楊建英 張洪江 李永貴 王光武
(1.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院,北京 100083;2.北京市水土保持工作總站,北京 100036)
實踐教學(xué)是加強專業(yè)知識教育、增強學(xué)生感性認識、培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要的綜合性訓(xùn)練環(huán)節(jié)[1]。教育部教高[2007]1號文件《關(guān)于實施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見》和[2007]2號文件《關(guān)于進一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》等,也進一步強調(diào)了實踐教學(xué)的地位和作用[2]。
水土保持與荒漠化防治專業(yè)是為國家和地方培養(yǎng)能在水利、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護、土地管理以及公路、鐵路、礦業(yè)等建設(shè)行業(yè)的相關(guān)部門從事水土保持與荒漠化防治規(guī)劃、設(shè)計、施工和管理、監(jiān)測、預(yù)防監(jiān)督以及國土環(huán)境整治與資源合理開發(fā)利用等工作的高級工程技術(shù)人才的專業(yè)[3],要求所培養(yǎng)的學(xué)生基礎(chǔ)扎實、知識面寬、動手能力強、素質(zhì)高、適應(yīng)性強。水土保持與荒漠化防治專業(yè)的實踐教學(xué)在全部教學(xué)內(nèi)容中占有相當大的比重。伴隨著國家經(jīng)濟的快速增長,新時期的水土保持與荒漠化防治在區(qū)域范圍、涵蓋領(lǐng)域及所需知識結(jié)構(gòu)上都有了很大的拓展與延伸,尤其是在其向開發(fā)建設(shè)領(lǐng)域、城市區(qū)域延伸后,水土保持與荒漠化防治專業(yè)實踐教學(xué)原有的內(nèi)容和條件已不能適應(yīng)社會對人才培養(yǎng)的要求。例如,有些課程的實習(xí)內(nèi)容聯(lián)系緊密,如果能夠統(tǒng)籌考慮,就可以通過一次時間較長的野外實習(xí)予以全部完成。但是,由于目前的野外實踐教學(xué)點基本由各任課教師自行聯(lián)系,所以各課程的實踐教學(xué)都是分別組織的,實習(xí)點和實習(xí)內(nèi)容分散。加之野外實習(xí)路途遙遠,乘車途中與現(xiàn)場試驗實習(xí)操作都存在一定的潛在危險,所以學(xué)校和教師從學(xué)生安全的角度考慮,往往會限制部分實踐教學(xué)內(nèi)容的實施。這不僅造成了時間的浪費,而且有限的實踐教學(xué)經(jīng)費不能統(tǒng)籌使用也勢必造成資金浪費;特別是不利于學(xué)生對所學(xué)知識的綜合理解與運用,使學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)受到了影響。因此,水土保持與荒漠化防治專業(yè)要緊密依托國家和地方的水土保持科技示范園,充分利用其所提供的科學(xué)、系統(tǒng)、先進、綜合的試驗實習(xí)條件,以其為平臺集中開展實踐教學(xué)活動。這也不失為培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和提高學(xué)生綜合素質(zhì)的有效途徑之一。
北京延慶上辛莊水土保持科技示范園位于延慶縣城東南5km的大榆樹小流域西坡腳下,總面積3.9km2。園區(qū)初期規(guī)劃始于2001年,由北京林業(yè)大學(xué)提供技術(shù)支持、北京市水務(wù)局和延慶縣水務(wù)局組織實施,經(jīng)分期建設(shè)、逐步完善,于2008年基本建成。2004年5月,上辛莊水土保持科技示范園正式掛牌成為北京林業(yè)大學(xué)教學(xué)、試驗實習(xí)基地。
園區(qū)按照北京市水務(wù)局提出的“構(gòu)筑三道水土保持防線、建設(shè)清潔小流域”的治山治水思路進行規(guī)劃,劃分為生態(tài)修復(fù)區(qū)、生態(tài)治理區(qū)和生態(tài)防護區(qū)3個大區(qū);在此基礎(chǔ)上,遵循“因地制宜、具備試驗示范與教育等多種功能、體現(xiàn)高科技與高技術(shù)水平、多形式、多內(nèi)容”等原則,分區(qū)布設(shè)了水土保持設(shè)施和內(nèi)容。
