应用型本科人才水文测验实习实践教学探索

彭亮 何英 卫仁娟 石铁玉 葛倚汀

[摘 要]水文测验实习实践教学是水文与水资源工程专业能力培养的一个重要环节。课题组通过构建“课堂—基地—实验—课堂”的闭环培养体系，制订水文测验实习实践教学培养目标，设置实习任务、实习内容等，采用专业教师+基地技术人员的复合教学模式，训练和培养水文水资源工程专业本科生实践能力。“一带一路”沿线国家和地区大多位于干旱半干旱区， 面临着水资源短缺、生态环境保护等问题，应充分发挥我校水文与水资源工程专业的区位优势，培养一批又一批具有“扎根边疆的胡杨精神”的优秀的水文与水资源工程专业技术人员。

[关键词]水文测验实习;实践教学;水文与水资源专业;实践能力

[中图分类号] G642.44 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2020）08-0144-03

21世纪， 随着我国社会经济发展和现代治水观念的转变，水文与水资源专业人才需求有较大幅度的增加， 需要主动适应水利经济当前建设和未来发展[1-4]。水文测验实习课程是水文与水资源工程专业一项重要的专业综合训练实践环节，主要内容包括水文测站的布设、水位、流量、泥沙等水文要素采集与资料整编，是水文行业技术人员的基本功，是水文站和取用水部门定量监测水量的手段，为水利工程规划、设计、建设和管理运行提供重要的数据资料。新疆水文水资源局的四项业务工作内容有水情信息采集、数据整编、水文情报预报、水文水资源调查评价，本门课程的内容就占据了其中两个，65%的人员在从事这两个方面的工作。水文综合实习课程的内容在本专业“测、报、算”中占有的最基础、实践性强的地位。

实践教学环节是高等学校人才培养的重要组成部分。水文与水资源工程属于应用型工科专业，通过水文测验实习课程的实践教学，可以加深学生对水信息技术课程内容的理解与掌握，学习水信息采集与处理基本技术和技能，锻炼学生的动手操作和分析思考的能力，适应水利行业从工程水利向资源水利的转变。同时，结合“一带一路”经济发展趋势和社会对工程人才素质的需求， 我校充分利用水文及水资源重点学科优势， 构建水文与水资源工程专业工程实践能力体系， 改革实验教学内容， 为丝绸之路经济带沿线国家和地区培养一批优秀的工程技术人员。

一、实践能力培养要求

（一）培养目标

实践教学课是书本所学理论知识与具体实践的真实结合，让学生亲身体会和理解课堂所学习的基础理论和相关知识点[5-6]，因此水文测验实习的培养目标是：（1）培养学生严谨认真的态度，训练分析问题、解决问题的能力，提高学生的操作实践能力。（2）加强专业实践能力的培养，训练、提高学生的操作实践能力。结合水文测站的生产实践，初步掌握测站的主要测验业务和技能，查阅水文测验相关规范，并加深对水文测验的基本理论知识的理解。（3）弘扬水文“哨兵”精神，引导学生热爱专业及培养高尚的道德情操，保护环境和水资源。

（二）实习任务

1.到水文站、氣象局、水库和渠首的水情监测系统参观和实践。了解水文站、气象局的工作概况、性质、观测项目，各水文要素的意义（水位、流量、泥沙、降雨、蒸发等），观测方法，仪器构造及原理等。

2.实践操作。培养学生水文测验的操作技能，熟悉水文测验的相关规范、测算方法。

3.按规范要求进行水文要素的采集与整编等。掌握水文年鉴的查阅和使用。

4.思考与总结。对水文综合实习进行总结，进一步加深对水文信息采集和数据整编方法的理解。

二、实践教学基地

（一）乌鲁木齐河英雄桥（二）站

乌鲁木齐河英雄桥（二）站是国家基本水文站，集水控制面积946km2。测站有1个国家基本水文站和1个气象观测场，站内有Ф20型雨量器若干、Ф20型蒸发器若干和E601型蒸发器若干、1台自动气象站、1套自动缆道测流系统、1台自记水位计等水文气象设备。测站测验项目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水质、水温等，为乌鲁木齐河治理、防汛抗旱、水资源开发利用等国家经济建设和社会发展提供了大量水文资料与水文成果。

（二）头屯河水库和渠首水情监测系统

头屯河流域水情监测系统由1 个中心站 、2 个分中心、2 个超短波中继站和 25 个遥测站组成[7]。1个中心站设在头屯河流域管理处，2 个分中心站分别设在水库管理所和渠首管理站。遥测站将自动采集的水位、雨量信息通过通信信道自动传送到中心站和分中心站，中心站和分中心站将所接收的水情信息经处理后存入实时数据库，供防洪预报、水量调度及信息查询调用。

