水资源系统规划与管理课程建设与教学改革探索
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作者:李继清 纪昌明
【摘 要】水资源系统规划与管理是华北电力大学水利工程一级学科水文学及水资源专业的一门学位基础课程，理论性很强且应用及其广泛。课程内容不仅涉及到运筹学、系统科学、大系统多目标决策理论、经济学、概率论等众多基础科学领域，同时也包括流域防洪规划、水能系统规划、城市供水、生态环境平衡、灌溉等规划，以及运行管理等许多专业领域。在简要介绍课程的基础上，从水资源系统规划与管理课程内容、教材选择、教学课件制作、案例库、师资队伍建设等方面探讨水资源系统规划与管理课程体系建设，进而对教学内容和模式等进行教学改革探索，充分发挥该课程的学位基础课程的重要作用。
【关键词】水资源系统规划与管理;教学内容;教学改革;案例库，教学团队
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A
【文章编号】2095-3089（2019）24-0022-01
随着全球气候变暖的加剧、社会经济的发展和水资源供需矛盾的持续紧张，国际社会对水资源的合理规划、利用与管理越来越重视。合理科学的水资源系统规划与管理是解决水资源空间分布不均、时间分配不均及水环境水污染难题的重要手段，可为生态文明的发展、社会的进步和人民生活质量的提高提供坚实的基础。《水资源系统规划与管理》课程是华北电力大学（以下简称华电）水利工程一级学科硕士培养方案中的学位基础课程，学位基础课是建立合理的知识结构、打下坚实的专业理论基础的必要前提[1]。学位基础课程要体现出二级学科的要求和特色，同时可以拓宽基础知识的交叉性和综合性。华电自2004年开始恢复水电学科，2005年获水利工程一级学科下的二级学科水文学及水资源专业的硕士学位授权，水资源系统规划与管理课程至今已在13届学生中开展教学。该课程涉及面广，内容多，方法复杂，学习难度大，学生掌握起来比较困难，本文从华电研究生培养的基本要求出发，结合双一流學科优质研究生课程建设以及十余年来的教学实践和经验，从课程内容、教材选择、课件制作、案例库以及教学团队建设等方面总结《水资源系统规划与管理》的课程体系建设，并进而对课程的教学方法和手段改革进行探索。
一、课程定位及简介
一般来说，水利工程学科的相关专业本科阶段会开设具有连接桥梁的重要课程——《水资源规划与管理》，或《水资源利用与管理》、或《水资源开发利用规划》，或《水资源评价与管理》等等[2]，研究生阶段的《水资源系统规划与管理》则是研究性课程，理论性和实践性均较强，偏重于水资源系统方法，数学性较强，难度较大。课程目的是将系统分析的思想、概念、理论和方法应用于水资源系统的规划、设计、施工、管理的实践中，理论与应用相结合特点非常明显，重点在于培养研究生的研究能力和创新思维，拓宽学生的研究视野，为未来从事科研工作奠定坚实的基础。通过课程学习，使学生了解现代水文水资源的进展和国际前沿，能够利用系统科学的理论和方法分析制定水资源合理开发、利用、保护和管理方案，以达到整体最优或最满意的综合效益。
二、课程体系建设
水资源系统规划与管理课程总学时32学时，课程通过水资源系统规划与管理的理论、模型等的介绍研讨，展示水资源系统学科的进展，启发学生研究思路，建立水资源系统的研究方法;同时，结合科研项目案例分析，提升研究生的分析、解决问题的能力，奠定专业研究基础。水资源系统规划与管理课程体系建设包括教学内容、教材选择、课件制作、案例库和师资队伍建设等内容。
1.教学内容。
水资源系统规划与管理课程聚焦水资源规划与管理的一般原理、主要内容、基本方法和工作步骤，针对水资源的开发、利用和管理，应用数学方法予以建模分析。课程内容除基本概念与基础理论外，均代表某一或多个研究方向，故该课程不但能拓宽知识面，而且对于加深专业理论和应用知识均具有重要的意义。主要包括基础理论和新技术及科研应用，基础理论包括线性规划、非线性规划、整数规划、动态规划、目标规划等方面的知识，新技术及科研应用则涵盖了优化方法、模拟技术以及时间序列分析与模拟。
2.教材选择。
结合授课内容和学科特点选取合适的教材。目前水资源系统规划与管理课程选用的教材主要有：冯尚友编著的《水资源系统工程》、梅亚东主编《水资源规划及管理》、董增川主编的《水资源系统分析》和尚松浩主编的《水资源系统分析方法及应用》[3-6]。以上教材各有特色，总体尚存在编著时间久，新理论新知识没有及时更新，内容还不够全面系统，实例分析不够典型的缺点。实际教学中，将以上教材内容融会贯通，并参考其他有关专著，结合华电学科特点有选择的确定教学内容。同时，结合教学团队成员的科研项目，挑选相关内容作为工程应用案例，与教材的理论知识相结合，提高课程的教学效果。
