【摘要】围绕培养高素质水利人才,以水力实验教学中心为依托、水利重点学科建设为支撑、水工模型试验研究为纽带,在不断的探索与实践中,建立专业基础课和专业课知识映射体系,强化学生的创新能力和实践能力培养,并取得了丰硕的成果。
【关键词】水利人才 素质培养 专业知识映射体系
【中图分类号】F416.9【文献标识码】A【文章编号】1009-9646(2009)03(a)-0070-01
高素质水利人才,必须具有扎实的水利学科基础知识和较强的工程设计创新思维,具备熟练的计算机运用能力和解决实际问题的能力,同时,必须具有团队协作精神。围绕培养水利类高素质人才,以水力实验教学中心为依托、水利重点学科建设为支撑,在不断的探索与实践中,建立专业基础课和专业课相互贯通的教学模式,改变以往专业基础课和专业课相互脱节、传授知识不系统的情况。这种教学的特征模式为:在水利学科理论教学阶段,紧紧围绕水利工程承受水作用的特点,以水力实验教学中心的水力学实验和水工模型试验研究项目,建立起专业基础课和专业课的知识映射系。通过水利水电与建筑学院近年水利类学生的教学实践,学生各方面能力得到普遍提高,教学取得了良好的效果。
1 建立专业知识映射体系,促进专业基础课和专业课的教学
工程类的水利学科,其专业知识具有很强的实用性,它直接面向生产第一线,解决工程实际问题。因此,对水利学科专业学生的素质教育,必须注重其创新能力和实践能力的培养。而创新能力和实践能力必须建立在扎实的基础理论知识体系上,并能熟练地应用所学知识解决实际问题。
水利工程和其他土建工程不同的根本原因,在于其承受水的作用。作为水利学科最重要的专业基础课——水力学,主要研究水利工程中水的平衡和机械运动的规律及其实际应用,而作为水利工程的基本单元组成部分——水工建筑物,由于直接承受水的作用,水工水力学自然是其研究的重点内容。
以往水利学科的教学,限于教学条件,水力学和水工建筑物的教学仅仅是老师讲、学生听,对许多水力学现象,无法进行深入、直观的教学,导致专业基础课与专业课教学缺乏联系的纽带,理论教学和实际工程不能很好地结合。学生观察不到水工建筑物的水力学现象,直接导致学生对一些基本概念的理解,到毕业时仍然似是而非。
为了改变这种状况,通过引进曾获全国优秀教学成果奖的全套水力学实验仪器。学生在学完相关课程内容之后,即可通过水力学实验中的缩微水力学现象,观察水利工程中的基本水流流态。同时,学生可以随时利用CAI教学软件在计算机上模拟以上全部水力学实验过程,进一步验证实验过程中的水流现象,系统掌握理论知识。此外,依托水力实验教学中心,结合水工模型试验研究项目,通过近距离观察水工建筑物的水流流态,验证水工建筑物的水流现象,使得专业基础课和专业课教学有机融合,从而建立起专业基础课和专业课的知识映射系。
2 通过实际生产设计项目,强化培养学生的工程思维
学生从课本上学习理论知识,是一个逐步综合的过程,通过由点到线、再由线到面,从局部到整体,最终形成对本专业的完整概念。而水利水电工程设计,则通常需要从宏观到微观,从面到线、再从线到点,是一个逐步细化的过程,刚好和学校的学习过程相反。因此,在完成理论教学任务以后,对学生进行工程思维方式的培养,使其建立水利水电工程的整体概念,显得尤为重要。
在学生完成了主要的专业基础课和部分专业课的学习后,结合学院所承担的一些生产设计项目,在老师的指导下,学生自主进行项目设计,从方法选择、公式选用到参数选取,从枢纽布置、方案比较到建筑物结构体型确定,通过把课本上的知识直接应用于实际工程来达到对基础理论和专业知识的融会贯通。设计任何一个水工建筑物,首先必须进行水力计算,以初步拟定体型尺寸,然后再进行结构稳定和强度分析,最终确定建筑物体型尺寸和枢纽布置。在设计过程中,除了要求学生系统应用所掌握的基本理论和专业知识,解决实际工程问题之外,还多方面创造条件,结合现有工程类、水利类行业软件的操作应用,全面提高学生的实际动手能力,努力做到理论指导实践,实现认识的第一次飞跃。
3 通过水力实验教学中心的研究项目,在运用理论解决实际问题的基础上,进一步将实践上升为新的理论
我的这份成果,可靠性究竟如何？特别是体型尺寸的确定,是否满足运用要求？只有等工程建完,投入运行以后,通过对原型进行多次重复观测,整理分析后的结果才能说明设计是否合理。然而,由于水利工程本身规模大、投资多、建设周期长、工作条件复杂等特点,多数工程的原型观测资料都不容易得到,因此水工模型试验研究就成了解决水工问题的理想选择。
尽管模型试验不能完全代替原型观测,其结果也未必能够和原型观测资料很好地吻合,但却可以论证所设计的水工建筑物的安全性和合理性,预见原型水工建筑物可能发生的水流现象,验证设计理论和技术前提。总之,水工模型试验研究可以在很大程度上验证设计、指导设计,也是规范所推荐采用的方法。
高速水流历来是水工水力学研究的一个重点内容。高速水流对边界条件十分敏感,极易产生冲击波、掺气、水流脉动等不利的水流现象,对工程的正常运行极为不利。在平甸河水库溢洪道水工模型试验研究中,经过多次反复试验,寻找到了在不改变现有建筑物布置的情况下,通过局部修改体型,消除溢洪道高速水流不利影响的措施。在凤凰水库溢洪道水工模型试验研究中,对目前常用的改善弯道水流流态的工程措施进行对比研究,结合工程实际,寻求合理的水力设计方案。
泄流能力是溢洪道设计的一个焦点。如果溢洪道的过流能力不能达到设计要求,将会直接威胁枢纽工程的安全。在大海波水库溢洪道水工模型试验研究中,经过多次反复试验,解决了原设计泄流能力不足的问题。
在进行以上模型试验研究的过程中,学生亲自参与试验研究全过程,从模型设计、模型制作、试验测试到成果分析,在每一个环节中,都努力使学生应用课本上的理论知识解决实际问题,在此基础上,进行总结、提炼,使之上升为新的理论。
此外,水利水电与建筑学院水利类新生入学后,结合专业教育,参观了上述模型试验,直观地感受了水利工程的宏伟气势。
4 通过高素质水利人才的培养模式建设,取得了丰硕的成果
素质是能力的基础,能力是素质的表现。素质教育强调对知识的理解和消化,使之成为人的不可分割的有机组成部分。通过对学生创新能力和实践能力的培养,最终全面提高学生的综合素质。
通过以上水工模型试验研究,一方面,把理论应用于实践,解决了生产实际问题;另外一方面,在实践中,对所学习的理论进行总结、提炼,使之上升为新的理论。
通过上述措施,对水利类学生进行高素质培养,取得了明显的成果:
(1)学生的实际动手能力有了明显的提高。近年,直接参与学院生产设计的学生人数有了明显增加,独立完成设计任务的学生比例明显提高,多数设计成果已经应用于实际工程的施工。
(2)毕业生受到了用人单位的普遍好评。水利水电工程专业和农业水利工程专业的毕业生一次就业率持续位居学校前列。
(3)老师的教学水平有了长足的进步。很多水工水力学理论上的知识点,通过水工模型试验研究,得到了验证;教材、规范没有涉及到的部分知识点,通过水工模型试验研究,得到了补充。从水工模型试验研究所得到的成果,反馈到理论教学中,有效地提高了教学质量。