地下水動力學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐初步探討

文章　柴波

摘要：地下水動力學(xué)是水文地質(zhì)領(lǐng)域或水文水資源領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程的相關(guān)知識在水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)等諸多領(lǐng)域均發(fā)揮著重要作用。本文結(jié)合筆者近年來在我校（中國地質(zhì)大學(xué)，武漢）從事該門課程教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)體會，對地下水動力學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐提出了幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：地下水動力學(xué)；教學(xué)改革；專業(yè)基礎(chǔ)課

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）52-0101-02

一、前言

目前，在我校地下水動力學(xué)的教學(xué)分為兩個(gè)層次，分別為64學(xué)時(shí)和40學(xué)時(shí)。長期以來，水文水資源工程、地下水科學(xué)與工程以及水資源與環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)班均學(xué)習(xí)64學(xué)時(shí)地下水動力學(xué)課程，環(huán)境工程和土木工程專業(yè)地下水動力學(xué)課程為40學(xué)時(shí)，所用教材為陳崇希教授所編著的地下水動力學(xué)第五版（陳崇希等，2011）。2013年本科生培養(yǎng)方案修訂以來，環(huán)境工程專業(yè)的地下水動力學(xué)課程也由原來的40學(xué)時(shí)增加到64學(xué)。由此可見，地下水動力學(xué)在水、工、環(huán)相關(guān)領(lǐng)域的重要性不容忽視。本文將結(jié)合近年來此門課程教學(xué)過程中的一些問題，對該門課程的教學(xué)改革與實(shí)踐提供幾點(diǎn)建議。

二、近3年學(xué)生成績分析

近3年來，筆者每學(xué)期都承擔(dān)地下水動力學(xué)課程的教學(xué)工作，具體情況如表1所示。對近三年學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行了分析，具體結(jié)果如表2和圖1所示。從圖1可以明顯看出不及格率出現(xiàn)明顯上升趨勢，優(yōu)秀率從一定程度上看存在下降趨勢，尤其是在2013春季學(xué)期優(yōu)秀率最低，這可能是因?yàn)樵搶W(xué)期選修此門課程的為土木工程專業(yè)的學(xué)生，該專業(yè)培養(yǎng)方案中缺少了先修課程水力學(xué)，所以導(dǎo)致學(xué)生在接受地下水動力學(xué)知識的時(shí)候可能存在一定的困難。總體來講，除了2012年春季學(xué)期學(xué)生考試成績比較理想之外，其他學(xué)期成績都不盡如人意。此外，從近幾年本校學(xué)生在研究生入學(xué)考試復(fù)試過程中地下水動力學(xué)考試成績來看，大多集中在60～70分左右，80分以上的考上非常少。由此可見，學(xué)生對地下水動力學(xué)課程的知識掌握不牢固，亟待進(jìn)一步提高。

三、課程改革與實(shí)踐初步探討

從目前的教學(xué)效果來看，學(xué)生對地下水動力學(xué)內(nèi)容的掌握程度并不理想。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大型工程的勘察、設(shè)計(jì)與施工對地下水的認(rèn)識也越來越高（王錦國等，2008）。為適應(yīng)國家建設(shè)發(fā)展的新形勢，適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對人才的新需求，筆者認(rèn)為，我校的地下水動力學(xué)教學(xué)有必要進(jìn)行改革。對此，筆者認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面來實(shí)施。

1.因材施教，教學(xué)內(nèi)容改革。目前，我校學(xué)習(xí)該門課程的專業(yè)主要有水文與水資源工程、地下水科學(xué)與工程、環(huán)境工程以及土木工程。地下水動力學(xué)課程主要包括滲流和井流兩部分核心內(nèi)容，對于不同專業(yè)應(yīng)該有所側(cè)重，應(yīng)該針對不同專業(yè)制訂不同的教學(xué)方案，在具體教學(xué)內(nèi)容的學(xué)時(shí)安排上應(yīng)有所區(qū)別。而對于水文與水資源工程、地下水科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生來說，由于畢業(yè)后主要從事水文地質(zhì)勘察及相關(guān)工作，抽水試驗(yàn)是確定含水層水文地質(zhì)參數(shù)的重要手段，因此，對于這兩個(gè)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)該重點(diǎn)講授相關(guān)井流的理論，并結(jié)合試驗(yàn)和習(xí)題加深理解。

