項目代訓、仿真式綜合實訓

依托校內教學實習基地，筆者在“水土保持監測”課程部分實驗的基礎上，以教師主持和參與的水土保持監測相關的科研和企事業單位項目等為實例，開展了項目代訓、仿真式綜合實訓教學。比如，長江流域和湖北省水土流失動態監測，城際鐵路、輸變電、房地產等生產建設項目中開展水土保持監測等項目綜合實訓教學，讓學生了解水土保持行業的需求和要求，使理論知識和實踐能力有效結合，形成“一體化”，為學生知識-能力-素質的綜合提高提供平臺和支撐，為后期參與生產實踐和科學研究活動打下堅實的基礎。

2.建立合作機制，拓展實習實訓基地

野外教學實習基地是推動學生將理論知識轉化為實踐經驗的有效平臺。針對當前高校校內教學實習基地和教學經費有限且短期難以完全扭轉的現實，華中農業大學與企事業單位合作，建立教學實習基地，如江西省德安水土保持生態科技示范園、湖北省黃岡市水土保持監測站、湖北省武漢市蔡甸區水土保持監測站等，開展實踐教學活動。這些單位的試驗場地較多，監測指標體系較為完善、設施設備自動化程度較高，可滿足“水土保持監測”課程實踐教學的需要，這在一定程度上解決了校內實習基地場地有限、設備短缺的問題。同時，通過現場教學，與水土保持科技示范園和水土保持監測站一線水土保持監測人員接觸，學生理論聯系實際的能力得到顯著提升。

水土保持監測是落實《中華人民共和國水土保持法》“三同時”制度、及時準確跟蹤生產建設項目水土保持方案落實情況的重要手段，是預防監督、綜合治理和生態修復工作的基礎。因此，華中農業大學積極與設計院、研究院及企業進行密切合作，建立了校企合作機制，為學生提供接觸參與水土保持監測、水土流失動態監測及監管等項目的機會。學生通過項目實訓，參觀、參與項目的施工，培養了其理論聯系實際的能力。同時，在實習過程中學生可以發現自己的不足之處，為以后的學習打下堅實的基礎。

四、“水土保持監測”課程教學改革的效果

(一)提高了理論知識教學的有效性

通過對“水土保持監測”課程理論知識的更新和充實，使該課程體系更加完善、更貼近于學生實際需求，見表1。一方面，筆者在“水土保持監測”課程教學中開展的模塊化教學，使教學內容層次性和邏輯性更強，有助于學生自主學習和知識的拓展，有利于實現以“以教師為中心”向“以學生為中心”教學模式的轉變。另一方面，結合最新的科研和生產實踐成果，更新教學內容，如增加的元素地球化學示蹤技術、三維激光掃描技術、大數據技術、無人機低空遙感技術等，保證了教學內容的先進性，激發了學生學習興趣，增強了學生學習的主觀能動性。同時，筆者借助互聯網技術和信息技術開展的水土保持監測項目實例展示和演示教學，增強了該課程課堂教學的趣味性，提高了教學效率和教學效果，師生課間和課下的互動頻次較以往更多。而且部分學生將“水土保持監測”課上教授的監測方法，如測釬法、侵蝕溝量測法、沉沙池法以及無人機低空遙感技術運用到了“水土保持方案編制與監測實習”課程的野外水土保持監測上，得到了實習單位的認可。

表1 “水土保持監測”課程教學改革措施及其效果

(二)強化了學生解決實際問題的能力

通過在國家級水土保持科技園和水土保持監測站實習及在企事業單位實訓，參與水土保持站徑流小區徑流泥沙觀測、湖北省和長江流域水土流失動態監測，以及高速鐵路、輸變電、風電、房地產等生產建設項目實地監測和報告的撰寫等工作，學生解決實際問題的能力明顯提高。一方面，學生能夠更清楚地理解“水土保持監測”課程的目的和意義，更好地完成教學大綱規定知識的學習任務；另一方面，與用人單位的直接對接，學生以親身經歷的方式了解水土保持行業需求和生產實踐的前沿動態，不僅提高了解決實際問題的能力，而且了解了自身的弱勢及未來學習的方向，增強了自身的就業競爭力。

通過與實習單位一線科研人員一起開展監測及監管工作、完成監測調查報告及季度監測報告撰寫等，學生不僅強化了自主學習能力、知識內化能力、學以致用融會貫通能力，而且還提高了寫作能力和溝通表達能力。同時，通過“水土保持監測”課程實習，學生對水土保持行業有了較為全面的認識，其專業自信心增強、獲得感和滿意度提高。

資助項目：華中農業大學2018年度課程思政示范建設項目“水土保持方案編制”，項目編號SZ2018069。