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1前言
建国以来，福建省进行了大规模的水利水电基础设施建设。截止2007年末，福建省已建成的以防洪、灌溉为主的水库2948座，水闸3724座，有效灌溉面积952.91千公顷，机电排灌面积153.21千公顷，水利工程供水总量157.56亿m3，农村小水电总装机632.4万千瓦，修建围垦滩涂造地128.58万亩，江海堤防5825.68km[1]；截止2008年8月，全省水电总装机达1025万千瓦[2]，占全省电源总装机2502万千瓦的40.7%。
建国以后头30年，即上世纪50年代初到70年代末，福建大兴水利基本建设，改善农业生产条件，同时大办小水电，这个阶段的生产力水平较低，施工设备简陋，主要靠人海战术，水利工程施工技术落后。改革开放以后，特别是“七五”到“九五”期间，福建省迎来水利水电建设的高峰，全省集中力量构建防灾减灾五大防御体系，完成了千公里海堤、千公里江堤、千座险库除险加固，建成了大批水利水电工程。近30年来，福建广泛推广和应用新技术、新材料、新工艺、新设备，所以水利工程施工技术得到长足的发展，已逐步形成比较完整的技术体系，在筑坝技术、堤防与围垦工程施工技术、深软基础处理技术、地下工程施工技术、土工合成材料的应用技术、水利工程除险加固、机电与金属结构制造安装技术、工程施工组织与管理等均提高到一个新的水平，砌石坝、碾压混凝土坝等施工技术均在国内处较高水平，贫胶凝粗粒料筑坝新技术在施工围堰中的应用为国内首创[3]。
2我国水利工程施工学科发展现状与目标
2.1 我国水利工程施工学科发展现状
2.1.1 导截流工程。我国导流工程在规划、设计、科研、施工方面已处于国际先进水平。三峡工程三期碾压混凝土围堰最高124m，总方量168万m3，月浇筑强度达47.6万m3，建成后蓄水总库容达147亿m3，堪称世界之最[4]。
2.1.2 地下工程。随着我国一大批大型水电站、长距离跨流域调水工程的建设，我国地下工程的开挖技术、长隧洞掘进机开挖技术和极软岩中的长隧洞施工技术在理论和实践方面均有很大发展与突破，其施工技术水平和科技成果均进入世界先进水平，某些领域已处世界领先地位。溪洛渡水电站地下厂房断面尺寸为444.0m×31.8m×76.0m(长×宽×高)，总开挖量为500万m3，是当今世界上最大的地下洞库之一。
2.1.3 土石方（坝）工程。自20世纪90年代，我国土石坝工程建设就呈现出很快的发展态势，进入21世纪后建设步伐明显加快。在建的清江水布垭混凝土面板堆石坝坝高233.0m，是世界上最高的混凝土面板堆石坝，拟建世纪第二高的砾石土心墙坝，在科研、设计、施工、监测等方面均积累了许多成熟的经验。
2.1.4 混凝土工程。通过三峡、小浪底、二滩和万家寨等工程实践，在混凝土骨料、外加剂、补偿收缩混凝土、抗冲磨蚀混凝土、塔带机混凝土筑坝等方面，技术上取得创新性的突破，形成了较系统的理论、技术专著和技术标准。经过近20年的研究和实践，我国碾压混凝土筑坝技术已达世界先进水平，在某些领域已处国际领先地位。
2.1.5 地基与基础工程。我国水利水电建设地基与基础工程技术水平总体上已达到或接近世界先进水平，但在一些重要方面与发达国家甚至国内其他行业相比还有差距，这是我们今后努力的方向。主要包括：各种地基的基础处理的基础工程工法都要向“更高、更难、更好、更快”的方向发展；应加强理论研究，争取在地基与基础工程理论上取得突破性成果；大力研制开发先进的地基处理和基础工程机械，提高施工的机械化和自动化水平；努力开发新的工艺方法，降低物耗，提高生产效率；注重施工环保问题等。
* 第一执笔人：曾金水，福建省水利学会施工专委会副主任，福建省水利水电工程局有限公司副总经理兼总工程师，教授级高工。
2.1.6 施工组织设计。大规模的水利建设实践，极大地提升我国的施工组织设计水平，现在的施工组织设计正朝着数字化、可视化、仿真化方向发展，数字化设计和可视化施工管理也将广泛应用于现场施工。
2.1.7 施工管理。目前我国已全面实现项目法人责任制、招标投标制、建设监理制和合同管理制；水利水电工程质量逐步提高，质量管理系统有一定的发展；水利水电工程的安全管理实现企业负责、行业管理、国家和群众监督的施工安全管理体系。但与国外发达国家相比，我国工程施工管理水平还有一定的差距。
2.2 我国水利工程施工学科发展目标
我国水利工程施工学科的发展目标是：提高我国整体施工技术和管理水平，开展和倡导水利工程施工技术、工艺、处理措施以及施工设备的研究，促进水利工程施工新技术、新工艺和新材料在本行业的推广和应用，加强施工管理体制方面的研究，依靠科技进步，实现施工技术和管理体制的创新，促进我国水利工程施工技术的发展。
3福建水利工程施工学科发展现状与主要成就
3.1 导截流工程
3.1.1 围堰工程。上世纪70年代以前，古田溪梯级、安砂等工程的施工围堰采用填石木笼围堰，上部采用浆砌石或混凝土混合结构允许汛期过水。上世纪80年代，水东水电站采用低流态高掺粉煤灰的混凝土拱围堰；水口二期围堰采用心墙式土石围堰，堰体防渗采用塑性混凝土防渗墙和土工膜，水口三期围堰采用碾压混凝土新技术。进入新世纪以来，围堰防渗技术又有新发展，金鸡拦河闸重建工程采用冲灌袋护坡的吹砂围堰，堰体采用高压摆喷防渗技术；尤溪街面下游量水堰（堰高13.54m，总方量0.42万m3），以及宁德洪口大坝的上游围堰（堰高35.5m，总方量3.2万m3）采用贫胶凝粗粒料筑坝新技术填筑施工围堰，成功建成中国第一座高35.5m的贫胶凝粗粒料主围堰，围堰建成后经受50年一遇超标洪水考验（Q=5400m3/s，水位超坝顶8m），围堰运行正常,安全可靠[5]。贫胶粗粒料筑坝新技术的研究，获2005年度福建省水利科学技术一等奖。
3.1.2 大江截流工程。早在上世纪70年代，施工能力低，处于半机械化状态下，我省在九龙江北溪引水桥闸施工中截流设计流量为1660 m3／s，采用民船抛投条石及填筑砂堤围堰闭气的方法截流，截流堵口时，流量1200 m3／s、龙口水位差1.33 m、流速4.88 m3/ s，断流一举成功，在当时是一大壮举。进入80年代，随着机械化水平的不断提高，我省的截流施工技术也随之提高。1989年9月，水口水电站二期围堰截流，设计截流量为1620 m3/ s，采用单戗堤双向进占立堵法，最高抛投强度为3158 m3/h，顺利实现闽江干流大江截流[6]。
3.1.3 围垦工程堵口截流。长乐外文武围垦工程堵口段处于开敞式海域，风浪大、水流急、潮差大，为解决粉细沙地基、大水位差、大库容量、高速急流、深水条件下的堵口闭气难题，改变过去贯用的山土闭气方法，采用充灌袋吹填沙技术应用于堵口截流闭气，同时比传统的堵口闭气方案缩短了施工工期45天。充灌袋吹填砂堵口截流闭气新技术应用，获2003年度福建省水利科学技术三等奖。
3.2 地下工程
3.2.1 地下厂房。21世纪以来，福建先后建成了棉花滩、周宁、街面等大型水电站的地下厂房。采用了岩壁吊车梁、系统喷锚支护等新技术。棉花滩水电站地下厂房主要洞室尺寸为：主厂房129.5m×21.9m×52.08m(长×宽×高) ，主变室137m×16m×20.1m，尾水调压室87.3m×12.0m×50m，采用预裂爆破技术进行开挖，施工质量好、速度快(主厂房开挖只用16.5个月时间，创当时同类规模主厂房开挖的国内记录)。
3.2.2 水工隧洞、竖井。福州市第二水源供水工程跨流域引水隧洞控制段，单头掘进长度达3.7km，是国内罕见的小洞径超长隧洞，工期紧、强度高、难度大。因有效解决了供气、光面爆破、通风排烟、排水、洞内高压送电、循环进尺等一系列技术难题，如采用水幕降尘和多级串接的混合式长柔性管通风技术，成功解决了超长单头掘进隧洞的通风排烟技术难题，在单头掘进长度3.5km时，月进尺仍达到150m，创造了国内同规模工程的施工记录，超长隧洞高强度施工技术研究获2004年度福建省科学技术三等奖。穆阳溪梯级周宁水电站，是一个高水头（最大水头437.2m）、高竖井（高453.25m）、长隧洞（长12.352km）、深埋式地下厂房洞室群，地下工程施工难度大，其中竖井总高453.25m，为国内已建同类工程之最[7]，竖井开挖采用LM-200型反井钻机进行反导井施工技术，简化了施工工艺，掘进快、施工安全、开挖质量好。
3.3 土石方（坝）工程
3.3.1 吹砂筑堤。福建省在千公里海堤、千公里江堤及围垦工程的建设中，在天然砂丰富的个别地段，采用吹砂筑堤技术，就地取材，成本低、速度快，又起到疏浚河道的效果。如桔园洲防洪堤、龙洲防洪堤等工程均采用吹砂筑堤技术。
3.2.2 土石坝施工。上世纪50年代到80年代，福建省修建的各类大坝中，碾压式土石坝的数量最多，以灌溉为主的土石坝数量超过1900座，主要有均质土坝、土石混合坝。土石混合坝的代表作为1973年建成的山美水库，坝高76.5m，库容6.56亿m3，大坝填筑量为160万m3，因机械化水平低，主要靠人海战术，施工高峰期总人数达2万多人，经历3年9个月建成。
3.3.3 混凝土面板堆石坝施工。混凝土面板堆石坝（CFRD）是当今世界上坝工发展的主流之一。“八五”以来，福建省已建和在建的面板堆石坝共有7座，坝高超过100m的有3座，其中街面大坝的堆石体330万m3，最大坝高126m，大坝填筑工期仅用16个月[8]，最高月填筑量达42万m3。混凝土面板防裂技术是混凝土面板堆石坝的关键技术， 1995年万安溪的混凝土面板防裂技术获水利部科技进步二等奖，经专家鉴定处当时国内的最高水平。结合芹山水电站混凝土面板堆石坝建设，福建省成功研究应用了新型复合GB铜止水结构，取得了良好的效果，总体技术达到国际领先水平，获得2001年度福建省科技进步二等奖。
3.4 混凝土工程
3.4.1砂石料生产
（1）天然砂石料生产。我省大中型水电站多数使用天然砂石料，经筛分加工成级配料，如水口、洪口、沙溪口、水东、高砂等。毛料开采采用大斗容挖掘机，配大吨位自卸车运输，或采用具有较高生产能力的采砂船配自航式驳船运输。如沙溪口水电站所需砂石料采用全盘机械化，设计砂石料系统生产能力为360 t／h，可满足混凝土月浇筑量5.5万m3,的要求。水口水电站砂石系统的设计生产能力为750 t／h，可满足高峰期月浇筑混凝土12.4万m3的需要。
（2）人工砂石料生产。我省人工砂普遍采用干制法生产，大型工程（如棉花滩）采用巴马克破碎机(B-9000) 制砂，如坑口、涌溪三级电站也采用干制法生产人工砂。人工碎石生产系统普遍采用PEF600×900颚式破碎机初碎、PEF400×600颚式破碎机中碎，然后用筛分机筛分成不同粒径的骨科，生产能力根据工程需要进行配置。如棉花滩水电站大坝混凝土工程量为611550 m3 ，根据混凝土月高峰浇筑强度为6.0万m3的需要,选择生产能力为500 t／h的破碎筛分系统。
3.4.2模板工程
