應(yīng)用型本科人才水文測驗(yàn)實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)探索

彭亮 何英 衛(wèi)仁娟 石鐵玉 葛倚汀

[摘 要]水文測驗(yàn)實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)是水文與水資源工程專業(yè)能力培養(yǎng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。課題組通過構(gòu)建“課堂—基地—實(shí)驗(yàn)—課堂”的閉環(huán)培養(yǎng)體系，制訂水文測驗(yàn)實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)，設(shè)置實(shí)習(xí)任務(wù)、實(shí)習(xí)內(nèi)容等，采用專業(yè)教師+基地技術(shù)人員的復(fù)合教學(xué)模式，訓(xùn)練和培養(yǎng)水文水資源工程專業(yè)本科生實(shí)踐能力。“一帶一路”沿線國家和地區(qū)大多位于干旱半干旱區(qū)， 面臨著水資源短缺、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等問題，應(yīng)充分發(fā)揮我校水文與水資源工程專業(yè)的區(qū)位優(yōu)勢，培養(yǎng)一批又一批具有“扎根邊疆的胡楊精神”的優(yōu)秀的水文與水資源工程專業(yè)技術(shù)人員。

[關(guān)鍵詞]水文測驗(yàn)實(shí)習(xí);實(shí)踐教學(xué);水文與水資源專業(yè);實(shí)踐能力

[中圖分類號(hào)] G642.44 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2020）08-0144-03

21世紀(jì)， 隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代治水觀念的轉(zhuǎn)變，水文與水資源專業(yè)人才需求有較大幅度的增加， 需要主動(dòng)適應(yīng)水利經(jīng)濟(jì)當(dāng)前建設(shè)和未來發(fā)展[1-4]。水文測驗(yàn)實(shí)習(xí)課程是水文與水資源工程專業(yè)一項(xiàng)重要的專業(yè)綜合訓(xùn)練實(shí)踐環(huán)節(jié)，主要內(nèi)容包括水文測站的布設(shè)、水位、流量、泥沙等水文要素采集與資料整編，是水文行業(yè)技術(shù)人員的基本功，是水文站和取用水部門定量監(jiān)測水量的手段，為水利工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理運(yùn)行提供重要的數(shù)據(jù)資料。新疆水文水資源局的四項(xiàng)業(yè)務(wù)工作內(nèi)容有水情信息采集、數(shù)據(jù)整編、水文情報(bào)預(yù)報(bào)、水文水資源調(diào)查評(píng)價(jià)，本門課程的內(nèi)容就占據(jù)了其中兩個(gè)，65%的人員在從事這兩個(gè)方面的工作。水文綜合實(shí)習(xí)課程的內(nèi)容在本專業(yè)“測、報(bào)、算”中占有的最基礎(chǔ)、實(shí)踐性強(qiáng)的地位。

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是高等學(xué)校人才培養(yǎng)的重要組成部分。水文與水資源工程屬于應(yīng)用型工科專業(yè)，通過水文測驗(yàn)實(shí)習(xí)課程的實(shí)踐教學(xué)，可以加深學(xué)生對水信息技術(shù)課程內(nèi)容的理解與掌握，學(xué)習(xí)水信息采集與處理基本技術(shù)和技能，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作和分析思考的能力，適應(yīng)水利行業(yè)從工程水利向資源水利的轉(zhuǎn)變。同時(shí)，結(jié)合“一帶一路”經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢和社會(huì)對工程人才素質(zhì)的需求， 我校充分利用水文及水資源重點(diǎn)學(xué)科優(yōu)勢， 構(gòu)建水文與水資源工程專業(yè)工程實(shí)踐能力體系， 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容， 為絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶沿線國家和地區(qū)培養(yǎng)一批優(yōu)秀的工程技術(shù)人員。

一、實(shí)踐能力培養(yǎng)要求

（一）培養(yǎng)目標(biāo)

