陶洪飛，馬英杰，趙經(jīng)華，朱成立，2，洪 明，付秋萍，唐清亮

(1．新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830052;2．河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇南京210098)

“卓越農(nóng)林人才教育培養(yǎng)計(jì)劃”是貫徹落實(shí)2010－2020年《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》的重大改革項(xiàng)目，是促進(jìn)高等農(nóng)業(yè)教育發(fā)展與農(nóng)業(yè)及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展緊密結(jié)合的重大舉措［1］。依據(jù)“卓越農(nóng)林人才教育培養(yǎng)計(jì)劃”，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)結(jié)合“理論聯(lián)系實(shí)踐，教學(xué)結(jié)合生產(chǎn)”的辦學(xué)方針，以及立足新疆，面向全國，服務(wù)“三農(nóng)”與水利行業(yè)，主動為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展服務(wù)的農(nóng)業(yè)水利工程人才目標(biāo)，制定了農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。其中，農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)對培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用型農(nóng)林人才起著至關(guān)重要的作用，而目前新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)多數(shù)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)，并未設(shè)置設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，而該實(shí)驗(yàn)往往是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)內(nèi)容［2－5］，故有必要探索適合新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

1 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的選題

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是高層次實(shí)驗(yàn)，與其它實(shí)驗(yàn)不同，它是根據(jù)指定的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)室條件及實(shí)驗(yàn)要求，學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案(包括實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)人員分工、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表等)完成實(shí)驗(yàn)［6］。通過設(shè)置設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可將傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為研究性實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)動手實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為既動手又動腦的實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)按部就班的實(shí)驗(yàn)方案轉(zhuǎn)變成學(xué)生主動精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案。而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的選題非常重要，一般題目要具有創(chuàng)新性、綜合性和代表性，選題時(shí)應(yīng)考慮學(xué)生的興趣及可操作性，同時(shí)與卓越農(nóng)林人才教育培養(yǎng)計(jì)劃的培養(yǎng)目標(biāo)及新疆科技發(fā)展方向相結(jié)合，堅(jiān)持多知識面的綜合應(yīng)用，堅(jiān)持學(xué)生興趣與教師引導(dǎo)結(jié)合。

目前新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院已形成農(nóng)業(yè)水利工程與水土保持教研室到水利與土木工程學(xué)院二級審核制度，對設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目的代表性、創(chuàng)新性、可操作性等方面進(jìn)行把關(guān)。教研室成員對設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目和實(shí)驗(yàn)方案展開討論分析，并根據(jù)農(nóng)業(yè)水利工程實(shí)驗(yàn)室和全自動微灌系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)條件以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)老師的安排進(jìn)行論證。教研室通過后將設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方案上報(bào)至學(xué)院，學(xué)院組織專家(至少2名副高級)在學(xué)院范圍內(nèi)進(jìn)行論證，并現(xiàn)場評審，填寫相關(guān)建議和意見，只有學(xué)院同意，才能開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

2 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的思路

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要針對大三和大四的學(xué)生，他們可以根據(jù)興趣選擇自己喜歡的設(shè)計(jì)性題目，組成5～7人的團(tuán)隊(duì)，開展實(shí)驗(yàn)，讓傳統(tǒng)的“要我做實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)變成“我要做實(shí)驗(yàn)”，充分發(fā)揮學(xué)生的聰明才智和創(chuàng)造力。為讓學(xué)生擺脫對實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及指導(dǎo)教師的依賴，從傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的模式中走出來，形成提出問題、解決問題的意識，在開始設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)之前，為學(xué)生提供一些參考思路，并提出一些基本要求。

