“双一流”背景下农业水工程国家级实验教学示范中心建设与实践

罗 丽， 李志军， 张 鑫， 胡笑涛

（西北农林科技大学，水利与建筑工程学院，农业水工程国家级实验教学示范中心，陕西 杨凌 712100）

0 引 言

建设世界一流大学和一流学科（“双一流”），是中共中央、国务院作出的重大战略决策，也是继“211 工程”和“985 工程”之后的又一国家战略。双一流学科的建设开启了高等教育改革的新篇章［1-4］。一流实验室特别是国家级实验教学示范中心作为人才培养和科学研究的重要基地，其建设与管理是推进“双一流”建设的重要支撑［5-7］。“双一流”的建设，离不开一流实验室的支撑［2］。

国家级实验教学示范中心是高校实施实验、教学、培养学生工程实践能力和科研能力的重要国家级教学实验基地［8-10］。农业水工程实验教学中心具有悠久的历史，始于1932 年近代著名水利专家李仪祉先生创办的陕西水利专修班。2009 年11 月由教育部、财政部联合批准建设农业水工程国家级实验教学示范中心（以下简称“中心”），并于2012 年通过验收。随着高校教育改革的不断深化，中心的建设仍需要保持与时俱进。因此，基于双一流背景下，围绕国家发展战略（“一带一路”建设、乡村振兴战略和黄河流域生态保护和高质量发展）的需求，深化教育教学综合改革与创新，已成为中心发展的必然选择。

“双一流”建设为实验室特别是国家级实验教学示范中心建设注入了新的内涵，也提出了更高的要求［11-13］。“双一流”建设背景下，高校如何充分发挥国家级实验教学示范中心作用，培养一流优秀人才，引领未来科学技术发展方向，是当前高校亟须解决的问题［14］。

1 农业水工程国家级实验教学示范中心简介

中心依托于西北农林科技大学水利与建筑工程学院，是现有涉及水利工程的9 个国家级实验教学示范中心之一。中心由基础教学实验室和科研创新实验室整合而成，包含国家级、省部级和校级教学及科研创新平台（见图1），涵盖农业水工程、水利水电工程、土木工程、水资源与水环境工程、测量测绘工程、电气工程等专业相关的教学和科研实验室，结合学院校外的48个教学实践地基，形成了工程实践的教学支撑平台。

图1 农业水工程国家级实验教学示范中心组成

截至2020 年底，中心实验用房面积为12 796.6 m2，田间试验场17.5 hm2，实验仪器设备为4 261 台／套，设备总值3 346.1 万元；固定人员164 人，其中，具有博士学位的教师105 人（占固定人员比例的64.0%），教授及研究员39 人、副教授及副研究员85人、高级实验师4 人，分别占相应固定人员比例的23.7%，51.8%和0.034%。“双聘院士”1 人，“万人计划领军人才”2 人，“千人计划”1 人、“长江学者”1人、国家“百千万人才工程”入选者1人、国家级优青1人、国家级青年千人2 人。中心规模化、综合性的基础实验平台和科研平台，雄厚的师资力量，可为学士、硕士、博士及博士后完整的人才培养提供坚实的基础。

2 中心实验教学改革实践

2.1 创新改革思路

实验室教学有利于提高学生对专业知识的理解，提升学生的动手能力，锻炼学生的独立思维和科研能力，对于培养应用型高素质专业人才具有重要的现实意义。此外，实验室教学水平进一步展示高校的办学实力。

因此，中心对实验教学进行了深入改革。通过树立“厚基础、强能力、重实践、高素质”的人才培养理念，强化实验实践平台建设，把高水平实验教学队伍的建设摆在突出地位。注重发挥农业水土工程学科优势与特色，用学科科研优势与工程实践紧密结合来带动实验教学方法与内容的改革，积极探索开放式实验教学的新模式。重视学生知识、能力、素质全面协调发展，强化动手能力、创新意识和创新能力培养。构建学生培养新模式与新机制，增大实验教学学时比例，注重实验教学、实践教学、学生科技创新活动的衔接，提高学生创新能力。通过更新实验教学项目和方法，鼓励本科生进入科研实验室学习，加大综合性、设计性、创新性实验项目比例。通过设立大学生创新基金、选拔优秀学生提前参与科研课题与工程项目的实验研究，强化学生创新能力的培养。