實(shí)踐教學(xué)課是書本所學(xué)理論知識(shí)與具體實(shí)踐的真實(shí)結(jié)合，讓學(xué)生親身體會(huì)和理解課堂所學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論和相關(guān)知識(shí)點(diǎn)[5-6]，因此水文測驗(yàn)實(shí)習(xí)的培養(yǎng)目標(biāo)是：（1）培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度，訓(xùn)練分析問題、解決問題的能力，提高學(xué)生的操作實(shí)踐能力。（2）加強(qiáng)專業(yè)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，訓(xùn)練、提高學(xué)生的操作實(shí)踐能力。結(jié)合水文測站的生產(chǎn)實(shí)踐，初步掌握測站的主要測驗(yàn)業(yè)務(wù)和技能，查閱水文測驗(yàn)相關(guān)規(guī)范，并加深對水文測驗(yàn)的基本理論知識(shí)的理解。（3）弘揚(yáng)水文“哨兵”精神，引導(dǎo)學(xué)生熱愛專業(yè)及培養(yǎng)高尚的道德情操，保護(hù)環(huán)境和水資源。

（二）實(shí)習(xí)任務(wù)

1.到水文站、氣象局、水庫和渠首的水情監(jiān)測系統(tǒng)參觀和實(shí)踐。了解水文站、氣象局的工作概況、性質(zhì)、觀測項(xiàng)目，各水文要素的意義（水位、流量、泥沙、降雨、蒸發(fā)等），觀測方法，儀器構(gòu)造及原理等。

2.實(shí)踐操作。培養(yǎng)學(xué)生水文測驗(yàn)的操作技能，熟悉水文測驗(yàn)的相關(guān)規(guī)范、測算方法。

3.按規(guī)范要求進(jìn)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(jié)。對水文綜合實(shí)習(xí)進(jìn)行總結(jié)，進(jìn)一步加深對水文信息采集和數(shù)據(jù)整編方法的理解。

二、實(shí)踐教學(xué)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(gè)國家基本水文站和1個(gè)氣象觀測場，站內(nèi)有Ф20型雨量器若干、Ф20型蒸發(fā)器若干和E601型蒸發(fā)器若干、1臺(tái)自動(dòng)氣象站、1套自動(dòng)纜道測流系統(tǒng)、1臺(tái)自記水位計(jì)等水文氣象設(shè)備。測站測驗(yàn)項(xiàng)目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水質(zhì)、水溫等，為烏魯木齊河治理、防汛抗旱、水資源開發(fā)利用等國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)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(jiān)測系統(tǒng)

頭屯河流域水情監(jiān)測系統(tǒng)由1 個(gè)中心站 、2 個(gè)分中心、2 個(gè)超短波中繼站和 25 個(gè)遙測站組成[7]。1個(gè)中心站設(shè)在頭屯河流域管理處，2 個(gè)分中心站分別設(shè)在水庫管理所和渠首管理站。遙測站將自動(dòng)采集的水位、雨量信息通過通信信道自動(dòng)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(jīng)處理后存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，供防洪預(yù)報(bào)、水量調(diào)度及信息查詢調(diào)用。

（三）烏魯木齊市氣象局青少年科普基地

氣象局承擔(dān)著地面氣象觀測、高空氣象探測、農(nóng)牧業(yè)氣象觀測及試驗(yàn)、特種觀測業(yè)務(wù)（包括土壤濕度、紫外線、輻射、酸雨、沙塵暴等）、氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)（為政府的決策服務(wù)及其他公眾氣象服務(wù)）、低空遙測探測的多普勒天氣雷達(dá)、靜止衛(wèi)星、極軌衛(wèi)星資料接收開發(fā)應(yīng)用、衛(wèi)星遙感探測以及后續(xù)投資建設(shè)的高空大氣探測系統(tǒng)（風(fēng)廓線儀）、雷電監(jiān)測、大氣邊界層觀測和風(fēng)能等新型能源氣象觀測工作。

