基于应用型人才培养的水工建筑物综合设计性

摘要：本文分析了基于应用型人才培养的水工建筑物综合设计性实践教学中存在的问题，探讨了水工建筑物综合设计性实践教学的改革模式，从教学内容、更新综合设计性实践教学资源、充分利用现行计算软件及采用水利工程真实项目导向任务驱动教学等方面系统地研究了水工建筑物综合设计性实践教学模式，效果较好。

关键词：水工建筑物；综合设计性实践教学；教学模式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）35-0148-02

水工建筑物是指水利工程中为了调控水流、防治水害、开发利用水资源而采用的单个或若干个不同作用、不同类型的建筑物，是实现各项水利工程目标的重要组成部分。水工建筑物是水利水电工程、农业水利工程等水利类专业的一门专业必修课[1，2]，是一门综合性和实践性很强的长学时课程，涉及水力学、水文学、水利管理、工程力学、土力学、岩石力学、工程地质、工程结构、水利工程施工、建筑材料、水利勘测及水利规划等许多学科领域。

水工建筑物是一门重要的专业基础课，每个学校根据自己的定位对课程提出不同的教学要求[3，4]。水工建筑物综合设计性实践是基于理论课程教学之后，为锻炼学生综合运用所学的理论知识而为学生提供的一个实践平台。在进行《水工建筑物》综合设计性实践教学时，一方面注重于新材料、新方法的结果，另一方面结合天津农学院的定位——培养应用型人才进行改革。论文是基于上述两个方面开发《水工建筑物》综合设计性实践教学资源，期望通过教学改革，提高该课程的教学效果，提高学生对《水工建筑物》课程的兴趣，使学生真正学到不同水工建筑物的设计原理、计算方法和设计方法，为今后从事水利工程及水工建筑物的设计、施工及运行管理等工作奠定良好的基础。

一、应用型人才培养对水利专业人才的要求

根据我校的办学定位，结合水利专业的实际情况，水利专业目标定位为培养应用型工程人才。坚持以技术应用型人才培养为根本，改革教学内容、教学方法、教学手段，突出特色、规范管理，努力提高人才培养质量。注重增强学生的“实践能力、创造能力和就业能力、创业能力”四种能力的培养，将学生培养成“懂技术、能管理”的“卓越工程师”。我校水利专业毕业生就业后主要从事中小型水库工程、农田水利工程、农村饮水安全工程等的施工、设计及管理工作，因此对水利专业要求掌握的知识包括中小型水工建筑物的初步设计、力学计算、工程量计算、读图等能力，通过对学生实践能力的培养，实现从学校到用人单位的零过渡。

二、目前教学模式存在的问题

水工建筑物综合设计性实践涉及的知识面非常广，基本上涵盖了学生之前学过的所有专业基础课的知识，而对于学生来说，要把所学的专业知识进行综合运用，并不像以往上课那样，根据已知条件再利用恰当的公式就能直接计算得到最终的结果，这和做一般的练习题是不一样的。因此，大多数的学生不清楚应该从哪儿入手，更没有没有清晰的设计思路。另外，学生在进行计算时，往往计算过程很少出错，但是因为他们是初次接触设计，对某些参数的选择不太确定，因为设计条件不同，选择的参数也会不同，若参数选择的不合理，可能会导致建筑物的运行不安全，致使工程失败。在进行溢流重力坝设计时，溢流孔口的大小与下泄流量有关，开敞式溢流孔口与胸墙式溢流孔口的下泄流量公式有所不同，流量系数也不同，学生在计算过程中容易忽略两者的不同之处，而使计算结果产生偏差，引起泄流量不能满足设计要求。

水工建筑物大都位于深山峡谷，内部结构及工作条件复杂，加上新技术、新材料、新理论及新的计算方法等不断应用与工程实践及工程设计过程中，综合设计性实践教学的目的是加强学生的实践能力，将所学知识综合应用到工程实践，但目前综合设计性实践教学所用的计算手段还是通过Excel等一般计算工具，与目前设计院的计算软件存在差距，另外，综合设计性实践教学基本资料也年代久远，急需更新。本项目通过对《水工建筑物》课程资源进行开发，引进计算软件、更新基本资料，使教学资源更接近目前水利工程设计院的实际情况，缩小课堂教学和工程实践的距离，使学生毕业后能将所学知识更好地应用于工程实践。

三、水工建筑物综合设计性实践教学改革模式

1.教学内容的改革。水工建筑物综合设计性实践是在学生学完水工建筑物这门课程之后，为了让学生更好地综合运用所学的理论知识而开展的一个实践教学活动。因此在综合设计性实践之前，先给学生系统地、完整地讲解一下关于水工建筑物综合性设计的思路及其注意事项，每一块知识点是什么，我们从哪里能够获得，这样即使学生在计算时，忘了某一块怎么设计，他们也有思路或方向知道从哪来来查到知识点，从而指导学生设计。学生的设计思路就比较清晰，设计计算时方向感明确，针对不同的条件选择参数时，也能够通过查找正确的资料来合理地确定参数了。

