寬基礎(chǔ)與本科專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)的思考——以水文學(xué)原理課程為例

范玉潔，張紅霞，代俊峰

(桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西桂林541004)

水文學(xué)原理作為水文學(xué)科的基礎(chǔ)課程，主要闡述水文現(xiàn)象的成因和機(jī)理，是進(jìn)行水文過程定量化研究的基礎(chǔ)，通常本課程主要涵蓋的內(nèi)容有水文循環(huán)過程、蒸散發(fā)及下滲過程與機(jī)理、土壤水形成與運(yùn)移、洪水波運(yùn)動(dòng)、產(chǎn)匯流機(jī)制等。通過研究各種水體的物理化學(xué)性質(zhì)，運(yùn)動(dòng)、變化規(guī)律，探討其在不同環(huán)境和人類活動(dòng)作用下的響應(yīng)研究。實(shí)現(xiàn)對水量和水質(zhì)發(fā)展動(dòng)態(tài)的模擬和預(yù)測，為洪水的防控及資源化、水資源的利用保護(hù)、生態(tài)的保護(hù)及恢復(fù)等提供科學(xué)依據(jù)［1-2］。水文學(xué)原理教學(xué)應(yīng)在物理學(xué)、自然地理學(xué)、水力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、水文地質(zhì)工程地質(zhì)、水文氣象學(xué)、測量學(xué)、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)等課程知識的基礎(chǔ)上，理解水文現(xiàn)象的成因和機(jī)理，并能用水文專業(yè)術(shù)語加以闡述和分析。課程教學(xué)內(nèi)容包含有河川徑流量的計(jì)算、降水分析計(jì)算、產(chǎn)匯流分析計(jì)算、水文測驗(yàn)與氣象觀測實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)基本技能的掌握，因此本課程具有很高的實(shí)踐應(yīng)用性和動(dòng)手能力要求。考慮到本課程對學(xué)生前期知識體系的要求，通常將其安排在大學(xué)三年級開設(shè)［3］。學(xué)時(shí)一般設(shè)置為56個(gè)理論學(xué)時(shí)，4～6個(gè)實(shí)踐學(xué)時(shí)，3.5學(xué)分。

針對當(dāng)前的學(xué)科發(fā)展情況，水文學(xué)科早已從20世紀(jì)的簡單應(yīng)用，發(fā)展到現(xiàn)代著眼于對水資源的最優(yōu)開發(fā)與利用的方向上來。那么作為水文學(xué)科基礎(chǔ)課程的水文學(xué)原理也被提出了新的要求。最初的定性或定量的對一些水文現(xiàn)象機(jī)理的描述已不能滿足對水資源的相關(guān)課題的研究。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，水文學(xué)科也有了質(zhì)的飛躍。特別是現(xiàn)今對全球尺度上的環(huán)境變化研究更加推動(dòng)了水文學(xué)科的發(fā)展。近百年來全球氣候顯著變化，水分循環(huán)受氣候變化的影響也隨之發(fā)生改變，從而導(dǎo)致水資源總量及水質(zhì)在時(shí)空分布上的改變。而這些正是水文學(xué)科當(dāng)前研究的主要任務(wù)之一。大范圍大規(guī)模的工程建設(shè)促進(jìn)了工程水文的發(fā)展，而現(xiàn)在觀測、統(tǒng)計(jì)以及降雨徑流模擬技術(shù)的完善，也促使對水文現(xiàn)象的研究從經(jīng)驗(yàn)性的“黑箱”、集總式的“灰箱”到以計(jì)算機(jī)技術(shù)和遙感技術(shù)為依托的“白箱”，即分布式水文模型成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

正是在這種大背景下，水文學(xué)原理的教學(xué)內(nèi)容也吸納了許多新知識和研究成果。在這種新趨勢下對本專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)水文學(xué)原理時(shí)，要求其掌握的前期基礎(chǔ)性知識也越來越多。筆者根據(jù)多年的教學(xué)體會和認(rèn)識、結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐，對水文學(xué)原理課程教學(xué)的改革和發(fā)展提出了一些思路和觀點(diǎn)與各位同仁共同探討。

一 把握學(xué)科發(fā)展、注重發(fā)展寬基礎(chǔ)精專業(yè)的教學(xué)模式

在水文學(xué)原理教學(xué)過程中，只有真正把握住學(xué)科發(fā)展脈博才能使學(xué)生所學(xué)知識與時(shí)俱進(jìn)，保證所學(xué)即所用。這一點(diǎn)在我們當(dāng)前的三段式教育模式下是一個(gè)不容忽示的缺陷。當(dāng)前有很多高校在本課程的教學(xué)過程中還是只注重基礎(chǔ)理論的講授，吸納當(dāng)前本學(xué)科已被廣泛接受認(rèn)可的理論則略顯不足。這種情況下老師傳授給學(xué)生的只能是給學(xué)生打下了一個(gè)好的基礎(chǔ)，沒有給學(xué)生提供發(fā)展的契機(jī)。學(xué)生只是把學(xué)一些經(jīng)典的知識理論作為儲備獲得。而這些知識在當(dāng)前的學(xué)科發(fā)展條件下可能已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍或者脫離了原有狹小的框架，使不可能成為可能。

