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1前言
建國以來，福建省進行了大規(guī)模的水利水電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。截止2007年末，福建省已建成的以防洪、灌溉為主的水庫2948座，水閘3724座，有效灌溉面積952.91千公頃，機電排灌面積153.21千公頃，水利工程供水總量157.56億m3，農(nóng)村小水電總裝機632.4萬千瓦，修建圍墾灘涂造地128.58萬畝，江海堤防5825.68km[1]；截止2008年8月，全省水電總裝機達1025萬千瓦[2]，占全省電源總裝機2502萬千瓦的40.7%。
建國以后頭30年，即上世紀50年代初到70年代末，福建大興水利基本建設(shè)，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，同時大辦小水電，這個階段的生產(chǎn)力水平較低，施工設(shè)備簡陋，主要靠人海戰(zhàn)術(shù)，水利工程施工技術(shù)落后。改革開放以后，特別是“七五”到“九五”期間，福建省迎來水利水電建設(shè)的高峰，全省集中力量構(gòu)建防災(zāi)減災(zāi)五大防御體系，完成了千公里海堤、千公里江堤、千座險庫除險加固，建成了大批水利水電工程。近30年來，福建廣泛推廣和應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備，所以水利工程施工技術(shù)得到長足的發(fā)展，已逐步形成比較完整的技術(shù)體系，在筑壩技術(shù)、堤防與圍墾工程施工技術(shù)、深軟基礎(chǔ)處理技術(shù)、地下工程施工技術(shù)、土工合成材料的應(yīng)用技術(shù)、水利工程除險加固、機電與金屬結(jié)構(gòu)制造安裝技術(shù)、工程施工組織與管理等均提高到一個新的水平，砌石壩、碾壓混凝土壩等施工技術(shù)均在國內(nèi)處較高水平，貧膠凝粗粒料筑壩新技術(shù)在施工圍堰中的應(yīng)用為國內(nèi)首創(chuàng)[3]。
2我國水利工程施工學科發(fā)展現(xiàn)狀與目標
2.1 我國水利工程施工學科發(fā)展現(xiàn)狀
2.1.1 導(dǎo)截流工程。我國導(dǎo)流工程在規(guī)劃、設(shè)計、科研、施工方面已處于國際先進水平。三峽工程三期碾壓混凝土圍堰最高124m，總方量168萬m3，月澆筑強度達47.6萬m3，建成后蓄水總庫容達147億m3，堪稱世界之最[4]。
2.1.2 地下工程。隨著我國一大批大型水電站、長距離跨流域調(diào)水工程的建設(shè)，我國地下工程的開挖技術(shù)、長隧洞掘進機開挖技術(shù)和極軟巖中的長隧洞施工技術(shù)在理論和實踐方面均有很大發(fā)展與突破，其施工技術(shù)水平和科技成果均進入世界先進水平，某些領(lǐng)域已處世界領(lǐng)先地位。溪洛渡水電站地下廠房斷面尺寸為444.0m×31.8m×76.0m(長×寬×高)，總開挖量為500萬m3，是當今世界上最大的地下洞庫之一。
2.1.3 土石方（壩）工程。自20世紀90年代，我國土石壩工程建設(shè)就呈現(xiàn)出很快的發(fā)展態(tài)勢，進入21世紀后建設(shè)步伐明顯加快。在建的清江水布埡混凝土面板堆石壩壩高233.0m，是世界上最高的混凝土面板堆石壩，擬建世紀第二高的礫石土心墻壩，在科研、設(shè)計、施工、監(jiān)測等方面均積累了許多成熟的經(jīng)驗。
2.1.4 混凝土工程。通過三峽、小浪底、二灘和萬家寨等工程實踐，在混凝土骨料、外加劑、補償收縮混凝土、抗沖磨蝕混凝土、塔帶機混凝土筑壩等方面，技術(shù)上取得創(chuàng)新性的突破，形成了較系統(tǒng)的理論、技術(shù)專著和技術(shù)標準。經(jīng)過近20年的研究和實踐，我國碾壓混凝土筑壩技術(shù)已達世界先進水平，在某些領(lǐng)域已處國際領(lǐng)先地位。
2.1.5 地基與基礎(chǔ)工程。我國水利水電建設(shè)地基與基礎(chǔ)工程技術(shù)水平總體上已達到或接近世界先進水平，但在一些重要方面與發(fā)達國家甚至國內(nèi)其他行業(yè)相比還有差距，這是我們今后努力的方向。主要包括：各種地基的基礎(chǔ)處理的基礎(chǔ)工程工法都要向“更高、更難、更好、更快”的方向發(fā)展；應(yīng)加強理論研究，爭取在地基與基礎(chǔ)工程理論上取得突破性成果；大力研制開發(fā)先進的地基處理和基礎(chǔ)工程機械，提高施工的機械化和自動化水平；努力開發(fā)新的工藝方法，降低物耗，提高生產(chǎn)效率；注重施工環(huán)保問題等。
* 第一執(zhí)筆人：曾金水，福建省水利學會施工專委會副主任，福建省水利水電工程局有限公司副總經(jīng)理兼總工程師，教授級高工。
2.1.6 施工組織設(shè)計。大規(guī)模的水利建設(shè)實踐，極大地提升我國的施工組織設(shè)計水平，現(xiàn)在的施工組織設(shè)計正朝著數(shù)字化、可視化、仿真化方向發(fā)展，數(shù)字化設(shè)計和可視化施工管理也將廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場施工。
2.1.7 施工管理。目前我國已全面實現(xiàn)項目法人責任制、招標投標制、建設(shè)監(jiān)理制和合同管理制；水利水電工程質(zhì)量逐步提高，質(zhì)量管理系統(tǒng)有一定的發(fā)展；水利水電工程的安全管理實現(xiàn)企業(yè)負責、行業(yè)管理、國家和群眾監(jiān)督的施工安全管理體系。但與國外發(fā)達國家相比，我國工程施工管理水平還有一定的差距。
2.2 我國水利工程施工學科發(fā)展目標
我國水利工程施工學科的發(fā)展目標是：提高我國整體施工技術(shù)和管理水平，開展和倡導(dǎo)水利工程施工技術(shù)、工藝、處理措施以及施工設(shè)備的研究，促進水利工程施工新技術(shù)、新工藝和新材料在本行業(yè)的推廣和應(yīng)用，加強施工管理體制方面的研究，依靠科技進步，實現(xiàn)施工技術(shù)和管理體制的創(chuàng)新，促進我國水利工程施工技術(shù)的發(fā)展。
3福建水利工程施工學科發(fā)展現(xiàn)狀與主要成就
3.1 導(dǎo)截流工程
3.1.1 圍堰工程。上世紀70年代以前，古田溪梯級、安砂等工程的施工圍堰采用填石木籠圍堰，上部采用漿砌石或混凝土混合結(jié)構(gòu)允許汛期過水。上世紀80年代，水東水電站采用低流態(tài)高摻粉煤灰的混凝土拱圍堰；水口二期圍堰采用心墻式土石圍堰，堰體防滲采用塑性混凝土防滲墻和土工膜，水口三期圍堰采用碾壓混凝土新技術(shù)。進入新世紀以來，圍堰防滲技術(shù)又有新發(fā)展，金雞攔河閘重建工程采用沖灌袋護坡的吹砂圍堰，堰體采用高壓擺噴防滲技術(shù)；尤溪街面下游量水堰（堰高13.54m，總方量0.42萬m3），以及寧德洪口大壩的上游圍堰（堰高35.5m，總方量3.2萬m3）采用貧膠凝粗粒料筑壩新技術(shù)填筑施工圍堰，成功建成中國第一座高35.5m的貧膠凝粗粒料主圍堰，圍堰建成后經(jīng)受50年一遇超標洪水考驗（Q=5400m3/s，水位超壩頂8m），圍堰運行正常,安全可靠[5]。貧膠粗粒料筑壩新技術(shù)的研究，獲2005年度福建省水利科學技術(shù)一等獎。
3.1.2 大江截流工程。早在上世紀70年代，施工能力低，處于半機械化狀態(tài)下，我省在九龍江北溪引水橋閘施工中截流設(shè)計流量為1660 m3／s，采用民船拋投條石及填筑砂堤圍堰閉氣的方法截流，截流堵口時，流量1200 m3／s、龍口水位差1.33 m、流速4.88 m3/ s，斷流一舉成功，在當時是一大壯舉。進入80年代，隨著機械化水平的不斷提高，我省的截流施工技術(shù)也隨之提高。1989年9月，水口水電站二期圍堰截流，設(shè)計截流量為1620 m3/ s，采用單戧堤雙向進占立堵法，最高拋投強度為3158 m3/h，順利實現(xiàn)閩江干流大江截流[6]。
3.1.3 圍墾工程堵口截流。長樂外文武圍墾工程堵口段處于開敞式海域，風浪大、水流急、潮差大，為解決粉細沙地基、大水位差、大庫容量、高速急流、深水條件下的堵口閉氣難題，改變過去貫用的山土閉氣方法，采用充灌袋吹填沙技術(shù)應(yīng)用于堵口截流閉氣，同時比傳統(tǒng)的堵口閉氣方案縮短了施工工期45天。充灌袋吹填砂堵口截流閉氣新技術(shù)應(yīng)用，獲2003年度福建省水利科學技術(shù)三等獎。
3.2 地下工程
3.2.1 地下廠房。21世紀以來，福建先后建成了棉花灘、周寧、街面等大型水電站的地下廠房。采用了巖壁吊車梁、系統(tǒng)噴錨支護等新技術(shù)。棉花灘水電站地下廠房主要洞室尺寸為：主廠房129.5m×21.9m×52.08m(長×寬×高) ，主變室137m×16m×20.1m，尾水調(diào)壓室87.3m×12.0m×50m，采用預(yù)裂爆破技術(shù)進行開挖，施工質(zhì)量好、速度快(主廠房開挖只用16.5個月時間，創(chuàng)當時同類規(guī)模主廠房開挖的國內(nèi)記錄)。
3.2.2 水工隧洞、豎井。福州市第二水源供水工程跨流域引水隧洞控制段，單頭掘進長度達3.7km，是國內(nèi)罕見的小洞徑超長隧洞，工期緊、強度高、難度大。因有效解決了供氣、光面爆破、通風排煙、排水、洞內(nèi)高壓送電、循環(huán)進尺等一系列技術(shù)難題，如采用水幕降塵和多級串接的混合式長柔性管通風技術(shù)，成功解決了超長單頭掘進隧洞的通風排煙技術(shù)難題，在單頭掘進長度3.5km時，月進尺仍達到150m，創(chuàng)造了國內(nèi)同規(guī)模工程的施工記錄，超長隧洞高強度施工技術(shù)研究獲2004年度福建省科學技術(shù)三等獎。穆陽溪梯級周寧水電站，是一個高水頭（最大水頭437.2m）、高豎井（高453.25m）、長隧洞（長12.352km）、深埋式地下廠房洞室群，地下工程施工難度大，其中豎井總高453.25m，為國內(nèi)已建同類工程之最[7]，豎井開挖采用LM-200型反井鉆機進行反導(dǎo)井施工技術(shù)，簡化了施工工藝，掘進快、施工安全、開挖質(zhì)量好。
3.3 土石方（壩）工程
3.3.1 吹砂筑堤。福建省在千公里海堤、千公里江堤及圍墾工程的建設(shè)中，在天然砂豐富的個別地段，采用吹砂筑堤技術(shù)，就地取材，成本低、速度快，又起到疏浚河道的效果。如桔園洲防洪堤、龍洲防洪堤等工程均采用吹砂筑堤技術(shù)。
3.2.2 土石壩施工。上世紀50年代到80年代，福建省修建的各類大壩中，碾壓式土石壩的數(shù)量最多，以灌溉為主的土石壩數(shù)量超過1900座，主要有均質(zhì)土壩、土石混合壩。土石混合壩的代表作為1973年建成的山美水庫，壩高76.5m，庫容6.56億m3，大壩填筑量為160萬m3，因機械化水平低，主要靠人海戰(zhàn)術(shù)，施工高峰期總?cè)藬?shù)達2萬多人，經(jīng)歷3年9個月建成。
3.3.3 混凝土面板堆石壩施工?；炷撩姘宥咽瘔危–FRD）是當今世界上壩工發(fā)展的主流之一。“八五”以來，福建省已建和在建的面板堆石壩共有7座，壩高超過100m的有3座，其中街面大壩的堆石體330萬m3，最大壩高126m，大壩填筑工期僅用16個月[8]，最高月填筑量達42萬m3?；炷撩姘宸懒鸭夹g(shù)是混凝土面板堆石壩的關(guān)鍵技術(shù)， 1995年萬安溪的混凝土面板防裂技術(shù)獲水利部科技進步二等獎，經(jīng)專家鑒定處當時國內(nèi)的最高水平。結(jié)合芹山水電站混凝土面板堆石壩建設(shè)，福建省成功研究應(yīng)用了新型復(fù)合GB銅止水結(jié)構(gòu)，取得了良好的效果，總體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平，獲得2001年度福建省科技進步二等獎。
3.4 混凝土工程
3.4.1砂石料生產(chǎn)
（1）天然砂石料生產(chǎn)。我省大中型水電站多數(shù)使用天然砂石料，經(jīng)篩分加工成級配料，如水口、洪口、沙溪口、水東、高砂等。毛料開采采用大斗容挖掘機，配大噸位自卸車運輸，或采用具有較高生產(chǎn)能力的采砂船配自航式駁船運輸。如沙溪口水電站所需砂石料采用全盤機械化，設(shè)計砂石料系統(tǒng)生產(chǎn)能力為360 t／h，可滿足混凝土月澆筑量5.5萬m3,的要求。水口水電站砂石系統(tǒng)的設(shè)計生產(chǎn)能力為750 t／h，可滿足高峰期月澆筑混凝土12.4萬m3的需要。
（2）人工砂石料生產(chǎn)。我省人工砂普遍采用干制法生產(chǎn)，大型工程（如棉花灘）采用巴馬克破碎機(B-9000) 制砂，如坑口、涌溪三級電站也采用干制法生產(chǎn)人工砂。人工碎石生產(chǎn)系統(tǒng)普遍采用PEF600×900顎式破碎機初碎、PEF400×600顎式破碎機中碎，然后用篩分機篩分成不同粒徑的骨科，生產(chǎn)能力根據(jù)工程需要進行配置。如棉花灘水電站大壩混凝土工程量為611550 m3 ，根據(jù)混凝土月高峰澆筑強度為6.0萬m3的需要,選擇生產(chǎn)能力為500 t／h的破碎篩分系統(tǒng)。
3.4.2模板工程
我省混凝土壩施工的模板技術(shù)，在近20年有較快的發(fā)展，鋼模板、竹木膠合板已大量取代木模板，模板的型式也大量采用大型組合模板、滑升模板、翻升模板、懸臂模板及預(yù)制混凝土模板等。如水口水電站大規(guī)模采用輕型組合鋼模板，鋼模板立模率達95%以上，廣泛采用2.3m×3.0 m的懸臂模板,這種模板使用次數(shù)可達50次以上，每塊模板吊裝只配4～5人，僅10 min可完成拆裝工序，施工工效高，經(jīng)濟效益顯著，而且混凝土表面整齊美觀。棉花灘碾壓混凝土壩施工中，采用斜面可調(diào)式翻升鋼模板，不但解決連續(xù)澆筑、快速上升的問題，還具有懸臂、可微調(diào)傾角、翻升、裝飾等功能，取得較好的效果。
3.4.3混凝土澆筑
