“水土保持监测”课程教学改革探索

郭忠录 王军光 蔡崇法

(华中农业大学水土保持研究中心，武汉 430070)

水土保持监测是《中华人民共和国水土保持法》第五章监测和监督的重要内容。通过监测，掌握水土流失类型、危害、防治效果及其动态变化是水土流失预防、治理和监督执法的重要基础手段，是践行“绿水青山就是金山银山”的重要举措，是国家保护水土资源、建设生态文明、促进可持续发展的重要基础[1]。

“水土保持监测”课程在生态状况、环境质量、污染源监测等方面有实时信息传导的优势，可为多方面的信息获取和保障条件提供稳定扎实的联动基础。在生态文明建设不断推进的新时期，中央明确提出充分应用卫星遥感、无人机等高新技术，提高监测的立体化、自动化、智能化水平[2]。因此，为形成科学的水土保持监测体系，满足社会和行业发展对人才的需求，笔者对“水土保持监测”课程教学进行了改革，以期进一步提升该课程的教学质量和人才培养质量。

一、“水土保持监测”课程教学的重要性

《全国水土保持规划(2015-2030年)》明确要求：完善水土保持监测体系，推进信息化建设，加强跟踪监测、督促检查和考核评估。作为一门技术性、综合性和实践性很强的课程，“水土保持监测”是“气象学”“水文水资源学”“水力学”“土壤学”“植物学”“土壤侵蚀原理”“地质地貌学”“水土保持工程学”“水土保持林学”“农地水土保持”“遥感”“地理信息系统”等课程的综合应用课程，也是学生综合多学科知识直接服务于生态文明建设至关重要的课程，具有鲜明的生产实践意义[3]。

2011年3月1日实施的《中华人民共和国水土保持法》明确提出，县级以上人民政府水行政主管部门应当加强水土保持监测工作，发挥水土保持监测工作在政府决策、经济社会发展和社会公众服务中的作用。而科技进步与经济社会发展带来行业发展的需求，又使“水土保持监测”课程在水土保持与荒漠化防治专业中的重要性不断得到提升。特别是水利部深化落实“放管服”改革，完善“事中事后”监管制度，其中之一就是强化监测和监理。水土保持监测作为“事中”监管重要时段：编制水土保持方案报告书的项目，应依法开展水土保持监测工作，并实行水土保持监测的“绿黄红”三色评价。这些均从不同层面明确了水土保持监测的法律地位和经费保障及社会需求，强化了“水土保持监测”课程在水土保持与荒漠化防治专业人才培养过程中的重要地位。

二、“水土保持监测”课程教学存在的问题

(一)教材内容与实际需求脱节

“水土保持监测”课程使用的教材主要有西北农林科技大学张广军和赵晓光[4]主编的国家级规划教材《水土流失及荒漠化监测与评价》、水利部水土保持监测中心郭索彦[5]主编的《水土保持监测理论与方法》、李智广[1，6]主编的《开发项目水土保持监测》和《水土保持监测》等。其中，《水土流失及荒漠化监测与评价》教材内容相对陈旧、可供学生操作的监测方法偏少，侧重基础理论知识、监测和预测评价方法等内容；《水土保持监测理论与方法》教材内容相对较广，对水土保持理论知识和监测方法均有涉及，是一本水土保持监测从业人员广泛使用的工具书，但作为高校教材，其内容显得繁琐；《开发项目水土保持监测》教材主要是针对生产建设项目编写的，其内容范围较窄，难以作为教材使用。2018年出版的中国水土保持学会组织编写的水土保持行业从业人员培训系列丛书之《水土保持监测》，系统地阐述了不同类型土壤侵蚀及防治措施监测的主要指标、方法、设施设备以及监测成果的形式和要求等内容，既包括了传统的、成熟的监测技术和方法，又涉及了近年来理论和实践创新的新技术和方法。但是，其一些章节的内容需要进一步细化，而不是简单的介绍，比如新技术在水土保持监测中的应用等内容尚需完善。

(二)学时有限，严重影响学生学习效果

“水土保持监测”是一门理论和实践结合十分密切的综合性课程，要求学生理解和掌握理论知识的同时，更要学会如何应用水土保持专业知识、技术和方法解决实际问题，并在实践中升华和应用[3，7]。随着科学技术的不断发展和行业融合，“水土保持监测”课程内容越来越丰富，包括坡面、小流域和区域监测，如不同侵蚀类型、水土流失危害、水土流失防治措施效果、水土保持生态建设工程监测、生产建设项目水土保持监测以及监测成果和监测网络管理等内容。随着高校教育改革的深入，华中农业大学“水土保持监测”课程学时存在不同程度的缩减，目前该课程共32个学时，既包括理论知识教学又包括实验教学。教师要在有限的学时内开展教学活动，势必导致该课程内容不能全面展开，而且知识的深度不够。面对这样的问题，授课教师只能将该课程部分内容让学生课后自学，这一定程度上影响了学生完整、系统地学习该课程的知识，导致学生学习效果不佳。比如，“区域水土保持监测”制图内容，学生只能在课后自主学习。

