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摘要：为提高学生的工程实践能力和创新能力，基于“水工建筑物”课程实践性较强的特点，对其理论教学和实践教学内容进行了优化设计，并对教学方法和考核方式等进行了改革。实践表明，学生能够熟练运用基本理论解决工程实际问题，创新能力和工程实践能力均得到较大提升。
关键词：实践能力；创新能力；教学改革；水工建筑物
本文引用格式：闫滨，等.水工建筑物教学中工程实践能力和创新能力的培养[J].教育现代化,2020,7(41):97-99.
The Cultivation of Engineering Practice ability and Innovation ability in the Teaching of Hydraulic Structures
YAn Bin,Xu Wei,ZHAng Jing,LI Chun-sheng,Hu Zhi-hua
(Water Conservancy Institute of Shenyang Agricultural university,Shenyang Liaoning)
Abstract:In order to improve the students'ability of engineering practice and innovation,based on the practical characteristics of the course of"hydraulic structure",the theoretical teaching and practical teaching contents are optimized,and the teaching methods and assessment methods are reformed.Practice shows that students can skillfully use the basic theory to solve practical engineering problems,and their innovation ability and engineering practice ability are greatly improved.
Key words:Practical ability;Innovation ability;Teaching reform;Hydraulic structure
一引言
长期以来，我国高校普遍存在着重理论轻实践、重灌输轻创新等弊端，教学体系以理论教学为主线，实践教学只是理论教学的辅助手段；重视校内课堂实验,轻视校外生产实习；重视实践教学的统一性、固定性和定式化，忽视以人为本、因材施教和学生的个性发展等[1-3]。这些薄弱环节已严重影响到高等学校人才培养的质量。因此，加强教学改革，增加实践教学投入，提高实践教学质量，培养具有创新能力和较强实践能力的应用型人才，是地方本科院校发展的必由之路。
《水工建筑物》是水利水电工程专业和农业水利工程专业的骨干专业课之一。本课程综合运用水力学、结构力学、材料力学、水工钢筋混凝土结构等先修课程的知识，系统地研究一般水工建筑物的运用条件、工作特点、形式、构造、设计原理以及水利枢纽中各种水工建筑物的相互关系和布置原则。
针对该课程专业性和实践性非常强的特点，在教学内容设计、教学方法改革、考核方式改革等几方面进行了积极、有效的探索，以全面提升学生利用理论知识分析、解决工程实际问题的能力。
二教学内容设计
（一）理论教学设计
《水工建筑物》理论教学主要讲授内容包括：重力坝、拱坝、土石坝、河岸溢洪道、水工隧洞、水闸等。针对该课程专业性强、实践性强的特点，在教学过程中以培养学生的实际应用能力为主线构建并组织教学内容体系。课程讲授力求详略得当，简单明了，去掉繁锁的理论推导以及与实际结合较少的陈旧理论，将各章节内容融会贯通，理论联系实际，重点讲解各项理论的工程应用，并及时将学科前沿成果引入到教学中，将先进的工程技术和新材料、新工艺，如冲填砂浆结石坝、碾压混凝土重力坝、钢筋混凝土面板堆石坝等介绍给学生，以更好地适应新时期社会发展对水利人才的需求。