（三）乌鲁木齐市气象局青少年科普基地

气象局承担着地面气象观测、高空气象探测、农牧业气象观测及试验、特种观测业务（包括土壤湿度、紫外线、辐射、酸雨、沙尘暴等）、气象预报业务（为政府的决策服务及其他公众气象服务）、低空遥测探测的多普勒天气雷达、静止卫星、极轨卫星资料接收开发应用、卫星遥感探测以及后续投资建设的高空大气探测系统（风廓线仪）、雷电监测、大气边界层观测和风能等新型能源气象观测工作。

三、实践教学环节设计

（一）实习计划安排

水文测验教学实习时间安排分为外业和内业两个阶段，总时间为2周，前一周外业在乌鲁木齐河英雄桥（二）水文站实习;后一周学生参观乌鲁木齐气象局、头屯河水库，内业在校园内完成，了解并掌握水文资料整编方法，根据实习报告提纲编写水文测验实习报告。本实践教学环节的实习由专业教师和基地技术人员合作指导，沿三条实习线路进行参观学习、现场讲解、现场答疑、动手实践等，学生了解本专业的生产一线具体工作情况，通过野外认识实习培养学生的专业认知和实践理解，提高其对后续系列专业课程的接受和理解能力。实习安排如下：

1.实习动员和准备工作：学习《水文实践教学大纲》《水文实习计划》《水文综合实习指导书》《乌鲁木齐河英雄桥（二）水文站任务书》《校外实习安全责任书》《记录表》和水文测验相关规范等。

2.掌握基本技能训练（5天任务）。了解测站的任务、流域情况及测站布设条件，对河段进行一次踏勘，并了解测站设备;通过“跟班”“顶班”，逐步掌握测站主要测验业务工作，包括各种水文要素的观测、测验（降水量、蒸发量、水位、流量、含沙量、输沙率、水面比降、泥沙颗粒分析等），报表填写及观测，测验成果的分析计算（符合规范要求），水文情报的报汛业务（雨情、水情的电码翻译及编报）。

3.结合教学、科研进行试验研究（1天任务）。完成垂线精简实验和流速脉动实验（由现场条件而定）。

4.了解测站的数据处理及预报情况（1天任务）。工作包括：了解本站流量数据处理情况方法、预报方案编制与使用;了解测站如何为当地工农业生产服务，或展开一些问题研究。

5.学习和了解乌鲁木齐气象局气象观测业务工作、头屯河水库和渠首水情检测系统（2天任务）。

6.实习答辩（0.5天）：进行实习业务和思想小结。要求每人交一份实习报告，内容包括：测站情况、实习情况、部分成果及心得体会等。

（二）实习内容

水文测验教学实习是我校水文与水资源工程专业本科（四年制）学生实习内容最多、实习时间最长、亲身实践、互助生活的水文一线实践教学活动。我们坚持以社会需求为导向，以培养学生动手实践能力为核心，构建“分层次+多模块+渐近式”的实践教学内容。通过设计多个实践教学模块，设置不同程度的实践教学内容，开展综合性、设计性和研究性实验，逐步提升整个实践环节的培养质量。我们期待通过校外产、学、研实习基地的实践教学，达到课堂教育和生产实际、社会实际相结合，使学生培养贴近社会需求的实际工作，培养学生工程实践能力[8]。

水文测验教学实习实践教学由实习指导教师和技术人员“跟班” 全程指导，具体实习内容如下：

1.参观水文站、了解流域概况，包括外业（Ⅰ）、水文实习基地。听取水文实习基地技术人员介绍水文站的概况、性质、测站布设、观测项目、观测方法，历史上发生的水文特征值;参观测站断面、缆道测流设施、水位观测井、自记水位计;参观仪器室、主要仪器构造及原理等。

2.分组进行实验观测。①指导学生进行气象要素观测记录，指导学生使用气象仪器;②指导学生认识水文观测仪器，如何进行水位观测、流速仪安装与使用，如何用流速仪法进行流量测验及悬移质泥沙测验，现场进行水位、流量资料记录与整理; ③带领学生从测站上游到测站下游附近地貌进行考察，从水文站建设原则全面认识水文实验站的测站设立、断面选择、基线、水准点，基地技术人员指导学生进行水尺零点高程接测、大断面测量及计算。

3.做水文测验实验研究。技术人员指导学生进行比降、浮标测流、垂线精简实验和流速脉动实验（由现场条件而定）。引导学生进行雨情、水情预报方案讨论，学习雨情、水情预报方案选择及使用的方法，积累水文测报实用经验，了解本站如何为城市供水服务、目前面临的待解决问题。完成实习报告（Ⅰ）：乌鲁木齐河英雄桥（二）站考察与实验报告。

4.参观头屯河水库和渠首水情监测系统。参观新疆头屯河灌区水情自动测报系统，头屯河管理处包括1个中心站、水库管理所和渠首2个分中心站，上游有 6 个雨量遥测站、5 个水位监测点和工业水质监测及 8 个雨量站。

