“水文學(xué)原理”課程創(chuàng)新性教學(xué)研究

侯立柱

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）水資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100083

“水文學(xué)原理”課程創(chuàng)新性教學(xué)研究

侯立柱

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）水資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100083

創(chuàng)新性學(xué)習(xí)代表著一種面向未來的超前學(xué)習(xí)。依托中國地質(zhì)大學(xué)（北京）教改項(xiàng)目—水文學(xué)原理教學(xué)內(nèi)容體系與模式的創(chuàng)新研究，將創(chuàng)新性“教”與“學(xué)”融入教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識。拓展水文相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，以提高學(xué)生動手能力、分析能力與創(chuàng)新能力。

水文學(xué)原理；創(chuàng)新性教學(xué)；教學(xué)研究

所謂創(chuàng)新性學(xué)習(xí)[1]，指的是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中，不迷信權(quán)威，不依循常規(guī)，而是以已有知識為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)前實(shí)踐，獨(dú)立思考，大膽探索，積極提出自己的新思想、新觀點(diǎn)、新思路、新設(shè)計(jì)、新意圖、新途徑、新方法等的學(xué)習(xí)活動。創(chuàng)新性學(xué)習(xí)代表著一種面向未來的超前學(xué)習(xí)思想，它集中反映了學(xué)習(xí)者的個性思維和主動精神。

水文學(xué)作為地球科學(xué)的一個重要分支，它是一門研究地球上水的起源、存在、分布、循環(huán)和運(yùn)動等變化規(guī)律，并運(yùn)用這些規(guī)律為人類服務(wù)的知識體系。水文學(xué)作為水利科學(xué)的重要組成部分，主要研究水資源、洪水與干旱的形成、時空分布、預(yù)測預(yù)報(bào)，以及水利工程和有關(guān)工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理中的水文水利計(jì)算方法，為水資源合理開發(fā)利用保護(hù)和水旱災(zāi)害防治提供科學(xué)的水文數(shù)據(jù)[2-5]。

“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)而在于激勵、喚醒、鼓舞”。教師要不斷創(chuàng)造（適宜學(xué)生學(xué)習(xí)的）講授學(xué)問的新方法，同時盡力為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)服務(wù)。我們認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容和模式創(chuàng)新的核心是引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力；激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造的欲望，使學(xué)生善于思考、樂于動手。“石本無火，相撞方顯靈光。水本無華，相蕩方顯漣漪”。教學(xué)本質(zhì)上應(yīng)當(dāng)是師生之間、學(xué)生之間的思想交流和情感交流，由單調(diào)的灌輸式轉(zhuǎn)變?yōu)榻换ナ?、討論式和體驗(yàn)式教學(xué)。依托中國地質(zhì)大學(xué)（北京）教學(xué)改革項(xiàng)目—水文學(xué)原理教學(xué)內(nèi)容體系與模式的創(chuàng)新研究，以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；拓展水文相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，以提高學(xué)生動手能力、分析能力與創(chuàng)新能力。

一、教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新

實(shí)施以創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)的素質(zhì)教育，關(guān)鍵是改變教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。創(chuàng)造性教學(xué)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)離不開創(chuàng)新性學(xué)習(xí)方法的正確運(yùn)用，二者相輔相成、缺一不可。創(chuàng)造性教學(xué)是創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的先導(dǎo)和條件；創(chuàng)新性學(xué)習(xí)是創(chuàng)造性教學(xué)的目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)途徑。“教”與“學(xué)”在教育活動中相互影響、相互促進(jìn)、相互制約，構(gòu)成教學(xué)的整體互動系統(tǒng)。大學(xué)生在教師的引導(dǎo)、幫助和鼓勵以及高速發(fā)展的社會需求壓力下，逐步改變傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，用創(chuàng)新性學(xué)習(xí)方法發(fā)掘自身的各種潛能，配合教師的教學(xué)活動，使學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)成績提高，使教師的教學(xué)目的得以實(shí)現(xiàn)，并促使教師進(jìn)一步提升教學(xué)水平。創(chuàng)新性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變了學(xué)生單純接受性學(xué)習(xí)、死記硬背的方式，而是倡導(dǎo)以學(xué)生主動參與，樂于探究，勤于動手等自主學(xué)習(xí)為特色的研究性學(xué)習(xí)方式。從認(rèn)知心理學(xué)信息加工理論的角度看，學(xué)生開展學(xué)習(xí)的過程，實(shí)質(zhì)上就是信息處理的過程。與把記憶、理解作為學(xué)習(xí)目標(biāo)的一般學(xué)習(xí)方式相比，創(chuàng)新性學(xué)習(xí)過程圍繞著一個需要解決的問題展開，以解決問題和表達(dá)、交流作為結(jié)束。整個學(xué)習(xí)過程中，教師只是學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者、組織者和指導(dǎo)者。

