基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革研究

周青云，韓娜娜，竇青柏，李松敏，李妍，王冰

（1. 天津農(nóng)學(xué)院 水利工程學(xué)院，天津 300392；2. 天津市水文水資源管理中心九王莊分中心，天津 301800）

教育部發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)和規(guī)范普通本科高校實(shí)習(xí)管理工作的意見(jiàn)》中強(qiáng)調(diào)，高校要充分認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的意義，準(zhǔn)確把握新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革背景下對(duì)實(shí)習(xí)的新要求，把實(shí)習(xí)擺在更加重要的位置，加強(qiáng)實(shí)習(xí)教學(xué)改革與研究[1]。實(shí)習(xí)是高校實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一，是人才培養(yǎng)的重要組成部分，是深化課堂教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生了解社會(huì)、接觸生產(chǎn)實(shí)際的重要途徑，在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神，樹(shù)立事業(yè)心、責(zé)任心等方面有著重要作用[2]。

水文是水利專業(yè)的基礎(chǔ)，而水文測(cè)驗(yàn)是水文工作的基礎(chǔ)[3]。水文測(cè)驗(yàn)是指通過(guò)對(duì)水文要素的測(cè)量、分析、整編，了解各種水文要素的變化規(guī)律，為水資源評(píng)價(jià)、合理開(kāi)發(fā)利用，工程建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理運(yùn)行及防汛、抗旱提供依據(jù)。水文測(cè)驗(yàn)與工程實(shí)踐結(jié)合密切，具有很強(qiáng)的綜合性及實(shí)踐性，其內(nèi)容繁多復(fù)雜，與水文與水資源工程專業(yè)大部分專業(yè)基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程緊密相關(guān)，對(duì)學(xué)生的知識(shí)水平和綜合應(yīng)用能力要求較高[4]。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力[5]，本文基于工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，以學(xué)生和學(xué)習(xí)成果為中心，對(duì)傳統(tǒng)水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，在工程教育專業(yè)認(rèn)證視角下探討水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系及教學(xué)改革實(shí)踐，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)責(zé)任心與協(xié)作精神，提升水文與水資源工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。

1 水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐培養(yǎng)要求

水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐是水文與水資源工程專業(yè)主要的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，通過(guò)學(xué)習(xí)水文要素采集與處理的基本技術(shù)和技能，鍛煉學(xué)生動(dòng)手操作能力和分析思考問(wèn)題的能力。本文以水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐課程體系為研究對(duì)象，在工程教育專業(yè)認(rèn)證視角下探討水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建與改革實(shí)踐，結(jié)合水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐所支撐的畢業(yè)要求及對(duì)應(yīng)指標(biāo)點(diǎn)，提出水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐的培養(yǎng)目標(biāo)。

課程目標(biāo)1：了解水文要素觀測(cè)的設(shè)備，掌握水文要素的觀測(cè)方法，具備觀測(cè)水文要素的能力。

課程目標(biāo)2：能夠按照規(guī)范對(duì)水文要素觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，具備對(duì)水文數(shù)據(jù)處理的能力。

課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)崗敬業(yè)、吃苦耐勞、無(wú)私奉獻(xiàn)的崇高品質(zhì)，具有團(tuán)隊(duì)責(zé)任心和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系

2 傳統(tǒng)水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題

水文與水資源工程專業(yè)自開(kāi)設(shè)水文測(cè)驗(yàn)實(shí)習(xí)以來(lái)，已形成了“理論引導(dǎo)—視頻演示—虛擬實(shí)驗(yàn)—現(xiàn)場(chǎng)示范—親自動(dòng)手”的五環(huán)節(jié)實(shí)習(xí)教學(xué)思路[6]，采用多元方法培養(yǎng)學(xué)生將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐操作的基本技能。但對(duì)標(biāo)工程教育專業(yè)認(rèn)證要求及社會(huì)需求，還存在一些不足。如實(shí)習(xí)內(nèi)容未充分融入前沿科研成果、學(xué)生實(shí)習(xí)與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合不緊密、思政元素缺乏多維度融入、實(shí)習(xí)過(guò)程缺乏全程監(jiān)管措施等。

