工科院校水文與水資源工程專業(yè)本科生實驗教學(xué)改革思考

王雪妮 張雷克

摘? ? 要：針對太原理工大學(xué)水文與水資源工程專業(yè)核心主干課程之一——“水信息技術(shù)”課程實驗教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題，以培養(yǎng)學(xué)生動腦思考、加強動手能力和樹立創(chuàng)新精神為目標(biāo)，從提升實驗教學(xué)地位、增加實驗教學(xué)學(xué)時、凸顯實驗報告思想性、革新實驗教學(xué)考核考評機制、優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容以及完善實驗隊伍建設(shè)等幾個方面介紹了該課程未來實驗教學(xué)改革的方法與策略，以期為開展該課程及相關(guān)課程實驗教學(xué)的工科院校提供參考。

關(guān)鍵詞：水文與水資源工程;水信息技術(shù);實驗教學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2019）06-0049-03

黨的十九大報告指出，教育強國的建設(shè)是實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重要基礎(chǔ)工程[1]。高等學(xué)校是培養(yǎng)未來社會建設(shè)人才的重要基地，而高校實驗教學(xué)作為高等教育的重要組成部分，承擔(dān)著提高學(xué)生實踐能力和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的任務(wù)。相比于課堂教學(xué)，實驗教學(xué)一直都是高校專業(yè)實踐教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)，學(xué)生動手能力不足、缺乏創(chuàng)造性思維已成為一種普遍現(xiàn)象。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，行業(yè)競爭愈發(fā)激烈，社會及用人單位對大學(xué)生實際操作、解決具體工程問題的能力要求不斷提高。在面對畢業(yè)生人數(shù)逐年增加，就業(yè)壓力越來越大的嚴(yán)峻形勢下，提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，從而提升學(xué)生的核心競爭力以適應(yīng)日益變換的工作環(huán)境和工作壓力，成為亟待解決的、新時期新形勢下高等教育質(zhì)量工程的重要議題。其中，實驗教學(xué)無疑扮演著舉足輕重的角色，實驗教學(xué)工作水平的高低，也是反映一所高校教學(xué)、科研、管理及學(xué)生等綜合水平的重要標(biāo)志[2]。

“水信息技術(shù)”是太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院水文與水資源工程專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)核心主干課程，與工程實際密切結(jié)合，對實踐性的要求非常高。其實驗數(shù)量（4個）和實驗內(nèi)容（降水觀測、蒸發(fā)觀測、水位觀測、流量觀測）在水文與水資源工程專業(yè)所有專業(yè)課程中都是相對較多的。筆者在過去承擔(dān)相關(guān)理論和實踐教學(xué)的過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對該門課程的實驗學(xué)習(xí)普遍存在重視程度不夠、動手機會有限、實驗報告千篇一律的情況，而實驗考核方式滯后以及實驗教師數(shù)量不足則進(jìn)一步制約了實驗教學(xué)的發(fā)展。對此，太原理工大學(xué)在2017年設(shè)立了“基于專業(yè)認(rèn)知提升和工程實踐能力培養(yǎng)的‘水信息技術(shù)課程改革探索”本科生教學(xué)改革項目，筆者結(jié)合自身對該門課程實踐教學(xué)的理解，對現(xiàn)階段課程在實驗教學(xué)方面存在的問題予以闡述，就如何對實驗內(nèi)容、方法及考核等進(jìn)行改革提出一些建議，以期形成適合本專業(yè)本課程的實驗教學(xué)教改思路，最終達(dá)成教學(xué)改革項目保質(zhì)保量完成的目標(biāo)。

一、當(dāng)前“水信息技術(shù)”課程實驗教學(xué)存在的問題

（一）學(xué)生對實驗教學(xué)重視程度不夠，實驗教學(xué)地位偏低

實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和綜合創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，但同其他大部分專業(yè)課程一樣，“水信息技術(shù)”的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)長期以來一直被定位于輔助位置，在實際教學(xué)過程中未得到實質(zhì)性重視?！爸乩碚?、輕實踐”的現(xiàn)象使學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中參與度不夠，難以調(diào)動學(xué)生對掌握專業(yè)知識的積極性，同時也在剝離原本同屬一體的“理論+實驗”課程固有屬性，使二者之間的差異愈發(fā)明顯。

