水利水電工程專業實驗教學模式創新研究與實踐

王昱 王之君 范嚴偉

摘 要：本文以水利水電工程專業為研究主題，選取與其知識傳授與能力訓練密切相關的實驗教學為研究對象，重點探討水利水電工程專業實驗教學模式創新研究與實踐問題。具體論述中先結合當前實驗教學的一般情況進行簡要概述;然后從教學模式創新的角度對其體系構建進行了分析，最后在實驗教學模式創新的系統框架內，整合原有教學經驗，并按體系化的思維方法對實踐部分展開具體探討。

關鍵詞：水利水電; 工程專業; 實驗教學; 模式創新

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1006-3315（2021）1-126-002

現階段我國在高等教育領域實行了全面的改革嘗試，從革新效果觀察，針對不同專業的學院制度已初見成效。以水利水電工程專業為例，作為一門知識性與技能性并重的專業學科，當前已經構建了與其教學目標相一致的理論體系與實踐體系。此類嘗試的成功，預示著我國高等教育正在由原來的常識性教育模式，向著素質能力教育模式轉型，也體現了專業化教學向科學闡釋系統的完善。

1.水利水電工程專業實驗教學現狀

1.1實驗教學方法陳舊

受傳統實驗教學模式的影響，水工實驗教學大多是結合理論課程開設，并在教學計劃規定的時間內進行，學生主要依照教師的布置或者指導書上的步驟，按部就班，完成實驗操作，實驗內容一致，結果唯一。學生雖然參與了實驗教學活動，但實驗過程僅是被當作技能并以“知識”的形式加以傳授，學生“創造性”應用能力缺乏培養。

1.2實驗教學手段落后

全國大部分高校的水工實驗教學大多處于演示型實驗，而驗證型實驗、綜合型實驗、設計創新型實驗相對缺乏，仿真實習技術也較少，學生無法產生真實的企業運行過程的臨境感受，實驗教學基本上還是處于“看”實驗而不是“做”實驗階段，學生動手能力、創造能力、分析和解決實際問題的能力得不到應有的鍛煉[1]。

1.3考核評價形式單一

傳統的水工實驗教學考核評價形式單一，注重實驗報告評價，甚至作為唯一評定成績的依據，導致學生并不重視過程，甚至最終提交報告大同小異，無法看出學生對實際實驗問題的理解程度，也無法反映教學效果。

2.水利水電工程專業實驗教學模式創新

2.1整合科研實驗資源，激發學生興趣

資源優化配置是一種方法，它的特征在于結合實際情況，對具有比較優勢的要素進行重新組合，從而實現功能的最優化。以水利水電工程專業實驗教學為例，就可以先對學校現有的公共實驗教學資源進行全要素列舉。然后，在具體操作中，按照基礎搭建的方法，選取水力學、土力學、材料力學方面的實驗室資源作為基礎;其次，從水利水電工程專業實驗教學角度，將水工模型、工程水文、工程測量實驗室資源進行全要素層面的知識資源整合。這樣，就能夠以實驗教學為中心，構建一個由水利水電工程專業知識結構主導的總體框架。以此為準，可以深入一步，按照水利水電工程專業實驗教學的知識傳授需求，憑借其中不同的實驗資源，相應的提升學生對理念與能力的接受速度。比如，在水工模型實驗資源中，就可以憑借水利樞紐與水電站模型，以工程現實運行場景模擬，使學生建立起關于水利水電工程的總體概念[2]。再如，利用水文實驗資源，培養學生的觀測能力，并對水文要素進行關系解讀。其它硬件資源的利用均可以以此類推，對應到不同的教學目標。從現階段的水利水電工程專業人才培養的對象出發，針對生源、高校、企業、職業人才四大要素，劃分出“四類對象”;其次，從實驗教學研究的問題出發，針對專業，從教學資源、教學體系、教學運行機制層面，具體的提煉出“三大問題”;第三，按照系統框架將實驗教學的“四類對象”與“三大問題”納入到一個全面的實驗教學體系架構之內。從而構建完整的“431”模式。具體到操作層面，就可以按照“水利水電工程專業實踐教學體系”的總項目設計方案，分別設置“系統化的實驗實踐課程”“產學研聯合的實踐教學基地”“虛實結合的實驗教學平臺”三大模塊。然后，再通過要素匹配的方式，在各個模塊匹配設置對應的子項目。以“系統化的實驗實踐課程”為例，就可以針對性的設置“實驗板塊”“上機操作板塊”、“實習板塊”、“講座板塊”、“科技創新實踐活動板塊”;以“產學研聯合的實踐教學基地”為例，就可以針對性的設置“校內實踐教學基地板塊”、“校外已建水電站實踐教學基地板塊”“校外在建水電站實踐教學基地板塊”;以“虛實結合的實驗教學平臺”為例，就可以針對性的設置“專業實驗室板塊”“虛擬的數字化實驗平臺板塊”“實驗實踐教學素材庫板塊”。完成系統——三大模塊——各個板塊的設置之后，就可以在對應的板塊添加具體的教學目標與教學內容，從而使知識傳授與能力訓練在各個實驗教學環節得到具體落實。

