基于信息技术的水务管理实验课程改革与实践

邹劲松

摘 要：鉴于目前水务管理实验课程中存在的淡化数据处理环节、学生数据分析与处理能力低下和计算机基础与专业实验课程脱节等问题，本研究将数据分析与处理技术贯穿于实验的各个环节，将数学、计算机基础和专业实验课程的教学内容与教学团队深度融合，解决了计算机基础技能何时用、怎么用两个关键性教学问题。实践证明，这样做增强了学生利用数学和专业课知识提升其信息技术分析与处理的能力，提高了实验的准确性和有效性，取得了良好的教学效果。

关键词：数据分析处理；课程改革；协同；教研；教改

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.06.035

Reform and Practice of Experimental Courses for Water Management Based on Information Technology

ZOU Jinsong

（Chongqing Water Resources and Electric Engineering College， Chongqing 402160， China）

Abstract： In view of the present water management experiments course，the ability of the students to handle data is weaken，data analysis and processing capabilities of the students is also low，and experimental courses are out of computer basic course. Course content and teaching team deeply merged mathematics courses， computer courses and professional experiment course together， and two key problems in teaching are solved that are when to use and how to use basic computer application skills learned. The practical result showed that the ability of students using math and specialized knowledge to upgrade their information technology analysis and processing ability are enhanced， the accuracy and effectiveness of experiment course are increasing， and it achieved good teaching results.

Key words： data analysis and processing；curriculum reform；cooperation；teaching research；teaching reform

目前，水务管理专业的主干课程“水环境监测与评价”、“水处理运行与管理”、 “城市防洪”、“水污染控制工程”、“城市给排水工程”等均开设有实验课，实验教学在该专业的教学中占有十分重要的地位。在所有的实验实训教学过程中，必然产生大量的实验数据，如何娴熟地运用信息技术对实验产生的数据进行科学、高效、准确的分析与处理，则体现了实验的有效性、准确性和科学性。同时，通过数据分析软件对相应理论知识的验证和追踪，不仅可以激发[1]学生的学习兴趣、培养学生的实验技能，而且能够锻炼学生结合实际情况灵活应用和掌握理论知识的能力，不断提高学生的动手能力及分析问题和解决问题的能力。

1 水务管理所涉实验课程数据处理存在的问题

1.1 水务管理实验淡化了数据处理环节

通过文献调查，发现大多数水务管理实验活动更多的是强调实验的综合性、项目性、过程考核性等，较少涉及对实验数据的精确和有效的分析。宋颖等[2]指出，通过实验教学内容、实验教学模式和实验成绩评定等方面的改革来解决过去实验课程之间缺乏连惯性、实验教学环节缺乏完整性和实验教学考核体系不完善等问题；高雁等[3]指出，通过教师转变观念，优化、整合实验内容、开发综合设计性实验和改进验证性实验教学方法等方式来解决实验教学体系不统一、实验过程不全面、教学方法和手段单一、验证性实验多、综合性和设计性实验少等不足；宋刚等[4]指出，通过制定实验教学目标、基本教学内容、教学过程跟踪、教学手段、实验报告规范和评分标准等来解决单独实验所带来的种种弊端；赵雨[5]虽提及对实验数据的处理及注意事项，但介绍过于笼统和理论化，无具体的实验数据处理的方法、技巧和经验，过多地谈及水质监测采样过程中技术应用、水质监测实验室的环境条件、水质监测的分析仪器及试剂应用和技术运用操作不当等问题。

1.2 学生数据分析与处理能力低下

学生数据分析与处理能力低下的主要原因大致有几下几点：首先，高职学生普遍数学功底较差，对概率与数量统计等课程的学习不感兴趣，对随机变量的常见分布、数据期望、方差、协方差、相关系数、回归分析等基本核心知识点掌握不牢，数学老师在传授相关数学知识的过程中仅是孤立地讲解其相关的知识点，没有与专业知识的应用结合起来，更没有与相关的统计分析软件联系起来，对于学生来讲，就是被动的接受其枯燥的数学原理和公式，故其学习兴趣低下，最终导致教学效果不理想；其次，专业课教师在专业课程的授课过程中，大多也仅是从深奥和枯燥的专业角度对知识点进行讲解，很少有既精通于专业知识，又能进行计算机编程和娴熟运用多种统计分析软件的教师，即专业知识与数据分析处理脱节，最终，学生也就在专业课的学习过程中忽视了数据分析与处理的重要性；再次，高职院校普遍对数据实验的软硬件投入不到位，有的院校实验机房建立起来了，但是缺少有针对性的软件配套，甚至即便配套了软件，也受制于相应的师资投入，结果，相应的实验室成了摆设和应付各种检查的道具；最后，当下大多数院校的水务管理人才培养方案大而全，对实验课程的课时分配不多[6]，如黄河水利职业技术学院的环境监测与治理技术专业在16门专业主干课程中仅有环境工程制图、数据处理与实验设计和化学检验等少数课程开设有实验，山东水利职业学院的环境监测与治理技术专业在15门专业主干课程中只有工程制图与CAD和水质分析与微生物处理等少数实验课程，没有专门的数据处理与分析课程，四川水利职业技术学院的环境监测与评价专业共21门专业课程，有分析化学和环境监测等少量实验课程的开设，同时，实验室的开放仅在上课期间，所以，学生进入实验机房进行练习的机会很少。

