水文與水資源工程專業(yè)創(chuàng)新實踐型人才培養(yǎng)模式研究

劉冀，董曉華，彭濤，李英海

摘要：水文與水資源工程專業(yè)具有實踐性強、專業(yè)問題復(fù)雜、專業(yè)理論不確定性大的特點。特別是當(dāng)前氣候變化與人類活動影響更加劇了水文、水資源問題的復(fù)雜性與緊迫性，給本科人才培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)，這就要求本專業(yè)學(xué)生具備靈活處理問題的能力與創(chuàng)新能力。本文結(jié)合筆者多年的教學(xué)與管理經(jīng)驗，以學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為核心，從教學(xué)管理、制度保障、科技活動、學(xué)科競賽四個重要支撐角度出發(fā)，建立了“一核心四支撐”的創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)架構(gòu)，就培養(yǎng)具備一定創(chuàng)新能力的水文專業(yè)畢業(yè)生提出一些方法與建議。

關(guān)鍵詞：水文與水資源；創(chuàng)新實踐；培養(yǎng)模式；實踐教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）06-0186-03

水文與水資源工程是國民經(jīng)濟基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)╟╟水利中的重要專業(yè)領(lǐng)域之一。本專業(yè)的培養(yǎng)原則是：厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強能力，信息采集與分析計算結(jié)合，理論研究與技術(shù)應(yīng)用并重。所培養(yǎng)的畢業(yè)生應(yīng)具備較強的計算機、外語、管理等方面的應(yīng)用能力，掌握與水文、水資源相關(guān)的專業(yè)及基礎(chǔ)知識，能夠解決水利水電工程中，如勘測、規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、管理等各個環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的水文、水資源問題，應(yīng)具備扎實的水文專業(yè)基礎(chǔ)知識、較強的實際工程實踐能力和一定的創(chuàng)新意識。隨著我國水資源問題的日益嚴(yán)重，加之氣候變化與人類活動影響導(dǎo)致的水旱災(zāi)害加劇，給新時期的水文與水資源工程專業(yè)人才培養(yǎng)帶來了新的機遇與挑戰(zhàn)。要求我們培養(yǎng)的專業(yè)人才不僅能夠運用所學(xué)知識解決常規(guī)的水文與水資源專業(yè)問題，更需要具有一定創(chuàng)新精神與科研能力來解決變化環(huán)境下日趨復(fù)雜的水資源問題。針對此新形勢下的人才培養(yǎng)問題，筆者結(jié)合自己多年的教學(xué)與管理實踐，建立了“一核心四支撐”的創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)架構(gòu)培養(yǎng)模式，即以學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為核心，以教學(xué)管理、制度保障、科技活動、學(xué)科競賽四個重要平臺為支撐，探討水文與水資源工程專業(yè)本科生的創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)模式。