（1）混凝土施工機械化水平。近十幾年來，我省大中型水電工程普遍采用先進的混凝土拌和設(shè)備和與之相配套的混凝土運輸、澆筑設(shè)備、使混凝土施工達到較高的機械化水平。如水口水電站采用3座自動化混凝土拌和樓（其生產(chǎn)能力分別為150 m3／h、300 m3／h、112.5 m3／h）, 混凝土運輸采用2臺起重量為30T平移式纜機配9m3蓄能式混凝土罐(主要用于大壩)及一臺起重量20T平移式纜機配6m3蓄能式混凝土罐(主要用于廠房子)，采用CAT38LCP65HP和D31P63平倉機，五棒高頻振搗機等配套設(shè)備，實現(xiàn)了綜合配套機械化作業(yè)，創(chuàng)造月澆筑混凝土量12.4萬m3、年澆筑混凝土量118萬m3的較好水平, 工程質(zhì)量達我國上世紀90年代建設(shè)的5個百萬千瓦級大型水電站的最好水平。
（2） “雙摻”技術(shù)。
① 混凝土的摻合料。壩體混凝土摻粉煤灰，可大量節(jié)約水泥，改善混凝土和易性，增強混凝土密實性，降低混凝土絕熱溫升，提高抗裂性能等。自1978年以來，我省在大中型水電站施工中大力推廣摻粉煤灰，在常態(tài)混凝土中的摻灰率一般為20%～30%，個別工程如南一水庫大壩常規(guī)混凝土中摻灰率達30%～40%；在碾壓混凝土中摻灰率達50%～70%，其中：坑口大壩R90100碾壓混凝土的摻灰率達57.1%，棉花灘大壩R180100碾壓混凝土的摻灰率達64.7%。
② 混凝土的外加劑。壩體混凝土摻不同類型的外加劑是改善混凝土質(zhì)量和性能、節(jié)約水泥用量和降低成本的有效措施，我省不論是常規(guī)混凝土壩還是碾壓混凝土壩都根據(jù)不同工程項目的不同要求，普遍采用合適的外加劑，如減水劑、緩凝劑、防裂膨脹劑、脫模劑、泵送劑等。
3.4.4碾壓混凝土筑壩
福建的碾壓混凝土筑壩技術(shù)行動早、推廣快、技術(shù)領(lǐng)先，經(jīng)過20多年大膽的研究和實踐，福建碾壓混凝土壩的施工，已形成了較成熟的技術(shù)體系，從砂石料生產(chǎn)到碾壓混凝土配料、拌和、入倉方式、碾壓、倉面養(yǎng)護，已形成配套技術(shù)，在國內(nèi)知名度較高。1986年，福建省建成全國第一座碾壓混凝土壩――大田坑口，采用高摻粉煤灰，全斷面輾壓，連續(xù)澆筑等工藝，從混凝土開盤算起只花6個月時間，建成一座高56.8m的大壩，在當時達國際先進水平, 1988年“福建坑口碾壓混凝土筑壩技術(shù)”榮獲“國家科技進步一等獎”，1990年“福建坑口碾壓混凝土壩施工工藝”榮獲“全國施工新技術(shù)優(yōu)秀項目”。2000年建成的永定棉花灘2003年榮獲“魯班獎”。
3.5 砌石壩工程
砌石壩，是采用膠結(jié)材料（主要指砂漿或混凝土），把單個的石塊砌筑聯(lián)結(jié)在一起而成的一種擋水建筑物。過去，砌石壩的膠結(jié)材料是水泥砂漿，采用人工插搗砌筑；20世紀60、70年代，在閩、浙兩省砌石壩率先采用一級配混凝土作為膠結(jié)材料，80年代推廣到二級配混凝土，并采用機械振搗。目前，福建省已建的壩高15m以上的各類砌石壩總數(shù)約600座，數(shù)量居全國之首[9]，其中砌石拱壩的數(shù)量最多，占砌石壩總數(shù)的70%以上，經(jīng)過幾十年的不斷探索與創(chuàng)新，福建省砌石壩設(shè)計與施工技術(shù)（特別是砌石拱壩）逐漸形成自己的特色，施工技術(shù)在國內(nèi)處領(lǐng)先地位。自1972年首次采用壩體自身防滲技術(shù)，成功建成仙游東溪砌石雙曲拱壩（壩高57m）以來，福建砌石拱壩的防滲方面一律不設(shè)混凝土防滲面板或心墻，只靠迎水面的深勾縫及砌石體自身防滲[10]。目前，福建已建成并投入使用的壩高大于80m的砌石拱壩有9座（其中黛溪最高，為96.3m），全部采用自身防滲技術(shù)，全部運行良好、不滲不漏。
3.6 地基與基礎(chǔ)
3.6.1 基礎(chǔ)灌漿。目前，我省已建壩高超百米大壩有7座，在各種復(fù)雜地基處理過程中，我省的基礎(chǔ)灌漿技術(shù)也得到快速的提高。我省鉆孔設(shè)備從70年代以后使用液壓式回轉(zhuǎn)鉆機到80年代小口徑鉆機，鉆具方面以合金及金剛石鉆頭取代鋼砂鉆頭，機械的自動化程度、工作效率和鉆孔質(zhì)量大為提高。灌漿機也不斷更新?lián)Q代，已能滿足高、中、低壓力的灌漿要求。灌材料主要有水泥、粘土及各種化學材料（如丙凝、聚脂、水玻璃等）。近十幾年來，灌漿方法主要采用小口徑鉆孔、自上而下分段灌漿法或孔口封閉法；高壓灌漿法；以及GIN灌漿法新技術(shù)；大工程已使用自動記錄儀，實現(xiàn)灌漿施工機械化、自動化。如水口水電站基礎(chǔ)灌漿采用小口徑鉆進，孔內(nèi)循環(huán)灌漿技術(shù)；雷公口（壩高86.3m）砌石拱壩巖基復(fù)雜，采用高壓帷幕與固結(jié)灌漿技術(shù)；街面面板壩址基采用GIN灌漿法[11]，解決址基斷層、裂隙發(fā)育，以及存在軟弱夾層的特殊地質(zhì)的防滲問題。
3.6.2 混凝土防滲墻。為解決堤壩基礎(chǔ)的防滲問題，近年來，福建采用了形式多樣的造墻的技術(shù) ，如采用沖擊及反循環(huán)鉆機配合抓斗造墻，射水法造墻，高噴（旋噴、定噴、擺噴）造墻，深層攪拌樁造墻等施工技術(shù)，采用剛?cè)嵝韵嘟Y(jié)合的新型防滲技術(shù)（即采用單管高壓旋噴防滲墻或射水法防滲墻和鋪土工膜防滲相結(jié)合的新型防滲技術(shù)）。其中最具福建特色的混凝土地下防滲墻施工技術(shù)是射水法造墻技術(shù)，該技術(shù)是福建水利水電科研院自行研制的，目前投入使用的為射水法“三代機”，可適用于純土質(zhì)、砂質(zhì)、砂土質(zhì)以及粒徑小于100mm的砂卵石地層，最大墻深可達30m。
3.6.3 深軟地基處理。福建省地處東南沿海地區(qū)，城市防洪工程及圍墾工程大都建在砂基及軟弱基礎(chǔ)上，隨著技術(shù)的發(fā)展，福建江海堤防的基礎(chǔ)處理，廣泛采用深攪法、爆破擠淤置換法、擠壓法、高噴法等方法；圍墾工程的深軟基礎(chǔ)處理，廣泛采用打設(shè)塑料排水板等土工合成材料應(yīng)用的新技術(shù)。如泉州晉江下游岸線整治的堤防工程建設(shè)過程中，根據(jù)不同地段的地質(zhì)條件，分別采用高壓旋噴樁、振沖碎石樁、沉管灌注樁、錨桿靜壓樁（大淮水閘軟基）對基礎(chǔ)進行處理。如過橋山和白水等大中型圍墾工程軟基處理中采用多項新技術(shù)，即海堤基礎(chǔ)水下插設(shè)塑料排水板；海堤基礎(chǔ)水下鋪設(shè)土工織物和加筋軟體排；實施海堤施工過程加荷監(jiān)測和控制，較好地解決了圍墾工程深軟基礎(chǔ)處理的技術(shù)難題，取得良好的效果，其中過橋山圍墾工程已被編錄“中國圍海工程”工程實例。圍墾工程深軟基礎(chǔ)處理應(yīng)用研究，獲2003年度福建省科學技術(shù)獎三等獎。
3.7 施工組織設(shè)計
福建省自1988年在水口工程引進項目管理軟件P3以來，在一些大中型水利水電工程項目中，逐步推廣應(yīng)用項目管理軟件，以優(yōu)化施工方案，提高了施工組織設(shè)計水平。目前福建省水利施工中應(yīng)用較多的還有夢龍項目管理系統(tǒng)、微軟的project等。網(wǎng)絡(luò)計劃的應(yīng)用實現(xiàn)了進度計劃、資源平衡、網(wǎng)絡(luò)繪圖、成本分析、項目跟蹤等全方位動態(tài)管理，能方便地進行工程網(wǎng)絡(luò)計劃的修改、調(diào)整和工程成本的控制、管理，大大提高大中型工程施工組織與施工管理水平。
3.8 施工管理
福建省水利工程施工質(zhì)量管理水平總體較高，上世紀70年代的華安水電站、80年代的池潭水電站、90年代的桑園水庫均獲水利部優(yōu)質(zhì)工程獎，萬安溪混凝土面板堆石壩及水口水電站工程的施工質(zhì)量均處國內(nèi)最好水平，2000年建成的永定棉花灘榮獲“魯班獎”。隨著中國加入WTO，福建省各水利施工單位陸續(xù)進行了ISO9001質(zhì)量管理體系的認證；進入新世紀，福建省水利水電工程局有限公司、中國水利水電第十六工程局有限公司等施工一級總承包單位，還進行職業(yè)健康安全管理體系、環(huán)境管理體系的認證，不斷提高工程施工質(zhì)量、安全、環(huán)境管理的總體水平。
4學科發(fā)展的目標與方向
4.1 學科發(fā)展的目標
福建水利工程施工學科的發(fā)展目標，應(yīng)以我國水利工程施工學科的發(fā)展目標為中心，根據(jù)福建省的具體情況，努力在“四新技術(shù)”的研究、推廣、應(yīng)用方面有新突破，提高我省水利工程施工技術(shù)和管理的整體水平。
4.2 學科發(fā)展的方向
根據(jù)福建水利工程施工學科發(fā)展在國內(nèi)所處的水平，結(jié)合福建省水利“十一五”科技專項規(guī)劃[12]，學科發(fā)展的方向是：
4.2.1 研究貧膠凝粗粒料筑壩新技術(shù)與新工藝。貧膠凝粗粒料壩是介于混凝土面板堆石壩(CFRD)和碾壓混凝土重力壩(RCC)之間的一種新壩型，具有廣闊的應(yīng)用前景。其顯著的特點是：膠凝材料用量少，對筑壩材料要求低，壩體和地基受力條件好，是一種環(huán)保性能、力學和大壩安全性能都很有競爭力的新筑壩技術(shù)。近年來，福建省分別在龍巖白沙大壩、寧德洪口大壩及尤溪街面大壩3個工程的圍堰施工中進行生產(chǎn)性試驗，已取得初步的技術(shù)成果，但該技術(shù)在大壩主體工程的應(yīng)用有待進一步研究。
4.2.2 研究長距跨流域調(diào)水工程關(guān)鍵技術(shù)。閩江“北水南調(diào)”工程長距離輸水、輸水防滲等方面關(guān)鍵施工技術(shù)問題的研究。
4.2.3 研究海堤堤身、堤基滲漏除險技術(shù)。根據(jù)福建省千公里海堤不同的地質(zhì)條件及堤身結(jié)構(gòu)特點，分析堤身滲漏病險原因，在總結(jié)海堤除險加固經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，研究提出適用我省不同類型海堤的可靠、實用的滲漏除險技術(shù)，建立我省海堤滲漏除險技術(shù)的標準化系列模式。
4.2.4 研究深軟淤泥海堤新堤型關(guān)鍵技術(shù)。針對深軟淤泥常規(guī)方法筑堤工期長、投資大、堤身變位大、抗風浪能力低等問題，研究一種全新的堤型，即施打兩道預(yù)制混凝土連續(xù)墻，墻頂設(shè)拉結(jié)梁，中央填充土料，形成抗風浪強、可快速施工的直立式墻中填土新堤型。重點研究新堤型受力機理、預(yù)制混凝土墻體結(jié)構(gòu)和施工方法等。
4.2.5 研究爆炸擠淤軟基處理技術(shù)應(yīng)用。爆炸法處理水下軟基技術(shù)在我省海堤、防波堤、護岸等水利工程中已陸續(xù)采用，研究爆炸擠淤法在圍墾工程軟基處理中的應(yīng)用，重點分析研究其適用條件、施工工藝、質(zhì)量檢測措施、工程造價等，以確保工程設(shè)計、施工順利進展。
4.2.6 研究砌石拱壩裂縫成因分析及處理技術(shù)。福建省石料豐富，砌石拱壩一直是我省經(jīng)濟實用的主流壩型，建設(shè)的數(shù)量多，壩高也不斷向百米級突破，但不少砌石拱壩出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，研究砌石拱壩裂縫成因、分布規(guī)律、對大壩安全運行的影響以及裂縫處理技術(shù)措施。
4.2.7 加強工法的開發(fā)創(chuàng)新。工法是以工程為對象，運用系統(tǒng)工程的原理，把先進技術(shù)和科學管理結(jié)合起來，經(jīng)過工程實踐形成的綜合配套的先進施工方法，服務(wù)對象是工程，核心是工藝，具有系統(tǒng)性、科學性、實用性，它不單純是施工技術(shù)，是企業(yè)管理與技術(shù)標準的重要組成部分。加強工法的開發(fā)創(chuàng)新，圍繞工程項目的核心工藝，針對關(guān)鍵技術(shù)，不斷革新施工方法，并搞好先進工法的推廣和應(yīng)用，以提高施工企業(yè)整體技術(shù)和管理水平 。
5存在問題與建議
5.1 存在問題
自建國以來，福建省在水利工程施工學科盡管取得了長足的發(fā)展，一些施工技術(shù)達到國內(nèi)較好水平，但與國內(nèi)其他的水利大省、建筑大省相比仍有較大的差距。具體表現(xiàn)在：
（1）水利工程施工自動化、信息化、智能化的水平較低；
（2）新型材料研究少，新型材料推廣與應(yīng)用技術(shù)落后；
（3）原創(chuàng)性新工藝的研究較少；
（4）水利工程施工質(zhì)量、安全、環(huán)境管理的總體水平不高；
（5）水利工程施工隊伍綜合素質(zhì)不高，專業(yè)化、機械化水平低，施工技術(shù)積累少，施工工法的開發(fā)創(chuàng)新落后于福建省的其他行業(yè)。
5.2 建議
當前，我國已進入全面建設(shè)小康社會新的歷史時期，確保福建省的防洪安全、供水安全、糧食安全、生態(tài)安全，著力改善民生，促進海西經(jīng)濟又好又快發(fā)展，已經(jīng)對福建水利建設(shè)提出新的要求。為促進福建省水利工程施工學科的發(fā)展，提出以下幾點建議：
（1）加強水利工程施工自動化、信息化、智能化管理的軟硬件建設(shè)。如水利施工企業(yè)必須建立信息管理平臺，實現(xiàn)了內(nèi)部辦公、信息、數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)化，大力推廣應(yīng)用項目管理軟件等。
（2）加大科技投入，結(jié)合項目帶動，促進新型材料研究與施工的應(yīng)用。
（3）結(jié)合福建省情，重點推進貧膠凝粗粒料筑壩新技術(shù)與新工藝的研究，以及深軟淤泥海堤新堤型關(guān)鍵施工技術(shù)的研究。
（4）借鑒其他行業(yè)經(jīng)驗，鼓勵施工企業(yè)實現(xiàn)標準化管理，鼓勵施工企業(yè)進行質(zhì)量管理體系、職業(yè)健康安全管理體系、環(huán)境管理體系的認證，實現(xiàn)標準化管理，提高水利工程施工質(zhì)量、安全、環(huán)境管理水平。
（5）加強水利施工隊伍建設(shè)和人才培養(yǎng)工作，引導(dǎo)現(xiàn)有二、三級水利水電施工隊伍向?qū)I(yè)化隊伍方向發(fā)展，加強水利工程施工工法的開發(fā)力度，促進技術(shù)創(chuàng)新及技術(shù)積累。
參考文獻：
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[12] 福建省水利廳.福建省水利“十一五”科技專項規(guī)劃, 2006.
