水務(wù)工程專業(yè)實驗教學(xué)改革
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摘要：文章從水務(wù)工程專業(yè)實驗的特點出發(fā)，探討了水務(wù)工程專業(yè)實驗教學(xué)改革的目標(biāo)與措施，并提出了加強(qiáng)水務(wù)工程專業(yè)實驗平臺建設(shè)的建議。
關(guān)鍵詞：水務(wù)工程；實驗教學(xué)；高校
伴隨城市化的快速發(fā)展，城市水問題愈發(fā)突出，其涉及城市水循環(huán)過程中的水災(zāi)害、水環(huán)境及水資源等問題。據(jù)聯(lián)合國人口署預(yù)測，2030年發(fā)展中國家或地區(qū)的城市化率都將超過50%，2050年將有2/3的人口居住在城市[1]。不同地區(qū)城市化發(fā)展進(jìn)程不同，主要的水問題表現(xiàn)在不同方面，但其相互交織，造成了城市化地區(qū)水問題的復(fù)雜性。與水務(wù)工程專業(yè)相關(guān)的各專業(yè)實驗教學(xué)已形成比較完善的體系，如水文與水資源[2]、水利工程[3]、給水排水工程[4-5]、環(huán)境工程[6]。而水務(wù)工程實驗教學(xué)體系仍然只是以基礎(chǔ)課和專業(yè)課為支撐的實驗內(nèi)容，不能體現(xiàn)水務(wù)工程實驗多學(xué)科多專業(yè)交叉及綜合性的特點。水務(wù)工程是從城市水問題的全局著眼、順應(yīng)從多龍管水向水務(wù)管理一體化轉(zhuǎn)換的需求，針對城市化進(jìn)程中各類水問題而發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。水務(wù)工程必然具有以城市水循環(huán)為基礎(chǔ)同時涉及多學(xué)科多專業(yè)知識的特點。水務(wù)工程實驗同樣具有數(shù)量大、涉及知識面廣的特點，但并不能是各相關(guān)專業(yè)實驗的簡單拼湊。只有從各學(xué)科中有針對性地選擇其核心實驗綜合運用并進(jìn)行水務(wù)工程實驗的設(shè)計，才能體現(xiàn)水務(wù)工程實驗的專業(yè)性、綜合性，并滿足實際應(yīng)用的需要。本文在對水務(wù)工程專業(yè)十多年的實驗教學(xué)經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上，探討了水務(wù)工程實驗教學(xué)改革的模式，以滿足進(jìn)行科研及生產(chǎn)實踐的需要。
一、水務(wù)工程專業(yè)實驗的特點
河海大學(xué)水務(wù)工程專業(yè)以水利工程一級學(xué)科為依托，是力求解決城市水循環(huán)中涉及的各類水問題以適應(yīng)新形勢下的社會需求而設(shè)立的。水務(wù)工程實驗必然具有以下學(xué)科特點。
（一）多元化
水務(wù)的含義是城市化地區(qū)涉水的一切事務(wù)。水務(wù)工程實驗是以水利學(xué)科為基礎(chǔ)，水務(wù)特色的水文、水利、土木、給水排水和環(huán)境等方向的綜合體系，是著重解決洪澇、水資源、水環(huán)境、供水和排水等與水有關(guān)問題的實驗理論及方法。而上述問題在相關(guān)各學(xué)科的建設(shè)發(fā)展中即在城市水循環(huán)問題的各個方面已經(jīng)形成了比較完善獨立的實驗教學(xué)體系。隨著城市化的快速發(fā)展，城市水問題越來越表現(xiàn)為一個不可分割的整體，水務(wù)工程實驗自然就具有這樣涉及各學(xué)科的多元化特點。
（二）融合性
從城市水循環(huán)的整體性要求出發(fā)，制定具有現(xiàn)代水務(wù)工程特色的實驗教材體系已迫不及待。該體系在城市水循環(huán)基礎(chǔ)上，將水務(wù)工程實驗所涉及的水利水電工程、水文與水資源工程、給水排水工程和環(huán)境工程等各專業(yè)較完善的實驗內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來，形成水務(wù)特色的綜合性的實驗教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化水務(wù)工程實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)性與綜合性以及各學(xué)科的相互融合。
（三）創(chuàng)造性