5.参观乌鲁木齐市气象观测站、水环境监测站。参观乌鲁木齐市气象站气象台、地面观测场、人工影响天气指挥中心、气象网络中心、高空探测和气象灾害防御中心。

6.进行水文资料整编，校园课堂内完成内业（Ⅱ）。根据乌鲁木齐河英雄桥（二）水文站××年实测流量成果表、实测悬移质输沙率和含沙量，完成该年流量资料整编和泥沙资料整编。确定测站水位、流量、水位面积、水位流速的关系。按有效数字编制水文站逐日平均流量表，编写相关说明。推求逐日平均输沙率、含沙量，按有效数字编制逐日平均输沙率表（或逐日含沙量）。按有效数字编制实测悬移质输沙率成果表。进行水文站單沙与断沙的关系分析。编写流量与泥沙资料整编说明，完成实习报告（Ⅱ）：流量与泥沙资料整编报告。最后，提交一份实习报告。

7.实习总结与答辩。以小组答辩形式总结实习成果、经验及建议。

（三）考核方式

实习全过程考查，实习结束小组答辩。考查成绩由实习报告、实习日记与出勤情况综合决定。实习总成绩构成：考勤成绩占30%、水文测验实习报告占50%、实习日记占20%。野外实习一般会以3～5名学生形成一个小组，小组组员间相互沟通与协作，共同编写一份实习报告。在每个实习阶段都要求学生编写实习日记和阶段实习报告。整个实习过程中教师定期对各小组进行监督、检查和指导，发挥学生的主观能动性和教师的监督管理作用。

四、实践教学的改进

水文测验实习是专业实践教学的重要环节，既是学生亲身体验实践生产，又是融合和理解理论知识，更是补充完善课堂教学与教材内容的有效途径。水文测验实习实践教学环节中今后需要加强以下三个方面的工作：

1.注重对学生专业训练能力与创新实验意识的结合。学生实习中要认真听讲、动手实验、观察与记录，教师与学生、学生与学生之间应加强交流与讨论，避免学生走马观花地实习，要通过讨论启发学生创造性思维，鼓励学生设计新的实验，教与学结合，将所学的专业知识转化应用到实践中。

2.在总结以往教学实践成果的基础上，要不断精选实践教学内容，逐步增加创新性实践教学项目和实验设施，设计实验装置，完善实践教学内容。要融合专业最新的前沿科研成果，更新补充到实践教学环节中，介绍和展示给学生。

3.要增加与用人单位的联系，拓宽学生参与生产实践的途径，尽可能在实习结束后让学生在假期到生产单位参加部分工作。

五、结语

通过五年的探索和实践，水文与水资源工程教学实践体系已经初步形成，学生的实践和工作能力稳定提高，专业实践教学也得到了实习单位和用人单位良好的反馈。通过水文测验实习课程的实践教学，培养学生能够基于科学原理，采用科学方法对与水文、水资源、水环境、水生态有关的复杂工程问题进行研究，选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括设计实验、分析与解释数据，并通过信息综合得到合理有效的结论。“一带一路”沿线国家和地区大多位于干旱半干旱区， 面临着水资源短缺、生态环境保护等问题，应充分发挥我校水文与水资源工程专业的区位优势，培养学生具有社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中遵守工程职业道德和规范，履行责任。我校输送了一批又一批具有“扎根边疆的胡杨精神”的优秀水文与水资源工程专业技术人员。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 宋松柏，康艳. 我国水文与水资源工程专业教育的现状分析与思考[J]. 中国地质教育，2011（3）：68-73.

[2] 赵华荣.环境学科背景下水文与水资源工程专业教学改革与实践[J]. 大学教育，2013（8） ： 61-62.

[3] 胡安焱，卢玉东，王菊翠，等. 工程教育认证理念下水文与水资源工程专业建设：以长安大学为例[J]. 教育现代化，2018（44）：159-161.

[4] 莫淑红，宋孝玉，黄领梅. 新形势下水文与水资源工程专业人才培养保障体系探究[J]. 中国电力教育，2014（5）：61-63.

[5] 刘媛媛，王巧焕，马文洁，等. 水文与水资源工程专业实践教学研究与探索[J]. 东华理工大学学报（社会科学版），2018（2）：192-195.

[6] 徐刚，董晓华，杜发兴，等. 水文与水资源工程专业实践能力培养体系研究[J]. 中国电力教育，2013（1）：33-34.

[7] 彭佳. 头屯河流域水情监测系统的改造及应用[D].乌鲁木齐：新疆农业大学，2015.

[8] 于猛，单亦先，王绍兰，等.构建完善的实践教学体系[J]. 实验室研究与探索，2009（5）：126-128.

[责任编辑：钟 岚]