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摘 要：《水文统计学》是水文与水资源工程专业一门重要的专业基础课，是研究水文规律的有力工具。文章针对水文统计教学工作中理论性较强，学生感觉枯燥、难以掌握等特点，从如何巧妙利用智能软件，激发学生学习兴趣、理解抽象概念、以科研促教学等方面提高本课程教学质量进行了探讨。
关键词：智能软件；水文统计；教学
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）06-0066-03
Abstract： "Hydrological statistics" is an important elementary course for hydrology and water resources engineering. It is a powerful tool to study hydrological regularity. As the hydrology statistics teaching is theoretical， boring， and difficult to grasp， this thesis aims at improving the teaching quality of the course from the perspective of how to use intelligent software， stimulate students" interest， understand the abstract concept and promote the teaching by means of scientific research.
Keywords： intelligent software； hydrological statistics； teaching
《水文統计学》是水文与水资源工程专业一门重要的专业基础课，是研究水文现象变化规律的有力工具，在水文与水资源相关生产实践和科学研究中应用十分广泛[1]。根据教学计划，该课程安排在大三上学期，在水文专业学生学完《概率论与数理统计》后开课，是水文专业学生从公共基础课学习过渡到专业课学习的一个桥梁[2]。通过课程学习，学生可以较为系统地掌握水文统计的基本理论和方法，为学习水文预报、水文水利计算和水资源规划与利用等专业课奠定坚实的理论基础。因此，本课程学习效果的好坏，不仅直接影响其他水文与水资源工程专业课的学习，而且对学生毕业后从事生产实践和科学研究都将产生重要影响。本课程基本概念多且大多较为抽象枯燥，不易掌握，要求学生有较好的数学基础，为使学生能更好融入课堂，提高学习效率，对教学方法及手段进行研究，突破传统的教学方法是十分必要的[3]。本文从如何巧妙利用智能软件，激发学习兴趣、理解抽象概念、以科研促教学等方面提高本课程教学质量进行探讨。
一、智能软件在水文统计教学中应用的必要性
水文统计学的学习目的是使学生能够熟练地运用水文统计方法，分析水文现象的频率、解析水文要素之间的相互关系[4]。数理统计是水文统计学的一个重要内容，在学习本课程的过程中，由于很多学生数学基础不牢固，因此大量时间和精力都投入了数理统计学习中，忽视了本课程的核心内容——水文频率分析计算。通过利用智能软件辅助学生学习，将习题解答中的一些纯粹计算问题通过程序解决，使学生可以将主要精力投入到水文频率分析学习中去，大幅提高学生的学习效率。
得益于计算机技术的迅猛发展，水文统计计算的软件和程序不断出现，大大方便了水文统计计算[5]。但是，目前课程采用的教材内容并没有体现这种趋势，大部分仍以介绍概率统计基础知识为主，没能将统计软件应用到水文统计计算中去。在智能软件在日常教学活动中的应用日益广泛，在教师的“现教”和学生的“学”中都发挥着巨大的作用。在课堂教学中，巧妙地利用智能软件能很好地调动学生学习的积极性，激发学生学习的兴趣。在教学中，一个很好的典型应用就是，针对课程中的一些实际问题利用智能软件进行解决。甚至，教师可主动引导学生利用所学的计算机编程语言或基于其他智能软件，自己编程开发软件来解决一些具体问题，由被动学习转变为主动学习。
二、智能软件在水文统计教学中的应用举例
（一）水文频率分布曲线适线软件在水文统计教学中的应用
《水文频率分布曲线适线软件》是武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室万飚老师研发，主要用于为《工程水文学》课程的教学和学习[6]。软件的主要功能是：读取水文系列数据，计算经验频率及统计参数值，绘水文频率分布曲线，通过调整拟合度得到最合适的配线及其统计参数。软件运行环境，适用于运行Windows操作系统的个人电脑或服务器，支持简体中文Windows98及其更高版本。为达到最佳显示效果，推荐使用Windows XP，并将系统字体设置为正常大小。本软件使用 Borland Delphi7.0开发，所附带的动态链接库由Compaq Visual Fortran 6.6 编译生成。软件界面如图1所示。
