河海大学“四层次”水利实验教学体系的构建与实践

1、河海大学“四层次”水利实验教学体系的构建与实 践 实验教学是工科大学人才培养的重要环节， 长期以来倍受各 方重视。 构建适合本校特点的实验教学体系， 将实验与研究相结 合，对开拓学生的思维， 提高学生创新实践能力有至关重要的作 用。河海大学的前身可以追溯到 1915 年创办的河海工程专门学 校， 1952年全国高校院系调整时成立华东水利学院， 1985 年恢 复传统校名。 在长期办学过程中河海大学形成了重视大学生实验 教学的优良传统。水利工程实验教学中心成立于2003 年， 2008 年被评为江苏省首批实验教学示范中心， 2009 年被教育部遴选 为国家级水利工程实验教学示范中心。目前该中心面

2、向全校水 利、土木类 12 个专业开设了 15 门实验课程。多年来，中心注重 实验教学理念创新， 积极探索实验教学体系改革， 以适应新时期 经济社会发展对人才培养的新要求。 经过多年探索， 中心通过实 践取得一系列成果， 在全国起到了示范和辐射作用。 本文对近年 来中心教学改革尤其是“四层次”实验教学体系构建背景、过 程、内涵、特点及其在实践中作用进行了凝练总结，并展望未来 改革方向，以期为全国相关高校相关专业实验教学改革提供参考 借鉴。 一、“四层次”实验教学体系的产生背景和过程 上世纪初河海工程专门学校办学时期，学校就重视实践教 学，在对教师和教学工作的要求中，包括了“广储仪器设备，以 供

3、学生实验”， “组织参观工程以资感发， 派遣实习以增阅历” 等内容，但因当时社会环境所限，实验教学条件极为简陋； 1952 年华东水利学院建院，发展到后来的河海大学，直至上世纪 90 年代末，我校针对不同水利专业分别在不同学院（系）独立建设 专业基础和专业实验室， 强化基础实验教学， 实验室数量大幅度 增加，实验项目也较多， 并重视通过建立野外实践基地扩大学生 视野，提高动手能力。 但该时期学生实践能力培养模式依然较单 一，层次不够分明，主要强调实践技能训练，而且资源较分散， 难以高效利用。 本世纪以来， 政府和广大群众对高教质量要求不 断提高。为适应新形势要求， 2003 年学校建立了以水利

4、学科专 业教学实验为主要功能的水利工程实验教学中心。 中心从人才培 养体系整体出发， 以学生能力培养为核心， 树立“强化工程意识、 提高基本技能， 注重专业实践、 培养创新能力”的实践教学理念， 2003 年初步构建了“水利工程概念训练、专业基础实验、创新 实验、 工程实践”四层次实验教学体系。 实施该“四层次”实验 教学体系，除了强调夯实专业基础、培养实验技能外，注重水利 工程概念训练模块的建设与应用， 较大幅度地提高了设计性创新 实验项目比例， 并增加到工程基地实践机会， 以提升学生创新与 实践能力。但随着几年的实践，加上我国工程教育国际互认（包 括专业认证）工作的不断推进，大家越来越认识

5、到：应加强学校 科技资源（包括学术带头人、重大科研和生产科研项目）在实验 教学中的应用， 并且需要与企事业、 行业要建立更为实质性合作 机制，以利于加强学生实际工程训练， 而且工程实践不能仅局限 于水利工程等。在此背景下，我们对 2003 年构建的实验教学体 系做了完善， 2009 年提出“工程概念训练、专业技能实验、创 新设计实验、 工程科研实践”新的四层次实验教学体系。 三年来 实践表明，该体系更为科学、完整，符合当前改革的发展方向， 具有前瞻性。 二、“四层次”实验教学体系内涵、实施与特点 中心构建的“四层次”实验教学体系： 第一层次是工程概念 训练：通过概念训练，激发学生对今后学习兴趣