2.更新综合设计性实践教学资源。目前，水工建筑物综合设计性实践教学资源较为单一，以重力坝居多，可以结合实际水利工程项目，更新综合设计性实践教学资源。如通过综合设计性实践教学资源开发，建立重力坝、土石坝、水闸等多种建筑物设计资源。与设计单位加强联系，将新建的水利工程设计开发成实践教学资源，更新实践教学资源库，加强学生实践训练，实现学生从学校到用人单位的零过渡。

3.充分利用现行计算软件教学。“水工建筑物”教学内容多、计算量大，很多问题靠手工计算解决不了，教学过程中可通过大型计算软件教学建立仿真模型，直观显示建筑物在荷载作用下结构变形状态、破坏过程，使学生直观地认识水工建筑物，提高学习的积极性。另外当今社会要求学生具有广泛的适应性，能够随着形势的变化，不断自我更新，自我发展；能够运用现代统计分析手段，高效率地解决实际问题。因此，首先应把增强学生分析和解决实际问题的能力和自我更新、自我发展的能力放在首位，以增强学生的适应性。如果学生在校学习期间没有掌握科学的学习和思维方法，日后就很难适应社会发展的需要，难以具备创造性的应用能力。其次，要求学生既掌握专业知识，又掌握计算机及统计软件知识。要能利用现代化手段收集、整理、分析统计资料，特别是能利用计算机进行数据处理、分析和决策咨询，具有定量与定性的综合分析能力。在新的教学目标下，教材内容要侧重基本技能和方法的训练，要与计算机应用相结合。现代统计分析已在很大程度上依赖于计算机及软件，与以往传统的统计分析只能进行简单的数据处理有着本质的区别，教学实践中笔者强调将计算内容与现行计算软件结合起来，使上课、上机一体化。通过计算机实现数据整理和分析任务，既提高了学生运用统计方法分析和解决问题的能力，又减轻了学生的计算负担。

因此为增强学生的计算能力，以及毕业后能尽快在工作单位上手工作，我院购买了《水工建筑物》设计常用的计算软件，在平时单个水工建筑物设计及计算过程中进行也可以使用，学生利用现行计算软件，可以大大减小计算工作量，为今后工作特别是从事设计工作打下良好基础。

4.采用水利工程真实项目导向任务驱动教学的实践教学模式。将水利工程的实际项目重新整合，以工程项目为载体，针对中小型水利工程设计岗位，学生分为不同的设计小组，设计小组的课程设计题目可以是不同的水工建筑物，也可以是相同水工建筑物的不同情景，设计小组中每位同学承担的任务不同，模拟不同的工作岗位。

第一步，任务布置。为使学生更好地理解实践内容，由指导教师利用课堂安排1～2个课时用于讲解设计资料，介绍完成该项设计需要的基本知识、参考书籍及规范，进一步强调规范的重要性。

第二步，答疑解惑。对照设计任务，学生小组自行组织讨论解决方案，由小组设计负责人提出问题向指导老师请教。指导教师针对设计任务提出引导性问题，由学生小组解答，修订设计方案。

第三步，明确设计的内容、步骤与方法。通过讨论使学生进一步明确设计的内容、步骤与方法。学生根据已有的设计资料，查阅相关设计规范，以小组为单位进行设计，小组内互相帮解决问题。

第四步，汇报成果。汇报采用PPT形式进行，学生设计负责人将本组设计方案、计算方法及步骤、计算成果、设计图纸等进行汇报，并答辩，指导教师作为验收人。

第五步，评价及成绩给定。指导教师根据答辩情况及设计情况对学生的设计进行分析评定。根据学生在设计过程中存在的问题进行总结分析，提高学生的设计能力。

通过以上5个步骤，使学生对小型水利工程的初步设计过程有深刻认识，掌握初步设计过程中的计算方法、步骤及内容，掌握水工建筑物图纸的绘制，实现学生从学校到用人单位的零过渡。

四、总结语

通过对水工建筑物综合设计性实践教学的改革和实践，取得了较好的效果。通过更新水工建筑物综合设计性实践教学资料，使学生学会使用基本水工建筑物计算软件，缩小课堂教学和工程实践的距离，使学生毕业后能将所学知识更好地应用于工程实践。学生对综合理解运用专业基础理论更灵活了，水利人才培养质量得到明显提升。

参考文献：

[1]周阳，刘建军，姜海波，等.浅谈《水工建筑物》课程设计常见问题[J].科教论坛，2013，（1）：145.

[2]万玉文，方崇.基于广西水利人才需求的《水工建筑物》课程改革和实践[J].高教论坛，2012，（7）：61-63.

[3]曹邱林.“水工建筑物”课程教学模式研究[J].课程教材改革，2012，65（7）：137-138.

[4]韩翠莲.以高素质技能型人才为目标的水工建筑物课程教学改革探索[J].科技创新导报，2013，（28）：111-112.

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