三、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

（一）實(shí)習(xí)計(jì)劃安排

水文測驗(yàn)教學(xué)實(shí)習(xí)時(shí)間安排分為外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩個(gè)階段，總時(shí)間為2周，前一周外業(yè)在烏魯木齊河英雄橋（二）水文站實(shí)習(xí);后一周學(xué)生參觀烏魯木齊氣象局、頭屯河水庫，內(nèi)業(yè)在校園內(nèi)完成，了解并掌握水文資料整編方法，根據(jù)實(shí)習(xí)報(bào)告提綱編寫水文測驗(yàn)實(shí)習(xí)報(bào)告。本實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)習(xí)由專業(yè)教師和基地技術(shù)人員合作指導(dǎo)，沿三條實(shí)習(xí)線路進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)、現(xiàn)場講解、現(xiàn)場答疑、動(dòng)手實(shí)踐等，學(xué)生了解本專業(yè)的生產(chǎn)一線具體工作情況，通過野外認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知和實(shí)踐理解，提高其對后續(xù)系列專業(yè)課程的接受和理解能力。實(shí)習(xí)安排如下：

1.實(shí)習(xí)動(dòng)員和準(zhǔn)備工作：學(xué)習(xí)《水文實(shí)踐教學(xué)大綱》《水文實(shí)習(xí)計(jì)劃》《水文綜合實(shí)習(xí)指導(dǎo)書》《烏魯木齊河英雄橋（二）水文站任務(wù)書》《校外實(shí)習(xí)安全責(zé)任書》《記錄表》和水文測驗(yàn)相關(guān)規(guī)范等。

2.掌握基本技能訓(xùn)練（5天任務(wù)）。了解測站的任務(wù)、流域情況及測站布設(shè)條件，對河段進(jìn)行一次踏勘，并了解測站設(shè)備;通過“跟班”“頂班”，逐步掌握測站主要測驗(yàn)業(yè)務(wù)工作，包括各種水文要素的觀測、測驗(yàn)（降水量、蒸發(fā)量、水位、流量、含沙量、輸沙率、水面比降、泥沙顆粒分析等），報(bào)表填寫及觀測，測驗(yàn)成果的分析計(jì)算（符合規(guī)范要求），水文情報(bào)的報(bào)汛業(yè)務(wù)（雨情、水情的電碼翻譯及編報(bào)）。

3.結(jié)合教學(xué)、科研進(jìn)行試驗(yàn)研究（1天任務(wù)）。完成垂線精簡實(shí)驗(yàn)和流速脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)（由現(xiàn)場條件而定）。

4.了解測站的數(shù)據(jù)處理及預(yù)報(bào)情況（1天任務(wù)）。工作包括：了解本站流量數(shù)據(jù)處理情況方法、預(yù)報(bào)方案編制與使用;了解測站如何為當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，或展開一些問題研究。

5.學(xué)習(xí)和了解烏魯木齊氣象局氣象觀測業(yè)務(wù)工作、頭屯河水庫和渠首水情檢測系統(tǒng)（2天任務(wù)）。

6.實(shí)習(xí)答辯（0.5天）：進(jìn)行實(shí)習(xí)業(yè)務(wù)和思想小結(jié)。要求每人交一份實(shí)習(xí)報(bào)告，內(nèi)容包括：測站情況、實(shí)習(xí)情況、部分成果及心得體會(huì)等。

（二）實(shí)習(xí)內(nèi)容

水文測驗(yàn)教學(xué)實(shí)習(xí)是我校水文與水資源工程專業(yè)本科（四年制）學(xué)生實(shí)習(xí)內(nèi)容最多、實(shí)習(xí)時(shí)間最長、親身實(shí)踐、互助生活的水文一線實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。我們堅(jiān)持以社會(huì)需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力為核心，構(gòu)建“分層次+多模塊+漸近式”的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。通過設(shè)計(jì)多個(gè)實(shí)踐教學(xué)模塊，設(shè)置不同程度的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，開展綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)，逐步提升整個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)質(zhì)量。我們期待通過校外產(chǎn)、學(xué)、研實(shí)習(xí)基地的實(shí)踐教學(xué)，達(dá)到課堂教育和生產(chǎn)實(shí)際、社會(huì)實(shí)際相結(jié)合，使學(xué)生培養(yǎng)貼近社會(huì)需求的實(shí)際工作，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力[8]。

