水利水电工程专业实验教学模式与实践

摘 要：实验教学是理论教学的延伸和补充,是整个课程体系中不可缺少的一部分.结合我校水利水电工程专业发展需求和专业特点,从实验条件、实验教学体系和内容、实验教学方法、实验教学队伍及管理质量等方面进行改革和优化,研究提出一种实验教学创新模式,提高学生的综合素质.

关 键 词：实验教学；模式；水利水电工程；改革和优化

中图分类号：G642.0文献标志码：A?摇文章编号：1674-9324（2014）16-0206-02

随着我国高等教育由精英教育转为大众教育,高校的招生人数突飞猛进.高校扩招的同时,高校教育资源特别是高昂的实验设备没有得到相应的发展.导致在实际的实验教学中,由于实验设备质量、数量存在较大缺口,受实验时间、空间、条件等限制,有些实验无法进行,高校教学中实践环节的缺乏已成为突出问题,而实验教学在培养学生综合素质和能力方面具有其他教学环节不可替代的作用.面对这种形势,结合我校水利水电工程专业发展需求和专业特点,研究提出一种实验教学创新模式,对实验教学活动中的计划、大纲、教材、教师、学生、仪器设备、场地、时间等因素进行综合优化设计和组合,从而形成相对稳定的内在组织结构及程序和方法的有效教学形式,具体包括实验条件、实验教学体系和内容、实验教学方法、实验教学队伍和实验教学质量管理等内容.

一、整合资源,改善实验条件

1.硬件环境改善.充分利用学校已有资源,在水力学实验室、土力学实验室、材料力学实验室的基础上,水利水电工程专业建有水工模型实验室、工程水文实验室、工程测量实验室.水工模型实验室有典型水利枢纽模型、水电站模型等,能够模拟实际的水电工程运行过程,有利于学生建立工程的总体概念,已经成为相关专业课程教学的重要组成部分.工程水文实验室主要为学生观测水文要素提供条件.工程测量实验室通过建立水电工程测量实习场地,更新补充测量设备,可以满足水利水电工程专业和相关专业的工程测量实验.通过近几年的实验室建设,水利水电工程专业可增加学生的实验项目,但是创新性实验项目开设条件仍需加强.

2.软件环境改善.软件环境包括专业实验教学素材库和虚拟的数字化实验平台.专业实验教学素材库中有收集整理的水利水电工程现场图片、影像资料、实验教学资料等,可为实验教学提供资料,同时可为理论教学提供丰富的支撑.水工虚拟实验平台主要是结合计算机技术和多媒体技术创建虚拟的数字化实验平台.将水利工程枢纽中的典型建筑物制作成系列化的数字模型,将水利枢纽主体工程的施工过程数字化,并在教学过程中不断补充和完善.数字化实验平台可以开展演示性、验证性和设计性实验,带给学生和教师以全新的视角认识和感知水利水电工程,同时数字化平台的建设和完善过程可为教师和学生提供很好的实践机会,有助于创新能力的培养.

二、优化实验教学体系和内容

1.优化实验实践教学体系.水利水电工程专业实验教学环节包括课带实验和独立实验,实验类别设有演示性、验证性、综合性和设计性.实验教学内容改革的目的是变革和系统化实验内容,从实用化和工程系统化的视角,将实验内容分层次,强调不同实验项目之间的传承与联系,强调对学生实践兴趣、实验方法与技能的引导.采取“431”研究方法,即通过调查分析影响人才培养模式的“四类对象”（高校、用人单位、生源和毕业生）,研究与探索“三类问题”（水利水电工程专业实验实践教学体系、实验实践教学资源与平台建设和实验实践教学运行机制）,提出“一个”适应目前我国社会经济和水电能源开发利用状况且凸显我校办学特色的水利水电工程专业实验实践教学体系,如图1所示.

