地質(zhì)學(xué)專業(yè)“水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)探索與實(shí)踐

姜春露 鄭劉根 程樺 向必偉

[摘 要]“水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”是與地下水有關(guān)的學(xué)科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容豐富，基礎(chǔ)理論性強(qiáng)。以安徽大學(xué)地質(zhì)學(xué)專業(yè)為例，對(duì)“水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程兩年來的探索和實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)，包括優(yōu)秀教材的對(duì)比選擇、四位一體的教學(xué)手段、任課教師的團(tuán)隊(duì)化、考核方式多樣化等。通過上述內(nèi)容的總結(jié)，可為以后的教學(xué)工作提供借鑒和指導(dǎo)，并且可供相關(guān)院校同類專業(yè)教師進(jìn)行交流探討。

[關(guān)鍵詞]地質(zhì)學(xué)專業(yè) 水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ) 教學(xué)探索

[中圖分類號(hào)] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 2095-3437（2015）11-0146-03

一、引言

“水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”是水文與水資源工程、地下水科學(xué)與工程本科專業(yè)的一門重要主干基礎(chǔ)專業(yè)課程，同時(shí)也是地質(zhì)工程、勘查技術(shù)與工程等工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，但國內(nèi)理科地質(zhì)學(xué)專業(yè)開設(shè)該課程的高校較少。

安徽大學(xué)立足安徽，服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，在環(huán)境科學(xué)與工程、生態(tài)學(xué)、地理信息科學(xué)等相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)上，于2011年開設(shè)地質(zhì)學(xué)專業(yè)。在我校地質(zhì)學(xué)本科人才培養(yǎng)方案中，“水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”作為專業(yè)基礎(chǔ)課程開設(shè)，以培養(yǎng)學(xué)生具有地下水方面的知識(shí)和意識(shí)。本文就兩年來我校地質(zhì)學(xué)專業(yè)“水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)過程中的探索和實(shí)踐進(jìn)行歸納和總結(jié)，以便更好的指導(dǎo)今后的教學(xué)工作。

二、教學(xué)探索與實(shí)踐

（一）使用教材優(yōu)中選優(yōu)

在教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)改革中，教材占有重要的地位，是提高教學(xué)質(zhì)量的重要保證。一本好的教材不僅要內(nèi)容豐富、知識(shí)點(diǎn)全面，更要通俗易懂、深入淺出，使學(xué)生容易接受，而且要反映學(xué)科最近進(jìn)展。[2]因此，需精心挑選教材。

目前，國內(nèi)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)方面的教材主要有以下幾本。①張人權(quán)等編著，地質(zhì)出版社出版的《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》（第六版，2011年），該書是在我國水文地質(zhì)學(xué)重要奠基人王大純先生主編的《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》（前5版）基礎(chǔ)上修訂出版，是普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材。[1]②崔可銳主編，合肥工業(yè)大學(xué)出版社出版的《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》（2010年），該書是安徽省高等教育巖土工程和工程地質(zhì)專業(yè)系列規(guī)劃教材。[3]③陳南祥主編，中國水利水電出版社出版的《水文地質(zhì)學(xué)》（2008年），該書是普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材。[4]④肖長來等編著，清華大學(xué)出版社出版的《水文地質(zhì)學(xué)》（2010年）。[5]⑤高宗軍等編著，中國礦業(yè)大學(xué)出版社出版的《水文地質(zhì)學(xué)》（2011年），該書是普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材。[6]③④⑤三本教材針對(duì)非水文地質(zhì)專業(yè)方向，不僅包含“水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程的相關(guān)內(nèi)容，還包括地下水運(yùn)動(dòng)、水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算、水文地質(zhì)勘察、地下水資源評(píng)價(jià)等內(nèi)容。