我省混凝土坝施工的模板技术，在近20年有较快的发展，钢模板、竹木胶合板已大量取代木模板，模板的型式也大量采用大型组合模板、滑升模板、翻升模板、悬臂模板及预制混凝土模板等。如水口水电站大规模采用轻型组合钢模板，钢模板立模率达95%以上，广泛采用2.3m×3.0 m的悬臂模板,这种模板使用次数可达50次以上，每块模板吊装只配4～5人，仅10 min可完成拆装工序，施工工效高，经济效益显著，而且混凝土表面整齐美观。棉花滩碾压混凝土坝施工中，采用斜面可调式翻升钢模板，不但解决连续浇筑、快速上升的问题，还具有悬臂、可微调倾角、翻升、装饰等功能，取得较好的效果。
3.4.3混凝土浇筑
（1）混凝土施工机械化水平。近十几年来，我省大中型水电工程普遍采用先进的混凝土拌和设备和与之相配套的混凝土运输、浇筑设备、使混凝土施工达到较高的机械化水平。如水口水电站采用3座自动化混凝土拌和楼（其生产能力分别为150 m3／h、300 m3／h、112.5 m3／h）, 混凝土运输采用2台起重量为30T平移式缆机配9m3蓄能式混凝土罐(主要用于大坝)及一台起重量20T平移式缆机配6m3蓄能式混凝土罐(主要用于厂房子)，采用CAT38LCP65HP和D31P63平仓机，五棒高频振捣机等配套设备，实现了综合配套机械化作业，创造月浇筑混凝土量12.4万m3、年浇筑混凝土量118万m3的较好水平, 工程质量达我国上世纪90年代建设的5个百万千瓦级大型水电站的最好水平。
（2） “双掺”技术。
① 混凝土的掺合料。坝体混凝土掺粉煤灰，可大量节约水泥，改善混凝土和易性，增强混凝土密实性，降低混凝土绝热温升，提高抗裂性能等。自1978年以来，我省在大中型水电站施工中大力推广掺粉煤灰，在常态混凝土中的掺灰率一般为20%～30%，个别工程如南一水库大坝常规混凝土中掺灰率达30%～40%；在碾压混凝土中掺灰率达50%～70%，其中：坑口大坝R90100碾压混凝土的掺灰率达57.1%，棉花滩大坝R180100碾压混凝土的掺灰率达64.7%。
② 混凝土的外加剂。坝体混凝土掺不同类型的外加剂是改善混凝土质量和性能、节约水泥用量和降低成本的有效措施，我省不论是常规混凝土坝还是碾压混凝土坝都根据不同工程项目的不同要求，普遍采用合适的外加剂，如减水剂、缓凝剂、防裂膨胀剂、脱模剂、泵送剂等。
3.4.4碾压混凝土筑坝
福建的碾压混凝土筑坝技术行动早、推广快、技术领先，经过20多年大胆的研究和实践，福建碾压混凝土坝的施工，已形成了较成熟的技术体系，从砂石料生产到碾压混凝土配料、拌和、入仓方式、碾压、仓面养护，已形成配套技术，在国内知名度较高。1986年，福建省建成全国第一座碾压混凝土坝――大田坑口，采用高掺粉煤灰，全断面辗压，连续浇筑等工艺，从混凝土开盘算起只花6个月时间，建成一座高56.8m的大坝，在当时达国际先进水平, 1988年“福建坑口碾压混凝土筑坝技术”荣获“国家科技进步一等奖”，1990年“福建坑口碾压混凝土坝施工工艺”荣获“全国施工新技术优秀项目”。2000年建成的永定棉花滩2003年荣获“鲁班奖”。
3.5 砌石坝工程
砌石坝，是采用胶结材料（主要指砂浆或混凝土），把单个的石块砌筑联结在一起而成的一种挡水建筑物。过去，砌石坝的胶结材料是水泥砂浆，采用人工插捣砌筑；20世纪60、70年代，在闽、浙两省砌石坝率先采用一级配混凝土作为胶结材料，80年代推广到二级配混凝土，并采用机械振捣。目前，福建省已建的坝高15m以上的各类砌石坝总数约600座，数量居全国之首[9]，其中砌石拱坝的数量最多，占砌石坝总数的70%以上，经过几十年的不断探索与创新，福建省砌石坝设计与施工技术（特别是砌石拱坝）逐渐形成自己的特色，施工技术在国内处领先地位。自1972年首次采用坝体自身防渗技术，成功建成仙游东溪砌石双曲拱坝（坝高57m）以来，福建砌石拱坝的防渗方面一律不设混凝土防渗面板或心墙，只靠迎水面的深勾缝及砌石体自身防渗[10]。目前，福建已建成并投入使用的坝高大于80m的砌石拱坝有9座（其中黛溪最高，为96.3m），全部采用自身防渗技术，全部运行良好、不渗不漏。
3.6 地基与基础
3.6.1 基础灌浆。目前，我省已建坝高超百米大坝有7座，在各种复杂地基处理过程中，我省的基础灌浆技术也得到快速的提高。我省钻孔设备从70年代以后使用液压式回转钻机到80年代小口径钻机，钻具方面以合金及金刚石钻头取代钢砂钻头，机械的自动化程度、工作效率和钻孔质量大为提高。灌浆机也不断更新换代，已能满足高、中、低压力的灌浆要求。灌材料主要有水泥、粘土及各种化学材料（如丙凝、聚脂、水玻璃等）。近十几年来，灌浆方法主要采用小口径钻孔、自上而下分段灌浆法或孔口封闭法；高压灌浆法；以及GIN灌浆法新技术；大工程已使用自动记录仪，实现灌浆施工机械化、自动化。如水口水电站基础灌浆采用小口径钻进，孔内循环灌浆技术；雷公口（坝高86.3m）砌石拱坝岩基复杂，采用高压帷幕与固结灌浆技术；街面面板坝址基采用GIN灌浆法[11]，解决址基断层、裂隙发育，以及存在软弱夹层的特殊地质的防渗问题。
3.6.2 混凝土防渗墙。为解决堤坝基础的防渗问题，近年来，福建采用了形式多样的造墙的技术 ，如采用冲击及反循环钻机配合抓斗造墙，射水法造墙，高喷（旋喷、定喷、摆喷）造墙，深层搅拌桩造墙等施工技术，采用刚柔性相结合的新型防渗技术（即采用单管高压旋喷防渗墙或射水法防渗墙和铺土工膜防渗相结合的新型防渗技术）。其中最具福建特色的混凝土地下防渗墙施工技术是射水法造墙技术，该技术是福建水利水电科研院自行研制的，目前投入使用的为射水法“三代机”，可适用于纯土质、砂质、砂土质以及粒径小于100mm的砂卵石地层，最大墙深可达30m。
3.6.3 深软地基处理。福建省地处东南沿海地区，城市防洪工程及围垦工程大都建在砂基及软弱基础上，随着技术的发展，福建江海堤防的基础处理，广泛采用深搅法、爆破挤淤置换法、挤压法、高喷法等方法；围垦工程的深软基础处理，广泛采用打设塑料排水板等土工合成材料应用的新技术。如泉州晋江下游岸线整治的堤防工程建设过程中，根据不同地段的地质条件，分别采用高压旋喷桩、振冲碎石桩、沉管灌注桩、锚杆静压桩（大淮水闸软基）对基础进行处理。如过桥山和白水等大中型围垦工程软基处理中采用多项新技术，即海堤基础水下插设塑料排水板；海堤基础水下铺设土工织物和加筋软体排；实施海堤施工过程加荷监测和控制，较好地解决了围垦工程深软基础处理的技术难题，取得良好的效果，其中过桥山围垦工程已被编录“中国围海工程”工程实例。围垦工程深软基础处理应用研究，获2003年度福建省科学技术奖三等奖。
3.7 施工组织设计
福建省自1988年在水口工程引进项目管理软件P3以来，在一些大中型水利水电工程项目中，逐步推广应用项目管理软件，以优化施工方案，提高了施工组织设计水平。目前福建省水利施工中应用较多的还有梦龙项目管理系统、微软的project等。网络计划的应用实现了进度计划、资源平衡、网络绘图、成本分析、项目跟踪等全方位动态管理，能方便地进行工程网络计划的修改、调整和工程成本的控制、管理，大大提高大中型工程施工组织与施工管理水平。
3.8 施工管理
福建省水利工程施工质量管理水平总体较高，上世纪70年代的华安水电站、80年代的池潭水电站、90年代的桑园水库均获水利部优质工程奖，万安溪混凝土面板堆石坝及水口水电站工程的施工质量均处国内最好水平，2000年建成的永定棉花滩荣获“鲁班奖”。随着中国加入WTO，福建省各水利施工单位陆续进行了ISO9001质量管理体系的认证；进入新世纪，福建省水利水电工程局有限公司、中国水利水电第十六工程局有限公司等施工一级总承包单位，还进行职业健康安全管理体系、环境管理体系的认证，不断提高工程施工质量、安全、环境管理的总体水平。
4学科发展的目标与方向
4.1 学科发展的目标
福建水利工程施工学科的发展目标，应以我国水利工程施工学科的发展目标为中心，根据福建省的具体情况，努力在“四新技术”的研究、推广、应用方面有新突破，提高我省水利工程施工技术和管理的整体水平。
4.2 学科发展的方向
根据福建水利工程施工学科发展在国内所处的水平，结合福建省水利“十一五”科技专项规划[12]，学科发展的方向是：
4.2.1 研究贫胶凝粗粒料筑坝新技术与新工艺。贫胶凝粗粒料坝是介于混凝土面板堆石坝(CFRD)和碾压混凝土重力坝(RCC)之间的一种新坝型，具有广阔的应用前景。其显著的特点是：胶凝材料用量少，对筑坝材料要求低，坝体和地基受力条件好，是一种环保性能、力学和大坝安全性能都很有竞争力的新筑坝技术。近年来，福建省分别在龙岩白沙大坝、宁德洪口大坝及尤溪街面大坝3个工程的围堰施工中进行生产性试验，已取得初步的技术成果，但该技术在大坝主体工程的应用有待进一步研究。
4.2.2 研究长距跨流域调水工程关键技术。闽江“北水南调”工程长距离输水、输水防渗等方面关键施工技术问题的研究。
4.2.3 研究海堤堤身、堤基渗漏除险技术。根据福建省千公里海堤不同的地质条件及堤身结构特点，分析堤身渗漏病险原因，在总结海堤除险加固经验的基础上，研究提出适用我省不同类型海堤的可靠、实用的渗漏除险技术，建立我省海堤渗漏除险技术的标准化系列模式。
4.2.4 研究深软淤泥海堤新堤型关键技术。针对深软淤泥常规方法筑堤工期长、投资大、堤身变位大、抗风浪能力低等问题，研究一种全新的堤型，即施打两道预制混凝土连续墙，墙顶设拉结梁，中央填充土料，形成抗风浪强、可快速施工的直立式墙中填土新堤型。重点研究新堤型受力机理、预制混凝土墙体结构和施工方法等。
4.2.5 研究爆炸挤淤软基处理技术应用。爆炸法处理水下软基技术在我省海堤、防波堤、护岸等水利工程中已陆续采用，研究爆炸挤淤法在围垦工程软基处理中的应用，重点分析研究其适用条件、施工工艺、质量检测措施、工程造价等，以确保工程设计、施工顺利进展。
4.2.6 研究砌石拱坝裂缝成因分析及处理技术。福建省石料丰富，砌石拱坝一直是我省经济实用的主流坝型，建设的数量多，坝高也不断向百米级突破，但不少砌石拱坝出现裂缝现象，研究砌石拱坝裂缝成因、分布规律、对大坝安全运行的影响以及裂缝处理技术措施。
4.2.7 加强工法的开发创新。工法是以工程为对象，运用系统工程的原理，把先进技术和科学管理结合起来，经过工程实践形成的综合配套的先进施工方法，服务对象是工程，核心是工艺，具有系统性、科学性、实用性，它不单纯是施工技术，是企业管理与技术标准的重要组成部分。加强工法的开发创新，围绕工程项目的核心工艺，针对关键技术，不断革新施工方法，并搞好先进工法的推广和应用，以提高施工企业整体技术和管理水平 。
5存在问题与建议
5.1 存在问题
自建国以来，福建省在水利工程施工学科尽管取得了长足的发展，一些施工技术达到国内较好水平，但与国内其他的水利大省、建筑大省相比仍有较大的差距。具体表现在：
（1）水利工程施工自动化、信息化、智能化的水平较低；
（2）新型材料研究少，新型材料推广与应用技术落后；
（3）原创性新工艺的研究较少；
（4）水利工程施工质量、安全、环境管理的总体水平不高；
（5）水利工程施工队伍综合素质不高，专业化、机械化水平低，施工技术积累少，施工工法的开发创新落后于福建省的其他行业。
5.2 建议
