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水务工程专业实验教学改革和
暴瑞玲,刘俊,徐向阳
（河海大学,江苏 南京 210098）
摘 要：文章从水务工程专业实验的特点出发,探讨了水务工程专业实验教学改革的目标与措施,并提出了加强水务工程专业实验平台建设的建议.
关键词：水务工程；实验教学；高校
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2016）04-0023-02
收稿日期：2015-08-25
作者简介：暴瑞玲（1976—）,男,河北曲周人,河海大学水文水资源学院讲师,博士,主要从事污水处理与回用、水处理理论与技术研究.
基金项目：河海大学水利学科专业国家级实验教学示范中心资助
伴随城市化的快速发展,城市水问题愈发突出,其涉及城市水循环过程中的水灾害、水环境及水资源等问题.据联合国人口署预测,2030年发展中国家或地区的城市化率都将超过50%,2050年将有2/3的人口居住在城市[1].不同地区城市化发展进程不同,主要的水问题表现在不同方面,但其相互交织,造成了城市化地区水问题的复杂性.与水务工程专业相关的各专业实验教学已形成比较完善的体系,如水文与水资源[2]、水利工程[3]、给水排水工程[4-5]、环境工程[6].而水务工程实验教学体系仍然只是以基础课和专业课为支撑的实验内容,不能体现水务工程实验多学科多专业交叉及综合性的特点.
水务工程是从城市水问题的全局着眼、顺应从多龙管水向水务管理一体化转换的需求,针对城市化进程中各类水问题而发展起来的一门新兴学科.水务工程必然具有以城市水循环为基础同时涉及多学科多专业知识的特点.水务工程实验同样具有数量大、涉及知识面广的特点,但并不能是各相关专业实验的简单拼凑.只有从各学科中有针对性地选择其核心实验综合运用并进行水务工程实验的设计,才能体现水务工程实验的专业性、综合性,并满足实际应用的需要.本文在对水务工程专业十多年的实验教学经验进行总结的基础上,探讨了水务工程实验教学改革的模式,以满足进行科研及生产实践的需要.
一、水务工程专业实验的特点
河海大学水务工程专业以水利工程一级学科为依托,是力求解决城市水循环中涉及的各类水问题以适应新形势下的社会需求而设立的.水务工程实验必然具有以下学科特点.
(一)多元化
水务的含义是城市化地区涉水的一切事务.水务工程实验是以水利学科为基础,水务特色的水文、水利、土木、给水排水和环境等方向的综合体系,是着重解决洪涝、水资源、水环境、供水和排水等与水有关问题的实验理论及方法.而上述问题在相关各学科的建设发展中即在城市水循环问题的各个方面已经形成了比较完善独立的实验教学体系.随着城市化的快速发展,城市水问题越来越表现为一个不可分割的整体,水务工程实验自然就具有这样涉及各学科的多元化特点.
(二)融合性
从城市水循环的整体性要求出发,制定具有现代水务工程特色的实验教材体系已迫不及待.该体系在城市水循环基础上,将水务工程实验所涉及的水利水电工程、水文与水资源工程、给水排水工程和环境工程等各专业较完善的实验内容有机结合起来,形成水务特色的综合性的实验教学内容,强化水务工程实验内容的基础性与综合性以及各学科的相互融合.
(三)创造性
目前,水务工程实验依托于各门课程的实验体系,在实验内容安排及实验的设计上,对提高学生解决城市水问题能力的培养上仍然不够.在完善各学科的基础性实验的基础上,探索适合水务工程专业特色的综合性实验教学模式,培养学生从城市水循环整体的角度出发创造性地解决城市水问题的能力与素质,将是水务工程实验应具备的必要特点.
二、水务工程专业实验教学改革的目标与措施
(一)改革目标
水务工程实验涉及多专业的实验基础知识,具有多元化、融合性及创造性的特点.水务工程传统实验基本是依托各门专业基础及专业课程进行,主要内容是对基础原理的验证并使学生掌握基本的实验方法与能力,而对各课程实验的交叉融合体现不足.因此,本文所述水务工程实验改革体现两个目标：一方面通过水务工程综合实验使学生能以全局的视角加强对城市水循环规律的认识；另一方面夯实学生进行综合实验的理论基础,提高实验设计及解决实际问题的能力.
(二)措施
1.强化基础性.城市化发展过程中出现的与解决水问题有关的新材料、新工艺、新设备及新方法等在专业基础课的实验教学中涉及很少或没有安排,不能使课堂上的基本理论和知识得到拓展和补充且与实践有不同程度的脱节.水务工程不同于其他相关专业,水务工程实验自然也不能直接照搬相关专业的实验.而是结合水务工程实验多元性和综合性的特点,对各相关学科课程实验进行改革和融合,对实验内容、方法及设备进行全面分析,精选其核心实验内容、基本原理和技能实验,增加新工艺新方法的实验内容,加强基础性实验教学.