課題組成員：
1、曾金水，福建省水利學會施工專委會副主任，福建省水利水電工程局有限公司副總經(jīng)理兼總工程師，教授級高工。
2、堅持以人為本，努力營造單位的和諧氛圍。堅持以人為本，是科學發(fā)展觀的核心。對于基層水管單位來說，堅持以人為本的理念，可以營造和諧的發(fā)展氛圍，為水利事業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。我們江都閘管理所職工較多，職工業(yè)務(wù)素質(zhì)相差大，職工業(yè)務(wù)的專業(yè)又多，平時矛盾和沖突時有發(fā)生。要實現(xiàn)單位的和諧發(fā)展，核心是以人為本。為此，我們認為應(yīng)該著重從以下幾方面入手。
首先是倡導(dǎo)文明新風，不斷提高職工綜合素質(zhì)。人才是一個單位健康可持續(xù)發(fā)展的重要保證。我處是“全國文明單位”，又獲得了全國五一勞動獎狀，就更應(yīng)該重視對職工的文明教育和培養(yǎng)。因此，我們應(yīng)當在全所范圍內(nèi)大力倡導(dǎo)男女平等、尊老愛幼、互愛互助、見義勇為的社會風尚；在單位內(nèi)部形成人人學文化、學業(yè)務(wù)的氛圍，不斷促進職工綜合素質(zhì)的提高，從而促進單位內(nèi)部的和諧氛圍。
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）28-0107-02
水力學是一門實踐性很強的專業(yè)課程，在工程中有廣泛的應(yīng)用，如在修筑水壩，開通運河和輸水渠道等許多土建工程中，都需要解決一系列水力學問題。如道路橋涵孔徑的設(shè)計、鐵路戰(zhàn)場與路基的排水設(shè)計中均要進行大量的水力計算。在給水排水工程及建筑設(shè)備工程中也要解決一系列水力學問題。如在室內(nèi)消防給水系統(tǒng)的設(shè)計中，便要計算消防給水管路中的流量、流速、水壓和水頭損失等一系列水力計算問題。我校的水力學課程學時有限，主要講授連續(xù)性方程、伯努利方程和動量方程等重要方程，覆蓋的知識面廣、理論性和實用性強，教師講得費勁，學生不好理解，常出現(xiàn)“聽著懂了，做題時就出問題”的情況。針對此現(xiàn)象，筆者從多方面分析了導(dǎo)致水力學教學效果不佳的原因。
一、當前水力學教學存在的問題
（一）學習目標不明確
大學的教育是培養(yǎng)出能夠主動學習、具有實踐能力和創(chuàng)造能力的人，目前情況下，教師把完整系統(tǒng)的知識體系講授給學生，學生掌握的好壞程度有一部分決定于學生的積極性和主動性，然而對新入學者來說缺乏專人或?qū)ｉT的機構(gòu)對他們進行專業(yè)指導(dǎo)，他們進入大學的學習目標和任務(wù)不夠明確，還依然習慣有高中的“填鴨式”、“老師后面催著”教育模式，學生的學習很被動，甚至有的學生到大四還不知道自己的專業(yè)到底是干啥的，更何況一門兩門專業(yè)課的重要性。沒有明確的學習目標，就不會有主動的學習勁頭，教學效果很難提高。
（二）統(tǒng)編教材的模式化
國外的大學課堂氣氛很活躍，學生們沒有統(tǒng)編教材，只有聽課筆記和自學搜集的材料，教師講授的內(nèi)容不系統(tǒng)，但講課的過程中教師會提出一些問題，需要學生尋找答案，尋找思路，這個過程也是教與學的完美結(jié)合，教師既教給了學生知識也教給了學生學習方法。而我們課堂教學就是模式和機械化的過程，學生在學的過程中知識體系就是以教材為框架，以教材為綱，課下學生很少積極主動地去學，課堂上教師也是照本宣科，學生很少做筆記，教師很賣力地講，而臺下的學生甚至聽得很痛苦，學生沒有真正地參與到課堂中來，整個學習的過程很被動，缺少學習的激情。
（三）課堂教學的系統(tǒng)化
在長期的課堂教學中，師生往往習慣于“我要你學”的教學方式，教師在備課的過程中不斷進行教學積累、教學反思和教學總結(jié)，爭取教學內(nèi)容系統(tǒng)起來，在近年來的考試中發(fā)現(xiàn)部分同學連最基本的公式都寫不正確，更談不上靈活應(yīng)用了。在這種教學活動中學生是教學的客體，作為好學生，也只能把教師講課的知識點誦記于心。所學的知識都是教師整理好的模式和套路，“學會這部分內(nèi)容，在今后的工作中對你會有幫助”，整個學習過程中學生成了被動者，沒有明確目標的學習過程，在很大的程度上限制了學生學習的興趣和積極性，很難使教學質(zhì)量達到一個好的效果。
（四）實驗教學缺乏創(chuàng)新
實驗教學是理論教學的補充。它能加深學生的感性認識以及對基本概念和基礎(chǔ)理論的理解掌握。目前，我校實驗室開設(shè)的水力學實驗項目有：液體靜力學實驗、不可壓縮液體恒定流能量方程實驗、不可壓縮液體動量方程實驗、雷諾實驗、沿程水頭損失實驗、局部水頭損失實驗、孔口和管嘴出流實驗，以及流譜、水擊、虹吸、堰流等演示實驗。然而傳統(tǒng)的實驗教學存在諸多與現(xiàn)代教學不適應(yīng)之處，主要表現(xiàn)在：（1）多為驗證性的實驗，實驗結(jié)果根據(jù)課堂教學已經(jīng)知道實驗結(jié)果缺乏新意，不利于激發(fā)學生學習的積極性和主動性；（2）實驗教學中，實驗由任課教師與實驗教師準備，學生的任務(wù)是照著實習指導(dǎo)書上的操作步驟進行，學生缺乏主動思考以及對所學知識的消化和重組。就這樣重復(fù)性的實驗過程也沒有考核指標監(jiān)督和評價，實驗報告的書寫和評閱也是各個任課教師自己決定，沒有統(tǒng)一的規(guī)范標準，最終實驗課教學質(zhì)量沒有保證，浪費了人力和物力。
（五）水力學課程考核存在問題
教師對水力學課程的考試目標不夠明確，采用任課教師出試卷閉卷考試，甚至有的教師考前給學生劃重點，內(nèi)容枯燥呆板，缺乏實用性，考試內(nèi)容不全面，往往局限于課本和教科書，考試內(nèi)容比較重視對基本概念、基本理論的理解記憶及簡單的計算問題，導(dǎo)致試題的覆蓋面過窄，不能全面反映課程的學習內(nèi)容，忽視考察學生解決實際問題的能力，失去了考試的實際意義。通常這種考試往往是名詞解釋、問答題、填空題，客觀性題居多，而與實際結(jié)合的綜合分析的主觀題試題較少，學生可能花幾個小時強化記憶就能取得優(yōu)良的成績，而對知識的理解和運用知識的能力方面卻不能進行全面考查，不利于真正地考查學生對該課程主要內(nèi)容的掌握。
二、水力學教學模式的改革
（一）明確大學生學習的目標
培養(yǎng)能夠自主獲取知識、挑戰(zhàn)知識、創(chuàng)造知識的人是大學教育的最終目標。在招生簡章、入學教育階段以及基礎(chǔ)課學習階段就要有專職教師引導(dǎo)，講解本專業(yè)的就業(yè)去向以及所學課程之間的聯(lián)系以及各門功課的重要性，只要學生有很明確的學習目標和任務(wù)，就會積極主動地去學，有了興趣，教學效果自然會好。
（二）充分利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)資源，發(fā)揮學生學習的積極性
在今后的教學中也要提供一些自主的時間讓學生自己去找答案，例如，學完水力學的前五章內(nèi)容后，給學生布置一個噴灌或滴管的管路設(shè)計，讓學生通過圖書館以及網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮作用，分析完成一項工程應(yīng)該考慮哪些方面，讓學生能將理論與實際相結(jié)合，達到學以致用的目的。
（三）以人為本的教育理念在課堂教學中的應(yīng)用
水力學的課堂教學的主要目的除了學生必須掌握課程的基本理論之外，還要掌握學習該類知識的方法和技巧。在平時的教學環(huán)節(jié)中，可以通過課前知識點的回顧、課堂上相關(guān)知識點的回憶以及實驗中對所學知識點的討論等多方面深入了解學生對知識的掌握程度與學習方法上存在的誤區(qū)。由于本校水力學理論學時只有38學時，所以討論課僅能占總學時的一少部分，講完對應(yīng)章節(jié)之后對本章課后重要的習題，通過布置作業(yè)的方式進行本章知識點的開卷測試，下次課收上來評閱并記平時成績，為最終的考核提供了參考，目前已經(jīng)給2013級學生進行了初步的嘗試，學生每次對課后題都進行認真的思考而且必須明白，因為交作業(yè)以后要抽查一部分同學對該題的理解和講題的思考，對里面涉及的知識點進行討論，加深印象理解對知識點的理解。本次課堂討論主要是講完第五章有壓管道恒定流的計算以后，針對管灌工程問題進行討論，要掌握管路的布置、水泵的選擇等問題，教師結(jié)合所學的知識提出問題，讓學生通過查閱圖書、網(wǎng)絡(luò)以及圖書館等方式準備材料，留給學生足夠的時間去思考和準備，然后下一次課針對上述問題進行了討論。由于每個學生都準備了，對這個問題都從自己的角度進行了思考和整理，學生會集中精力參與到討論中來，不會輕易地走神。在討論課上，教師引導(dǎo)學生圍繞重點內(nèi)容展開討論，例如講到管嘴和孔口出流問題時，提問：在相同的水頭情況下，哪種出水流量大？為什么？首先根據(jù)沿程水頭損失的知識產(chǎn)生疑問，然后按照問題的出現(xiàn)去分析尋找答案，在自學基礎(chǔ)上由教師引導(dǎo)的課堂討論式教學，經(jīng)過教學實踐和不斷完善，應(yīng)該可以取得理想的教學效果。力學掌握的好壞有一部分決定于多練，每次課后都要布置幾道作業(yè)題和思考題，通過對已講授知識的復(fù)習加以鞏固，也讓學生駕馭整個課堂，有助于學習積極性的提高。
（四）調(diào)整實驗內(nèi)容和授課模式
由于以前的實驗教學內(nèi)容基本上都是驗證性的，不利于培養(yǎng)學生動手能力、創(chuàng)造性思維能力，為達到高等教育的目標，在實驗內(nèi)容的安排上，逐步優(yōu)化實驗內(nèi)容和實驗的方式。驗證性實驗緊緊圍繞水力學理論，以培養(yǎng)學生獨立思考能力和自主設(shè)計能力為目標進行設(shè)計性實驗；綜合性實驗在于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造思維能力和開拓進取精神。
（五）構(gòu)建評價考核體系
1.加強試題庫建設(shè)?？梢蕴岣呓處煹慕虒W質(zhì)量和培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新型人才。為此必須注意以下幾個方面：第一，對命題教師的要求：命題教師必須是本學科的專業(yè)人員或者是本行當?shù)膶＜遥瑢Ρ緦W科的教學方法和教學內(nèi)容有較高的研究水平，掌握理論考試的方式和方法。第二，考試的目標要明確：依據(jù)教學大綱制定考試大綱。第三，考試題型及結(jié)構(gòu)要合理：試卷要注意考查對“三基”的掌握情況，試題中的主、客觀試題的比例應(yīng)合理、恰當。第四，試卷編制要新穎合理：編制試題試卷要注意闡述的準確性、嚴密性，各知識點布局要合理，難易度要適中。第五，題庫完成后，必須綜合分析是否符合考試大綱。
2.考核體系的構(gòu)建。目前考核方式就是最后的期末考試，部分同學可以通過突擊的方式造成成績表面上合格。為避免此情況，我們可以采用課堂開卷測試、課堂討論、課堂回答問題、工程案例分析等形式多樣的綜合評價考核方式。例如對要求學生必須掌握的水力學的連續(xù)性方程、伯努利方程、動量方程中的基本概念、及理論等知識點，可以采取期末閉卷考試的形式；對一些考核知識點設(shè)計的多，而且考慮角度多計算復(fù)雜的問題，比如明渠渠道的設(shè)計，可以采取課堂討論、工程案例分析等形式考核。
課程教學改革是個長期的、永動的課題，而非是一蹴而就的事情，需要不斷探究和嘗試，只要師生共同努力，腳踏實地地堅持下去，我們的改革總會有成效的。最終會達到“轉(zhuǎn)識成智，知行合一”的目標，真正促進教學質(zhì)量的提高。
參考文獻：
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以專業(yè)評估為契機，筆者學校給排水科學與工程專業(yè)從實驗室環(huán)境、實驗教學體系、實驗室管理等方面做了全面改革。文章在涉取實驗室管理工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合實驗室的現(xiàn)狀，對如何加強實驗室管理進行了認真研究和探索。
