新工科背景下“高等水工結構”課程體系創新與實踐

摘 要 新工科建設背景下，我國高等教育需適應新時代對工程技術人才的需求，推進工程教育創新和改革發展。文章以西安理工大學特色研究生課程“高等水工結構”為載體，通過融入新工科教育理念，分析該課程建設過程中面臨的問題與挑戰，結合西部地區水工結構工程學科研究生培養特征，針對性地提出基于課程知識體系構建、課程模型創新、探索性平臺建設以及精細化考核方式等四方面的課程體系創新方法。通過教學內容的更新與教學方法的改革，學生學習效果、課程影響力均明顯提高，為水工結構工程課程改革提供了新思路與新方法。

關鍵詞 課程體系；高等水工結構；創新；實踐

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.22.029

Innovation and Practice of the Curriculum System of Higher Hydraulic

Structures under the Background of New Engineering Science

LI Yanlong， LI Yang， WANG Ruijun

（Institute of Water Resources and Hydropower， Xi'an University of Technology， Xi'an， Shaanxi 710048）

Abstract Under the background of new engineering construction， China's higher education needs to adapt to the demand of engineering and technical talents in the new era， and promote the innovation and reform and development of engineering education. Taking the characteristic graduate course \"Higher Hydraulic Structures\" of Xi'an University of Technology as a carrier， this paper examines the issues and hurdles encountered during the course construction process through the integration of the new engineering education concept， and puts forward a four-pronged approach based on the construction of the course knowledge system， innovation of the course model， construction of exploratory platforms， and refinement of the assessment method in light of the characteristics of the cultivation of graduate students of the discipline of hydraulic structural engineering in western region. The curriculum system's innovation methodology involves updating teaching content and revamping teaching methods， the learning effect of students and the influence of the course have been significantly improved， providing new ideas and methods for the reform of hydraulic structural engineering courses.

Keywords curriculum; advanced hydraulic structures; innovation; practice

1" 研究背景

研究生教育作為國家高等教育體系最重要的組成部分，承擔著培養高素質人才的重要責任。當今世界，創新型人才是推動經濟社會發展的關鍵力量，而研究生教育則被視為這類人才培養的關鍵。通過深入的學術研究和實踐探索，研究生不僅能掌握專業知識和技能，還能培養其獨立思考、批判性思維和創新能力，是未來職業發展和為社會貢獻打下堅實基礎的關鍵[1-2]。

新工科建設是教育部高等教育的一項重要舉措，旨在推動工科教育的創新和發展，以適應新時代對工程技術人才的需求，旨在推動工科教育與產業發展、技術進步、人才培養需求緊密結合，促進教育與產業、學校與社會、教師與學生之間的深度合作和互動，為了支持和保障培養具備創新精神和實踐能力的高素質工程技術人才。這一理念的提出，標志著中國工程教育進入了創新發展的新階段，為工程教育的改革和創新注入了新的動力和活力[3]。

在新工科建設背景下，中國高等教育需要適應新時代對工程技術人才的需求，推進工程教育創新和改革發展。新工科專業建設須堅持以問題為導向，將學生置于核心位置，以面向未來和達到國際先進水平為目標。這意味著需要不斷引領學生跨越學科邊界，參與實際工程項目，并促進跨學科融合，以培養學生的實踐和創新能力，提高學生的綜合素質和競爭力。這一目標的實現需要多方合作，包括政府、高校、企業、研究機構等，共同推動新工科專業建設的深入發展，為我國經濟轉型和產業升級提供堅實的人才支撐和保障[4]。然而，目前我國大部分高校仍然存在部分學生創新實踐能力偏弱的問題[5]，無法高效解決復雜工程問題，這與社會及行業對創新實踐人才的需求存在一定的脫節[6]。特別是學生的跨界整合能力和國際視野存在較大的不足，這已經成為我國工程教育發展的一個瓶頸。因此，我們需要進一步加強工程教育專業認證的實施，推動高校教育教學改革，培養具有創新精神和實踐能力的高素質工程技術人才，以適應新時代對工程技術人才的需求。

