工科院校水文与水资源工程专业本科生实验教学改革思考

王雪妮 张雷克

摘    要：针对太原理工大学水文与水资源工程专业核心主干课程之一——“水信息技术”课程实验教学环节存在的问题，以培养学生动脑思考、加强动手能力和树立创新精神为目标，从提升实验教学地位、增加实验教学学时、凸显实验报告思想性、革新实验教学考核考评机制、优化实验教学内容以及完善实验队伍建设等几个方面介绍了该课程未来实验教学改革的方法与策略，以期为开展该课程及相关课程实验教学的工科院校提供参考。

关键词：水文与水资源工程;水信息技术;实验教学;教学改革

中图分类号：G642.0          文献标识码：A           文章编号：1002-4107（2019）06-0049-03

党的十九大报告指出，教育强国的建设是实现中华民族伟大复兴的重要基础工程[1]。高等学校是培养未来社会建设人才的重要基地，而高校实验教学作为高等教育的重要组成部分，承担着提高学生实践能力和培养学生创新精神的任务。相比于课堂教学，实验教学一直都是高校专业实践教学中的薄弱环节，学生动手能力不足、缺乏创造性思维已成为一种普遍现象。随着社会经济的快速发展，行业竞争愈发激烈，社会及用人单位对大学生实际操作、解决具体工程问题的能力要求不断提高。在面对毕业生人数逐年增加，就业压力越来越大的严峻形势下，提高教学质量、培养学生创新能力，从而提升学生的核心竞争力以适应日益变换的工作环境和工作压力，成为亟待解决的、新时期新形势下高等教育质量工程的重要议题。其中，实验教学无疑扮演着举足轻重的角色，实验教学工作水平的高低，也是反映一所高校教学、科研、管理及学生等综合水平的重要标志[2]。

“水信息技术”是太原理工大学水利科学与工程学院水文与水资源工程专业开设的一门专业核心主干课程，与工程实际密切结合，对实践性的要求非常高。其实验数量（4个）和实验内容（降水观测、蒸发观测、水位观测、流量观测）在水文与水资源工程专业所有专业课程中都是相对较多的。笔者在过去承担相关理论和实践教学的过程中发现，学生对该门课程的实验学习普遍存在重视程度不够、动手机会有限、实验报告千篇一律的情况，而实验考核方式滞后以及实验教师数量不足则进一步制约了实验教学的发展。对此，太原理工大学在2017年设立了“基于专业认知提升和工程实践能力培养的‘水信息技术课程改革探索”本科生教学改革项目，笔者结合自身对该门课程实践教学的理解，对现阶段课程在实验教学方面存在的问题予以阐述，就如何对实验内容、方法及考核等进行改革提出一些建议，以期形成适合本专业本课程的实验教学教改思路，最终达成教学改革项目保质保量完成的目标。

一、当前“水信息技术”课程实验教学存在的问题

（一）学生对实验教学重视程度不够，实验教学地位偏低

实验教学是培养学生实践能力和综合创新能力的重要环节，但同其他大部分专业课程一样，“水信息技术”的实验教学环节长期以来一直被定位于辅助位置，在实际教学过程中未得到实质性重视。“重理论、轻实践”的现象使学生在课程学习过程中参与度不够，难以调动学生对掌握专业知识的积极性，同时也在剥离原本同属一体的“理论+实验”课程固有属性，使二者之间的差异愈发明显。

（二）实验学时偏少，学生动手机会相对有限

“水信息技术”课程实验涉及从降水、蒸发到流量观测等一系列系统且较为复杂的内容，在仅为8个学时的实验时间内，教师要求学生掌握水文要素的采集和数据分析处理方法，以及水信息数据管理技术等，这已有相当的难度，再加上学生数量较多（通常为3班90人），很难保证每一位学生都能够获得亲自动手操作的机会。较为常见的情况是小组内一到两位成员承担主要任务，其他人记录或仅仅等待实验结果。演示实验甚至出现多人围绕在实验台周围，只看不思考，其效果可想而知。

（三）实验报告形式化问题突出，个人观点或思考缺失

受长期应试教育的影响，学生对于处理具有标准答案的选择题、计算题显得轻车熟路，但涉及需要加入个人思考和观点的论述类问题，通常却不知如何下手。目前，我国高校尚未形成较为统一规范的关于如何培养学生撰写实验报告的指导意见或说明，在数量相对有限的实验教材中提出的实验报告要求也通常比较笼统。实验教师对实验报告内容更多强调的是数据的准确性、格式的规范性和美观性，至于实验过程遇到的问题和实验结果分析讨论则成了次要问题。本课程所涉及的四个实验类型均为验证性实验，学生依据教师的指导完成实验，取得实验数据，并简单给出数据分析结果。一旦实验结果与其他学生得到的结果或者教师给出的参考结果相差较大，甚至由于操作不当等无法获得实验结果时，学生便直接修改实验数据，未经思考请教教师成为了一种习惯。少有人能够静心分析，总结失败原因，探讨问题所在，进而不断改进实验过程直至获得满意结果。为了获得数据而做实验，为了通过考核而写报告，同一小组撰写的报告数据相同，甚至结论分析也完全相同，内容形式千篇一律已成為了普遍现象，完全背离了检验科学理论或假设而进行实验、撰写实验报告的初衷。