對“水文學(xué)原理”這種理論性、應(yīng)用性均很強(qiáng)的課程，在講課學(xué)時不變的情況下，增加等流時線流域匯流計(jì)算、現(xiàn)行水文頻率計(jì)算方法、水系隨機(jī)模擬等應(yīng)用性很強(qiáng)或現(xiàn)代水文學(xué)內(nèi)容的講解。在教學(xué)中進(jìn)行知識點(diǎn)講解時，充分認(rèn)識到采用實(shí)例講解的重要性，增加學(xué)生的感性認(rèn)識和學(xué)習(xí)興趣，例如：長江流域洪水和干旱災(zāi)害頻發(fā)的原因，水文學(xué)能為防洪和抗旱做些什么？通過對這些相關(guān)科研實(shí)例的講述，啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新思維方式。另外，在講解學(xué)科進(jìn)展時，盡可能地講解一些與成果相關(guān)的其他信息，例如：為什么近年國內(nèi)很多城市發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)澇，給人民生活和生產(chǎn)帶來了極大影響。圓明園東部湖底防滲工程與水分通量、水生生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系，請同學(xué)思考和討論，運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題，并拓寬學(xué)生的視野，為較為枯燥的理論講授增加一定的趣味性。

二、教學(xué)模式創(chuàng)新—體驗(yàn)式教學(xué)模式

鼓勵學(xué)生通過自身實(shí)踐和獨(dú)立思考，“親歷”科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)發(fā)明的創(chuàng)造過程。以體驗(yàn)科學(xué)世界的奇妙，探索過程的甘苦，科學(xué)思想的精髓，團(tuán)隊(duì)合作的力量，成功創(chuàng)造的愉悅。引導(dǎo)學(xué)生開展“面向問題的探索性學(xué)習(xí)、面向課程的研究性學(xué)習(xí)、以課題為中心的學(xué)習(xí)模式”，致力于提高學(xué)生解決問題的能力、交流合作的能力。

1.高度重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)踐教育是人才培養(yǎng)過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，既是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力的切入點(diǎn)，也是大學(xué)生認(rèn)識社會和了解事業(yè)發(fā)展舞臺的有效途徑。為了強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)，針對專業(yè)課程的特點(diǎn)和具體要求，在課內(nèi)完成教學(xué)內(nèi)容的同時，利用畢業(yè)論文撰寫、科技立項(xiàng)參與等其他方式拓展水文學(xué)原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這一做法深受學(xué)生好評，也大大激發(fā)了學(xué)生參與科研和實(shí)踐的興趣，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力發(fā)揮了重要作用。

使用等值線法計(jì)算區(qū)域降水量：熟練使用surfer軟件（其主要功能是做等值線圖），運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪制等值線、計(jì)算各等值線之間的面積，進(jìn)而計(jì)算區(qū)域總降水量和平均降水量。并比較在不同雨量站密度和等值線間距情況下其計(jì)算結(jié)果的差異。結(jié)合本科畢業(yè)論文撰寫，開展土壤水分運(yùn)動參數(shù)的測定與分析，提高動手能力。土壤水分運(yùn)動參數(shù)是求解非飽和土壤水分運(yùn)動方程進(jìn)而預(yù)報(bào)非飽和土壤水分運(yùn)動的重要參數(shù)，包括非飽和導(dǎo)水率、擴(kuò)散率和比水容量及土壤水分特征曲線等。分別利用壓力膜儀、離心機(jī)測定土壤水分特征曲線，并進(jìn)行模型擬合。使用水平土柱測定非飽和擴(kuò)散率。了解Sapflow-32、TDR-100、Dynamet自動氣象站、Watermark、Diver及負(fù)壓計(jì)等儀器設(shè)備的操作方法和在水文領(lǐng)域中的應(yīng)用，安排學(xué)有興趣的部分學(xué)生提前介入這些儀器設(shè)備的操作使用，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)和工作打下相關(guān)基礎(chǔ)。近年來還安排部分學(xué)生在校外相關(guān)研究院所、設(shè)計(jì)院和管理部門，完成部分畢業(yè)論文內(nèi)容，由校內(nèi)教師深入指導(dǎo)。這樣，充分利用社會力量和資源，節(jié)省經(jīng)費(fèi)支出，豐富學(xué)生實(shí)踐訓(xùn)練內(nèi)容，促進(jìn)人才培養(yǎng)與生產(chǎn)的有機(jī)結(jié)合，使培養(yǎng)出的人才不僅實(shí)際操作能力強(qiáng)，而且能夠很快適應(yīng)工作，有力地促進(jìn)了實(shí)踐教學(xué)水平和學(xué)生實(shí)際操作能力的不斷提高。

2.鼓勵學(xué)生積極參加課外水文科技實(shí)踐活動

課外實(shí)踐活動是實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的有益補(bǔ)充，可以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力、動手能力。實(shí)踐能力的形成是一個漸進(jìn)的復(fù)雜過程[6]，參與大學(xué)生科技立項(xiàng)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、暑期社會實(shí)踐等相關(guān)項(xiàng)目，深入實(shí)踐，解決問題，對學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)有重要的幫助。