2.注重创新性.传统的实验教学中,学生按照设计好的实验方案、步骤及内容进行实验,记录数据和进行数据分析,很难调动学生学习和思考问题的积极主动性,创新性更待加强.水务工程实验的多元性决定其实验过程中必然涉及多学科交叉问题,实验方案也具有更大的灵活性.因此,在实验的设计上,可让学生主动参与到实验方案的设计中,充分调动其主动性；并在实验中增加研究和探索性的内容,培养学生积极主动探究自然规律的习惯.
3.突出综合性.水务工程实验的融合性特点,使强化学生的综合能力的培养尤为重要.而城市水问题的解决也需要各专业的配合来共同完成,这正是水务工程专业所需要的解决水问题的思路.在各相关专业课实验的基础上,开设综合性实验,突出水务工程实验的综合性.探索城市水循环过程中与防洪除涝、水资源及水环境相结合的实验教学模式,培养学生的专业综合素质与能力.
4.加强实践性.水务工程是一门实践性很强的学
科,实验内容需要与科研相结合,与生产实践紧密联系.在实验内容的安排上考虑实验的应用性及与实践联系的紧密性,注重培养学生在城市防洪减灾、水利工程、水环境及生态保护、城市水资源及节水、城市水务管理等方面的综合能力与素质.
三、加强实验平台建设
(一)完善城市水循环系统实验平台
水务工程作为一门与实际联系紧密的新兴专业,自成立以来,学院一直非常重视水务工程实验平台的建设.城市水循环系统包括自然循环、人工循环、经济循环和社会循环.各循环系统之间通过水量及水质产生联系,并相互影响制约.城市水循环系统实验平台建设涵盖了城市河网、水利工程、降雨模拟系统、模拟下垫面、给水排水工程及水环境、水生态工程等.通过综合实验理解城市水循环的自然规律.
城市水循环系统实验包括城市水文与水灾害、水环境、水资源等三个方向,拟在不同的实验教学阶段分别为学生分配指导型实验、提高型实验和研究型实验三种实验.第一阶段指导型实验,学生在教师的指导下完成教学大纲所要求的基础性实验.第二阶段提高型实验,结合当前新理论方法进行实验设计,对实验教材中未要求的新工艺技术进行补充.第三阶段研究型实验,结合学生的专业兴趣,主要针对城市水循环过程中出现的新问题、热点问题进行探索性研究.
(二)构建开放性实验平台
开放性实验平台建设依托于城市水务实验室,为学生提供自由、宽松的实验条件.开放性实验是从问题的提出、资料查阅、实验方案的制定、实验数据处理、问题总结等均由学生自己完成,实验室提供开放的实验资源,教师在实验过程中的作用主要是启发和引导.开放性实验是体现以学生为主体的实验教学模式,是提高学生动手能力、主动思考问题、培养科学思维和解决问题的最有效方法.
开放性实验具体表现在实验室的开放时间及选题的灵活性上.实验室的开放时间为除正常实验教学时间外,学生可以根据自己的实验设计进展自行安排实验时间.对开放性实验的选题：首先,实验室由相关专业教师根据科研及生产实际不定期提供实验课题供学生选择,作为教学计划外的包括城市水灾害、水环境、水资源等开放性实验项目；其次,学生可以根据自身兴趣和条件自拟实验项目,在经过实验审批后进行实验；再次,学生可以结合导师的科研项目拟定实验；最后,由学生结合学校开展的创新训练计划进行选题.
(三)编写实验指导用书
水务工程实验并无系统的实验指导用书,实验在各门基础课间的相互关联性和综合性文献仍显不够,与生产实践联系有待加强.笔者拟编写水务工程实验指导用书.结合学科的多元性、融合性、创造性等特点,强化科研及生产实践的需要,实验指导用书内容从综合指导型实验、专题实验、研究型实验,最后到开放性实验的主要框架进行编写.
水务工程是一门涉及水文、水利、给水排水和环境工程的综合的实践应用性很强的学科,其实验同样具有多元性、融合性及创造性的特点.水务工程实验内容需要在涉及的各学科专业课实验基础上进行归纳总结,进而形成一套完整的适合水务工程特点的实验教学体系、实验平台和实验指导用书.通过实验教学体系的完善,提高实验教学质量,调动学生积极主动思考,培养学生动手能力及分析解决实际问题的能力.
参考文献：
[1]Mark R M.The urban tranormation of the devel-oping world[J].Science,2008,319.
[2]张利平,夏军,许建民等.水文实验教学改革的研究与实践[J].中国电力教育,2001,(4).
[3]匡翠萍,刘曙光,钟桂辉等.水利工程开放式实验教学探索——以同济大学土木学院水利工程系为例[J].中国电力教育,2010,(22).
[4]马伟芳,孙德智,伦晓秀等.给水排水工程专业实践教学模式及考核方法探究[J].教育教学论坛,2014,(42).
[5]汪爱河,张纯,张伟.水质工程学开放性实验教学的探索与研究[J].广州化工,2011,(24).
[6]王建兵,宋岩,于彩虹等.环境工程专业实验教学改革与创新[J].科技创新导报,2014,(22).
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