关于水电中心实验教学改革研究

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论文摘要：华北电力大学水电实验中心不断优化、完善实验教学体系、内容、方法、手段，积极进行实验教学改革。中心积极完善实验设备，为学生打好实验平台；充分调动学生实验的积极性，引导学生进行创新实验；建立多元化的实验考核体系，激发学生的实验兴趣和主观能动性；不断完善实验室管理机制，提高了水电学科实验课程的教学效果。

论文关键词：水电学科；实验教学；改革方案

重视和提高实验教学质量，不仅成为高等教育可持续健康发展的内在需要，而且也成为全社会关注的焦点问题。高校实验室作为人才培养、科学研究的重要基地，在培养具有创新精神和实践能力的高素质专门人才方面，正越来越发挥着不可替代的作用。随着高等教育管理体制改革不断推进，高等教育的跨越式发展以及社会对培养高素质创新型人才提出新要求，教学实验室建设工作目前显得滞后，需要理顺体制，强化管理，加强队伍建设，深化实验教学改革，以适应社会对培养创新人才的需要。

华北电力大学一贯重视实践教学，多年来形成了以“重实践，强能力”为培养目标的实践教学理念。以培养“基础扎实、知识面宽、素质高，具有一定的创新能力、较强的实践能力和良好的发展潜力的高级专门人才”为整体人才培养目标；坚持以学生为本，把“知识传授、能力培养、素质提高、协调发展”的教育理念贯彻到教学的各个方面；通过保证实践教学时间，严格实践教学管理，做到计划落实、经费落实、场所落实和考核落实，使重视实践教学真正落到实处；在学校制订的“十一五”规划中，明确提出了“要进一步加强实践基地和实验教学平台建设，促进工程实践和实验教学体系的整体优化”，加强实验教学改革。

21世纪水资源变成一种宝贵的稀缺资源，水资源问题已不仅仅是资源问题，更成为关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。同时，开发清洁、可再生的水电能源已成为我国能源工业的重点发展方向，西部开发和西电东送战略的实施为我国水电工程建设带来了前所未有的发展机遇。水电能源开发布局将进一步向西南和西北的大江大河高山峡谷转移，工程规模在逐步加大，从而需要高精度的仿真分析来解决工程中出现的实际问题。水电学科的实验教学工作也必须与时俱进。

一、改善实验设备

水电学科是华北电力大学的新建学科，目前有水利水电工程专业和水文水资源专业。针对水电学科目前软硬件环境较为薄弱的实际情况，学校近几年投入大量资金来建设水电学科实验室。按照学科规划和“十一五”规划，水电学科实验室一直本着高起点、高水平、高利用率的原则进行建设。目前水电学科共建实验室12个，基本上能满足水利水电工程和水文水资源工程两个本科专业实验教学需求，功能齐备，软硬件资源配置合理，为水电学科提供了实践教学基地与全方位开放式的创新平台。大型物理模型有水工建筑物模型、水电站模型和水文沙盘模型，能够模拟实际的水电工程运行过程，有利于学生建立工程的总体概念，已经成为相关课程教学的重要组成部分。水文气象室外实观测点有校内水文气象室外观测园、校内人工河和雁翅水文站。校内水文气象室外观测园不仅给学生提供了水文气象要素测量的场所，还可以为师生进行水文气象研究提供长系列水文气象数据。水文气象室外观测园中安装了自动蒸发站和DVIS自动气象站，可以把水文气象数据通过无线传输传到室内，在室内就可以查询到任何时段的数据。水安全与水情自动测报实验室安装有水安全与水情自动测报系统，可以把校内人工河、雁翅水文站和校内气象站的水情、气象数据传输到室内；并在人工河旁边设有液晶演示屏，显示校内人工河、雁翅水文站和校内气象站的水情和气象数据。其他基础实验室近几年也新购了一批仪器，实验设备得到了完善。实验设备的完善为实验教学的顺利进行打好了基础，为学生进行创新搭建了平台。

二、不断优化、完善实验教学体系、内容、方法、手段

水电中心在改革过程中逐步形成了“始终坚持理论与实践并重，能力培养与素质提高并行，基础实验与专业实验、创新设计、科学研究有机结合，创造以学生为本的人文环境，坚持把知识传授、能力提高、素质培养贯穿于实验教学始终的教学理念”，构建了具有鲜明电力特色的四年不间断的可再生能源实验实践教学体系，并不断加以完善。建立了以能力培养为主线，从专业基础到专业再到综合、创新，采取“分层次、多模块相互衔接”的科学系统的实验教学体系；实验教学与理论教学既有机结合又相对独立，适应不同类型学生的需求。

水电中心不断更新实验教学计划，不断完善和更新基础实验。在“水利学”一级学科的基础上展开各门课程的实验，并把实验分为基础实验、设计实验和创新实验。基础实验为课堂内实验，有课时，是为设计实验和创新实验服务；而设计实验和创新实验是基础实验的延伸。

水电中心历来重视实验教学方法和手段的改革，逐渐形成了特色鲜明的实验教学方法和手段。

1.先进信息技术为实验方法与手段创新提供了空间

实验中心在实验教学中广泛应用现代化教育技术，特别是运用现代直观教具进行教学，比如：多媒体教学、仿真技术、计算机网络教学等手段。开设流域模拟实验、水电站水库调度实验室、水工模拟实验等，学生的实验热情广泛提高，同时提高了教学质量和效率。

