王爱芹，李 刚，汤 骅

（石河子大学水利建筑工程学院，新疆维吾尔自治区石河子 832000）

一、引言

新工科是我国新经济背景下工程教育改革的重大战略选择。水利水电工程专业作为我国传统的工科专业，其专业课程的教学质量对于人才培养至关重要。因此，专业课程教学应改变重理论轻实践、重灌输轻创新的传统教学理念，从教学内容、教学模式、教学过程等方面开展教学改革，提升学生的工程实践能力，培养出适应和引领新一轮科技革命和产业变革的卓越工程技术人才。

二、“水工建筑物”课程特点

“水工建筑物”是水利类专业的核心主干课程。该课程知识面覆盖广、实践性强，其教学目标是使学生初步理解水利工程中各种水工建筑物的工作原理、构造特点、体型布置、适用条件，理解水利枢纽的布置方式与原则，掌握典型的挡水、泄水和输水建筑物的设计理论和方法。“水工建筑物”是后续“水利工程施工”“水利工程项目管理”“水电站”等专业课程的先修课程，又为学生未来从事水利工程技术工作提供必不可少的知识储备，因此，该课程在专业人才培养中起着举足轻重的作用。

三、“水工建筑物”课程教学存在的问题

随着高等教育教学改革的持续推进，传统教学模式已不能满足新工科发展的需要，亟须进行教学改革。目前，该课程存在以下问题。

（一）教学内容相对陈旧，面向行业需求深化教学内容改革的力度较弱

教材部分内容不能与时俱进，如生态水利及河道修复等工程的建设，大量的橡胶坝、钢闸坝、合页活动坝、自密实堆石混凝土坝等工程的设计与兴建[1]，在《水工建筑物》教材中几乎没有涉及。

（二）教学过程重理论、轻实践，学生工程实践能力有待进一步提升

封闭式课堂授课，使学生接触水工模型及原型的机会较少，对水利工程的建设缺少直观认识，影响学生学习的积极性，导致学生缺乏发现、分析和解决工程问题的能力[2]。

（三）学生职业认同感较低，工程素养有待进一步提升

专业课教师未将授课内容与思政元素充分融合，在课程中融入思政元素时仍以说教为主，缺乏亲和力和针对性[3]，导致学生对于水利工程行业的认同感较低，职业规划相对不明确，工程素养还有待进一步提升。

目前，“水工建筑物”课程面向本科三年级学生开设。在此之前，学生已经系统学习了“基础力学”“工程水文学”等专业基础课程，具备了初步的数理思维和分析问题能力，且已于第五学期初开展了认识实习，对水利水电工程有了基本的、宏观的认识，学习专业课的主观意愿和积极性较强，因此，如何优化教学内容、提升学生分析和解决复杂工程问题的能力、增强学生职业认同感成为本课程教学中亟待解决的突出问题。

四、“水工建筑物”课程教学改革策略

文章针对从“水工建筑物”课程教学过程中梳理出的问题与难点，分别从课程内容、教学模式与教学过程3 个方面进行了教学改革与实践。

（一）优化课程内容

随着科学技术的发展，水利工程行业中新方法、新技术、新材料层出不穷，而教材中理论知识的更新速度相对较慢。为了解决理论知识相对陈旧，一定程度上与行业发展现状脱轨的问题，专业课教师应以学生为中心，以课程目标达成为导向，对课程内容进行更新换代，即优化知识结构，去除过于陈旧的知识点，增加紧跟学科前沿、产业和技术最新发展的交叉性、研讨类课程模块。新的课程内容包括基础理论、实用技术、管理评估、监测预报、环境保护、智慧水利、行业发展、学科前沿等，融入了新规范、新标准、新技术、新工艺[4]，弥补了传统教学内容知识结构过于单一、陈旧的问题，提高了学生的工程问题分析能力与工程素养。

（二）创新教学模式

1.实践出真知，构建“五位一体”实践教学体系

专业课教师调整传统教学中重理论、轻实践的教学模式，改变仅以课内实验作为衡量学生工程实践能力的考核标准，结合课程注重实用性的特点，构建了课内实验、虚拟仿真、课程设计、课程实习和毕业设计紧密结合的“五位一体”实践教学体系。

