以教学改革为契机的水利创新人才培养研究

林彦宇 许登强 刘少东 聂堂哲

关键词： 水利 人才培养 教学创新 中国制造

创新能力是所有领域的基本能力。在没有意识到创新意识、创新思维、创新习惯、创新能力的情况下，高校教育无法培养出真正的人才。在对环境要求日益增长和能源缺乏、能源结构单一的当今社会，水利行业必将较以往更加受到重视。高等人才一直是国家核心竞争力，也是国际上各个国家抢夺的资源。高等院校肩负着培育人才、培养人才、输出人才的使命，必须要适应变动，通过教学改革创新培育出一批顺应行业发展、满足社会需求、响应国家号召的水利创新人才。

1 水利专业课程结构体系过时

1. 1 人才培养方案落后

随着科学技术的不断发展与进步，大数据、云计算、人工智能等新科技、新技术接踵而至，带来更多方便快捷的同时也给各行各业带来了巨大冲击。水文站、气象站从最开始的手动测量到现在的基于信息的电子测量再到智能电子测量，大数据技术提高了工作流程的自动化程度和数据的集中化程度。在信息化程度比较高的流域，流域集控中心可以实时查看节制闸、测站的信息。这些应用的数据量之大，不亚于城市监控录像这种典型的大数据应用。另外，無人机巡堤也逐渐在各地推广，未来的发展趋势肯定是无人机联网，逐渐接入现有的集控平台。

水利行业快速发展，水利专业的实践性较强，并要依据新技术的发展不断更新现有施工建筑体系。随着信息技术的高速发展，测绘技术水平不断提高，测绘技术、智能倾斜摄影测量技术等新的测绘技术不断出现。工程建设企业应该更加关注新兴的测绘技术。并有效掌握新兴测绘技术，加强新兴测绘技术对新兴测绘技术的应用，提高新兴测绘技术的应用水平。请将新测绘技术的优点赋于现有的测绘水准，进行工程项目高水平发展[1]。传统学堂模式从古至今一直是主要授课模式，但是科学技术不断突飞猛进，这也要求教学模式也需要跟随发展的脚步，不断进行变革。利用互联网技术发展新颖的教学模式，优化原有的教学模式，改变课堂教学模式内容枯燥乏味现状，满足学生对水利行业前沿知识、新型设计观念、相关设计规范更新的要求，例如中国大学MOOC（慕课）、学习通、智慧树等手机软件。截至2021 年6 月，我国网民规模为10.11 亿，互联网普及率达71.6%[2]。拥有一部手机也逐渐成为一名大学生的标配，结合全球疫情情况以及互联网的普及促使互联网模式教学高速发展，网络线上课程在未来或许成为主流。在课程教授专业知识的同时也培养学生空间思维转化的能力。许多学生由于对水工建筑物接触较少，在学习过程中不能很好地理解并将课堂内容与实际建筑物相结合，掌握知识的主要方面比较困难，学习者缺乏知识储备，学习不够扎实，对学习的理解不够，对学习的关心不够，进而放弃学习。因此结合以上内容，传统的教学模式已经不适应如今互联网的发展与学生对“水工建筑物”课堂的教学要求。但实际上，传统的“重理论，轻实际”的教学模式已经很难达到“新水利”的培养要求，教学质量也无法达到预期效果。这就要求高校人才培养方案要不断调整更新，师资队伍建设不断丰富完善。

1. 2 缺少课程思政教育

优秀的教育革新必须瞄准高水平的学习目标。例如：近年来，大家都在谈论自我学习能力、问题解决能力、数字素养、跨文化交流和合作能力。实际上，这些能力并不新鲜。多年来，教育系统一直在呼唤这些目标，但实际上，还没有教师在自己的课程中实现这些目标。高校的意识形态和政治教育是为了加强学生精神信念的教育活动，使学生形成正确的价值观，因此培养大学生的专业课程和思政课程要有机结合[3]。对于课程思政教育，高等院校除了让学生有知识上的深度与广度，还需有思想上的深度与广度。课程思想政治教育要与社会发展的足迹一同更新，并且这些思政课程与专业课程在培养目标与培养对象的目的性是具有高度一致性的，强化“课程思政”的理由便顺利成章。

