應用型本科人才水文測驗實習實踐教學探索

彭亮 何英 衛仁娟 石鐵玉 葛倚汀

[摘 要]水文測驗實習實踐教學是水文與水資源工程專業能力培養的一個重要環節。課題組通過構建“課堂—基地—實驗—課堂”的閉環培養體系，制訂水文測驗實習實踐教學培養目標，設置實習任務、實習內容等，采用專業教師+基地技術人員的復合教學模式，訓練和培養水文水資源工程專業本科生實踐能力。“一帶一路”沿線國家和地區大多位于干旱半干旱區， 面臨著水資源短缺、生態環境保護等問題，應充分發揮我校水文與水資源工程專業的區位優勢，培養一批又一批具有“扎根邊疆的胡楊精神”的優秀的水文與水資源工程專業技術人員。

[關鍵詞]水文測驗實習;實踐教學;水文與水資源專業;實踐能力

[中圖分類號] G642.44 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）08-0144-03

21世紀， 隨著我國社會經濟發展和現代治水觀念的轉變，水文與水資源專業人才需求有較大幅度的增加， 需要主動適應水利經濟當前建設和未來發展[1-4]。水文測驗實習課程是水文與水資源工程專業一項重要的專業綜合訓練實踐環節，主要內容包括水文測站的布設、水位、流量、泥沙等水文要素采集與資料整編，是水文行業技術人員的基本功，是水文站和取用水部門定量監測水量的手段，為水利工程規劃、設計、建設和管理運行提供重要的數據資料。新疆水文水資源局的四項業務工作內容有水情信息采集、數據整編、水文情報預報、水文水資源調查評價，本門課程的內容就占據了其中兩個，65%的人員在從事這兩個方面的工作。水文綜合實習課程的內容在本專業“測、報、算”中占有的最基礎、實踐性強的地位。

實踐教學環節是高等學校人才培養的重要組成部分。水文與水資源工程屬于應用型工科專業，通過水文測驗實習課程的實踐教學，可以加深學生對水信息技術課程內容的理解與掌握，學習水信息采集與處理基本技術和技能，鍛煉學生的動手操作和分析思考的能力，適應水利行業從工程水利向資源水利的轉變。同時，結合“一帶一路”經濟發展趨勢和社會對工程人才素質的需求， 我校充分利用水文及水資源重點學科優勢， 構建水文與水資源工程專業工程實踐能力體系， 改革實驗教學內容， 為絲綢之路經濟帶沿線國家和地區培養一批優秀的工程技術人員。

一、實踐能力培養要求

（一）培養目標

實踐教學課是書本所學理論知識與具體實踐的真實結合，讓學生親身體會和理解課堂所學習的基礎理論和相關知識點[5-6]，因此水文測驗實習的培養目標是：（1）培養學生嚴謹認真的態度，訓練分析問題、解決問題的能力，提高學生的操作實踐能力。（2）加強專業實踐能力的培養，訓練、提高學生的操作實踐能力。結合水文測站的生產實踐，初步掌握測站的主要測驗業務和技能，查閱水文測驗相關規范，并加深對水文測驗的基本理論知識的理解。（3）弘揚水文“哨兵”精神，引導學生熱愛專業及培養高尚的道德情操，保護環境和水資源。

（二）實習任務

1.到水文站、氣象局、水庫和渠首的水情監測系統參觀和實踐。了解水文站、氣象局的工作概況、性質、觀測項目，各水文要素的意義（水位、流量、泥沙、降雨、蒸發等），觀測方法，儀器構造及原理等。

2.實踐操作。培養學生水文測驗的操作技能，熟悉水文測驗的相關規范、測算方法。

3.按規范要求進行水文要素的采集與整編等。掌握水文年鑒的查閱和使用。

4.思考與總結。對水文綜合實習進行總結，進一步加深對水文信息采集和數據整編方法的理解。

二、實踐教學基地

（一）烏魯木齊河英雄橋（二）站

烏魯木齊河英雄橋（二）站是國家基本水文站，集水控制面積946km2。測站有1個國家基本水文站和1個氣象觀測場，站內有Ф20型雨量器若干、Ф20型蒸發器若干和E601型蒸發器若干、1臺自動氣象站、1套自動纜道測流系統、1臺自記水位計等水文氣象設備。測站測驗項目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸發、水質、水溫等，為烏魯木齊河治理、防汛抗旱、水資源開發利用等國家經濟建設和社會發展提供了大量水文資料與水文成果。

（二）頭屯河水庫和渠首水情監測系統

頭屯河流域水情監測系統由1 個中心站 、2 個分中心、2 個超短波中繼站和 25 個遙測站組成[7]。1個中心站設在頭屯河流域管理處，2 個分中心站分別設在水庫管理所和渠首管理站。遙測站將自動采集的水位、雨量信息通過通信信道自動傳送到中心站和分中心站，中心站和分中心站將所接收的水情信息經處理后存入實時數據庫，供防洪預報、水量調度及信息查詢調用。