考慮到：①我校地質(zhì)學(xué)專業(yè)有地下水動(dòng)力學(xué)、專門水文地質(zhì)學(xué)等后續(xù)選修課程，因此在基礎(chǔ)課程教學(xué)中宜使用《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》教材。②調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)多數(shù)高校在水文地質(zhì)學(xué)入門課程使用張人權(quán)等編著的《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》教材。該書著重闡明水文地質(zhì)學(xué)的基本概念、基本原理及基本分析方法，廣泛吸收國內(nèi)外最新研究成果，深入探討地下水資源及地下含水系統(tǒng)概念，引入地下水流系統(tǒng)理論，強(qiáng)調(diào)與地下水有關(guān)的生態(tài)環(huán)境問題。[1]因此，我們選用該書作為我校地質(zhì)學(xué)專業(yè)本科教材。實(shí)踐表明，選用該教材是合適的，學(xué)生普遍反映該教材通俗易懂，概念清晰，內(nèi)容豐富且新穎。

（二）教學(xué)手段四位一體

心理學(xué)研究表明，人通過不同器官獲取知識(shí)的能力不一樣。通過聽覺獲得的知識(shí)一般能記住15%，通過視覺獲得的知識(shí)能記住25%，同時(shí)使用這兩種器官能記住獲得知識(shí)的65%，在交流過程中對(duì)自己所說的內(nèi)容能記住70%。而且，人通過不同媒介認(rèn)識(shí)事物所需的時(shí)間也不同，通過實(shí)物、圖形圖像認(rèn)識(shí)事物所需時(shí)間最短，通過語言描述認(rèn)識(shí)事物的時(shí)間約是上述的2倍。[7]基于這一認(rèn)識(shí)，本門課程采用課堂講授、隨堂討論與練習(xí)、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)、上機(jī)操作等四位一體式教學(xué)手段，以增加知識(shí)的保持度，同時(shí)縮短學(xué)生對(duì)新事物認(rèn)識(shí)所需時(shí)間。

1.課堂講授

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，多媒體技術(shù)已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用到該課程的教學(xué)中。[8]因此，課堂講授主要采用現(xiàn)代化的多媒體數(shù)字課件，輔以板書。本門課程的多媒體課件圖文并茂，文字簡潔精煉，圖片（照片）經(jīng)典豐富，不但配有水文循環(huán)、潛水承壓水示意圖等經(jīng)典圖片（彩色），而且還有黏性土的微觀掃描電鏡照片、淮南地區(qū)猴家山組灰?guī)r（含裂隙）、巢湖地區(qū)南陵湖組板狀灰?guī)r照片（含裂隙）等任課教師科研中積累的照片及我校學(xué)生實(shí)習(xí)照片，全部課件有照片近200張。給文字、圖片配以教師講解，使講授內(nèi)容既豐富多樣，又提高了學(xué)生的興趣，吸引了學(xué)生的注意力。

2.隨堂討論與練習(xí)

隨堂討論與練習(xí)主要是為了給予學(xué)生思考、聯(lián)想、創(chuàng)新的啟迪，以及調(diào)動(dòng)學(xué)生情緒，活躍課堂氣氛。在詳細(xì)了解學(xué)生以往所學(xué)過的地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課的基礎(chǔ)上，教師以實(shí)際問題為例，以啟發(fā)式的方法引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)來理解新的概念和專業(yè)術(shù)語。通過教師和學(xué)生互提問題，大家共同討論的方式，使同學(xué)們?cè)噲D為解決該問題提供思路以加深對(duì)概念的理解，而不只是對(duì)書本上的知識(shí)死記硬背。

比如在地下水運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律這一部分內(nèi)容講授完之后，把學(xué)生分成10個(gè)小組，隨堂討論達(dá)西公式的應(yīng)用條件、巖土介質(zhì)滲透系數(shù)的測(cè)試方法等問題;并進(jìn)行8個(gè)題目的練習(xí)，涉及實(shí)際流速與滲透流速的關(guān)系、地下水流向的判斷、水力梯度與單寬流量的計(jì)算、地下水水位線的繪制等達(dá)西定律的理解與應(yīng)用問題。通過討論和練習(xí)，增加了學(xué)生對(duì)達(dá)西定律的認(rèn)識(shí)和理解，并提出一些巖土介質(zhì)滲透系數(shù)測(cè)試有意義的想法，更重要的是創(chuàng)造了一個(gè)輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍。