2.2整合科研實驗資源，以項目為主進行創新

資源優化配置的本質是要素之間良好關系的構建，因而軟件與硬件永遠相伴而行。單從軟件資源方面分析，水利水電工程專業實驗教學已經積累了很好的經驗，如在實驗教學素材庫的建立，已經能夠使實體的軟件資源與虛擬的軟件資源進行同步處理，尤其是多元化的表現方式，對知識進行了形式轉換，在很大程度上優化了知識的學習途徑，極大的促進了學生在各個視角下的接受可能。比如，以3D模型為例，結合素材數據庫，就可以很快的實現數據參數向數字模型的轉換，而且在各個角度的透視更有利于學生掌握相對系統的知識與技能。其中包括了創建能力、驗證方法、設計流程等。與傳統實驗教學相比，增加數字化實驗教學，能夠使教學中的“交流、討論、互動、研究、創新、探索”得到具體落實，分析其中的原因，主要是通過形象化與具體化，降低了學生在三維空間想象方面的難度，從而使教師與學生在實驗教學過程中，能夠針對學習對象展開具體分析。其次，實驗教學模式創新后，需要在模式之內進行實驗教學課程內容的創新。具體可以采用優化方法，在改造的基礎實施一些內容創新[3]。首先，建議從當前水利水電工程專業實驗教學的實際需求出發，對原有的教學項目進行一些改造優化;然后，從現代企業生產的實際情況出發，針對各項內容進行生產制造環節層面的匹配優化。比如，現階段的企業生產，主要是將水利水電工程項目作為生產產品，從產品設計環節、材料選擇與物流環節、生產加工環節、試運行與市場化運作環節開展生產作業。所以，就需要在實驗教學中增加實驗設計項目、材料實驗分析項目、物流運輸優化項目等。這樣就可以將實際的教學與生產進行有效對接，使教學內容成為職業與教育之間的橋梁。進一步講，可以在實驗課程內容中，劃分出基礎實驗、專業實驗、創新實驗，并使每一個實驗項目，都能夠滿足企業生產制造產業鏈條中，各個環節所需求的知識與技能。比如，基礎實驗中對于測繪技能的掌握，對于各項參數測試的掌握，對于各類軟件的制圖與編程的掌握;再如，在專業實驗中對于工程規劃的掌握，對于施工設計的掌握，對于系統管理的掌握;還有在創新實驗中，針對具體的項目預設，能夠根據各類標準要求，設計一個完整的項目方案，并提出對不同難題的解決方案，以及對現有方案的優化處理等。另外，實驗教學內容優化中，應該結合實際的教學經驗與探討教學的問題提煉，持續性地對實驗教學大綱進行優化，建議從“開放性大綱設計”的角度，結合不同的教學部分，設置專題研究與分析教學項目，尤其應該增強“成功案例”與“失敗案例”的比較研究。另外，結合本專業老師科研項目中的實驗特點，凝練相關實驗中的科研問題讓學生設計實驗方案解決，要求學生結合所學專業知識尋找解決辦法，獨立自主完成實驗方案的設計，預測實驗結果，并和實際科研實驗中正在采用的實驗方案和解決手段進行比較，分析其優缺點，找出自己的差距;并組織學生參與科研實驗項目，從而提高學生的專業知識和科研興趣。

2.3建立重視過程和創新性的量化考評體系

根據對精選的實驗內容設置模塊化教學內容，學生建立重視過程和創新性的量化考評體系，加大過程考核、分解多次考核的權重，真正體現學生發現問題、解決問題能力，使考評體系能體現學生的實踐和創新能力。當前高校的水利水電工程專業實驗教學，旨在實現職業化向社會化生產的過渡與轉化，并盡可能降低其中的成本。所以，需要在實驗教學方法中，貼近能力訓練或以能力訓練為主導。而實驗教學方法，在本質上就體現在教學體系的框架與教學內容的實踐流程之中。所以，當前應該注重“信息技術的應用”“教學思維方式的轉變”“實驗教學方式的更新”[4]。在這三個方面的重點是將實驗教學轉化為“能力訓練”，也就是說將理論中的概念分析，對接到實驗中的各個部分，用理念指導實驗;同時，要求學生對實驗進行完整的設計與分析。除了重復式的邏輯與動手能力訓練之外，教學中需要采用“項目引導法”，從而使實驗教學具體化到每一個細節。要達到此類目標，就需要在實踐中，對教師本身進行人力資源培養，可以由本專業的教師與教學研究者共同組織專題研討會，設計一套可以提升教師職業水平的培訓方案;并通過教師載體實現培訓方案向教學方法的轉化應用。除此之外，要應用“實踐是檢驗真理的唯一標準”這個原則，構建匹配的評價機制。

總之，現代教育在理論層面與實踐層面已經獲得了全新的認知，而要將這種認識轉化到實際的教學層面，則需要在理論層面強化原理的分析;而在實踐層面增強能力的訓練。就當前而言，水利水電工程專業實驗教學，已經使學院內的技能訓練，與學院外基于工作的真實場景下的技能訓練實現了充分融合，這種基于社會資源優化配置的創新模式，更加強調實踐的價值，從而將職業與教育進行了對應關系的處理，較好的完成了學習與工作之間的過渡。從根本上講，它節約了社會化大生產的成本，提高了知識與技能在生產領域的轉化效率。

參考文獻：

[1]尹彬彬.現代化水利水電工程管理現狀研究[J]建筑工程技術與設計，2020，14（6）：2637

[2]于游.淺談水利水電工程施工質量控制與管理[J]建筑工程技術與設計，2020，12（6）：2726

[3]劉暢.新時代水利水電工程生態環境保護研究與實踐[J]價值工程，2019，38（35）：98-99

[4]王國強.建立水利水電工程移民信息化標準體系的探討[J]水力發電，2020，46（3）：9-12