隨著改革開放的深入推進，國內土木、交通、水利等工程領域經歷了飛速的發展。在這個過程中，積累了豐富的工程經驗、理論成果和科技創新。針對這一新的教育發展形勢，國內大部分高校積極推進特色專業的創新與實踐，努力踐行新工科發展理念?！案叩人そY構”課程是西安理工大學水工結構工程學科的研究生主干課程。該課程采用碩士與博士分開授課，分別針對碩士、博士研究生的認知特點，選擇合適的教學內容進行授課。擬通過該課程的學習，對水工結構工程學科的學生進行系統的壩工建設及水工結構分析方面的知識教育，改善學生的知識結構，培養水工結構工程設計、施工及研究的高級科技人才，提高學生分析與解決水工結構工程問題的基本技能。課程包括：壩工建設進展及其關鍵問題；碾壓混凝土壩；混凝土面板堆石壩；壩工應力分析的有限元法；水工混凝土的溫度應力與溫度控制等五大部分內容。

2" “高等水工結構”課程建設中存在的問題

2.1" 課程教學內容新穎性不足

課程教學內容較為陳舊，課程改革未能緊跟壩工發展前沿，講授內容未能融入最新科研與實踐成果。尤其是國家能源局發布《抽水蓄能中長期發展規劃（2021―2035年）》以后，國內水利工程的重心轉向抽水蓄能的大力建設，包括抽水蓄能電站規劃選址、水泵式水輪機，以及抽水蓄能電站水工建筑物等內容。然而，目前的課本以及講義中并未涉及該部分內容，在提升學生的實踐擴展能力以及適應我國水利發展新需求方面還比較薄弱。

2.2" 課程教學方法信息化程度不足

課程教學方法單一，主要以課堂講授與課后答疑為主，缺乏應用現代化教學手段開展交互式教學。目前碩士研究生的教學主要采用面授的方式，師生的互動性不強，沒有設置專門的時間和環節進行師生互動與生生互動，導師教學效果差。此外，針對博士研究生的教學方式主要采用翻轉課堂，然而由于缺乏先進的信息化、數字化、可視化的平臺，導致博士研究生的創新能力提升有限。

2.3" 課程考核中過程評價方式不夠精細

通過學生作業、考試成績等對課程學習效果進行考核，缺乏精細化的過程評價體系?？己酥?，主要通過期末卷面成績、平時簽到成績、平時回答問題成績、章節作業成績四部分，按照比例進行計算得出最終成績。然而，這些指標忽略了研究生在學習過程中的表現，如師生互動的次數，生生互動的次數，以及上課過程中的主動提問次數等。

3" “高等水工結構”課程體系的創新方法

3.1" 瞄準學科前沿，構建獨具特色的課程知識體系

瞄準現代水利學科前沿和國家重大需求，持續更新教學內容。將教師科研創新成果融入基礎理論的講授中，將水利工程新技術新進展融入高等水工結構課程實習實踐中，堅持基礎與前沿并重，構建高階課程知識體系。例如：針對碩士研究生，增加抽水蓄能電站的基本原理與發展、抽水蓄能電站水工建筑物以及抽水蓄能電站輸水建筑物等內容；針對博士研究生，融入水―風―光多能互補技術、抽水蓄能電站的新型電力系統，以及新型抽水蓄能電站防滲系統等內容。

3.2" 創新教學模式，打造一體化優質課程教學資源

秉持以產出為導向的教學理念，構建“理論、實踐、創新”為一體的線下教學平臺，將重點難點內容講授、自主學習、分組互動、虛擬仿真實驗結合的課程實踐融入日常教學過程，打造優質課程教學資源。例如：針對碩士研究生，開展了線下為主，線上強補的教學模式，在傳統講授、翻轉課堂等基礎上，融合了工程案例教學法（涵蓋水泵式水輪機、碾壓混凝土壩智能施工技術等）、專題討論法（涉及新型中小型抽蓄電站全套關鍵技術、淤地壩改造抽蓄電站）、分組實驗探究法（碾壓混凝土抗剪強度試驗、串聯以及并聯碾壓混凝土抗滲試驗）。針對博士研究生，采用線上線下結合的方式，通過學術論文寫作、專題思考討論，以及創新知識鞏固等方式，對所學內容進行拔高升華。

3.3" 加強課程實踐，建設探索性的實驗平臺和內容

課程組自主開發了基于300級大壩建設及運行的虛擬仿真平臺，設計了具有一定挑戰度的探索性實驗內容，實現了課程實驗從驗證性向探索性的轉型，增強了學生解決復雜問題的能力和創新思維。例如：針對碩士研究生，設置了混凝土壩體非穩定滲流與穩定滲流的試驗探索模塊；針對博士研究生，設置了抽水蓄能電站庫盆混凝土面板、瀝青混凝土面板的防滲設計與除險加固技術探索模塊。