生態(tài)修復(fù)區(qū)位于小流域分水嶺附近水土保持示范園邊緣地帶,海拔在600~700m之間;地形起伏多變,為土石山,土層薄;植被以虎榛子、荊條、酸棗等灌木為主,后人工補植火炬樹、側(cè)柏、榆樹、黃櫨等喬木;布設(shè)了圍欄護網(wǎng)、標示牌等水土保持設(shè)施。
園區(qū)的生態(tài)治理區(qū)布設(shè)了污水處理設(shè)施。由于示范區(qū)內(nèi)設(shè)有辦公區(qū)、宿舍區(qū)和一座菊花加工廠,污水以生活污水為主,所以在生活區(qū)下游布設(shè)了一體化地埋式生活污水處理設(shè)備,體現(xiàn)了園內(nèi)污水經(jīng)處理達標后排放的治水思路。生態(tài)治理區(qū)主要包括以下內(nèi)容。
1.黃土地貌侵蝕類型保留區(qū)
黃土地貌侵蝕類型保留區(qū)位于園區(qū)南側(cè)邊緣,是3條黃土侵蝕溝道;溝道現(xiàn)處于第2、3侵蝕階段,受侵蝕基底控制,溝道下切侵蝕基本停止,溝岸擴張成為主要侵蝕形式,同時溝道內(nèi)面蝕、溝蝕、崩塌等侵蝕十分明顯。保留該區(qū)主要是為了展示黃土原貌下的侵蝕形式與危害。
2.黃土侵蝕溝道治理區(qū)
黃土侵蝕溝道治理區(qū)位于園區(qū)北側(cè)邊緣,與黃土地貌侵蝕類型保留區(qū)南北相對,集水面積48hm2,溝內(nèi)有大量松散碎石和土體;在溝頭邊上緣布設(shè)了挖溝筑埂、攔截徑流等溝頭防護措施,在不穩(wěn)定的溝坡坡腳布設(shè)了鋼筋混凝土柵欄擋土墻、鐵絲網(wǎng)石籠護坡等;溝內(nèi)有3座土壩,迎水坡常水位以下壩坡用鐵絲石籠護坡,常水位以上和背水坡面使用了砌石框架植草灌護坡技術(shù)。
3.北方水保植物引種試驗區(qū)
北方水保植物引種試驗區(qū)布設(shè)了2棟現(xiàn)代化玻璃溫室,用于開展水保植物育苗試驗研究;此外,還建有涼棚練苗區(qū)和大田育苗區(qū),用于進行苗木環(huán)境適應(yīng)性培育和大田栽培。
4.梯田工程及節(jié)水灌溉試驗區(qū)
梯田是山區(qū)、丘陵區(qū)常采用的一種重要的水土保持工程。梯田工程及節(jié)水灌溉試驗區(qū)建有12.38hm2梯田,采用土坎、干砌石護坎、漿砌石護坎、草皮護坎、木樁護坎、混凝土格柵等多種梯田護坎形式,以便進行對比示范。同時,梯田內(nèi)栽培了梨、杏、蘋果等經(jīng)濟果木和君白菊等經(jīng)濟作物,還布設(shè)了微噴灌、滴灌、小股流涌灌等節(jié)水灌溉設(shè)施。
1.自然坡面徑流侵蝕試驗示范
在園內(nèi)東側(cè)山坡上,根據(jù)地形條件及坡度,布設(shè)有20m×5m、15m×5m、10m×5m、5m×5m、5m×2m、5m×1m、3m×2m等不同規(guī)格的徑流試驗小區(qū)43個;小區(qū)坡面采用天然荒草、翻耕裸地、灌木坡、草灌坡、坡耕玉米地、魚鱗坑裸地、魚鱗坑種植針葉喬木、水平條種植闊葉小喬木、寬草帶等多種形式進行了處理;徑流小區(qū)內(nèi)布設(shè)有水分張力計,下端設(shè)有九孔分水桶、徑流桶,安裝有浮子水位計、數(shù)據(jù)記錄和傳輸設(shè)備等,可對小區(qū)土壤水分及徑流泥沙進行實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)傳輸。
2.開發(fā)建設(shè)項目水土保持試驗示范
在園區(qū)中部,整治開辟出一塊開發(fā)建設(shè)項目水土保持試驗地,可以用于生態(tài)邊坡防護展示與防侵蝕效果試驗、堆棄土渣侵蝕試驗、雨洪積蓄利用工程示范、水土保持植物景觀配置示范等[4]。
在生態(tài)邊坡防護展示與防侵蝕效果試驗區(qū),工程開挖形成的坡面上布設(shè)有36個5m×10m的徑流小區(qū),不同的徑流小區(qū)采用不同的生態(tài)工程護坡措施;徑流小區(qū)下端設(shè)徑流池和分流池,可以進行不同的生態(tài)邊坡防護措施的防侵蝕效果試驗,同時對生態(tài)景觀效果進行對比展示。不同徑流小區(qū)的生態(tài)工程護坡措施配置及工程實例詳見表1所示。
表1 邊坡徑流小區(qū)生態(tài)防護措施配置