一、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的必要性分析

首先，水文學(xué)及水資源領(lǐng)域還存在著大量懸而未決的問題。如水文學(xué)主要研究區(qū)域的水循環(huán)規(guī)律與模擬，由于影響因素的復(fù)雜性，存在著大量的產(chǎn)匯流理論問題亟待解決[1]。如人類活動對流域下墊面的改變以及大量水利、水保工程的修建使得經(jīng)典的產(chǎn)匯流理論無法直接應(yīng)用進行流域水文模擬與水資源評價等工作。再如氣候變化使得水文氣象資料的一致性遭到破壞，從而更加劇了水文資料短缺的程度。上述這些問題都需要我們創(chuàng)新性的去解決。其次，從目前我校本專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)去向分析，近三分之一考取碩士研究生繼續(xù)深造，還有部分從事水文勘測、測驗、設(shè)計與規(guī)劃、施工等相關(guān)工作。考取碩士研究生的學(xué)生必然要具備一定的科研潛質(zhì)與創(chuàng)新能力，而從事勘查設(shè)計工作的學(xué)生也需要靈活應(yīng)對勘查設(shè)計中的一些復(fù)雜問題甚至是新問題。此外，本專業(yè)教育注重系統(tǒng)性、理論性，忽視了學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，特別是創(chuàng)新能力，學(xué)生專業(yè)能力比較單一?，F(xiàn)代社會對水利工程師的需求已由知識型轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰π汀｜h中央、國務(wù)院提出了建設(shè)創(chuàng)新型國家的決策，肩負著為國家培養(yǎng)高水平技術(shù)人才的大學(xué)，更應(yīng)當(dāng)走在時代的前列，為國家培養(yǎng)出高水平的創(chuàng)新型復(fù)合人才。特別是現(xiàn)代信息技術(shù)革命所帶來的重大變革以及現(xiàn)代水利對水利人才的需求，一些新技術(shù)、新儀器不斷涌現(xiàn)，更需要畢業(yè)生能夠在實際工作中大膽創(chuàng)新，將新技術(shù)、新方法等引入到專業(yè)領(lǐng)域中，以解決日趨復(fù)雜多變的水文、水資源專業(yè)問題。水利高等教育應(yīng)是一個多層次、多類別的體系，人才的創(chuàng)新實踐培養(yǎng)也應(yīng)是一個多層次、多類別的培養(yǎng)模式，需針對不同類別的學(xué)生因地制宜地制定相應(yīng)的培養(yǎng)方案與創(chuàng)新實踐能力實施方法。

二、創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式

1.有效引導(dǎo)學(xué)生參與相關(guān)學(xué)科競賽。學(xué)科競賽是檢驗學(xué)生綜合能力的重要手段。充分利用一些全國性的高水平學(xué)科創(chuàng)新競賽平臺，以任務(wù)驅(qū)動方式促進學(xué)生的工程思維能力、協(xié)同創(chuàng)新能力和實踐動手能力培養(yǎng)。對于水文與水資源工程專業(yè)，相關(guān)的國家級競賽有“高教杯”全國大學(xué)生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、“高教社杯”全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、全國大學(xué)生水利創(chuàng)新設(shè)計大賽等。另外，省級及校級的其他各類競賽在此不一一列舉。鑒于水文與水資源工程專業(yè)對數(shù)據(jù)分析處理與建模能力要求較高，故建議在鼓勵并引導(dǎo)學(xué)生參與上述各類競賽時，重點推薦參加數(shù)學(xué)建模大賽。通過參加數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)，可使學(xué)生的程序設(shè)計能力、邏輯思維能力、建模能力、模型求解能力及論文撰寫能力得到充分鍛煉與提升，為后續(xù)的專業(yè)課程（如水文預(yù)報、水庫運行調(diào)度與管理、水資源規(guī)劃及利用、水文水利計算、水信息采集與處理等）學(xué)習(xí)打下良好的應(yīng)用基礎(chǔ)，從而有利于將數(shù)學(xué)建模等多方面能力應(yīng)用于專業(yè)問題的求解。考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與課程設(shè)置，推薦大二時參加數(shù)學(xué)建模大賽培訓(xùn)。