当前，我国已进入全面建设小康社会新的历史时期，确保福建省的防洪安全、供水安全、粮食安全、生态安全，着力改善民生，促进海西经济又好又快发展，已经对福建水利建设提出新的要求。为促进福建省水利工程施工学科的发展，提出以下几点建议：
（1）加强水利工程施工自动化、信息化、智能化管理的软硬件建设。如水利施工企业必须建立信息管理平台，实现了内部办公、信息、数据交换的网络化，大力推广应用项目管理软件等。
（2）加大科技投入，结合项目带动，促进新型材料研究与施工的应用。
（3）结合福建省情，重点推进贫胶凝粗粒料筑坝新技术与新工艺的研究，以及深软淤泥海堤新堤型关键施工技术的研究。
（4）借鉴其他行业经验，鼓励施工企业实现标准化管理，鼓励施工企业进行质量管理体系、职业健康安全管理体系、环境管理体系的认证，实现标准化管理，提高水利工程施工质量、安全、环境管理水平。
（5）加强水利施工队伍建设和人才培养工作，引导现有二、三级水利水电施工队伍向专业化队伍方向发展，加强水利工程施工工法的开发力度，促进技术创新及技术积累。
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课题组成员：
1、曾金水，福建省水利学会施工专委会副主任，福建省水利水电工程局有限公司副总经理兼总工程师，教授级高工。
2、坚持以人为本，努力营造单位的和谐氛围。坚持以人为本，是科学发展观的核心。对于基层水管单位来说，坚持以人为本的理念，可以营造和谐的发展氛围，为水利事业的健康可持续发展奠定坚实基础。我们江都闸管理所职工较多，职工业务素质相差大，职工业务的专业又多，平时矛盾和冲突时有发生。要实现单位的和谐发展，核心是以人为本。为此，我们认为应该着重从以下几方面入手。
首先是倡导文明新风，不断提高职工综合素质。人才是一个单位健康可持续发展的重要保证。我处是“全国文明单位”，又获得了全国五一劳动奖状，就更应该重视对职工的文明教育和培养。因此，我们应当在全所范围内大力倡导男女平等、尊老爱幼、互爱互助、见义勇为的社会风尚；在单位内部形成人人学文化、学业务的氛围，不断促进职工综合素质的提高，从而促进单位内部的和谐氛围。
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）28-0107-02
水力学是一门实践性很强的专业课程，在工程中有广泛的应用，如在修筑水坝，开通运河和输水渠道等许多土建工程中，都需要解决一系列水力学问题。如道路桥涵孔径的设计、铁路战场与路基的排水设计中均要进行大量的水力计算。在给水排水工程及建筑设备工程中也要解决一系列水力学问题。如在室内消防给水系统的设计中，便要计算消防给水管路中的流量、流速、水压和水头损失等一系列水力计算问题。我校的水力学课程学时有限，主要讲授连续性方程、伯努利方程和动量方程等重要方程，覆盖的知识面广、理论性和实用性强，教师讲得费劲，学生不好理解，常出现“听着懂了，做题时就出问题”的情况。针对此现象，笔者从多方面分析了导致水力学教学效果不佳的原因。
一、当前水力学教学存在的问题
（一）学习目标不明确
大学的教育是培养出能够主动学习、具有实践能力和创造能力的人，目前情况下，教师把完整系统的知识体系讲授给学生，学生掌握的好坏程度有一部分决定于学生的积极性和主动性，然而对新入学者来说缺乏专人或专门的机构对他们进行专业指导，他们进入大学的学习目标和任务不够明确，还依然习惯有高中的“填鸭式”、“老师后面催着”教育模式，学生的学习很被动，甚至有的学生到大四还不知道自己的专业到底是干啥的，更何况一门两门专业课的重要性。没有明确的学习目标，就不会有主动的学习劲头，教学效果很难提高。
（二）统编教材的模式化
国外的大学课堂气氛很活跃，学生们没有统编教材，只有听课笔记和自学搜集的材料，教师讲授的内容不系统，但讲课的过程中教师会提出一些问题，需要学生寻找答案，寻找思路，这个过程也是教与学的完美结合，教师既教给了学生知识也教给了学生学习方法。而我们课堂教学就是模式和机械化的过程，学生在学的过程中知识体系就是以教材为框架，以教材为纲，课下学生很少积极主动地去学，课堂上教师也是照本宣科，学生很少做笔记，教师很卖力地讲，而台下的学生甚至听得很痛苦，学生没有真正地参与到课堂中来，整个学习的过程很被动，缺少学习的激情。
（三）课堂教学的系统化
在长期的课堂教学中，师生往往习惯于“我要你学”的教学方式，教师在备课的过程中不断进行教学积累、教学反思和教学总结，争取教学内容系统起来，在近年来的考试中发现部分同学连最基本的公式都写不正确，更谈不上灵活应用了。在这种教学活动中学生是教学的客体，作为好学生，也只能把教师讲课的知识点诵记于心。所学的知识都是教师整理好的模式和套路，“学会这部分内容，在今后的工作中对你会有帮助”，整个学习过程中学生成了被动者，没有明确目标的学习过程，在很大的程度上限制了学生学习的兴趣和积极性，很难使教学质量达到一个好的效果。
（四）实验教学缺乏创新
实验教学是理论教学的补充。它能加深学生的感性认识以及对基本概念和基础理论的理解掌握。目前，我校实验室开设的水力学实验项目有：液体静力学实验、不可压缩液体恒定流能量方程实验、不可压缩液体动量方程实验、雷诺实验、沿程水头损失实验、局部水头损失实验、孔口和管嘴出流实验，以及流谱、水击、虹吸、堰流等演示实验。然而传统的实验教学存在诸多与现代教学不适应之处，主要表现在：（1）多为验证性的实验，实验结果根据课堂教学已经知道实验结果缺乏新意，不利于激发学生学习的积极性和主动性；（2）实验教学中，实验由任课教师与实验教师准备，学生的任务是照着实习指导书上的操作步骤进行，学生缺乏主动思考以及对所学知识的消化和重组。就这样重复性的实验过程也没有考核指标监督和评价，实验报告的书写和评阅也是各个任课教师自己决定，没有统一的规范标准，最终实验课教学质量没有保证，浪费了人力和物力。
（五）水力学课程考核存在问题
教师对水力学课程的考试目标不够明确，采用任课教师出试卷闭卷考试，甚至有的教师考前给学生划重点，内容枯燥呆板，缺乏实用性，考试内容不全面，往往局限于课本和教科书，考试内容比较重视对基本概念、基本理论的理解记忆及简单的计算问题，导致试题的覆盖面过窄，不能全面反映课程的学习内容，忽视考察学生解决实际问题的能力，失去了考试的实际意义。通常这种考试往往是名词解释、问答题、填空题，客观性题居多，而与实际结合的综合分析的主观题试题较少，学生可能花几个小时强化记忆就能取得优良的成绩，而对知识的理解和运用知识的能力方面却不能进行全面考查，不利于真正地考查学生对该课程主要内容的掌握。
二、水力学教学模式的改革
（一）明确大学生学习的目标
培养能够自主获取知识、挑战知识、创造知识的人是大学教育的最终目标。在招生简章、入学教育阶段以及基础课学习阶段就要有专职教师引导，讲解本专业的就业去向以及所学课程之间的联系以及各门功课的重要性，只要学生有很明确的学习目标和任务，就会积极主动地去学，有了兴趣，教学效果自然会好。
（二）充分利用图书馆和网络资源，发挥学生学习的积极性
在今后的教学中也要提供一些自主的时间让学生自己去找答案，例如，学完水力学的前五章内容后，给学生布置一个喷灌或滴管的管路设计，让学生通过图书馆以及网络发挥作用，分析完成一项工程应该考虑哪些方面，让学生能将理论与实际相结合，达到学以致用的目的。
（三）以人为本的教育理念在课堂教学中的应用
水力学的课堂教学的主要目的除了学生必须掌握课程的基本理论之外，还要掌握学习该类知识的方法和技巧。在平时的教学环节中，可以通过课前知识点的回顾、课堂上相关知识点的回忆以及实验中对所学知识点的讨论等多方面深入了解学生对知识的掌握程度与学习方法上存在的误区。由于本校水力学理论学时只有38学时，所以讨论课仅能占总学时的一少部分，讲完对应章节之后对本章课后重要的习题，通过布置作业的方式进行本章知识点的开卷测试，下次课收上来评阅并记平时成绩，为最终的考核提供了参考，目前已经给2013级学生进行了初步的尝试，学生每次对课后题都进行认真的思考而且必须明白，因为交作业以后要抽查一部分同学对该题的理解和讲题的思考，对里面涉及的知识点进行讨论，加深印象理解对知识点的理解。本次课堂讨论主要是讲完第五章有压管道恒定流的计算以后，针对管灌工程问题进行讨论，要掌握管路的布置、水泵的选择等问题，教师结合所学的知识提出问题，让学生通过查阅图书、网络以及图书馆等方式准备材料，留给学生足够的时间去思考和准备，然后下一次课针对上述问题进行了讨论。由于每个学生都准备了，对这个问题都从自己的角度进行了思考和整理，学生会集中精力参与到讨论中来，不会轻易地走神。在讨论课上，教师引导学生围绕重点内容展开讨论，例如讲到管嘴和孔口出流问题时，提问：在相同的水头情况下，哪种出水流量大？为什么？首先根据沿程水头损失的知识产生疑问，然后按照问题的出现去分析寻找答案，在自学基础上由教师引导的课堂讨论式教学，经过教学实践和不断完善，应该可以取得理想的教学效果。力学掌握的好坏有一部分决定于多练，每次课后都要布置几道作业题和思考题，通过对已讲授知识的复习加以巩固，也让学生驾驭整个课堂，有助于学习积极性的提高。
（四）调整实验内容和授课模式
由于以前的实验教学内容基本上都是验证性的，不利于培养学生动手能力、创造性思维能力，为达到高等教育的目标，在实验内容的安排上，逐步优化实验内容和实验的方式。验证性实验紧紧围绕水力学理论，以培养学生独立思考能力和自主设计能力为目标进行设计性实验；综合性实验在于培养学生的创造思维能力和开拓进取精神。
（五）构建评价考核体系
1.加强试题库建设。可以提高教师的教学质量和培养应用型创新型人才。为此必须注意以下几个方面：第一，对命题教师的要求：命题教师必须是本学科的专业人员或者是本行当的专家，对本学科的教学方法和教学内容有较高的研究水平，掌握理论考试的方式和方法。第二，考试的目标要明确：依据教学大纲制定考试大纲。第三，考试题型及结构要合理：试卷要注意考查对“三基”的掌握情况，试题中的主、客观试题的比例应合理、恰当。第四，试卷编制要新颖合理：编制试题试卷要注意阐述的准确性、严密性，各知识点布局要合理，难易度要适中。第五，题库完成后，必须综合分析是否符合考试大纲。
2.考核体系的构建。目前考核方式就是最后的期末考试，部分同学可以通过突击的方式造成成绩表面上合格。为避免此情况，我们可以采用课堂开卷测试、课堂讨论、课堂回答问题、工程案例分析等形式多样的综合评价考核方式。例如对要求学生必须掌握的水力学的连续性方程、伯努利方程、动量方程中的基本概念、及理论等知识点，可以采取期末闭卷考试的形式；对一些考核知识点设计的多，而且考虑角度多计算复杂的问题，比如明渠渠道的设计，可以采取课堂讨论、工程案例分析等形式考核。
课程教学改革是个长期的、永动的课题，而非是一蹴而就的事情，需要不断探究和尝试，只要师生共同努力，脚踏实地地坚持下去，我们的改革总会有成效的。最终会达到“转识成智，知行合一”的目标，真正促进教学质量的提高。
参考文献：
[1]黄儒钦.水力学教程[M].成都：西南交通大学出版社，2013.