在小型堆渣降雨侵蝕試驗示范區(qū),模擬平地小規(guī)模棄土棄渣修建了4個3m×3m試驗小區(qū);小區(qū)末端布設(shè)直徑70cm、深70cm的圓形沉沙井,用于建設(shè)項目棄渣降雨侵蝕觀測。
在雨水積蓄利用與節(jié)水試驗示范區(qū),為了展示雨洪利用、惜水、節(jié)水的用水理念,園路、硬化小廣場均采用透水磚鋪裝,以增加雨水滲透;同時,排水溝使用鋪草生態(tài)溝,并設(shè)置了2個上下連通的蓄水池,用于收集雨水和各種凈化處理的試驗排放廢水,以實現(xiàn)水的循環(huán)重復(fù)利用。
3.氣象站及水文裝置
氣象站位于園內(nèi)辦公區(qū)的南側(cè),有柵欄圍護,布設(shè)有凍土器、太陽輻射計、FT2型日照計、SDML型雨量器、DSJ2型吸虹式雨量計、SL3型遙測雨量傳感器、NDMT型蒸發(fā)器、百葉箱、風(fēng)速風(fēng)向儀等儀器設(shè)備,可開展對雨量、氣溫、風(fēng)速、風(fēng)向、光照、太陽輻射、空氣濕度、水面蒸發(fā)、土壤溫度、土壤水分、土面蒸發(fā)等氣象因子的常規(guī)觀測。另外,在溝道出口設(shè)有1處水量、泥沙控制測量站,用于測定溝道出水流量和泥沙量。
4.水土保持監(jiān)測實驗室
園區(qū)設(shè)有水土保持監(jiān)測實驗室,配備了烘箱、天平、取樣器、種子水分儀、原子吸收分析儀、多臺大型人工模擬降雨裝置等儀器設(shè)備。
5.實體模型
園區(qū)還設(shè)有該流域的整體微縮模型、溝道出流模擬模型。
6.生態(tài)能源應(yīng)用示范
園區(qū)內(nèi)的路燈、數(shù)據(jù)自動傳輸裝置等均使用了太陽能電源,成為生態(tài)能源利用的示范。
近年來,北京林業(yè)大學(xué)根據(jù)水土保持與荒漠化防治專業(yè)的特點以及社會對水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)人才的需求,以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為宗旨,對該專業(yè)的課程設(shè)置及其運行機制重新進行了調(diào)整[5]。根據(jù)新的教學(xué)計劃和培養(yǎng)方案的規(guī)定,北京林業(yè)大學(xué)水土保持與荒漠化防治專業(yè)實踐教學(xué)體系的內(nèi)容包括入學(xué)教育與軍訓(xùn)、公益勞動、學(xué)科基礎(chǔ)課教學(xué)實習(xí)、專業(yè)核心課教學(xué)實習(xí)、專業(yè)選修課教學(xué)實習(xí)、畢業(yè)論文(設(shè)計)等,學(xué)時總數(shù)為36.5周(詳見表2)。
表2 北京林業(yè)大學(xué)水土保持與荒漠化防治專業(yè)實踐教學(xué)體系的內(nèi)容設(shè)置
續(xù)表
水土保持與荒漠化防治專業(yè)的實踐教學(xué)不僅要求學(xué)生多觀察、多思考,而且要求學(xué)生多動手去操作。延慶上辛莊水土保持科技示范園距北京林業(yè)大學(xué)約70km,交通便捷,食宿方便;園內(nèi)設(shè)施齊全,擁有先進的技術(shù)和設(shè)備,可為氣象學(xué)、土壤學(xué)、土壤侵蝕原理、水文與水資源學(xué)、水土保持工程學(xué)、開發(fā)建設(shè)項目水土保持、水保經(jīng)濟林、灌溉與排水工程、水土保持植物等多門課程提供開展實踐教學(xué)的條件。
氣象學(xué)課程:可利用園區(qū)內(nèi)的氣象站等設(shè)施進行現(xiàn)場實踐教學(xué),使學(xué)生掌握測定雨量、氣溫、風(fēng)速、風(fēng)向、光照、太陽輻射、空氣濕度、水面蒸發(fā)、土壤溫度、土壤水分、土面蒸發(fā)等常規(guī)氣象因子的方法及其所使用儀器的使用方法。
測量與遙感課程:園區(qū)的地形地貌復(fù)雜,有利于訓(xùn)練學(xué)生綜合運用測量儀器和繪制地形圖的能力;同時,由于園區(qū)可提供食宿條件,所以尤其符合測量與遙感課程實習(xí)時間較長的要求。
土壤學(xué)課程:園區(qū)分布有黃土、北方土石山地潮土、耕作褐土等,有利于開展土壤學(xué)課程的實習(xí)。
