基于工程教育专业认证的水文测验实践教学改革研究

周青云，韩娜娜，窦青柏，李松敏，李妍，王冰

（1. 天津农学院 水利工程学院，天津 300392；2. 天津市水文水资源管理中心九王庄分中心，天津 301800）

教育部发布的《关于加强和规范普通本科高校实习管理工作的意见》中强调，高校要充分认识实习的意义，准确把握新一轮科技革命和产业变革背景下对实习的新要求，把实习摆在更加重要的位置，加强实习教学改革与研究[1]。实习是高校实践教学的重要环节之一，是人才培养的重要组成部分，是深化课堂教学的重要环节，是学生了解社会、接触生产实际的重要途径，在培养学生实践能力、创新精神，树立事业心、责任心等方面有着重要作用[2]。

水文是水利专业的基础，而水文测验是水文工作的基础[3]。水文测验是指通过对水文要素的测量、分析、整编，了解各种水文要素的变化规律，为水资源评价、合理开发利用，工程建设的规划、设计、施工、管理运行及防汛、抗旱提供依据。水文测验与工程实践结合密切，具有很强的综合性及实践性，其内容繁多复杂，与水文与水资源工程专业大部分专业基础课程及专业课程紧密相关，对学生的知识水平和综合应用能力要求较高[4]。为激发学生的学习兴趣，提高学生解决实际工程问题的能力[5]，本文基于工程教育专业认证理念，以学生和学习成果为中心，对传统水文测验实践教学存在的问题进行分析，在工程教育专业认证视角下探讨水文测验实践教学体系及教学改革实践，提高学生的实际操作能力，培养学生的团队责任心与协作精神，提升水文与水资源工程专业学生的培养质量。

1 水文测验实践培养要求

水文测验实践是水文与水资源工程专业主要的实践环节之一，通过学习水文要素采集与处理的基本技术和技能，锻炼学生动手操作能力和分析思考问题的能力。本文以水文测验实践课程体系为研究对象，在工程教育专业认证视角下探讨水文测验实践教学体系的构建与改革实践，结合水文测验实践所支撑的毕业要求及对应指标点，提出水文测验实践的培养目标。

课程目标1：了解水文要素观测的设备，掌握水文要素的观测方法，具备观测水文要素的能力。

课程目标2：能够按照规范对水文要素观测的数据进行整理分析，具备对水文数据处理的能力。

课程目标3：培养学生爱岗敬业、吃苦耐劳、无私奉献的崇高品质，具有团队责任心和团队协作能力。

水文测验实践课程目标对毕业要求的支撑关系见表1。

表1 课程目标对毕业要求的支撑关系

2 传统水文测验实践教学中存在的问题

水文与水资源工程专业自开设水文测验实习以来，已形成了“理论引导—视频演示—虚拟实验—现场示范—亲自动手”的五环节实习教学思路[6]，采用多元方法培养学生将理论知识转化为实践操作的基本技能。但对标工程教育专业认证要求及社会需求，还存在一些不足。如实习内容未充分融入前沿科研成果、学生实习与生产实践结合不紧密、思政元素缺乏多维度融入、实习过程缺乏全程监管措施等。

2.1 实习内容缺乏水文测验的新技术、新设备的介绍

水文测验实践性强，与生产密切相关，主要讲授水文要素采集、数据整编的基本原理和方法，重点讲授水文测站与站网的布设、降水、水位、流量、蒸发等水文要素的采集以及数据的处理等内容。目前在水文测验理论讲授方面，主要以教材内容为主，比如流量测验主要介绍传统的流速仪测流设备，而较少涉及先进的多普勒测流设备（ADCP，Acoustic doppler current profilers）[7]，教学内容没有及时引入对新技术、新设备的介绍。

2.2 实习成效不显著

传统的水文测验主要在相对固定的校外生产实习基地进行，由校内指导教师带队，以参观学习、讲座等形式为主。实习目的在于提高学生的动手操作能力，提升实际工作技能。然而在集中实习过程中，往往很难做到让每位学生都动手操作，实习成效不如预期。

