水工建筑物课程教学中创新能力培养途径探索

徐波，李占超，曹邱林

(扬州大学 水利科学与工程学院，江苏 扬州)

在“大众创业，万众创新”的背景下，创新、创业教育是伴随国家经济发展应运而生的教育新理念，深化高等学校创新、创业教育改革，是国家实施创新驱动发展战略的迫切需要[1]。《水工建筑物》课程是水利水电工程专业的主干必修专业课，对水利事业人才培养起了重要的作用。国内各大高校针对《水工建筑物》课程教学模式进行改革并有所成效，但针对该课程如何融入创新教育、培养水利类创新型人才相对比较欠缺。本文在总结分析该课程教学现状和教学改革成果的基础上，借鉴国外高等学府创新创业人才培养模式，结合《水工建筑物》课程的特点，积极探索水利创新型人才培养方案，以期能够提高学生综合素质，为社会输送高质量水利创新型人才。

一 水工建筑物课程的特点及重要性

《水工建筑物》课程是水利水电工程专业的主干必修专业课，对水利事业人才培养起着重要的作用。该课程系统地讲解了各类水工建筑物的工作条件、设计原理、结构特点等，对水工建筑物在水利枢纽中的相互关系和布置原则进行了探究，涉及重力坝、土石坝、水闸、水工隧洞等各种不同的结构物，专业内容较多，知识面广，实践性强。课程通过理论教学、现场实习、课程设计、工程实例等教学方式，结合一系列专业基础课程，如工程制图、工程测量、理论力学、材料力学、结构力学、水力学、土力学、建筑材料、水工钢筋混凝土结构学等，理论结合实际，锻炼学生解决工程实际问题的能力，为日后从事各类水工建筑物的设计、施工、管理、研究等工作打下坚实的基础。与此同时，课程帮助学生掌握最新的行业发展动向，培养自主研发的能力，对学生专业能力的培养和职业素养的养成起着主要支撑和明显促进作用[2]。

二 国内水工建筑物课程教学现状及改革成果

（一） 水工建筑物课程教学现状

作为专业主干必修课程，《水工建筑物》教学内容多，教学学时短[3]。随着课程教学的不断改革，教材的创新、课程内容的丰富与时俱进，可教学时长却不断减少，教学学时的限制无法满足教学内容的安排；教学模式单一陈旧，传统的填鸭式教学遏制了学生自主学习的积极性和主动性。《水工建筑物》是一门具有较强综合性和实践性的专业必修课程，教学安排包括课堂教学、课程设计、现场实习等，轻视实践教学的重要性，使得课程设计、现场实习教学安排成效甚微；课程体系缺乏系统性，主要表现为课程体系和教学内容缺乏系统性，两者无法相适应，专业培养方案上所制定的课程体系与专业课程教学内容易出现重复、脱节现象，使得课程体系无法整体优化。

（二） 国内高校水工建筑物教学改革成果

（1）调整水工建筑物教学内容。国内各地方高校根据其地方经济特色及地理环境，对教材内容进行选择性教学，例如：江苏、广东等水网发达、水闸分布广泛地区，可着重对水闸、土石坝、重力坝等进行讲解，加强学生对基础课程知识点的掌握和运用。各类水工建筑物及结构物的教学内容总结为：总体布置、荷载与组合、结构计算、稳定计算、水力计算、形式与构造等[4]。在课堂教学中，应选择性安排知识点学时：荷载与组合、稳定计算等部分方法大同小异，可在“重力坝”章节进行着重讲解；消能设计分为底流消能和挑流消能，前者归入“水闸”教学任务，后者归入“重力坝”教学任务。

（2）多样化教学方式。传统的填鸭式教学方式降低了学生学习的积极性、主动性，一些高校对教学方式不断改革，积极引入现代化教学方式：①结合多媒体手段。对于空间结构，建筑物施工复杂，要求学生具有较强的空间想象力，利用图片、动画、音频等工具化抽象为具体，给予学生感性认知，帮助其接受、理解、消化教学内容；②提高计算软件运用能力。水工建筑物的设计中涉及结构计算、稳定计算、水力计算等复杂的计算过程，增强计算软件的学习，利用仿真模型直观的表现出结构物在荷载作用下的受力过程、变形过程，使学生对结构物有更清晰的认知；③增设施工图纸识读环节。传统的《水工建筑物》教学内容繁杂，针对学生日后工作环节，课堂增设施工图纸识读，促进工程案例、工程现场图纸与理论知识相辅相成，培养学生工作岗位适应能力。

（3）重视实践性教学。一些高校将实践教学与课程教学有机结合，在课程教学的同时穿插现场实习、实例讲解、模型研究等任务；强化课程设计，作为水工建筑物相配套的实践性教学环节，课程设计对学生掌握课程知识、全面吸收、灵活运用起到至关重要的作用[5]。重视课程设计环节，制定详细的课程设计计划书，包括设计流程、制图要求、写作格式、图纸规划、参考资料等，加强学生对专业知识的综合运用能力[6]。

