“雙一流”背景下農業水工程國家級實驗教學示范中心建設與實踐

羅 麗， 李志軍， 張 鑫， 胡笑濤

（西北農林科技大學，水利與建筑工程學院，農業水工程國家級實驗教學示范中心，陜西 楊凌 712100）

0 引 言

建設世界一流大學和一流學科（“雙一流”），是中共中央、國務院作出的重大戰略決策，也是繼“211 工程”和“985 工程”之后的又一國家戰略。雙一流學科的建設開啟了高等教育改革的新篇章［1-4］。一流實驗室特別是國家級實驗教學示范中心作為人才培養和科學研究的重要基地，其建設與管理是推進“雙一流”建設的重要支撐［5-7］。“雙一流”的建設，離不開一流實驗室的支撐［2］。

國家級實驗教學示范中心是高校實施實驗、教學、培養學生工程實踐能力和科研能力的重要國家級教學實驗基地［8-10］。農業水工程實驗教學中心具有悠久的歷史，始于1932 年近代著名水利專家李儀祉先生創辦的陜西水利專修班。2009 年11 月由教育部、財政部聯合批準建設農業水工程國家級實驗教學示范中心（以下簡稱“中心”），并于2012 年通過驗收。隨著高校教育改革的不斷深化，中心的建設仍需要保持與時俱進。因此，基于雙一流背景下，圍繞國家發展戰略（“一帶一路”建設、鄉村振興戰略和黃河流域生態保護和高質量發展）的需求，深化教育教學綜合改革與創新，已成為中心發展的必然選擇。

“雙一流”建設為實驗室特別是國家級實驗教學示范中心建設注入了新的內涵，也提出了更高的要求［11-13］。“雙一流”建設背景下，高校如何充分發揮國家級實驗教學示范中心作用，培養一流優秀人才，引領未來科學技術發展方向，是當前高校亟須解決的問題［14］。

1 農業水工程國家級實驗教學示范中心簡介

中心依托于西北農林科技大學水利與建筑工程學院，是現有涉及水利工程的9 個國家級實驗教學示范中心之一。中心由基礎教學實驗室和科研創新實驗室整合而成，包含國家級、省部級和校級教學及科研創新平臺（見圖1），涵蓋農業水工程、水利水電工程、土木工程、水資源與水環境工程、測量測繪工程、電氣工程等專業相關的教學和科研實驗室，結合學院校外的48個教學實踐地基，形成了工程實踐的教學支撐平臺。

圖1 農業水工程國家級實驗教學示范中心組成

截至2020 年底，中心實驗用房面積為12 796.6 m2，田間試驗場17.5 hm2，實驗儀器設備為4 261 臺／套，設備總值3 346.1 萬元；固定人員164 人，其中，具有博士學位的教師105 人（占固定人員比例的64.0%），教授及研究員39 人、副教授及副研究員85人、高級實驗師4 人，分別占相應固定人員比例的23.7%，51.8%和0.034%。“雙聘院士”1 人，“萬人計劃領軍人才”2 人，“千人計劃”1 人、“長江學者”1人、國家“百千萬人才工程”入選者1人、國家級優青1人、國家級青年千人2 人。中心規模化、綜合性的基礎實驗平臺和科研平臺，雄厚的師資力量，可為學士、碩士、博士及博士后完整的人才培養提供堅實的基礎。

2 中心實驗教學改革實踐

2.1 創新改革思路

實驗室教學有利于提高學生對專業知識的理解，提升學生的動手能力，鍛煉學生的獨立思維和科研能力，對于培養應用型高素質專業人才具有重要的現實意義。此外，實驗室教學水平進一步展示高校的辦學實力。

因此，中心對實驗教學進行了深入改革。通過樹立“厚基礎、強能力、重實踐、高素質”的人才培養理念，強化實驗實踐平臺建設，把高水平實驗教學隊伍的建設擺在突出地位。注重發揮農業水土工程學科優勢與特色，用學科科研優勢與工程實踐緊密結合來帶動實驗教學方法與內容的改革，積極探索開放式實驗教學的新模式。重視學生知識、能力、素質全面協調發展，強化動手能力、創新意識和創新能力培養。構建學生培養新模式與新機制，增大實驗教學學時比例，注重實驗教學、實踐教學、學生科技創新活動的銜接，提高學生創新能力。通過更新實驗教學項目和方法，鼓勵本科生進入科研實驗室學習，加大綜合性、設計性、創新性實驗項目比例。通過設立大學生創新基金、選拔優秀學生提前參與科研課題與工程項目的實驗研究，強化學生創新能力的培養。