1 給排水科學與工程實驗中心的構(gòu)建
筆者學校給排水科學與工程專業(yè)隸屬是市政與測繪工程學院，原實驗室僅有水力學實驗室、泵站實驗室、建筑給排水綜合實驗室、水處理實驗室等7間實驗室，無水質(zhì)檢測等精密實驗儀器，實驗室條件簡陋，無通風系統(tǒng)，實驗管理人員少。
現(xiàn)根據(jù)專業(yè)評估的要求，對實驗條件進行了建設(shè)。改革后已初步構(gòu)建市政實驗中心，實驗室專職人員由原來的1人變成3人，新增技術(shù)維修人員1人。增設(shè)水分析化學實驗室、水處理微生物學實驗室、水質(zhì)檢測室、開放性實驗室、水處理模擬實驗室等實驗分室，實驗室總面積達1 230 m2；新增原子吸收分光光度計、全自動孔隙及比表面積分析儀、紫外分光光度計等水質(zhì)檢測設(shè)備，更換并增加了現(xiàn)有的水力學、水處理實驗技術(shù)等教學儀器設(shè)備的臺套數(shù)；設(shè)計并建設(shè)了實驗室通風系統(tǒng)。在逐步完善實驗條件的同時，市政實驗中心形成了統(tǒng)一管理制度，逐漸成為專業(yè)技能培訓、實驗教學和畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合的基地，為保障學校的實驗教學質(zhì)量、提高教師和學生的科研水平提供了有利的資源[5]。
2 實驗課程體系的設(shè)置
原實驗課程體系僅限于實驗課程需要，實驗項目單一，演示性實驗人數(shù)過多，課時較短，達不到教學目的。為迎接住建部評估，根據(jù)專業(yè)自身的發(fā)展，結(jié)合專業(yè)課程實驗的特點，構(gòu)建多層次的實驗教學系統(tǒng)，旨在提高學生的實驗技能和綜合創(chuàng)新素質(zhì)。首先以專業(yè)評估為依據(jù)，對實驗過程中每組學生人數(shù)進行了嚴格的規(guī)定：驗證性實驗每組學生人數(shù)不超過4人，演示性實驗每組學生不超?^10人。對實驗教學內(nèi)容進行了更新，將常規(guī)的水質(zhì)監(jiān)測項目和水質(zhì)分析實驗融入水處理實驗項目中去，如水分析化學實驗中增加了校園池塘水水質(zhì)指標――高錳酸鉀鹽指數(shù)、pH值、溶解氧的測定。增設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗項目，如水處理實驗技術(shù)增加綜合性實驗項目，由老師提供理論指導(dǎo)，學生分組自行設(shè)計水處理的正交實驗，并自行組織時間完成實驗過程，最終提交一份包含實驗設(shè)計過程的完整實驗報告[6]。
根據(jù)更新后的實驗項目，經(jīng)教研室和實驗室討論，對相關(guān)實驗大綱進行修訂，規(guī)定實驗課程的性質(zhì)、教學目標、教學內(nèi)容、學時安排、實驗教材及相關(guān)的參考書籍等，再由專業(yè)負責人進行審核批準后執(zhí)行，并隨時更新，不斷改進，保證實驗教學的順利進行。
3 實驗室管理制度的完善
原實驗室由于實驗室人員較少，實驗房間較多，缺乏管理制度，實驗室得不到良好的管理，存在以下問題：耗材賬目不清，耗材領(lǐng)用無登記，藥劑使用量無記錄；實驗室鑰匙未統(tǒng)一管理，進出人流量大，存在很大安全隱患；無儀器借用制度，學生借用儀器沒有專人指導(dǎo)培訓，儀器損壞率高；實驗儀器隨處堆放，無專人管理和檢修[7]?，F(xiàn)實驗室建設(shè)期間主要從以下幾個方面對實驗室進行了改革。
3.1 強化實驗室管理
實驗室管理工作涉及面廣、綜合性強，且較復(fù)雜繁瑣。針對現(xiàn)有實驗室的特點，修訂和完善了原有的實驗室管理制度，包括實驗室教學人員的崗位職責、儀器采購、實驗耗材管理、實驗教學管理、資料管理、儀器維修、儀器報廢、實驗室借用等一系列的管理制度，任務(wù)分工，責任到人，做到實驗室有人管、有人做、有章循。
3.2 開放性實驗室的建設(shè)
實驗室開放的目的是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，是提高實驗室資源共享的需要[8，9]。改變傳統(tǒng)的實驗課教學方式，把固定時間、固定班級、固定內(nèi)容的實驗課程，改變?yōu)樵谀骋活A(yù)約的時間段內(nèi)，實驗室全天開放管理，上班時間實驗室管理人員值班，晚上和周末由老師選派的學生值班，做到實驗室時時有人，實驗儀器隨時借用，給學生充分的自由度，激發(fā)學生參與實驗的興趣與熱情。同時，學有余力而且有興趣的學生可以按照自己的興趣增加教學計劃之外的實驗項目[10，11]。除學校的開放性實驗項目、創(chuàng)新實驗項目、競賽類項目以外，學院設(shè)立開放性實驗基金，鼓勵有科研興趣的學生積極參與實驗項目，通過查閱資料和老師指導(dǎo)，獨立完成實驗項目，并評選出前幾名，給予獎勵，從而充分調(diào)動學生的積極性，培養(yǎng)學生的科研能力。
3.3 完善考核制度
由于流體運動的復(fù)雜性，使得流體力學研究離不開科學實驗，伯努利方程實驗是高等院校航天工程、能源動力工程、水利工程、建筑工程、土木工程等專業(yè)必須學習的一個重要實驗之一。傳統(tǒng)的伯努利方程實驗，存在著一定的弊端：在教師講解后學生直接做實驗，對實驗操作、實驗過程的示范教學及描述缺乏認識，實驗過程中出現(xiàn)的問題得不到充分的探索和討論，無法體現(xiàn)學生的思考過程、實驗興趣及創(chuàng)造性思維。而基于虛擬實驗的伯努利方程實驗，調(diào)動了學生參與實驗的積極性，充分啟發(fā)學生的創(chuàng)造性思維，實現(xiàn)了學生自主學習、師生交流互動，能夠充分利用虛擬仿真實驗教學中心的虛擬實驗平臺，提高了實驗的效率，有利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。
1.實驗原理
如圖1所示，在實驗管路中沿管內(nèi)水流方向取n個過流斷面。
可以列出進口斷面（1）至另一斷面（i）的能量方程式
z1+p1r+a1v212g=zi+pir+aiv2i2g+hwi，（i=2，3，…，n）（1）
zi為位置水頭，表示單位質(zhì)量流體所具有的位能；pir稱為壓強水頭，表示單位質(zhì)量流體所具有的壓強勢能；Hpi=zi+pir為測壓管水頭，是單位質(zhì)量流體所具有的總勢能；hwi代表由元斷面（1）到斷面（i）所消耗的能；取動能系數(shù)a1=a2=a3=…=an=1，選好基準面，從已設(shè)置的各斷面的測壓管中讀出Hpi=zi+pir的值，測出通過管路的流量，即可計算出各斷面平均流速vi及速度水頭aiv2i2g，從而得到各斷面測壓管水頭值和總水頭值。
在同一過流斷面上：均勻流或漸變流斷面流體動壓強符合靜壓強的分布規(guī)律，測壓管水頭值為常數(shù)。z+pρg=C（2）
在不同過流斷面上：測壓管水頭不同，z1+p1ρg≠zi+piρg（3）
故z+pρg≠C。
2.特色和創(chuàng)新
2.1添加虛擬實驗環(huán)節(jié)
在傳統(tǒng)的伯努利方程實驗中引入新的實驗元素和活力，即在實驗過程中添加伯努利方程虛擬實驗環(huán)節(jié)。目前虛擬實驗在實驗教學中的應(yīng)用有很多[1-3]，也有一些伯努利方程實驗在仿真方面的研究[4]。由于虛擬實驗具有操作界面直觀、方便快捷、重復(fù)性強、不受時間或場所的限制，學生可以按個人需求，不受時間、地點約束，反復(fù)進行虛擬實驗，完成實驗學習過程，還可以設(shè)計出新穎的虛擬實驗項目。教師鼓勵學生參與虛擬實驗的操作和完善，通過網(wǎng)上練習虛擬實驗，找出有待完善的地方，提出優(yōu)化方案，再指導(dǎo)學生逐步修改和完善，充分發(fā)揮學生參與實驗的主觀能動性，有效拓展學生的想象空間。本實驗為綜合性實驗項目，通過對學生多方位的引導(dǎo)，可以培養(yǎng)學生對理論知識的應(yīng)用能力、對實驗操作的動手能力、對實驗項目的創(chuàng)新能力以及團隊的寫作能力，從而實現(xiàn)對學生的綜合能力的培養(yǎng)。采用虛擬實驗和真實實驗相結(jié)合的方法，充分利用虛擬仿真實驗教學中心的虛擬實驗平臺，使學生從多角度，以多種方式參與實驗訓練，充分鍛煉學生對實驗操作的動手能力。
2.2實驗流程圖，如圖2所示
（1）虛擬實驗。做實驗之前，學生可以先在力學實驗教學示范中心的網(wǎng)站上對伯努利方程實驗的虛擬實驗進行操作、預(yù)覽實驗過程、掌握實驗原理、鞏固理論知識，并且可以直觀地體會做實驗的操作過程、觀察動態(tài)的實驗現(xiàn)象等，更重要的是學生還可以隨時隨地驗證和探索學習過程中遇到的疑難問題，對實際操作實驗進行預(yù)習。虛擬實驗的整個過程與真實的實驗相差無幾，通過適時觀察到實驗現(xiàn)象及測壓管液面高度的變化規(guī)律，方便模擬出真實實驗的過程。伯努利方程實驗的虛擬實驗為學生創(chuàng)造良好的仿真實驗條件，實現(xiàn)了學生自主學習、師生交流互動，激發(fā)了學生的求知欲和主動性，調(diào)動了學生參與實驗的積極性，為真實實驗操作打下堅實的基礎(chǔ)，提高了實驗的效率。
（2）真實實驗。學生進入實驗室進行動手操作的真實實驗，教師指導(dǎo)學生熟悉操作實驗裝置，例如測量流速與流量的儀表（畢托管、文丘里流量計、電磁流量計等）；啟發(fā)學生將所學理論知識結(jié)合工程實踐，采用已有的流體力學實驗教具，自主設(shè)計實驗項目，（比如利用流量計測試一下實驗室水管的流量、流速等）；引導(dǎo)學生利用實驗解決實際問題的能力，進行實驗驗證并進行實驗設(shè)計和創(chuàng)新，以及完成綜合實驗報告的撰寫。
通過虛擬實驗和實際操作實驗兩個環(huán)節(jié)的操作訓練，有利于學生更加深刻地理解和掌握課本上的理論知識。
2.3實驗成績考核
伯努利方程實驗的成績考核由實驗項目設(shè)計、虛擬實驗操作、真實實驗操作和實驗報告四部分組成。實驗操作部分由指導(dǎo)教師現(xiàn)場打分，最終通過實驗報告：實驗方法的確定、實驗儀器的選擇、實驗步驟的制定、實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗結(jié)果的對比分析及研究總結(jié)等，可以有效地反映出學生的綜合創(chuàng)新能力（包括實驗項目設(shè)計、實驗技能、團隊協(xié)作能力、操作動手能力和自主創(chuàng)新能力）。
3.實驗成果
置身于多媒體世界中，虛擬實驗使學生能看到、聽到、感覺到實驗對象、實驗過程、實驗結(jié)果，大大增加了仿真的形象性與直觀性，從而能夠激發(fā)學生實驗的興趣和主觀能動性，提升學生進行實驗的積極性。由于虛擬實驗不受時間、場地的限制，學生可根據(jù)自己的需要安排學習時間，提高學習效率。而且虛擬與真實實驗兩者相結(jié)合，優(yōu)勢互補，切實保證了實驗教學的質(zhì)量。伯努利方程實驗是一個綜合性實驗，其系統(tǒng)的經(jīng)驗成果可以為其他流體力學實驗項目提供借鑒，引領(lǐng)實驗項目建設(shè)方向、探索人才培養(yǎng)模式。一些典型教學案例的積累，豐富了實驗教學的積淀。成功的案例可以啟發(fā)下屆學生在此基礎(chǔ)上發(fā)展創(chuàng)新，避免低水平的重復(fù)實驗；失敗的案例可以供學生借鑒，盡可能避免失敗，少走彎路。
4.結(jié)束語
虛擬實驗與真實實驗相結(jié)合豐富了流體力學實驗教學內(nèi)容，綜合利用了多種教學手段，提升了整個實驗教學水平。注重實驗過程設(shè)計，實驗方法科學、合理、新穎；實驗手段適當、高效先進。能充分調(diào)動學生學習的主動性與積極性，培養(yǎng)學生對實驗的興趣。此外，虛擬實驗促進了流體力學實驗網(wǎng)絡(luò)化教學的步伐，建立了流體力學虛擬實驗平臺和教學資料庫。（作者單位：南昌理工學院）
參考文獻：
[1]程立英，張志美，等.虛擬實驗在分級實驗教學中的應(yīng)用探究[J].沈陽師范大學學報：自然科學版，2011.