2.創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，注重創(chuàng)新思維培養(yǎng)。本科生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要各個環(huán)節(jié)的緊密配合，包括課堂教學(xué)、課外作業(yè)、課下小組討論等環(huán)節(jié)。課堂教學(xué)作為全體學(xué)生共同參與的活動，是創(chuàng)新能力培養(yǎng)啟蒙的重要環(huán)節(jié)，要求專業(yè)課教師首先要更新教學(xué)理念、統(tǒng)籌規(guī)劃，在課堂教學(xué)中改變傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)方式，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)選取適合的專業(yè)內(nèi)容進行系統(tǒng)設(shè)計，增加設(shè)計性、綜合性和創(chuàng)新性的實驗項目，從而便于引導(dǎo)與啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。教師需認真研究教案，討論教學(xué)案例設(shè)計，特別是針對目前水文、水資源領(lǐng)域中的一些尚未解決的老問題以及伴隨新形勢下出現(xiàn)的新問題重點進行討論。針對我校的區(qū)位優(yōu)勢，可利用三峽地區(qū)的水文氣象資料為基礎(chǔ)，在講解中長期水文預(yù)報時，方法眾多，類型多樣。課程講解時宜先引入傳統(tǒng)的歷史演變法，再講解該方法的不足，引出其他的預(yù)報方法。針對預(yù)報因子的選擇以及預(yù)報方法，可將學(xué)生分組，引導(dǎo)各組學(xué)生通過采用不同的預(yù)報因子與預(yù)報方法進行徑流預(yù)報，最后將結(jié)果匯總，引導(dǎo)學(xué)生進行方法間的綜合對比分析，并歸納各方法的適用條件與優(yōu)缺點等，進一步針對各方法的不足，引導(dǎo)學(xué)生思考如何改進方法?？梢宰寣W(xué)有余力的學(xué)生查閱相關(guān)的參考文獻制訂出改進方案或?qū)嵤┎襟E，再經(jīng)討論后進行實施。這樣可以既鍛煉了學(xué)生的小組協(xié)作能力與團隊意識，又有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，增加科學(xué)研究興趣。在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，還應(yīng)不斷更新教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)手段，讓學(xué)生了解最新學(xué)科發(fā)展動向。如講解《水文預(yù)報》課程中的河道匯流方法-馬斯京根法，在講解完方法的提出背景、方法基本理論等后，進一步針對該法的參數(shù)率定問題，引導(dǎo)學(xué)生在手工率定的基礎(chǔ)上采用計算機優(yōu)化率定，可以指定學(xué)生閱讀事先準(zhǔn)備好的相關(guān)論文，由學(xué)生就算法、率定目標(biāo)等進行自主選擇，采用競賽的方式評選出預(yù)報效果最優(yōu)的學(xué)生或者小組，從而大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并從中鍛煉了學(xué)生的文獻閱讀、計算機程序設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生采用專業(yè)思維模式進行思考問題與解決問題，起到了鞏固專業(yè)知識的效果。此外，課堂教學(xué)與工程實踐相結(jié)合，以研討式、頭腦風(fēng)暴式、課堂模擬演練等靈活多樣的教學(xué)方式開展課堂教學(xué)，大膽鼓勵學(xué)生敢想敢做，構(gòu)建“以學(xué)生為中心”的教學(xué)互動環(huán)境。不輕易否決學(xué)生的想法，為激勵創(chuàng)新思維，還應(yīng)從成績評定等方面對學(xué)生加以獎勵。通過上述措施達到拓寬學(xué)生專業(yè)視野、活躍課堂氣氛、啟發(fā)創(chuàng)新思維的效果。endprint

3.重視實驗教學(xué)，拓展專業(yè)實踐。實驗室是從事實驗教學(xué)、科學(xué)研究的重要基地，是高等學(xué)校實施素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實踐能力的重要基地[2]。而目前受學(xué)時限制，無論是從實驗數(shù)量與質(zhì)量上都不足以培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)與創(chuàng)新能力。實驗室的開放，不僅可以充分利用實驗資源，還可以為學(xué)生提供自主發(fā)展和實踐鍛煉的空間，是提高儀器設(shè)備利用率的有效措施。因此，在有完善的規(guī)章制度保證的前提下，合理的對本科生開放部分專業(yè)實驗室，有利于學(xué)生提高動手實踐能力。鼓勵學(xué)生開展諸如《水文學(xué)原理》、《水文信息采集與處理》等課程的相關(guān)實驗，特別應(yīng)適當(dāng)開設(shè)一些帶有探索性質(zhì)的實驗。此外，大力鼓勵本科生全程參與研究生的課題實驗，盡量為學(xué)生創(chuàng)造發(fā)現(xiàn)新問題的機會。通過參與實驗，有利于學(xué)生了解當(dāng)今的新技術(shù)、新手段、新設(shè)備在本專業(yè)的應(yīng)用狀況，如水文自動測報系統(tǒng)、激光顆粒粒度分析儀、ADV、TDR等先進設(shè)備?！皩嵺`、認識，再實踐、再認識”是人類認識事物的規(guī)律，實踐是本專業(yè)學(xué)生的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通過實踐環(huán)節(jié)，可以有效提升動手能力、鞏固課堂所學(xué)理論知識。大力鼓勵本科生參與教師的生產(chǎn)與科研課題，提高學(xué)生綜合運用知識、分析問題的能力，還可從實際工作中發(fā)現(xiàn)問題，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，需建立相應(yīng)的專業(yè)實習(xí)、實踐基地等以利于學(xué)生開展相關(guān)的實踐活動。如我校建立了水利與環(huán)境工程國家級實驗教學(xué)示范中心，與長江三峽集團公司、長江水利委員會三峽水文局、中國水電顧問集團中南勘測設(shè)計研究院宜昌分院等單位合作，搭建校外人才培養(yǎng)實踐教學(xué)實習(xí)基地，為培養(yǎng)大學(xué)生社會適應(yīng)能力與實踐創(chuàng)新能力提供了條件。