例如，作為“水文學(xué)原理”等課程的延伸，參加大學(xué)生暑期社會實(shí)踐“內(nèi)蒙古四子王旗烏蘭花鎮(zhèn)水源地水文地質(zhì)考察”的10位學(xué)生參加了現(xiàn)場抽水試驗(yàn)，使書本知識得到實(shí)踐。該項(xiàng)目獲得學(xué)校暑期社會實(shí)踐評優(yōu)一等獎，2010年初北京市社會實(shí)踐優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)。2010年6位學(xué)生參加了學(xué)?？萍剂㈨?xiàng)“云南省昆明市土壤凈化雨水補(bǔ)給地下水的研究”，研究地表水、土壤水與地下水的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并動手測定CODCr、TN、NH4+-N、TP、NO3--N、NO2--N等指標(biāo)，該科技立項(xiàng)項(xiàng)目獲得2011年中國地質(zhì)大學(xué)（北京）一等獎。有幾位本科學(xué)生參加野外實(shí)踐后，在《能源與環(huán)境》刊物發(fā)表了《人工濕地廢水處理的機(jī)理探討》。目前有6位學(xué)生在開展北京市海淀區(qū)雨水徑流實(shí)驗(yàn)，將對雨水徑流的時空分布開展學(xué)習(xí)與實(shí)踐。上述活動極大調(diào)動了學(xué)生的思維能力和實(shí)踐能力，參加這些具體實(shí)踐的學(xué)生普遍認(rèn)同：學(xué)習(xí)了相關(guān)理論知識后，通過實(shí)踐對問題進(jìn)行深入分析，大大深化了對知識的理解并完善了知識的結(jié)構(gòu)體系。對比身邊有些成績優(yōu)秀的同學(xué)，進(jìn)到實(shí)驗(yàn)室后卻不知所措。他們認(rèn)為，本科學(xué)生不能將學(xué)習(xí)變?yōu)樗辣彻胶投ɡ?，?yīng)該在盡量把理論和實(shí)際聯(lián)系起來，在課堂外把書本上的知識運(yùn)用到實(shí)踐之中，通過親自實(shí)踐，不僅提高了動手能力，而且使他們做到用理論解決生活中的問題，做到學(xué)以致用。

三、結(jié)語

使課堂教學(xué)成為學(xué)生理論知識的學(xué)習(xí)基本過程，將科技活動、設(shè)計(jì)、研究作為學(xué)生理論知識深化和提高的過程，強(qiáng)調(diào)兩者的不可分割性、連續(xù)性、層次性，并通過兩者的反復(fù)結(jié)合和交替，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。采用創(chuàng)新性教學(xué)模式，開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，既豐富了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)知識，加深對水文學(xué)與水資源的理解，還提高了學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ鰪?qiáng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的積極性。實(shí)踐表明，創(chuàng)新性教學(xué)的改革和創(chuàng)新，培養(yǎng)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)、積極探究的創(chuàng)新意識和能力：（1）提高了學(xué)生自學(xué)能力和運(yùn)用課本知識解決實(shí)際問題的能力；（2）增強(qiáng)了學(xué)生勇于實(shí)踐和創(chuàng)新的意識；（3）使學(xué)生初步認(rèn)識了科研過程，鍛煉了科研毅力，激發(fā)了廣大學(xué)生熱愛專業(yè)、投身科研的積極性。

[1]龔春燕.創(chuàng)新學(xué)習(xí)的哲學(xué)思考[J].教育科學(xué)論壇，2007，(8)：7-10.

[2]Chow V T，Maidment D R，Mays L W.Applied Hydrology [M].New York:Mc Graw Hill，1988.

[3]夏軍.水文學(xué)科發(fā)展與思考[J].中國科學(xué)基金，2000，14(15)：293-297.

[4]芮孝芳.水文學(xué)原理[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

[5]侯立柱，萬力，周訓(xùn)，等.淺析“水文學(xué)原理”課程的教學(xué)與實(shí)踐[J].中國地質(zhì)教育，2008，(4)：138-140.

[6]樊世清.加強(qiáng)大學(xué)生科研訓(xùn)練，培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].煤炭經(jīng)濟(jì)研究，2007，(1)：75-76.

Innovative Teaching Research on Principles of Hydrology

HOU Li-zhu
China University of Geosciences, Beijing 100083, China

Innovative learning represents ahead of learning. Based on teaching reform project in China University of Geosciences—Teaching content system and mode of principle of hydrology, innovative learning and teaching was added into teaching to improve students’ enthusiasm, inspire their creativity and increase their consciousness for scientific research. Laboratory teaching content relate to hydrology was developed to facilitate students practical ability, analytical ability and innovative ability.

principle of hydrology; innovative teaching; teaching research

G642

A

1006-9372 （2011）04-0086-03

2011-09-15；

2011-11-18。

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）教學(xué)改革與教學(xué)研究專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)。

侯立柱，男，副教授，主要從事水文學(xué)及水資源、生態(tài)水文地質(zhì)學(xué)的教學(xué)和研究工作。