水利水能规划课程教学改革初探

摘 要： 基于水利水能规划及课程设计历年授课经验，作者通过分析思考，指出课程授课及课程设计等理论教学和实践教学环节中出现的问题，并提出相应的对策和改革方案，以增强改革教学效果，提升教学质量。 
关键词： 西北农林科技大学 水利水能规划 改革思路 
 水利水能规划（含课程设计）是我国大部分水利类本科专业设置的一门专业基础课［１］，在西北农林科技大学，该课程涉及水资源与环境工程、农田水利工程、水利水电工程、热能与动力工程等多个专业。该课程根据国民经济发展对开发利用水资源提出的实际要求，以及水资源本身的特点和客观情况，依据《中华人民共和国水法》的规定，讲授如何经济合理地综合治理河流，综合开发水资源，确定水利水电工程的合理开发方式，开发规模和可以获得的效益，以及拟定水利水电工程的运用方式，等等。课程内容有兴利调节计算、洪水调节计算、水能计算等三大部分。该课程的讲授需在学生完成《工程水文学》、《水文学原理》、《水力学》等课程的基础上进行［2―4］。 
本课程的培养目标为，使学生在掌握工程水文内容的基础上，学习水利水能规划的基本理论、基本知识，初步掌握这方面的分析计算方法，使学生毕业后，经过一段生产实践的锻炼能参加这方面的工作。课堂讲授32学时，课程设计为1周。如何在短学时的情况下使学生掌握水利水能规划的相关内容，这是我们在历年教学中重点探讨的问题。基于以往的教学经验，我特提出以下改革思路。 
一、在课堂讲授中，采用传统方法结合多媒体教学提高教学质量。 
我校在2008版本科课程设置中，为强化学生实践能力，缩短了专业课程的学习时间，水利水能规划课程的学时由以往的36学时减少为32学时。为了充分反映该课程主要内容，在规定学时内完成主要内容的讲解过程，可运用多媒体教学来缓解目前教学学时较短的不足，多媒体教学较纯板书教学而言，在有限的时间内能讲授更丰富的内容。 
多媒体教学能够充分利用网络资源和动态展示的优势，具有画面多、信息量大、直观性强的特点。在水利水能规划课堂讲授过程中，采用多媒体进行教学，对于不易理解的内容，以色彩丰富而且直观的图片、表格和图示进行讲解，能够使学生易于理解和消化吸收相关知识。如水库特征水位的讲授，以图形展示，逐个讲解，使得学生充分理解各特征水位，以及对应的特征库容。又如对于洪灾的讲解，充分利用网络资源和对特定地区洪水视频来展示洪灾的凶猛和危险性，使得学生对于理解洪水灾害有更深刻的印象。此外，当讲授水电站能量转换过程时，以“图解+视频文件+动画”的形式，可将水电站发电过程形象地展示出来。 
多媒体教学可以减少信息在大脑中从形象到抽象、再由抽象到形象的加工转换过程，能充分传达教学意图。但相比较而言，多媒体教学由于在相同时间内能使教师传授比传统教学更多的知识，因此对于学生来说，需要投入更多的时间预习，而且在课堂讲授时间内，需要加倍集中精力，以期消化和吸收当次课堂知识。因此学生进行充分预习、精力集中和课后复习成为必要的环节。为了使学生及时消化和巩固知识，一方面，教师需要及时在课后布置一定量的作业，另一方面，可以在每次授新课之前，用5分钟左右的时间快速复习上次讲授的要点，以便起到承上启下的作用。 
在运用Powerpoint制作讲义的过程中，通过添加大量的图片、短片、动画等来吸引学生的注意力，同时将多媒体教学与传统教学、启发式教学、视听强化教学等其他教学方式有机结合起来，例如对一些基本公式的推导，采用传统式教学；而对于水力发电、径流调节计算、洪水调节计算、水能计算等的基本原理、基本方法和基本步骤，可以利用多媒体或网络技术清晰地演示给学生，使学生全面、直观地了解这些内容的原理、方法、作业程序，最终形成一个清晰的逻辑概念，这样不仅可以拓宽学生的视野，引导学生学习和思维的过程，同时也可以充分调动学生学习的积极性和主动性，使学生从被“灌输”的状态，进入“互动”的学习状态；使学生参与教学，由被动地位转为主动地位，在创造和想象的空间里，发现知识、理解知识、掌握知识。在此基础上，学生通过课下深入学习，能够加深对问题的理解，并不断和同学、老师讨论交流，从而巩固相关知识［5―6］。 
二、增加实践环节，加强学生水利计算和水能规划的基础理论和动手能力。 
