校内节水灌溉实训基地信息化建设的实践探索

摘要：建设高质量的信息化、智能化职业训练环境的校内实训基地，是培养高技能人才的重要保障。本文系统阐述了山西水利职业技术学院校内节水灌溉实训基地的建设内容、实训运作以及课程改革等诸多实践与探索。

关键词：实训基地；信息化；智能化；节水灌溉

课题项目：本文为山西省高等职业教育教学研究与实践项目重点项目《生产性实训基地建设的研究与实践》的研究内容。

作者简介：白继中(1971-)，男，山西山阴人，山西水利职业技术学院，副教授，博士在读。

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1001-7518(2009)21-0048-04

投资253万元、占地80亩的山西水利职业技术学院节水灌溉实训基地与示范园由水源工程、管理中心、节水研发项目、灌溉渠系和12个节水灌溉区域组成，区间林路按园林标准设计，每个区的面积40×42m²，分别展示不同的节水灌溉技术和设备，这里集中了国内外各种节水技术与设备，为水利类专业开展校内节水灌溉技术实训和水利信息化管理提供了理想的平台。利用最新的网络技术将分布的所有田间现场终端控制系统(数据采集和控制器、灌溉设备、传感器)和视频监控系统、中央控制系统组成一个功能强大、使用方便的数据和控制网络，实现了全区的智能控制。2007年实训基地被山两省水利厅命名为“山西省节水灌溉技术示范基地”，2008年被山西省教育厅命名为“山西省高职高专实践教学示范基地”，为学院通过教育部人才培养工作水平评估和水利部示范院校做出了突出贡献，很好地带动了全院实践教学基地建设和课程建设。

一、行业需求，校内实训基地信息化建设成为必由之路

对水利现代化，用手工方式是根本不可能实现的。它只能也必须采用现代化的手段，应用信息技术、计算机技术、人工智能等技术，建立水资源实时监控管理系统，实现水资源管理的信息化，才能解决这样复杂的资源配置问题。水利行业也是一个信息密集型行业，对信息的依赖程度越来越高，灌区作为水利事业的一部分，决不可能独立于信息化浪潮之外。灌区信息化是水利，乃至整个社会和国民经济信息化历史进程的一部分，是社会现代化和水利现代化的综合体现，只有与社会和国民经济信息化协调发展，才能获得最大的效益，信息化是提高灌区管理水平，实现现代化的必经之路。在当前成熟的传感、网络通信、计算机等技术的应用下，灌区管理信息的采集、传输、存储管理、反馈控制以及决策支持，是以数字化、网络化、智能化和可视化为主要特征的信息化，已越来越广泛。同时，灌区信息化的关键是培育和发展智能化工具，电就是充分利用信息技术来提高灌溉工程的智能化和灌区行政管理的数字化程度。但是，人是实施信息化管理的参与者、使用者，是灌区信息化发展成功与否的重要因素，针对目前灌区信息化专门人才配备不足和职工队伍信息化普及知识与操作技能不高的现状，水利行业企业需要同高等教育部门共同制订切实可行的人才培养计划。

高等职业技术教育培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才。其实践教学是培养学生的实践能力、创新能力和职业素质的重要途径和特色所在，因而建设与其相适应的校内的实训基地至为关键。目前，水利高职院校实训基地普遍存在这样的问题：实训内容和设备的高新技术含量不高：实训的教学及管理手段相对落后；智能化、信息化的实训设备有待开发：针对现代高新技术的实训内容还不能很好地开展：没有真正形成以提高学生高新技术运用能力和创新能力为中心的高职实训教学模式。因此，在高新技术条件下，如何运用现代化技术提高实训设备的技术含量：如何运用信息技术进行教学和管理；如何使实训教学更贴近水利行业企业的实际，更适应迅猛发展的高新技术对人才的要求，是摆在水利高职院校面前亟待解决的课题。

二、校企合作，共建校内实训基地信息化

2007年4月，北京嘉源易润工程技术有限公司与学院签定合同，在实训基地设立“北京嘉源易润工程技术有限公司技术推广、试验、培训基地”，利用基地的资源优势研发节水灌溉产品，该公司将把他们最新的节水技术、最新的节水产品，试用、让利或捐赠于实训基地，利用基地的示范作用推广他们的技术与产品。同期，全国水利信息化管理先进单位山西省夹马口引黄管理局与学院签定校外实训基地协议，并对校内节水灌溉实训基地信息化建设提供专家咨询与现场指导；运城市水利局与学院签定合同，把实训基地作为全市节水灌溉技术的示范园区，并给学院拨付专项资金作为前期费用，有计划地安排全市水利部门来园参观，由实训基地进行节水灌溉技术示范和提供技术服务，并对相关人员进行培训。根据企业与行业专家的共同论证与实践指导，校内节水灌溉实训场进行了如下方面的建设。