中圖分類號：G642文獻標識碼：A
社會在進步，競爭也在日益加強，作為給企業(yè)培養(yǎng)和輸送人才的高等院校怎樣與時俱進，不斷改革，不斷更新，保證向社會輸送有創(chuàng)新思想和創(chuàng)新能力的高科技人才，這才是高校教學改革中具有導(dǎo)向性的問題。而高等學校的實驗室能否為學生提供建立創(chuàng)新意識的平臺，能否創(chuàng)建一個學生的創(chuàng)新想法得以實現(xiàn)的實驗環(huán)境是關(guān)鍵之所在。①武漢科技大學給水排水工程實驗中心正是秉承這一理念，分析給水排水實驗教學的問題，做了大量的實驗教學改革工作，取得了較好的效果。
1 給水排水工程實驗教學中存在的問題
1.1 專業(yè)課的學習重理論輕實驗
給水排水工程是一門實踐性很強的專業(yè)，實驗教學在整個專業(yè)學習中占有舉足輕重的地位。一直以來，高校對實驗教學的重視絕大部分都表現(xiàn)在口頭上，教學主管部門、教師和學生在思想上重理論、輕實驗的的現(xiàn)象普遍存在。具體體現(xiàn)在許多高校的實驗教學還依附在理論教學之中，既沒有被獨立設(shè)置一門課程也沒有形成相應(yīng)的教學體系和學分。②實驗教學的目的不是全面提升學生的綜合能力，而僅僅是為了鞏固已經(jīng)學過的理論知識，更沒有上升到以培養(yǎng)學生的動手能力為基礎(chǔ)，逐步提高學生的獨立發(fā)現(xiàn)問題，分析問題和解決問題的能力，最后培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才的高度來。
1.2 專業(yè)課的實驗設(shè)置較少且相對獨立
由于專業(yè)課的課時有限，實驗課時較少，故實驗課開設(shè)的實驗項目的數(shù)量也相對較少。對于給水排水工程專業(yè)來說，我們以前開設(shè)的專業(yè)實驗教學主要是：水力學實驗10學時，水分析化學實驗8學時，水處理微生物實驗6學時及水處理實驗16學時（其中給水8學時，排水8學時），實驗學時數(shù)遠遠不能滿足提高學生動手和創(chuàng)新能力的要求，且實驗課程相互獨立，未經(jīng)融合，因此學生對專業(yè)課的認識只停留在理論加以驗證的基礎(chǔ)上，根本沒有與專業(yè)課之間融會貫通，達到一個質(zhì)的飛躍。
1.3 實驗項目的安排不合理
給水排水工程四個方面的實驗中，水質(zhì)分析化學實驗、水力學實驗和水處理微生物實驗均為專業(yè)基礎(chǔ)實驗，主要培養(yǎng)的是基本實驗技能；水處理實驗主要包括給水處理實驗和排水處理實驗，由于學時有限及實驗條件和設(shè)備所限制，結(jié)合現(xiàn)有的教學方式和教學學時數(shù)只能開設(shè)認知性和驗證性實驗，老師只是一味灌輸，學生也只是簡單模仿，沒有進行獨立思考，處于被動學習的狀態(tài)。③綜合性和創(chuàng)造性實驗很難實施，由此導(dǎo)致學生的動手能力和創(chuàng)新能力得不到充分發(fā)揮，得到的實驗數(shù)據(jù)僅僅是課堂理論的再現(xiàn)，沒有自己的思索和創(chuàng)新，很大程度上限制了學生的積極性和探索性。
1.4 實驗設(shè)備缺乏、陳舊
社會在發(fā)展，科技也日新月異，而高校實驗室普遍由于經(jīng)費問題，實驗設(shè)備一般都過于陳舊且新型設(shè)備嚴重不足，大多數(shù)還是采用的傳統(tǒng)的分析方法與現(xiàn)實有很大的差距。實驗室里價格昂貴的設(shè)備一般數(shù)量較少甚至只有一臺，有時根本滿足不了本科生的教學需要，只能分批分組的進行實驗或者進行演示性實驗，既費時又費力，不能很好的鍛煉學生的動手能力。
2 改革教學體系，培養(yǎng)創(chuàng)新能力
2.1 優(yōu)化實驗教學內(nèi)容，更新實驗教學理念
高校實驗教學內(nèi)容必須反映本學科發(fā)展的新方向、新水平，并保持其新穎性和先進性，為了改變目前實驗課中過多的老師講解現(xiàn)象，我們本著給水排水工程專業(yè)的特點，培養(yǎng)創(chuàng)新意識的目的，不斷更新實驗教學內(nèi)容，加緊理論聯(lián)系實際，隨時更新我們的實驗教案；在專業(yè)基礎(chǔ)實驗中，我們注重學生基本原理及基本技能的培訓，同時也配合先進的、戶外便攜式的儀器使用，讓學生更好的與實際接軌。在新的實驗教學中，我們不斷增開綜合設(shè)計性、創(chuàng)新性的實驗，譬如在水處理實驗中專門增開了兩周的綜合實驗設(shè)計課，即老師給定一個題目，從最初的實驗原理、方案設(shè)計、實驗實施、實驗結(jié)果論證及實驗報告的輸出均是學生自己獨立完成，老師不再是一味地手把手教學生實驗，而是在旁加以指點，強調(diào)競爭意識和團隊意識，讓學生在不斷推敲，不斷論證的基礎(chǔ)上提高他們獨立思考，創(chuàng)新思維，綜合設(shè)計和知識運用能力。同時，針對本專業(yè)的情況，我們在大四上學期專門開設(shè)了一門實驗課即《水處理實驗新技術(shù)》，課堂講解與實驗相結(jié)合，先是利用少課時講解本專業(yè)近幾年的實驗改革及設(shè)備更新情況，再就是給學生從實驗設(shè)計，實驗操作到最后的數(shù)據(jù)處理進行一次系統(tǒng)的培訓，讓學生明白做科研論文所需具備的知識，然后安排了大量的實驗學時進行實驗，基本都是綜合設(shè)計性實驗，一個實驗內(nèi)容基本上都包括了水質(zhì)分析，微生物的馴化及污水處理幾門專業(yè)課的知識，使各專業(yè)課之間有了一個很好的銜接，達到融會貫通的目的。通過幾年的實踐證明，這次改革收到了比較好的效果，受到了相關(guān)老師和學生的好評。
2.2 運用多媒體教學技術(shù)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教育平臺
當今社會是個網(wǎng)絡(luò)信息化社會，實驗室也充分利用了多媒體技術(shù)，把實驗原理、實驗儀器的使用、實驗過程等通過PPT或者是錄像、動漫等方式做成課件，建立網(wǎng)絡(luò)化實驗教學平臺，供學生查閱和使用，創(chuàng)建網(wǎng)上預(yù)約、網(wǎng)上課堂、網(wǎng)上答疑等方面的實時互動，適時掌握學生動態(tài)，進一步提升網(wǎng)絡(luò)使用效率和教學效果。
2.3 更新實驗教學設(shè)備，創(chuàng)造良好實驗環(huán)境
針對實驗室實驗設(shè)備過于陳舊的情況，讓學生與本專業(yè)的先進的科學技術(shù)接軌，學校近幾年大力支持了本專業(yè)實驗教學基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，經(jīng)費投入也很大，本專業(yè)的實驗設(shè)備不斷更新，并于2004年12月與建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)一起申請得到“中央與地方共建高等學?；A(chǔ)實驗室”基金200萬元，于2006年5月被確定為“武漢科技大學校級實驗教學示范中心”。同時在五年之內(nèi)學校相應(yīng)配套該中心建設(shè)資金100余萬元。中心現(xiàn)擁有建筑面積2180平方米，實驗設(shè)備資產(chǎn)達450余萬元。該中心的成立后，中心承擔武漢科技大學的給水排水工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、土木工程、環(huán)境工程（碩士）、市政工程（碩士）等專業(yè)的相關(guān)實驗教學、創(chuàng)新能力培養(yǎng)及其他實踐性教學任務(wù)。另外每年也接待本校理學院、資源與環(huán)境工程學院、中南分校相關(guān)專業(yè)學生來中心做實驗，年接待學生近1500余人次，年實驗教學工作量達4萬余人時數(shù)。打破原有給水排水工程專業(yè)實驗室與建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)實驗室之間的界限，優(yōu)化實驗設(shè)備的配置，極大限度地減少實驗室重復(fù)建設(shè)的投入。
2.4 實施創(chuàng)新實驗教學模式，著手培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力
本專業(yè)的所有實驗室均為開放型實驗室，實驗室全天免費為學生開放。開放實驗室主要倡導(dǎo)的是學生的主導(dǎo)地位，強化個性化教育，有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。首先，實驗教師根據(jù)每門課程的實驗教學大綱除設(shè)置一定的必修實驗外，還有個性化選修實驗，其難度一般都超出了教學大綱規(guī)定的難度，進一步提高學生的實驗水平。其次，學生有充分的自主權(quán)，實驗時間，實驗方案，實驗操作均由學生自主決定；還有，學生在實驗時提倡學生相互交流，教師隨時解決學生的問題，對于善于鉆研的學生，還可以讓學生跟著本校研究生及有科研課題的老師一起進行科研，盡可能的激發(fā)學生自主學習的積極性，挖掘其創(chuàng)新思維能力，培養(yǎng)其創(chuàng)造才能。
通過近幾年的改革試驗，我們已經(jīng)有多項大學生科技創(chuàng)新作品獲獎和多篇科研。2007年獲第十屆“挑戰(zhàn)杯”飛利浦全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽三等獎和湖北省第六屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術(shù)科技作品競賽一等獎、三等獎各一項；2007-2008年連續(xù)兩年獲西蒙-國際銅業(yè)協(xié)會杯全國高等院校大學生綜合布線競賽三等獎兩項；2006年分別獲湖北省高校大學生機械設(shè)計創(chuàng)新大賽三等獎、第二屆全國ITAT教育工程就業(yè)技能大賽FLASH動畫設(shè)計中榮獲三等獎、首屆航天杯職業(yè)規(guī)劃設(shè)計大賽校三等獎各一項；學生在各類雜志上20篇以上。
3 結(jié)束語
實驗教學是給水排水工程專業(yè)的重要組成部分，好的實驗教學能大幅度提高學生的實踐和創(chuàng)新能力，提高學生的綜合素質(zhì)。通過近幾年的實驗教學改革，本專業(yè)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力明顯提高，得到了不少用人單位的好評，適應(yīng)了社會發(fā)展的需要。但實驗教學改革是一項長期而艱巨的改革，面對行業(yè)的發(fā)展對人才的需求，我們改革步伐還應(yīng)更加堅定，堅持改革與創(chuàng)新同步，實驗教學與時俱進，不斷完善，為本專業(yè)的實踐教學質(zhì)量和整體教學水平的提高奠定堅實的基礎(chǔ)，為社會輸送更高層次的人才。
注釋
佛山科學技術(shù)學院環(huán)境工程專業(yè)起步相對較晚，是在2005年從資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)(環(huán)保方向）發(fā)展而新成立的本科專業(yè)。依托于原資環(huán)專業(yè)良好的基礎(chǔ)，加上學校對新增專業(yè)的重點扶持，環(huán)境工程專業(yè)建設(shè)得到了快速發(fā)展，但是客觀分析當前本專業(yè)實驗教學體系狀況，仍然存在一些問題。
1.1實驗學時不足，實驗內(nèi)容設(shè)置不合理
由于受傳統(tǒng)教學思想的束縛，造成教學中普遍存在重理論、輕實踐的現(xiàn)象，實驗教學學時不足。目前，我校環(huán)境工程專業(yè)開出實驗的課程共計14門，總實驗為200學時，只占總課程學時的8%(課內(nèi)總教學為2500學時），而且沒有一門課程能夠獨立開設(shè)實驗課，全部是跟著理論課教學走。另外，實驗課程內(nèi)容的設(shè)置各自為政，缺乏整體性、系統(tǒng)性，導(dǎo)致部分實驗內(nèi)容重復(fù)，制約了學生的知識面，如《普通化學》實驗中的“分析天平使用”與《分析化學》實驗相應(yīng)內(nèi)容重復(fù)；《儀器分析》實驗中的“用氯離子選擇性電極測定微量”與《環(huán)境監(jiān)測》實驗相應(yīng)內(nèi)容重復(fù)。實驗內(nèi)容多為驗證性實驗，綜合性和設(shè)計性實驗較少，而且與社會服務(wù)、科研、生產(chǎn)第一線脫節(jié)。這樣既不利于提高學生動手能力和創(chuàng)新能力，又不利于培養(yǎng)學生綜合分析能力和解決實際問題能力。
1.2實驗教學方法單一
傳統(tǒng)的實驗教學方法基本上是先由指導(dǎo)老師介紹實驗?zāi)康?、實驗原理以及所用的儀器設(shè)備，然后學生按照實驗指導(dǎo)書規(guī)定的測試方法、實驗步驟動手操作實驗，讀取數(shù)據(jù)和得出結(jié)果，最后完成實驗報告。這種照方抓藥的“填鴨式”教學模式單一，難以發(fā)揮學生主觀能動性，導(dǎo)致學生分析能力差、依賴性強，顯然已不適應(yīng)21世紀知識經(jīng)濟時代對應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。
1.3實驗考核制度不完善
實驗課考核的辦法一般是根據(jù)學生的出勤率和實驗報告評定實驗成績，沒有安排專門的考試，導(dǎo)致學生對實驗課不夠重視，容易出現(xiàn)做實驗不積極，抄襲實驗報告等不良現(xiàn)象。實驗課成績不能全面地反映學生對實驗掌握的程度，學生實驗動手能力的高低也很難從課程考核中客觀地反映出來。
1.4實驗儀器設(shè)備臺（套）數(shù)少
學校由于辦學經(jīng)費有限和投入不足，造成實驗儀器設(shè)備臺（套）數(shù)不夠。近年來，雖然學校對新增專業(yè)在經(jīng)費上有一定的支持，但是力度不夠。學校僅在2006年投入27萬元、在2007年投入44萬元購置了如自由沉降、工業(yè)污水可生化、活性炭吸附、煙氣脫硫脫氮、旋風除塵器性能、垃圾焚燒發(fā)電等環(huán)境工程實驗裝置。由于經(jīng)費有限，每種設(shè)備只能購置2~3臺（套），有的甚至是1臺（套）]，而2008~2010年幾乎沒有經(jīng)費投入，造成許多實驗項目都要借用原來資環(huán)專業(yè)（環(huán)保方向）的儀器設(shè)備才能開出。由于設(shè)備臺（套）數(shù)較少，學生實驗分組只能安排多人一組，這樣無法保證每名同學都能動手操作，有些實驗往往會出現(xiàn)一人做多人看的現(xiàn)象。因此，高校實驗教學硬件配套不足，是導(dǎo)致學生動手能力差、創(chuàng)新能力弱的一個重要原因。
2實驗教學體系的優(yōu)化
所謂實驗教學體系的優(yōu)化，就是通過選擇、改進和整合，使實驗教學體系的諸要素包括實驗課程、實驗教學內(nèi)容、實驗教學方法、實驗考核制度、實驗儀器設(shè)備、實驗隊伍等相互有機匹配，使整體功能達到最佳狀態(tài)0。為適應(yīng)社會經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的需要，我們結(jié)合2010版本科人才培養(yǎng)計劃的修訂，對我校環(huán)境工程專業(yè)原有的實驗教學體系進行優(yōu)化，以培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實踐、強能力、高素質(zhì)”的環(huán)境科學與工程應(yīng)用型人才。
2.1優(yōu)化實驗課程體系
我們在修訂人才培養(yǎng)計劃中，把4年的實驗教學作為一個整體統(tǒng)一考慮。根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)的特點，重新調(diào)整和有機組合所有實驗課程，構(gòu)建由公共基礎(chǔ)實驗課+學科基礎(chǔ)實驗課+專業(yè)實驗課3個層次組成的新型實驗課程體系。
原來的課程體系中沒有開設(shè)公共基礎(chǔ)實驗，從而影響了后續(xù)實驗的開展。因此，我們選擇工科各專業(yè)通用的《計算機基礎(chǔ)》《C語言程序設(shè)計》開設(shè)實驗，而且獨立開設(shè)一門實驗課程一《大學物理實驗B》。通過學習，使學生掌握計算機基本操作技能和基本物理量及物理參數(shù)的測量技術(shù)。
這是整個實驗課程體系中重要的組成部分，它不僅直接影響日后專業(yè)實驗課程學習，而且也是學生進一步深造碩士、博士層次的基礎(chǔ)。我們主要開設(shè)《環(huán)境工程微生物學》《測量學》《電子與電工技術(shù)》《水力學與水泵》《化工原理》等課程實驗，并把原來分散的《普通化學》《分析化學》《有機化學》《物理化學》和《儀器分析》5門課程的實驗進行優(yōu)化整合，單獨開設(shè)一門實驗課程一《化學實驗》，安排80學時，把原來《環(huán)境監(jiān)測》課程中的實驗列出，單獨開設(shè)24學時的《環(huán)境監(jiān)測實驗》。通過學習，使學生掌握本專業(yè)的基本實驗理論知識和實驗方法，基本技能得到訓練。