以专业评估为契机，笔者学校给排水科学与工程专业从实验室环境、实验教学体系、实验室管理等方面做了全面改革。文章在涉取实验室管理工作经验的基础上，结合实验室的现状，对如何加强实验室管理进行了认真研究和探索。
1 给排水科学与工程实验中心的构建
笔者学校给排水科学与工程专业隶属是市政与测绘工程学院，原实验室仅有水力学实验室、泵站实验室、建筑给排水综合实验室、水处理实验室等7间实验室，无水质检测等精密实验仪器，实验室条件简陋，无通风系统，实验管理人员少。
现根据专业评估的要求，对实验条件进行了建设。改革后已初步构建市政实验中心，实验室专职人员由原来的1人变成3人，新增技术维修人员1人。增设水分析化学实验室、水处理微生物学实验室、水质检测室、开放性实验室、水处理模拟实验室等实验分室，实验室总面积达1 230 m2；新增原子吸收分光光度计、全自动孔隙及比表面积分析仪、紫外分光光度计等水质检测设备，更换并增加了现有的水力学、水处理实验技术等教学仪器设备的台套数；设计并建设了实验室通风系统。在逐步完善实验条件的同时，市政实验中心形成了统一管理制度，逐渐成为专业技能培训、实验教学和毕业设计相结合的基地，为保障学校的实验教学质量、提高教师和学生的科研水平提供了有利的资源[5]。
2 实验课程体系的设置
原实验课程体系仅限于实验课程需要，实验项目单一，演示性实验人数过多，课时较短，达不到教学目的。为迎接住建部评估，根据专业自身的发展，结合专业课程实验的特点，构建多层次的实验教学系统，旨在提高学生的实验技能和综合创新素质。首先以专业评估为依据，对实验过程中每组学生人数进行了严格的规定：验证性实验每组学生人数不超过4人，演示性实验每组学生不超?^10人。对实验教学内容进行了更新，将常规的水质监测项目和水质分析实验融入水处理实验项目中去，如水分析化学实验中增加了校园池塘水水质指标――高锰酸钾盐指数、pH值、溶解氧的测定。增设综合性、设计性实验项目，如水处理实验技术增加综合性实验项目，由老师提供理论指导，学生分组自行设计水处理的正交实验，并自行组织时间完成实验过程，最终提交一份包含实验设计过程的完整实验报告[6]。
根据更新后的实验项目，经教研室和实验室讨论，对相关实验大纲进行修订，规定实验课程的性质、教学目标、教学内容、学时安排、实验教材及相关的参考书籍等，再由专业负责人进行审核批准后执行，并随时更新，不断改进，保证实验教学的顺利进行。
3 实验室管理制度的完善
原实验室由于实验室人员较少，实验房间较多，缺乏管理制度，实验室得不到良好的管理，存在以下问题：耗材账目不清，耗材领用无登记，药剂使用量无记录；实验室钥匙未统一管理，进出人流量大，存在很大安全隐患；无仪器借用制度，学生借用仪器没有专人指导培训，仪器损坏率高；实验仪器随处堆放，无专人管理和检修[7]。现实验室建设期间主要从以下几个方面对实验室进行了改革。
3.1 强化实验室管理
实验室管理工作涉及面广、综合性强，且较复杂繁琐。针对现有实验室的特点，修订和完善了原有的实验室管理制度，包括实验室教学人员的岗位职责、仪器采购、实验耗材管理、实验教学管理、资料管理、仪器维修、仪器报废、实验室借用等一系列的管理制度，任务分工，责任到人，做到实验室有人管、有人做、有章循。
3.2 开放性实验室的建设
实验室开放的目的是创新人才培养的需要，是提高实验室资源共享的需要[8，9]。改变传统的实验课教学方式，把固定时间、固定班级、固定内容的实验课程，改变为在某一预约的时间段内，实验室全天开放管理，上班时间实验室管理人员值班，晚上和周末由老师选派的学生值班，做到实验室时时有人，实验仪器随时借用，给学生充分的自由度，激发学生参与实验的兴趣与热情。同时，学有余力而且有兴趣的学生可以按照自己的兴趣增加教学计划之外的实验项目[10，11]。除学校的开放性实验项目、创新实验项目、竞赛类项目以外，学院设立开放性实验基金，鼓励有科研兴趣的学生积极参与实验项目，通过查阅资料和老师指导，独立完成实验项目，并评选出前几名，给予奖励，从而充分调动学生的积极性，培养学生的科研能力。
3.3 完善考核制度
由于流体运动的复杂性，使得流体力学研究离不开科学实验，伯努利方程实验是高等院校航天工程、能源动力工程、水利工程、建筑工程、土木工程等专业必须学习的一个重要实验之一。传统的伯努利方程实验，存在着一定的弊端：在教师讲解后学生直接做实验，对实验操作、实验过程的示范教学及描述缺乏认识，实验过程中出现的问题得不到充分的探索和讨论，无法体现学生的思考过程、实验兴趣及创造性思维。而基于虚拟实验的伯努利方程实验，调动了学生参与实验的积极性，充分启发学生的创造性思维，实现了学生自主学习、师生交流互动，能够充分利用虚拟仿真实验教学中心的虚拟实验平台，提高了实验的效率，有利于培养具有创新精神和创新能力的高素质人才。
1.实验原理
如图1所示，在实验管路中沿管内水流方向取n个过流断面。
可以列出进口断面（1）至另一断面（i）的能量方程式
z1+p1r+a1v212g=zi+pir+aiv2i2g+hwi，（i=2，3，…，n）（1）
zi为位置水头，表示单位质量流体所具有的位能；pir称为压强水头，表示单位质量流体所具有的压强势能；Hpi=zi+pir为测压管水头，是单位质量流体所具有的总势能；hwi代表由元断面（1）到断面（i）所消耗的能；取动能系数a1=a2=a3=…=an=1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出Hpi=zi+pir的值，测出通过管路的流量，即可计算出各断面平均流速vi及速度水头aiv2i2g，从而得到各断面测压管水头值和总水头值。
在同一过流断面上：均匀流或渐变流断面流体动压强符合静压强的分布规律，测压管水头值为常数。z+pρg=C（2）
在不同过流断面上：测压管水头不同，z1+p1ρg≠zi+piρg（3）
故z+pρg≠C。
2.特色和创新
2.1添加虚拟实验环节
在传统的伯努利方程实验中引入新的实验元素和活力，即在实验过程中添加伯努利方程虚拟实验环节。目前虚拟实验在实验教学中的应用有很多[1-3]，也有一些伯努利方程实验在仿真方面的研究[4]。由于虚拟实验具有操作界面直观、方便快捷、重复性强、不受时间或场所的限制，学生可以按个人需求，不受时间、地点约束，反复进行虚拟实验，完成实验学习过程，还可以设计出新颖的虚拟实验项目。教师鼓励学生参与虚拟实验的操作和完善，通过网上练习虚拟实验，找出有待完善的地方，提出优化方案，再指导学生逐步修改和完善，充分发挥学生参与实验的主观能动性，有效拓展学生的想象空间。本实验为综合性实验项目，通过对学生多方位的引导，可以培养学生对理论知识的应用能力、对实验操作的动手能力、对实验项目的创新能力以及团队的写作能力，从而实现对学生的综合能力的培养。采用虚拟实验和真实实验相结合的方法，充分利用虚拟仿真实验教学中心的虚拟实验平台，使学生从多角度，以多种方式参与实验训练，充分锻炼学生对实验操作的动手能力。
2.2实验流程图，如图2所示
（1）虚拟实验。做实验之前，学生可以先在力学实验教学示范中心的网站上对伯努利方程实验的虚拟实验进行操作、预览实验过程、掌握实验原理、巩固理论知识，并且可以直观地体会做实验的操作过程、观察动态的实验现象等，更重要的是学生还可以随时随地验证和探索学习过程中遇到的疑难问题，对实际操作实验进行预习。虚拟实验的整个过程与真实的实验相差无几，通过适时观察到实验现象及测压管液面高度的变化规律，方便模拟出真实实验的过程。伯努利方程实验的虚拟实验为学生创造良好的仿真实验条件，实现了学生自主学习、师生交流互动，激发了学生的求知欲和主动性，调动了学生参与实验的积极性，为真实实验操作打下坚实的基础，提高了实验的效率。
（2）真实实验。学生进入实验室进行动手操作的真实实验，教师指导学生熟悉操作实验装置，例如测量流速与流量的仪表（毕托管、文丘里流量计、电磁流量计等）；启发学生将所学理论知识结合工程实践，采用已有的流体力学实验教具，自主设计实验项目，（比如利用流量计测试一下实验室水管的流量、流速等）；引导学生利用实验解决实际问题的能力，进行实验验证并进行实验设计和创新，以及完成综合实验报告的撰写。
通过虚拟实验和实际操作实验两个环节的操作训练，有利于学生更加深刻地理解和掌握课本上的理论知识。
2.3实验成绩考核
伯努利方程实验的成绩考核由实验项目设计、虚拟实验操作、真实实验操作和实验报告四部分组成。实验操作部分由指导教师现场打分，最终通过实验报告：实验方法的确定、实验仪器的选择、实验步骤的制定、实验数据的处理、实验结果的对比分析及研究总结等，可以有效地反映出学生的综合创新能力（包括实验项目设计、实验技能、团队协作能力、操作动手能力和自主创新能力）。
3.实验成果
置身于多媒体世界中，虚拟实验使学生能看到、听到、感觉到实验对象、实验过程、实验结果，大大增加了仿真的形象性与直观性，从而能够激发学生实验的兴趣和主观能动性，提升学生进行实验的积极性。由于虚拟实验不受时间、场地的限制，学生可根据自己的需要安排学习时间，提高学习效率。而且虚拟与真实实验两者相结合，优势互补，切实保证了实验教学的质量。伯努利方程实验是一个综合性实验，其系统的经验成果可以为其他流体力学实验项目提供借鉴，引领实验项目建设方向、探索人才培养模式。一些典型教学案例的积累，丰富了实验教学的积淀。成功的案例可以启发下届学生在此基础上发展创新，避免低水平的重复实验；失败的案例可以供学生借鉴，尽可能避免失败，少走弯路。
4.结束语
虚拟实验与真实实验相结合丰富了流体力学实验教学内容，综合利用了多种教学手段，提升了整个实验教学水平。注重实验过程设计，实验方法科学、合理、新颖；实验手段适当、高效先进。能充分调动学生学习的主动性与积极性，培养学生对实验的兴趣。此外，虚拟实验促进了流体力学实验网络化教学的步伐，建立了流体力学虚拟实验平台和教学资料库。（作者单位：南昌理工学院）
参考文献：
[1]程立英，张志美，等.虚拟实验在分级实验教学中的应用探究[J].沈阳师范大学学报：自然科学版，2011.
