以教學改革為契機的水利創新人才培養研究

林彥宇 許登強 劉少東 聶堂哲

關鍵詞： 水利 人才培養 教學創新 中國制造

創新能力是所有領域的基本能力。在沒有意識到創新意識、創新思維、創新習慣、創新能力的情況下，高校教育無法培養出真正的人才。在對環境要求日益增長和能源缺乏、能源結構單一的當今社會，水利行業必將較以往更加受到重視。高等人才一直是國家核心競爭力，也是國際上各個國家搶奪的資源。高等院校肩負著培育人才、培養人才、輸出人才的使命，必須要適應變動，通過教學改革創新培育出一批順應行業發展、滿足社會需求、響應國家號召的水利創新人才。

1 水利專業課程結構體系過時

1. 1 人才培養方案落后

隨著科學技術的不斷發展與進步，大數據、云計算、人工智能等新科技、新技術接踵而至，帶來更多方便快捷的同時也給各行各業帶來了巨大沖擊。水文站、氣象站從最開始的手動測量到現在的基于信息的電子測量再到智能電子測量，大數據技術提高了工作流程的自動化程度和數據的集中化程度。在信息化程度比較高的流域，流域集控中心可以實時查看節制閘、測站的信息。這些應用的數據量之大，不亞于城市監控錄像這種典型的大數據應用。另外，無人機巡堤也逐漸在各地推廣，未來的發展趨勢肯定是無人機聯網，逐漸接入現有的集控平臺。

水利行業快速發展，水利專業的實踐性較強，并要依據新技術的發展不斷更新現有施工建筑體系。隨著信息技術的高速發展，測繪技術水平不斷提高，測繪技術、智能傾斜攝影測量技術等新的測繪技術不斷出現。工程建設企業應該更加關注新興的測繪技術。并有效掌握新興測繪技術，加強新興測繪技術對新興測繪技術的應用，提高新興測繪技術的應用水平。請將新測繪技術的優點賦于現有的測繪水準，進行工程項目高水平發展[1]。傳統學堂模式從古至今一直是主要授課模式，但是科學技術不斷突飛猛進，這也要求教學模式也需要跟隨發展的腳步，不斷進行變革。利用互聯網技術發展新穎的教學模式，優化原有的教學模式，改變課堂教學模式內容枯燥乏味現狀，滿足學生對水利行業前沿知識、新型設計觀念、相關設計規范更新的要求，例如中國大學MOOC（慕課）、學習通、智慧樹等手機軟件。截至2021 年6 月，我國網民規模為10.11 億，互聯網普及率達71.6%[2]。擁有一部手機也逐漸成為一名大學生的標配，結合全球疫情情況以及互聯網的普及促使互聯網模式教學高速發展，網絡線上課程在未來或許成為主流。在課程教授專業知識的同時也培養學生空間思維轉化的能力。許多學生由于對水工建筑物接觸較少，在學習過程中不能很好地理解并將課堂內容與實際建筑物相結合，掌握知識的主要方面比較困難，學習者缺乏知識儲備，學習不夠扎實，對學習的理解不夠，對學習的關心不夠，進而放棄學習。因此結合以上內容，傳統的教學模式已經不適應如今互聯網的發展與學生對“水工建筑物”課堂的教學要求。但實際上，傳統的“重理論，輕實際”的教學模式已經很難達到“新水利”的培養要求，教學質量也無法達到預期效果。這就要求高校人才培養方案要不斷調整更新，師資隊伍建設不斷豐富完善。

1. 2 缺少課程思政教育

優秀的教育革新必須瞄準高水平的學習目標。例如：近年來，大家都在談論自我學習能力、問題解決能力、數字素養、跨文化交流和合作能力。實際上，這些能力并不新鮮。多年來，教育系統一直在呼喚這些目標，但實際上，還沒有教師在自己的課程中實現這些目標。高校的意識形態和政治教育是為了加強學生精神信念的教育活動，使學生形成正確的價值觀，因此培養大學生的專業課程和思政課程要有機結合[3]。對于課程思政教育，高等院校除了讓學生有知識上的深度與廣度，還需有思想上的深度與廣度。課程思想政治教育要與社會發展的足跡一同更新，并且這些思政課程與專業課程在培養目標與培養對象的目的性是具有高度一致性的，強化“課程思政”的理由便順利成章。