在充分调研和论证的基础上我们提出：校内节水灌溉实训基地信息化是以对水情、雨情、墒情、工情、地下水、作物生长状况、气象信息等自动化监测为基础，融合计算机技术、现代通讯技术、人一I：智能技术、3S(GIS：地理信息系统、GPS：全球卫星定位系统、RS：遥感系统)技术、数据库技术等，以节水为中心，优化水资源配置，实现灌区管理、调度的现代化系统r：程；紧贴行业现状与发展趋势，在现代节水理念和职教理念指导下，采用先进的节水灌溉技术和灌溉设备，使用先进的信息化手段，高起点建设生产型、智能型、研发型的信息化实训基地：工学结合培养水利信息化急需的高技能应用型人才，并由此引领学院其他校内实训基地的高标准信息化建设。

校企共同确定系统目标：通过对灌溉实训场内雨量、水量、水源站水位、水质、土壤墒情、气象、地下水水位等信息的远程信息采集，实现水资源智能调度决策方案的选定、调配灌水管路的远程自动启闭控制、实训基地现场图像监视、管理和办公自动化等功能，实现具有信息发布与信息查询网络化：数据处理信息化；分析、决策、调度智能化：水量计算、水费征收电子化；配水调度、办公自动化：管理信息化、灌水控制自动化的高效利用和生态环境的可持续发展的“数字节水灌溉技术实训场”。

信息管理系统建设的主要内容包括：数据库、信息采集系统、通信系统、控制中心及网络系统、用水决策支持系统、灌水自动控制系统、办公自动化系统与信息共享、IC卡灌溉管理系统等八个方面。

三、工学结合，突出学生信息化管理能力培养

在工程措施基本完善之后，信息化管理就成为发展的主要因素。当前我国的灌区管理人员信息化意识和技术水平亟需提高，部分灌区也尝试进行信息化方面的建设，但由于灌区管理人员信息化技术水平差，使得建成的信息系统使用难、管理维护更难，无法充分发挥已建系统的作用。信息化系统建成后的管理和维护，则主要靠应用者和管理者来完

成。同样，灌区信息化要发挥作用也必须与工程措施的完善，管理体系的健全和人员素质的提高同步、协调进行，否则将成为空中楼阁，沦为摆设，灌区要实现信息化，必须从提高灌区管理人员的信息化意识和技术水平人手，并能够很好的使用信息化系统，对信息化系统能够进行必要的管理和维护。只有这样，才能推动信息化建设，对实际工作发挥其应有的作用。因此，在校内节水灌溉技术实训『场的使用和管理过程中，工学结合，突出学生信息化管理能力的培养变得尤其重要。

(一)创新灌溉实训体制，强化学生信息化管理实践

借鉴全国水利信息化先进单位——山西省夹马口引黄灌区的先进管理经验，我们对学生节水灌溉实训的用水需要按“商品”的属性进行管理，即在毕业前的一年内，相关专业的学生要按照教学安排分组进行泵站管理、灌溉区田间管理、信息化管理、渠道量水测水、节水灌溉技术、田间水土试验等实践教学内容的实训，并定期小组轮换实训内容。凭借真实的职业环境，紧密结合生产实际，利用节水灌溉设施和信息化管理手段，以生产者身份为“企业”(实训小组)完成各项生产任务，进而学习和掌握不同农作物在不同土壤不同气候条件下的节水灌溉技术与技能，突出了学生的灌区信息化管理能力。在实践中，我们把校内节水灌溉技术实训场作为“水管”单位，把有限的水资源“提升”后，经过“生产”、“交换”，成为“水商品”。探索出了能够突出学生信息化管理能力的用水管理体制。

灌溉用水作为一种特殊的商品，因它具有不可存储性，较一般性质的商品更难管理。要使大型灌区达到“车间化、超市化”管理，信息技术的引入已成为必然。也就是要通过信息技术，把水商品管理的更好，让消费者更放心、更满意。因此，学生在实训场参与这种“水销售”的过程，是学习信息化管理的必然选择。