课内实验：开设了4 个综合性实验，提升学生文献检索、创新思维、独立分析和解决问题、整合知识结构的能力。

虚拟仿真：结合水利工程行业最新技术、一线工程案例和企业需求，借助现代信息化教学手段，建立虚拟仿真实验室，使教学情境更加接近现实工作现场。学生可在虚拟情境中自主操作，有利于提高学习兴趣，促进工程实践能力的提升。

课程设计：以典型水利枢纽为设计选题，调整设计参数。学生2 人为一组，自主选择擅长的设计类型，增强主观能动性，充分体现“以学生为中心”。设计过程中，要求学生查阅最新规范，了解与设计题目相关的学科前沿和研究动态，鼓励创新。考核方式为学生汇报自己的设计方案，提交计算书与设计图纸，有利于锻炼学生的设计与表达能力。

课程实习：依托认识实习与生产实习，进一步消化课程内容。在实习过程中加强监管，注重培养学生的规则与责任意识。多样化考核实习效果，充分激发学生的主观能动性，培养学生将理论和实践相结合的能力。

毕业设计：毕业设计阶段重点培养学生对整个水利枢纽的规划、设计，以及编写设计说明书、绘制工程图的能力，有利于充分激发学生的创新思维，促进其个性发展，创作出独一无二、极具创新性的设计作品[5]。

2.秉承工程认证理念，将专业课教育融入学生培养全过程

教学工作服务人才培养全过程，从新生入学开始，相关课程教师进行集体备课，强化专业基础课程在专业课程中的综合应用，保证教学内容的连贯性与互通性。关注学生不同学习阶段的认知水平，不断提升学生解决复杂工程问题的能力。

第一学期：通过“水利工程专业概论”等课程，教师讲述水利工程学科与行业发展的历程与辉煌成就，辅以介绍典型工程案例，增强学生对本专业的认同感。

第二学期：通过“计算机辅助设计”等课程，学生掌握水利工程的工具——CAD 制图，尝试用专业工具与语言表达专业知识。

第三学期：掌握“三大力学”基础知识，计算水工建筑物的强度和稳定性，为水工建筑物的初步设计打下理论基础。

第四学期：完成“工程地质及水文地质”“测量学”等专业课程的基础知识学习，为水工建筑物的初步设计“热身”。

第五学期：掌握“水资源及利用”“水工程法规”“水利工程概预算”等专业课程的基础知识，为水工建筑物的设计提供保障与依据。

第六学期：完成“水工建筑物”课程的学习，与此同时，分组开展为期2 周的课程设计，全面检测学生对该课程教学目标的达成情况。

第七学期：通过掌握“水利工程经济”课程知识，能够从经济的角度对水利工程建设方案进行比选，优化水工建筑物选型，为设计出安全与经济并重的建筑物体型与尺寸服务。

第八学期：学生在指导教师的引导下，开展毕业设计，完成计算书，并用图纸表达设计方案。全方位检测学生的专业知识水平、绘图水平、独立解决复杂工程问题的能力。

（三）丰富教学过程

1.增设以工程实例为载体的思政案例，打造思想政治教育“4+1”新模式

紧密围绕专业培养目标。学生不仅需要有扎实的专业知识和职业技能，更需要具备良好的工匠精神、道德情操和职业操守等[6]。因此，教师结合课程特点，借助多种形式向学生潜移默化地传递思政元素，把“三全育人”融入专业课程教育，分设了培养兵团精神、工匠精神、职业素养与生态文明理念4 个主题模块，主设一个培养爱国主义精神总目标，打造了思想政治教育“4+1”新模式，进而着力培养具有较高的科学素养、社会责任感，能够在工程实践中正确理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任的社会主义合格建设者和可靠接班人。具体内容如下。

兵团精神主题：《取水枢纽》章节中关于渠系建筑物部分，融入新疆生产建设兵团的水利史——修建和平渠，使学生感悟在当时恶劣的环境下，兵团人在戈壁滩上开良田、建新城，将青春热血洒在天山南北的亘古荒原上，形成了“热爱祖国、无私奉献、艰苦创业、开拓进取”的兵团精神，同时，引导学生思考“当时的兵团人经历了什么样的奋斗历程”“作为新时代的大学生，应该如何传承并发扬兵团精神”[7]。

