多方式融合的水利水電工程專業課程教學創新探討

者簡介]（1972—），女，四川成都人，碩士，西藏農牧大學水利土木工程學院副教授，主要從事水利水電工程研歲[中圖分類號]G642.0 [文獻標識碼］A [文章編號]1674-9324（2025）31-0121-04

[收稿日期］2024-08-23

2019年10月，教育部發布《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》，提出全面開展一流本科課程建設，樹立課程建設新理念，推進課程改革創新，實施科學課程評價，嚴格課程管理。旨在三年內建成萬門左右國家級和萬門左右省級一流本科課程（簡稱一流本科課程“雙萬計劃”）[1]。自2020年起，全國各類學校都開展了大規模的在線教學實踐，極大促進了線上教學方式的發展。如何發揮線上教學經驗，并探討更加適合工科專業課程的教學創新是必要的。本文旨在對水利水電工程專業課程特點進行分析，探討多方式融合的水利水電工程專業課程教學創新途徑。

一、水利水電工程專業課特點分析

水利水電工程專業課程主要有“水工建筑物”“水電站”“水利工程施工”等，一般在大學三、四年級開設。這些課程的共同特點是理論性、實踐性、綜合性均較強。課程知識點點多面廣，各類水工建筑物既具有各自典型設計特點又有一定同一性，工程實體都是大體積混凝土或土石材料建筑物，建筑物和水輪機組的細部構造多且復雜，地下工程具有隱蔽性，施工質量要求高且程序復雜[2-4]

（-） 理論性強

學生在已經學習了前期基礎課程的前提下，進行專業核心課程學習，幾乎需要用到所有基礎課程的理論知識。例如，在底流式消能設計中，需要用到水力學關于水躍的基本理論，建立能量方程，推導消殺的水能大小，但專業課學習中需要結合溢流壩段或水閘的消力池設計進行理論拓展和運用。

（二）實踐性強

工科教育離不開工程實踐，工程人才培養更要結合時代發展。這是新工科強調實用性、交叉性與綜合性人才培養的需要[5]。實踐課程作為培養學生實踐和創新能力的重要環節，對于提高學生的綜合素質具有不可替代的作用。因此，水利水電工程專業目前開設的實踐訓練包括課程設計、實習等環節。

（三）綜合性強

水利水電工程專業課程學習除了要綜合運用前述專業基礎課知識外，還須掌握測量、繪圖、工程經濟等方面的知識，同時隨著對生態環境保護的重視、涉水法律法規的不斷完善、信息化技術的不斷發展，水利工程行業迎來了由工程水利向智慧水利轉型的重大變革，所需知識面越來越廣，綜合性越來越強。

二、課程教學難點分析

根據新時代水利水電工程專業的特點，并總結教學過程中的經驗，得出專業課教學中的難點主要為：課程內容多，知識點多，各知識點之間連接比較松散，不便于學生進行知識點凝練和總結，導致學生在學習中大多采取死記硬背的方式學習，故學習興趣和創新能力低下；水工建筑物實體體積大、種類多、分布范圍廣，具有面上特點，學生如沒有實地工程經驗，想要比較完整地理解工程的整體布置要求和方案比選比較困難，而樞紐建筑物的平面布置設計和施工組織設計要求學生必須要有全局觀念；水工建筑物和水輪發電機組的構造多且復雜，對細部構造難以從文字敘述上去理解，導致理論教學效果不佳的問題。施工涉及的機械種類多，施工質量要求高，施工工序復雜，紙上談兵式的理論教學使學生感到枯燥而不切實際，淡化了學生對課程的重視程度；隨著高校規模增大，擴招后大學畢業生認知能力的提升主要得益于教育的人才培育功能[5]。但是高校教學資源的擴充不一定與生源擴招匹配，可能導致師資、硬件設施、實習場地等無法滿足精英教育的要求。尤其對學生個體線下課堂教學和實驗教學效果難以按學生個體進行有效監督和考核，因此，需要積極探索在擴招背景下，如何把控教學質量的措施;水利工程選址需根據水力資源分布情況選擇，工程位置通常都遠離城鎮，學生實習條件受到距離、交通、經費、安全等諸多問題限制；隨著近年來新工科專業建設的發展，為滿足社會發展對高校畢業生素質多元化需求，專業核心課程課時被壓縮，導致課堂教學時間緊張，對理論教學提出了前所未有的挑戰；專業課程與思政元素融合不夠充分，大部分課程的思政元素融人方式以說教為主，且案例陳舊，結合現代水利工程建設內容融入的思政內容較少，對學生缺乏親和力和吸引力；隨著新一代信息技術的加速發展，在水利工程的設計、施工等主要環節，已經在不同程度上實現了與人工智能、信息技術等相關聯的實際應用，但目前的課程教學大綱，未能及時與行業技術的快速發展和反映學科的交叉融合信息保持同步，導致課程教學內容與工程技術實踐之間存在落差。