通过管理体制的改革和经营机制的创新，旨在为信息化建设奠定可靠的基础。校内节水灌溉技术实训场实行“校企”分开的管理体制，即水利工程系作为学院的代表，实行宏观的教学性质的行政管理，而把水源泵站、12个灌溉实训区分别作为模拟的“工厂化”和“商业化”的“企业”管理(在灌溉实训场内部分别是“独立法人”，均由学生实训小组扮演)。按照这一体制，经过摸索、总结，我们按照“水”的流程，实行“泵站——生产水，灌溉实训场——销售水，用户(实训小组)——消费水”的市场化运作，从而在学生头脑中形成“模拟法人主体化、独立核算企业化、层层买卖市场化、规范服务公开化”的管理理念。

“主体化”——泵站、灌溉实训场及12个灌溉实训区由实训班级的学生小组实行模拟法人管理，有充分的自主权。

“企业化”——各实训小组实行模拟企业化运作，独立核算水经营的“自负盈亏”。水经营的“盈亏”又和学生实训成绩挂钩。

“市场化”——灌溉实训场构成供水市场。各供水环节均为“买卖关系”(采用虚拟货币，部分区域采用IC卡水费管理)。

“公开化”——灌溉实训场既然是“市场”，就遵循公平、公正、公开、规范的原则。对用户(实训学生)公开：流量公开、水量公开、水费公开、水价公开、开停时间公开、服务制度公开，便于监督，使一切操作都置于“阳光”之下。

从商品管理的流程上看，水商品的管理与一般商品的管理一样，存在着对“物流”、“资金流”和“信息流”的管理。水的流动形成“物流”，水费的回收形成“资金流”，而整个管理环节的数字流动就构成“信息流”。水利信息技术就是要解决水商品交换的“信息流”问题。而“物流”与“资金流”这两个“流”的运行好坏又体现在“信息流”的配合程度。学生信息化实训就是要对水商品流动过程中“物流”及“资金流”所产生的数据进行反馈及管理，在实训中其必须是：“及时、准确、高效”。因此，通过灌区信息化管理可培养学生的综合集成能力。

(二)建用并重，培养学生软件的应用与维护能力

在具体工作中还有只重视硬件投入，不重视软件开发的倾向。软件与土木或水利工程一样，有它的完整的生命周期，这个生命周期要经历需求分析、规划、设计、编码、测试、维护过程。统计表明，维护工作量占整个生命周期工作量的75％以上。这就要求实训学生要学会应用信息化管理专业软件的同时，还得有一定的软件维护能力。

实训学生通过学习使用各种专业的自动化监控和管理软件，在教师和企业专家的指导下，在实训中需确定计算程序要求的常变量参数值；结合常规试验手段率定各种量测设备的性能参数；依据监测数据并结合实训场的情况和实际经验，应用该系统确定作物各生长阶段的优化灌溉水量，做出各灌水区域的配水方案，进行适时调度。当然，信息系统还要与灌溉试验相互验证。并根据墒情、作物种植、降雨情况及蒸发、渗漏等情况，预测区域范围内各灌溉实训区作物的最佳需水量，进而与市场调节下的实际用水需求作对比，评价灌区的灌溉水平。2007年，我们与北京嘉源易润工程技术有限公司合作开发了《山西水利职业技术学院节水灌溉实训场信息管理系统》，其系统结构共14个一级模块，分别是：泵站管理、灌溉实训区管理、IC卡用水管理、实验室管理、渠道管理、实训学生管理、虚拟水票管理、虚拟财务管理、设备管理、通信网络管理、办公网络管理、综合管理、系统维护管理、技能鉴定管理。上述功能涵盖了节水灌溉实训场的所有水管理工作，各模块间既相互独立，又可实现共享。系统可实现“分散采集控制、集中操作管理”和无人值守，大幅度提高了灌溉管理水平。在提供了这些管理模块后，我们要求学生将在实训中获得的所有数据(如实训小组构成、现场量测数据、设备运转情况、作物生长情况、照片和录像等等)都适时录入到系统中，当然学生也可根据系统自动生成的数据进行各种决策、自习、查询等。使实训场达到水生产“车间化”、水销售“超市化”的管理。这些教学手段都大大加强了学生的信息化管理软件的应用与维护能力。