原來的課程體系中只在《水污染控制工程》《大氣污染控制工程》和《固體廢物處理與處置》開設(shè)實驗，專業(yè)實驗具有難度大、耗時長的特點，但卻只安排了20學時、8學時和4學時，明顯不足。因此，我們把《水污染控制工程》《大氣污染控制工程》實驗整合成獨立開設(shè)的實驗課程一《污染控制工程實驗》，安排48學時，并增開8學時《物理性污染控制工程》實驗和8學時《環(huán)境水文學》實驗《固體廢物處理與處置》實驗增加到8學時。通過學習，進一步強化學生專業(yè)技能，培養(yǎng)學生運用專業(yè)知識去分析問題、解決問題的能力。
以上實驗課程體系總實驗為330學時，占總課程學時的14%(課內(nèi)總教學為2372學時），比原來增加了130學時，提高了6%，而且3個層次共有4門獨立開設(shè)的實驗課程，形成一個合理的實驗課程體系。
2.2更新、整合實驗教學內(nèi)容
對重復(fù)的實驗內(nèi)容進行整合優(yōu)化，淘汰陳舊落后的實驗項目，減少驗證性實驗，增加綜合性、設(shè)計性實驗，并增設(shè)工程應(yīng)用性實驗、專業(yè)研究性實驗，使實驗內(nèi)容多樣化。
綜合性、設(shè)計性實驗《化學實驗》增加了與環(huán)境相關(guān)的綜合性實驗內(nèi)容，如“自來水總硬度的測定”“鄰二氮菲分光光度法測定廢水中微量鐵”，促進了學生對專業(yè)的了解，提高實驗興趣。如《環(huán)境監(jiān)測實驗》中，“化學需氧量（CODcr)和生化需氧量（BOD5)的測定”“空氣中SO。的測定”，它們原來屬于驗證性實驗，經(jīng)過整合后成為2個綜合性實驗。此外，還增加1個選做的綜合性、設(shè)計性實驗一“校園大氣、水、噪聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價”，要求學生自己制訂監(jiān)測方案、設(shè)計實驗線路和選擇實驗儀器，詳細實驗方案經(jīng)指導(dǎo)老師審定后，方可進行實驗。學生做完實驗，還要認真寫出有結(jié)論、有分析評價、有心得體會的實驗報告。這種綜合性、設(shè)計性實驗，極大地提高了學生參與實驗的積極性，綜合分析能力、獨立設(shè)計能力也得到了充分的鍛煉。
工程應(yīng)用性實驗環(huán)境工程是工程應(yīng)用型專業(yè)，涉及應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，學生畢業(yè)后多數(shù)人進入污水廠、凈水廠、市政公司、環(huán)保公司、設(shè)計院等單位從事工程實際工作。因此，我們積極開設(shè)一些與社會服務(wù)、科研、實際工程相結(jié)合的實用性實驗內(nèi)容。如在《污染控制工程實驗》中，將水處理流程的各個環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，形成一個專業(yè)應(yīng)用性實驗，該實驗項目安排到校外實踐基地（某某污水處理廠）去做，要求學生應(yīng)用所學的專業(yè)知識在污水處理現(xiàn)場親自動手采集整個工藝過程中的水樣和污泥樣，分析測定進水、出水的SS、COD&、BOD5等，觀察污泥樣的微生物，讓學生充分了解污水處理廠構(gòu)筑物，掌握污水處理過程中工藝參數(shù)的變化規(guī)律以及出現(xiàn)污泥膨脹、水質(zhì)變差等異?，F(xiàn)象所采取的措施。學生通過對這些實際處理工藝的運行操作，一方面讓學生掌握一套完整的污水處理流程，培養(yǎng)學生綜合應(yīng)用能力和解決實際問題能力；另一方面拉近理論與實際、學校與社會的距離，為企業(yè)培養(yǎng)適用性強的應(yīng)用型人才打下了堅實的基礎(chǔ)。
專業(yè)研究性實驗我校環(huán)境工程專業(yè)目前有教師12名，其中正高職稱2名、glj高職稱6名、中級職稱4名。他們各自形成了自己穩(wěn)定的研究方向，主要有水污染控制、大氣污染控制、清潔生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測與評價等多個研究領(lǐng)域，每年承擔多項各類課題。為了提高學生對專業(yè)知識的運用能力，逐漸培養(yǎng)學生科研能力，我們結(jié)合專業(yè)教師的科研課題，對學生增開一些研究性的實驗內(nèi)容，如“酸雨時空分布特征及其影響機制研究”“機動車污染排放特征及環(huán)境影響的量化研究”“化學氧化法在有機工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用研究“土壤重金屬污染及其修復(fù)技術(shù)研究”等，使學生掌握當前科學研究動態(tài)，為大四畢業(yè)論文（設(shè)計）和日后從事科學研究做鋪墊。
2.3改進實驗教學方法
在對實驗教學內(nèi)容更新、整合的同時，也改進了實驗教學方法。首先，創(chuàng)立“學生為主體、教師為主導(dǎo)”的新教學模式，采用“啟發(fā)式”的教學方法，老師提出問題，引導(dǎo)學生去思考和討論，鼓勵學生大膽發(fā)言。同時，讓學生帶著問題去實驗，經(jīng)過思考得到正確的認識和滿意的實驗結(jié)果。其次，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)如CAI、多媒體和網(wǎng)站等進行多種方法的教學，這些方法直觀、圖文并茂、形象生動，不僅可增大教學信息量，縮短課堂教學時間[4，而且能激發(fā)學生學習興趣，增強實驗效果。如我們完成的學?！?51工程”項目一《環(huán)境監(jiān)測實驗》CAI課件制作，已投入《環(huán)境監(jiān)測實驗》教學中，學生普遍反映較好。另外，創(chuàng)造計算機仿真實驗，對一些目前尚不具備條件開展的實驗進行模擬，以開拓學生的視野。如將目前國內(nèi)外最先進、最完整的垃圾處理與處置工藝流程以動態(tài)運行表現(xiàn)出來，讓學生形成深刻的感性認識。
2.4完善實驗考核制度
建立科學的實驗考評體系和激勵機制，采取綜合考核方式，即實驗成績由平時成績（包括考勤、實驗預(yù)習、課堂提問）、實驗報告、實驗考試（包括實驗操作考試、筆試）3部分組成，各部分所占比例分別為20%、30%、50%。對于課程中的實驗，如《測量學》實驗，在期末考試題中增加了實驗題，提高了實驗成績在課程總評成績中的比重，使實驗的總成績在課程總評成績中占30%~40%，與學時比基本上一致。對于獨立開設(shè)的實驗課程，如《化學實驗》《環(huán)境監(jiān)測實驗》和《污染控制工程實驗》，期末單獨筆試，占實驗考試成績的60%，主要考查學生對實驗理論、基本原理的掌握情況以及對實驗現(xiàn)象的分析、解釋等。獨立開設(shè)的實驗課程，要求單獨給出實驗總成績和學分。這種改革后的實驗考評體系，不僅能夠全面、客觀、公正地反映學生的實驗情況，而且大大調(diào)動學生實驗的自覺性、積極性，提高實驗教學質(zhì)量。
2.5改善實驗教學條件
為了保證學生學到先進的實驗技術(shù)和方法，學校在有限的財力基礎(chǔ)上加大投入的傾斜度，增添一些新的實驗設(shè)備。如2011年在“國土資源環(huán)境與旅游研究中心”校級學科平臺建設(shè)中投入了55萬元購置設(shè)備，其中有45萬元主要用于購置環(huán)境類進口大型精密儀器，如ICS-900型離子色譜儀（美國戴安生產(chǎn)）、Kjeltec8200型凱氏定氮儀（丹麥福斯生產(chǎn)）等，加上原有的紫外光譜儀、原子吸收分光光度計等大型儀器，除保證科研任務(wù)能順利完成外，可讓學生接觸到這些先進的大型精密儀器設(shè)備，拓寬眼界，增長知識。同時，我們在“十二五”實驗室發(fā)展規(guī)劃中，計劃未來2~3年逐步增加常規(guī)儀器設(shè)備臺（套）數(shù)，保證每名學生都能動手實驗。另外，對現(xiàn)有的實驗室進行必要的整合和調(diào)整，優(yōu)化實驗室結(jié)構(gòu)，將功能相同或相近的化學分析室、儀器分析室、環(huán)境監(jiān)測室、環(huán)境化學室合并為環(huán)境分析測試室，將電教室改造為環(huán)境污染控制室，使課程與課程之間建立橫向聯(lián)系，發(fā)揮實驗室多功能的作用，并改實驗室“封閉式”管理為“開放式”管理，為學生開展科研活動和綜合性、設(shè)計性實驗提供更多的時間和空間。
Keywords: covering engineering, Curve Numerical flume, mathematical model, Hang Hong
中圖分類號：TV143+.3 文獻標識碼：A 文章編碼
1模型案例概況
深圳市布吉河宏達大廈已經(jīng)完成相應(yīng)河道的覆蓋工程，其位于布吉河上游段，南門墩橋下游，參考圖1-1。本河段進口處轉(zhuǎn)彎半徑較小，又有大芬支流從凹岸匯入，水流條件比較復(fù)雜，通過模型實驗和專題計算對其進行了防洪影響評估，
本次研究建立平面二維彎道數(shù)值水槽，進行數(shù)學模型研究。通過建立二維彎道數(shù)值水槽研究覆蓋工程對河道現(xiàn)狀行洪能力的影響以及工程區(qū)局部流態(tài)改善問題，為工程設(shè)計提供科學依據(jù)。彎道數(shù)值水槽的邊界條件由一維河道恒定流計算模型提供，即充分發(fā)揮一維模型的快速方便的特點，同時又能獲得局部平面范圍的細部信息，為優(yōu)化河道覆蓋工程方案提供科學依據(jù)。
圖1-1工程“現(xiàn)狀研究覆蓋段”位置
2研究基礎(chǔ)資料
根據(jù)《布吉河上游整治工程可行性研究報告》[3]，本覆蓋工程布吉河河段流量QP=1%=456m3/s，大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相應(yīng)的下游水位HP=1%=4.38m。根據(jù)深圳河辦公室1996年在布吉河的水文測驗資料[4][5]，布吉河最大含沙量13kg/m3，平均2.51kg/m3。
3數(shù)學模型研究
本次研究的彎道數(shù)值水槽的邊界條件由一維河道恒定流計算模型提供：即根據(jù)一維圣維南方程組，建立一維河道數(shù)值模型，先進行大范圍的一維河道模擬，獲得工程區(qū)的水位流量關(guān)系，再建立平面二維彎道數(shù)值水槽研究工程局部水流問題。這樣做的好處是充分發(fā)揮一維模型的快速方便的特點，同時又能獲得局部平面范圍的細部信息。
3.1一維數(shù)學模型的方程及算法
3.1.1基本方程
連續(xù)性方程： (3-1)
運動方程： (3-2)
以上圣維南方程組主要針對非恒定漸變流水流計算，如果是恒定流，可將圣維南方程組簡化，其連續(xù)性方程自動滿足，運動方程第2項為0，簡化后的非均勻漸變流的水位沿流程變化微分方程式為：
(3-3)
3.1.2數(shù)值計算方法
式（3-3）一般按有限差分離散，即將河道劃分成若干計算段，每段分別采用離散后的方程計算，式（3-3）離散后的方程其實就是不可壓縮流體恒定流能量方程（伯努利方程）。
3.1.3一維模型為二維彎道數(shù)值水槽提供的邊界條件
文獻[3]中已經(jīng)利用該一維河道模型進行了一些工程區(qū)不同設(shè)計流量下的河道水位計算，根據(jù)其計算成果取彎道數(shù)值水槽上游布吉河流量QP=1%=456m3/s、大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相應(yīng)的下游水位HP=1%=4.38m，工程區(qū)底板平均高程17.9m。
3.2二維數(shù)學模型的方程及算法
3.2.1基本方程
連續(xù)方程：
（3-5）
動量方程：
（3-6）
（3-7）
3.2.2定解條件
（1） 初始條件
（2） 邊界條件
開邊界采用流速邊界：；或采用水位邊界：。式中，、、均為根據(jù)現(xiàn)場觀測資料確定的已知量，分別用流速過程或水位過程控制。閉邊界采用不可入條件，即，法向流速為0，n為邊界的外法向。
3.3數(shù)學模型建立
3.3.1計算范圍確定及網(wǎng)格剖分
彎道數(shù)值水槽模型計算域示意見圖3-1，模型采用三角形無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格剖分，網(wǎng)格節(jié)點數(shù)6666，
三角形單元11574，最大網(wǎng)格步長約14.5m，最小步長＜0.2m，工程區(qū)外網(wǎng)格較疏，工程區(qū)附近網(wǎng)格較密（見圖3-2）。
圖3-1彎道數(shù)值水槽主要尺寸（單位：m） 圖3-2 計算網(wǎng)格示意圖
3.3.2模型驗證
彎道數(shù)值水槽能否復(fù)演出與天然相似的流場，關(guān)鍵取決于數(shù)值水槽驗證結(jié)果與實測資料的吻合程度。本驗證實測資料引自文獻[7]中的閘前90°彎道水流實驗，借用其實驗結(jié)果對二維數(shù)值水槽建立方法進行驗證。
根據(jù)工程實際參數(shù)計算得到整個計算區(qū)域流速與水深的數(shù)值解。第5～7斷面上水深、流速的計算值與實測值比較可知：彎道水流入彎后，凸岸流速稍增而凹岸流速稍減，過了彎頂之后又出現(xiàn)相反的調(diào)整。計算結(jié)果與實測資料符合較好，表明該模型能夠有效地模擬流線彎曲的復(fù)雜水流的水力特性。
圖3-3計算網(wǎng)格示意圖
3.4優(yōu)化方案比選
通過彎道數(shù)值水槽模擬不同的工程方案，將其與現(xiàn)狀條件下的水流特征、包括彎道內(nèi)的測點水位和測點流速、各涵孔的單寬流量等相比較，以找出對現(xiàn)狀河道行洪影響最小的方案。邊界條件上游布吉河流量QP=1%=456m3/s、大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相應(yīng)的下游水位HP=1%=4.38m。
3.4.1方案介紹
工程區(qū)布置方案考慮以下幾個：現(xiàn)狀方案、設(shè)計方案、設(shè)計方案+導(dǎo)流墩方案、設(shè)計方案+導(dǎo)流墻方案，如圖3-4～7所示。
3.4.2方案對比
（1）設(shè)計方案實施后，各涵孔的單寬流量均有不同程度的變化，其中5號涵孔增加較大，最大單寬流量增幅達到現(xiàn)狀方案條件下的22%，對防止彎道凸岸泥沙淤積有利。
（2）設(shè)計方案實施后，各涵孔的水位也有不同程度的變化，但總體變化很小，最大不超過2.2%，對現(xiàn)狀河道行洪能力影響甚微。
（3）“設(shè)計方案+導(dǎo)流墩”對局部流態(tài)改善較好，其流態(tài)平順，無明顯回流和死水區(qū)（圖3-9），且各涵孔流速較大，有利于彎道內(nèi)泥沙向下游輸移。
4主要結(jié)論
本文通過數(shù)學模型研究布吉宏達大廈河段覆蓋工程對河道行洪的影響及局部工程區(qū)流態(tài)改善問題，得出的結(jié)論主要包括：
（1）本文建立的彎道數(shù)值水槽計算結(jié)果與實測資料符合較好，表明該模型能夠有效地模擬流線彎曲的復(fù)雜水流的水力特性。
（2）按照河道現(xiàn)狀100年的行洪能力，本文進行了工程后的河道行洪能力分析，發(fā)現(xiàn)采取設(shè)計方案后，有助于歸順彎道水流，各涵孔的水位相對于工程前變化很小，最大不超過2.2%，對現(xiàn)狀河道行洪能力影響甚微。另外，設(shè)計方案實施后，5號涵孔流量增加較大，最大流量增幅達到工程前條件下的22%，對防止彎道凸岸泥沙淤積有利。
（3）本文利用導(dǎo)流墩改善局部水流流態(tài)，發(fā)現(xiàn)“設(shè)計方案+導(dǎo)流墩”較優(yōu)：①其流態(tài)平順，無明顯回流和死水區(qū)（圖3-9）；②采用導(dǎo)流墩后，可進一步增大5號涵孔流量，增幅達到現(xiàn)狀條件下的31%。
參考文獻
深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計院，《布吉河南門墩河段整治工程水力學模型實驗報告》，1994年7月。
深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計院，《布吉河宏達大廈覆蓋工程專題報告》，2003年。
深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計院，《布吉河上游整治工程可行性研究報告》，2008年2月。
陳建湘,徐建秋.深圳河潮流水文特性分析[J]. 長江工程職業(yè)技術(shù)學院學報,2006,23(3):19-21.