新疆地表水多為山溪性河流，泥沙含量高，若不處理則很容易將灌水器堵塞。目前，采用沉沙池加過濾器的方法去除微灌用水中的泥沙，從而防止灌水器的堵塞，以滿足微灌要求。其中，過濾器是微灌系統(tǒng)中的關(guān)鍵性設(shè)備之一，也是保證微灌系統(tǒng)正常運(yùn)行、延長工程使用壽命、提高灌水質(zhì)量的重要設(shè)備。篩網(wǎng)過濾器作為最后一級除沙設(shè)備，其水力性能與泥沙處理能力對微灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理具有重要的意義，故篩網(wǎng)過濾器清水實(shí)驗(yàn)和渾水實(shí)驗(yàn)的研究具有代表性和前沿性。下面以篩網(wǎng)過濾器清水和渾水試驗(yàn)的研究為題目做如下介紹。

2．1 查閱資料制定實(shí)驗(yàn)方案

學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，查閱書籍及文獻(xiàn)資料，從中了解與研究對象有關(guān)的基礎(chǔ)知識，收集和分析與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)原理、內(nèi)容、方法、步驟等;開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可預(yù)約時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室了解實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)儀器等，明確與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的實(shí)際問題，為制定周全的實(shí)驗(yàn)方案做準(zhǔn)備工作。如篩網(wǎng)過濾器的清水和渾水試驗(yàn)研究，要明確研究對象為篩網(wǎng)過濾器，實(shí)驗(yàn)的研究目標(biāo)是得到清水條件下該過濾器的水力性能，渾水條件下該過濾器的水力性能和泥沙處理能力。教師可指導(dǎo)學(xué)生通過圖書館的數(shù)據(jù)庫下載關(guān)于篩網(wǎng)過濾器近5年的文獻(xiàn)，閱讀獲得與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)原理、方法、步驟以及測試的內(nèi)容。該設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)涉及灌溉排水工程學(xué)和微灌工程技術(shù)這兩門課程關(guān)于微灌系統(tǒng)首部系統(tǒng)的介紹，特別是篩網(wǎng)過濾器;《水力學(xué)》中關(guān)于水靜力學(xué)、液體一元恒定總流及液流形態(tài)與水頭損失的基本原理的介紹;《土力學(xué)》中關(guān)于土的類型及分類的介紹;教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生閱讀這些書籍中有關(guān)本次實(shí)驗(yàn)的部分章節(jié)內(nèi)容，并要求學(xué)生做讀書筆記。開放農(nóng)業(yè)水利工程實(shí)驗(yàn)室及全自動微灌系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可預(yù)約時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室了解與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)條件，從而為制定合理的實(shí)驗(yàn)方案奠定基礎(chǔ)。

2．2 制定量測方案

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的要求，設(shè)計(jì)最佳的量測方案，該方案包括測量哪些參數(shù)、如何測量、何時(shí)測量、誰來測量、誰來記錄等。如學(xué)生參觀完農(nóng)業(yè)水利工程實(shí)驗(yàn)室及全自動微灌系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)目前實(shí)驗(yàn)室擁有的儀器設(shè)備結(jié)合小組成員情況確定量測方案，并明確小組成員的分工。

2．3 點(diǎn)評方案

學(xué)生初次撰寫實(shí)驗(yàn)方案和量測方案，難免會出現(xiàn)設(shè)計(jì)方案不合理、書寫不規(guī)范、考慮不周到等問題，此時(shí)教師要與學(xué)生互相溝通，點(diǎn)評和審核方案，要求學(xué)生按照提出的意見和建議認(rèn)真地完善和修改方案。

2．4 量測數(shù)據(jù)

根據(jù)最終確定的方案，按照實(shí)驗(yàn)步驟，依次量測實(shí)驗(yàn)所需的數(shù)據(jù)，并仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，詳細(xì)地記錄于表格中，若有疑問在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場可向教師提出問題，以便及時(shí)解決。