三、創新思路

因專業課程的理論性、實踐性、綜合性強，故在課程教學方式上應強調理論教學與實踐教學并重，通過分析水利水電工程專業核心課程的特點及教學中的難點問題，根據不同的教學環節設計適合的教學方法，充分發揮三維虛擬仿真平臺在教學中的輔助作用，融入思政元素強化工程師職業素養，拓展智慧水利能力培養。

四、課程教學方式創新

（一）線上線下相結合的混合教學模式

根據水利水電工程專業課的特點，教師須明確課程教學自標，確定教學知識重難點，構建課程知識體系框架，把課程目標與專業教材相結合。教師應區分哪些內容適合線上學習、哪些內容適合線下學習，不可過分依賴線上教學方式和堆積海量教學資源，以免學生在線上教學中找不到重點和知識結構碎片化。

利用學習通、QQ群、騰訊會議等平臺，開展線上點名、授課、設置學習任務點、布置作業、開展線上討論、線上考試等，滿足個性化、多樣化的教與學的要求。專業課教學應以線下課堂學習為主、線上學習為輔，將線上學時適當控制。在保證線上資源穩定的情況下，讓學生自由選擇線上學習的時間和內容。教師不做強制性要求，但可以提供網上的教學資源。教學資源可包括典型水利工程介紹、慕課資源、教師自己錄制的視頻課件等，以便于指導學生預習、課后復習和課程設計等。為了考核線上學習效果，可以有針對性地布置線上學習需要完成的任務，如需要查閱某些典型工程資料、完成哪些習題或論文等。同時，線上教學內容的考核方式不應局限于學習時長，而應以在線測試或完成的作業、論文質量和創新點來評定。在線下教學過程除了講授基本知識，可以引入翻轉課堂、辯論等方式增加學生的互動，培養學生的創新能力、思辨能力和表達能力。

（二）合理利用三維虛擬仿真平臺，構建虛實結合的教學模式

三維仿真技術不僅將多媒體教學變得更加高效和人性化，同時對于課堂知識點的理解和掌握也變得更加淺顯易懂，再加上水利工程行業的特殊性，在真實環境里參與設計規劃的機會較少，無法滿足學生的學習及練習需求，而使用虛擬仿真平臺進行教學是有必要的。

在課堂教學中，可根據課程授課內容的特點及復雜程度，有選擇地實時調用三維虛擬仿真軟件授課。例如，在水工建筑物授課過程中，可實時展示重力壩、拱壩、土石壩、水閘等水工建筑物的平面布置、剖面構造、水下構造、空間形狀、拆分各個部件和全方位多角度旋轉展示各部件。水輪發電機組的學習中可展示各類機型和水輪機內部構造，并可拆分和全方位多角度旋轉展示各部件。可模擬水工建筑物施工現場，訓練學生合理地選用施工機械和進行施工流程操作。學生還可利用三維虛擬仿真軟件，在自己的電腦上隨時自主開展課前預習、課后復習。教師也可設置練習題庫，讓學生在線答題以檢查學習效果。

將虛擬仿真實驗引入水工建筑物課程教學的教學方法改革，可以解決傳統課程教學中理論知識與基本概念抽象、學生學習興趣不足、學習效果不理想等問題。但在使用中應注意把握“度”，應堅持虛實并舉、先虛后實、以“實”驗效的考核方式。應避免以“虛”代“實”重“虛”輕“實\"的教學理念。

（三）充分利用水工實物模型輔助課程教學

水工實物模型實驗是現代水工建筑物設計的基本方法之一，借助水工實物模型開展專業課教學，具有直觀、實用、便利等優勢。可利用校內樞紐模型實驗場及壩工的結構模型開展課程實驗，以便于學生就近學習，學生在實習中可以邊觀察、邊測量、邊計算、邊分析，這有利于提高學生運用理論知識解決實際工程問題的能力，鍛煉學生的識圖能力、分析能力、創新能力，從而增強了學生對專業知識的了解，提升其專業興趣，培養學生的工匠精神；同時，學生通過試驗，學習水工建筑物的模型實驗方法，掌握水工模型設計理論、模型材料選用、模型縮放的比例尺設計、試驗數據分析、誤差分析方法，可實現提升虛實結合教學模式的最優學習效果。

習學生專業、層次，與企業指導教師溝通確定實習安排和內容、對學生的考核要求。可以有效避免在擴招背景下，學生在實習中聽不清、看不見、抓不住重點，走馬觀花、旅游式的實習。