水文測驗(yàn)教學(xué)實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)由實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師和技術(shù)人員“跟班” 全程指導(dǎo)，具體實(shí)習(xí)內(nèi)容如下：

1.參觀水文站、了解流域概況，包括外業(yè)（Ⅰ）、水文實(shí)習(xí)基地。聽取水文實(shí)習(xí)基地技術(shù)人員介紹水文站的概況、性質(zhì)、測站布設(shè)、觀測項(xiàng)目、觀測方法，歷史上發(fā)生的水文特征值;參觀測站斷面、纜道測流設(shè)施、水位觀測井、自記水位計(jì);參觀儀器室、主要儀器構(gòu)造及原理等。

2.分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀測。①指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行氣象要素觀測記錄，指導(dǎo)學(xué)生使用氣象儀器;②指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)水文觀測儀器，如何進(jìn)行水位觀測、流速儀安裝與使用，如何用流速儀法進(jìn)行流量測驗(yàn)及懸移質(zhì)泥沙測驗(yàn)，現(xiàn)場進(jìn)行水位、流量資料記錄與整理; ③帶領(lǐng)學(xué)生從測站上游到測站下游附近地貌進(jìn)行考察，從水文站建設(shè)原則全面認(rèn)識(shí)水文實(shí)驗(yàn)站的測站設(shè)立、斷面選擇、基線、水準(zhǔn)點(diǎn)，基地技術(shù)人員指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行水尺零點(diǎn)高程接測、大斷面測量及計(jì)算。

3.做水文測驗(yàn)實(shí)驗(yàn)研究。技術(shù)人員指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行比降、浮標(biāo)測流、垂線精簡實(shí)驗(yàn)和流速脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)（由現(xiàn)場條件而定）。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行雨情、水情預(yù)報(bào)方案討論，學(xué)習(xí)雨情、水情預(yù)報(bào)方案選擇及使用的方法，積累水文測報(bào)實(shí)用經(jīng)驗(yàn)，了解本站如何為城市供水服務(wù)、目前面臨的待解決問題。完成實(shí)習(xí)報(bào)告（Ⅰ）：烏魯木齊河英雄橋（二）站考察與實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

4.參觀頭屯河水庫和渠首水情監(jiān)測系統(tǒng)。參觀新疆頭屯河灌區(qū)水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)，頭屯河管理處包括1個(gè)中心站、水庫管理所和渠首2個(gè)分中心站，上游有 6 個(gè)雨量遙測站、5 個(gè)水位監(jiān)測點(diǎn)和工業(yè)水質(zhì)監(jiān)測及 8 個(gè)雨量站。

5.參觀烏魯木齊市氣象觀測站、水環(huán)境監(jiān)測站。參觀烏魯木齊市氣象站氣象臺(tái)、地面觀測場、人工影響天氣指揮中心、氣象網(wǎng)絡(luò)中心、高空探測和氣象災(zāi)害防御中心。

6.進(jìn)行水文資料整編，校園課堂內(nèi)完成內(nèi)業(yè)（Ⅱ）。根據(jù)烏魯木齊河英雄橋（二）水文站××年實(shí)測流量成果表、實(shí)測懸移質(zhì)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(guān)系。按有效數(shù)字編制水文站逐日平均流量表，編寫相關(guān)說明。推求逐日平均輸沙率、含沙量，按有效數(shù)字編制逐日平均輸沙率表（或逐日含沙量）。按有效數(shù)字編制實(shí)測懸移質(zhì)輸沙率成果表。進(jìn)行水文站單沙與斷沙的關(guān)系分析。編寫流量與泥沙資料整編說明，完成實(shí)習(xí)報(bào)告（Ⅱ）：流量與泥沙資料整編報(bào)告。最后，提交一份實(shí)習(xí)報(bào)告。