這種情況的突出代表就是水文模型的發(fā)展。當(dāng)20世紀(jì)50年代后期經(jīng)驗(yàn)性水文模型大行其道時(shí)，分布式水文模型還是無法實(shí)現(xiàn)的。但隨著信息技術(shù)的發(fā)展，RS、GIS、GPS技術(shù)的發(fā)展分布式水文模型已成為研究熱點(diǎn)而且出現(xiàn)了相當(dāng)數(shù)量的較好的模型。而傳統(tǒng)的水文學(xué)原理教學(xué)過程中只是講授了這些模型的基本原理，學(xué)生并不會真正使用這些模型。

為了使學(xué)生能學(xué)以致用，僅有前面所提的基礎(chǔ)知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，當(dāng)然如果要求其有創(chuàng)新就更加困難。這給水文學(xué)原理教學(xué)提出了一個(gè)難題同時(shí)也是一個(gè)改革的契機(jī)——進(jìn)行寬基礎(chǔ)精專業(yè)教學(xué)。

這里筆者所謂的“寬基礎(chǔ)”僅指蔣乃平先生所指的第二類“是面向一個(gè)專業(yè)或數(shù)個(gè)相近專業(yè)的公共專業(yè)課”(不同于傳統(tǒng)的“三段式”課程中的專業(yè)理論課)”［4］。比如對于水文學(xué)科而言完全可以把《地理信息系統(tǒng)》作為自已的專業(yè)課程之一，因此課程在水文模型的研究中是重要的基礎(chǔ)知識。試想一個(gè)不會地理信息系統(tǒng)的人，怎么能把眾多的空間信息轉(zhuǎn)化為分布式水文模型的配置文件;連模型都不能調(diào)試運(yùn)行又怎么奢求能改進(jìn)模型，能提出新的模型。這個(gè)例子也反應(yīng)出寬基礎(chǔ)教學(xué)是時(shí)代和水文水資源工程專業(yè)發(fā)展的要求。

當(dāng)然“寬基礎(chǔ)”也不是提倡把所有與本專業(yè)課程有聯(lián)系的課程都納入本專業(yè)教學(xué)。而是有選擇有重點(diǎn)的“寬”，不能盲目而為。這就涉及到“精專業(yè)”的問題。

以上文所述為例，我們強(qiáng)調(diào)了《地理信息系統(tǒng)》在水文學(xué)原理教學(xué)中的重要作用。那么是不是水文水資源工程專業(yè)也要用60個(gè)學(xué)時(shí)詳細(xì)的學(xué)習(xí)《地理信息系統(tǒng)》呢?答案當(dāng)然是否定的。我們只要粗略掌握本課程的體系，精通本專業(yè)涉及到的具體操作即可。這樣既可使本專業(yè)學(xué)生更好的學(xué)習(xí)《水文學(xué)原理課》，同時(shí)也為學(xué)生進(jìn)一步深造提供契機(jī)。這也是筆者想提倡的在“寬基礎(chǔ)”專業(yè)課程中，掌握與本專業(yè)最直接相關(guān)的重要內(nèi)容，而對整個(gè)知識體只做大粗線條的學(xué)習(xí)即精專業(yè)。

二 為了取得良好的教學(xué)效果，應(yīng)安排有教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)

本環(huán)節(jié)主要以教學(xué)參觀實(shí)習(xí)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的方式開展。在教學(xué)過程中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室具備的儀器，開展諸如氣象觀測、土壤含水率測定、流速儀測流實(shí)驗(yàn)。充分利用相關(guān)單位的教學(xué)資源，組織同學(xué)去氣象站參觀，聽專業(yè)工程師講解整個(gè)氣象觀測要領(lǐng)，觀測衛(wèi)星云圖，并了解天氣預(yù)報(bào)的整個(gè)過程。組織去水文站，觀看水位、流速測流過程。在實(shí)習(xí)過程中注重基礎(chǔ)資料的收集與整理，引導(dǎo)同學(xué)對收集來的資料進(jìn)行深層次的分析利用。比如指導(dǎo)同學(xué)對氣象觀測資料進(jìn)行分析，了解氣象各要素間的聯(lián)系及其變化規(guī)律、局部小氣候的影響因素等。加深學(xué)生對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，增加教學(xué)的趣味性多樣性，同時(shí)可為教學(xué)提供原始資料。

三 加強(qiáng)課堂討論和輔導(dǎo)