（二）實驗學(xué)時偏少，學(xué)生動手機會相對有限

“水信息技術(shù)”課程實驗涉及從降水、蒸發(fā)到流量觀測等一系列系統(tǒng)且較為復(fù)雜的內(nèi)容，在僅為8個學(xué)時的實驗時間內(nèi)，教師要求學(xué)生掌握水文要素的采集和數(shù)據(jù)分析處理方法，以及水信息數(shù)據(jù)管理技術(shù)等，這已有相當(dāng)?shù)碾y度，再加上學(xué)生數(shù)量較多（通常為3班90人），很難保證每一位學(xué)生都能夠獲得親自動手操作的機會。較為常見的情況是小組內(nèi)一到兩位成員承擔(dān)主要任務(wù)，其他人記錄或僅僅等待實驗結(jié)果。演示實驗甚至出現(xiàn)多人圍繞在實驗臺周圍，只看不思考，其效果可想而知。

（三）實驗報告形式化問題突出，個人觀點或思考缺失

受長期應(yīng)試教育的影響，學(xué)生對于處理具有標(biāo)準(zhǔn)答案的選擇題、計算題顯得輕車熟路，但涉及需要加入個人思考和觀點的論述類問題，通常卻不知如何下手。目前，我國高校尚未形成較為統(tǒng)一規(guī)范的關(guān)于如何培養(yǎng)學(xué)生撰寫實驗報告的指導(dǎo)意見或說明，在數(shù)量相對有限的實驗教材中提出的實驗報告要求也通常比較籠統(tǒng)。實驗教師對實驗報告內(nèi)容更多強調(diào)的是數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、格式的規(guī)范性和美觀性，至于實驗過程遇到的問題和實驗結(jié)果分析討論則成了次要問題。本課程所涉及的四個實驗類型均為驗證性實驗，學(xué)生依據(jù)教師的指導(dǎo)完成實驗，取得實驗數(shù)據(jù)，并簡單給出數(shù)據(jù)分析結(jié)果。一旦實驗結(jié)果與其他學(xué)生得到的結(jié)果或者教師給出的參考結(jié)果相差較大，甚至由于操作不當(dāng)?shù)葻o法獲得實驗結(jié)果時，學(xué)生便直接修改實驗數(shù)據(jù)，未經(jīng)思考請教教師成為了一種習(xí)慣。少有人能夠靜心分析，總結(jié)失敗原因，探討問題所在，進(jìn)而不斷改進(jìn)實驗過程直至獲得滿意結(jié)果。為了獲得數(shù)據(jù)而做實驗，為了通過考核而寫報告，同一小組撰寫的報告數(shù)據(jù)相同，甚至結(jié)論分析也完全相同，內(nèi)容形式千篇一律已成為了普遍現(xiàn)象，完全背離了檢驗科學(xué)理論或假設(shè)而進(jìn)行實驗、撰寫實驗報告的初衷。

（四）實驗評價體系不完善，指向性和引導(dǎo)性較差

與理論考試相比，實驗成績在大多數(shù)高校的課程考核體系中僅占很小的比例甚至不計入最終成績，指揮棒的導(dǎo)向性在某種程度上造成了目前學(xué)生不重視做實驗，更不重視實驗成績的現(xiàn)狀。缺乏對實驗教學(xué)的尊重，同時缺少科學(xué)合理的考核測評體系已成為當(dāng)前高校實驗教學(xué)的通病。目前考評多依據(jù)最終提交的實驗報告，而忽略了實驗過程中學(xué)生的實際表現(xiàn)。更為重要的是，許多高校的實驗課成績并不計入最終課程考核之中，在這種情況下，談及激發(fā)學(xué)生開展實驗的積極性、主動性和創(chuàng)造性只能是指導(dǎo)教師的一廂情愿。