2.在实验教学中实现了从“以教师为主”到“以学生为主”的转变

实验中心革新实验方法，增加综合性和设计性实验的比重，鼓励学生自己动手、独立思考，教师只作为引导者和协助者。鼓励学生自己设计实验内容，实验室提供设备、场景，让学生在自己设计的实验项目中探索知识的运用效果、体会知识如何转化为能力，增强了学生的学习动力。

3.实验中努力锻炼学生的团队协作能力

综合和设计实验将学生分组进行实验，要求小组成员以团队的方式进行整个实验，共同去发现问题、分析问题、制定实验方案、组织实施。在各组竞争过程中，培养学生的团队意识，锻炼团队协作能力。这种能力对学生以后参加工作，甚至整个人生都是极为重要的。"

三、调动学生的积极性，鼓励学生创新

传统的教育理念的特点是注重理论教学，在实验教学中注重向学生传输理论知识，强调实验的精确性，只要实验步骤正确，实验结果合理就算实验圆满结束。这样学生只能死记课本知识，兴趣得不到发挥，动手能力差，创新意识得不到激发。每次实验的步骤都是学生按照老师讲解的实验步骤进行，连实验仪器怎么使用也必须有老师示范。做实验本来是一件有趣的事，结果到最后变成学生应付了事。有些学生甚至在做实验时什么也不干，等着回去抄袭同组学生的实验报告。在这种实验教学模式下培养的学生必然缺乏创新意识和实践能力，走入社会后很难适应社会的发展。

水电中心在实验教学改革中坚持以学生为主体、教师为主导、实验技术人员为主力，以传授知识、培养能力、提高素质、注重创新为核心，着重培养学生的工程实践能力、综合素质和创新精神，适应我国可再生能源发展对全新实践型、创新型人才的需求。进行基础试验时，先让学生预习实验报告，研究怎么使用实验仪器，怎么做实验，老师只是在旁边起指导作用；这样既发挥了学生实验的积极性，又有利于发现问题，从而加深了对实验项目的理解。鼓励学生进行创新活动，加强学生创新活动的指导，安排从博士生导师到青年博士等各个层次的教师参与学生创新活动的指导，从制度上保证指导教师的数量和水平，同时兼顾特长学生的个性发展。对于创新实验项目，鼓励学生自由组合、自主设计创新性实验项目，项目选题要思路新颖、目标明确、具有创新性和探索性，在专业实验老师的指导下和经费资助下，学生自主组织实施完成创新性实验项目研究。今年学校水电实验中心的创新实验项目有“图形处理器（GPU）在水文数值模拟中的应用”、“三维数字流域模拟的处理”、“三峡工程与极端天气灾害以及当地水体生态环境的相关性研究”、“三峡工程对生态的影响评估”、“三峡水库运行模式及抗旱预警机制研究”、“区域水资源系统安全阈值分析”、“水循环驱动下的湿地生态演化研究”、“基于虚拟现实的流域电子沙盘设计与制作”。

在创新性实验项目的实施过程中，学生的自主学习能力、查阅文献能力、分析和解决问题能力、运用知识能力、动手能力等得到了锻炼和提高，团队协作精神显著增强。

四、改革实验教学考核方法，建立多元化的实验考核体系

实验教学中心积极探索实验考核方法的改革，根据实验教学的特点，从有利于激发学生实验兴趣和主观能动性、提高实验能力为目的，确定实验考核方式。建立了一套多元化的实验考核办法，根据不同层次采取不同考核办法。

根据学生的实验情况、学习态度、实验报告质量、实验结果分析，由实验指导教师进行综合评价，给出成绩，实验成绩按优、良、中、及格、不及格五个档次计入。

对于课内实验，按照期末总成绩的10%计入，采取平时成绩与操作考试、期末笔试成绩相结合的考核办法。平时成绩以实验操作、实验能力、实验结果及实验报告为依据。鼓励学生在实验中有所创新，对于有创见的学生可适当加分，实验成绩不及格应予重修。实验成绩要登记、建档，避免了以往考核基本知识的单一性和考核基本操作的片面性，促进学生自觉地进行自身能力的培养。

对于单独开设的综合设计型实验，单独计学分。采用“目标+环节+报告”的考核方式。学生综合与设计实验能力应包括资料收集与分析整理、方案设计、数据分析、报告撰写等全过程，因此，实验考核应分项进行，统筹兼顾实验过程、实验结果与实验报告。

五、完善实验室管理机制

变封闭实验为开放实验室，学生可以在课外的任何时间来实验室做实验或进行研究发明。实验室的开放不仅提高了设备的利用率，也激发了学生探索新知识的欲望。对于基础实验来说，学生可以在课外继续做实验课上没有做完实验，确保学生能够独立完成实验，提高了学生实验操作的技能，加深了对理论知识的理解。开放实验室也有利于学生进行创新实验，提高了学生的动手能力，也使学生的课余时间能够充分利用起来，增加了学生学习的积极性。

通过以上几方面的改革措施，明显改善了水电中心实验的教学效果，提高了学生对水电实验学习的积极性，取得了一些较好的教学成果，进一步丰富和完善了学校的实践教学体系的内涵，成为校内重要的实践教学基地和交流平台之一，是学校实验教学的重要组成部分，具有鲜明的专业特色和电力行业特色。