首先是要求學(xué)生以當(dāng)前水文學(xué)研究存在的一些問題進(jìn)行專題討論。具體實(shí)現(xiàn)過程是先進(jìn)行學(xué)生分組，組織各小組查閱相關(guān)的專著、科研報(bào)告以及近期的高水平科研論文等，并要求各小組撰寫書面報(bào)告，使學(xué)生對水文學(xué)研究中存在的問題有比較清晰的把握和理解。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生各抒己見，提高課堂學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，使學(xué)生感受本課程在生產(chǎn)實(shí)踐中的重要性和實(shí)用性。在課堂教學(xué)中注重對前面知識點(diǎn)的回顧，認(rèn)真解答學(xué)生作業(yè)及討論中出現(xiàn)的具有普遍性、代表性的問題。從而加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解和掌握，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

其次是注重教學(xué)輔導(dǎo)。通過加強(qiáng)教學(xué)輔導(dǎo)使學(xué)生快速掌握本課程的特點(diǎn)和知識結(jié)構(gòu)，有利于學(xué)生對所授內(nèi)容的消化吸收，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。平時(shí)根據(jù)學(xué)生反映的問題及時(shí)輔導(dǎo)，注重因材施教。對知識掌握比較好的學(xué)生，將他們從理論的探討上及新技術(shù)的應(yīng)用上引向深入，比如在平時(shí)的作業(yè)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中引導(dǎo)他們應(yīng)用計(jì)算機(jī)解題。對學(xué)習(xí)上有困難的學(xué)生，重點(diǎn)放在基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)上，采取個(gè)別輔導(dǎo)、當(dāng)面批改作業(yè)等辦法，使他們掌握主要內(nèi)容、學(xué)會基本原理、基本方法。在教學(xué)過程中及時(shí)為學(xué)生排疑解難，培養(yǎng)學(xué)生們良好的學(xué)習(xí)興趣。

四 注重教學(xué)方式方法的多元化

以課堂講授為主的水文學(xué)原理課程，由于理論上的原理和方法涉及較多，傳統(tǒng)的板書講述過程中板書時(shí)間耗費(fèi)較多;尤其是繁雜的理論公式推導(dǎo)過程中老師與學(xué)生幾乎沒有正面交流的時(shí)間，難以吸引學(xué)生的全部注意力，大大降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;同時(shí)也難以提高課堂教學(xué)效率，學(xué)生也對所授內(nèi)容難以透徹理解和掌握。應(yīng)用多媒體技術(shù)可以把所授內(nèi)容以文字、圖像、動(dòng)畫、音頻及視頻等多種信息溶為一體。在較短的時(shí)間內(nèi)傳授給學(xué)生更多內(nèi)容，形式也更為靈活多樣，極大地豐富了現(xiàn)代課堂的教學(xué)內(nèi)容，利于學(xué)生對所授內(nèi)容的理解掌握。比如對于包含有繁雜的理論公式推導(dǎo)的降雨入滲過程、洪水波運(yùn)動(dòng)及產(chǎn)匯流計(jì)算等教學(xué)內(nèi)容，可以預(yù)先制成多媒體課件，通過對圖片、文本、動(dòng)畫及音頻視頻的綜合運(yùn)用，不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更直觀地理解抽象概念，還可以節(jié)省相應(yīng)內(nèi)容的板書時(shí)間，更充分地講述課程內(nèi)容，從而提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

水文學(xué)原理作為水文與水資源工程本科專業(yè)重要基礎(chǔ)課程之一，是學(xué)生繼續(xù)深造前應(yīng)掌握的重要基礎(chǔ)知識，是我國部分高校研究生招生考試的專業(yè)課(或復(fù)試)科目。因此，上好這門課是本專業(yè)學(xué)生能否進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，除上述筆者從多年的教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)的幾點(diǎn)外，還要求授課教師本身擁有豐富的專業(yè)知識儲備，具有進(jìn)取精神和創(chuàng)新意識。通過精心備課、虛心聽課、坦誠求教等方式，積極吸取和借鑒他人成功的教學(xué)方法和經(jīng)驗(yàn)，取長補(bǔ)短;及時(shí)準(zhǔn)確了解和掌握本學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)，結(jié)合相關(guān)的科研工作;達(dá)到以研促教，使自身教學(xué)業(yè)務(wù)水平不斷得以提高，促進(jìn)本專業(yè)高等人才的培養(yǎng)。

［1］繆 韌.水文學(xué)原理［M］.北京:中國水利水電出版社，2007.

［2］沈 冰，黃紅虎.水文學(xué)原理［M］.北京:中國水利水電出版社，2008.

［3］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).

［4］蔣乃平.寬基礎(chǔ)是為職業(yè)院校學(xué)生職業(yè)生涯發(fā)展服務(wù)的基礎(chǔ)— —“寬基礎(chǔ)、活模塊”課程模式再論之十一［J］.職業(yè)技術(shù)教育，2008，10(29).