指服從實驗?zāi)繕?，以培養(yǎng)創(chuàng)新型和應(yīng)用型人才為宗旨，追求知識體系的完整。即打破課程間的壁壘，所有的水文氣象實踐課統(tǒng)一管理、統(tǒng)籌安排，把相關(guān)的實驗知識、技術(shù)和方法有機地組織在一起形成一個完整的體系。
1.2“三層次”
根據(jù)培養(yǎng)目標將實踐教學分為基礎(chǔ)性試驗、綜合應(yīng)用型實驗和實踐創(chuàng)新型實驗三個層次。第一層次，基礎(chǔ)性試驗。主要是以基礎(chǔ)實驗課程為主體，掌握基本操作技能為主，培養(yǎng)低年級學生的認知能力、動手能力。如水力學實驗中靜水壓強和靜水總壓力的測量、液流流態(tài)和液流阻力的測量，水文測驗中的流量、流速、水位等測量，氣象要素降水、蒸發(fā)的觀測等。第二層次，綜合應(yīng)用型實驗。主要是以綜合實驗課程為主體，旨在強化專業(yè)知識和應(yīng)用技能，培養(yǎng)學生初步設(shè)計能力和分析解決問題的能力，常采用啟發(fā)式教學。如臨近和短時天氣預(yù)報實習、水文預(yù)報課程設(shè)計，水文水資源綜合實習等，要求學生通過所學的課本知識，查閱相關(guān)文獻，設(shè)計實驗流程，圍繞著理論、程序技術(shù)和研究思維三個環(huán)節(jié)展開進行實驗。第三層次，實踐創(chuàng)新型實驗。主要是以創(chuàng)新類實驗項目為主體，為設(shè)計、研發(fā)型實驗，旨在培養(yǎng)學生自主研究、科研創(chuàng)新能力，常采用開放式教學。這里主要指高年級的學生申請的校級、省級和國家級的大學生創(chuàng)新項目，在教師指導(dǎo)下的學生自主文獻檢索、設(shè)計實驗方案、實施實驗過程、總結(jié)和處理實驗數(shù)據(jù)、撰寫論文等環(huán)節(jié)，充分體現(xiàn)了學生在教學活動中的主體地位和教師在教學活動中的主導(dǎo)作用的教學原則。通過開放式教學，學生的實踐能力得到了鍛煉，創(chuàng)新能力得到了提高，促進了創(chuàng)新型和研究型人才的培養(yǎng)。
1.3“多形式”
是指采取基本實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實驗相結(jié)合，計劃內(nèi)學時與計劃外開放實驗相結(jié)合，傳統(tǒng)教學與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，將實驗操作與虛擬仿真實驗相結(jié)合等，并將室內(nèi)試驗與實踐教學基地和基礎(chǔ)人才培養(yǎng)基地有機結(jié)合；在形式上采用講授式、啟發(fā)式、自學式、開放式等多種形式有機組合的實驗教學，達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，激發(fā)學生學習興趣的最終目的?！耙惑w化、三層次、多形式”實踐教學體系的建立，形成了由單一到綜合，由相對獨立到有機融合的一個完整的實踐教學新體系。學生的能力從實踐動手能力、綜合應(yīng)用能力到科研創(chuàng)新能力得到了全面遞進式培養(yǎng)［3-7］。
2“一體化、三層次、多形式”實踐教學體系的實施與管理
2.1優(yōu)化實驗教學，探索多元化的教學模式
水文氣象學專業(yè)的課程主要是圍繞水文和氣象交叉學科的相關(guān)知識解決國民生產(chǎn)中的實際工程問題，因此實踐教學是整個培養(yǎng)計劃中非常重要的組成部分。根據(jù)實踐課程規(guī)劃（實驗教材、實驗大綱和實驗項目的設(shè)計），優(yōu)化實驗教學主要包括以下幾個方面：第一，優(yōu)化課程體系，突出實驗性教學。以課程綜合化為突破口，優(yōu)化課程體系和教學內(nèi)容。圍繞加強實踐能力培養(yǎng)，修訂教學計劃和教學大綱，構(gòu)建新實驗教學體系。第二，多開綜合性、設(shè)計性的實驗來提高學生的獨立創(chuàng)新、綜合實踐能力的培養(yǎng)。第三，建立實訓網(wǎng)絡(luò)平臺，將網(wǎng)絡(luò)資源和學習更好地整合，將新的教學理念灌輸?shù)綄嶋H實踐教學中。快速滿足教學要求，使實踐教學更加優(yōu)化。第四，加強實習和實訓，提高學生職業(yè)能力。實習、實訓是整個實踐性環(huán)節(jié)的重要組成部分，將實驗教學活動與生產(chǎn)實踐、社會服務(wù)、技術(shù)推廣緊密結(jié)合起來，提高學生的實踐能力，加強和實際生產(chǎn)實踐的聯(lián)系，同時可以促進教師自身進行自我完善，對課堂教學進行有益補充。多元化的教學模式［8］主要包括以下幾個方面：第一，傳統(tǒng)的實驗室模式。在教師指導(dǎo)下，在規(guī)定的時間到實驗室進行集中實驗。這種模式面向的對象主要是低年級的學生，通過參加實驗培養(yǎng)動手操作能力的一種實踐教學模式。第二，啟發(fā)式的教學模式。注重個性培養(yǎng)和創(chuàng)新思維的訓練，鼓勵學生開動腦筋，提出不同的實踐方案，培養(yǎng)獨立思考和綜合運用能力。第三，開放式的教學模式。主要采用分時段，分層次的開放。低年級學生基礎(chǔ)性實驗實行雙休日集中開放模式，以鞏固知識和技能為主，有目的地引導(dǎo)學生進行提高操作技能的實驗。高年級學生以綜合性實驗和研究型實驗為主，綜合性實驗采用研討課的形式進行開放式實驗教學。研究性實驗主要是學生通過申請學院、學校、省級和國家級的大學生創(chuàng)新項目進行科學研究。學生在教師的指導(dǎo)下選出實驗項目，經(jīng)查閱文獻，擬定實驗方案，中期答辯和結(jié)題匯報等層層過程，充分利用周末、教學實踐周和寒暑假，在開放實驗室進行實踐并完成實驗項目。通過一系列開放的實驗過程，培養(yǎng)了學生對前沿和熱點問題的“提出—研究—解決”的興趣，培養(yǎng)了學生的思索能力、辨析能力和探索求知精神，從實踐上探索了基礎(chǔ)科學人才培養(yǎng)的新模式，推動了教學與科研的結(jié)合。第四，以人為本的教學模式。以自主性為主要特點，充分慮學生個人的興趣和特長，有針對性和目的地設(shè)計實驗、科學研究和社會實踐，突出學生創(chuàng)造性、探索性能力和組織協(xié)調(diào)能力的綜合培養(yǎng)。第五，開放的實踐教學基地模式。充分利用社會資源，建立穩(wěn)定的實踐教學基地，進一步加強本科學生在工程實踐中的分析問題、解決問題的能力。比如學院與廣西水文局建立了《水文測驗》、《水文水資源綜合實習》教學實習基地，與安徽省六安市水文局建立了《水利工程》教學實習基地，與天津市氣象局、河北省氣象局建立了《數(shù)值天氣預(yù)報》、《臨近和短時天氣預(yù)報》實習基地。這幾種實踐教學模式要有機配合，促進各類實驗資源的互補與共享，最終達到提高綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標。
2.2優(yōu)化管理，有效利用網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)資源共享
優(yōu)化管理主要通過網(wǎng)絡(luò)化管理來提高實驗室的管理效率［9-10］。主要通過以下幾個方面實現(xiàn)管理：第一，實行網(wǎng)絡(luò)預(yù)約制度，儀器狀態(tài)實行網(wǎng)絡(luò)通報制度，提高了儀器使用的效率，也加強了儀器管理人員的工作責任心。第二，實驗耗材的購買也實行網(wǎng)絡(luò)管理，購買藥品等耗材時，需要網(wǎng)上申請，經(jīng)管理員批準后統(tǒng)一采購并登記入庫、登記領(lǐng)用。通過耗材庫查詢，學生可以快速、準確地找到藥品，方便互相調(diào)用，做到資源共享，節(jié)約實驗室運行經(jīng)費，更能增強學生的節(jié)約意識。第三，通過考勤系統(tǒng)提高出勤率。網(wǎng)站考勤功能每天記錄了每位學生到實驗室及離開實驗室的時間，提高了學生的組織性和紀律性。第四，以網(wǎng)站展示實驗結(jié)果加強學生的成就感。通過實驗室網(wǎng)站將學生在實驗中取得的良好實驗結(jié)果、獲得的獎勵、發(fā)表的論文等進行展示，給學生創(chuàng)造一個展示成績的平臺，有助于加強學生的成就感。網(wǎng)站化管理真實記錄了學生完成任務(wù)和教師檢查指導(dǎo)的及時性，加強了師生的工作責任心，大大提高了許多環(huán)節(jié)的工作效率。有效利用網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)資源共享。主要包括：第一，通過對實驗過程進行實時錄像，將其網(wǎng)絡(luò)化和視頻化后，為學生正確規(guī)范地使用儀器提供了一個培訓的平臺。通過網(wǎng)絡(luò)資源共享，應(yīng)用計算機仿真技術(shù)和數(shù)碼技術(shù)構(gòu)建實驗項目庫，方便學生了解學科前沿。學生在課前通過網(wǎng)絡(luò)實驗室觀看實驗視頻，對將要進行的真實實驗進行預(yù)習，其效果遠遠好于瀏覽講義文字。從而提高了實驗操作的規(guī)范性和實驗結(jié)果的正確性。第二，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的建立，方便了實驗教學的開展。教師和學生利用積件庫中的CAI課件，視頻庫中的視聽教材，以及校園網(wǎng)上、Internet上的網(wǎng)絡(luò)資源進行實驗教學互動，通過網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)及時查詢到實驗室的有關(guān)信息和教學實驗的操作技術(shù)，下載自己所需要的資料，也可以通過BBS論壇系統(tǒng)參與實驗教學的討論，使教師和同學進行實時網(wǎng)上交流；學生將自己近期的研究計劃、實驗方案、實驗數(shù)據(jù)及階段結(jié)果及時上傳到各自的科研文檔中，教師可以直接從網(wǎng)上讀取并進行批閱，提出建議，及時了解某位學生的情況，從而加強對學生的指導(dǎo)和管理。
2.3建立科學的管理及完善的考核體系
制定并逐步完善實驗室的管理制度，進行科學的管理。主要包括：制定工作條例，明確各級職責，使實驗室建設(shè)與管理逐步規(guī)范；從實驗教材選編、實驗大綱制定（實驗課程的性質(zhì)與任務(wù)、實驗?zāi)康暮鸵蟆嶒瀮?nèi)容、實驗報告的撰寫、課程考核方式、實驗成績評定等）和實驗項目設(shè)計等實驗教學多個環(huán)節(jié)明確目標和要求，作為組織實驗教學的依據(jù)。建立配套的管理制度，實施有效的管理，比如建立實驗室的文件資料檔案，定期開展實驗室工作評估和考評活動；學習和借鑒兄弟院校的好的管理模式，充分利用和發(fā)揮實驗室的功能和效益。為提高實踐教學質(zhì)量，應(yīng)在實驗教材的選編、實驗大綱制定和實驗項目的設(shè)計等等教學環(huán)節(jié)做出明確的規(guī)定。為了最大限度實現(xiàn)公平性，調(diào)動學生的積極性，激發(fā)學生的學習信心，將建立一套完整、合理的實驗評分規(guī)則。為了更好地調(diào)動教師的積極性和責任心，使學生最大限度地受益，將建立一套合理的教學效果評價體系。并實施多樣化的考核模式，它包括平時考核、實驗理論考核和實驗操作考試。通過學生和教師兩套評價考核體系及多樣化的考核模式有效提高實驗課教學質(zhì)量。
本科實驗教學是高等學校教學體系的重要組成部分。它在培養(yǎng)具有知識、能力、技能等綜合素質(zhì)的創(chuàng)新型人才方面有著理論教學不可替代的作用。實驗教學示范中心的建設(shè)及管理為實驗教學提供了重要的平臺，它為培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力和提高實驗教學質(zhì)量起著全方位的推動作用[1]。
水文氣象學是一門新興的交叉學科，既是應(yīng)用氣象學的一個分支，又是水文學的重要組成部分。實踐性強是水文氣象學基礎(chǔ)系列課程的顯著特點之一，教學別強調(diào)理論要與實踐結(jié)合。作為亞洲第一所、世界第二所的水文氣象學院，國內(nèi)沒有現(xiàn)成的教學經(jīng)驗可借鑒，只能參考相關(guān)專業(yè)和兄弟院校的辦學經(jīng)驗，探索一條培養(yǎng)水文氣象復(fù)合人才的教育路子。針對過往相關(guān)專業(yè)的實驗教學主要以封閉式實驗為主、部分實驗教學內(nèi)容與時代脫節(jié)、缺少學科知識交叉滲透的實驗教學平臺、教師科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學內(nèi)容的力度不夠、學生積極性不高等問題，以實驗教學示范中心建設(shè)為契機，以“培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)”為主線，以培養(yǎng)創(chuàng)新型和應(yīng)用型人才為目標，構(gòu)建了“一體化、三層次、多形式”水文氣象學實踐教學體系，并在這一基礎(chǔ)體系上進行科學有效的實施和管理。
1.“一體化、三層次、多形式”實踐教學體系的構(gòu)建
1.1實踐教學體系構(gòu)建思路。
實踐教學與理論教學相輔相成、有機結(jié)合共同構(gòu)成大學完整的教學體系[2]。實踐教學體系構(gòu)建的總體思路主要包括以下兩個方面：
首先，要明確目標。以“培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)”為主線，以培養(yǎng)創(chuàng)新型和應(yīng)用型人才為目標，以強化實踐能力為核心，以學生為本，實施人才標準的多樣性和因材施教、個性化培養(yǎng)，將實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貫穿于本科實踐教學的始終。積極探索高等院校水文氣象學實驗教育教學規(guī)律，形成專業(yè)特色突出、體系獨立完整、管理科學、學生主體地位突出的實驗教學體系。