2 水利水电工程专业实践不足

思维体现的方式是实践。水利水电工程专业培训高级工程人员和技术人员在水工建筑物的规划、设计、建设、管理和科学研究方面。水利水电工程专业具有非常高的实用效应，调查、规划、设计、建设等都需要实践指导。由于传统课堂的限制，实践环节不够充分。黑龙江八一农垦大学水利水电工程专业的实践性教学环节安排有认知实习、课程实验、课程设计、生产实习、毕业设计等，虽然积累了一些实践教学经验，但也暴露出一些主要问题，具体叙述如下。

首先，实践教学指导环节落后的教学方法和教学内容不能有效激发学生的实践创新意识。以实验课程为例，目前实验课程的教学主要以“教师讲，学生做”的方式呈现。也就是说，教师设计实验的目的、内容和方法，学生进行相应的操作，按照预定的步骤和要求，最终生成实验报告。标准化的流程、机械性的步骤和最终结果都不利于鼓励学生独立思考和创新多元的思维方式。其次，实验装置和设备一般相对落伍或者产业也很少，甚至没有在实务工程学中被使用，行业目前的发展对学生正确的理解和评价产生影响。此外，在目前的教育管理中，从教育环境的角度出发，将工程实习教育或工程训练定义为实习教育，并将其排除在教学计划之外，结果导致水利与水力工程专业领域的一些实践性和认识性基本课程和专业课程被排除在实践训练之外。水利水电工程专业教学中，《水电站》《水工建筑物》等主要专业课程的实践环节都以课内实验的方式开展，学时和场地有限， 很多实用性强的教学内容都无法兼顾。而且每个实验设备只有一台，限制了学生进行方案比对的可行性，不利于学生养成主动发现问题、解决问题的创新意识。

3 优化教学结构体系

3. 1 教学环境优化

优秀的教育离不开教具的辅助。通用的教具包括用于所有教学内容的各种设备，和教师使用的设备一样，学生可以直观、生动地理解教学内容。开发辅助教材教学帮助提高学生对学习的兴趣，丰富知觉知识，形成明确的概念，发展学生的观察能力和思考能力。创新的教学也需要创新的教具。信息技术对教育的影响最重要的标志是推动新的教育模式的出现。长期以来，由于教育资源的不足和信息技术的落后，传统的教育模式受到了教师、场地、技术设备、成本等因素的制约。优质教学过程中需要教室、教学设备、通信工具等，虽然教师在授课时会使用到电子信息工具，但只是将电子信息工具作为教学中的点缀，并没有将电子信息技术与课堂教学充分融合。

智能学习环境工具拥有记录学习过程、安排教学情景、接触授课氛围和探索物理环境等功能。智能教学可以辅助授课教师开展信息化教学。智能教室也有助于教师对学生进行客观、全面、真实的评价（智能评价）。通过大数据云端计算，罗列出具有严密逻辑的完整信息，教师将通过智能点评展示学生的学习行为、学习成果。允许教师将每个学生置于实际场景中进行调查和评价，在此基础上，教师可以有效地介入学生的学习过程。

除此之外还有教材、课件、习题册等，这些教学辅助工具也需要与时俱进。教室作为教师第一教学现场，在一些教学设备下辅助教师完成授课。通过优化教学工具加强授课效果，好的工具让学生更好地接纳信息，与知识面对面。爱因斯坦说过“兴趣是最好的老师”，兴趣是学生学习动机的源泉。色彩鲜艳的照片、悦耳的音效、生动活泼的视频等，信息技术班在激发学生的学习兴趣方面远远优于其他传统教学媒体。利用这一优势，化静态为动态，化抽象为图像，化虚拟为现实，根据教学内容创设适当的问题情境，挖掘一些在平时教学中能够打动学生、转移注意力的资料。这不仅会调整课堂，也会改革传统的教育观念。另外，信息技术课也可以寓教于乐，让学生在轻松、舒适、充满活力的环境中学习知识，激发学习兴趣。水利专业实践性较强，部分课程都是需要实践，在智慧教室内，让学生身临其境地感受专业知识，了解专业内涵。