2．5 撰寫論文

實(shí)驗(yàn)完成后，須處理數(shù)據(jù)，繪制圖表，并分析和總結(jié)實(shí)驗(yàn)成果。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式呈現(xiàn)，而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可采用科技論文的形式表達(dá)，從而提高學(xué)生們的寫作水平。教師應(yīng)給出標(biāo)題、摘要、引言及結(jié)論的寫法要求，并給出圖表的格式、論文格式及參考文獻(xiàn)著錄格式，學(xué)生按照書寫科技論文規(guī)范的要求進(jìn)行撰寫。同時(shí)學(xué)生在論文結(jié)尾處應(yīng)對此次設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程作出評判，談?wù)勛约旱捏w會和感受，并提出完善設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的建議和看法。撰寫完科技論文，要求學(xué)生通過PPT 的形式匯報(bào)最終成果，教師點(diǎn)評打分。

3 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考核體系

為鼓勵(lì)學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)方案制定到最終撰寫科技論文的過程中去，考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和綜合能力，制定了“三期”考核環(huán)節(jié)，即實(shí)驗(yàn)初期、實(shí)驗(yàn)中期和實(shí)驗(yàn)后期的考核。在總評成績中，實(shí)驗(yàn)初期占30%，實(shí)驗(yàn)中期占30%，實(shí)驗(yàn)后期占40%。實(shí)驗(yàn)初期考核主要是針對學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)方案和量測方案過程的考核。考查學(xué)生閱讀文獻(xiàn)和書籍的情況，以及制定方案的合理和充分性情況，可通過提問的方式進(jìn)行考核，針對設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的研究對象、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等提出系列問題，對學(xué)生回答時(shí)是否概念明確、思路清晰、表達(dá)流暢、應(yīng)答切題等情況打出分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)中期考核主要是針對學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的考核，可采用小組和個(gè)人相結(jié)合的方法進(jìn)行考核?？己诵〗M是否按照量測方案進(jìn)行，操作儀器的方式是否準(zhǔn)確，遇到問題能否一起協(xié)商解決，測量數(shù)據(jù)是否可靠;僅對小組打分，不利于小組成員參加實(shí)驗(yàn)操作的積極性，因此需對小組成員中表現(xiàn)積極、動手能力強(qiáng)、積極思考及善于發(fā)問的學(xué)生適當(dāng)加分，對表現(xiàn)不積極、不認(rèn)真參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生要適當(dāng)扣分，從而體現(xiàn)公正和公平性。實(shí)驗(yàn)后期考核主要是針對學(xué)生撰寫論文及答辯情況的考核。查看學(xué)生撰寫的科技論文是否層次清晰、文字準(zhǔn)確、文筆流暢、語句通順，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論是否正確，是否符合規(guī)定的論文格式要求。要求學(xué)生做好PPT 匯報(bào)所得成果，教師針對匯報(bào)的成果提出具體問題，根據(jù)學(xué)生回答情況打分。

4 能力培養(yǎng)

通過設(shè)置設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)的學(xué)生具有了獲取知識的能力、應(yīng)用知識的能力及創(chuàng)新能力，符合農(nóng)業(yè)水利工程培養(yǎng)的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)。獲取知識的能力包括自學(xué)能力、表達(dá)能力及計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)應(yīng)用能力;應(yīng)用知識的能力包括綜合運(yùn)用知識能力和綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?創(chuàng)新能力包括創(chuàng)造性思維能力、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约翱萍奸_發(fā)能力和科學(xué)研究能力。

5 結(jié)語

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用型農(nóng)林人才的重要環(huán)節(jié)，通過該環(huán)節(jié)的實(shí)施，不僅能鞏固學(xué)生已學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)知識，而且培養(yǎng)了他們的綜合能力、基本科學(xué)素養(yǎng)和嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)，這為畢業(yè)設(shè)計(jì)或畢業(yè)后從事研究性工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)僅是初步的探討和摸索，隨著實(shí)施的進(jìn)一步深入，會遇到不同的新問題和新挑戰(zhàn)，必須實(shí)事求是，不斷完善和調(diào)整農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施方案。

［1］張全國，何松林，宋安東，等．實(shí)施綜合改革工程培養(yǎng)應(yīng)用型卓越農(nóng)林人才［J］．高等農(nóng)業(yè)教育，2013(7):3－6．

［2］李海燕，趙汗青，高興海，等．實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的研究與探索［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28(8):115－117．

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