水利工程认识实习教学研究与实践——以任务驱动教学模式为视角

肖柏青

（安徽理工大学 地球与环境学院，安徽 淮南232001）

水利工程认识实习是水利类专业本科教学的重要环节，是完善学生知识体系，并将课堂理论转化为应用实践的重要过程［1］。安徽理工大学水文与水资源工程专业在第四学期最后几周安排了2周的水利工程认识实习，该实习是该专业学生在学完“水文学原理”、“水力学”和“水利工程概论”等专业基础课后开展的一次野外实践教学，目的是通过该实习提高学生对水利和水文专业领域的认识，增强学生的创新实践能力。它既是对已学的课堂理论知识学习的补充、深化和检验，也为将要学的“水文预报”、“水文水利计算”和“水信息技术”等专业核心课程提供必要的感性认识和前期准备，为后期的专业理论学习打下良好的基础，还能培养学生综合运用所学的专业知识和基本技能分析和解决实际问题的能力，因此，该实习是水文与水资源工程专业本科人才培养计划中重要的教学环节，高质量完成本次实习教学，对提高人才培养质量具有重要意义［2］。

一、面临的困境

目前，国内高校水利类专业在开展水利工程认识实习和专业认识实习时普遍采用实习基地参观、教师或工作人员讲解介绍的教学形式［3］。这种认识实习教学模式对指导教师来说容易组织实施，学生也容易完成实习报告，然而这种实习模式，学生在实习时是走马观花，难以将看到的水利工程与所学的专业知识联系起来，教学效果大打折扣；另一方面，实习单位现场讲解的工作人员不了解学生的理论基础，也不清楚不同专业学生的学习侧重方向，导致学生经常对讲解内容不能理解，或是讲解的内容对该专业学生的知识体系没有多大用处。实习时相当一部分学生抱着户外旅游的心态参观多个水利工程，记录了一些零散的数据，然后回到学校东抄西拼完成实习报告。这样的实习让学生只是看到了各种水利工程的外观，没有真正发挥水利工程认识实习在水文与水资源工程专业教育中的作用，也不能较好地培养该专业学生的工程实践能力。因此，水利工程认识实习中走马观花式实习形式已不能满足高质量水文人才培养的要求，亟需深化教学改革，积极探索新的实习教学模式［4］。

二、任务驱动教学模式的教学设计

课堂教学是为学生构建专业理论的知识框架，实践教学则是理论知识的应用，两者需要相互联系，优势互补，才能更好地培养学生的创新实践能力。任务驱动教学模式是一种以某个任务为中心展开学习，促使学生主动思考和运用理论知识解决任务的教学模式，该教学模式在一些实践教学中被证实能够有效提高教学质量［5-6］。任务驱动教学模式能够帮助学生增强对相关专业知识的理解和掌握，同时也给实习教学提出了新的要求。为了在水利工程认识实习中有效利用任务驱动教学模式，我们需要把握以下几点原则。

（一）结合学生知识体系和专业培养目标，精心设计任务

水文与水资源工程专业学生需要解决水利工程中规划、勘测、设计和管理等各个环节中出现的水文水资源问题，因此针对该专业的水利工程认识实习不仅仅要了解某个水利工程的结构特点，更关键的是要以水利工程为切入点训练学生应用专业知识解决实际问题的能力。根据学生已学的专业课程和将要学习的核心课程，设计多个任务，根据任务确定要去哪些水利工程或实习基地开展实习教学活动。

（二）以解决实际问题为主线

在实习教学中强调实际问题与专业知识相结合，着力使学生系统地掌握任务涉及部分的基本原理、基本方法等基础性知识并加强动手能力，达到学以致用的目的。在完成任务的过程中促使学生理解相关理论的工程应用背景和适用条件，不断开拓学生的视野和思路。

（三）坚持启发式教学方法

专业课的课堂教学常常抛开实际问题，直接拿来概念，搭上公式和定律，追求建起一个漂亮的知识构架。可是面对实际问题时，学生茫然，即使有的任务看起来很简单，学生还是问题百出。为解决这一问题，我们注意加强小组分组讨论及师生互动等环节，教师主导开展深入的讨论，引导学生将某个任务分解成几个子任务，使学生对解决任务的全过程有更为深入的思考和理解。