水利水能规划课程设置了课程设计，历时一周。课程设计的主要内容，应使学生在掌握基本理论的基础上，进一步通过实际工程案例的计算分析，深入理解该课程的应用价值和功能，即在课程设计中，提供相关工程实例的水文、泥沙、地质、水能及工程地点等基本资料，将理论知识融会贯通，灵活体现在实际工程分析中。主要内容是依据经水文分析计算后提供的设计年径流、设计洪水、泥沙特征等成果，按照工程设计标准，通过兴利调节计算、水能计算和调洪计算等，分析确定水资源利用工程的规模，并为水资源利用工程的调度运行提供相应的特征参数。通过课程设计，学生可将课堂上学到的理论知识应用于工程实践，全面掌握水文分析与计算的原理、方法；了解水库电站设计中水文分析及水能计算部分的基本程序，训练学生的知识运用能力与实际动手能力；同时还可以使学生把看似不连贯的知识点融会贯通，从而对本课程在工程实践中的应用有所了解。 
课程设计以西北某河流多年径流特征为基本数据，考虑蒸发和渗漏损失，以年调节水电站为例，分析水库的死水位、防洪限制水位、正常蓄水位、防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位及相应的特征库容，进行兴利调节计算、防洪调节计算及水能计算，最终确定水电站的动能参数和水库的特征参数。理论方面的基本要求是理解兴利调节计算、水能计算及调洪计算的主要步骤。在实际操作中，水库工程的设计方案中涉及不同特征水位的选取，课程设计中根据实际工程案例需要考虑不同的情况，如正常蓄水位与防洪限制水位的关系（依据实际条件选取），确定死库容需要考虑的主要因素（泥沙淤积等），兴利调节计算中需考虑库水面蒸发等因素并计入损失进行计算，水能计算过程中是否能在规定条件下计算出保证出力，水电站实际机型的选用需套用定型机组而不是直接选取计算的理论值，调洪计算需考虑不同的设计标准等。课程设计的内容需给学生充分思考的空间，其计算结果可允许有一定变化，这与授课时完成作业有所不同，因此在课程设计的完成过程中，学生既深化了课堂知识，又初步掌握了实际工程设计的基本步骤，学会了动脑灵活解决问题。 
本课程的实践环节和水文实习融合在一起，通常在每年暑期进行为时1周的认识实习和3周的综合实习，其中有若干天时间用于了解和调查河流的水文情势，并了解水电站发电基本设备构成及发电程序，使学生对于课程内容在实际中的应用有一定程度的认识。此外，还可通过和教研室经验较丰富的教师交流，改进教学方法，提高学生对课程的学习兴趣。 
三、增加本科生及早接触和参与研究项目的机会。 
我校多年来组织本科生积极申报“挑战杯大学生科技竞赛”、“大学生科技创新性实验计划项目”，区分为重点项目和一般项目，资助额度几千元不等，国家层面上也有相关科技创新项目方面的资助。善于观察、积极思考、喜欢探索的学生往往在指导老师的帮助和指点下获得项目的资助，从而开展相关的调查、试验和研究，对于培养大学生从事初步的研究工作和独立的创新性思维具有很好的鼓励和推动作用。虽然我院以往对于该项目的获批额度不大，但近年来对于教师指导学生参与科技创新活动，以及大学生发表学术论文等都有积极的鼓励措施，如学院承担大学生发表学术论文的版面费，在学生的学期综合测评中给予加分，等等，为推动大学生参与科研项目和进行科技创新活动营造了良好的学术氛围。 
我校目前对个别专业的本科生实行了“2+2”复合培养模式，即在大学期间，前两年集中加强基础知识、基本理论、基本技能、外语能力、综合素质的培养，以强化基础，拓宽知识面；后两年实行导师制，在学生学习相关专业知识和技能的同时，参与指导教师从事的科研或工程设计工作。选择导师后，对于学生参与具体的工程项目或科研工作具有积极的推动作用，有利于学生直接参与相关研究，并对如何具体应用专业知识有良好的正面作用。该模式适宜大力推广到其他专业和高校。 
四、结语 
针对《水利水能规划》课程课时少、课程设计改革等方面的问题，我们提出在多媒体教学中进行改革和增强教学效果的措施，以及课程设计中应使学生重点掌握的问题，提倡学生在本科阶段参与实际的工程实践和科学研究，为培养高水平本科毕业生打下基础。本文的相关内容可为今后的教学提供一定的参考。 
 
参考文献： 
［1］周之豪，沈曾源，施熙灿等.水利水能规划［M］.北京：中国水利水电出版社，1996. 
［2］王维第主编.水电站工程水文［M］.南京：河海大学出版社，1995. 
［3］陈惠源，万俊主编.水资源开发利用［M］.武汉：武汉大学出版社，2001. 
［4］余铭正，孟宪生合编.水电规划与管理［M］.北京：水利电力出版社，1994. 
［5］向友珍.“工程水文与水利计算”课程教学方法改革探索［J］.高等教育研究，2005，（3）：37-38. 
［6］刘玮.关于多媒体教学与教改创新的思考［J］.内蒙古科技与经济，2004，（8）：49-50.