3. 2 课程优化

基于培养目标， 注重拓宽专业方向， 以“主干课程基础化、专业课程现代化、实践环节多样化和知识结构综合化”为指导，同时构建了基于知识、能力、素质三位一体的其他课程体系，如选修课、综合素养课、通识课和第二课堂等[4]。

水利工程课程具有很强的实践性，需要给学生足够的时间在实习期间锻炼。在此期间，学生不应该被允许做自己喜欢的事情，每个班级都有明确的任务，学生要有目的地完成任务，在完成任务的同时掌握该课程的内容。教育模式是更加分层和多样化的。例如：课堂上教师是“教师在讲台上讲授课程，学生在讲台下倾听”的现有的“灌输式”教育模式，进行适当变更，通过教师和学生之间的交换，使教师成为“学生”，学生在讲台上对某一篇章进行讲解。教师和“其他学生的知识要点评论”形成“课堂角色逆转”的新的教育模式，学生成为教室的“主人”，教师是课程的“粉丝”，改变了教室的“沉默”模式，教室里的气氛更活跃，学生的知识点学习得更深刻，学生的学习欲望有效地提高。与此同时，教师改变了只用PPT 和黑板来说明理论的方法，添加了视频和动画，使抽象的理论更加立体易懂。

同时，要开设一些实验性的课程，这有助于培养学生对学习保持热情，提升反应能力和实践能力。信息技术高速发展，知识更新快，教师没有学做参考，这就要求教师讲课要源于教材，但不拘泥于它，要有所创新，根据学校和学生的具体情况来设计课程方案。在讲每一节时，首先要了解该节课内容的重点、难点，然后设计一个教学案例，案例要做到实用性、实践性、创新性等相结合，这样才能吸引每个学生投入课堂中，开放式地完成教学。

3. 3 优化考核结构

实践能力是创新人才培养成效的重要体现。传统教学中，教师往往都是单方向输出，很少收到学生反馈，没有详细了解学生知识掌握情况，也不能满足学生层次不同的要求，为了解决个体差异与大班授课的矛盾，进行优化考核结构。教学创新的结课考试与以往课程结束考核不同，减少理论知识的考核力度，提高学生动手实践能力考核，优化考核结构。在对于期末考核方法上， 它以开放和封闭的预约考试相结合，增加课堂提问和课堂锻炼的机会，将单纯的最终考试改变为定期的、最终的多层次评价和企业评价相结合，有些课程采用口试、操作、写随笔或本报告等评价方法。

一门课程结束后，智慧平台上线上网络课程观看时长、小检测、讨论完成度也占有期末考核成绩百分比，平时课堂上学生互动次数。在一些水利专业实践性较强的专业课程成绩除了对理论知识考核的笔试，还需亲自动手制作完成课程知识模型。主动操作可以通过发现知识的内在联系，形成良好的认知结构来培养获得知识的能力。操作工具可以将知识的物质转化为内部认知活动的外部操作（物化），从图像到表现的抽象化，促进知识的内部化，有利于学生形成良好的认知结构。像《水工建筑物》课程在完成教学内容后，在教师的指导下，学生通过动手制作一个水工建筑物模型，并且在教室内讲解制作过程及水工建筑物作用原理，这又是对课本知识的另外一种考核，使学生牢记课程知识内容，并融会贯通到具体内容上。加强理论知识点与水利工程结构的结合，提高和增强学生的主观能动性和实践协作能力。最后根据模型制作优异、讲解答辩情况拟定分数，最后综合两种考核结果，拟出成绩。成績通过后留下这些水工建筑物模型，以后的学生学习到这门课程的时候，看见这些水工模型，也会激发他们的学习热情与兴趣，并且教师还可以拿着模型去授课，让学生观察、触摸、思考，使学生有更好的学习体验。这种考核方式摆脱了传统考核方式“重理论，轻实践”的弊端，也提高了学生动手创造能力，创新思维能力。