2.1 實(shí)習(xí)內(nèi)容缺乏水文測(cè)驗(yàn)的新技術(shù)、新設(shè)備的介紹

水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐性強(qiáng)，與生產(chǎn)密切相關(guān)，主要講授水文要素采集、數(shù)據(jù)整編的基本原理和方法，重點(diǎn)講授水文測(cè)站與站網(wǎng)的布設(shè)、降水、水位、流量、蒸發(fā)等水文要素的采集以及數(shù)據(jù)的處理等內(nèi)容。目前在水文測(cè)驗(yàn)理論講授方面，主要以教材內(nèi)容為主，比如流量測(cè)驗(yàn)主要介紹傳統(tǒng)的流速儀測(cè)流設(shè)備，而較少涉及先進(jìn)的多普勒測(cè)流設(shè)備（ADCP，Acoustic doppler current profilers）[7]，教學(xué)內(nèi)容沒(méi)有及時(shí)引入對(duì)新技術(shù)、新設(shè)備的介紹。

2.2 實(shí)習(xí)成效不顯著

傳統(tǒng)的水文測(cè)驗(yàn)主要在相對(duì)固定的校外生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地進(jìn)行，由校內(nèi)指導(dǎo)教師帶隊(duì)，以參觀學(xué)習(xí)、講座等形式為主。實(shí)習(xí)目的在于提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，提升實(shí)際工作技能。然而在集中實(shí)習(xí)過(guò)程中，往往很難做到讓每位學(xué)生都動(dòng)手操作，實(shí)習(xí)成效不如預(yù)期。

2.3 缺乏思政元素的多維度融入

基于工程專業(yè)認(rèn)證理念，傳統(tǒng)水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中思政元素融入較為單一，教學(xué)過(guò)程中側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生水文觀測(cè)技術(shù)和方法，而在引導(dǎo)學(xué)生了解我國(guó)水文測(cè)驗(yàn)發(fā)展過(guò)程及現(xiàn)狀、掌握行業(yè)規(guī)范、培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)主義情懷和民族自豪感、增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感等方面不系統(tǒng)。因此，在教學(xué)中應(yīng)多維度融入思政元素[8]。

2.4 缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)習(xí)過(guò)程的監(jiān)管

傳統(tǒng)水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)未能充分利用信息化技術(shù)，對(duì)學(xué)生實(shí)習(xí)過(guò)程監(jiān)管及實(shí)習(xí)成果評(píng)價(jià)方面有所欠缺。第一，評(píng)價(jià)體制單一，評(píng)價(jià)以實(shí)習(xí)報(bào)告為主，結(jié)合學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中的實(shí)踐情況進(jìn)行綜合評(píng)定，但學(xué)生個(gè)體存在差異，無(wú)法量化每位學(xué)生的實(shí)踐情況。第二，指導(dǎo)教師無(wú)法全程覆蓋每位學(xué)生的實(shí)習(xí)過(guò)程，這對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。第三，多數(shù)學(xué)生在實(shí)習(xí)結(jié)束后撰寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告，很少實(shí)時(shí)撰寫(xiě)實(shí)習(xí)體會(huì)，亟需對(duì)實(shí)踐過(guò)程全程監(jiān)控和管理。

3 水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

針對(duì)水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題，基于工程教育專業(yè)認(rèn)證“產(chǎn)出導(dǎo)向、學(xué)生中心、持續(xù)改進(jìn)”的人才培養(yǎng)理念[9]，對(duì)水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行重構(gòu)（圖1）。水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系包括教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容、能力培養(yǎng)、思政教育和課程目標(biāo)等內(nèi)容，通過(guò)評(píng)價(jià)和反饋實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)。