工匠精神主题：《岩基上的重力坝》章节中对于溢流坝面和非溢流坝面的剖面设计部分，强调合理的体型对于水利工程正常运行的重要性，在不断的优化设计中融入敬业、精益、专注、创新等工匠精神的基本内涵。

职业素养主题：《土石坝》章节中关于工程运行与管理部分，融入工程案例——两河口水利工程，使学生清楚地了解土石坝的修建过程，以及专业技术人员在面临自然环境恶劣、地质条件复杂、海拔高、高边坡群、交通条件极差等难题时，表现出的职业技能、职业行为与职业意识，培养学生的职业素养。

生态文明理念主题：《拱坝》章节中关于泄洪消能时不可避免地出现“雾化”现象部分，辩证地分析水利工程建设的利弊关系，介绍环境水利工程，引导学生在以后的工作岗位上，应遵循生态保护原则，边保护边建设，即将水利工程建设与生态环境保护相结合，循环再生综合利用，共生互补，协调发展。

爱国主义精神：在全阶段教学过程中，教师引入实际工程案例，从古代的大禹治水、京杭大运河、都江堰等工程[8]，到近年来的南水北调与三峡水利工程，再到在建的两河口等大型水利工程，无一不体现出古代劳动人民的智慧结晶、当代人的创新与责任，引导学生感受水利强国的魅力与风采，增强学生的民族自信心与自豪感。

2.丰富过程性考核，多维度评价学习成果

调整、丰富“水工建筑物”课程的考核方式，多维度、多方式、全面、客观地评价学生对课程目标的达成度。具体方式与占比分别为工程汇报（10%）、思政报告（5%）、课内实验（10%）、虚拟仿真（10%）、课程作业（15%）与课程考试（50%）。其中，思政报告对应该课程的“价值目标”，工程汇报、课内实验与虚拟仿真对应“能力目标”，课程作业与课程考试对应“知识目标”。

工程汇报：学生自由组队，5 人一组，选择典型的水利工程，分别从工程名称、工程等级、地理位置、枢纽布置、建筑物组成、工程效益、创新与难题等方面展开汇报。汇报时小组成员全员参与，表明每个学生在团队中的分工与贡献，考查学生个人表达能力及与团队沟通能力。每组汇报时间为15 min。

思政报告：授课过程中，教师充分挖掘思政元素，结合具体工程案例，或展现水利强国魅力，或熏陶兵团精神，或遵守职业规范，或体现工匠精神，增强学生的民族自信心与自豪感。学生可围绕“水利工程与兵团精神”“水利工程与工匠精神”“水利工程与职业素养”“水利工程与生态文明理念”4 个主题中的一个，通过查阅文献资料，撰写思政报告。

课内实验：开设三级水利枢纽模型参观与分解实验，使学生了解水工建筑物组成与作用；开展重力坝应力分析实验，使学生了解混凝土在重力坝不同部位的应力分布，学会根据规范给定的应力控制标准进行强度校核；开展泄水建筑物消能及下游河道冲刷影响实验，使学生了解水利工程中常用的消能防冲措施；开展多功能渗流实验，使学生了解土石坝、水闸等土基上的水工建筑物的坝（闸）基渗流过程，探索提高防渗稳定性的工程措施。

虚拟仿真：依托虚拟仿真实验室，使学生借助虚拟仿真技术，开设“重力坝”“心墙土石坝”“面板堆石坝”“正槽溢洪道”“水闸”“水工隧洞”“梁式渡槽”“抽水蓄能电站”8大模块。通过三维呈现各类水工建筑的结构、作用与工作原理，再现实际工程现场。学生在操作中熟悉相关理论知识在社会生产中的具体运用，增强对实际工程的了解，理论联系实际，使课堂教学和实际工程联系得更加紧密。

五、结束语

经过教学改革与创新，学生积极参与各类科技竞赛并取得了丰硕的成果，工程实践能力与职业素养得到了提升，专业认同感与归属感增强，行业就业率不断提升。教学改革进一步适应了水利工程行业发展的新需求，培养了一批在水利工程及相关领域从事工程勘测、规划、设计、施工、管理和研究等方面工作的具有较高的科学素养、社会责任感的创新型、应用型卓越人才。