2 水利水電工程專業實踐不足

思維體現的方式是實踐。水利水電工程專業培訓高級工程人員和技術人員在水工建筑物的規劃、設計、建設、管理和科學研究方面。水利水電工程專業具有非常高的實用效應，調查、規劃、設計、建設等都需要實踐指導。由于傳統課堂的限制，實踐環節不夠充分。黑龍江八一農墾大學水利水電工程專業的實踐性教學環節安排有認知實習、課程實驗、課程設計、生產實習、畢業設計等，雖然積累了一些實踐教學經驗，但也暴露出一些主要問題，具體敘述如下。

首先，實踐教學指導環節落后的教學方法和教學內容不能有效激發學生的實踐創新意識。以實驗課程為例，目前實驗課程的教學主要以“教師講，學生做”的方式呈現。也就是說，教師設計實驗的目的、內容和方法，學生進行相應的操作，按照預定的步驟和要求，最終生成實驗報告。標準化的流程、機械性的步驟和最終結果都不利于鼓勵學生獨立思考和創新多元的思維方式。其次，實驗裝置和設備一般相對落伍或者產業也很少，甚至沒有在實務工程學中被使用，行業目前的發展對學生正確的理解和評價產生影響。此外，在目前的教育管理中，從教育環境的角度出發，將工程實習教育或工程訓練定義為實習教育，并將其排除在教學計劃之外，結果導致水利與水力工程專業領域的一些實踐性和認識性基本課程和專業課程被排除在實踐訓練之外。水利水電工程專業教學中，《水電站》《水工建筑物》等主要專業課程的實踐環節都以課內實驗的方式開展，學時和場地有限， 很多實用性強的教學內容都無法兼顧。而且每個實驗設備只有一臺，限制了學生進行方案比對的可行性，不利于學生養成主動發現問題、解決問題的創新意識。

3 優化教學結構體系

3. 1 教學環境優化

優秀的教育離不開教具的輔助。通用的教具包括用于所有教學內容的各種設備，和教師使用的設備一樣，學生可以直觀、生動地理解教學內容。開發輔助教材教學幫助提高學生對學習的興趣，豐富知覺知識，形成明確的概念，發展學生的觀察能力和思考能力。創新的教學也需要創新的教具。信息技術對教育的影響最重要的標志是推動新的教育模式的出現。長期以來，由于教育資源的不足和信息技術的落后，傳統的教育模式受到了教師、場地、技術設備、成本等因素的制約。優質教學過程中需要教室、教學設備、通信工具等，雖然教師在授課時會使用到電子信息工具，但只是將電子信息工具作為教學中的點綴，并沒有將電子信息技術與課堂教學充分融合。

智能學習環境工具擁有記錄學習過程、安排教學情景、接觸授課氛圍和探索物理環境等功能。智能教學可以輔助授課教師開展信息化教學。智能教室也有助于教師對學生進行客觀、全面、真實的評價（智能評價）。通過大數據云端計算，羅列出具有嚴密邏輯的完整信息，教師將通過智能點評展示學生的學習行為、學習成果。允許教師將每個學生置于實際場景中進行調查和評價，在此基礎上，教師可以有效地介入學生的學習過程。

除此之外還有教材、課件、習題冊等，這些教學輔助工具也需要與時俱進。教室作為教師第一教學現場，在一些教學設備下輔助教師完成授課。通過優化教學工具加強授課效果，好的工具讓學生更好地接納信息，與知識面對面。愛因斯坦說過“興趣是最好的老師”，興趣是學生學習動機的源泉。色彩鮮艷的照片、悅耳的音效、生動活潑的視頻等，信息技術班在激發學生的學習興趣方面遠遠優于其他傳統教學媒體。利用這一優勢，化靜態為動態，化抽象為圖像，化虛擬為現實，根據教學內容創設適當的問題情境，挖掘一些在平時教學中能夠打動學生、轉移注意力的資料。這不僅會調整課堂，也會改革傳統的教育觀念。另外，信息技術課也可以寓教于樂，讓學生在輕松、舒適、充滿活力的環境中學習知識，激發學習興趣。水利專業實踐性較強，部分課程都是需要實踐，在智慧教室內，讓學生身臨其境地感受專業知識，了解專業內涵。

