水文与水资源工程专业创新实践型人才培养模式研究

刘冀，董晓华，彭涛，李英海

摘要：水文与水资源工程专业具有实践性强、专业问题复杂、专业理论不确定性大的特点。特别是当前气候变化与人类活动影响更加剧了水文、水资源问题的复杂性与紧迫性，给本科人才培养提出了新的挑战，这就要求本专业学生具备灵活处理问题的能力与创新能力。本文结合笔者多年的教学与管理经验，以学生创新实践能力培养为核心，从教学管理、制度保障、科技活动、学科竞赛四个重要支撑角度出发，建立了“一核心四支撑”的创新实践能力培养架构，就培养具备一定创新能力的水文专业毕业生提出一些方法与建议。

关键词：水文与水资源；创新实践；培养模式；实践教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）06-0186-03

水文与水资源工程是国民经济基础产业╟╟水利中的重要专业领域之一。本专业的培养原则是：厚基础、宽口径、高素质、强能力，信息采集与分析计算结合，理论研究与技术应用并重。所培养的毕业生应具备较强的计算机、外语、管理等方面的应用能力，掌握与水文、水资源相关的专业及基础知识，能够解决水利水电工程中，如勘测、规划、设计、建设、管理等各个环节中出现的水文、水资源问题，应具备扎实的水文专业基础知识、较强的实际工程实践能力和一定的创新意识。随着我国水资源问题的日益严重，加之气候变化与人类活动影响导致的水旱灾害加剧，给新时期的水文与水资源工程专业人才培养带来了新的机遇与挑战。要求我们培养的专业人才不仅能够运用所学知识解决常规的水文与水资源专业问题，更需要具有一定创新精神与科研能力来解决变化环境下日趋复杂的水资源问题。针对此新形势下的人才培养问题，笔者结合自己多年的教学与管理实践，建立了“一核心四支撑”的创新实践能力培养架构培养模式，即以学生创新实践能力培养为核心，以教学管理、制度保障、科技活动、学科竞赛四个重要平台为支撑，探讨水文与水资源工程专业本科生的创新实践能力培养模式。

一、创新能力培养的必要性分析

首先，水文学及水资源领域还存在着大量悬而未决的问题。如水文学主要研究区域的水循环规律与模拟，由于影响因素的复杂性，存在着大量的产汇流理论问题亟待解决[1]。如人类活动对流域下垫面的改变以及大量水利、水保工程的修建使得经典的产汇流理论无法直接应用进行流域水文模拟与水资源评价等工作。再如气候变化使得水文气象资料的一致性遭到破坏，从而更加剧了水文资料短缺的程度。上述这些问题都需要我们创新性的去解决。其次，从目前我校本专业毕业生的就业去向分析，近三分之一考取硕士研究生继续深造，还有部分从事水文勘测、测验、设计与规划、施工等相关工作。考取硕士研究生的学生必然要具备一定的科研潜质与创新能力，而从事勘查设计工作的学生也需要灵活应对勘查设计中的一些复杂问题甚至是新问题。此外，本专业教育注重系统性、理论性，忽视了学生综合能力的培养，特别是创新能力，学生专业能力比较单一。现代社会对水利工程师的需求已由知识型转变为能力型。党中央、国务院提出了建设创新型国家的决策，肩负着为国家培养高水平技术人才的大学，更应当走在时代的前列，为国家培养出高水平的创新型复合人才。特别是现代信息技术革命所带来的重大变革以及现代水利对水利人才的需求，一些新技术、新仪器不断涌现，更需要毕业生能够在实际工作中大胆创新，将新技术、新方法等引入到专业领域中，以解决日趋复杂多变的水文、水资源专业问题。水利高等教育应是一个多层次、多类别的体系，人才的创新实践培养也应是一个多层次、多类别的培养模式，需针对不同类别的学生因地制宜地制定相应的培养方案与创新实践能力实施方法。