2.2 创新性人才培养模式与改革

创新性人才培养是当今世界最重要的战略资源，是进一步实现国家经济发展、科技进步和国际竞争力提升的重要战略举措。因此，中心对大学生创新性人才培养模式进行改革规划。拟通过基础验证性实验，进一步理解、巩固、强化所学的理论知识，培养学生扎实的实验基本技能；通过综合设计性实验，培养学生动手能力和解决实际问题的能力；通过应用拓展性实验，培养学生解决工程实际问题的能力；通过科研创新性实验，培养学生创新意识、独立工作能力、科研能力和综合设计能力；最终达到“理论教学与实验教学并重，工程实践和科研创新结合，能力培养与素质教育一体”的人才培养模式（见图2）。

图2 中心创新性人才培养模式

中心确立了实验教学改革规划的目标。通过强化本科教学的中心地位，以科研和工程实践的紧密结合来改革教学内容，推广学生认知规律的教学方法，达到科研反哺教学的目的；同时，开展实验教学研究，加强综合性、设计性、创新性实验比例，在实验教学中更加重视工程实际应用项目，培养学生的实践能力和科研创新能力。

2.3 规划实验教学改革方案

《高等学校本科教学质量与教学改革工程项目管理暂行办法》（教高14 号）［15］文件指出：国家级实验教学示范中心建设单位要加强建设，深化实验教学改革，探索创新性实验教学模式，凝练优质实验教学资源，增强示范辐射能力，不断开拓创新，为全国高等学校实验教学提供示范。

2019 年以来，中心紧密结合我国西北地区国家发展战略对本科生的实验教学方案再次进行了改革规划：通过搭建面向有关农业水工程5 个本科专业（农业水利、水及水电、水文及水资源、土木工程和能源与动力工程）的实验实践教学平台，不断完善基础性实验、综合性设计性实验、应用性实验、科研性实验；通过将工程实践项目和科研性实验项目、大学生科技创新项目密切结合，激发学生创新意识和创新能力，不断完善校内、外实践教学基地建设，重视大学生科技创新平台建设；通过建立和完善学生评教、教学督导和实验室检查等教学质量监控体系，保证实验教学质量不断提高；加强实验课教材、网络课件和视频课件建设的同时，适度开放实验教学中心，创建资源共享。

2.4 改革特色与创新

实验中心立足西北，紧密结合我国干旱半干旱地区所面临的水资源短缺、节水灌溉与生态环境修复等重大问题，形成以农业水工程为特色的实验教学改革与创新。

（1）创建切实可行的实验教学模式。坚持本科教学工作的中心地位，牢固树立“厚基础、强能力、重实践、高素质”的人才培养理念。构建理论教学与实验教学并重，工程实践和科研创新结合，能力培养与素质教育一体的人才培养模式。

（2）构建创新性人才实验实践的教学平台。依托国家工程实验室、工程技术研究中心、教育部、农业农村部重点实验室等，形成了国内一流的农业水工程实验教学示范平台。

（3）科研促进教学，促进大学生创新能力的提高。利用中心承担的纵向、横向科研课题，践行本科生导师制，吸引本科生参与科研和工程项目的实验研究，在实践中培养创新能力与精神；利用西北水利工程咨询有限公司（甲级）等资质承担工程和研究项目，吸纳本科生参与工程实践项目。培养学生创新意识、动手能力、实践和科研能力，体现产学研紧密结合的办学特色。

（4）建立野外实践教学基地。在陕、甘、宁、新、蒙等省区，建立集教学、科研、工程实践为一体的野外实践教学基地，形成室内实验与野外实习相结合的农业水工程实践教学网络。使学生了解农业、农村与农民问题，增强学生的服务“三农”的责任感，锻炼学生克服困难，战胜逆境的身心素质。

（5）结合农业特色，服务地方与兄弟院校。中心依托学校强大的农业科学基础和处于西部干旱半干旱地区的地域优势，加强农业节水、水资源优化配置和生态环境保护的实验课程和实践环节，形成农业、水利和西部生态环境问题结合的特色实验体系。

通过接受全国、特别是西北各省区的兄弟农林院校相关专业的进修教师，或通过举办各类短训班等形式，将中心实际办学经验向全国相关农业和水利院校进行推广与辐射。普及科学知识，对全国、特别是地处西部干旱半干旱地区农业水工程建设、管理与发展起到重要的推动作用。