土壤侵蝕原理課程:可利用園區(qū)內(nèi)的黃土地貌侵蝕類型保留區(qū)進行現(xiàn)場教學(xué),使學(xué)生了解黃土侵蝕的主要形式及其發(fā)展過程;可在園區(qū)進行坡面徑流小區(qū)降雨侵蝕觀測,并結(jié)合人工模擬降雨侵蝕試驗,使學(xué)生通過非常直觀的途徑掌握土壤侵蝕相關(guān)因子的測定方法,使學(xué)生了解不同水土保持措施的保水持土效益、數(shù)據(jù)自動化傳輸系統(tǒng)的現(xiàn)代水土保持應(yīng)用技術(shù)以及坡度、坡長、坡面覆蓋對侵蝕的影響等。
水文與水資源學(xué)課程:可利用園區(qū)的氣象站、量水堰觀測數(shù)據(jù)、園區(qū)地形圖和遙感圖像,以及園內(nèi)的滲水工程、集雨工程等,開展水文與水資源實踐教學(xué)。
水土保持工程學(xué)課程:園區(qū)設(shè)有溝頭防護工程、土壩工程、溝道護坡工程、壩坡護坡工程、梯田工程、不同形式的梯田護坎工程、36種類型的建設(shè)項目護坡工程、大型漿砌石蓄水池工程,有利于水土保持工程學(xué)課程進行多內(nèi)容的實踐教學(xué)。
開發(fā)建設(shè)項目水土保持技術(shù)課程:園區(qū)內(nèi)的開發(fā)建設(shè)項目水土保持試驗示范區(qū)采取了36種護坡措施,是北京市各類工程邊坡防護的縮影,展現(xiàn)了工程邊坡的主要防護技術(shù);同時,園區(qū)布設(shè)了集雨工程、水的循環(huán)重復(fù)利用設(shè)施、生態(tài)排水溝工程等,都為開發(fā)建設(shè)項目水土保持技術(shù)實習(xí)的開展提供了充分的條件。
水保經(jīng)濟林、灌溉與排水工程等課程:園區(qū)利用梯田工程區(qū)種植的經(jīng)濟果木以及布設(shè)的節(jié)水灌溉設(shè)施,有利于水保經(jīng)濟林、灌溉與排水工程等課程開展實踐教學(xué)。
水土保持植物學(xué)課程:水土保持植物不同于其他一般植物,具有耐旱、耐貧瘠、固持土體能力強、凈化污水能力強等特點。園區(qū)內(nèi)的生態(tài)修復(fù)區(qū)分布有大量的水土保持植物,且溝頭防護、邊坡防護、梯田護坎、集水池周邊等均采用的是水土保持植物,甚至于開發(fā)建設(shè)項目示范區(qū)也引種了大量水土保持植物進行植物造景。因此,園區(qū)的水土保持植物種類多、種植形式多樣,有利于開展內(nèi)容豐富的水土保持植物學(xué)課程實踐教學(xué)。
水土保持與荒漠化防治科研能力的訓(xùn)練與實踐:綜合實踐課程所包括的知識點和涉及的知識范圍不僅面廣而且相互交叉。園區(qū)覆蓋的水土保持科技內(nèi)容豐富,且設(shè)施齊全、設(shè)備和技術(shù)先進,不僅可以為單門課程提供開展實踐教學(xué)的條件,而且有利于綜合實踐課程教學(xué)的開展;特別是園區(qū)所擁有的野外觀測設(shè)施和實驗室有利于科學(xué)研究的開展以及產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合。
大學(xué)時期是一個人最重要的社會化階段,是提升個人綜合素質(zhì)的關(guān)鍵時期。但是,在此期間,普遍存在的現(xiàn)象是大學(xué)生過分關(guān)注每門課程的學(xué)習(xí)成績,而對各門課程之間的有機聯(lián)系缺乏明確的認識和直接的體驗。這種狀況在一定程度上影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性,也影響了學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。從近幾年大學(xué)畢業(yè)生用人單位反饋回來的意見看,水土保持與荒漠化防治專業(yè)大學(xué)畢業(yè)生的專業(yè)素質(zhì)和綜合素質(zhì)與社會需求還存在一定的差距,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:①對水土保持工作缺乏較為清晰的認識和思路,考慮問題單一,應(yīng)用專業(yè)知識解決實際問題的能力薄弱;②在規(guī)劃、設(shè)計、撰寫研究報告方面,科技寫作能力差,照貓畫虎抄襲多;對基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)的應(yīng)用分析深度不夠,缺乏對工作中各因素之間因果關(guān)系的論證;③對水土保持現(xiàn)代信息處理技術(shù)和水土保持現(xiàn)代管理方法掌握不夠;④專業(yè)表達和協(xié)作能力差[6]。