2.3 缺乏思政元素的多维度融入

基于工程专业认证理念，传统水文测验实践教学中思政元素融入较为单一，教学过程中侧重于培养学生水文观测技术和方法，而在引导学生了解我国水文测验发展过程及现状、掌握行业规范、培养学生爱国主义情怀和民族自豪感、增强社会责任感等方面不系统。因此，在教学中应多维度融入思政元素[8]。

2.4 缺乏对学生实习过程的监管

传统水文测验实践教学未能充分利用信息化技术，对学生实习过程监管及实习成果评价方面有所欠缺。第一，评价体制单一，评价以实习报告为主，结合学生在实习过程中的实践情况进行综合评定，但学生个体存在差异，无法量化每位学生的实践情况。第二，指导教师无法全程覆盖每位学生的实习过程，这对评价结果产生一定的影响。第三，多数学生在实习结束后撰写实习报告，很少实时撰写实习体会，亟需对实践过程全程监控和管理。

3 水文测验实践教学体系的构建

针对水文测验实践教学存在的问题，基于工程教育专业认证“产出导向、学生中心、持续改进”的人才培养理念[9]，对水文测验实践教学体系进行重构（图1）。水文测验实践教学体系包括教学手段、教学内容、能力培养、思政教育和课程目标等内容，通过评价和反馈实现持续改进。

图1 水文测验实践教学体系

教学内容主要包括水位观测、流量测验、降水观测、蒸发观测等主要水文要素的观测。水位观测内容主要包含水位观测的仪器设备、观测方法、平均水位（日平均水位、月平均水位和年平均水位）的计算，以及水位历时曲线的绘制、水尺零点高程测量、基准点高程测量等，培养学生的观测水位能力和水位数据处理能力。流量测验主要包括测流的各种方法、仪器设备（流速仪、ADCP 等）、测流步骤、流量计算等内容，培养学生的观测流量能力和流量数据处理能力。降水观测主要包括测量降水的仪器设备、观测方法、降水数据的处理等内容，培养学生的观测降水能力和降水数据处理能力。蒸发观测主要包括蒸发仪器、观测方法、蒸发数据的处理等内容，培养学生的观测蒸发能力和蒸发数据处理能力。四种能力培养主要通过讲授理论知识、教学演示实验、虚拟仿真实验、水文站实习、实践管理平台等教学手段实现。

另外，在教学过程中融入课程思政，将中国传统水文化、水利行业的职业操守和道德规范及实践基地平凡而伟大的“水文人四季故事”“水文人之歌”等融入实践过程，弘扬新时代水利精神，达到“以水育人，以水化人”的目的。

4 水文测验实践教学改革与实践

4.1 优化水文测验实践教学内容

近年来，随着科技进步与水文信息化的快速发展，结合通信技术、人工智能等技术，利用声、光、电等形成的自动在线监测技术在水文测验中得到了广泛应用。因此，应增加水文测验新技术、新方法和新设备等内容，如在课程讲授过程中适当增加在线监测水文要素的仪器设备、观测方法和数据处理等内容，以达到培养目标的要求。

4.2 强化水文测验实践过程

水文测验实践在水文站进行，采取集中与分散相结合的形式。集中实践主要是针对专题讲座、参观认知和互动交流等环节。分散实践主要是分组进行实践操作，如水位观测、降水观测、蒸发观测、流量测验、资料整编、水尺零点高程的测量、基准点高程的测量等。实践过程中设置不同的实践岗位，每组指导老师由1 名校内教师及2～3 名水文站专业技术人员组成，学生采用分组轮换的形式进行，在开展具体业务时，组内根据实际情况细分小队，充分保障每位学生有足够的实践操作时间。开展水准测量、流量测验时，需要多人配合才能完成监测，培养了学生的协作精神。对于各小队的实践结果，可相互验证其可靠性。

4.3 多维度融入思政元素

首先，系统梳理专业人才的职业素养，结合教育部专业目录及工程教育专业认证通用标准的毕业要求，将社会主义核心价值观和中华优秀传统水文化教育等内容融入水文测验实践教学中，并固化于教学大纲，进而推进思政教育在人才培养过程中的全覆盖。