中图分类号：G642文献标识码：A
社会在进步，竞争也在日益加强，作为给企业培养和输送人才的高等院校怎样与时俱进，不断改革，不断更新，保证向社会输送有创新思想和创新能力的高科技人才，这才是高校教学改革中具有导向性的问题。而高等学校的实验室能否为学生提供建立创新意识的平台，能否创建一个学生的创新想法得以实现的实验环境是关键之所在。①武汉科技大学给水排水工程实验中心正是秉承这一理念，分析给水排水实验教学的问题，做了大量的实验教学改革工作，取得了较好的效果。
1 给水排水工程实验教学中存在的问题
1.1 专业课的学习重理论轻实验
给水排水工程是一门实践性很强的专业，实验教学在整个专业学习中占有举足轻重的地位。一直以来，高校对实验教学的重视绝大部分都表现在口头上，教学主管部门、教师和学生在思想上重理论、轻实验的的现象普遍存在。具体体现在许多高校的实验教学还依附在理论教学之中，既没有被独立设置一门课程也没有形成相应的教学体系和学分。②实验教学的目的不是全面提升学生的综合能力，而仅仅是为了巩固已经学过的理论知识，更没有上升到以培养学生的动手能力为基础，逐步提高学生的独立发现问题，分析问题和解决问题的能力，最后培养具有创新能力的人才的高度来。
1.2 专业课的实验设置较少且相对独立
由于专业课的课时有限，实验课时较少，故实验课开设的实验项目的数量也相对较少。对于给水排水工程专业来说，我们以前开设的专业实验教学主要是：水力学实验10学时，水分析化学实验8学时，水处理微生物实验6学时及水处理实验16学时（其中给水8学时，排水8学时），实验学时数远远不能满足提高学生动手和创新能力的要求，且实验课程相互独立，未经融合，因此学生对专业课的认识只停留在理论加以验证的基础上，根本没有与专业课之间融会贯通，达到一个质的飞跃。
1.3 实验项目的安排不合理
给水排水工程四个方面的实验中，水质分析化学实验、水力学实验和水处理微生物实验均为专业基础实验，主要培养的是基本实验技能；水处理实验主要包括给水处理实验和排水处理实验，由于学时有限及实验条件和设备所限制，结合现有的教学方式和教学学时数只能开设认知性和验证性实验，老师只是一味灌输，学生也只是简单模仿，没有进行独立思考，处于被动学习的状态。③综合性和创造性实验很难实施，由此导致学生的动手能力和创新能力得不到充分发挥，得到的实验数据仅仅是课堂理论的再现，没有自己的思索和创新，很大程度上限制了学生的积极性和探索性。
1.4 实验设备缺乏、陈旧
社会在发展，科技也日新月异，而高校实验室普遍由于经费问题，实验设备一般都过于陈旧且新型设备严重不足，大多数还是采用的传统的分析方法与现实有很大的差距。实验室里价格昂贵的设备一般数量较少甚至只有一台，有时根本满足不了本科生的教学需要，只能分批分组的进行实验或者进行演示性实验，既费时又费力，不能很好的锻炼学生的动手能力。
2 改革教学体系，培养创新能力
2.1 优化实验教学内容，更新实验教学理念
高校实验教学内容必须反映本学科发展的新方向、新水平，并保持其新颖性和先进性，为了改变目前实验课中过多的老师讲解现象，我们本着给水排水工程专业的特点，培养创新意识的目的，不断更新实验教学内容，加紧理论联系实际，随时更新我们的实验教案；在专业基础实验中，我们注重学生基本原理及基本技能的培训，同时也配合先进的、户外便携式的仪器使用，让学生更好的与实际接轨。在新的实验教学中，我们不断增开综合设计性、创新性的实验，譬如在水处理实验中专门增开了两周的综合实验设计课，即老师给定一个题目，从最初的实验原理、方案设计、实验实施、实验结果论证及实验报告的输出均是学生自己独立完成，老师不再是一味地手把手教学生实验，而是在旁加以指点，强调竞争意识和团队意识，让学生在不断推敲，不断论证的基础上提高他们独立思考，创新思维，综合设计和知识运用能力。同时，针对本专业的情况，我们在大四上学期专门开设了一门实验课即《水处理实验新技术》，课堂讲解与实验相结合，先是利用少课时讲解本专业近几年的实验改革及设备更新情况，再就是给学生从实验设计，实验操作到最后的数据处理进行一次系统的培训，让学生明白做科研论文所需具备的知识，然后安排了大量的实验学时进行实验，基本都是综合设计性实验，一个实验内容基本上都包括了水质分析，微生物的驯化及污水处理几门专业课的知识，使各专业课之间有了一个很好的衔接，达到融会贯通的目的。通过几年的实践证明，这次改革收到了比较好的效果，受到了相关老师和学生的好评。
2.2 运用多媒体教学技术，构建网络教育平台
当今社会是个网络信息化社会，实验室也充分利用了多媒体技术，把实验原理、实验仪器的使用、实验过程等通过PPT或者是录像、动漫等方式做成课件，建立网络化实验教学平台，供学生查阅和使用，创建网上预约、网上课堂、网上答疑等方面的实时互动，适时掌握学生动态，进一步提升网络使用效率和教学效果。
2.3 更新实验教学设备，创造良好实验环境
针对实验室实验设备过于陈旧的情况，让学生与本专业的先进的科学技术接轨，学校近几年大力支持了本专业实验教学基础设施建设，经费投入也很大，本专业的实验设备不断更新，并于2004年12月与建筑环境与设备工程专业一起申请得到“中央与地方共建高等学校基础实验室”基金200万元，于2006年5月被确定为“武汉科技大学校级实验教学示范中心”。同时在五年之内学校相应配套该中心建设资金100余万元。中心现拥有建筑面积2180平方米，实验设备资产达450余万元。该中心的成立后，中心承担武汉科技大学的给水排水工程、建筑环境与设备工程、土木工程、环境工程（硕士）、市政工程（硕士）等专业的相关实验教学、创新能力培养及其他实践性教学任务。另外每年也接待本校理学院、资源与环境工程学院、中南分校相关专业学生来中心做实验，年接待学生近1500余人次，年实验教学工作量达4万余人时数。打破原有给水排水工程专业实验室与建筑环境与设备工程专业实验室之间的界限，优化实验设备的配置，极大限度地减少实验室重复建设的投入。
2.4 实施创新实验教学模式，着手培养学生创新能力
本专业的所有实验室均为开放型实验室，实验室全天免费为学生开放。开放实验室主要倡导的是学生的主导地位，强化个性化教育，有利于创新人才的培养。首先，实验教师根据每门课程的实验教学大纲除设置一定的必修实验外，还有个性化选修实验，其难度一般都超出了教学大纲规定的难度，进一步提高学生的实验水平。其次，学生有充分的自主权，实验时间，实验方案，实验操作均由学生自主决定；还有，学生在实验时提倡学生相互交流，教师随时解决学生的问题，对于善于钻研的学生，还可以让学生跟着本校研究生及有科研课题的老师一起进行科研，尽可能的激发学生自主学习的积极性，挖掘其创新思维能力，培养其创造才能。
通过近几年的改革试验，我们已经有多项大学生科技创新作品获奖和多篇科研。2007年获第十届“挑战杯”飞利浦全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖和湖北省第六届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖、三等奖各一项；2007-2008年连续两年获西蒙-国际铜业协会杯全国高等院校大学生综合布线竞赛三等奖两项；2006年分别获湖北省高校大学生机械设计创新大赛三等奖、第二届全国ITAT教育工程就业技能大赛FLASH动画设计中荣获三等奖、首届航天杯职业规划设计大赛校三等奖各一项；学生在各类杂志上20篇以上。
3 结束语
实验教学是给水排水工程专业的重要组成部分，好的实验教学能大幅度提高学生的实践和创新能力，提高学生的综合素质。通过近几年的实验教学改革，本专业学生的实践能力和创新能力明显提高，得到了不少用人单位的好评，适应了社会发展的需要。但实验教学改革是一项长期而艰巨的改革，面对行业的发展对人才的需求，我们改革步伐还应更加坚定，坚持改革与创新同步，实验教学与时俱进，不断完善，为本专业的实践教学质量和整体教学水平的提高奠定坚实的基础，为社会输送更高层次的人才。
注释
佛山科学技术学院环境工程专业起步相对较晚，是在2005年从资源环境与城乡规划管理专业(环保方向）发展而新成立的本科专业。依托于原资环专业良好的基础，加上学校对新增专业的重点扶持，环境工程专业建设得到了快速发展，但是客观分析当前本专业实验教学体系状况，仍然存在一些问题。
1.1实验学时不足，实验内容设置不合理
由于受传统教学思想的束缚，造成教学中普遍存在重理论、轻实践的现象，实验教学学时不足。目前，我校环境工程专业开出实验的课程共计14门，总实验为200学时，只占总课程学时的8%(课内总教学为2500学时），而且没有一门课程能够独立开设实验课，全部是跟着理论课教学走。另外，实验课程内容的设置各自为政，缺乏整体性、系统性，导致部分实验内容重复，制约了学生的知识面，如《普通化学》实验中的“分析天平使用”与《分析化学》实验相应内容重复；《仪器分析》实验中的“用氯离子选择性电极测定微量”与《环境监测》实验相应内容重复。实验内容多为验证性实验，综合性和设计性实验较少，而且与社会服务、科研、生产第一线脱节。这样既不利于提高学生动手能力和创新能力，又不利于培养学生综合分析能力和解决实际问题能力。
1.2实验教学方法单一
传统的实验教学方法基本上是先由指导老师介绍实验目的、实验原理以及所用的仪器设备，然后学生按照实验指导书规定的测试方法、实验步骤动手操作实验，读取数据和得出结果，最后完成实验报告。这种照方抓药的“填鸭式”教学模式单一，难以发挥学生主观能动性，导致学生分析能力差、依赖性强，显然已不适应21世纪知识经济时代对应用型、创新型人才培养的要求。
1.3实验考核制度不完善
实验课考核的办法一般是根据学生的出勤率和实验报告评定实验成绩，没有安排专门的考试，导致学生对实验课不够重视，容易出现做实验不积极，抄袭实验报告等不良现象。实验课成绩不能全面地反映学生对实验掌握的程度，学生实验动手能力的高低也很难从课程考核中客观地反映出来。
1.4实验仪器设备台（套）数少
学校由于办学经费有限和投入不足，造成实验仪器设备台（套）数不够。近年来，虽然学校对新增专业在经费上有一定的支持，但是力度不够。学校仅在2006年投入27万元、在2007年投入44万元购置了如自由沉降、工业污水可生化、活性炭吸附、烟气脱硫脱氮、旋风除尘器性能、垃圾焚烧发电等环境工程实验装置。由于经费有限，每种设备只能购置2~3台（套），有的甚至是1台（套）]，而2008~2010年几乎没有经费投入，造成许多实验项目都要借用原来资环专业（环保方向）的仪器设备才能开出。由于设备台（套）数较少，学生实验分组只能安排多人一组，这样无法保证每名同学都能动手操作，有些实验往往会出现一人做多人看的现象。因此，高校实验教学硬件配套不足，是导致学生动手能力差、创新能力弱的一个重要原因。
2实验教学体系的优化
所谓实验教学体系的优化，就是通过选择、改进和整合，使实验教学体系的诸要素包括实验课程、实验教学内容、实验教学方法、实验考核制度、实验仪器设备、实验队伍等相互有机匹配，使整体功能达到最佳状态0。为适应社会经济建设发展的需要，我们结合2010版本科人才培养计划的修订，对我校环境工程专业原有的实验教学体系进行优化，以培养“厚基础、宽口径、重实践、强能力、高素质”的环境科学与工程应用型人才。
2.1优化实验课程体系
我们在修订人才培养计划中，把4年的实验教学作为一个整体统一考虑。根据环境工程专业的特点，重新调整和有机组合所有实验课程，构建由公共基础实验课+学科基础实验课+专业实验课3个层次组成的新型实验课程体系。
原来的课程体系中没有开设公共基础实验，从而影响了后续实验的开展。因此，我们选择工科各专业通用的《计算机基础》《C语言程序设计》开设实验，而且独立开设一门实验课程一《大学物理实验B》。通过学习，使学生掌握计算机基本操作技能和基本物理量及物理参数的测量技术。
这是整个实验课程体系中重要的组成部分，它不仅直接影响日后专业实验课程学习，而且也是学生进一步深造硕士、博士层次的基础。我们主要开设《环境工程微生物学》《测量学》《电子与电工技术》《水力学与水泵》《化工原理》等课程实验，并把原来分散的《普通化学》《分析化学》《有机化学》《物理化学》和《仪器分析》5门课程的实验进行优化整合，单独开设一门实验课程一《化学实验》，安排80学时，把原来《环境监测》课程中的实验列出，单独开设24学时的《环境监测实验》。通过学习，使学生掌握本专业的基本实验理论知识和实验方法，基本技能得到训练。
原来的课程体系中只在《水污染控制工程》《大气污染控制工程》和《固体废物处理与处置》开设实验，专业实验具有难度大、耗时长的特点，但却只安排了20学时、8学时和4学时，明显不足。因此，我们把《水污染控制工程》《大气污染控制工程》实验整合成独立开设的实验课程一《污染控制工程实验》，安排48学时，并增开8学时《物理性污染控制工程》实验和8学时《环境水文学》实验《固体废物处理与处置》实验增加到8学时。通过学习，进一步强化学生专业技能，培养学生运用专业知识去分析问题、解决问题的能力。