二、创新能力培养模式

1.有效引导学生参与相关学科竞赛。学科竞赛是检验学生综合能力的重要手段。充分利用一些全国性的高水平学科创新竞赛平台，以任务驱动方式促进学生的工程思维能力、协同创新能力和实践动手能力培养。对于水文与水资源工程专业，相关的国家级竞赛有“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生水利创新设计大赛等。另外，省级及校级的其他各类竞赛在此不一一列举。鉴于水文与水资源工程专业对数据分析处理与建模能力要求较高，故建议在鼓励并引导学生参与上述各类竞赛时，重点推荐参加数学建模大赛。通过参加数学建模培训，可使学生的程序设计能力、逻辑思维能力、建模能力、模型求解能力及论文撰写能力得到充分锻炼与提升，为后续的专业课程（如水文预报、水库运行调度与管理、水资源规划及利用、水文水利计算、水信息采集与处理等）学习打下良好的应用基础，从而有利于将数学建模等多方面能力应用于专业问题的求解。考虑到学生的学习能力与课程设置，推荐大二时参加数学建模大赛培训。

2.创新课堂教学模式，注重创新思维培养。本科生创新实践能力的培养是一项复杂的系统工程，需要各个环节的紧密配合，包括课堂教学、课外作业、课下小组讨论等环节。课堂教学作为全体学生共同参与的活动，是创新能力培养启蒙的重要环节，要求专业课教师首先要更新教学理念、统筹规划，在课堂教学中改变传统灌输式教学方式，根据教学内容适当选取适合的专业内容进行系统设计，增加设计性、综合性和创新性的实验项目，从而便于引导与启发学生的创新思维。教师需认真研究教案，讨论教学案例设计，特别是针对目前水文、水资源领域中的一些尚未解决的老问题以及伴随新形势下出现的新问题重点进行讨论。针对我校的区位优势，可利用三峡地区的水文气象资料为基础，在讲解中长期水文预报时，方法众多，类型多样。课程讲解时宜先引入传统的历史演变法，再讲解该方法的不足，引出其他的预报方法。针对预报因子的选择以及预报方法，可将学生分组，引导各组学生通过采用不同的预报因子与预报方法进行径流预报，最后将结果汇总，引导学生进行方法间的综合对比分析，并归纳各方法的适用条件与优缺点等，进一步针对各方法的不足，引导学生思考如何改进方法。可以让学有余力的学生查阅相关的参考文献制订出改进方案或实施步骤，再经讨论后进行实施。这样可以既锻炼了学生的小组协作能力与团队意识，又有利于学生创新思维的培养，增加科学研究兴趣。在课堂教学环节，还应不断更新教学内容与教学手段，让学生了解最新学科发展动向。如讲解《水文预报》课程中的河道汇流方法-马斯京根法，在讲解完方法的提出背景、方法基本理论等后，进一步针对该法的参数率定问题，引导学生在手工率定的基础上采用计算机优化率定，可以指定学生阅读事先准备好的相关论文，由学生就算法、率定目标等进行自主选择，采用竞赛的方式评选出预报效果最优的学生或者小组，从而大大激发学生的学习兴趣，并从中锻炼了学生的文献阅读、计算机程序设计能力，培养学生采用专业思维模式进行思考问题与解决问题，起到了巩固专业知识的效果。此外，课堂教学与工程实践相结合，以研讨式、头脑风暴式、课堂模拟演练等灵活多样的教学方式开展课堂教学，大胆鼓励学生敢想敢做，构建“以学生为中心”的教学互动环境。不轻易否决学生的想法，为激励创新思维，还应从成绩评定等方面对学生加以奖励。通过上述措施达到拓宽学生专业视野、活跃课堂气氛、启发创新思维的效果。endprint