三、任务驱动教学模式的实施

下面以几个实例介绍任务驱动教学模式在水利工程认识实习中的具体实施。

任务一：试从流域水量平衡原理出发确定老龙眼水库是否存在地下泉水的汇入。

老龙眼水库位于淮南市城区，是舜耕山半山腰上的一个小型水库，面积约10万平方米，水库对应的集水面积较小，水库背靠的舜耕山风景区交通便利，适合学生徒步考察。该任务可分为以下几个子任务：（1）实地考察水库集水区的分水岭位置，结合卫星地图量测计算该集水区的面积；（2）利用集水区面积、淮南市多年平均年降雨量、径流系数、水库面积等资料计算进入或流出水库的降雨径流量、蒸发损失量和渗漏损失量；（3）根据流域水量平衡原理估算地下泉水的汇入量。该任务需要学生理解和应用“水文学原理”课程中的流域特征、坡地径流和水量平衡等重要知识点，同时也为学生今后学习“水文预报”中的降雨径流预报提供感性认识。

任务二：采用CAD绘制横排头枢纽工程的平面结构图。

横排头枢纽工程为淠史杭灌区淠河渠首，位于六安市裕安区，枢纽工程由进水闸、冲沙闸、溢流闸、土坝及船闸五部分组成，枢纽中各水工建筑物布置紧凑，便于量测。该任务包括现场测量和室内绘图两部分，现场测量以平面测量为主，包括距离测量和平面角测量。为了限制误差的累积和传播，保证测图的精度，先在测量区域选择几个控制点进行控制测量，再进行碎步测量，得到各个水工建筑物的平面尺寸和相对位置分布。室内绘图是采用CAD软件将现场测量结果在电脑上绘制成图，这部分任务主要是训练学生在建立图层、直线和圆弧的绘制、尺寸标注、图框和标题栏的添加等方面的绘图技巧。该任务既能帮助学生深刻认识各个水工建筑物的结构特点及其在整个枢纽工程的作用，又能很好地训练学生的动手测量能力和计算机制图能力。

任务三：估算将军山渡槽内水流的水力坡度和水流流量。

将军山渡槽地处江淮分水岭之间，是淠史杭灌区杭淠分干渠与张母桥河的交叉建筑物，该渡槽全长894米，宽7米，是目前全国最长的渡槽。该任务需要学生在只有测量距离和时间的简单工具条件下利用“水力学”所学知识来间接推求水流的水力坡度和流量。学生以5至6人为一个小组，每个小组进行内部分工，在渡槽的上游断面和下游断面测量断面水深和断面面积，然后利用水面漂浮物采用浮标法测量渡槽水流的流速，再套用相关水力学公式计算出水流的水力坡度和流量。任务完成过程中相当一部分学生直接根据上、下游水深来计算水力坡度，指导教师对这一错误行为进行了及时纠正，并结合将军山渡槽当场讲解均匀流、渐变流、急流、缓流、水力坡度和糙率等重要概念在实际中的应用，启发学生理解水力学中要引入这些概念的原因。该任务既帮助学生提升了对“水力学”理论知识的理解，也为大三开设的“水信息技术”课程的学习打下了很好的铺垫。

任务四：响洪甸水库的坝高是如何确定的？

响洪甸水库是淮河支流西淠河上的一座大型水库，位于安徽省六安市金寨县，水库大坝是我国自行设计和施工的第一座等半径同圆心混凝土重力拱坝，最大坝高87.5米。该任务帮助学生了解水文行业的核心业务，水文水利计算工作与水库工程设计之间的关系。指导教师以水库大坝高度的设计为引领，介绍坝高与水库的设计洪水位之间关系，进而讲解设计洪水位是如何得到的，重点介绍设计洪水位与流域降雨径流之间的关系，然后引导学生在参观中思考水库设计洪水位、正常蓄水位等相关参数在坝顶高程、水库溢洪道顶部高程等建筑物中的体现，要求学生自行查阅相关资料，完成该任务所提出的问题。该任务在体现“水利工程概论”课程有关知识的同时，从应用的角度介绍了设计洪水位的概念，与后面的课程“水文水利计算”部分内容相互呼应，起到了很好的承上启下的作用。

四、结语

提升实践教学质量是工科生培养的关键，水利认识实习是水文与水资源工程专业本科人才培养的一个重要组成部分。经过几年的不断探索和实践，建立了针对这一实习的任务驱动教学模式，在实习过程中不仅要让学生用眼看，还要学生动手测量和制图，更需要学生动脑去思考解决问题，以学生为中心，使得学生课堂学到的“死”知识变成能够应用到工程实际的“活”知识。该教学模式极大地调动了学生的学习积极性，教学质量得到了明显的提升，在提高学生的专业能力和创新实践能力等方面取得了良好的教学效果。