其次，实践基地为近百年的水文站，水文化底蕴深厚，在实践过程中，融入水文站优秀的水文化，实现“以水化人”的功能。在实践过程中，通过九王庄实践基地工作者每年365 天不间断地看水位、观雨情、测流量、分析整编资料、情报预报等平凡而伟大的“水文人四季故事”“水文人之歌”等，向学生弘扬爱岗敬业，无私奉献的精神。让学生学习工作在一线的水文工作者即使在枯燥的岗位上也时刻展示美的良好心态，学习他们以站为家、兢兢业业、高度的主人翁意识和强烈的政治责任感，学习他们良好的职业道德和高超的职业技能，学习他们默默无闻、甘于奉献、认真做人、踏实干事的优良传统。多维度弘扬“忠诚、干净、担当，科学、求实、创新”的新时代水利精神，实现“以水育人，以文化人”。

4.4 加强实践过程管理

水文测验实践教学改革的根本目的在于提升学生的实践成效，因此应加强实践全过程管理。基于工程教育专业认证理念，构建了水利工程实践综合平台，实现了实践过程管理与终端评价相结合，解决了水文测验对学生实践过程的全过程管理。

利用平台，教师可以将实习成绩评价与工程专业认证结合起来，尤其是可以实现非专业技术指标点的考核。结合工程教育认证的目标，通过平台细化了水文测验实践非专业技术指标点的要求。将报告体会细化为专业意识、实践技能提升、思想素质、团结协作等4 个指标点。另外，还可通过布置水文测验测试题，加强学生对理论知识的理解和掌握。

利用平台，学生可以按照系统提示的要求实时实地将自己的现场感想和体会记录下来，并将实习的实时位置、照片及时上传系统。学生还可以方便、快捷、高质量地撰写实习日记和实习报告，教师能迅速、明确地得知学生在3 个指标点方面的提升情况。

5 改革效果评价与分析

水文测验实践教学改革前后，通过学生座谈、问卷调查等形式对实践情况进行评价。多数学生认为，一方面改革后的教学内容及时补充了目前水文站先进的仪器设备和技术方法，紧密结合了实际情况；另一方面能够深入水文站一线，分小组进行实习，并由校内教师和校外技术人员联合指导，增加了动手操作的机会，通过实战，提高了将理论知识应用于实践的能力。在课堂讲授、现场示范、水文站实习等环节，多维度融入了思政元素，学生对此感受颇深，不仅收获了水文测验的专业技术知识，而且还领悟到了做人做事的道理。通过多维度引领学生在思想和精神方面的不断攀升，促进了学生思想政治素质的提升。

根据学生平时表现、实习日记、实习报告和实习测验等，对2018 级水文与水资源工程专业学生水文测验3个课程目标达成情况进行分析可知，课程目标1、目标2 和目标3 的最低达成情况分别为0.72、0.82 和0.73，平均值分别为0.86、0.94和0.88，表明改革后的水文测验实践效果较好。课程目标2 的达成情况均值最高，说明学生整体能够按照规范对水文要素的观测数据进行整理分析，水文数据处理能力较强。针对课程目标1 的达成情况，说明学生掌握了水文要素的观测方法，但在具备观测水文要素能力方面还需进一步加强。综上所述，水文测验实践教学改革后，学生的动手能力、实验数据处理能力及团结协作能力均得到了明显提升。因此，水文测验实践教学改革对提高学生正确采集水文要素数据、合理分析实验结果、并通过信息综合得到合理有效的结论、独立或合作开展工作的能力等方面起到了积极的促进作用。

6 结论

为切实提高本科生教学质量，本文基于工程教育专业认证“以成果导向、学生中心、持续改进”的教育理念，对水文测验实践教学存在的主要问题进行了分析，构建了水文测验实践教学体系，并从优化教学内容、紧密和水文站相结合强化实践环节、融入新时代水利精神、利用信息化手段加强实践过程管理等方面，进行了有益的探索和实践。通过改革，激发了学生的学习兴趣，提高了学生解决水文测验实际工作中复杂问题的能力，锻炼了学生的自主学习能力和团队协作意识，有效提升了水文测验实践教学质量，为国家和地区培养应用型水利人才奠定了坚实的基础。