2.2 創新性人才培養模式與改革

創新性人才培養是當今世界最重要的戰略資源，是進一步實現國家經濟發展、科技進步和國際競爭力提升的重要戰略舉措。因此，中心對大學生創新性人才培養模式進行改革規劃。擬通過基礎驗證性實驗，進一步理解、鞏固、強化所學的理論知識，培養學生扎實的實驗基本技能；通過綜合設計性實驗，培養學生動手能力和解決實際問題的能力；通過應用拓展性實驗，培養學生解決工程實際問題的能力；通過科研創新性實驗，培養學生創新意識、獨立工作能力、科研能力和綜合設計能力；最終達到“理論教學與實驗教學并重，工程實踐和科研創新結合，能力培養與素質教育一體”的人才培養模式（見圖2）。

圖2 中心創新性人才培養模式

中心確立了實驗教學改革規劃的目標。通過強化本科教學的中心地位，以科研和工程實踐的緊密結合來改革教學內容，推廣學生認知規律的教學方法，達到科研反哺教學的目的；同時，開展實驗教學研究，加強綜合性、設計性、創新性實驗比例，在實驗教學中更加重視工程實際應用項目，培養學生的實踐能力和科研創新能力。

2.3 規劃實驗教學改革方案

《高等學校本科教學質量與教學改革工程項目管理暫行辦法》（教高14 號）［15］文件指出：國家級實驗教學示范中心建設單位要加強建設，深化實驗教學改革，探索創新性實驗教學模式，凝練優質實驗教學資源，增強示范輻射能力，不斷開拓創新，為全國高等學校實驗教學提供示范。

2019 年以來，中心緊密結合我國西北地區國家發展戰略對本科生的實驗教學方案再次進行了改革規劃：通過搭建面向有關農業水工程5 個本科專業（農業水利、水及水電、水文及水資源、土木工程和能源與動力工程）的實驗實踐教學平臺，不斷完善基礎性實驗、綜合性設計性實驗、應用性實驗、科研性實驗；通過將工程實踐項目和科研性實驗項目、大學生科技創新項目密切結合，激發學生創新意識和創新能力，不斷完善校內、外實踐教學基地建設，重視大學生科技創新平臺建設；通過建立和完善學生評教、教學督導和實驗室檢查等教學質量監控體系，保證實驗教學質量不斷提高；加強實驗課教材、網絡課件和視頻課件建設的同時，適度開放實驗教學中心，創建資源共享。

2.4 改革特色與創新

實驗中心立足西北，緊密結合我國干旱半干旱地區所面臨的水資源短缺、節水灌溉與生態環境修復等重大問題，形成以農業水工程為特色的實驗教學改革與創新。

（1）創建切實可行的實驗教學模式。堅持本科教學工作的中心地位，牢固樹立“厚基礎、強能力、重實踐、高素質”的人才培養理念。構建理論教學與實驗教學并重，工程實踐和科研創新結合，能力培養與素質教育一體的人才培養模式。

（2）構建創新性人才實驗實踐的教學平臺。依托國家工程實驗室、工程技術研究中心、教育部、農業農村部重點實驗室等，形成了國內一流的農業水工程實驗教學示范平臺。

（3）科研促進教學，促進大學生創新能力的提高。利用中心承擔的縱向、橫向科研課題，踐行本科生導師制，吸引本科生參與科研和工程項目的實驗研究，在實踐中培養創新能力與精神；利用西北水利工程咨詢有限公司（甲級）等資質承擔工程和研究項目，吸納本科生參與工程實踐項目。培養學生創新意識、動手能力、實踐和科研能力，體現產學研緊密結合的辦學特色。

（4）建立野外實踐教學基地。在陜、甘、寧、新、蒙等省區，建立集教學、科研、工程實踐為一體的野外實踐教學基地，形成室內實驗與野外實習相結合的農業水工程實踐教學網絡。使學生了解農業、農村與農民問題，增強學生的服務“三農”的責任感，鍛煉學生克服困難，戰勝逆境的身心素質。

（5）結合農業特色，服務地方與兄弟院校。中心依托學校強大的農業科學基礎和處于西部干旱半干旱地區的地域優勢，加強農業節水、水資源優化配置和生態環境保護的實驗課程和實踐環節，形成農業、水利和西部生態環境問題結合的特色實驗體系。

通過接受全國、特別是西北各省區的兄弟農林院校相關專業的進修教師，或通過舉辦各類短訓班等形式，將中心實際辦學經驗向全國相關農業和水利院校進行推廣與輻射。普及科學知識，對全國、特別是地處西部干旱半干旱地區農業水工程建設、管理與發展起到重要的推動作用。