圖1 水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系

教學(xué)內(nèi)容主要包括水位觀測(cè)、流量測(cè)驗(yàn)、降水觀測(cè)、蒸發(fā)觀測(cè)等主要水文要素的觀測(cè)。水位觀測(cè)內(nèi)容主要包含水位觀測(cè)的儀器設(shè)備、觀測(cè)方法、平均水位（日平均水位、月平均水位和年平均水位）的計(jì)算，以及水位歷時(shí)曲線的繪制、水尺零點(diǎn)高程測(cè)量、基準(zhǔn)點(diǎn)高程測(cè)量等，培養(yǎng)學(xué)生的觀測(cè)水位能力和水位數(shù)據(jù)處理能力。流量測(cè)驗(yàn)主要包括測(cè)流的各種方法、儀器設(shè)備（流速儀、ADCP 等）、測(cè)流步驟、流量計(jì)算等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的觀測(cè)流量能力和流量數(shù)據(jù)處理能力。降水觀測(cè)主要包括測(cè)量降水的儀器設(shè)備、觀測(cè)方法、降水?dāng)?shù)據(jù)的處理等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的觀測(cè)降水能力和降水?dāng)?shù)據(jù)處理能力。蒸發(fā)觀測(cè)主要包括蒸發(fā)儀器、觀測(cè)方法、蒸發(fā)數(shù)據(jù)的處理等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的觀測(cè)蒸發(fā)能力和蒸發(fā)數(shù)據(jù)處理能力。四種能力培養(yǎng)主要通過(guò)講授理論知識(shí)、教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、水文站實(shí)習(xí)、實(shí)踐管理平臺(tái)等教學(xué)手段實(shí)現(xiàn)。

另外，在教學(xué)過(guò)程中融入課程思政，將中國(guó)傳統(tǒng)水文化、水利行業(yè)的職業(yè)操守和道德規(guī)范及實(shí)踐基地平凡而偉大的“水文人四季故事”“水文人之歌”等融入實(shí)踐過(guò)程，弘揚(yáng)新時(shí)代水利精神，達(dá)到“以水育人，以水化人”的目的。

4 水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革與實(shí)踐

4.1 優(yōu)化水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

近年來(lái)，隨著科技進(jìn)步與水文信息化的快速發(fā)展，結(jié)合通信技術(shù)、人工智能等技術(shù)，利用聲、光、電等形成的自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在水文測(cè)驗(yàn)中得到了廣泛應(yīng)用。因此，應(yīng)增加水文測(cè)驗(yàn)新技術(shù)、新方法和新設(shè)備等內(nèi)容，如在課程講授過(guò)程中適當(dāng)增加在線監(jiān)測(cè)水文要素的儀器設(shè)備、觀測(cè)方法和數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容，以達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的要求。

4.2 強(qiáng)化水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐過(guò)程

水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐在水文站進(jìn)行，采取集中與分散相結(jié)合的形式。集中實(shí)踐主要是針對(duì)專題講座、參觀認(rèn)知和互動(dòng)交流等環(huán)節(jié)。分散實(shí)踐主要是分組進(jìn)行實(shí)踐操作，如水位觀測(cè)、降水觀測(cè)、蒸發(fā)觀測(cè)、流量測(cè)驗(yàn)、資料整編、水尺零點(diǎn)高程的測(cè)量、基準(zhǔn)點(diǎn)高程的測(cè)量等。實(shí)踐過(guò)程中設(shè)置不同的實(shí)踐崗位，每組指導(dǎo)老師由1 名校內(nèi)教師及2～3 名水文站專業(yè)技術(shù)人員組成，學(xué)生采用分組輪換的形式進(jìn)行，在開(kāi)展具體業(yè)務(wù)時(shí)，組內(nèi)根據(jù)實(shí)際情況細(xì)分小隊(duì)，充分保障每位學(xué)生有足夠的實(shí)踐操作時(shí)間。開(kāi)展水準(zhǔn)測(cè)量、流量測(cè)驗(yàn)時(shí)，需要多人配合才能完成監(jiān)測(cè)，培養(yǎng)了學(xué)生的協(xié)作精神。對(duì)于各小隊(duì)的實(shí)踐結(jié)果，可相互驗(yàn)證其可靠性。

