Faits: A. A._, né en 1954, et dame A._, née en 1970, se sont mariés le 20 janvier 1989 à Lausanne. Trois enfants sont issus de leur union: B._, né le 18 juillet 1997, C._, née le 24 février 1999, et D._, né le 23 août 2000. Courant décembre 2002, les époux A._ se sont séparés. Par convention de séparation du 24 février 2003, les parties sont notamment convenues de l'attribution de la garde sur les trois enfants à la mère, sous réserve d'un droit de visite du père un week-end sur deux et pendant trois semaines de vacances. B. Par exploit du 16 août 2006, l'épouse a cité son mari en conciliation devant la juge I du Tribunal des districts d'Hérens et Conthey (ci-après: la juge de district), concluant notamment au divorce, ainsi qu'à l'octroi de l'autorité parentale et de la garde sur les enfants, sous réserve d'un droit de visite du père, s'exerçant, à défaut d'entente, un week-end sur deux, deux semaines durant les vacances d'été et une semaine à Noël et à Pâques. Le père a notamment conclu à l'octroi de l'autorité parentale [et de la garde] sur les enfants, sous réserve d'un droit de visite de la mère. Un acte de non-conciliation a été délivré aux parties le 12 septembre 2006. B.a Par demande du 13 octobre 2006, la mère a ouvert action en divorce devant le Tribunal des districts d'Hérens et de Conthey. Le 27 août 2007, la juge de district a institué une curatelle de surveillance du droit de visite pendant la procédure de divorce, qu'elle a confiée à l'office pour la protection de l'enfant (ci-après: OPE). Dans le cadre de la procédure de mesures provisoires, la juge de district a requis une expertise familiale sur les capacités éducatives respectives des parents, sur l'attribution de la garde des enfants et sur les modalités d'exercice du droit de visite du parent non gardien. Par mesures provisoires du 9 octobre 2008, elle a ensuite ordonné que le droit de visite du père s'exerce sous la surveillance de l'OPE, un week-end sur trois du vendredi soir à 18h00 au dimanche soir à 18h30 et quatre semaines par an, durant les vacances scolaires de Noël, de Pâques et d'été. Par jugement du 13 février 2009, la juge de district a notamment prononcé le divorce, attribué à la mère l'autorité parentale et la garde sur les trois enfants, sous réserve d'un droit de visite du père un week-end sur trois et pendant quatre semaines de vacances, sous la surveillance d'un curateur. Elle a ainsi prononcé une mesure de curatelle de surveillance des relations personnelles en faveur des trois enfants. B.b Les époux ont tous deux formé appel contre ce jugement. Dans l'intervalle, et sur requête du père en exécution du droit de visite, la juge de district a ordonné à la mère le 8 mars 2011 de présenter au père les deux garçons, conformément à la décision de mesures provisoires du 9 octobre 2008. Elle a en revanche rejeté la requête d'exécution forcée de l'exercice du droit de visite en ce qui concerne l'enfant C._. Statuant le 27 juillet 2011, la Cour civile II du Tribunal cantonal du canton du Valais a rejeté l'appel du père et partiellement admis l'appel de la mère. La Cour civile a ainsi réformé le jugement de première instance en ce qui concerne le droit de visite du père sur la fille des parties, de sorte qu'il doit s'exercer dès le mois de septembre 2011, à raison d'un dimanche toutes les trois semaines correspondant au week-end du droit de visite de ses frères, et, dès les vacances de Noël 2011, de la même façon que pour ses frères, à savoir un week-end sur trois semaines, une semaine à Noël et à Pâques, ainsi que deux semaines durant les vacances d'été, selon le planning établi par le curateur et sous l'obligation du père de respecter strictement les horaires et le cadre fixés. C. Par acte du 14 septembre 2011, le père interjette un recours en matière civile au Tribunal fédéral. Il conclut principalement à la réforme de l'arrêt attaqué "dans le sens des conclusions" qu'il a prises en instance d'appel, subsidiairement au renvoi de la cause à l'autorité précédente. A l'appui de ses conclusions, le père fait valoir l'établissement arbitraire des faits (art. 9 Cst.) et la violation de l'art. 133 al. 2 CC. Des réponses n'ont pas été requises.