3.實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)

由于初學(xué)者缺乏對(duì)地下水的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)，地下水科學(xué)具有綜合性，只有結(jié)合具體問題進(jìn)行分析才能掌握理解。因此，實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)顯得尤為重要，通過該環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，有利于提高學(xué)生分析和解決問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。[9]

我校根據(jù)中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）等知名高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)情況，從上海江科實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司定制水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)儀器28臺(tái)，開設(shè)了雷諾實(shí)驗(yàn)、孔隙與水、達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)、砂土中水的毛細(xì)運(yùn)動(dòng)、潛水模擬演示、承壓水模擬演示共6個(gè)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行編制潛水等水位線圖、達(dá)西定律的物理實(shí)質(zhì)及其應(yīng)用、地下水化學(xué)成分形成作用實(shí)例分析、讀水文地質(zhì)圖等4個(gè)實(shí)習(xí)。

通過開設(shè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)項(xiàng)目，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的掌握和基本技能的訓(xùn)練，提高了我校復(fù)合型和應(yīng)用型高素質(zhì)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

4.上機(jī)操作

數(shù)值模擬可視化是新興發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬可視化教學(xué)手段將抽象的公式和概念表達(dá)具體化和形象化，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)計(jì)算模擬結(jié)果的感官認(rèn)識(shí)，加深對(duì)知識(shí)的理解，從而提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，提高教學(xué)效果。[10] [11]

使用GMS軟件，對(duì)學(xué)生進(jìn)行了4個(gè)學(xué)時(shí)的上機(jī)操作訓(xùn)練，采用直接建模法演練了有降雨入滲、河流排泄、人工取水等條件下的地下水流問題。多數(shù)學(xué)生在練習(xí)之后的報(bào)告中直接談到“通過上機(jī)模擬，直觀地觀察到地下水的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)，也將該課程的基礎(chǔ)理論與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，把研究問題可視化的呈現(xiàn)在我們面前”。

（三）任課教師團(tuán)隊(duì)化

在教學(xué)過程中，組建教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)，將“一課一人上”變?yōu)椤耙徽n多人上”的教學(xué)模式，每個(gè)教師發(fā)揮自己科研領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，將精力集中于自己擅長的一個(gè)或幾個(gè)部分，相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，學(xué)生可領(lǐng)略不同教師的不同教學(xué)風(fēng)格，豐富模塊的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

同時(shí)，任課教師把各自近幾年相關(guān)科研成果實(shí)施到教學(xué)工作中來，提前讓學(xué)生接觸科研，打破他們對(duì)于科研的“敬畏”，并組建創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，對(duì)他們的新想法進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。比如，2013級(jí)地質(zhì)學(xué)5位學(xué)生在進(jìn)行砂土中水的毛細(xì)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)之后，積極思考，主動(dòng)查找文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了粉煤灰及其改良砂質(zhì)土壤的毛細(xì)上升試驗(yàn)，獲取了粉煤灰中毛細(xì)水上升規(guī)律和過程。

（四）考核方式多樣化

在課程教學(xué)中，考核方式具備檢驗(yàn)和激勵(lì)雙重功能。一方面要全面、客觀、公平的檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，另一方面要充分利用它的激勵(lì)功能，特別是在課外拓展學(xué)習(xí)中的激勵(lì)性。在該課程的考核方式中，細(xì)化考核因子，采用三級(jí)指標(biāo)體系（圖1）進(jìn)行考核。

圖1 ? 考核指標(biāo)體系及權(quán)重

1.增加平時(shí)考核的適用性

平時(shí)成績是考核學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的重要方面，要客觀公平、全面，且要有實(shí)際可操作性。具體做法是把平時(shí)成績分成三個(gè)部分，包括出勤率（30%）、課堂知識(shí)回顧與提問以及小組討論情況（30%）、課后作業(yè)練習(xí)及文獻(xiàn)閱讀等（40%）。這種平時(shí)成績考核方式，不僅僅是要學(xué)生來到課堂，更重要的是激發(fā)學(xué)生自主思考，使學(xué)生由原來的被動(dòng)“接受性”學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)的“發(fā)現(xiàn)性”學(xué)習(xí)或“探究性”學(xué)習(xí)，從而真正成為學(xué)習(xí)的主體。