加強校企合作，充分利用校企合作的平臺，帶領學生到水電站或施工現場實地參觀學習，讓學生初步認識水利樞紐的組成，各水工建筑物的名稱、形式和功能，多方面強化學生對實際工程的認知。從以往開展的經驗來看，到現場實習應事前開展實習動員、強調實習紀律、明確參觀內容和路線安排，對學生進行按每組 6～10 人進行合理分組，并事先給學生布置任務，讓學生查閱實習工程概況、功能、設計、運行特點等，明確實習報告撰寫要求。同時，還應事先向校外合作生產實習基地的企業通報實

（五）教學內容不斷更新和補充新理念、新技術、新方法

積極拓展和更新教學內容，努力將學科前沿知識、熱點問題、發展趨勢等內容融人課程教學中，具體通過以下方式進行教學內容知識更新。（1）結合團隊教師的科研課題及研究成果，在課堂教學中進行介紹和引導，并讓學生適當參加教師的科研課題工作，以激發學生的責任意識和創新意識。（②教師團隊積極參加各類高規格的學術研討會，學習了解工程建設中的新理念、新技術、新壩型、新材料，并將其融人課程教學中。（3）鼓勵學生參加本專業的各類大學生創新競賽，以賽促教，以賽促學。

（六）融入思政元素，強化工程師職業素養

（1）結合我國古今在水利水電建設中取得的成果，如都江堰水利工程、三峽水利樞紐工程等介紹我國在水利水電工程建設中取得的成就，了解我國水利水電工程建設技術在國際上的先進性、引領性，增強學生對專業的認同感和自豪感。（②在授課過程中融人我國國際知名水利工程，如三峽水利工程、白鶴灘水電站、雅魯藏布江梯級水電站等的設計特點和難點，使學生了解我國水利工程建設的發展水平，讓學生了解在水利建設中的專業知識的重要性，提高學習積極性。（3結合典型工程事故或失事案例進行介紹，對失事原因進行分析梳理，讓學生認識到水利工程建設中面臨的諸多不確定性和艱巨性，培養學生的工匠精神。

（四）利用校外生產實習基地開展課程教學

（七）教學內容拓展智慧水利技術緊跟行業發展

當前水利工程建設已進入新的發展階段，急需一批具備新興技術知識背景的高層次智慧水利綜合專業人才。本文認為智慧水利的內涵應包括智慧規劃、智慧設計、智慧施工、智慧監測、智慧管理等內容，是在具有水利工程專業知識基礎上，運用物聯網、人工智能、移動互聯網等前沿技術，以提高水利工程建設的科學性、精確性、實時性、便捷性的新興工程技術。水資源開發利用技術由“工程水利”到“智慧水利”轉變，給水利專業人才培養帶來了前所未有的挑戰。如何適應“智慧水利”人才培養的要求，應積極探索水利工程專業智慧水利能力培養與實踐的途徑，包括專業課程體系的構建、校企合作協同育人模式探索、以提高智能化水平為目的的創新實踐，并總結提煉編寫能反映智慧水利新技術的教材。

結語

本文通過對水利水電工程專業課的特點和教學難點分析，結合新時代水利水電工程發展對課程教學提出的挑戰，探討了采用混合教學模式、利用三維虛擬仿真進行虛實結合方式、利用教學模型就近教學方式、校外實習基地實地教學方式、不斷補充更新教學內容方式、充分發揮學習通等網絡教學平臺服務教學方式、授課中融入思政元素強化工程師職業素養方式、在知識體系中拓展智慧水利新技術等多方式融合的水利水電工程專業課程教學創新途徑。以上教學創新舉措，在水利水電工程專業學生教學中進行了實踐和完善，得到了師生一致的認可，取得了良好的教學效果，在工科教學中有一定的借鑒意義。

參考文獻

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Discussion on Multimodal-Integrated Teaching Innovations for Water Conservancy and Hydropower EngineeringCourses

LYULin-li

（Collge of Water Conservancy and Civil Engineering， Xizang Agriculture and Animal Husbandry University，Nyingchin， Tibet 8600o0， China）

Abstract：Based on the characteristics and teaching difficulties of water conservancy and hydropower engineering programcourses，this paper clarifies the inovative approach tocourse instruction.This paper discusses the innovative teaching methods of water conservancy and hydropower engineering courses， such as adopting mixed teaching methods，using three-dimensional virtual simulation to combine virtuality and reality， using teaching model to implement proximity-based instruction， field teaching methods of of-campus practice bases， constantly updating teaching content methods and giving fullplay to network teaching platforms such as Xuexitong Platform，integrating ideological and political elements into teaching tostrengthen engineers’professional quality and expanding new technologies ofintelligent water conservancy in the knowledge system. Its innovative measures have certain reference significance in the teaching innovation of water conservancy and hydropower engineering courses.

Key words： water conservancy and hydropower engineering program; professional courses; teaching innovation; ideological and political elements; smart water conservancy