2.优化实验课程内容.遵循“科学性、发展性、创新性”原则,改造传统项目,更新内容,适当增设一些综合性、设计性实验项目,实现教学内容的现代化、层次化和系列化,使其与现代科学技术发展相适应,与生产和工程技术实际相衔接.①实验课程内容包括基础性实验、专业性实验和创新性实验.（1）通过基础实验教学,掌握水利水电工程的基本技能,包括工程测绘、计算机CAD制图和基本编程、地质基本勘察、工程力学（土力学、水力学、结构力学、建筑材料等）等基本实验操作和参数测试.（2）通过专业实验教学,掌握较为全面的水利水电工程专业技能,包含工程规划、水工建筑物和水电站设计、工程概预算、工程施工设计和管理等.（3）通过创新型和产学研结合的实验教学,了解水电工程建设的前沿动态,参与大学生创新实践活动和相关科研项目研究等,培养学生一定的工程实践创新和解决实际问题的能力.②按学科相近和实验内容的内在联系综合优化实验课,重新设计和编制实验教学大纲,更加合理地配置资源,提高实验教学资源的利用率.如考虑工程水文学和水利水能规划课程的相关性和其在整个课程体系中的作用,在这两门课程结束之后开设工程水文学课程设计,便于学生系统地理解和掌握水文计算和水利计算内容,理解其在整个课程体系中甚至在水利工程建设中的地位.

三、改革实验教学方法

1.应用先进信息技术.在实验教学中应用多媒体教学、仿真技术、计算机网络教学等手段.开设水工模拟实验、水库调度实验、水利工程施工模拟实验等,学生的实验热情广泛提高,同时提高了教学质量和效率.

2.转变实验教学思路.①在实验教学中实现了从“以教师为主”到“以学生为主”的转变.针对设计性和综合性实验,鼓励学生自己设计内容,实验室提供设备、场景,让学生在自己设计的实验项目中探索知识的运用效果,体会知识如何转化为能力,增强学生的学习动力.②按照“引企入校、专业进企、双向嵌入”的模式,逐步建立“合作育人、人才共享、技术共享、成果共享”的实验实践教学合作机制,组织并指导学生广泛参与水利水电工程创新实践活动,培养学生的创新能力和动手能力.

3.改革实验教学方式.通过设置问题和引导,充实和延伸课堂内容,提高学生能力.通过开设多个实验项目,供学生选择,满足学生不同兴趣的要求.四、提高实验教学队伍及管理质量

1.实验教学队伍.①提高教师业务素质.目前水利水电工程专业教师10人,其中副教授4人,博士4人,在读博士3人.依托“水利水电工程校级特色专业”、校级精品课程和校级重点课程,成立3个课程小组,打造多种能力兼备的实验实践教学团队.同时积极为教师进企业学习,开展各类科研项目等创造条件.②注重人才引进.吸引高学历、高职称、有工程实践经验的高水平教师参加实验室建设、改革和教学工作.③外聘本科生指导教师.毕业设计采取双导师制,校内专业指导教师和企业指导教师相结合,部分学生直接到单位实习,完成毕业设计工作.

2.实验教学质量管理.①实验教学资料的管理.实验教学资料包括实验教学大纲、教学指导书、实验运行记录、实验设备借用登记册、实验报告、实验成绩等,注意实验教学资料的收集、整理和归档工作,将其纳入日常教学管理.②多元化的实验评价体系.根据学生的实验设计、学习态度、实验报告质量、实验结果分析等,综合评价,评定实验成绩,注重学生动手能力和创新能力的培养.③实验教学质量考核.实验教学考核项目包括实践教学的准备、授课、实验实践纪律、教学文件完整度等,加强实验实践教学过程和教学效果的监督和控制.

理论教学离不开实践教学,实验实践教学是理论教学的延伸和补充,优秀的实践教学过程有助于加深学生对于理论知识的理解和运用,为后续专业的学习建立基础.专业实验教学模式改革的目的就是合理优化实践环节,开发利用各种资源,探索灵活多样的方式方法,培养学生的综合能力.

基金项目：西华大学校级教改项目“水利水电工程专业实践教学体系创新研究与探索”资助.

作者简介：付成华（1978-）,女,湖北襄阳人,副教授,主要从事水利水电工程的教学和研究工作.