具体而言，内容安排上重点讲解重力坝、土石坝和水闸，其中重力坝和土石坝分别为混凝土结构和土石结构的代表，因而详细讲解这两章。拱坝亦为混凝土结构，所以涉及到与混凝土重力坝共性的内容（如抗滑稳定安全系数计算方法、细部构造等）略讲，只讲解其个性的问题（如工作特点、泄流方式、布置等）。由于重力坝一般建于岩石地基上，土石坝常建于砂砾石地基上，水闸一般建在土基上，因而，重力坝、土石坝、水闸三章分别对应讲解岩石地基处理、砂砾石地基处理和软基处理方法。土基上闸的渗流计算参考土坝渗流的分析方法，闸室（混凝土结构）稳定和基底应力的验算参考混凝土坝对应内容。这样，既帮助学生缕清了思路，又重点突出，详略得当，切实提高学生分析和解决工程实际问题的能力。
（二）实践教学设计
从水工建筑物教学模型、教学实习、水工建筑物课程设计、毕业设计等诸多环节加强实践性教学环节，不断巩固、深化水工建筑物基本理论，重点培养学生利用基本理论分析、解决工程实际问题的能力，培养其创新素养。
①教学模型：在学院综合实验大厅，配备中水头水利枢纽模型、双曲拱坝水利枢纽动态仿真模型、重力坝体排水及廊道系统模型、水闸模型、多级式船闸模型、宽缝重力坝模型、重力坝临时性横缝构造、侧槽溢洪道模型和三门峡泄洪排砂洞模型等各种水工建筑物及水利枢纽教学模型。实验室对外开放，学生可随时观摩学习，了解各种建筑物的结构型式和组成，极大增强了学生的感性认识。
②教学实习：在本课程开课前安排教学实习。选择省内具有代表性的土坝枢纽——大伙房水库、铁甲水库，混凝土坝枢纽——观音阁水库、葠窝水库，浆砌石坝枢纽——罗圈背水库，闸坝枢纽——浑河闸、石佛寺水库，渠系建筑物（渡槽、倒虹吸、涵洞等）——东港友谊灌区作为稳定的水工建筑物校外教学和实习基地，并编制《专业认识实习指导书》，指导书中既有实习的各个水库或灌区的详细介绍、工程布置图、单体建筑物的设计图，又有针对性的参观思考题，使学生在教学实习前初步了解工程概况，带着问题去实习。通过教学实习，使学生对各种水工建筑物的结构形式、布置及与两岸或其他建筑物的连接方式等建立感性认识，激发学习兴趣，为后续课程的学习奠定基础。
③课程设计：《水工建筑物课程设计》时间2周，安排在理论课程结束后进行。共布置六个设计题目：重力坝设计、土石坝设计、水闸设计、涵洞设计、渡槽设计和倒虹吸设计。学生可以根据自己的兴趣和未来工作的意向，选择其一完成设计。该阶段重点培养学生对各单项水工建筑物的设计能力，以及利用基本理论分析、解决工程实际问题的能力，培养其创新素养。
④毕业设计：毕业设计时间为12周，采用实际水利工程设计资料作为毕业设计素材，“真刀真枪”做毕业设计。设计题目如XXX水库工程设计、XXX水库除险加固设计等，1人1题。毕业设计阶段重点培养学生对整个水利枢纽的规划、设计能力，以及编写设计说明书、绘制工程图的能力。通过毕业设计，充分发挥学生的创新思维，激发其个性发展，创作出独一无二、极具创新的设计。
通过上述实践性教学环节的培养，学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力得到了有效的提高，具备了一定的读图、绘图能力，以及撰写设计说明书、设计报告的能力，创新能力亦得以有效提升。
三教学方法改革
在《水工建筑物》教学中，以学生为主体，以教师为主导，以兴趣为导向，采用课堂提问和质疑、自学与讲授结合、讨论、案例分析等方法，理论联系实际，切实提高水工建筑物教学质量，激发学生的创新意识，提高其工程实践能力。
（1）激发学习兴趣。兴趣是最好的老师。为激发学生的学习热情，在讲解绪论之前，作者首先介绍历年的中央1号文件关于水利方向的政策导向，让学生了解水利的战略高度，增强作为水利人的自豪感和使命感；然后，结合图片介绍全国的水利态势、辽宁省的水利态势，以及辽宁省“十二五”、“十三五”期间主要的水利工程等，让学生深切感受到肩负的重任，同时也看到未来就业的良好前景，增强自信心，更好地投入到课程学习中。