（四）实验评价体系不完善，指向性和引导性较差

与理论考试相比，实验成绩在大多数高校的课程考核体系中仅占很小的比例甚至不计入最终成绩，指挥棒的导向性在某种程度上造成了目前学生不重视做实验，更不重视实验成绩的现状。缺乏对实验教学的尊重，同时缺少科学合理的考核测评体系已成为当前高校实验教学的通病。目前考评多依据最终提交的实验报告，而忽略了实验过程中学生的实际表现。更为重要的是，许多高校的实验课成绩并不计入最终课程考核之中，在这种情况下，谈及激发学生开展实验的积极性、主动性和创造性只能是指导教师的一厢情愿。

（五）实验内容相对陈旧，滞后于学科知识更新步伐

联合国教科文组织研究结果表明，信息通信技术的发展极大加速了人类知识的更新速度，其更新周期已由18世纪的80—90年，19世纪至20世纪初的30年，20世纪末的5—8年，极速缩减至如今的2—3年。受传统观念制约及实验教材出版周期的限制，课堂上传授的知识极有可能在学生尚未踏入社会之时便已经被更新了。从当前的实验教学内容来看，以知识的传授、实验原理的介绍和实验步骤的掌握为主，对实验教学相关专业前沿知识的探索与研究尚未达到广泛认同，使之很难被纳入整体课程教学体系。由于实验内容未能及时反映本学科领域较先进的成果，在保持现状、不重视改变的情况下，培养出能够适应市场竞争要求，且富有扎实理论功底、强烈竞争意识和卓越创新精神的高素质人才只能停留在理论设想阶段。

（六）实验人才队伍不稳，高素质实验人员存在缺口

“如果说我看得比别人更远些，那是因为我站在巨人的肩膀上。”——牛顿。笔者认为，培养创造型人才的必要条件之一是拥有一定数量的具有高学识、创造性精神的教师对学生进行指导。遗憾的是，受传统教育思维影响，实验教学被视作理论教学的辅助，长期以来，实验教师和相关技术人员也被视为“辅助”人员，选材或招聘条件的相对宽松导致相关从业教师的学历、教学水平普遍不高，其地位、收入和晋升空间与专职教师相比存在一定差距。许多博士毕业生甚至是硕士生也不愿意到实驗室工作，即使是通过自身努力后续获得高学历的实验室工作人员也在谋求其他出路。缺少足够数量的高学历、高水平的实验教师则限制了实验教学水平的上限，而实验队伍不稳则进一步拉低了本就脆弱的基底下限。

二、“水信息技术”课程实验教学改革建议

（一）实验教学与理论教学挂钩，二者形成有机统一整体

从相对功利性或逐利性的角度而言，学生只有将实验课学习与理论课学习紧密联系起来，甚至会对后者形成影响的情况下，学生才会收起轻视之心，将精力投入到实验环节。在此方面，西南大学的做法值得借鉴[3]，对于非独立开设的实验课程，学生最终可以参加理论考试的前提是实验考核成绩必须在合格以上。笔者建议太原理工大学水利科学与工程学院可在未来适当契机，一方面效仿西南大学的做法，将“水信息技术”理论与实践课程教学相互挂钩，以理论考核测评引导实验环节学习;

另一方面可从学院抽调富有丰富理论和实践教学经验的老教师进一步完善现有教学督导团队，重点从健全学院本科生实验教学质量管理和监控体系，规范实验教学活动、深化实验教学改革等方面入手，对实验教学的实际运行情况予以监督管理，从而提高实验教学质量。

（二）适当增加实验学时，重点实验区别对待

“水信息技术”课程中雨量观测和蒸发观测实验原计划学时分别为两小时，如能将其增加到4—5小时，不仅可以基本确保每一位学生都能够获得亲自动手操作各个实验的机会，更为重要的是，实验指导教师还可以将观测仪器的布设及安装方法添加其中，从而令学生更加全面地掌握雨量及蒸发观测的整个过程。此外，流量观测实验属于“水信息技术”课程4门实验中的重点，在两小时的实验中学生几乎不可能洞悉流量观测所包含的原理及其在未来工作学习中可能发挥的作用。即便将其增至6小时，学生也很难通过实验室环境对其形成足够的感性认识。鉴于此，笔者建议将该实验拓展至1天的实习，在足够时间和外部环境保证前提下，通过对流量计算原理、测流断面选取及断面测点布设的系统学习及操作，学生可以对流量观测产生更贴近于实际水文与水资源工程的理解和认识，从而促进其对未来相关专业知识学习广度和深度的把握。