4.建立創(chuàng)新實踐保障機制。創(chuàng)新實踐培養(yǎng)環(huán)境需要有良好的政策管理保障作為支撐。對于有創(chuàng)新潛力的學(xué)生，教師應(yīng)加大培養(yǎng)力度，從學(xué)校、學(xué)院層面上應(yīng)為每個創(chuàng)新實踐小組提供良好的資金與實驗環(huán)境，并配備相應(yīng)的指導(dǎo)教師。采用由學(xué)校、學(xué)院、系部、學(xué)生組成的“四層”創(chuàng)新實踐保障機制，設(shè)立相應(yīng)的管理小組對創(chuàng)新實踐活動全過程與實施效果實行督導(dǎo)與評價，接收學(xué)生及指導(dǎo)教師的反饋與工作協(xié)調(diào)等工作。為鼓勵教師的工作積極性，對于指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新實踐活動的教師給予一定的教學(xué)工作量或者補貼等。如我院自2011年起試行了“本科生導(dǎo)師制”項目，從各專業(yè)中選拔學(xué)習(xí)成績較為優(yōu)秀的學(xué)生作為培養(yǎng)對象，在雙向選擇的基礎(chǔ)上為每位本科生配備指導(dǎo)教師，重點培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力，從而起到輻射帶動作用，全面提高我校的人才培養(yǎng)質(zhì)量。此外，學(xué)校也設(shè)立了“求索”大學(xué)生創(chuàng)新活動計劃與科技創(chuàng)新基金，資助大學(xué)生科技立項課題、科技論壇。另一方面，加強教師培訓(xùn)特別是中青年教師培訓(xùn)，通過校企合作，有計劃、有目的地組織專業(yè)教師到企事業(yè)、生產(chǎn)單位等第一線定崗掛職鍛煉，培養(yǎng)既有理論知識又具有專業(yè)實踐能力的“雙師型”教師隊伍。此外，定期組織具有豐富實踐經(jīng)驗的工程技術(shù)人員到學(xué)校為學(xué)生做專題講座，增強本專業(yè)學(xué)生對專業(yè)的認識與理解，了解實際工作中存在的問題與難點，更有針對性地開展創(chuàng)新實踐活動。

現(xiàn)代水利需要具備一定創(chuàng)新能力的水利專門人才，本文結(jié)合我校水文與水資源工程專業(yè)的特點，探討了本科生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)模式與途徑，建立了“一核心四支撐”的創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)架構(gòu)，從而達到培養(yǎng)具有國際視野、較強創(chuàng)新實踐能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才，為社會輸送優(yōu)秀的水文與水資源工程專業(yè)畢業(yè)生，為水利事業(yè)培養(yǎng)更優(yōu)秀的建設(shè)者與接班人。

參考文獻：

[1]芮孝芳.水文學(xué)原理[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

[2]祖波，王維，李穎，等.關(guān)于水文與水資源工程專業(yè)教學(xué)改革初探[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2011，36（6）：190-192.

基金項目：三峽大學(xué)教育科學(xué)研究重點項目（1104）。

作者簡介：劉冀（1980-），男，河北保定人，博士，副教授。主要從事水文預(yù)報與水庫防洪調(diào)度研究。endprint