3.4" 設置多元化與精細化的課程考核方式

根據混合式課程的教學特點，采用以過程評價為主軸、以學習效果為核心的課程成績多元化評定方式。具體包括：線上過程考核15%；線下過程考核10%；線下實驗考核5%；期末理論考核60%；期末技能考核10%。考核過程中，注意關注課堂師生互動、生生互動次數，以及課后在答疑群中提問的次數，做到對過程考核的實時監控。對碩士研究生的試驗考核，重點考核其對于實驗操作步驟的掌握程度以及試驗測試數據的準確性。對于博士研究生，重點考核其在實驗過程中的創新思維與能力，是否能夠提出創新性的試驗方案與試驗方法。

4" “高等水工結構”課程體系改革實踐效果

通過上述教學內容的更新與教學方法的改革，本課程實踐效果如下：

①近三年學生成績優良率達80%以上，學生評教打分均在95分以上，督導評價均為優秀。經學校教務處認定，高等水工結構課程教學目標科學、全面、明確，教學形式多樣，教學內容豐富，重點突出，銜接自然，符合學生實際需求，學生參與程度高，突出了學生的主體地位，教學效果為優秀。

②以碾壓混凝土壩和混凝土面板堆石壩設計為主線貫穿課程內容，結合國內重大需求和學科發展動態，與時俱進，更新了300級超高壩、抽水蓄能電站等知識模塊；增加了有關壩工新技術和新方法的應用訓練；融入了壩工建設與社會、經濟、環境等方面的課程思政要素，形成了獨具特色的課程知識體系。本校所編教材《高等水工結構》已在本校應用4年，累計有300余名學生使用，該教材已經在西北農林科技大學、長安大學、昆明理工大學等高校中廣泛采用，受到了兄弟院校的一致好評。

③設計了具有挑戰性的虛擬仿真實驗，實現了驗證性實驗向探索性實驗的轉型，受到學科評估專家的高度評價。該實驗平臺的設計內容兼顧高等水工結構課程基礎理論與工程實際應用，具有較強的實踐價值。高等水工結構虛擬仿真實驗平臺已經有1萬余人次的學習數據積累。

④通過院系領導老師和已畢業學生進行現場座談的方式，增強師生交流、聽取畢業生對“高等水工結構”教學的建議，進一步了解畢業后五年左右的學生在社會與專業領域取得成就。調研發現：本課程內容增加了抽水蓄能、水―風―光多能互補技術、新型抽水蓄能電站防滲系統相關高階知識體系以后，學生在就業崗位能夠提前適應儲能新技術、新理念以及新思路。一方面增加了用人單位對本學科畢業生的認可度，另一方面通過課程所學知識讓畢業生更好地融入生產需要，提升了課程內容的實用性。社會各界對本學科畢業生的普遍評價是“下得去、吃得苦、留得住、頂得上”。

5" 結語

綜上，本文通過深入分析“高等水工結構”在教學方法、內容以及考核方式上的不足，從本校研究生培養特點與要求出發，得到課程知識體系構建、課程模型創新、探索性平臺建設以及精細化考核方式等四方面創新成果，為水工結構工程高階課程改革提供了新思路。通過近年來教學實踐以及對教學內容與教學方法的改革創新，提高了教學效果，進而增強了本課程在全國范圍內的影響力，助力“高等水工結構”課程沖擊省部級一流課程。

*通信作者：李陽

基金項目：2022年度西安理工大學研究生精品課程示范項目“高等水工結構”（310/252032105）；2023年度西安理工大學研究生教育教改項目“新工科背景下《高等水工結構》課程思政體系研究與實踐”（310/252042242）。

參考文獻

[1] 黃獻文，姜朋明，師文豪.土木工程研究生“四位一體化”創新能力培養模式探析[J].科教導刊，2024（6）：42-44.

[2] 熊玲，盧開聰，許勇，等.以服務國家重大需求為導向的工程類專業學位研究生課程建設的探索與實踐[J].學位與研究生教育，2023（8）：13-21.

[3] 馮輝紅.新工科背景下工程造價類課程思政教學探索[J].黑龍江教育（理論與實踐），2024（4）：56-60.

[4] 黃云清.基于新工科理念推進大學數學教學改革[J].中國大學教學，2020（Z1）：28-31.

[5] 吳愛華，楊秋波，郝杰.以“新工科”建設引領高等教育創新變革[J].高等工程教育研究，2019（1）：1-7，61.

[6] 李偉光，蔣柱武，梁恒，等.研究型和應用型大學傳統工科專業新工科建設比較研究——以給排水科學與工程專業為例[J].高等工程教育研究，2023（1）：27-32.