（4）完善课程考核评价制度。根据基础能力测试和实践能力测试成绩对学生综合能力进行考核，其中基础能力包括课堂表现、课余作业、考试成绩等，实践能力包括课程设计、综合实习、实验操作等，建立健全课程考核评价体系，对学生的综合能力进行考核，全面反映学生的综合素质。

三 国外创新能力培养的经验借鉴

（一） 创新创业教育理念引领创新型人才培养机制的构建

创新创业教育理念的提出来源于美国，迄今为止已发展为成熟、有效的人才培养机制，被称为美国发展的“直接驱动力”[7]。正如世界一流的教育学府，哈佛大学之所以能够在世界众多高校中脱颖而出成为“王中之王”，在于它持续有效的创新创业教育理念以及将创新教育融会贯通的人才培养机制。通过对哈佛大学的教学历史进行研究，不难发现其一直秉持着“独立思想为第一教育原则”，这也是哈佛大学对于人才培养指导思想的灵魂[8]。从创新创业教育理念的发展过程可以看出，高校对于人才培养不仅仅局限于学术引导，而是将创新思想作为办学导向，顺应社会创新需求，肩负起社会创新发展的责任。

（二） 构建稳定的产学研合作培养创新型人才模式

“着力构建以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系”是国家落实创新驱动发展战略的重要举措，日本、德国、美国等国家在产学研人才培养模式上已发展具备自身特点。例如美国在产学研创新人才培养模式上主要表现为“合作培养”：硅谷是由各一流大学组织建立的科技工业园，杜克大学和北卡罗来纳大学合作组建“三角研究园”，大规模校企合作建立的“企业孵化器模式”等[9]。通过政府政策扶持、企业与学校合作培养、高校间合作研究等形式，形成成熟的“以企业为主体，市场为导向”的产学研合作培养模式。发展产学研合作培养模式的目的如下：①提供科研平台、创新创业平台，给予学生体验式学习的机会，提高学生自主学习能力、实践能力、创新能力综合素质；②注重学生创新能力和创新精神的培养，使学生在实践过程中自主的发现问题、分析问题、解决问题；③加强学校与社会之间的联系，学校与社会形成“协同”的关系，共同培养创新型人才。

（三） 创新创业教育与创新创业实践相辅相成

创新创业教育有别于传统的课程教学，需要教学与实践的高度协同。国外高校积极将创新创业实践有机融入人才培养，达到理论教学与实践成才的教育目标。弗吉尼亚大学I-Lab所纳入的项目均作为“企业”个体进行培养，从产品的创意提出不断进行完善直至产品形成、产出，产品随即流入市场进行系统成熟的市场运作，从产品创意至实现产品最高市场价值的整体发展过程均由学生进行负责、操作，使其切身学习商品市场的运作模式，将理论学习与实战经验有机结合，培养其作为创新者、创业者的思维模式[10]。

高校作为创新创业教育的实践主体，要求在教学过程中，将理论知识融入实践并且使实践过程具备科学理论的支撑。美国多数高校均成立创业研究中心，聘请专业研究人员，通过举办创业论坛、学术会议等形式开展创新创业教学[11]。瑞尔森大学开设创新创业基地，建立“实践导向”模式教学。基地中心汇聚了专业教授、投资人、创业者、市场导师等，帮助同学解决实践学习过程中的一系列专业问题[12]。

（四） 积极的校园创新文化推进创新人才培养

营造校园创新文化，为创新型人才培养注入新活力[13]。校园文化作为一种亚文化，是高校长期办学历史的沉淀，是大学传统精神的象征[14]。校园文化对学生有着潜移默化的影响，积极的学习氛围、浓厚的创新气氛能够激励学生的自主学习精神。正如哈佛大学“此刻打盹，你将做梦；此刻学习，你将圆梦”等校训格言，以严谨的学术研究氛围、创新拼搏的竞争意识、积极进取的人生态度等，培育了一代又一代优秀学子。无形的校园文化，督促学生积极进取、自主学习，从精神层面上为创新创业人才培养注入新活力。

四 水工建筑物课程教学创新能力培养方法

（一） 采用探究式学习为主的人才培养新模式

《水工建筑物》为专业必修基础课程，在教学模式上应采用探究式学习为主新模式，引入现代化教学方式的同时，应注重创新思维的培养和创新能力的锻炼[15]。通过多样性的教学方法，引导同学们对专业领域的积极探索，激发其学习兴趣，以达到锻炼学生创新能力、创新思维、表达能力、探索能力、科研能力的目的。

（1）开设研讨课。学校积极开设研讨课程，由专业老师作为组织者；每8-10位学生组建一个科研小组，作为研讨课程参与者。基于专业课程知识点，由老师引导学生发现问题并提出研讨目标。在没有答案的基础上学生自行分析问题，通过查找文献、案例分析、现场实习、模型模拟等形式自主思辨，组员间进行交流讨论并且不断完善课题，最终通过报告、论文等形式解决问题。