4.3 多維度融入思政元素

首先，系統(tǒng)梳理專業(yè)人才的職業(yè)素養(yǎng)，結(jié)合教育部專業(yè)目錄及工程教育專業(yè)認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)的畢業(yè)要求，將社會(huì)主義核心價(jià)值觀和中華優(yōu)秀傳統(tǒng)水文化教育等內(nèi)容融入水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中，并固化于教學(xué)大綱，進(jìn)而推進(jìn)思政教育在人才培養(yǎng)過(guò)程中的全覆蓋。

其次，實(shí)踐基地為近百年的水文站，水文化底蘊(yùn)深厚，在實(shí)踐過(guò)程中，融入水文站優(yōu)秀的水文化，實(shí)現(xiàn)“以水化人”的功能。在實(shí)踐過(guò)程中，通過(guò)九王莊實(shí)踐基地工作者每年365 天不間斷地看水位、觀雨情、測(cè)流量、分析整編資料、情報(bào)預(yù)報(bào)等平凡而偉大的“水文人四季故事”“水文人之歌”等，向?qū)W生弘揚(yáng)愛(ài)崗敬業(yè)，無(wú)私奉獻(xiàn)的精神。讓學(xué)生學(xué)習(xí)工作在一線的水文工作者即使在枯燥的崗位上也時(shí)刻展示美的良好心態(tài)，學(xué)習(xí)他們以站為家、兢兢業(yè)業(yè)、高度的主人翁意識(shí)和強(qiáng)烈的政治責(zé)任感，學(xué)習(xí)他們良好的職業(yè)道德和高超的職業(yè)技能，學(xué)習(xí)他們默默無(wú)聞、甘于奉獻(xiàn)、認(rèn)真做人、踏實(shí)干事的優(yōu)良傳統(tǒng)。多維度弘揚(yáng)“忠誠(chéng)、干凈、擔(dān)當(dāng)，科學(xué)、求實(shí)、創(chuàng)新”的新時(shí)代水利精神，實(shí)現(xiàn)“以水育人，以文化人”。

4.4 加強(qiáng)實(shí)踐過(guò)程管理

水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革的根本目的在于提升學(xué)生的實(shí)踐成效，因此應(yīng)加強(qiáng)實(shí)踐全過(guò)程管理?；诠こ探逃龑I(yè)認(rèn)證理念，構(gòu)建了水利工程實(shí)踐綜合平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)踐過(guò)程管理與終端評(píng)價(jià)相結(jié)合，解決了水文測(cè)驗(yàn)對(duì)學(xué)生實(shí)踐過(guò)程的全過(guò)程管理。

利用平臺(tái)，教師可以將實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)與工程專業(yè)認(rèn)證結(jié)合起來(lái)，尤其是可以實(shí)現(xiàn)非專業(yè)技術(shù)指標(biāo)點(diǎn)的考核。結(jié)合工程教育認(rèn)證的目標(biāo)，通過(guò)平臺(tái)細(xì)化了水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐非專業(yè)技術(shù)指標(biāo)點(diǎn)的要求。將報(bào)告體會(huì)細(xì)化為專業(yè)意識(shí)、實(shí)踐技能提升、思想素質(zhì)、團(tuán)結(jié)協(xié)作等4 個(gè)指標(biāo)點(diǎn)。另外，還可通過(guò)布置水文測(cè)驗(yàn)測(cè)試題，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。