(三)教学经费和场地的限制导致学生实习效果不佳

“水土保持监测”课程的最大特点是实践性和综合性强，因此实习成为该课程教学的重要组成部分。但是由于教学经费的缺乏以及教学场地的限制，导致“水土保持监测”课程教学多呈现重理论、轻实践的现象发生，使学生的实习效果不佳，极大地削弱了学生动手操作能力和分析问题能力的培养[8]，具体表现如下。

第一，校内实践基地很少能开展水土保持监测实验，开展的实验主要为坡面监测，且多以土壤性质分析、人工模拟降雨、冲刷实验为主；小流域水土保持监测实验，如小流域卡口站监测实验未能开展；风力侵蚀、重力侵蚀及混合侵蚀监测实验亦未开展。在校外水土保持实习基地，实习以水土保持科技园、水土保持监测站点的参观为主，没有针对具体的监测方法和监测指标开展具体的检测实习，严重影响了实践教学的质量，导致学生实习效果不佳。

第二，在“水土保持监测”课程实验教学过程中，由于部分仪器设备数量偏少，如激光微地貌扫描仪、三维激光扫描仪等，教师多以演示性实验为主，导致学生动手操作机会少，不能很好地锻炼学生的动手能力。另外，“水土保持监测”课程的一些仪器设备相对陈旧，学生对仪器设备的智能化感性认识不足，严重影响了学生学习兴趣的提升。

三、“水土保持监测”课程教学改革的措施

(一)优化更新教学内容，满足行业发展需求

在充分分析“水土保持监测”课程存在的不足的基础上，立足新时期“水土保持监测”课程在水土保持与荒漠化防治专业培养中的重要地位，结合经济和社会发展对行业人才培养的新要求，合理选取教材内容，将水土保持监测的新技术、新方法等知识补充到教学中，满足行业发展的需求。

1.优化教学内容，突出重点知识

在充分考虑“水土保持监测”课程完整性的基础上，结合学科发展特点，笔者对该课程进行了模块化教学，将其分为水土保持监测基本知识和技术方法应用2个模块。在水土保持监测基本知识模块，重点讲述径流小区监测、小流域卡口站监测、风力侵蚀监测和水土保持措施监测等知识；在水土保持监测技术方法应用模块，针对水土流失因子，重点讲述生产建设项目水土保持监测、小流域和区域土壤侵蚀调查等技术方法。

2.更新教学内容，紧跟前沿发展

水土保持监测具有鲜明的生产实践性，随着科学技术和生产实践的发展，水土保持监测的基本理论和监测方法将不断推陈更新，因此笔者在“水土保持监测”课程教学过程中，引入了最新的科研成果。同时，根据水利部“水利工程补短板，水利行业强监管”的工作总基调，结合当前全国各省水土流失动态监测、生产建设项目水土保持“天地一体化”监管的需求，补充了高分遥感和无人机技术在水土保持监测中应用的相关知识内容。

(二)改进教学方法，提升教学质量

学分制教学模式是高等教育的一个趋势，在总学分不变的前提下，扩大课程数量将导致单门课程学时不同程度的缩减。这种现象对教师的教学和学生的学习都提出了新的要求，如何在有效的学时内，保证课程的教学质量和学生的学习效果是教师面临的新问题。而现代信息技术的发展为上述问题的解决提供了保障，因此笔者在“水土保持监测”课程教学过程中采用了如下教学方法开展教学活动。

1.融合“互联网”技术，开展混合式教学

在以传统课堂教学为中心的基础上，笔者通过将部分内容制作成教学视频短片，如野外人工模拟降雨、坡面径流小区观测、小流域卡口站观测、侵蚀沟量测法、测钎法等内容，在QQ群分享给学生，同时发布学习任务和要求，让学生自主学习。比如，在讲述“生产建项设项目坡面土壤流失量监测方法”时，先通过“水土保持监测”课程QQ群推送视频的同时，布置作业让学生带着问题提前预习，并不定时推送近期公布的水土保持监测规范及有关案例事件等知识。如此一来，学生带着问题，有针对性地预习和查阅资料，开展课前线上提问、课上集中讨论、课后交流互动的教学活动，使讨论深度和交流范围不断扩展，提高了学生学习效率，加深了学生对学习内容的理解，也解决了课时受限的问题。

2.利用信息技术，开展体验式教学

基于“水土保持监测”课程监测设备数量少、野外监测缺乏的现实，笔者借助虚拟现实技术，开展了辅助实践教学。比如，利用国家虚拟仿真实验教学项目共享平台资源，笔者在该课程教学过程中采用福建师范大学亚热带森林生态水文过程综合观测虚拟仿真实验平台，让学生进行模拟操作，获取降雨量、土壤水分含量等数据，并以Excel文件形式保存到电脑上，以便学生对野外观测有较为直观的感受。