7.實(shí)習(xí)總結(jié)與答辯。以小組答辯形式總結(jié)實(shí)習(xí)成果、經(jīng)驗(yàn)及建議。

（三）考核方式

實(shí)習(xí)全過程考查，實(shí)習(xí)結(jié)束小組答辯?？疾槌煽冇蓪?shí)習(xí)報(bào)告、實(shí)習(xí)日記與出勤情況綜合決定。實(shí)習(xí)總成績構(gòu)成：考勤成績占30%、水文測驗(yàn)實(shí)習(xí)報(bào)告占50%、實(shí)習(xí)日記占20%。野外實(shí)習(xí)一般會(huì)以3～5名學(xué)生形成一個(gè)小組，小組組員間相互溝通與協(xié)作，共同編寫一份實(shí)習(xí)報(bào)告。在每個(gè)實(shí)習(xí)階段都要求學(xué)生編寫實(shí)習(xí)日記和階段實(shí)習(xí)報(bào)告。整個(gè)實(shí)習(xí)過程中教師定期對各小組進(jìn)行監(jiān)督、檢查和指導(dǎo)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和教師的監(jiān)督管理作用。

四、實(shí)踐教學(xué)的改進(jìn)

水文測驗(yàn)實(shí)習(xí)是專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，既是學(xué)生親身體驗(yàn)實(shí)踐生產(chǎn)，又是融合和理解理論知識(shí)，更是補(bǔ)充完善課堂教學(xué)與教材內(nèi)容的有效途徑。水文測驗(yàn)實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中今后需要加強(qiáng)以下三個(gè)方面的工作：

1.注重對學(xué)生專業(yè)訓(xùn)練能力與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)意識(shí)的結(jié)合。學(xué)生實(shí)習(xí)中要認(rèn)真聽講、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、觀察與記錄，教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間應(yīng)加強(qiáng)交流與討論，避免學(xué)生走馬觀花地實(shí)習(xí)，要通過討論啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)，教與學(xué)結(jié)合，將所學(xué)的專業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化應(yīng)用到實(shí)踐中。

2.在總結(jié)以往教學(xué)實(shí)踐成果的基礎(chǔ)上，要不斷精選實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，逐步增加創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)設(shè)施，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，完善實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。要融合專業(yè)最新的前沿科研成果，更新補(bǔ)充到實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，介紹和展示給學(xué)生。

3.要增加與用人單位的聯(lián)系，拓寬學(xué)生參與生產(chǎn)實(shí)踐的途徑，盡可能在實(shí)習(xí)結(jié)束后讓學(xué)生在假期到生產(chǎn)單位參加部分工作。

五、結(jié)語

通過五年的探索和實(shí)踐，水文與水資源工程教學(xué)實(shí)踐體系已經(jīng)初步形成，學(xué)生的實(shí)踐和工作能力穩(wěn)定提高，專業(yè)實(shí)踐教學(xué)也得到了實(shí)習(xí)單位和用人單位良好的反饋。通過水文測驗(yàn)實(shí)習(xí)課程的實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生能夠基于科學(xué)原理，采用科學(xué)方法對與水文、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)有關(guān)的復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論?！耙粠б宦贰毖鼐€國家和地區(qū)大多位于干旱半干旱區(qū)， 面臨著水資源短缺、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等問題，應(yīng)充分發(fā)揮我校水文與水資源工程專業(yè)的區(qū)位優(yōu)勢，培養(yǎng)學(xué)生具有社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感，能夠在工程實(shí)踐中遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。我校輸送了一批又一批具有“扎根邊疆的胡楊精神”的優(yōu)秀水文與水資源工程專業(yè)技術(shù)人員。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]