4 注重学科竞赛

“全国大学生水利创新设计大赛”是中国水利专业学生的一场盛大的竞赛。它在培养学生的创新意识和能力、向社会推广绿色水资源保护和生态水资源保护观念方面发挥着不可替代的作用。在其不断地深耕细作中，确保在水利养护行业中酝酿创新[5]。

该竞赛致力于将理论知识用于技术创新和实践能力的培养。例如：“全国大学生水利创新设计大赛”大多来源于生活、生产、工程等方面的实践问题，其中一部分是与国民经济和人民生活相关的社会热点问题。在这些实际问题的深刻理解和分析的基础上，参与学生通过对应的新技术或者新想法，解决这些水利工程实际的问题，建立合理的解决方案。从创新角度解释及解决实际问题，能够改善学生的创新思维、提高创新意识。设计和制作水工模型，并通过参与竞争培养其实践能力。在水利创新人才培养过程中，要培养学生具备良好团队协作能力等必备品质，要培养并增强学生的协同意识、角色定位能力、协同沟通能力，提升妥善处理人际关系的能力及解决各种团队问题和矛盾的能力。竞赛可以锻炼学生观察能力、想象能力，加强学生与教师的线下交流。加强赛事的宣传力度，鼓励师生积极参与。许多高校师生对水利学科竞赛的类型、级别等情况不够了解，不能及时获知水利相关竞赛的主题和具体时间，往往导致准备不充分，甚至错过相应的学科竞赛，尤其大多数学生只关心课堂教学；因此，更需要学校做好赛事的宣传工作，将学科竞赛融入课堂教学中。

5 课程思政的延申

要想将意识形态政治教育整合到非专业性教育中，一方面要充分掌握专业课程的意识形态政治因素，理解专业教育和意识形态政治教育的最佳组合。

另一方面，必须充分关注学生的期待和要求，培养学生的“问题意识和参与意识”，培养“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”的意识。争取让学生主动、积极地探究[6]。在素质教育全面发展的当今社会，高校的工学专业基础课程不应该都安排在理论化、模式化的知识讲解和记忆上。为了适应新时代的高速发展和创新性要求，应该逐步建立传授知识和塑造价值观紧密结合的教育观念。学习师范教育课程，包括思想及政治教育资源、课程本身的知识要点进行深入课程组合，专业的教育目的和道德教育目的组合，价值知识传达统一的指导书，并通过设计适当的教育和教育方法，进行科学和工程学专业的基础课程的和思政教育的统一。

同其他自然科学一样，水利行业的发展既依赖于生产实践和科学实验，又受到社会因素的影响[7]。我国历来都是农业大国，水利是农业的命脉，历代善治国者都高度重视兴修水利、河防治理。古人的“因势利导”“疏堵结合”治水思想与理念，对国家治理具有重要参考价值和借鉴意义。例如：智慧教师在建立班级并进行分组时，采用电子设备展现PPT 等，以大禹治水都江堰水利工程为案例，充分挖掘思政资源。这些案例不但极大地丰富了教材内容，而且显著地提高了学生的课堂积极性。课中安排每组学生代表上台讲解，其他组观摩，再点评讲授，以巩固知识点，唤起价值情感共鸣。通过课程思政的意识形态和政治因素的发掘，不仅加深学生对水利专业精神内涵实质的理解，还给教学注入了生机与活力，极大地丰富了水利的精神和物质内涵。

6 结语

鉴于水利创新人才的素质结构，水利创新人才培养重点是加强水利项目研究与工程实战融入教学，提升学生在学术研究、工程实践、协同合作等各方面的能力等；改善教学培养模式与理念、加强学生创新能力方面不断提升和完善新时代水利学生创新培养的路径，引导学生树立正确的价值观和人生观。