3.重视实验教学，拓展专业实践。实验室是从事实验教学、科学研究的重要基地，是高等学校实施素质教育、培养学生创新精神与实践能力的重要基地[2]。而目前受学时限制，无论是从实验数量与质量上都不足以培养学生的专业素质与创新能力。实验室的开放，不仅可以充分利用实验资源，还可以为学生提供自主发展和实践锻炼的空间，是提高仪器设备利用率的有效措施。因此，在有完善的规章制度保证的前提下，合理的对本科生开放部分专业实验室，有利于学生提高动手实践能力。鼓励学生开展诸如《水文学原理》、《水文信息采集与处理》等课程的相关实验，特别应适当开设一些带有探索性质的实验。此外，大力鼓励本科生全程参与研究生的课题实验，尽量为学生创造发现新问题的机会。通过参与实验，有利于学生了解当今的新技术、新手段、新设备在本专业的应用状况，如水文自动测报系统、激光颗粒粒度分析仪、ADV、TDR等先进设备。“实践、认识，再实践、再认识”是人类认识事物的规律，实践是本专业学生的重要教学环节。通过实践环节，可以有效提升动手能力、巩固课堂所学理论知识。大力鼓励本科生参与教师的生产与科研课题，提高学生综合运用知识、分析问题的能力，还可从实际工作中发现问题，有利于培养学生的创新能力。因此，需建立相应的专业实习、实践基地等以利于学生开展相关的实践活动。如我校建立了水利与环境工程国家级实验教学示范中心，与长江三峡集团公司、长江水利委员会三峡水文局、中国水电顾问集团中南勘测设计研究院宜昌分院等单位合作，搭建校外人才培养实践教学实习基地，为培养大学生社会适应能力与实践创新能力提供了条件。

4.建立创新实践保障机制。创新实践培养环境需要有良好的政策管理保障作为支撑。对于有创新潜力的学生，教师应加大培养力度，从学校、学院层面上应为每个创新实践小组提供良好的资金与实验环境，并配备相应的指导教师。采用由学校、学院、系部、学生组成的“四层”创新实践保障机制，设立相应的管理小组对创新实践活动全过程与实施效果实行督导与评价，接收学生及指导教师的反馈与工作协调等工作。为鼓励教师的工作积极性，对于指导学生创新实践活动的教师给予一定的教学工作量或者补贴等。如我院自2011年起试行了“本科生导师制”项目，从各专业中选拔学习成绩较为优秀的学生作为培养对象，在双向选择的基础上为每位本科生配备指导教师，重点培养学生的科技创新能力，从而起到辐射带动作用，全面提高我校的人才培养质量。此外，学校也设立了“求索”大学生创新活动计划与科技创新基金，资助大学生科技立项课题、科技论坛。另一方面，加强教师培训特别是中青年教师培训，通过校企合作，有计划、有目的地组织专业教师到企事业、生产单位等第一线定岗挂职锻炼，培养既有理论知识又具有专业实践能力的“双师型”教师队伍。此外，定期组织具有丰富实践经验的工程技术人员到学校为学生做专题讲座，增强本专业学生对专业的认识与理解，了解实际工作中存在的问题与难点，更有针对性地开展创新实践活动。

现代水利需要具备一定创新能力的水利专门人才，本文结合我校水文与水资源工程专业的特点，探讨了本科生创新实践能力的培养模式与途径，建立了“一核心四支撑”的创新实践能力培养架构，从而达到培养具有国际视野、较强创新实践能力的高素质复合型人才，为社会输送优秀的水文与水资源工程专业毕业生，为水利事业培养更优秀的建设者与接班人。

参考文献：

[1]芮孝芳.水文学原理[M].北京：中国水利水电出版社，2004.

[2]祖波，王维，李颖，等.关于水文与水资源工程专业教学改革初探[J].环境科学与管理，2011，36（6）：190-192.

基金项目：三峡大学教育科学研究重点项目（1104）。

作者简介：刘冀（1980-），男，河北保定人，博士，副教授。主要从事水文预报与水库防洪调度研究。endprint