（五）實驗內(nèi)容相對陳舊，滯后于學(xué)科知識更新步伐

聯(lián)合國教科文組織研究結(jié)果表明，信息通信技術(shù)的發(fā)展極大加速了人類知識的更新速度，其更新周期已由18世紀(jì)的80—90年，19世紀(jì)至20世紀(jì)初的30年，20世紀(jì)末的5—8年，極速縮減至如今的2—3年。受傳統(tǒng)觀念制約及實驗教材出版周期的限制，課堂上傳授的知識極有可能在學(xué)生尚未踏入社會之時便已經(jīng)被更新了。從當(dāng)前的實驗教學(xué)內(nèi)容來看，以知識的傳授、實驗原理的介紹和實驗步驟的掌握為主，對實驗教學(xué)相關(guān)專業(yè)前沿知識的探索與研究尚未達(dá)到廣泛認(rèn)同，使之很難被納入整體課程教學(xué)體系。由于實驗內(nèi)容未能及時反映本學(xué)科領(lǐng)域較先進(jìn)的成果，在保持現(xiàn)狀、不重視改變的情況下，培養(yǎng)出能夠適應(yīng)市場競爭要求，且富有扎實理論功底、強烈競爭意識和卓越創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才只能停留在理論設(shè)想階段。

（六）實驗人才隊伍不穩(wěn)，高素質(zhì)實驗人員存在缺口

“如果說我看得比別人更遠(yuǎn)些，那是因為我站在巨人的肩膀上。”——牛頓。筆者認(rèn)為，培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的必要條件之一是擁有一定數(shù)量的具有高學(xué)識、創(chuàng)造性精神的教師對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。遺憾的是，受傳統(tǒng)教育思維影響，實驗教學(xué)被視作理論教學(xué)的輔助，長期以來，實驗教師和相關(guān)技術(shù)人員也被視為“輔助”人員，選材或招聘條件的相對寬松導(dǎo)致相關(guān)從業(yè)教師的學(xué)歷、教學(xué)水平普遍不高，其地位、收入和晉升空間與專職教師相比存在一定差距。許多博士畢業(yè)生甚至是碩士生也不愿意到實驗室工作，即使是通過自身努力后續(xù)獲得高學(xué)歷的實驗室工作人員也在謀求其他出路。缺少足夠數(shù)量的高學(xué)歷、高水平的實驗教師則限制了實驗教學(xué)水平的上限，而實驗隊伍不穩(wěn)則進(jìn)一步拉低了本就脆弱的基底下限。

二、“水信息技術(shù)”課程實驗教學(xué)改革建議

（一）實驗教學(xué)與理論教學(xué)掛鉤，二者形成有機統(tǒng)一整體

從相對功利性或逐利性的角度而言，學(xué)生只有將實驗課學(xué)習(xí)與理論課學(xué)習(xí)緊密聯(lián)系起來，甚至?xí)笳咝纬捎绊懙那闆r下，學(xué)生才會收起輕視之心，將精力投入到實驗環(huán)節(jié)。在此方面，西南大學(xué)的做法值得借鑒[3]，對于非獨立開設(shè)的實驗課程，學(xué)生最終可以參加理論考試的前提是實驗考核成績必須在合格以上。筆者建議太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院可在未來適當(dāng)契機，一方面效仿西南大學(xué)的做法，將“水信息技術(shù)”理論與實踐課程教學(xué)相互掛鉤，以理論考核測評引導(dǎo)實驗環(huán)節(jié)學(xué)習(xí);

另一方面可從學(xué)院抽調(diào)富有豐富理論和實踐教學(xué)經(jīng)驗的老教師進(jìn)一步完善現(xiàn)有教學(xué)督導(dǎo)團隊，重點從健全學(xué)院本科生實驗教學(xué)質(zhì)量管理和監(jiān)控體系，規(guī)范實驗教學(xué)活動、深化實驗教學(xué)改革等方面入手，對實驗教學(xué)的實際運行情況予以監(jiān)督管理，從而提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