1.3 计算机基础课程与专业实验课程脱节

目前，大多数的高职院校均设有基础教学部，主要是专门讲解大学语文、大学数学、英语、体育、思政和计算机应用基础等公共基础性质的课程。但现在出现了三个边缘化：学生学习类似计算机应用基础课程时，不知所学何时用？怎么用？即学生的计算机基础操作应用能力被边缘化于专业课程之外；计算机基础课程等基础课老师被专业课老师边缘化，学院搞示范建设会选派教师访学进修、企业挂职锻炼等，这些机会大多给了专业课老师，有的院校专业课教师一年出去培训好几次，但一部分公共基础课程教师任职10多年了，还没出去培训过一次；基础类课程被边缘化，学院所做的精品课程建设、精品视频公开课等，一般都是各专业课占据了主要位置，而基础课程很难有机会成为精品课程等，如纵览黄河水利职业技术学院历年的国家级、省级、校级精品课程，仅有一次计算机基础被推荐为省级精品课程，其余则全是专业课程。

2 教学改革措施

2.1 修订完善人才培养方案

基于信息技术的水务管理实验课程改革不是单一从水务管理专业群中相应的实验课程进行改革，而是一个涉及大学数学、计算机应用基础及其他数据处理课程和专业实验课程的多位一体的立体式的联动改革，从根本上改变目前水务管理实验课程在数据处理环节薄弱的现状。

在计算机应用基础教学过程中，有针对性地将水务管理实验课程的实验计划、实验报告等格式，安排在教学上机过程中加以专项训练；在水务管理实验课程的数据处理环节中，对所涉及的误差分析、回归分析、正交试验设计等函数的使用进行重点介绍，并辅以专业背景的例子进行讲解和上机实验；同时，在大学数学的授课过程中，可根据所学专业，有针对性地制定数学知识学习的教学计划，按照高职“理论够用、实践为主”的课程设置原则，加大对随机变量、概率、方差分析、误差分析、回归分析等数理统计知识的讲解。通过计算机基础和大学数学两门课程的教学计划的修订，强化了学生在水务管理实验课程学习中信息技术处理的能力、数学知识的运用和理解力，促进了学生对水务管理实验课程的学习积极性和主动性，为水务管理实验课程取得较好的学习效果奠定了一个坚实的基础。

上述教学改革仅是在基础层次上对学生的信息技术能力的一个提升，完善水务管理专业中水务管理信息化方向的课程设置，还需增设一门面向对象的程序设计语言课程如C#程序设计或JAVA程序设计，一门数据库基础的课程如SQL SERVER 2014或Access数据库，其教学目标为使学生具备水务管理的专业知识基础，具备独立开发、维护水务管理常见的信息管理系统和数据分析及处理的能力。

2.2 创建协同教研团队

本课题组是在水务管理信息化专业方向下进行水务管理实验课程的创新与实践，要完成2.1节中的教改措施，必须联合数学教研室、计算机教研室和水务管理教研室，组建协同教研团队，方能破解教改过程中的难题。水务管理专业教师向数学教师和计算机教师介绍在专业知识的学习过程中学生必须具备哪些章节的数学知识点和计算机操作技能点，重点是上机演练水务管理实验课程中的操作技能点，而不是所有的大学数学知识逐一讲解，那样既耗时，又无针对性，增加了学生的学习负担。在水务管理实验室的搭建过程中，应请数学教师和计算机教师给出合理化建议包括软件的安装、硬件的配置等。

总之，协同教研团队应形成定期交流机制，在人才培养模式构建、人才培养方案修订、教学计划的制定及实施过程中，三方应全程参于，共建、共管、共评，创造最大的聚集效应，形成跨学科的教研教改团队，从根本上提高教学质量和教学效果。