（三）烏魯木齊市氣象局青少年科普基地

氣象局承擔著地面氣象觀測、高空氣象探測、農牧業氣象觀測及試驗、特種觀測業務（包括土壤濕度、紫外線、輻射、酸雨、沙塵暴等）、氣象預報業務（為政府的決策服務及其他公眾氣象服務）、低空遙測探測的多普勒天氣雷達、靜止衛星、極軌衛星資料接收開發應用、衛星遙感探測以及后續投資建設的高空大氣探測系統（風廓線儀）、雷電監測、大氣邊界層觀測和風能等新型能源氣象觀測工作。

三、實踐教學環節設計

（一）實習計劃安排

水文測驗教學實習時間安排分為外業和內業兩個階段，總時間為2周，前一周外業在烏魯木齊河英雄橋（二）水文站實習;后一周學生參觀烏魯木齊氣象局、頭屯河水庫，內業在校園內完成，了解并掌握水文資料整編方法，根據實習報告提綱編寫水文測驗實習報告。本實踐教學環節的實習由專業教師和基地技術人員合作指導，沿三條實習線路進行參觀學習、現場講解、現場答疑、動手實踐等，學生了解本專業的生產一線具體工作情況，通過野外認識實習培養學生的專業認知和實踐理解，提高其對后續系列專業課程的接受和理解能力。實習安排如下：

1.實習動員和準備工作：學習《水文實踐教學大綱》《水文實習計劃》《水文綜合實習指導書》《烏魯木齊河英雄橋（二）水文站任務書》《校外實習安全責任書》《記錄表》和水文測驗相關規范等。

2.掌握基本技能訓練（5天任務）。了解測站的任務、流域情況及測站布設條件，對河段進行一次踏勘，并了解測站設備;通過“跟班”“頂班”，逐步掌握測站主要測驗業務工作，包括各種水文要素的觀測、測驗（降水量、蒸發量、水位、流量、含沙量、輸沙率、水面比降、泥沙顆粒分析等），報表填寫及觀測，測驗成果的分析計算（符合規范要求），水文情報的報汛業務（雨情、水情的電碼翻譯及編報）。

3.結合教學、科研進行試驗研究（1天任務）。完成垂線精簡實驗和流速脈動實驗（由現場條件而定）。

4.了解測站的數據處理及預報情況（1天任務）。工作包括：了解本站流量數據處理情況方法、預報方案編制與使用;了解測站如何為當地工農業生產服務，或展開一些問題研究。

5.學習和了解烏魯木齊氣象局氣象觀測業務工作、頭屯河水庫和渠首水情檢測系統（2天任務）。

6.實習答辯（0.5天）：進行實習業務和思想小結。要求每人交一份實習報告，內容包括：測站情況、實習情況、部分成果及心得體會等。

（二）實習內容

水文測驗教學實習是我校水文與水資源工程專業本科（四年制）學生實習內容最多、實習時間最長、親身實踐、互助生活的水文一線實踐教學活動。我們堅持以社會需求為導向，以培養學生動手實踐能力為核心，構建“分層次+多模塊+漸近式”的實踐教學內容。通過設計多個實踐教學模塊，設置不同程度的實踐教學內容，開展綜合性、設計性和研究性實驗，逐步提升整個實踐環節的培養質量。我們期待通過校外產、學、研實習基地的實踐教學，達到課堂教育和生產實際、社會實際相結合，使學生培養貼近社會需求的實際工作，培養學生工程實踐能力[8]。

水文測驗教學實習實踐教學由實習指導教師和技術人員“跟班” 全程指導，具體實習內容如下：

1.參觀水文站、了解流域概況，包括外業（Ⅰ）、水文實習基地。聽取水文實習基地技術人員介紹水文站的概況、性質、測站布設、觀測項目、觀測方法，歷史上發生的水文特征值;參觀測站斷面、纜道測流設施、水位觀測井、自記水位計;參觀儀器室、主要儀器構造及原理等。

2.分組進行實驗觀測。①指導學生進行氣象要素觀測記錄，指導學生使用氣象儀器;②指導學生認識水文觀測儀器，如何進行水位觀測、流速儀安裝與使用，如何用流速儀法進行流量測驗及懸移質泥沙測驗，現場進行水位、流量資料記錄與整理; ③帶領學生從測站上游到測站下游附近地貌進行考察，從水文站建設原則全面認識水文實驗站的測站設立、斷面選擇、基線、水準點，基地技術人員指導學生進行水尺零點高程接測、大斷面測量及計算。

3.做水文測驗實驗研究。技術人員指導學生進行比降、浮標測流、垂線精簡實驗和流速脈動實驗（由現場條件而定）。引導學生進行雨情、水情預報方案討論，學習雨情、水情預報方案選擇及使用的方法，積累水文測報實用經驗，了解本站如何為城市供水服務、目前面臨的待解決問題。完成實習報告（Ⅰ）：烏魯木齊河英雄橋（二）站考察與實驗報告。

4.參觀頭屯河水庫和渠首水情監測系統。參觀新疆頭屯河灌區水情自動測報系統，頭屯河管理處包括1個中心站、水庫管理所和渠首2個分中心站，上游有 6 個雨量遙測站、5 個水位監測點和工業水質監測及 8 個雨量站。