以上实验课程体系总实验为330学时，占总课程学时的14%(课内总教学为2372学时），比原来增加了130学时，提高了6%，而且3个层次共有4门独立开设的实验课程，形成一个合理的实验课程体系。
2.2更新、整合实验教学内容
对重复的实验内容进行整合优化，淘汰陈旧落后的实验项目，减少验证性实验，增加综合性、设计性实验，并增设工程应用性实验、专业研究性实验，使实验内容多样化。
综合性、设计性实验《化学实验》增加了与环境相关的综合性实验内容，如“自来水总硬度的测定”“邻二氮菲分光光度法测定废水中微量铁”，促进了学生对专业的了解，提高实验兴趣。如《环境监测实验》中，“化学需氧量（CODcr)和生化需氧量（BOD5)的测定”“空气中SO。的测定”，它们原来属于验证性实验，经过整合后成为2个综合性实验。此外，还增加1个选做的综合性、设计性实验一“校园大气、水、噪声环境质量监测与评价”，要求学生自己制订监测方案、设计实验线路和选择实验仪器，详细实验方案经指导老师审定后，方可进行实验。学生做完实验，还要认真写出有结论、有分析评价、有心得体会的实验报告。这种综合性、设计性实验，极大地提高了学生参与实验的积极性，综合分析能力、独立设计能力也得到了充分的锻炼。
工程应用性实验环境工程是工程应用型专业，涉及应用领域广泛，学生毕业后多数人进入污水厂、净水厂、市政公司、环保公司、设计院等单位从事工程实际工作。因此，我们积极开设一些与社会服务、科研、实际工程相结合的实用性实验内容。如在《污染控制工程实验》中，将水处理流程的各个环节联系起来，形成一个专业应用性实验，该实验项目安排到校外实践基地（某某污水处理厂）去做，要求学生应用所学的专业知识在污水处理现场亲自动手采集整个工艺过程中的水样和污泥样，分析测定进水、出水的SS、COD&、BOD5等，观察污泥样的微生物，让学生充分了解污水处理厂构筑物，掌握污水处理过程中工艺参数的变化规律以及出现污泥膨胀、水质变差等异常现象所采取的措施。学生通过对这些实际处理工艺的运行操作，一方面让学生掌握一套完整的污水处理流程，培养学生综合应用能力和解决实际问题能力；另一方面拉近理论与实际、学校与社会的距离，为企业培养适用性强的应用型人才打下了坚实的基础。
专业研究性实验我校环境工程专业目前有教师12名，其中正高职称2名、glj高职称6名、中级职称4名。他们各自形成了自己稳定的研究方向，主要有水污染控制、大气污染控制、清洁生产、环境监测与评价等多个研究领域，每年承担多项各类课题。为了提高学生对专业知识的运用能力，逐渐培养学生科研能力，我们结合专业教师的科研课题，对学生增开一些研究性的实验内容，如“酸雨时空分布特征及其影响机制研究”“机动车污染排放特征及环境影响的量化研究”“化学氧化法在有机工业废水处理中的应用研究“土壤重金属污染及其修复技术研究”等，使学生掌握当前科学研究动态，为大四毕业论文（设计）和日后从事科学研究做铺垫。
2.3改进实验教学方法
在对实验教学内容更新、整合的同时，也改进了实验教学方法。首先，创立“学生为主体、教师为主导”的新教学模式，采用“启发式”的教学方法，老师提出问题，引导学生去思考和讨论，鼓励学生大胆发言。同时，让学生带着问题去实验，经过思考得到正确的认识和满意的实验结果。其次，充分利用现代信息技术如CAI、多媒体和网站等进行多种方法的教学，这些方法直观、图文并茂、形象生动，不仅可增大教学信息量，缩短课堂教学时间[4，而且能激发学生学习兴趣，增强实验效果。如我们完成的学校“151工程”项目一《环境监测实验》CAI课件制作，已投入《环境监测实验》教学中，学生普遍反映较好。另外，创造计算机仿真实验，对一些目前尚不具备条件开展的实验进行模拟，以开拓学生的视野。如将目前国内外最先进、最完整的垃圾处理与处置工艺流程以动态运行表现出来，让学生形成深刻的感性认识。
2.4完善实验考核制度
建立科学的实验考评体系和激励机制，采取综合考核方式，即实验成绩由平时成绩（包括考勤、实验预习、课堂提问）、实验报告、实验考试（包括实验操作考试、笔试）3部分组成，各部分所占比例分别为20%、30%、50%。对于课程中的实验，如《测量学》实验，在期末考试题中增加了实验题，提高了实验成绩在课程总评成绩中的比重，使实验的总成绩在课程总评成绩中占30%~40%，与学时比基本上一致。对于独立开设的实验课程，如《化学实验》《环境监测实验》和《污染控制工程实验》，期末单独笔试，占实验考试成绩的60%，主要考查学生对实验理论、基本原理的掌握情况以及对实验现象的分析、解释等。独立开设的实验课程，要求单独给出实验总成绩和学分。这种改革后的实验考评体系，不仅能够全面、客观、公正地反映学生的实验情况，而且大大调动学生实验的自觉性、积极性，提高实验教学质量。
2.5改善实验教学条件
为了保证学生学到先进的实验技术和方法，学校在有限的财力基础上加大投入的倾斜度，增添一些新的实验设备。如2011年在“国土资源环境与旅游研究中心”校级学科平台建设中投入了55万元购置设备，其中有45万元主要用于购置环境类进口大型精密仪器，如ICS-900型离子色谱仪（美国戴安生产）、Kjeltec8200型凯氏定氮仪（丹麦福斯生产）等，加上原有的紫外光谱仪、原子吸收分光光度计等大型仪器，除保证科研任务能顺利完成外，可让学生接触到这些先进的大型精密仪器设备，拓宽眼界，增长知识。同时，我们在“十二五”实验室发展规划中，计划未来2~3年逐步增加常规仪器设备台（套）数，保证每名学生都能动手实验。另外，对现有的实验室进行必要的整合和调整，优化实验室结构，将功能相同或相近的化学分析室、仪器分析室、环境监测室、环境化学室合并为环境分析测试室，将电教室改造为环境污染控制室，使课程与课程之间建立横向联系，发挥实验室多功能的作用，并改实验室“封闭式”管理为“开放式”管理，为学生开展科研活动和综合性、设计性实验提供更多的时间和空间。
Keywords: covering engineering, Curve Numerical flume, mathematical model, Hang Hong
中图分类号：TV143+.3 文献标识码：A 文章编码
1模型案例概况
深圳市布吉河宏达大厦已经完成相应河道的覆盖工程，其位于布吉河上游段，南门墩桥下游，参考图1-1。本河段进口处转弯半径较小，又有大芬支流从凹岸汇入，水流条件比较复杂，通过模型实验和专题计算对其进行了防洪影响评估，
本次研究建立平面二维弯道数值水槽，进行数学模型研究。通过建立二维弯道数值水槽研究覆盖工程对河道现状行洪能力的影响以及工程区局部流态改善问题，为工程设计提供科学依据。弯道数值水槽的边界条件由一维河道恒定流计算模型提供，即充分发挥一维模型的快速方便的特点，同时又能获得局部平面范围的细部信息，为优化河道覆盖工程方案提供科学依据。
图1-1工程“现状研究覆盖段”位置
2研究基础资料
根据《布吉河上游整治工程可行性研究报告》[3]，本覆盖工程布吉河河段流量QP=1%=456m3/s，大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相应的下游水位HP=1%=4.38m。根据深圳河办公室1996年在布吉河的水文测验资料[4][5]，布吉河最大含沙量13kg/m3，平均2.51kg/m3。
3数学模型研究
本次研究的弯道数值水槽的边界条件由一维河道恒定流计算模型提供：即根据一维圣维南方程组，建立一维河道数值模型，先进行大范围的一维河道模拟，获得工程区的水位流量关系，再建立平面二维弯道数值水槽研究工程局部水流问题。这样做的好处是充分发挥一维模型的快速方便的特点，同时又能获得局部平面范围的细部信息。
3.1一维数学模型的方程及算法
3.1.1基本方程
连续性方程： (3-1)
运动方程： (3-2)
以上圣维南方程组主要针对非恒定渐变流水流计算，如果是恒定流，可将圣维南方程组简化，其连续性方程自动满足，运动方程第2项为0，简化后的非均匀渐变流的水位沿流程变化微分方程式为：
(3-3)
3.1.2数值计算方法
式（3-3）一般按有限差分离散，即将河道划分成若干计算段，每段分别采用离散后的方程计算，式（3-3）离散后的方程其实就是不可压缩流体恒定流能量方程（伯努利方程）。
3.1.3一维模型为二维弯道数值水槽提供的边界条件
文献[3]中已经利用该一维河道模型进行了一些工程区不同设计流量下的河道水位计算，根据其计算成果取弯道数值水槽上游布吉河流量QP=1%=456m3/s、大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相应的下游水位HP=1%=4.38m，工程区底板平均高程17.9m。
3.2二维数学模型的方程及算法
3.2.1基本方程
连续方程：
（3-5）
动量方程：
（3-6）
（3-7）
3.2.2定解条件
（1） 初始条件
（2） 边界条件
开边界采用流速边界：；或采用水位边界：。式中，、、均为根据现场观测资料确定的已知量，分别用流速过程或水位过程控制。闭边界采用不可入条件，即，法向流速为0，n为边界的外法向。
3.3数学模型建立
3.3.1计算范围确定及网格剖分
弯道数值水槽模型计算域示意见图3-1，模型采用三角形无结构网格剖分，网格节点数6666，
三角形单元11574，最大网格步长约14.5m，最小步长＜0.2m，工程区外网格较疏，工程区附近网格较密（见图3-2）。
图3-1弯道数值水槽主要尺寸（单位：m） 图3-2 计算网格示意图
3.3.2模型验证
弯道数值水槽能否复演出与天然相似的流场，关键取决于数值水槽验证结果与实测资料的吻合程度。本验证实测资料引自文献[7]中的闸前90°弯道水流实验，借用其实验结果对二维数值水槽建立方法进行验证。
根据工程实际参数计算得到整个计算区域流速与水深的数值解。第5～7断面上水深、流速的计算值与实测值比较可知：弯道水流入弯后，凸岸流速稍增而凹岸流速稍减，过了弯顶之后又出现相反的调整。计算结果与实测资料符合较好，表明该模型能够有效地模拟流线弯曲的复杂水流的水力特性。
图3-3计算网格示意图
3.4优化方案比选
通过弯道数值水槽模拟不同的工程方案，将其与现状条件下的水流特征、包括弯道内的测点水位和测点流速、各涵孔的单宽流量等相比较，以找出对现状河道行洪影响最小的方案。边界条件上游布吉河流量QP=1%=456m3/s、大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相应的下游水位HP=1%=4.38m。
3.4.1方案介绍
工程区布置方案考虑以下几个：现状方案、设计方案、设计方案+导流墩方案、设计方案+导流墙方案，如图3-4～7所示。
3.4.2方案对比
（1）设计方案实施后，各涵孔的单宽流量均有不同程度的变化，其中5号涵孔增加较大，最大单宽流量增幅达到现状方案条件下的22%，对防止弯道凸岸泥沙淤积有利。
（2）设计方案实施后，各涵孔的水位也有不同程度的变化，但总体变化很小，最大不超过2.2%，对现状河道行洪能力影响甚微。
（3）“设计方案+导流墩”对局部流态改善较好，其流态平顺，无明显回流和死水区（图3-9），且各涵孔流速较大，有利于弯道内泥沙向下游输移。
4主要结论
本文通过数学模型研究布吉宏达大厦河段覆盖工程对河道行洪的影响及局部工程区流态改善问题，得出的结论主要包括：
（1）本文建立的弯道数值水槽计算结果与实测资料符合较好，表明该模型能够有效地模拟流线弯曲的复杂水流的水力特性。
（2）按照河道现状100年的行洪能力，本文进行了工程后的河道行洪能力分析，发现采取设计方案后，有助于归顺弯道水流，各涵孔的水位相对于工程前变化很小，最大不超过2.2%，对现状河道行洪能力影响甚微。另外，设计方案实施后，5号涵孔流量增加较大，最大流量增幅达到工程前条件下的22%，对防止弯道凸岸泥沙淤积有利。
（3）本文利用导流墩改善局部水流流态，发现“设计方案+导流墩”较优：①其流态平顺，无明显回流和死水区（图3-9）；②采用导流墩后，可进一步增大5号涵孔流量，增幅达到现状条件下的31%。
参考文献
深圳市水务规划设计院，《布吉河南门墩河段整治工程水力学模型实验报告》，1994年7月。
深圳市水务规划设计院，《布吉河宏达大厦覆盖工程专题报告》，2003年。
深圳市水务规划设计院，《布吉河上游整治工程可行性研究报告》，2008年2月。
陈建湘,徐建秋.深圳河潮流水文特性分析[J]. 长江工程职业技术学院学报,2006,23(3):19-21.