（2）课堂提问和质疑[4]。在每节课开始，首先回顾上次课的主要内容，提出本次课与上次课或前述课程的联系与区别。针对本节课的授课重点、难点和主要知识点，适时提出问题请学生回答，刺激学生积极主动思考；或是鼓励学生提问，激发学生分析问题的能力。这样，学生能时刻跟上教师的讲课进度，随时准备回答问题，养成良好的课堂学习习惯，实现教师与学生之间交流互动的良好教学效果。
（3）自学与讲授相结合。例如在学习水闸闸室稳定分析一节时，提前布置思考题目，安排学生课后自学。思考题包括：作用在闸室上的荷载有哪些？闸室抗滑稳定的验算方法？提高闸室抗滑稳定性的措施？提示学生按照重力坝一章中的相关理论来分析。然后，以作业或课堂提问的方式考查自学效果。
这样，在课堂上对这部分内容无需再耗时详细讲解，而是以答疑的形式，对学生不明白或疑难之处集中讲解。由于自学后所讲的是学生感到疑难的内容，学生听课也更加专心。但自学内容不宜安排过多，本课程将自学控制在2学时。
（4）课程讨论[5]。针对目前本专业的一些热点问题，布置若干讨论题目[4]，鼓励同学们充分利用网络资源，自主查阅专业文献，仔细研读，形成个人认知，踊跃发表个人见解。此过程有利于学生主动思维，有目的地学习，激发学生的学习兴趣和创新能力。该项内容可以安排在课堂上，也可以安排在教学网上。
（5）案例分析法[6,7]。教学过程中，运用丰富的工程实例讲解水工建筑物基本理论，或剖析水工建筑物设计、施工及运行中出现的问题，理论联系实际[8]，便于学生的消化和理解。
在介绍水工建筑物基本理论时，除了有效利用教学模型外，还紧密联系教学实习中学生看到的实际工程，适时介绍国内、国外典型的工程实例，以丰富的工程图、照片、图片、视频和录像等从不同角度展示建筑物的结构型式和布置方式，使学生有“身临其境”的感觉，极大地提高了学生的学习兴趣，取得了良好的教学效果。
结合教学内容，设立“阿斯旺大坝的利与弊”、“美国的圣佛兰西斯坝溃决”、“意大利Vajont拱坝上游库岸滑坡”、“法国Malpasset拱坝溃决”、“青海沟后面板堆石坝失事”和“板桥、石漫滩水库大坝失事”等教学案例，将立德树人教育等融入教学内容中。如在介绍土石坝防浪墙构造时，强调一定要注意防浪墙与心墙防渗体的连接，务必做好止水处理。以青海沟后坝为例，介绍其溃坝过程、分析其在设计、施工、运行管理等各方面造成垮坝的原因及教训。进而提出，主要是由于防浪墙与心墙连接处止水没有做好，在遭遇特大洪水时，水流由此渗入，而止水相互压紧，没有起到有效的止水作用，进而诱发了溃坝。通过对工程实例的剖析，加深学生对防浪墙构造的认识，激发其学习积极性，同时也培养学生作为一名工程师的责任意识。强调设计终身制，必须对所设计的建筑物负责，决不能忽略设计中任何一个细小的环节。这样的教学案例相信学生会终生难忘的！
四 考核方式改革
常见的课程考核方式是“平时成绩+期末成绩=课程成绩”，其中平时成绩多数以出勤、作业综合考虑。这种模式“重评价、轻导向”，不能有效发挥考试的引导作用，学生自主学习积极性差。为此，对《水工建筑物》课程考核方式进行了改革，建立了全程化平时成绩考核方式。即在教学过程中，通过各种形式的考试和考核评定平时成绩，并作为教学过程的一个重要环节，计入最终总成绩的评定中。平时成绩包括课堂提问、课后作业、课程讨论、学习态度等[9]。平时考核成绩将考评学生学习态度的模糊评价和考核学生完成作业、回答提问及讨论题目的精确评价相结合，引导学生更加注重平时的学习，激发学生的学习兴趣，及时反馈教学效果，促进教师更好地改进教学。
五 结论
经过几年的教学改革与实践，取得了良好的教学效果。学生能自主学习、主动思考、关注专业前沿动态、积极参与讨论，在课程设计和毕业设计中勇于创新，尝试设计新结构、新型式的水工建筑物，能够熟练运用基本理论解决工程实践问题，创新能力和工程实践能力均得到较大提升。
参考文献
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[9]闫建国，侯占峰.以考试模式改革促大学生实践能力培养——以车辆工程专业课为例[J].内蒙古教育，2015（2）：53-54.
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