3 中心改革建设成效

3.1 积极服务本科实验教学及人才培养

中心承担水利与建筑工程学院等7 个学院16 个本科专业实验教学，年度开设110 门、198 个理论教学班实验课程教学任务，开设课程设计、教学实习课程60 门，实验项目239 个，为132 个教学班提供实践平台。本科生人才培养统计见表1。2016 ～2020 年期间，在中心进行实验、实习、课程设计的本科生学生共计23 991 人，年均4 798 人；完成实验实习教学量达816 261 人时数，年均达163 252 人时数。

中心鼓励大学生开展科研论文写作及专利申报。2016 ～2020 年，本科生第一作者发表科技论文总计73篇，年均15 篇，获批专利36 项，年均获批7 项（见表1）。中心支持大学生开展创新创业实践。2017 ～2020 年累计获批“大学生创新创业训练计划”项目189 项，年均获批63 项，其中国家级38 项，占比20.1%，省级71 项占比37.6%（见表2）。

表1 本科生人才培养情况

表2 获批大学生创新创业训练计划／项

以中心为平台，支持本科生参加全国、省级学科竞赛，强化创新能力培养，比如先进成图技术与产品信息建模创新大赛，机器人大赛，加筋土挡墙设计大赛，木工程技术与创意设计大赛，全国高校BIM应用毕业设计大赛等。以全国大学生先进成图技术与产品信息建模大赛为例，2016 年获奖10 项，2017 年获奖19 项，2018 年获奖32 项，2019 年获奖38 项，2020 年获奖44项（团体奖4 项，其中一等奖1 项、二等奖3 项；单项奖40 项，其中一等奖11 项、二等奖17 项、三等奖12项），且呈现出逐年增加趋势（见表3）。2016 ～2020年，累计获奖人数912 人，年均获奖182 人（见表1）。

表3 本科生参加主要的全国学科竞赛获奖情况

3.2 助推一流专业建设，服务本科教育取得新成效

中心以双一流建设为契机，根据新工科专业建设要求，构建“农业高效用水与区域水安全”双一流学科群，推动现代数字技术与传统水利类工科专业知识、能力、素质深度融合，借助一流专业建设推动教学研究和改革，努力服务一流本科教育。2019 年“农业水利工程”通过专业认证，2020 年“水文学与水资源、水利水电工程”通过专业认证；2020 年“农业水利工程、水文学与水资源”2 个主体专业获批国家一流专业建设点，2021 年“水利水电工程”获批国家一流专业建设点。

3.3 教学改革与科学研究成效

基于“双一流”背景下，中心教学改革创新项目立项取得了新的突破。2017 年度，中心获批陕西省高校教学改革研究重点项目、陕西省“新工科”研究与实践项目（以创新创业为导向的水利水电动力工程新工科人才培养模式探索）各1 项。2019 年度，中心获批教育部首批“新工科”研究与实践项目1 项；获批陕西省高等教育教学成果奖二等奖1 项。2020 年度，中心获批教育部第二批新工科研究与实践项目1 项（“农林高校水利类人才培养实践创新平台建设探索与实践”）；获批陕西省级新工科研究与改革实践项目2项；获批陕西省教学成果二等奖1 项、高等学校水利类专业教学成果奖3 项。通过教学改革项目的实施，将教学改革研究成果及时的应用到了教学实践中，丰富了实验内容和实验项目。

此外，“双一流”背景下，中心固定人员获批国家自然基金项目创新高，科研成果产出不断攀升。2016～2020 年中心获批国家自然基金累计57 项，年均11项，资助总经费2 417.9 万元。2016 ～2020 年中心公开发表论文1 425 篇，年均285 篇。其中SCI收录论文共575 篇，占比40.4%，且呈现出逐年增加趋势。EI收录论文共205 篇，占比14.4%。2016 年到2020 年中心获批国家专利89 项，年均获批18 项。

4 结 语

中心以双一流建设为契机，对实验教学的人才培养模式及教学方案进行了创新改革，取得了较好育人成效。促进了教学与科学研究融合，建立了集教学、科研、工程实践为一体的创新性人才实践的教学平台，形成的以农业水工程为主要特色实验教学体系，对全国、特别是地处西部干旱半干旱地区农业水工程的建设、管理与发展起到了重要的推动作用。