（三）注重实验报告科学性，彰显实验分析思想性

如实记录实验数据、描述实验现象，培养学生实事求是的科学态度是实验教学的基本理念。实验报告首先要反映出学生是否具有严谨科学的实验态度，指导教师可以从数据的测量、处理及分析等过程予以了解。此外，指导教师应积极鼓励学生对实验现象、实验结果及实验操作过程中存在的问题进行思考，通过总结失败原因，为最终取得理想实验结果奠定基础，同时也为其他同学提供借鉴。相比于客观冰冷的数字和图表，具有个人思想和见解的感性体会更应值得提倡，即便学生可能存在观点或想法上的错误，但积极态度及独立思考意识无论在何种情况下都应予以肯定。

（四）完善实验教学考核考评体系，凸显实验教学

在总评中的地位实验教学的考核方法对学生学习态度、动机和付出程度具有重要导向作用，必须给予足够重视。笔者认为，将实验教学与理论教学考评融合到一起可从两方面入手：（1）在理论考试环节增加实验基本理论学习测试部分。依据相关教学大纲要求，从实验原理理解、仪器装置构成、设备操作使用、数据分析处理等方面对学生进行测评。（2）大幅提高实验成绩在总成绩中的比例。如“水信息技术”原本总评成绩分配比例为：理论考试（80%）+平时成绩（10%）+实验成绩（10%）。如能将实验环节的比重增至30%—40%，无疑会提升实验教学在学生心目中的地位。（3）实验成绩由现场实验表现和后期实验报告两部分构成。实验课的主要目的是锻炼学生的动手能力，创新能力，促进学生对专业知识的深入理解。基于学生在实验课堂上的积极性及动手表现，给出实验课堂分数，可提高学生在实验环节的参与度和重视度。

（五）优化实验内容，加快知识更迭速度

传统实验教学形态传授的知识很可能给学生在未来从事相关实践技术工作时带来一定的困难和挑战。一方面，有必要根据当前社会发展的最新态势及用人单位对毕业生动手能力提出的要求，对高校实验教学形态进行变革，从提高学生获取知识、掌握原理、迈向应用的角度出发，积极优化实验内容，删除一些已无法适应时代潮流、固守陈规的部分;另一方面，水利学科更新发展速度近年来较快，大量与工程实际密切相关的科技成果大量涌现，如获国家科技进步一等奖的“生态节水型灌区建设关键技术及应用”、获大禹水利科学技术特等奖的“城市河网水环境提升理论技术创新与应用”等。如实验环节中能够合理增加相关内容的介绍，使学生了解国内外行业最新发展动态，令学生的知识汲取始终处于前端水平，同时结合实际情况增设部分研究性实验，将十分有助于培养学生的基础科技技能，进而塑造一批具有“知识+思想+能力”特质的复合型人才，从容应对各项挑战。

（六）夯实实验教学队伍基础，提升实验人员业务水平

2018年《中共中央国务院关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》中明确指出[4]，教师是教育发展的第一资源，是民族振兴的重要基石。要改变当前国内高校实验教学处于薄弱地位的现状，缩短与理论教学的差距，加强实验教师队伍建设、稳定内部成员心态，提高实验人员总体素质已成为一种必然趋势。以笔者所见，在待遇方面高校应尽可能做到理论课教师与实验教师同酬，并体现多劳多得，优劳优酬的原则;在学历方面應加强实验教师的进修、深造，鼓励其参与教学奖项申报并从政策方面予以适度倾斜。职务薪资与学术地位的双重保障既能够稳定实验教学队伍基础，也能够提升实验人员的总体素质。在积极正向的良好氛围中，将极有可能出现具有扎实专业基础、富有创造力、想象力和责任感的实验教师，其输出的教育信息可更好地激发学生思维，使其迸发充满激情的创造性火花，最终实现培养创新型人才的目标。

三、结论

高校实验教学改革涉及因素众多，政策支持、领导重视、教师投入、学生配合缺一不可。改革不会一蹴而就，更新教育理念也非一朝一夕所能实现。面向新的历史时代，全面贯彻党的教育方针，立足于服务国家战略需求，坚持改革、坚持创新，从而使高校实验教学紧跟时代潮流。依托“水信息技术”课程改革，我们也希望经过不懈的探索，不断更新实验教学理念，最终培养出更多具有实践能力、创新精神并适合社会实际需要的优秀水文与水资源工程专业人才。

参考文献：

[1]新华社.十九大报告全文《决胜全面建成小康社会 夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利》[EB/OL].（2017-10-18）[2017-10-18].https：//www.sohu.com/a/198676567_407270.

[2]钟桂辉，刘曙光，匡翠萍，等.港航工程模型实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索，2011，（1）.

[3]田红.高校实验教学存在的问题与对策[J].实验科学与技术，2014，（1）.

[4]中共中央 国务院关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见[EB/OL].（2018-01-31）[2018-08-26].http：//www.xinhuanet.com/politics/2018-01/31/c_1122349513.htm.