導(dǎo)致水土保持與荒漠化防治專業(yè)大學(xué)畢業(yè)生專業(yè)素質(zhì)和綜合素質(zhì)與社會需求存在差距的原因之一就是實踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱。目前,各任課教師大多是自行聯(lián)系實習(xí)地點進行單門課程的實踐教學(xué),由于實習(xí)偏重于某一門課程的教學(xué)知識點、內(nèi)容單一,再加上實習(xí)點無法提供食宿條件,實習(xí)期間學(xué)生每天要乘班車往返于學(xué)校和實習(xí)點,在路上耽誤了較多時間,所以實踐教學(xué)的效果勢必會有所折扣。同時,課外實踐教學(xué)仍然是以教師講、學(xué)生看為主,學(xué)生真正動手、思考問題的機會較少,所以對學(xué)習(xí)主動性較強的學(xué)生來說,實習(xí)中圍著教師聽一聽、問一問,還能學(xué)到一些東西;而對學(xué)習(xí)主動性差的學(xué)生來說,實習(xí)則變成了一次外出游玩的機會,根本學(xué)不到真東西。此外,每次實習(xí)后,學(xué)生只是交一篇實習(xí)報告就完成了任務(wù)。由于實習(xí)報告內(nèi)容簡單,所以其所能起到的作用也非常有限。這種實踐教學(xué)模式不利于調(diào)動全體學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,也不利于培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力。
因此,筆者認為,水土保持與荒漠化防治專業(yè)應(yīng)充分利用北京市延慶縣上辛莊國家水土保持科技示范園這樣的平臺,積極開展相關(guān)課程的聯(lián)合實踐教學(xué)。上辛莊國家水土保持科技示范園交通便捷、食宿方便,園內(nèi)設(shè)施齊全,儀器設(shè)備先進,展現(xiàn)了最新的水土保持理念與技術(shù),涉及的水土保持教學(xué)知識點多、內(nèi)容豐富。充分利用示范園的教學(xué)條件、設(shè)施條件和食宿條件,不僅可以節(jié)省學(xué)生浪費在路程上的時間,節(jié)約了實踐教學(xué)經(jīng)費,更重要的是可以改變以往教師講、學(xué)生聽和看的實習(xí)模式。例如,在這樣的水土保持科技示范園進行實踐教學(xué),教師可以設(shè)計一個或幾個與相關(guān)課程實習(xí)內(nèi)容聯(lián)系緊密的調(diào)查研究課題,然后將學(xué)生分成若干個小組,要求每個小組的學(xué)生在教師指導(dǎo)下以完成課題的形式把幾門課程的知識點聯(lián)系起來;同時,要求小組內(nèi)的成員要有分工、有協(xié)作,每個學(xué)生都要親自動手實際體驗儀器設(shè)備的使用方法,都要參與課題研究任務(wù)的完成過程,要通過小組討論的方式鍛煉表達能力;最后,每個小組要完成研究報告,以研究報告的形式提交實習(xí)課題成果。這樣,既可以調(diào)動每個學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,又可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、協(xié)作能力、寫作能力以及運用多門課程的知識綜合分析、解決問題的能力,進而達到提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。
目前,北京林業(yè)大學(xué)已有水保專業(yè)和自然保護區(qū)專業(yè)的“水文與水資源學(xué)”、水保專業(yè)的“土壤侵蝕原理”課程和環(huán)規(guī)專業(yè)的“工程綠化技術(shù)”課程等在北京市延慶縣上辛莊國家水土保持科技示范園開展了實踐教學(xué),很多本科學(xué)生還在此開展了學(xué)校立項的產(chǎn)學(xué)研課題的研究工作,都取得了良好的效果。因此,依托水土保持科技示范園開展實踐教學(xué)是提高水土保持與荒漠化防治專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)的有效途徑。
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