李建林 鄭繼東

摘要：工科專業(yè)偏理科類課程理論性強，內(nèi)容相對枯燥，增加上機實驗環(huán)節(jié)，可以提高學生的學習興趣，促進教學水平的提高。以水文統(tǒng)計學課程為例，探討了實驗設置、前期準備和實驗注意事項等問題，以期為高校課程教學改革提供有益的借鑒作用。

關鍵詞：偏理科類課程；工科專業(yè)；上機實驗；水文統(tǒng)計學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）48-0265-02

工科是應用數(shù)學、物理學、化學等基礎科學的原理，是結(jié)合生產(chǎn)實踐所積累的技術經(jīng)驗而發(fā)展起來的學科，是我國高校第一大學科（共55個專業(yè)），其培養(yǎng)目標是在相應的工程領域從事規(guī)劃、勘探、設計、施工、原材料的選擇研究和管理等方面工作的高級工程技術人才。在工科專業(yè)的專業(yè)課程（尤其是專業(yè)基礎課程）中，有些課程偏理科，理論性較強，以致教師和學生在該門課程的教與學的過程都感覺比較吃力。專業(yè)基礎課中的實驗教學對于抽象概念和理論的理解非常重要，是培養(yǎng)大學生創(chuàng)新意識和探索能力的重要環(huán)節(jié)。本文以水文與水資源工程專業(yè)水文統(tǒng)計學課程為例，探討了上機實驗環(huán)節(jié)的設置，以期為提高工科專業(yè)基礎課程的教學水平提供有益的借鑒作用。

一、水文統(tǒng)計學教學內(nèi)容及學時安排

水文統(tǒng)計學是根據(jù)水文現(xiàn)象的特點，將概率論與數(shù)理統(tǒng)計的原理和方法用于水文數(shù)據(jù)的分析并做出推斷的學科，它是水利工程學科水文與水資源工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課。這門課程的學習可以使學生掌握水文統(tǒng)計學的基本概念、常見水文統(tǒng)計計算方法、P-III型水文曲線繪制以及回歸分析、假設檢驗等常見的水文數(shù)據(jù)處理技術，為學生進一步學習水文水力計算、流域水文模型等課程以及今后從事水文專業(yè)教學及其相關研究打下基礎。但課程基本概念比較抽象，不易掌握，數(shù)學基礎要求高。

按照高校水利學科教學指導委員會組織編審，黃振平、陳元芳主編的教材，教學內(nèi)容一共包括12章，其中第1～5章為概率部分，第6～9章為統(tǒng)計部分，第10～12章為其他部分（包括誤差理論、隨機過程和時間序列分析三部分）。學時安排各高校大多在32～40學時之間，實驗學時一般為4～8學時。

課時短、內(nèi)容多、任務重是本課程面臨的現(xiàn)實問題，所以壓縮教學內(nèi)容和實驗學時是講授本門課程的教師不得不做出的選擇。但如何壓縮，不同教師有不同的做法。筆者自2008年承擔水文統(tǒng)計學教學至今，也進行了不同的嘗試。目前在教學中，課堂學時安排如表1所示。

二、實驗內(nèi)容的選擇

實驗教學是培養(yǎng)大學生專業(yè)領域創(chuàng)新意識和探索能力不可替代的手段。通過實驗，學生不僅可以掌握基本的實驗技能，而且能深入理解專業(yè)基礎課中的基本理論知識。水文統(tǒng)計學教學內(nèi)容都是以概率統(tǒng)計為基礎的水文概率計算與分析，理論性強；但只學理論、方法，而不應用于實踐，學生學完之后會很快將知識還給教師，所以開設上機實驗是激發(fā)學生學習熱情、提高學習效率、鞏固學習成果較好的途徑。為此，在對教學內(nèi)容認真分析的基礎上，從第7章開始，每一章都至少開設一個上機實驗（見表2）。

三、實驗內(nèi)容的選擇

第7章水文頻率計算是本課程核心的教學內(nèi)容，P-III型曲線的相關內(nèi)容更是本章的重點，所以“Excel下的P-III型曲線的繪制”實驗的安排可以加深學生對基本概念的理解和應用，為后續(xù)課程的學習打下良好的基礎。其主要內(nèi)容包括：海森幾率格紙的繪制、參數(shù)的適線法估計、曲線的繪制和擬合程度的判定，其中海森幾率格紙的繪制需要保持足夠的細心和耐心，所以安排4學時。課堂授課階段要對該方法進行初步的講解。

第8章假設檢驗的“Excel下的水文數(shù)據(jù)的非參數(shù)假設檢驗”實驗內(nèi)容包括：整體分布的假設檢驗、獨立性檢驗和一致性檢驗，實驗較為簡單，安排2學時。但在實驗準備階段，需要授課教師準備好需要的水文數(shù)據(jù)。

第9章回歸分析的“SPSS下的水文曲線回歸分析”實驗內(nèi)容包括：水文數(shù)據(jù)的線性回歸和非線性回歸，較為簡單，安排2學時。在實驗準備階段，需要授課教師準備好需要的水文數(shù)據(jù)，同時在前期需要學生下載并學習SPSS軟件，不然實驗無法進行，所以鼓勵、引導學生自己完成SPSS軟件基本知識的學習是該實驗順利完成的關鍵。

第11章隨機過程的“Excel下的水文序列的Markov預測”實驗內(nèi)容包括：水文數(shù)據(jù)的狀態(tài)劃分、計算轉(zhuǎn)移矩陣、一步及多步轉(zhuǎn)移的預測。其中轉(zhuǎn)移矩陣的計算需要花費較多的時間，需要保持足夠的細心和耐心，所以安排4學時。

第12章水文時間序列分析的“Excel下水文時間序列組成成分識別”實驗內(nèi)容包括：水文數(shù)據(jù)趨勢成分識別和檢驗（利用滑動平均法和Kendall秩次相關檢驗法）和突變點的識別。數(shù)據(jù)量較大，所以安排4學時。

四、教學效果分析

目前，一般高校本課程實驗安排為4～8學時，所以可根據(jù)不同情況自行選擇實驗內(nèi)容。其中“Excel下的P-III型曲線的繪制”實驗應該是必選實驗。近年來，本人在授課過程中，選擇“Excel下的水文序列的Markov預測”實驗作為另一個實驗。通過課后學生的評價，上機實驗環(huán)節(jié)起到了激發(fā)學生學習熱情、提高學習效率、鞏固學習成果的目的（見表3）。

五、結(jié)語

1.水文統(tǒng)計學與概率論與數(shù)理統(tǒng)計有很多重復的內(nèi)容，如果在教學過程中不突出水文的特點，學生的意見會比較大，教學效果也會較差，所以這些實驗的設置對于學生加深水文統(tǒng)計學課程基本概念的理解和應用，會起到積極的作用。

2.這5個實驗都要求授課教師在前期準備大量的水文序列數(shù)據(jù)；要求學生在進行實驗之前學習相關的軟件，掌握計算機基本操作技能。通過實驗以及前期相關知識的學習與互動，可以增加師生的交流，提高學生的學習興趣。

3.工科專業(yè)偏理科類課程理論性強，內(nèi)容相對枯燥，增加上機實驗環(huán)節(jié)可以促進傳統(tǒng)教學模式的改革，提高教學質(zhì)量。

參考文獻：

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