6、和探索欲望。第 二层次是专业技能实验： 通过掌握仪器设备使用、 提高专业实验 水平，培养基本技能。中心下属的土力学、材料工程、结构检验 和施工技术实验室主要负责基础实验教学模块； 专业实验教学模 块则按不同的专业分别由水利水电工程、 水文水资源、 港航工程 和农水实验室负责。 第三层次是创新设计实验： 在国内同类专业 中率先建立了专业创新实验室，创办了校内“水工创新杯”竞 赛，乃至后来拓展到全国水利创新设计大赛， 为学生开展创新活 动提供平台； 通过自制仪器设备、 科研成果凝练转化等途径增加 创新设计性实验项目比例。 第四层次是工程科研训练： 鼓励学科 带头人积极参与实验教学工作， 安排高年级

7、主要是四年级大学生 参加教师负责的工程规划、 设计和学术前沿项目， 特别是科研中 实验性内容， 培养学生解决实际问题的能力和增加对学术前沿的 了解；中心充分利用校内外优质教学资源为实验教学服务， 通过 共建若干个校内外实践基地， 帮助学生开展工程实践活动， 如连 云港港航局、淠史杭灌区、中交第三航务工程局XX公司港口航 道工程等实践实验基地， 还有上海市水文总站水文综合实习基地 等。中心突破传统水利学科专业的界限， 统一规划布局和管理实 验室，推进现代实验教学技术的应用，加大实验室开放力度，学 生可自主选择实验项目。 所构建的“四层次”实验教学体系， 强 化实验教学与科学研究紧密结合、数值仿真

8、与模型实验相结合、 校内实验与校外实践相结合， 对低年级学生开设工程概念训练课 程，对二三年级学生强化专业技能训练， 对高年级学生突出了工 程实践和科学研究能力培养，层次分明，科学合理，较大程度地 提高了综合性、设计性、创新性实验的比例。 三、“四层次”实验教学体系实施成效 三年多来，“四层次”实验教学体系在水利工程实验教学中 心的有效实施和科学应用，研究型教学思想贯穿实验教学始终， 大大提高了学生创新意识和工程实践能力， 取得了一系列创新实 践成果。同时，中心教师通过研究实践，也取得了令人满意的成 果。 1. 学生实践创新成果丰硕。实验中心每年服务学生 1800 多 人，实验时数近 8 万，

9、综合性、设计性、创新性实验项目比例达 到 80.5%。近三年承担校级以上大学生创新性实验项目220 项（其 中国家级项目 70 多项），指导的学生获省级学科创新竞赛奖项 60 多项，包括全国“挑战杯”大学生课外科技作品、全国发明 展览会大赛宝钢青少年发明奖、 全国大学生节能减排社会实践与 科技竞赛等。发表核心刊物学术论文 78 篇，授权专利近百项， 比过去有显著突破。 2. 教师教改成果显著。 在“四层次”实践教学体系实施过程 中，教师积极开展教学改革，近三年承担的教改项目共 16 项， 其中国家级 4 项，省级 4 项；取得省级以上教学成果奖 35 项， 发表教学研究论文 33篇，自主开发实

10、验仪器设备 10 种；从科研 成果中凝练出了 16个实验项目， 其中 12 个为设计性、 综合性实 验项目。 3. 示范辐射作用突出。 研制开发的部分实验项目及实验装 置已被郑州大学、华北水利水电学院、长春工程学院、南昌工程 学院等 10 多高校采用，获得好评。“河海大学中交第三航务 工程局XX公司工程实践教育中心”入选国家级工程实践教育基 地。承办多次全国水利学科教学指导委员会各分专业委员会会 议，包括水文、水工、港航和农水专业分委员会工作会议，在分 委员会上都作了实验教学及大学生创新培养工作经验交流， 引发 强烈反响和共识。 2012 年还在全国水利类专业教指委会议上介 绍中心和相关专业教学改革经验； 由中心发起的全国水利创新设 计竞赛活动， 在全国产生了重要影响， 中国高等教学学会周远清 会长和中国水利教育协会周保志会长亲临会场，给予很高评价。 成功承办全国水利学科不同专业的青年教师讲课竞赛； 2011 年举办全国水文专业青年教师教学研讨班， 请中心教师为他们传 授教学经验和技巧， 最新学科发展前沿， 产生了很好的示范效应。 积极承担社会科普义务， 为全国水利夏令营提供服务。 每年都 要为全国的水利夏令营提供参观服务， 2012 年有近近百名来自 全国著名高校暑期优秀大学生营员参观本实验中心的实验场地。 河海大学水利工程实验教学中心构建特色明显的“