3.课件制作。
课程教学伊始，教学文件基本是“教材+word文档教案+PPT课件”的模式，这种模式的交互性、互动性较差。本次”双一流”研究生优质课程建设课件制作部分采用了Adobe Presenter软件，利用它可生成音视频、动画等效果，达到生动、形象的展示教学内容的目的。Adobe Presenter是一种创建电子教学内容和高质量多媒体演示文稿的软件工具，它与PPT兼容性较强，可对PPT进行再次加工。同时，结合水资源系统规划与管理课程的教学内容要求与经验，也引进了近年来兴起的“ 微课与慕课”，将课程的重点和难点[7]，如“流域规划与管理”、“防洪工程规划”和“多目标决策分析”等内容，制作成相应的微课视频，与课堂教学互补。
4.案例库建设。
工程实际应用的支撑与推动是水资源系统规划与管理发展的基础，课程教学同样需要工程实际案例。结合教学团队的科研项目，建设了由长江支流汉江、金沙江干流以及深圳市水资源管理相关的南水北调中线工程、潘口水库、小漩水库、其宗水库及其下游梯级水库、溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库（群）、深圳市等相关科研项目组成的案例库，涵盖了水利、电力、城建等部门的水资源规划开发、利用管理、电力调度、能源规划、城市水源管理、风险分析等相关业务和研究内容，使学生在案例实践学习过程中，主动学习并思考和解决遇到的实际问题。 5.师资队伍。
高素质的教师队伍是提高教学质量和促进教学改革的关键，鼓励本课程任课教师深入及时地了解研究生专业知识的具体状况。同时，任课教师也应时刻关注自身修养，力争具有其所在学科专业深厚的理论基础和与本学科交叉的广博的知识，做到“教学相长”。后期将逐步建立团队的合作机制，促进教学研讨和教学经验交流，提高团队教师的教学水平，推进教学工作的传、帮、带，注重教师队伍的梯队建设，保证课程教学队伍的可持续性。
三、课程教学改革
水资源系统规划与管理课程教学改革，主要结合水文学及水资源二级学科的特点和学位基础课程的重要性，尝试灵活式教学形式，调动学生学习的积极性，启发学生不仅具有综合运用所学知识和现代工具进行水资源评价、规划设计的能力，还要具有水资源系统分析、决策和初步研究的能力，并及时了解和追踪新技术、新方法、新应用等科技前沿，更新和调整教学内容，进行教学方式及考核方法教学改革探索。
1.课程教学改革思路。
结合当前学科发展趋势和最新的科研成果，全面了解本学科流派的沿革，并及时了解、掌握本学科前沿知识，对教学内容进行适当的更新和拓展，及时传授新知识、新方法，加强现代数学及现代理论优化算法诸如遗传算法、神经网络、模拟退火、禁忌搜索等算法和耗散论、博弈论的介绍与应用，提高学生科研创新能力，拓宽学生知识面，使学生能够及的了解学科研究动态与发展方向。同时，重点介绍与水资源系统规划与管理密切相关的5项科研课题的实际案例，让学生了解如何把理论知识与应用实践联系起来。另外，结合生源的专业背景和基础及时调整课程的教学内容，每届学生的教学侧重点不同。此外，不同教师对不同理论与方法掌握的程度不同，因此，课程团队授课发挥教学科研团队的优势，可以提高整体教学效果。
2.教学方式方法改革。
结合研究生教学的“研究型”特点积极开展教学方法改革，实现教学方法的“转变”即课堂教学从传统灌输向探索性教学转变，采用利用课程教学团队的多人讲授法、视频教学法、专题讨论法、案例示范法等多种方式方法，在课堂讲授的基础上，依托网络教学平台，将教学模式发展成为讲授式、案例式、查阅式与小组研讨式模式相结合的模式。
四、结语
针对水资源系统规划与管理的教学内容和课程特点，本文总结了十余年的教学经验，并进行了课程教学革尝试，也取得了一些成效，但随着新知识的不断涌现、新理论的不断提出、新技术的不断更新，还需要在今后的教学中进一步改进和完善。后期将进一步总结教学经验，继续注重课程内容的系統性和前沿性，重视理论联系实际，加强案例教学，丰富案例库，培养学生在分析和解决水资源问题过程中能够综合考虑经济、环境、法律、伦理、道德等影响因素的能力。
参考文献
[1]粟晓玲.水资源系统分析研究生课程教学探索[J].黑龙江教育（高教研究与评估）2013，（2）：32-33.
[2]齐跃明，董贵明，张新霞，《水资源规划与管理》课程现状与改革创新实践，西南师范大学学报（自然科学版），2015，40（6）：158-161.
[3]冯尚友.水资源系统工程[M].武汉：湖北科技出版社，1996.
教改项目：华北电力大学“双一流”研究生优质课程《水资源系统规划与管理》;教学名师培育计划（第二期）。
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