（2）课堂教学引入“专题自学”。课堂教学应从知识课堂向能力课堂转变，对于部分课题，由学生分组自学，内容包括对知识点的理解、技术的分析、工程案例的运用等，其后将自学成果以PPT演讲形式在课堂上展示，由老师对学习成果进行评分计入平时成绩。

（二） 教学内容增加前沿性知识，紧跟专业新潮

《水工建筑物》课程对工程实践要求较高，在学习的过程中要求与工程实例紧密结合。在该课程的教学过程中，不应局限于教材基础知识的讲解，而是在传授课程知识的同时，结合导师自身的研究领域，分析行业的最新发展动向以及知识内容的实际运用，传授新材料、新工艺、新技术、新理念等专业新潮，课堂融入最新的施工工艺、典型的工程案例、基础的项目管理及设计理念等，增加学生前沿性知识，扩充知识储备，激发学生对专业的学习兴趣和创新思维。例如将糯扎渡高土石坝、拉西瓦、小湾、锦屏、溪洛渡、白鹤滩高拱坝等的施工仿真模拟，以及上述大坝设计的创新理念和施工中的技术难题和创新突破，还有这些大坝在运行管理中发现的问题，针对问题展开的研究和采取的工程和非工程措施等融入到课程的教学中。此外，对于比较有地区特色的水工建筑物，例如水闸和闸站结合工程的创新设计、施工和除险加固措施，以及消能、渗流计算和稳定分析的新方法也可以选典型的工程案例在教学中讲解讨论。

（三） 构建“协同创新”人才培养模式

在科技创新背景下，推动校企合作、政府政策支持、校校联合等“协同”创新培养模式势在必行。随着国内产学研合作的积极发展，建立产学研合作培养人才模式也呈现多样化，高校要响应国际创新创业教育的号召，积极顺应构建产学研合作人才培养模式的趋势。

（1）校企合作，建立人才培养基地。学校与当地企业协作，将专业的项目负责人、经验丰富的工程总工和资深的技术人员纳入专家团队，与校内专业教师组建培养基地指导队伍。企业自身科研能力薄弱，可通过依托人才培养基地，解决工程项目技术难点、疑点；与此同时，学校凭借自身师资优势、科研优势，利用企业提供的科研平台，培养学生的科研水平、创新能力。

（2）重视政府政策扶持作用，推动人才培养。在产学研合作培养模式中，政府具有管理、组织、协调和推动促进的行为作用，可以通过制定完善、配套、合理的政策和措施来促进产学研的合作与研究[9]。政府制定政策扶持，能够更好地促进产学研多方合作的积极性，实现专业与产业相辅相成，为社会输送高质量创新型人才。

（四） 加强实践能力培养

创新型人才要求具备创新性思维与创新性能力，创新性思维旨在通过独特的视角和思维模式，提出新观点、新理论、新方法以解决问题。创新性能力要求在原有知识基础上开拓新领域，吸纳整合知识点并创新，使原有问题更为新颖。创新型人才培养的关键在于实践能力的培养，基于《水工建筑物》课程培养方案，加强创新能力培养，增强学生对专业课程的理解与运用。

（1）增设创新实践学分。为锻炼学生对专业知识的理解与运用，专业培养体系上增设创新学分，要求学生在校期间自主完成至少一个创新项目，如对水闸的设计、建筑物的结构创新、项目工艺技术的创新、新型材料的研究等，以论文、专利的形式作为项目结题成果。

（2）开放实验室，理论与实践结合。由封闭的课堂教学向开放式课堂转变，由传统的围绕教师、教室、教材三点开展学习，到时间上从课堂至课外，空间上从教室至实验室、工程现场、图书馆，内容上从教材至参考文献的扩展[16]。例如学习到“止水”专题，在课堂学习止水的类型、作用、工作原理，课余时间查阅相关文献，利用模型模拟“止水”作用过程，使知识学习更加牢固。

（3）提高专业实验课分量。创新教育背景下水利类专业课实验是培养创新型人才的重要阵地，加强专业实验课程有利于推动水利类专业型人才培养。在实验课程中，打破传统教学方法，由老师手把手教学转变为学生自主总结原理、获取结果。完善实验课程设置，课程需包含演示性实验、验证性实验、设计性实验及综合性实验，以此加强学生对知识点的巩固，同时增强学生的参与感，锻炼其实践能力。

（4）积极举办和参加水利类创新设计大赛。学校创新文化的培养有利于营造积极向上的学习氛围，积极举办和参加水利类创新大赛，既能够培养学生创新拼搏的竞争意识，又能在比赛中使其学习到专业技能。

五 结论

传统教育体制下培养的人才缺乏创新的意识和能力，创新教育是培养高质量人才的重要力量，是增强个体、学校、国家竞争力的核心要素。基于此，本文分析了水利类主干必修专业课《水工建筑物》课程的教学现状，总结了国内对该课程教学改革的成果，并借鉴国外一流高等学府对创新教育模式改革的成功经验，提出了针对该课程教学过程中的创新能力培养途径，以此提高学生的专业能力和综合素质，为日后步入工作阶段打下扎实的基础，同时为社会输送高质量水利类创新型人才。