目前，水務(wù)工程實驗依托于各門課程的實驗體系，在實驗內(nèi)容安排及實驗的設(shè)計上，對提高學(xué)生解決城市水問題能力的培養(yǎng)上仍然不夠。在完善各學(xué)科的基礎(chǔ)性實驗的基礎(chǔ)上，探索適合水務(wù)工程專業(yè)特色的綜合性實驗教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生從城市水循環(huán)整體的角度出發(fā)創(chuàng)造性地解決城市水問題的能力與素質(zhì)，將是水務(wù)工程實驗應(yīng)具備的必要特點。
二、水務(wù)工程專業(yè)實驗教學(xué)改革的目標(biāo)與措施
（一）改革目標(biāo)
水務(wù)工程實驗涉及多專業(yè)的實驗基礎(chǔ)知識，具有多元化、融合性及創(chuàng)造性的特點。水務(wù)工程傳統(tǒng)實驗基本是依托各門專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)課程進(jìn)行，主要內(nèi)容是對基礎(chǔ)原理的驗證并使學(xué)生掌握基本的實驗方法與能力，而對各課程實驗的交叉融合體現(xiàn)不足。因此，本文所述水務(wù)工程實驗改革體現(xiàn)兩個目標(biāo)：一方面通過水務(wù)工程綜合實驗使學(xué)生能以全局的視角加強(qiáng)對城市水循環(huán)規(guī)律的認(rèn)識；另一方面夯實學(xué)生進(jìn)行綜合實驗的理論基礎(chǔ)，提高實驗設(shè)計及解決實際問題的能力。
（二）措施
1.強(qiáng)化基礎(chǔ)性。
城市化發(fā)展過程中出現(xiàn)的與解決水問題有關(guān)的新材料、新工藝、新設(shè)備及新方法等在專業(yè)基礎(chǔ)課的實驗教學(xué)中涉及很少或沒有安排，不能使課堂上的基本理論和知識得到拓展和補(bǔ)充且與實踐有不同程度的脫節(jié)。水務(wù)工程不同于其他相關(guān)專業(yè)，水務(wù)工程實驗自然也不能直接照搬相關(guān)專業(yè)的實驗。而是結(jié)合水務(wù)工程實驗多元性和綜合性的特點，對各相關(guān)學(xué)科課程實驗進(jìn)行改革和融合，對實驗內(nèi)容、方法及設(shè)備進(jìn)行全面分析，精選其核心實驗內(nèi)容、基本原理和技能實驗，增加新工藝新方法的實驗內(nèi)容，加強(qiáng)基礎(chǔ)性實驗教學(xué)。
2.注重創(chuàng)新性。
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，學(xué)生按照設(shè)計好的實驗方案、步驟及內(nèi)容進(jìn)行實驗，記錄數(shù)據(jù)和進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，很難調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)和思考問題的積極主動性，創(chuàng)新性更待加強(qiáng)。水務(wù)工程實驗的多元性決定其實驗過程中必然涉及多學(xué)科交叉問題，實驗方案也具有更大的靈活性。因此，在實驗的設(shè)計上，可讓學(xué)生主動參與到實驗方案的設(shè)計中，充分調(diào)動其主動性；并在實驗中增加研究和探索性的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生積極主動探究自然規(guī)律的習(xí)慣。
3.突出綜合性。
水務(wù)工程實驗的融合性特點，使強(qiáng)化學(xué)生的綜合能力的培養(yǎng)尤為重要。而城市水問題的解決也需要各專業(yè)的配合來共同完成，這正是水務(wù)工程專業(yè)所需要的解決水問題的思路。在各相關(guān)專業(yè)課實驗的基礎(chǔ)上，開設(shè)綜合性實驗，突出水務(wù)工程實驗的綜合性。探索城市水循環(huán)過程中與防洪除澇、水資源及水環(huán)境相結(jié)合的實驗教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)與能力。
4.加強(qiáng)實踐性。
水務(wù)工程是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實驗內(nèi)容需要與科研相結(jié)合，與生產(chǎn)實踐緊密聯(lián)系。在實驗內(nèi)容的安排上考慮實驗的應(yīng)用性及與實踐聯(lián)系的緊密性，注重培養(yǎng)學(xué)生在城市防洪減災(zāi)、水利工程、水環(huán)境及生態(tài)保護(hù)、城市水資源及節(jié)水、城市水務(wù)管理等方面的綜合能力與素質(zhì)。
三、加強(qiáng)實驗平臺建設(shè)
（一）完善城市水循環(huán)系統(tǒng)實驗平臺