（二）適當(dāng)增加實驗學(xué)時，重點實驗區(qū)別對待

“水信息技術(shù)”課程中雨量觀測和蒸發(fā)觀測實驗原計劃學(xué)時分別為兩小時，如能將其增加到4—5小時，不僅可以基本確保每一位學(xué)生都能夠獲得親自動手操作各個實驗的機會，更為重要的是，實驗指導(dǎo)教師還可以將觀測儀器的布設(shè)及安裝方法添加其中，從而令學(xué)生更加全面地掌握雨量及蒸發(fā)觀測的整個過程。此外，流量觀測實驗屬于“水信息技術(shù)”課程4門實驗中的重點，在兩小時的實驗中學(xué)生幾乎不可能洞悉流量觀測所包含的原理及其在未來工作學(xué)習(xí)中可能發(fā)揮的作用。即便將其增至6小時，學(xué)生也很難通過實驗室環(huán)境對其形成足夠的感性認(rèn)識。鑒于此，筆者建議將該實驗拓展至1天的實習(xí)，在足夠時間和外部環(huán)境保證前提下，通過對流量計算原理、測流斷面選取及斷面測點布設(shè)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)及操作，學(xué)生可以對流量觀測產(chǎn)生更貼近于實際水文與水資源工程的理解和認(rèn)識，從而促進(jìn)其對未來相關(guān)專業(yè)知識學(xué)習(xí)廣度和深度的把握。

（三）注重實驗報告科學(xué)性，彰顯實驗分析思想性

如實記錄實驗數(shù)據(jù)、描述實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度是實驗教學(xué)的基本理念。實驗報告首先要反映出學(xué)生是否具有嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的實驗態(tài)度，指導(dǎo)教師可以從數(shù)據(jù)的測量、處理及分析等過程予以了解。此外，指導(dǎo)教師應(yīng)積極鼓勵學(xué)生對實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果及實驗操作過程中存在的問題進(jìn)行思考，通過總結(jié)失敗原因，為最終取得理想實驗結(jié)果奠定基礎(chǔ)，同時也為其他同學(xué)提供借鑒。相比于客觀冰冷的數(shù)字和圖表，具有個人思想和見解的感性體會更應(yīng)值得提倡，即便學(xué)生可能存在觀點或想法上的錯誤，但積極態(tài)度及獨立思考意識無論在何種情況下都應(yīng)予以肯定。

（四）完善實驗教學(xué)考核考評體系，凸顯實驗教學(xué)

在總評中的地位實驗教學(xué)的考核方法對學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、動機和付出程度具有重要導(dǎo)向作用，必須給予足夠重視。筆者認(rèn)為，將實驗教學(xué)與理論教學(xué)考評融合到一起可從兩方面入手：（1）在理論考試環(huán)節(jié)增加實驗基本理論學(xué)習(xí)測試部分。依據(jù)相關(guān)教學(xué)大綱要求，從實驗原理理解、儀器裝置構(gòu)成、設(shè)備操作使用、數(shù)據(jù)分析處理等方面對學(xué)生進(jìn)行測評。（2）大幅提高實驗成績在總成績中的比例。如“水信息技術(shù)”原本總評成績分配比例為：理論考試（80%）+平時成績（10%）+實驗成績（10%）。如能將實驗環(huán)節(jié)的比重增至30%—40%，無疑會提升實驗教學(xué)在學(xué)生心目中的地位。（3）實驗成績由現(xiàn)場實驗表現(xiàn)和后期實驗報告兩部分構(gòu)成。實驗課的主要目的是鍛煉學(xué)生的動手能力，創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生對專業(yè)知識的深入理解。基于學(xué)生在實驗課堂上的積極性及動手表現(xiàn)，給出實驗課堂分?jǐn)?shù)，可提高學(xué)生在實驗環(huán)節(jié)的參與度和重視度。