2.提高試卷考核的開放性

“水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”這門課程注重基本概念、基本原理的教學(xué)，但試卷考核題型應(yīng)避免讓學(xué)生“死記硬背”，避免出現(xiàn)試卷分?jǐn)?shù)很高，但只記住概念，不理解概念的現(xiàn)象，要提高試卷考核的開放性，把基本概念的考核融入圖件的繪制、實(shí)際問題的分析中。

比如，在考查含水層、隔水層、潛水、承壓水等基本概念時(shí)，比較簡單的做法是以名詞解釋或簡答題來考查學(xué)生。筆者考查的題型則是繪圖分析題，具體題目是“繪制一水文地質(zhì)剖面圖，使之反映并表示出含水層、隔水層、潛水、承壓水、上層滯水，潛水含水層厚度、潛水埋深、承壓高度、承壓含水層厚度，以及潛水位、測(cè)壓水位?！痹擃}型具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①既考查基本概念，又靈活開放，重點(diǎn)是考查學(xué)生對(duì)基本概念的理解，而不是簡單的背記概念;②綜合程度較高，該題目把地下水賦存的基本知識(shí)點(diǎn)包括在內(nèi)，而且構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，增加學(xué)生對(duì)地下含水系統(tǒng)概念的理解，而不是基本概念簡單機(jī)械的疊加;③該題目外延要求較高，而不但要求學(xué)生掌握地下水賦存的基本概念，而且要求學(xué)生對(duì)水文地質(zhì)剖面圖的繪制有一定掌握，從另一個(gè)方面加強(qiáng)了學(xué)生的基本能力鍛煉，這在平時(shí)練習(xí)中也是重點(diǎn)鍛煉的。

三、結(jié)束語

通過優(yōu)秀教材的比選，課堂講授、隨堂討論與練習(xí)、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)、上機(jī)操作四位一體教學(xué)手段的構(gòu)建，一課多人上的教學(xué)團(tuán)隊(duì)化建設(shè)，三級(jí)考核指標(biāo)的細(xì)化等措施的探索與實(shí)踐，有效提高了地質(zhì)學(xué)專業(yè)“水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)質(zhì)量，為今后教學(xué)質(zhì)量的進(jìn)一步提高打下基礎(chǔ)，也為其他課程教學(xué)模式的探索提供了參考借鑒。

[ 注 釋 ]

[1] 張人權(quán)，梁杏，靳孟貴，等.水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)（第六版）[M].北京：地質(zhì)出版社，2011.

[2] 楊治東.對(duì)高校優(yōu)秀教材研發(fā)要素的思考[J].教育探索，2013（10）：19-20.

[3] 崔可銳，趙川，查甫生，等.水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)[M].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2011.

[4] 陳南祥.水文地質(zhì)學(xué)[M].北京：中國水利水電出版社，2008.

[5] 肖長來，梁秀娟，王彪.水文地質(zhì)學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[6] 高宗軍，魏久傳，王敏.水文地質(zhì)學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2011.

[7] 徐慧，章國安，嚴(yán)燕.現(xiàn)代化教學(xué)手段下教學(xué)模式研究[J].南通大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2005（1）：77-80.

[8] 郭會(huì)榮，梁杏，孫蓉琳，等.《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程多媒體教學(xué)改革與實(shí)踐[J].湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007（4）：74-77.

[9] 梁杏，郭會(huì)榮.水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教程[M].北京：地質(zhì)出版社，2009.

[10] ?夏源，劉漢樂，陳余道.地下水?dāng)?shù)值模擬的本科教學(xué)改革探討[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2012（4）：93-94.

[11] ?施小清，吳劍鋒.“水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程的數(shù)值模擬可視化教學(xué)探討[M].中國地質(zhì)教育，2014（4）：75-79.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]