其次，要搭建平臺和優(yōu)化實踐教學的內(nèi)容。根據(jù)實踐課程性質(zhì)和內(nèi)容分為基礎(chǔ)實踐教學平臺（基礎(chǔ)課程實驗?zāi)K和認知實習訓練模塊）和專業(yè)技術(shù)實踐教學平臺（課程設(shè)計、綜合實習、畢業(yè)設(shè)計、科技競賽和創(chuàng)新項目等模塊組成）。根據(jù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)規(guī)律和實驗課程之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，打破課程間的壁壘，優(yōu)化實踐教學內(nèi)容，使課程間的內(nèi)容有機融合，互相促進。培養(yǎng)學生的基本操作和動手能力，專業(yè)拓展和綜合運用能力，以及實踐創(chuàng)新能力。
1.2實踐教學體系構(gòu)成。
1.2.1“一體化”。指服從實驗?zāi)繕?，以培養(yǎng)創(chuàng)新型和應(yīng)用型人才為宗旨，追求知識體系的完整。即打破課程間的壁壘，所有的水文氣象實踐課統(tǒng)一管理、統(tǒng)籌安排，把相關(guān)的實驗知識、技術(shù)和方法有機地組織在一起形成一個完整的體系。
1.2.2“三層次”。根據(jù)培養(yǎng)目標將實踐教學分為基礎(chǔ)性試驗、綜合應(yīng)用型實驗和實踐創(chuàng)新型實驗三個層次。第一層次，基礎(chǔ)性試驗。主要是以基礎(chǔ)實驗課程為主體，掌握基本操作技能為主，培養(yǎng)低年級學生的認知能力、動手能力。如水力學實驗中靜水壓強和靜水總壓力的測量、液流流態(tài)和液流阻力的測量，水文測驗中的流量、流速、水位等測量，氣象要素降水、蒸發(fā)的觀測等。第二層次，綜合應(yīng)用型實驗。主要是以綜合實驗課程為主體，旨在強化專業(yè)知識和應(yīng)用技能，培養(yǎng)學生初步設(shè)計能力和分析解決問題的能力，常采用啟發(fā)式教學。如臨近和短時天氣預(yù)報實習、水文預(yù)報課程設(shè)計，水文水資源綜合實習等，要求學生通過所學的課本知識，查閱相關(guān)文獻，設(shè)計實驗流程，圍繞著理論、程序技術(shù)和研究思維三個環(huán)節(jié)展開進行實驗。第三層次，實踐創(chuàng)新型實驗。主要是以創(chuàng)新類實驗項目為主體，為設(shè)計、研發(fā)型實驗，旨在培養(yǎng)學生自主研究、科研創(chuàng)新能力，常采用開放式教學。這里主要指高年級的學生申請的校級、省級和國家級的大學生創(chuàng)新項目，在教師指導(dǎo)下的學生自主文獻檢索、設(shè)計實驗方案、實施實驗過程、總結(jié)和處理實驗數(shù)據(jù)、撰寫論文等環(huán)節(jié)，充分體現(xiàn)了學生在教學活動中的主體地位和教師在教學活動中的主導(dǎo)作用的教學原則。通過開放式教學，學生的實踐能力得到了鍛煉，創(chuàng)新能力得到了提高，促進了創(chuàng)新型和研究型人才的培養(yǎng)。
1.2.3“多形式”是指采取基本實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實驗相結(jié)合，計劃內(nèi)學時與計劃外開放實驗相結(jié)合，傳統(tǒng)教學與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，將實驗操作與虛擬仿真實驗相結(jié)合等，并將室內(nèi)試驗與實踐教學基地和基礎(chǔ)人才培養(yǎng)基地有機結(jié)合；在形式上采用講授式、啟發(fā)式、自學式、開放式等多種形式有機組合的實驗教學，達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，激發(fā)學生學習興趣的最終目的。
“一體化、三層次、多形式”實踐教學體系的建立，形成了由單一到綜合，由相對獨立到有機融合的一個完整的實踐教學新體系。學生的能力從實踐動手能力、綜合應(yīng)用能力到科研創(chuàng)新能力得到了全面遞進式培養(yǎng)[3-7]。
2.“一體化、三層次、多形式”實踐教學體系的實施與管理
2.1優(yōu)化實驗教學，探索多元化的教學模式。
水文氣象學專業(yè)的課程主要是圍繞水文和氣象交叉學科的相關(guān)知識解決國民生產(chǎn)中的實際工程問題，因此實踐教學是整個培養(yǎng)計劃中非常重要的組成部分。根據(jù)實踐課程規(guī)劃（實驗教材、實驗大綱和實驗項目的設(shè)計），優(yōu)化實驗教學主要包括以下幾個方面：第一，優(yōu)化課程體系，突出實驗性教學。以課程綜合化為突破口，優(yōu)化課程體系和教學內(nèi)容。圍繞加強實踐能力培養(yǎng)，修訂教學計劃和教學大綱，構(gòu)建新實驗教學體系。第二，多開綜合性、設(shè)計性的實驗來提高學生的獨立創(chuàng)新、綜合實踐能力的培養(yǎng)。第三，建立實訓網(wǎng)絡(luò)平臺，將網(wǎng)絡(luò)資源和學習更好地整合，將新的教學理念灌輸?shù)綄嶋H實踐教學中?？焖贊M足教學要求，使實踐教學更加優(yōu)化。第四，加強實習和實訓，提高學生職業(yè)能力。實習、實訓是整個實踐性環(huán)節(jié)的重要組成部分，將實驗教學活動與生產(chǎn)實踐、社會服務(wù)、技術(shù)推廣緊密結(jié)合起來，提高學生的實踐能力，加強和實際生產(chǎn)實踐的聯(lián)系，同時可以促進教師自身進行自我完善，對課堂教學進行有益補充。
多元化的教學模式[8]主要包括以下幾個方面：第一，傳統(tǒng)的實驗室模式。在教師指導(dǎo)下，在規(guī)定的時間到實驗室進行集中實驗。這種模式面向的對象主要是低年級的學生，通過參加實驗培養(yǎng)動手操作能力的一種實踐教學模式。第二，啟發(fā)式的教學模式。注重個性培養(yǎng)和創(chuàng)新思維的訓練，鼓勵學生開動腦筋，提出不同的實踐方案，培養(yǎng)獨立思考和綜合運用能力。第三，開放式的教學模式。主要采用分時段，分層次的開放。低年級學生基礎(chǔ)性實驗實行雙休日集中開放模式，以鞏固知識和技能為主，有目的地引導(dǎo)學生進行提高操作技能的實驗。高年級學生以綜合性實驗和研究型實驗為主，綜合性實驗采用研討課的形式進行開放式實驗教學。研究性實驗主要是學生通過申請學院、學校、省級和國家級的大學生創(chuàng)新項目進行科學研究。學生在教師的指導(dǎo)下選出實驗項目，經(jīng)查閱文獻，擬定實驗方案，中期答辯和結(jié)題匯報等層層過程，充分利用周末、教學實踐周和寒暑假，在開放實驗室進行實踐并完成實驗項目。通過一系列開放的實驗過程，培養(yǎng)了學生對前沿和熱點問題的“提出—研究—解決”的興趣，培養(yǎng)了學生的思索能力、辨析能力和探索求知精神，從實踐上探索了基礎(chǔ)科學人才培養(yǎng)的新模式，推動了教學與科研的結(jié)合。第四，以人為本的教學模式。以自主性為主要特點，充分慮學生個人的興趣和特長，有針對性和目的地設(shè)計實驗、科學研究和社會實踐，突出學生創(chuàng)造性、探索性能力和組織協(xié)調(diào)能力的綜合培養(yǎng)。第五，開放的實踐教學基地模式。充分利用社會資源，建立穩(wěn)定的實踐教學基地，進一步加強本科學生在工程實踐中的分析問題、解決問題的能力。比如學院與廣西水文局建立了《水文測驗》、《水文水資源綜合實習》教學實習基地，與安徽省六安市水文局建立了《水利工程》教學實習基地，與天津市氣象局、河北省氣象局建立了《數(shù)值天氣預(yù)報》、《臨近和短時天氣預(yù)報》實習基地。這幾種實踐教學模式要有機配合，促進各類實驗資源的互補與共享，最終達到提高綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標。
2.2優(yōu)化管理，有效利用網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)資源共享。
優(yōu)化管理主要通過網(wǎng)絡(luò)化管理來提高實驗室的管理效率[9-10]。主要通過以下幾個方面實現(xiàn)管理：第一，實行網(wǎng)絡(luò)預(yù)約制度，儀器狀態(tài)實行網(wǎng)絡(luò)通報制度，提高了儀器使用的效率，也加強了儀器管理人員的工作責任心。第二，實驗耗材的購買也實行網(wǎng)絡(luò)管理，購買藥品等耗材時，需要網(wǎng)上申請，經(jīng)管理員批準后統(tǒng)一采購并登記入庫、登記領(lǐng)用。通過耗材庫查詢，學生可以快速、準確地找到藥品，方便互相調(diào)用，做到資源共享，節(jié)約實驗室運行經(jīng)費，更能增強學生的節(jié)約意識。第三，通過考勤系統(tǒng)提高出勤率。網(wǎng)站考勤功能每天記錄了每位學生到實驗室及離開實驗室的時間，提高了學生的組織性和紀律性。第四，以網(wǎng)站展示實驗結(jié)果加強學生的成就感。通過實驗室網(wǎng)站將學生在實驗中取得的良好實驗結(jié)果、獲得的獎勵、發(fā)表的論文等進行展示，給學生創(chuàng)造一個展示成績的平臺，有助于加強學生的成就感。網(wǎng)站化管理真實記錄了學生完成任務(wù)和教師檢查指導(dǎo)的及時性，加強了師生的工作責任心，大大提高了許多環(huán)節(jié)的工作效率。
有效利用網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)資源共享。主要包括：第一，通過對實驗過程進行實時錄像，將其網(wǎng)絡(luò)化和視頻化后，為學生正確規(guī)范地使用儀器提供了一個培訓的平臺。通過網(wǎng)絡(luò)資源共享，應(yīng)用計算機仿真技術(shù)和數(shù)碼技術(shù)構(gòu)建實驗項目庫，方便學生了解學科前沿。學生在課前通過網(wǎng)絡(luò)實驗室觀看實驗視頻，對將要進行的真實實驗進行預(yù)習，其效果遠遠好于瀏覽講義文字。從而提高了實驗操作的規(guī)范性和實驗結(jié)果的正確性。第二，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的建立，方便了實驗教學的開展。教師和學生利用積件庫中的CAI課件，視頻庫中的視聽教材，以及校園網(wǎng)上、Internet上的網(wǎng)絡(luò)資源進行實驗教學互動，通過網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)及時查詢到實驗室的有關(guān)信息和教學實驗的操作技術(shù)，下載自己所需要的資料，也可以通過BBS論壇系統(tǒng)參與實驗教學的討論，使教師和同學進行實時網(wǎng)上交流；學生將自己近期的研究計劃、實驗方案、實驗數(shù)據(jù)及階段結(jié)果及時上傳到各自的科研文檔中，教師可以直接從網(wǎng)上讀取并進行批閱，提出建議，及時了解某位學生的情況，從而加強對學生的指導(dǎo)和管理。
2.3建立科學的管理及完善的考核體系。
制定并逐步完善實驗室的管理制度，進行科學的管理。主要包括：制定工作條例，明確各級職責，使實驗室建設(shè)與管理逐步規(guī)范；從實驗教材選編、實驗大綱制定（實驗課程的性質(zhì)與任務(wù)、實驗?zāi)康暮鸵?、實驗?nèi)容、實驗報告的撰寫、課程考核方式、實驗成績評定等）和實驗項目設(shè)計等實驗教學多個環(huán)節(jié)明確目標和要求，作為組織實驗教學的依據(jù)。建立配套的管理制度，實施有效的管理，比如建立實驗室的文件資料檔案，定期開展實驗室工作評估和考評活動；學習和借鑒兄弟院校的好的管理模式，充分利用和發(fā)揮實驗室的功能和效益。
為提高實踐教學質(zhì)量，應(yīng)在實驗教材的選編、實驗大綱制定和實驗項目的設(shè)計等等教學環(huán)節(jié)做出明確的規(guī)定。為了最大限度實現(xiàn)公平性，調(diào)動學生的積極性，激發(fā)學生的學習信心，將建立一套完整、合理的實驗評分規(guī)則。為了更好地調(diào)動教師的積極性和責任心，使學生最大限度地受益，將建立一套合理的教學效果評價體系。并實施多樣化的考核模式，它包括平時考核、實驗理論考核和實驗操作考試。通過學生和教師兩套評價考核體系及多樣化的考核模式有效提高實驗課教學質(zhì)量。
3.結(jié)語
建立一個科學完整的實踐教學體系是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。水文氣象學專業(yè)通過借鑒相關(guān)專業(yè)和兄弟院校的經(jīng)驗，構(gòu)建了“一體化、三層次、多形式”的水文氣象學實踐教學體系。并在這個體系基礎(chǔ)上，優(yōu)化教學內(nèi)容，探索實施多元化的教學模式；優(yōu)化管理，有效利用網(wǎng)絡(luò)資源來實現(xiàn)資源共享；進一步進行科學的管理和完善的考核體系。通過實踐體系的構(gòu)建和實施管理為學生搭建一個進行實踐創(chuàng)新能力的平臺，使學生的實踐動手能力、分析解決問題綜合能力、創(chuàng)新能力得到訓練，整體素質(zhì)得到提高，為新時期創(chuàng)新型和研究型人才的培養(yǎng)進行有益的探索和實踐。
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