软件共有正式版、教学版、增强版3个版本，不同版本的具体功能表述如下：
1. 正式版（Standard Version）
“正式版”即完全功能版，其主要功能有：
（1）读取水文系列数据，自动计算经验频率及相关参数并绘制经验频率曲线（核心功能）。
（2）计算统计参数的估计值，并绘制理论频率曲线（核心功能）。
（3）采用目估适线法，通过手动调整参数值根据拟合度进行配线（核心功能）。
（4）采用优化适线法，按某种准则自动对参数进行优化
（待完成）。
图1 水文频率分布曲线适线软件界面图
（5）根據统计参数，给定设计频率求设计值，或者反算。
（6）数据编辑功能，避免输入格式错误（特色功能）。
（7）直接给定参数，绘制理论频率曲线（特色功能）。
（8）多曲线模式，方便多条频率曲线间的比较（特色功能）。
（9）图形打印和保存，支持图形的预览、打印及保存。
（10）成果输出功能，计算成果表以txt文件形式输出。
2. 教学版（Education Version）
“教学版”主要是为《工程水文学》课程的教学和学习而开发，许多功能作了适当的简化，与正式版的主要区别为：
（1）具有以上1～3项的部分功能，以及5、7、9、10项的完整功能。
（2）数据文件的格式不同，用户必须自己计算经验频率，软件只需按照用户给定的系列值和相应频率绘图。
（3）参数估计仅适合连续系列，对于不连续系列，用户必须按有特大值情况的公式自行估算均值等参数。
3.增强版（Extended Version）
“增强版”是规划中的版本，计划支持更多类型的分布，可能会包括：对数皮尔逊Ⅲ型分布（LP-Ⅲ）、克里茨基-闵开里分布（K-M）、指数伽玛分布（Exponential Gamma）、正态分布（NOR）、二参数对数正态分布（LN2）、三参数对数正态分布（LN3）、指数极值分布（Gumbel）、通用极值分布（GEV）等中的一部分。
（二）概率论与数理统计实验演示软件
该软件是在matlab软件基础上开发的应用演示系统，支持MATLAB 7.0及以上版本。主界面如圖2所示。软件包括常用离散分布子界面、常用连续分布子界面、抽样分布子界面、二元正态分布子界面、中心极限定理子界面、样本统计量与统计图子界面几个部分，该软件充分运用图形、动画、文字等多媒体表现方式，对水文统计及概率论中的重要概念、定理、作了形象的描绘和演示，使传统课堂教学中抽象枯燥的概念变得形象直观，实现了水文数据的动态演示，寓知识性和趣味性于一体。
1. 路径设置
将statistic文件夹中的所有程序直接拷贝到MATLAB安装路径下的work文件夹中，然后通过双击文件shiyan.fig运行实验演示系统。也可以将整个statistic文件夹放到硬盘目录下，然后打开MATLAB进行路径设置，单击Set Path选项，弹出菜单栏，单击Add Folder选项，在弹出的窗口中进行路径设定。通过浏览文件夹选择statistic文件夹，然后单击确定按钮和Save按钮，关闭Set Path窗口即完成路径设置。
2. 运行程序
打开statistic文件夹双击文件shiyan.fig运行实验演示系统，也可先启动MATLAB，在MATLAB命令窗口输入shiyan，然后打回车键运行程序，系统运行后进入如下主界面，点击主界面上各功能键即可进入子界面，通过点击子界面中的功能键可以完成相应的演示功能。
三、智能软件在教学中的优势
相比于课本、教材和教具等学生司空见惯的东西，智能软件具备一些明显优势。
（一）利于激发兴趣
智能軟件为知识的传递和承载提供了一种较为新颖、独特和灵活的方式。学生对于这种新颖的知识传递和呈现方式有一定程度的好奇，从而对于利用它传送的知识也会欣然接受。
（二）增大了信息量
智能软件的使用节省了许多时间（如教师书写和擦除板书的时间等），尤其一些需要绘图的课程，以前教师可能要利用很长的时间才能在黑板上画好一幅图，现在利用图像处理软件几秒钟内就能完成一幅图，节省下来的时间可以用来补充更多的知识，无形之中就丰富了课程的信息量。此外，教师的板书很少能做到图文并茂，而智能软件可以将文字、图像、声音、动画等多种信息充分结合，增大信息量。
（三）提高课堂教学效果
智能软件提高课堂教学效果是不言而喻的，从以上两个方面的分析也能轻而易举地明确这一点。智能软件应用于教学无非是要提高课堂教学效果，这是它最初目的也是最终达到的效果。当然，如果智能软件无法达到提高课堂教学效果的目的，也就没有使用的必要和价值了。
参考文献
[1]潘红忠.理论联系实际，提高《水文统计学》教学质量[J].前沿实践，2009（7）：67-68.
[2]翁智峰.将MATLAB引入概率论与数理统计教学的探究[J].高教学刊，2016，11：134-135.
[3]何英，郭玉川，彭亮.新形势下《水文统计学》教学方法与教学手段探讨[J].时代教育，2013，11：147-148+3.
[4]刘延锋.水文统计教学内容探讨[J].科技信息，2008（30）：537-538.
[5]王志宏，王亮，卢雪，等.应用软件在教学中的应用[J].河北职工医学院学报，2003，20（2）：60-61.
[6]邢广军.P-Ⅲ曲线拟合软件的研发与应用[J].水文，2009，29（2）：71-77.