四、理实一体，加大课程建设与改革的力度

(一)加强课程整合与建设，围绕实训基地调整课程内容

两年来，我们积极与行业企业合作开发专业课程体系，根据技术领域和职业岗位(群)的任职要求，建立了突出职业能力培养的课程标准，规范了课程教学的基本要求，提高了课程教学质量，参照相关的职业资格标准，改革课程体系和教学内容，经校企专家论证会论证，水利工程专业压缩了《工程力学》、《农田水利》、《土壤与农作》等教学内容和学时，增设《灌区信息化管理》课程(40学时)，针对校内实训场现状主要讲授的灌区信息化管理方法、IC卡用水管理系统、各种信息化软件(节水灌溉控制软件、信息化管理系统等)的应用、各种信息采集设备(自动气象站、水位传感器等)的功能介绍和操作规程，以及网络和通信等内容，通过在实训基地

理实一体化教学，收到较好的效果。《农田水利》课程增加渠道量水测水的内容，并要求在实训过程中要和信息化自动量测的数值进行比较和率定，减少灌区规划和灌溉制度方面内容；《土壤与农作》课程加强土壤现场试验和土壤性质试验的内容，并要求和信息化自动量测的数值进行比较和率定，减少农作物生长规律方面的内容；《水泵与泵站》课程增加水泵的运行的自动监测和水泵的维护内容，减少泵房设计的内容；《节水灌溉技术》课程针对实训场各种节水设施完善的情况，及时补充和完善了先进的节水技术和设备的讲授内容等。这些措施都大大增强了实训场的利用率和学生的实践教学时间。

(二)加强课程改革，突出理论与实训基地紧密结合的课程

在课程体系改革中，以培养专业技术应用能力为目的，组建灌区节水灌溉信息化为主要内容的课程体系，将理论与实践紧密结合的课程实行边讲边练，如：灌区信息化管理、农田水利、节水灌溉技术、水泵与泵站、土壤与农作、工程测量、工程施工技术等。这些课程既可以在实训场能容纳80人的多媒体教室进行理论教学，又能及时地根据需要在实训场对照实际进行操作，在教学过程中，强调讲清方法、原理，讲练结合，重在提高学生的实践动手能力和解决工程实际问题的能力。

先进的信息化、智能化设备必须适合课堂教学。不可能将所有的设备种类搬进实训基地，我们将一些操作对象和设备进行模块化、虚拟化、仿真化处理。使之既具备实物的一切特征，又能放在节水灌溉实训基地里作为训练对象；既有助于教师的讲解，又能使学生感受到以往课堂上无法感受到的那种职业氛围，使教师的授课生动形象，学生的实操方便有效。

(三)教材建设中注重理论联系实训场实际

在教材建设过程中，我们组织有经验的教师结合山西省夹马口引黄管理局及运城水务局工程一线的高级工程技术人员共同编写了校本教材《灌区信息化管理》、《节水灌溉技术实训》。其理论适度，重点讲清基本原理、基本方法在灌区及工程中的应用。我们还从工程实际出发，将灌区或工程中应用较为广泛的实用技术和组织方法充实到教材当中，并不断收集灌区或工程应用中的新材料、新工艺、新技术、新方法补充进教材，特别是针对校内节水灌溉技术实训场信息化建设中的新设备、新软件、新规程等加入到教材，形成动态鲜活的教学内容，让学生在学习过程中不仅掌握灌区或工程中常用的技术和材料，而且了解其发展情况和趋势，实训起来也有的放矢。

(四)改革教学方法和手段，融“教、学、做”为一体

具有高技术含量的节水灌溉实训基地，更应注意提高实训课程的教学效率与质量。我们利用网络技术、多媒体技术、实景播录等手段，开展课堂讨论、优秀程序展示和讲评、控制参数和结果的演示等活动，使高新技术的实训教学更加形象、生动、活泼、有效。重视实训基地信息化网络资源的利用，把现代信息技术作为提高教学质量的重要手段，不断推进教学资源的共建共享，提高优质教学资源的使用效率，扩大受益面。始终贯彻教学过程中学生为主体，教师为主导的指导方针。设计若干“全真”或“仿真”的职业任务作为学习项目，以提高学生综合运用专项职业能力和适应职业环境的需要，教师能充分发挥学生的主动性和积极性，采用灵活多样的教学方式，采用讨论式、案例式教学，注重培养学生的自学能力和创新精神，以培养学生综合素质能力作为人才培养目标。这些都有效地推动了课程建设，提高了教师的业务水平。

参考文献

[1]白继中，等，校内节水灌溉技术实训基地功能建设的实践与创新[J]职教论坛，2008(11)(下)

[2]教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见，教高[2006]16号

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[5]马斌校企合作：育人模式的时代创新职教通讯，2006

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责任编辑王国光