另外，笔者还借助网络资源，将最新的监测仪器设备照片或视频资料等展示给学生，使监测仪器设备具体化、形象化。比如，笔者给学生播放Ebee无人机野外测量视频，并结合大疆精灵4型无人机的实际操作程序，让学生了解不同类型无人机的特点等，使学生直观地认识监测仪器的使用方法。此外，还邀请企事业单位一线从业人员在线讲述“生产建设项目中水土保持信息化监管”内容，让学生身临其境地了解监管的主要内容、方法及常见的问题，以弥补教师实践经验的不足，提高了教学质量。

(三)强化实践教学环节，提升学生理论联系实际的能力

1.开展项目代训、仿真式综合实训

依托校内教学实习基地，笔者在“水土保持监测”课程部分实验的基础上，以教师主持和参与的水土保持监测相关的科研和企事业单位项目等为实例，开展了项目代训、仿真式综合实训教学。比如，长江流域和湖北省水土流失动态监测，城际铁路、输变电、房地产等生产建设项目中开展水土保持监测等项目综合实训教学，让学生了解水土保持行业的需求和要求，使理论知识和实践能力有效结合，形成“一体化”，为学生知识-能力-素质的综合提高提供平台和支撑，为后期参与生产实践和科学研究活动打下坚实的基础。

2.建立合作机制，拓展实习实训基地

野外教学实习基地是推动学生将理论知识转化为实践经验的有效平台。针对当前高校校内教学实习基地和教学经费有限且短期难以完全扭转的现实，华中农业大学与企事业单位合作，建立教学实习基地，如江西省德安水土保持生态科技示范园、湖北省黄冈市水土保持监测站、湖北省武汉市蔡甸区水土保持监测站等，开展实践教学活动。这些单位的试验场地较多，监测指标体系较为完善、设施设备自动化程度较高，可满足“水土保持监测”课程实践教学的需要，这在一定程度上解决了校内实习基地场地有限、设备短缺的问题。同时，通过现场教学，与水土保持科技示范园和水土保持监测站一线水土保持监测人员接触，学生理论联系实际的能力得到显著提升。

水土保持监测是落实《中华人民共和国水土保持法》“三同时”制度、及时准确跟踪生产建设项目水土保持方案落实情况的重要手段，是预防监督、综合治理和生态修复工作的基础。因此，华中农业大学积极与设计院、研究院及企业进行密切合作，建立了校企合作机制，为学生提供接触参与水土保持监测、水土流失动态监测及监管等项目的机会。学生通过项目实训，参观、参与项目的施工，培养了其理论联系实际的能力。同时，在实习过程中学生可以发现自己的不足之处，为以后的学习打下坚实的基础。

四、“水土保持监测”课程教学改革的效果

(一)提高了理论知识教学的有效性

通过对“水土保持监测”课程理论知识的更新和充实，使该课程体系更加完善、更贴近于学生实际需求，见表1。一方面，笔者在“水土保持监测”课程教学中开展的模块化教学，使教学内容层次性和逻辑性更强，有助于学生自主学习和知识的拓展，有利于实现以“以教师为中心”向“以学生为中心”教学模式的转变。另一方面，结合最新的科研和生产实践成果，更新教学内容，如增加的元素地球化学示踪技术、三维激光扫描技术、大数据技术、无人机低空遥感技术等，保证了教学内容的先进性，激发了学生学习兴趣，增强了学生学习的主观能动性。同时，笔者借助互联网技术和信息技术开展的水土保持监测项目实例展示和演示教学，增强了该课程课堂教学的趣味性，提高了教学效率和教学效果，师生课间和课下的互动频次较以往更多。而且部分学生将“水土保持监测”课上教授的监测方法，如测钎法、侵蚀沟量测法、沉沙池法以及无人机低空遥感技术运用到了“水土保持方案编制与监测实习”课程的野外水土保持监测上，得到了实习单位的认可。

表1 “水土保持监测”课程教学改革措施及其效果

(二)强化了学生解决实际问题的能力

通过在国家级水土保持科技园和水土保持监测站实习及在企事业单位实训，参与水土保持站径流小区径流泥沙观测、湖北省和长江流域水土流失动态监测，以及高速铁路、输变电、风电、房地产等生产建设项目实地监测和报告的撰写等工作，学生解决实际问题的能力明显提高。一方面，学生能够更清楚地理解“水土保持监测”课程的目的和意义，更好地完成教学大纲规定知识的学习任务；另一方面，与用人单位的直接对接，学生以亲身经历的方式了解水土保持行业需求和生产实践的前沿动态，不仅提高了解决实际问题的能力，而且了解了自身的弱势及未来学习的方向，增强了自身的就业竞争力。

通过与实习单位一线科研人员一起开展监测及监管工作、完成监测调查报告及季度监测报告撰写等，学生不仅强化了自主学习能力、知识内化能力、学以致用融会贯通能力，而且还提高了写作能力和沟通表达能力。同时，通过“水土保持监测”课程实习，学生对水土保持行业有了较为全面的认识，其专业自信心增强、获得感和满意度提高。

资助项目：华中农业大学2018年度课程思政示范建设项目“水土保持方案编制”，项目编号SZ2018069。