指服从实验目标，以培养创新型和应用型人才为宗旨，追求知识体系的完整。即打破课程间的壁垒，所有的水文气象实践课统一管理、统筹安排，把相关的实验知识、技术和方法有机地组织在一起形成一个完整的体系。
1.2“三层次”
根据培养目标将实践教学分为基础性试验、综合应用型实验和实践创新型实验三个层次。第一层次，基础性试验。主要是以基础实验课程为主体，掌握基本操作技能为主，培养低年级学生的认知能力、动手能力。如水力学实验中静水压强和静水总压力的测量、液流流态和液流阻力的测量，水文测验中的流量、流速、水位等测量，气象要素降水、蒸发的观测等。第二层次，综合应用型实验。主要是以综合实验课程为主体，旨在强化专业知识和应用技能，培养学生初步设计能力和分析解决问题的能力，常采用启发式教学。如临近和短时天气预报实习、水文预报课程设计，水文水资源综合实习等，要求学生通过所学的课本知识，查阅相关文献，设计实验流程，围绕着理论、程序技术和研究思维三个环节展开进行实验。第三层次，实践创新型实验。主要是以创新类实验项目为主体，为设计、研发型实验，旨在培养学生自主研究、科研创新能力，常采用开放式教学。这里主要指高年级的学生申请的校级、省级和国家级的大学生创新项目，在教师指导下的学生自主文献检索、设计实验方案、实施实验过程、总结和处理实验数据、撰写论文等环节，充分体现了学生在教学活动中的主体地位和教师在教学活动中的主导作用的教学原则。通过开放式教学，学生的实践能力得到了锻炼，创新能力得到了提高，促进了创新型和研究型人才的培养。
1.3“多形式”
是指采取基本实验、综合实验和创新实验相结合，计划内学时与计划外开放实验相结合，传统教学与现代技术相结合，充分利用网络资源，将实验操作与虚拟仿真实验相结合等，并将室内试验与实践教学基地和基础人才培养基地有机结合；在形式上采用讲授式、启发式、自学式、开放式等多种形式有机组合的实验教学，达到培养学生创新能力，激发学生学习兴趣的最终目的。“一体化、三层次、多形式”实践教学体系的建立，形成了由单一到综合，由相对独立到有机融合的一个完整的实践教学新体系。学生的能力从实践动手能力、综合应用能力到科研创新能力得到了全面递进式培养［3-7］。
2“一体化、三层次、多形式”实践教学体系的实施与管理
2.1优化实验教学，探索多元化的教学模式
水文气象学专业的课程主要是围绕水文和气象交叉学科的相关知识解决国民生产中的实际工程问题，因此实践教学是整个培养计划中非常重要的组成部分。根据实践课程规划（实验教材、实验大纲和实验项目的设计），优化实验教学主要包括以下几个方面：第一，优化课程体系，突出实验性教学。以课程综合化为突破口，优化课程体系和教学内容。围绕加强实践能力培养，修订教学计划和教学大纲，构建新实验教学体系。第二，多开综合性、设计性的实验来提高学生的独立创新、综合实践能力的培养。第三，建立实训网络平台，将网络资源和学习更好地整合，将新的教学理念灌输到实际实践教学中。快速满足教学要求，使实践教学更加优化。第四，加强实习和实训，提高学生职业能力。实习、实训是整个实践性环节的重要组成部分，将实验教学活动与生产实践、社会服务、技术推广紧密结合起来，提高学生的实践能力，加强和实际生产实践的联系，同时可以促进教师自身进行自我完善，对课堂教学进行有益补充。多元化的教学模式［8］主要包括以下几个方面：第一，传统的实验室模式。在教师指导下，在规定的时间到实验室进行集中实验。这种模式面向的对象主要是低年级的学生，通过参加实验培养动手操作能力的一种实践教学模式。第二，启发式的教学模式。注重个性培养和创新思维的训练，鼓励学生开动脑筋，提出不同的实践方案，培养独立思考和综合运用能力。第三，开放式的教学模式。主要采用分时段，分层次的开放。低年级学生基础性实验实行双休日集中开放模式，以巩固知识和技能为主，有目的地引导学生进行提高操作技能的实验。高年级学生以综合性实验和研究型实验为主，综合性实验采用研讨课的形式进行开放式实验教学。研究性实验主要是学生通过申请学院、学校、省级和国家级的大学生创新项目进行科学研究。学生在教师的指导下选出实验项目，经查阅文献，拟定实验方案，中期答辩和结题汇报等层层过程，充分利用周末、教学实践周和寒暑假，在开放实验室进行实践并完成实验项目。通过一系列开放的实验过程，培养了学生对前沿和热点问题的“提出—研究—解决”的兴趣，培养了学生的思索能力、辨析能力和探索求知精神，从实践上探索了基础科学人才培养的新模式，推动了教学与科研的结合。第四，以人为本的教学模式。以自主性为主要特点，充分虑学生个人的兴趣和特长，有针对性和目的地设计实验、科学研究和社会实践，突出学生创造性、探索性能力和组织协调能力的综合培养。第五，开放的实践教学基地模式。充分利用社会资源，建立稳定的实践教学基地，进一步加强本科学生在工程实践中的分析问题、解决问题的能力。比如学院与广西水文局建立了《水文测验》、《水文水资源综合实习》教学实习基地，与安徽省六安市水文局建立了《水利工程》教学实习基地，与天津市气象局、河北省气象局建立了《数值天气预报》、《临近和短时天气预报》实习基地。这几种实践教学模式要有机配合，促进各类实验资源的互补与共享，最终达到提高综合素质和创新能力的培养目标。
2.2优化管理，有效利用网络资源，实现资源共享
优化管理主要通过网络化管理来提高实验室的管理效率［9-10］。主要通过以下几个方面实现管理：第一，实行网络预约制度，仪器状态实行网络通报制度，提高了仪器使用的效率，也加强了仪器管理人员的工作责任心。第二，实验耗材的购买也实行网络管理，购买药品等耗材时，需要网上申请，经管理员批准后统一采购并登记入库、登记领用。通过耗材库查询，学生可以快速、准确地找到药品，方便互相调用，做到资源共享，节约实验室运行经费，更能增强学生的节约意识。第三，通过考勤系统提高出勤率。网站考勤功能每天记录了每位学生到实验室及离开实验室的时间，提高了学生的组织性和纪律性。第四，以网站展示实验结果加强学生的成就感。通过实验室网站将学生在实验中取得的良好实验结果、获得的奖励、发表的论文等进行展示，给学生创造一个展示成绩的平台，有助于加强学生的成就感。网站化管理真实记录了学生完成任务和教师检查指导的及时性，加强了师生的工作责任心，大大提高了许多环节的工作效率。有效利用网络资源，实现资源共享。主要包括：第一，通过对实验过程进行实时录像，将其网络化和视频化后，为学生正确规范地使用仪器提供了一个培训的平台。通过网络资源共享，应用计算机仿真技术和数码技术构建实验项目库，方便学生了解学科前沿。学生在课前通过网络实验室观看实验视频，对将要进行的真实实验进行预习，其效果远远好于浏览讲义文字。从而提高了实验操作的规范性和实验结果的正确性。第二，网络应用系统的建立，方便了实验教学的开展。教师和学生利用积件库中的CAI课件，视频库中的视听教材，以及校园网上、Internet上的网络资源进行实验教学互动，通过网络信息系统及时查询到实验室的有关信息和教学实验的操作技术，下载自己所需要的资料，也可以通过BBS论坛系统参与实验教学的讨论，使教师和同学进行实时网上交流；学生将自己近期的研究计划、实验方案、实验数据及阶段结果及时上传到各自的科研文档中，教师可以直接从网上读取并进行批阅，提出建议，及时了解某位学生的情况，从而加强对学生的指导和管理。
2.3建立科学的管理及完善的考核体系
制定并逐步完善实验室的管理制度，进行科学的管理。主要包括：制定工作条例，明确各级职责，使实验室建设与管理逐步规范；从实验教材选编、实验大纲制定（实验课程的性质与任务、实验目的和要求、实验内容、实验报告的撰写、课程考核方式、实验成绩评定等）和实验项目设计等实验教学多个环节明确目标和要求，作为组织实验教学的依据。建立配套的管理制度，实施有效的管理，比如建立实验室的文件资料档案，定期开展实验室工作评估和考评活动；学习和借鉴兄弟院校的好的管理模式，充分利用和发挥实验室的功能和效益。为提高实践教学质量，应在实验教材的选编、实验大纲制定和实验项目的设计等等教学环节做出明确的规定。为了最大限度实现公平性，调动学生的积极性，激发学生的学习信心，将建立一套完整、合理的实验评分规则。为了更好地调动教师的积极性和责任心，使学生最大限度地受益，将建立一套合理的教学效果评价体系。并实施多样化的考核模式，它包括平时考核、实验理论考核和实验操作考试。通过学生和教师两套评价考核体系及多样化的考核模式有效提高实验课教学质量。
本科实验教学是高等学校教学体系的重要组成部分。它在培养具有知识、能力、技能等综合素质的创新型人才方面有着理论教学不可替代的作用。实验教学示范中心的建设及管理为实验教学提供了重要的平台，它为培养学生实践创新能力和提高实验教学质量起着全方位的推动作用[1]。
水文气象学是一门新兴的交叉学科，既是应用气象学的一个分支，又是水文学的重要组成部分。实践性强是水文气象学基础系列课程的显著特点之一，教学别强调理论要与实践结合。作为亚洲第一所、世界第二所的水文气象学院，国内没有现成的教学经验可借鉴，只能参考相关专业和兄弟院校的办学经验，探索一条培养水文气象复合人才的教育路子。针对过往相关专业的实验教学主要以封闭式实验为主、部分实验教学内容与时代脱节、缺少学科知识交叉渗透的实验教学平台、教师科研成果转化为实验教学内容的力度不够、学生积极性不高等问题，以实验教学示范中心建设为契机，以“培养能力、提高素质”为主线，以培养创新型和应用型人才为目标，构建了“一体化、三层次、多形式”水文气象学实践教学体系，并在这一基础体系上进行科学有效的实施和管理。
1.“一体化、三层次、多形式”实践教学体系的构建
1.1实践教学体系构建思路。
实践教学与理论教学相辅相成、有机结合共同构成大学完整的教学体系[2]。实践教学体系构建的总体思路主要包括以下两个方面：