3 中心改革建設成效

3.1 積極服務本科實驗教學及人才培養

中心承擔水利與建筑工程學院等7 個學院16 個本科專業實驗教學，年度開設110 門、198 個理論教學班實驗課程教學任務，開設課程設計、教學實習課程60 門，實驗項目239 個，為132 個教學班提供實踐平臺。本科生人才培養統計見表1。2016 ～2020 年期間，在中心進行實驗、實習、課程設計的本科生學生共計23 991 人，年均4 798 人；完成實驗實習教學量達816 261 人時數，年均達163 252 人時數。

中心鼓勵大學生開展科研論文寫作及專利申報。2016 ～2020 年，本科生第一作者發表科技論文總計73篇，年均15 篇，獲批專利36 項，年均獲批7 項（見表1）。中心支持大學生開展創新創業實踐。2017 ～2020 年累計獲批“大學生創新創業訓練計劃”項目189 項，年均獲批63 項，其中國家級38 項，占比20.1%，省級71 項占比37.6%（見表2）。

表1 本科生人才培養情況

表2 獲批大學生創新創業訓練計劃／項

以中心為平臺，支持本科生參加全國、省級學科競賽，強化創新能力培養，比如先進成圖技術與產品信息建模創新大賽，機器人大賽，加筋土擋墻設計大賽，木工程技術與創意設計大賽，全國高校BIM應用畢業設計大賽等。以全國大學生先進成圖技術與產品信息建模大賽為例，2016 年獲獎10 項，2017 年獲獎19 項，2018 年獲獎32 項，2019 年獲獎38 項，2020 年獲獎44項（團體獎4 項，其中一等獎1 項、二等獎3 項；單項獎40 項，其中一等獎11 項、二等獎17 項、三等獎12項），且呈現出逐年增加趨勢（見表3）。2016 ～2020年，累計獲獎人數912 人，年均獲獎182 人（見表1）。

表3 本科生參加主要的全國學科競賽獲獎情況

3.2 助推一流專業建設，服務本科教育取得新成效

中心以雙一流建設為契機，根據新工科專業建設要求，構建“農業高效用水與區域水安全”雙一流學科群，推動現代數字技術與傳統水利類工科專業知識、能力、素質深度融合，借助一流專業建設推動教學研究和改革，努力服務一流本科教育。2019 年“農業水利工程”通過專業認證，2020 年“水文學與水資源、水利水電工程”通過專業認證；2020 年“農業水利工程、水文學與水資源”2 個主體專業獲批國家一流專業建設點，2021 年“水利水電工程”獲批國家一流專業建設點。

3.3 教學改革與科學研究成效

基于“雙一流”背景下，中心教學改革創新項目立項取得了新的突破。2017 年度，中心獲批陜西省高校教學改革研究重點項目、陜西省“新工科”研究與實踐項目（以創新創業為導向的水利水電動力工程新工科人才培養模式探索）各1 項。2019 年度，中心獲批教育部首批“新工科”研究與實踐項目1 項；獲批陜西省高等教育教學成果獎二等獎1 項。2020 年度，中心獲批教育部第二批新工科研究與實踐項目1 項（“農林高校水利類人才培養實踐創新平臺建設探索與實踐”）；獲批陜西省級新工科研究與改革實踐項目2項；獲批陜西省教學成果二等獎1 項、高等學校水利類專業教學成果獎3 項。通過教學改革項目的實施，將教學改革研究成果及時的應用到了教學實踐中，豐富了實驗內容和實驗項目。

此外，“雙一流”背景下，中心固定人員獲批國家自然基金項目創新高，科研成果產出不斷攀升。2016～2020 年中心獲批國家自然基金累計57 項，年均11項，資助總經費2 417.9 萬元。2016 ～2020 年中心公開發表論文1 425 篇，年均285 篇。其中SCI收錄論文共575 篇，占比40.4%，且呈現出逐年增加趨勢。EI收錄論文共205 篇，占比14.4%。2016 年到2020 年中心獲批國家專利89 項，年均獲批18 項。

4 結 語

中心以雙一流建設為契機，對實驗教學的人才培養模式及教學方案進行了創新改革，取得了較好育人成效。促進了教學與科學研究融合，建立了集教學、科研、工程實踐為一體的創新性人才實踐的教學平臺，形成的以農業水工程為主要特色實驗教學體系，對全國、特別是地處西部干旱半干旱地區農業水工程的建設、管理與發展起到了重要的推動作用。