2.3 改革传统实验教学模式

传统的实验教学模式是，实验教师首先对本次实验内容进行示范性的讲解和演示，然后，学生按步骤照着做。实际上，这样的教学模式，抹杀了学生的主动性、创造性，弱化了学生的动手能力。这样违背了开设实验课程的宗旨和意义，使其实验教学效果大打折扣。学生在实验教学过程居于中心地位，是主体，而实验教师则主导这一实验过程[7]，引导、配合和服务于学生及实验，这样才能最大程度地调动学生参与实验的主动性、积极性和创造性，才能取得较好的学习效果。整个实验过程中，教师负责指导并解决学生遇到的实验难题及创新实验内容，这要求教师要不断地更新自己的知识点，提高自己的实际操作能力，对实验教师提出了更高的要求。

2.4 修订实验课程教材

水务管理实验教材不但应包括实验的内容、方法、仪器配置、实验章程及注意事项，还应以附录的形式增加信息化的内容，如常见的概率与数理统计的知识点、各种分布表及各种数学公式， Excel涉及的相关的数理统计函数，函数参数及常见使用形式，数据库语言中常见的查询语句等。增加这些数学及数据分析处理知识技能点，可方便学生在实验过程中快速查收，高效应用，从而达到提高学生信息化技术应用能力的目的。同时，应该关注并追踪目前最新数据分析处理技术的发展，实时掌握并应用这些新技术[8-10]，以提高实验数据的准确率和效率，并使学生能够掌握并应用当前行业企业主流的信息处理技术，以实现与就业岗位的无缝对接。

3 案例应用分析

3.1 实验项目

笔者就水务管理化学分析中的一个简单项目，利用Excel2016以可重复双因素方差分析为例进行演示。案例中，给出某种化工产品在3种浓度、4种温度水平下得率的数据，检验各因素及交互作用对产品得率的影响是否显著。

3.2 实验数据

给出不同浓度和温度时产品的得率，具体数据如表1所示。

3.3 实验结果

通过Excel2016数据菜单下的数学分析工具得出以下结果，如表2。

在表2中，“样本”代表的是浓度，“列”代表的是温度，“交互”表示的是两因素的交互作用，“内部”表示的是误差。显然，由表2可知：“样本”代表的浓度F统计量大约为3.75，即浓度对产品得率有显著影响；“列”代表的温度F统计量值为1.04；“交互”代表交互作用的F统计量值为1.35，均无显著影响。

4 结 论

通过新的教学模式和实验教材的教学实验，2013—2014级水务管理专业学生取得了以下成果：（1）学生利用数据分析处理软件高效地完成了相关实验，将课堂理论知识在实验中再现并验证的过程极大地增强了学生参与实验的积极性和主动性，提高了学生参与、协作、动手的能力；（2）改变了以往学生对数学知识掌握不牢、信息化技术运用能力不强的现状，客观上减轻了水务管理专业实验教师的教学压力，提高了实验的效率和数据的准确性和实时性；（3）显著提高了学生在实验课程中运用信息化技术分析问题和解决问题的能力，水务管理实验课程获得了较好的教学效果。

参考文献：

[1]李师.水质监测数据的合理性检查方法[J].人民珠江，1988 （3）：9-11.

[2]宋颖，李艳红，朱宗强.水质水量监测综合实验项目的教学改革与应用[J].当代教育理论与实践，2012（11）：152-154.

[3]高雁，王晖.水质监测综合性设计实验教学改革探析[J].现代农业科技，2010 （7）：39-40.

[4]宋刚，李锦文，王筱虹，等.水质监测综合性设计实验教学改革实践[J].安徽农业科学，2015 （18）：388-389， 392.

[5]赵雨.论水质监测方法及技术的应用[J].资源节约与环保，2015 （5）：99-99.

[6]张丽，汪志涛.高职环境监测课程教学改革与实践探讨[J].现代商贸工业，2009，21（1）：274-275.

[7]刘绮，潘伟斌.《水环境监测》实验教学改革研究[J].高等理科教育，2002 （1）：83-86.

[8]杜丹，冯素珍.水环境监测实验教学模式改革的探讨[J].内蒙古农业大学学报（社会科学版），2008，10（3）：31-32.

[9]李云雁，胡传荣.试验设计与数据处理[M].2版.北京：化学工业出版社，2008：78-81.

[10]李萍，谢红璐，王强.高校环境专业水质监测分析实验室的建设[J].宜春学院学报，2013，35（3）：118-120.