（五）優(yōu)化實驗內(nèi)容，加快知識更迭速度

傳統(tǒng)實驗教學(xué)形態(tài)傳授的知識很可能給學(xué)生在未來從事相關(guān)實踐技術(shù)工作時帶來一定的困難和挑戰(zhàn)。一方面，有必要根據(jù)當(dāng)前社會發(fā)展的最新態(tài)勢及用人單位對畢業(yè)生動手能力提出的要求，對高校實驗教學(xué)形態(tài)進(jìn)行變革，從提高學(xué)生獲取知識、掌握原理、邁向應(yīng)用的角度出發(fā)，積極優(yōu)化實驗內(nèi)容，刪除一些已無法適應(yīng)時代潮流、固守陳規(guī)的部分;另一方面，水利學(xué)科更新發(fā)展速度近年來較快，大量與工程實際密切相關(guān)的科技成果大量涌現(xiàn)，如獲國家科技進(jìn)步一等獎的“生態(tài)節(jié)水型灌區(qū)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”、獲大禹水利科學(xué)技術(shù)特等獎的“城市河網(wǎng)水環(huán)境提升理論技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用”等。如實驗環(huán)節(jié)中能夠合理增加相關(guān)內(nèi)容的介紹，使學(xué)生了解國內(nèi)外行業(yè)最新發(fā)展動態(tài)，令學(xué)生的知識汲取始終處于前端水平，同時結(jié)合實際情況增設(shè)部分研究性實驗，將十分有助于培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)科技技能，進(jìn)而塑造一批具有“知識+思想+能力”特質(zhì)的復(fù)合型人才，從容應(yīng)對各項挑戰(zhàn)。

（六）夯實實驗教學(xué)隊伍基礎(chǔ)，提升實驗人員業(yè)務(wù)水平

2018年《中共中央國務(wù)院關(guān)于全面深化新時代教師隊伍建設(shè)改革的意見》中明確指出[4]，教師是教育發(fā)展的第一資源，是民族振興的重要基石。要改變當(dāng)前國內(nèi)高校實驗教學(xué)處于薄弱地位的現(xiàn)狀，縮短與理論教學(xué)的差距，加強實驗教師隊伍建設(shè)、穩(wěn)定內(nèi)部成員心態(tài)，提高實驗人員總體素質(zhì)已成為一種必然趨勢。以筆者所見，在待遇方面高校應(yīng)盡可能做到理論課教師與實驗教師同酬，并體現(xiàn)多勞多得，優(yōu)勞優(yōu)酬的原則;在學(xué)歷方面應(yīng)加強實驗教師的進(jìn)修、深造，鼓勵其參與教學(xué)獎項申報并從政策方面予以適度傾斜。職務(wù)薪資與學(xué)術(shù)地位的雙重保障既能夠穩(wěn)定實驗教學(xué)隊伍基礎(chǔ)，也能夠提升實驗人員的總體素質(zhì)。在積極正向的良好氛圍中，將極有可能出現(xiàn)具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)、富有創(chuàng)造力、想象力和責(zé)任感的實驗教師，其輸出的教育信息可更好地激發(fā)學(xué)生思維，使其迸發(fā)充滿激情的創(chuàng)造性火花，最終實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)。

三、結(jié)論

高校實驗教學(xué)改革涉及因素眾多，政策支持、領(lǐng)導(dǎo)重視、教師投入、學(xué)生配合缺一不可。改革不會一蹴而就，更新教育理念也非一朝一夕所能實現(xiàn)。面向新的歷史時代，全面貫徹黨的教育方針，立足于服務(wù)國家戰(zhàn)略需求，堅持改革、堅持創(chuàng)新，從而使高校實驗教學(xué)緊跟時代潮流。依托“水信息技術(shù)”課程改革，我們也希望經(jīng)過不懈的探索，不斷更新實驗教學(xué)理念，最終培養(yǎng)出更多具有實踐能力、創(chuàng)新精神并適合社會實際需要的優(yōu)秀水文與水資源工程專業(yè)人才。

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