利用平臺(tái)，學(xué)生可以按照系統(tǒng)提示的要求實(shí)時(shí)實(shí)地將自己的現(xiàn)場(chǎng)感想和體會(huì)記錄下來(lái)，并將實(shí)習(xí)的實(shí)時(shí)位置、照片及時(shí)上傳系統(tǒng)。學(xué)生還可以方便、快捷、高質(zhì)量地撰寫(xiě)實(shí)習(xí)日記和實(shí)習(xí)報(bào)告，教師能迅速、明確地得知學(xué)生在3 個(gè)指標(biāo)點(diǎn)方面的提升情況。

5 改革效果評(píng)價(jià)與分析

水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革前后，通過(guò)學(xué)生座談、問(wèn)卷調(diào)查等形式對(duì)實(shí)踐情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。多數(shù)學(xué)生認(rèn)為，一方面改革后的教學(xué)內(nèi)容及時(shí)補(bǔ)充了目前水文站先進(jìn)的儀器設(shè)備和技術(shù)方法，緊密結(jié)合了實(shí)際情況；另一方面能夠深入水文站一線，分小組進(jìn)行實(shí)習(xí)，并由校內(nèi)教師和校外技術(shù)人員聯(lián)合指導(dǎo)，增加了動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，通過(guò)實(shí)戰(zhàn)，提高了將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的能力。在課堂講授、現(xiàn)場(chǎng)示范、水文站實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)，多維度融入了思政元素，學(xué)生對(duì)此感受頗深，不僅收獲了水文測(cè)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)知識(shí)，而且還領(lǐng)悟到了做人做事的道理。通過(guò)多維度引領(lǐng)學(xué)生在思想和精神方面的不斷攀升，促進(jìn)了學(xué)生思想政治素質(zhì)的提升。

根據(jù)學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)、實(shí)習(xí)日記、實(shí)習(xí)報(bào)告和實(shí)習(xí)測(cè)驗(yàn)等，對(duì)2018 級(jí)水文與水資源工程專業(yè)學(xué)生水文測(cè)驗(yàn)3個(gè)課程目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行分析可知，課程目標(biāo)1、目標(biāo)2 和目標(biāo)3 的最低達(dá)成情況分別為0.72、0.82 和0.73，平均值分別為0.86、0.94和0.88，表明改革后的水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐效果較好。課程目標(biāo)2 的達(dá)成情況均值最高，說(shuō)明學(xué)生整體能夠按照規(guī)范對(duì)水文要素的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，水文數(shù)據(jù)處理能力較強(qiáng)。針對(duì)課程目標(biāo)1 的達(dá)成情況，說(shuō)明學(xué)生掌握了水文要素的觀測(cè)方法，但在具備觀測(cè)水文要素能力方面還需進(jìn)一步加強(qiáng)。綜上所述，水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革后，學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力及團(tuán)結(jié)協(xié)作能力均得到了明顯提升。因此，水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革對(duì)提高學(xué)生正確采集水文要素?cái)?shù)據(jù)、合理分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論、獨(dú)立或合作開(kāi)展工作的能力等方面起到了積極的促進(jìn)作用。

6 結(jié)論

為切實(shí)提高本科生教學(xué)質(zhì)量，本文基于工程教育專業(yè)認(rèn)證“以成果導(dǎo)向、學(xué)生中心、持續(xù)改進(jìn)”的教育理念，對(duì)水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了分析，構(gòu)建了水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系，并從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、緊密和水文站相結(jié)合強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)、融入新時(shí)代水利精神、利用信息化手段加強(qiáng)實(shí)踐過(guò)程管理等方面，進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐。通過(guò)改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生解決水文測(cè)驗(yàn)實(shí)際工作中復(fù)雜問(wèn)題的能力，鍛煉了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，有效提升了水文測(cè)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，為國(guó)家和地區(qū)培養(yǎng)應(yīng)用型水利人才奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。