5.參觀烏魯木齊市氣象觀測站、水環境監測站。參觀烏魯木齊市氣象站氣象臺、地面觀測場、人工影響天氣指揮中心、氣象網絡中心、高空探測和氣象災害防御中心。

6.進行水文資料整編，校園課堂內完成內業（Ⅱ）。根據烏魯木齊河英雄橋（二）水文站××年實測流量成果表、實測懸移質輸沙率和含沙量，完成該年流量資料整編和泥沙資料整編。確定測站水位、流量、水位面積、水位流速的關系。按有效數字編制水文站逐日平均流量表，編寫相關說明。推求逐日平均輸沙率、含沙量，按有效數字編制逐日平均輸沙率表（或逐日含沙量）。按有效數字編制實測懸移質輸沙率成果表。進行水文站單沙與斷沙的關系分析。編寫流量與泥沙資料整編說明，完成實習報告（Ⅱ）：流量與泥沙資料整編報告。最后，提交一份實習報告。

7.實習總結與答辯。以小組答辯形式總結實習成果、經驗及建議。

（三）考核方式

實習全過程考查，實習結束小組答辯。考查成績由實習報告、實習日記與出勤情況綜合決定。實習總成績構成：考勤成績占30%、水文測驗實習報告占50%、實習日記占20%。野外實習一般會以3～5名學生形成一個小組，小組組員間相互溝通與協作，共同編寫一份實習報告。在每個實習階段都要求學生編寫實習日記和階段實習報告。整個實習過程中教師定期對各小組進行監督、檢查和指導，發揮學生的主觀能動性和教師的監督管理作用。

四、實踐教學的改進

水文測驗實習是專業實踐教學的重要環節，既是學生親身體驗實踐生產，又是融合和理解理論知識，更是補充完善課堂教學與教材內容的有效途徑。水文測驗實習實踐教學環節中今后需要加強以下三個方面的工作：

1.注重對學生專業訓練能力與創新實驗意識的結合。學生實習中要認真聽講、動手實驗、觀察與記錄，教師與學生、學生與學生之間應加強交流與討論，避免學生走馬觀花地實習，要通過討論啟發學生創造性思維，鼓勵學生設計新的實驗，教與學結合，將所學的專業知識轉化應用到實踐中。

2.在總結以往教學實踐成果的基礎上，要不斷精選實踐教學內容，逐步增加創新性實踐教學項目和實驗設施，設計實驗裝置，完善實踐教學內容。要融合專業最新的前沿科研成果，更新補充到實踐教學環節中，介紹和展示給學生。

3.要增加與用人單位的聯系，拓寬學生參與生產實踐的途徑，盡可能在實習結束后讓學生在假期到生產單位參加部分工作。

五、結語

通過五年的探索和實踐，水文與水資源工程教學實踐體系已經初步形成，學生的實踐和工作能力穩定提高，專業實踐教學也得到了實習單位和用人單位良好的反饋。通過水文測驗實習課程的實踐教學，培養學生能夠基于科學原理，采用科學方法對與水文、水資源、水環境、水生態有關的復雜工程問題進行研究，選擇與使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具，包括設計實驗、分析與解釋數據，并通過信息綜合得到合理有效的結論。“一帶一路”沿線國家和地區大多位于干旱半干旱區， 面臨著水資源短缺、生態環境保護等問題，應充分發揮我校水文與水資源工程專業的區位優勢，培養學生具有社會科學素養、社會責任感，能夠在工程實踐中遵守工程職業道德和規范，履行責任。我校輸送了一批又一批具有“扎根邊疆的胡楊精神”的優秀水文與水資源工程專業技術人員。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 宋松柏，康艷. 我國水文與水資源工程專業教育的現狀分析與思考[J]. 中國地質教育，2011（3）：68-73.

[2] 趙華榮.環境學科背景下水文與水資源工程專業教學改革與實踐[J]. 大學教育，2013（8） ： 61-62.

[3] 胡安焱，盧玉東，王菊翠，等. 工程教育認證理念下水文與水資源工程專業建設：以長安大學為例[J]. 教育現代化，2018（44）：159-161.

[4] 莫淑紅，宋孝玉，黃領梅. 新形勢下水文與水資源工程專業人才培養保障體系探究[J]. 中國電力教育，2014（5）：61-63.

[5] 劉媛媛，王巧煥，馬文潔，等. 水文與水資源工程專業實踐教學研究與探索[J]. 東華理工大學學報（社會科學版），2018（2）：192-195.

[6] 徐剛，董曉華，杜發興，等. 水文與水資源工程專業實踐能力培養體系研究[J]. 中國電力教育，2013（1）：33-34.

[7] 彭佳. 頭屯河流域水情監測系統的改造及應用[D].烏魯木齊：新疆農業大學，2015.

[8] 于猛，單亦先，王紹蘭，等.構建完善的實踐教學體系[J]. 實驗室研究與探索，2009（5）：126-128.

[責任編輯：鐘 嵐]