3. 2 課程優化

基于培養目標， 注重拓寬專業方向， 以“主干課程基礎化、專業課程現代化、實踐環節多樣化和知識結構綜合化”為指導，同時構建了基于知識、能力、素質三位一體的其他課程體系，如選修課、綜合素養課、通識課和第二課堂等[4]。

水利工程課程具有很強的實踐性，需要給學生足夠的時間在實習期間鍛煉。在此期間，學生不應該被允許做自己喜歡的事情，每個班級都有明確的任務，學生要有目的地完成任務，在完成任務的同時掌握該課程的內容。教育模式是更加分層和多樣化的。例如：課堂上教師是“教師在講臺上講授課程，學生在講臺下傾聽”的現有的“灌輸式”教育模式，進行適當變更，通過教師和學生之間的交換，使教師成為“學生”，學生在講臺上對某一篇章進行講解。教師和“其他學生的知識要點評論”形成“課堂角色逆轉”的新的教育模式，學生成為教室的“主人”，教師是課程的“粉絲”，改變了教室的“沉默”模式，教室里的氣氛更活躍，學生的知識點學習得更深刻，學生的學習欲望有效地提高。與此同時，教師改變了只用PPT 和黑板來說明理論的方法，添加了視頻和動畫，使抽象的理論更加立體易懂。

同時，要開設一些實驗性的課程，這有助于培養學生對學習保持熱情，提升反應能力和實踐能力。信息技術高速發展，知識更新快，教師沒有學做參考，這就要求教師講課要源于教材，但不拘泥于它，要有所創新，根據學校和學生的具體情況來設計課程方案。在講每一節時，首先要了解該節課內容的重點、難點，然后設計一個教學案例，案例要做到實用性、實踐性、創新性等相結合，這樣才能吸引每個學生投入課堂中，開放式地完成教學。

3. 3 優化考核結構

實踐能力是創新人才培養成效的重要體現。傳統教學中，教師往往都是單方向輸出，很少收到學生反饋，沒有詳細了解學生知識掌握情況，也不能滿足學生層次不同的要求，為了解決個體差異與大班授課的矛盾，進行優化考核結構。教學創新的結課考試與以往課程結束考核不同，減少理論知識的考核力度，提高學生動手實踐能力考核，優化考核結構。在對于期末考核方法上， 它以開放和封閉的預約考試相結合，增加課堂提問和課堂鍛煉的機會，將單純的最終考試改變為定期的、最終的多層次評價和企業評價相結合，有些課程采用口試、操作、寫隨筆或本報告等評價方法。

一門課程結束后，智慧平臺上線上網絡課程觀看時長、小檢測、討論完成度也占有期末考核成績百分比，平時課堂上學生互動次數。在一些水利專業實踐性較強的專業課程成績除了對理論知識考核的筆試，還需親自動手制作完成課程知識模型。主動操作可以通過發現知識的內在聯系，形成良好的認知結構來培養獲得知識的能力。操作工具可以將知識的物質轉化為內部認知活動的外部操作（物化），從圖像到表現的抽象化，促進知識的內部化，有利于學生形成良好的認知結構。像《水工建筑物》課程在完成教學內容后，在教師的指導下，學生通過動手制作一個水工建筑物模型，并且在教室內講解制作過程及水工建筑物作用原理，這又是對課本知識的另外一種考核，使學生牢記課程知識內容，并融會貫通到具體內容上。加強理論知識點與水利工程結構的結合，提高和增強學生的主觀能動性和實踐協作能力。最后根據模型制作優異、講解答辯情況擬定分數，最后綜合兩種考核結果，擬出成績。成績通過后留下這些水工建筑物模型，以后的學生學習到這門課程的時候，看見這些水工模型，也會激發他們的學習熱情與興趣，并且教師還可以拿著模型去授課，讓學生觀察、觸摸、思考，使學生有更好的學習體驗。這種考核方式擺脫了傳統考核方式“重理論，輕實踐”的弊端，也提高了學生動手創造能力，創新思維能力。