首先，要明确目标。以“培养能力、提高素质”为主线，以培养创新型和应用型人才为目标，以强化实践能力为核心，以学生为本，实施人才标准的多样性和因材施教、个性化培养，将实践能力和创新能力的培养贯穿于本科实践教学的始终。积极探索高等院校水文气象学实验教育教学规律，形成专业特色突出、体系独立完整、管理科学、学生主体地位突出的实验教学体系。
其次，要搭建平台和优化实践教学的内容。根据实践课程性质和内容分为基础实践教学平台（基础课程实验模块和认知实习训练模块）和专业技术实践教学平台（课程设计、综合实习、毕业设计、科技竞赛和创新项目等模块组成）。根据创新人才培养规律和实验课程之间的内在逻辑联系，打破课程间的壁垒，优化实践教学内容，使课程间的内容有机融合，互相促进。培养学生的基本操作和动手能力，专业拓展和综合运用能力，以及实践创新能力。
1.2实践教学体系构成。
1.2.1“一体化”。指服从实验目标，以培养创新型和应用型人才为宗旨，追求知识体系的完整。即打破课程间的壁垒，所有的水文气象实践课统一管理、统筹安排，把相关的实验知识、技术和方法有机地组织在一起形成一个完整的体系。
1.2.2“三层次”。根据培养目标将实践教学分为基础性试验、综合应用型实验和实践创新型实验三个层次。第一层次，基础性试验。主要是以基础实验课程为主体，掌握基本操作技能为主，培养低年级学生的认知能力、动手能力。如水力学实验中静水压强和静水总压力的测量、液流流态和液流阻力的测量，水文测验中的流量、流速、水位等测量，气象要素降水、蒸发的观测等。第二层次，综合应用型实验。主要是以综合实验课程为主体，旨在强化专业知识和应用技能，培养学生初步设计能力和分析解决问题的能力，常采用启发式教学。如临近和短时天气预报实习、水文预报课程设计，水文水资源综合实习等，要求学生通过所学的课本知识，查阅相关文献，设计实验流程，围绕着理论、程序技术和研究思维三个环节展开进行实验。第三层次，实践创新型实验。主要是以创新类实验项目为主体，为设计、研发型实验，旨在培养学生自主研究、科研创新能力，常采用开放式教学。这里主要指高年级的学生申请的校级、省级和国家级的大学生创新项目，在教师指导下的学生自主文献检索、设计实验方案、实施实验过程、总结和处理实验数据、撰写论文等环节，充分体现了学生在教学活动中的主体地位和教师在教学活动中的主导作用的教学原则。通过开放式教学，学生的实践能力得到了锻炼，创新能力得到了提高，促进了创新型和研究型人才的培养。
1.2.3“多形式”是指采取基本实验、综合实验和创新实验相结合，计划内学时与计划外开放实验相结合，传统教学与现代技术相结合，充分利用网络资源，将实验操作与虚拟仿真实验相结合等，并将室内试验与实践教学基地和基础人才培养基地有机结合；在形式上采用讲授式、启发式、自学式、开放式等多种形式有机组合的实验教学，达到培养学生创新能力，激发学生学习兴趣的最终目的。
“一体化、三层次、多形式”实践教学体系的建立，形成了由单一到综合，由相对独立到有机融合的一个完整的实践教学新体系。学生的能力从实践动手能力、综合应用能力到科研创新能力得到了全面递进式培养[3-7]。
2.“一体化、三层次、多形式”实践教学体系的实施与管理
2.1优化实验教学，探索多元化的教学模式。
水文气象学专业的课程主要是围绕水文和气象交叉学科的相关知识解决国民生产中的实际工程问题，因此实践教学是整个培养计划中非常重要的组成部分。根据实践课程规划（实验教材、实验大纲和实验项目的设计），优化实验教学主要包括以下几个方面：第一，优化课程体系，突出实验性教学。以课程综合化为突破口，优化课程体系和教学内容。围绕加强实践能力培养，修订教学计划和教学大纲，构建新实验教学体系。第二，多开综合性、设计性的实验来提高学生的独立创新、综合实践能力的培养。第三，建立实训网络平台，将网络资源和学习更好地整合，将新的教学理念灌输到实际实践教学中。快速满足教学要求，使实践教学更加优化。第四，加强实习和实训，提高学生职业能力。实习、实训是整个实践性环节的重要组成部分，将实验教学活动与生产实践、社会服务、技术推广紧密结合起来，提高学生的实践能力，加强和实际生产实践的联系，同时可以促进教师自身进行自我完善，对课堂教学进行有益补充。
多元化的教学模式[8]主要包括以下几个方面：第一，传统的实验室模式。在教师指导下，在规定的时间到实验室进行集中实验。这种模式面向的对象主要是低年级的学生，通过参加实验培养动手操作能力的一种实践教学模式。第二，启发式的教学模式。注重个性培养和创新思维的训练，鼓励学生开动脑筋，提出不同的实践方案，培养独立思考和综合运用能力。第三，开放式的教学模式。主要采用分时段，分层次的开放。低年级学生基础性实验实行双休日集中开放模式，以巩固知识和技能为主，有目的地引导学生进行提高操作技能的实验。高年级学生以综合性实验和研究型实验为主，综合性实验采用研讨课的形式进行开放式实验教学。研究性实验主要是学生通过申请学院、学校、省级和国家级的大学生创新项目进行科学研究。学生在教师的指导下选出实验项目，经查阅文献，拟定实验方案，中期答辩和结题汇报等层层过程，充分利用周末、教学实践周和寒暑假，在开放实验室进行实践并完成实验项目。通过一系列开放的实验过程，培养了学生对前沿和热点问题的“提出—研究—解决”的兴趣，培养了学生的思索能力、辨析能力和探索求知精神，从实践上探索了基础科学人才培养的新模式，推动了教学与科研的结合。第四，以人为本的教学模式。以自主性为主要特点，充分虑学生个人的兴趣和特长，有针对性和目的地设计实验、科学研究和社会实践，突出学生创造性、探索性能力和组织协调能力的综合培养。第五，开放的实践教学基地模式。充分利用社会资源，建立稳定的实践教学基地，进一步加强本科学生在工程实践中的分析问题、解决问题的能力。比如学院与广西水文局建立了《水文测验》、《水文水资源综合实习》教学实习基地，与安徽省六安市水文局建立了《水利工程》教学实习基地，与天津市气象局、河北省气象局建立了《数值天气预报》、《临近和短时天气预报》实习基地。这几种实践教学模式要有机配合，促进各类实验资源的互补与共享，最终达到提高综合素质和创新能力的培养目标。
2.2优化管理，有效利用网络资源，实现资源共享。
优化管理主要通过网络化管理来提高实验室的管理效率[9-10]。主要通过以下几个方面实现管理：第一，实行网络预约制度，仪器状态实行网络通报制度，提高了仪器使用的效率，也加强了仪器管理人员的工作责任心。第二，实验耗材的购买也实行网络管理，购买药品等耗材时，需要网上申请，经管理员批准后统一采购并登记入库、登记领用。通过耗材库查询，学生可以快速、准确地找到药品，方便互相调用，做到资源共享，节约实验室运行经费，更能增强学生的节约意识。第三，通过考勤系统提高出勤率。网站考勤功能每天记录了每位学生到实验室及离开实验室的时间，提高了学生的组织性和纪律性。第四，以网站展示实验结果加强学生的成就感。通过实验室网站将学生在实验中取得的良好实验结果、获得的奖励、发表的论文等进行展示，给学生创造一个展示成绩的平台，有助于加强学生的成就感。网站化管理真实记录了学生完成任务和教师检查指导的及时性，加强了师生的工作责任心，大大提高了许多环节的工作效率。
有效利用网络资源，实现资源共享。主要包括：第一，通过对实验过程进行实时录像，将其网络化和视频化后，为学生正确规范地使用仪器提供了一个培训的平台。通过网络资源共享，应用计算机仿真技术和数码技术构建实验项目库，方便学生了解学科前沿。学生在课前通过网络实验室观看实验视频，对将要进行的真实实验进行预习，其效果远远好于浏览讲义文字。从而提高了实验操作的规范性和实验结果的正确性。第二，网络应用系统的建立，方便了实验教学的开展。教师和学生利用积件库中的CAI课件，视频库中的视听教材，以及校园网上、Internet上的网络资源进行实验教学互动，通过网络信息系统及时查询到实验室的有关信息和教学实验的操作技术，下载自己所需要的资料，也可以通过BBS论坛系统参与实验教学的讨论，使教师和同学进行实时网上交流；学生将自己近期的研究计划、实验方案、实验数据及阶段结果及时上传到各自的科研文档中，教师可以直接从网上读取并进行批阅，提出建议，及时了解某位学生的情况，从而加强对学生的指导和管理。
2.3建立科学的管理及完善的考核体系。
制定并逐步完善实验室的管理制度，进行科学的管理。主要包括：制定工作条例，明确各级职责，使实验室建设与管理逐步规范；从实验教材选编、实验大纲制定（实验课程的性质与任务、实验目的和要求、实验内容、实验报告的撰写、课程考核方式、实验成绩评定等）和实验项目设计等实验教学多个环节明确目标和要求，作为组织实验教学的依据。建立配套的管理制度，实施有效的管理，比如建立实验室的文件资料档案，定期开展实验室工作评估和考评活动；学习和借鉴兄弟院校的好的管理模式，充分利用和发挥实验室的功能和效益。
为提高实践教学质量，应在实验教材的选编、实验大纲制定和实验项目的设计等等教学环节做出明确的规定。为了最大限度实现公平性，调动学生的积极性，激发学生的学习信心，将建立一套完整、合理的实验评分规则。为了更好地调动教师的积极性和责任心，使学生最大限度地受益，将建立一套合理的教学效果评价体系。并实施多样化的考核模式，它包括平时考核、实验理论考核和实验操作考试。通过学生和教师两套评价考核体系及多样化的考核模式有效提高实验课教学质量。
3.结语
建立一个科学完整的实践教学体系是一项复杂的系统工程。水文气象学专业通过借鉴相关专业和兄弟院校的经验，构建了“一体化、三层次、多形式”的水文气象学实践教学体系。并在这个体系基础上，优化教学内容，探索实施多元化的教学模式；优化管理，有效利用网络资源来实现资源共享；进一步进行科学的管理和完善的考核体系。通过实践体系的构建和实施管理为学生搭建一个进行实践创新能力的平台，使学生的实践动手能力、分析解决问题综合能力、创新能力得到训练，整体素质得到提高，为新时期创新型和研究型人才的培养进行有益的探索和实践。
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