水務(wù)工程作為一門與實際聯(lián)系緊密的新興專業(yè)，自成立以來，學(xué)院一直非常重視水務(wù)工程實驗平臺的建設(shè)。城市水循環(huán)系統(tǒng)包括自然循環(huán)、人工循環(huán)、經(jīng)濟(jì)循環(huán)和社會循環(huán)。各循環(huán)系統(tǒng)之間通過水量及水質(zhì)產(chǎn)生聯(lián)系，并相互影響制約。城市水循環(huán)系統(tǒng)實驗平臺建設(shè)涵蓋了城市河網(wǎng)、水利工程、降雨模擬系統(tǒng)、模擬下墊面、給水排水工程及水環(huán)境、水生態(tài)工程等。通過綜合實驗理解城市水循環(huán)的自然規(guī)律。城市水循環(huán)系統(tǒng)實驗包括城市水文與水災(zāi)害、水環(huán)境、水資源等三個方向，擬在不同的實驗教學(xué)階段分別為學(xué)生分配指導(dǎo)型實驗、提高型實驗和研究型實驗三種實驗。第一階段指導(dǎo)型實驗，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成教學(xué)大綱所要求的基礎(chǔ)性實驗。第二階段提高型實驗，結(jié)合當(dāng)前新理論方法進(jìn)行實驗設(shè)計，對實驗教材中未要求的新工藝技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充。第三階段研究型實驗，結(jié)合學(xué)生的專業(yè)興趣，主要針對城市水循環(huán)過程中出現(xiàn)的新問題、熱點問題進(jìn)行探索性研究。
（二）構(gòu)建開放性實驗平臺
開放性實驗平臺建設(shè)依托于城市水務(wù)實驗室，為學(xué)生提供自由、寬松的實驗條件。開放性實驗是從問題的提出、資料查閱、實驗方案的制定、實驗數(shù)據(jù)處理、問題總結(jié)等均由學(xué)生自己完成，實驗室提供開放的實驗資源，教師在實驗過程中的作用主要是啟發(fā)和引導(dǎo)。開放性實驗是體現(xiàn)以學(xué)生為主體的實驗教學(xué)模式，是提高學(xué)生動手能力、主動思考問題、培養(yǎng)科學(xué)思維和解決問題的最有效方法。開放性實驗具體表現(xiàn)在實驗室的開放時間及選題的靈活性上。實驗室的開放時間為除正常實驗教學(xué)時間外，學(xué)生可以根據(jù)自己的實驗設(shè)計進(jìn)展自行安排實驗時間。對開放性實驗的選題：首先，實驗室由相關(guān)專業(yè)教師根據(jù)科研及生產(chǎn)實際不定期提供實驗課題供學(xué)生選擇，作為教學(xué)計劃外的包括城市水災(zāi)害、水環(huán)境、水資源等開放性實驗項目；其次，學(xué)生可以根據(jù)自身興趣和條件自擬實驗項目，在經(jīng)過實驗審批后進(jìn)行實驗；再次，學(xué)生可以結(jié)合導(dǎo)師的科研項目擬定實驗；最后，由學(xué)生結(jié)合學(xué)校開展的創(chuàng)新訓(xùn)練計劃進(jìn)行選題。
（三）編寫實驗指導(dǎo)用書
水務(wù)工程實驗并無系統(tǒng)的實驗指導(dǎo)用書，實驗在各門基礎(chǔ)課間的相互關(guān)聯(lián)性和綜合性文獻(xiàn)仍顯不夠，與生產(chǎn)實踐聯(lián)系有待加強(qiáng)。筆者擬編寫水務(wù)工程實驗指導(dǎo)用書。結(jié)合學(xué)科的多元性、融合性、創(chuàng)造性等特點，強(qiáng)化科研及生產(chǎn)實踐的需要，實驗指導(dǎo)用書內(nèi)容從綜合指導(dǎo)型實驗、專題實驗、研究型實驗，最后到開放性實驗的主要框架進(jìn)行編寫。水務(wù)工程是一門涉及水文、水利、給水排水和環(huán)境工程的綜合的實踐應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，其實驗同樣具有多元性、融合性及創(chuàng)造性的特點。水務(wù)工程實驗內(nèi)容需要在涉及的各學(xué)科專業(yè)課實驗基礎(chǔ)上進(jìn)行歸納總結(jié)，進(jìn)而形成一套完整的適合水務(wù)工程特點的實驗教學(xué)體系、實驗平臺和實驗指導(dǎo)用書。通過實驗教學(xué)體系的完善，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，調(diào)動學(xué)生積極主動思考，培養(yǎng)學(xué)生動手能力及分析解決實際問題的能力。
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作者：暴瑞玲 劉俊 徐向陽 單位：河海大學(xué)