4 注重學科競賽

“全國大學生水利創新設計大賽”是中國水利專業學生的一場盛大的競賽。它在培養學生的創新意識和能力、向社會推廣綠色水資源保護和生態水資源保護觀念方面發揮著不可替代的作用。在其不斷地深耕細作中，確保在水利養護行業中醞釀創新[5]。

該競賽致力于將理論知識用于技術創新和實踐能力的培養。例如：“全國大學生水利創新設計大賽”大多來源于生活、生產、工程等方面的實踐問題，其中一部分是與國民經濟和人民生活相關的社會熱點問題。在這些實際問題的深刻理解和分析的基礎上，參與學生通過對應的新技術或者新想法，解決這些水利工程實際的問題，建立合理的解決方案。從創新角度解釋及解決實際問題，能夠改善學生的創新思維、提高創新意識。設計和制作水工模型，并通過參與競爭培養其實踐能力。在水利創新人才培養過程中，要培養學生具備良好團隊協作能力等必備品質，要培養并增強學生的協同意識、角色定位能力、協同溝通能力，提升妥善處理人際關系的能力及解決各種團隊問題和矛盾的能力。競賽可以鍛煉學生觀察能力、想象能力，加強學生與教師的線下交流。加強賽事的宣傳力度，鼓勵師生積極參與。許多高校師生對水利學科競賽的類型、級別等情況不夠了解，不能及時獲知水利相關競賽的主題和具體時間，往往導致準備不充分，甚至錯過相應的學科競賽，尤其大多數學生只關心課堂教學；因此，更需要學校做好賽事的宣傳工作，將學科競賽融入課堂教學中。

5 課程思政的延申

要想將意識形態政治教育整合到非專業性教育中，一方面要充分掌握專業課程的意識形態政治因素，理解專業教育和意識形態政治教育的最佳組合。

另一方面，必須充分關注學生的期待和要求，培養學生的“問題意識和參與意識”，培養“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”的意識。爭取讓學生主動、積極地探究[6]。在素質教育全面發展的當今社會，高校的工學專業基礎課程不應該都安排在理論化、模式化的知識講解和記憶上。為了適應新時代的高速發展和創新性要求，應該逐步建立傳授知識和塑造價值觀緊密結合的教育觀念。學習師范教育課程，包括思想及政治教育資源、課程本身的知識要點進行深入課程組合，專業的教育目的和道德教育目的組合，價值知識傳達統一的指導書，并通過設計適當的教育和教育方法，進行科學和工程學專業的基礎課程的和思政教育的統一。

同其他自然科學一樣，水利行業的發展既依賴于生產實踐和科學實驗，又受到社會因素的影響[7]。我國歷來都是農業大國，水利是農業的命脈，歷代善治國者都高度重視興修水利、河防治理。古人的“因勢利導”“疏堵結合”治水思想與理念，對國家治理具有重要參考價值和借鑒意義。例如：智慧教師在建立班級并進行分組時，采用電子設備展現PPT 等，以大禹治水都江堰水利工程為案例，充分挖掘思政資源。這些案例不但極大地豐富了教材內容，而且顯著地提高了學生的課堂積極性。課中安排每組學生代表上臺講解，其他組觀摩，再點評講授，以鞏固知識點，喚起價值情感共鳴。通過課程思政的意識形態和政治因素的發掘，不僅加深學生對水利專業精神內涵實質的理解，還給教學注入了生機與活力，極大地豐富了水利的精神和物質內涵。

6 結語

鑒于水利創新人才的素質結構，水利創新人才培養重點是加強水利項目研究與工程實戰融入教學，提升學生在學術研究、工程實踐、協同合作等各方面的能力等；改善教學培養模式與理念、加強學生創新能力方面不斷提升和完善新時代水利學生創新培養的路徑，引導學生樹立正確的價值觀和人生觀。