2.實(shí)驗(yàn)條件落后，亟待改善。目前我校64學(xué)時(shí)的地下水動力學(xué)課程包括10學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課和2學(xué)時(shí)的上機(jī)訓(xùn)練；40學(xué)時(shí)的地下水動力學(xué)課程包括6學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課。目前除了非穩(wěn)定達(dá)西實(shí)驗(yàn)裝置和水電比擬實(shí)驗(yàn)比較充足外，其他實(shí)驗(yàn)設(shè)備嚴(yán)重不足，比如二維滲流槽實(shí)驗(yàn)裝置和裘布依穩(wěn)定井流實(shí)驗(yàn)裝置都只有1臺，每學(xué)期平均有近100人選修該課程，即使實(shí)驗(yàn)分小班進(jìn)行上課，但一個(gè)班少則30人，多則40人，如此多人圍著一臺實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)很顯然效果欠佳。此外，對于64學(xué)時(shí)地下水動力學(xué)安排了2學(xué)時(shí)上機(jī)練習(xí)，主要練習(xí)應(yīng)用Aquifer Test軟件進(jìn)行含水層參數(shù)求參，此部分內(nèi)容對學(xué)生掌握配線法和直線圖解法的應(yīng)用尤為重要，尤其是利用計(jì)算機(jī)等高科技手段進(jìn)行含水層求參已成為當(dāng)今社會的發(fā)展趨勢。但現(xiàn)有的學(xué)習(xí)機(jī)房資源有限，機(jī)房的許多計(jì)算機(jī)與軟件不兼容，影響了實(shí)習(xí)效果，另外上機(jī)實(shí)習(xí)2學(xué)時(shí)偏少，有待于進(jìn)一步加強(qiáng)。

3.提倡小班上課，加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)。從表2可以看出，很多學(xué)期該課程選課人數(shù)超過100人，此門課程為專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及到數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)較多，人數(shù)過多難免會影響教學(xué)質(zhì)量。為了提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，建議此門課程分小班上，每門次不超過2個(gè)班級，人數(shù)控制在60人左右。然而現(xiàn)有的師資難以滿足小班上課的需求，因此，建議加強(qiáng)此門課程的師資隊(duì)伍建設(shè)，進(jìn)一步引進(jìn)青年人才。此外，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候可以邀請生產(chǎn)單位工程技術(shù)人員講授相關(guān)工程的地下水動力學(xué)問題，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4.將習(xí)題課搬入課堂，加強(qiáng)習(xí)題的訓(xùn)練。目前，本門課程的配套習(xí)題教材《地下水動力學(xué)實(shí)驗(yàn)與習(xí)題》（靳孟貴和成建梅，2010）經(jīng)過改編后題量較大，具有一定的難度。學(xué)生在課下完成作業(yè)時(shí)抄襲問題嚴(yán)重，盡管所交的作業(yè)從結(jié)果上看是正確的，事實(shí)上有很多學(xué)生均抄襲他人的成果，并沒有對所學(xué)知識真正的掌握。從近年來期末考試和研究生復(fù)試情況來看，許多習(xí)題冊上的題目稍作變化學(xué)生便容易犯錯(cuò)。因此，在現(xiàn)有教學(xué)體制還沒有辦法杜絕作業(yè)抄襲現(xiàn)象的情況下，建議此門課程將習(xí)題課搬入課堂，在課程上給出一定的時(shí)間讓學(xué)生當(dāng)場完成習(xí)題，可以以小組討論的形式，切實(shí)讓每一位學(xué)生真正掌握相關(guān)的知識點(diǎn)，對習(xí)題冊上的習(xí)題能做到舉一反三。

5.增加課程設(shè)計(jì)，鞏固課本知識。對于水文與水資源過程、地下水科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生而言，地下水動力學(xué)課程顯得尤為重要，是今后從事水文地質(zhì)調(diào)查與研究及相關(guān)工作的基本理論工具。盡管目前64學(xué)時(shí)的地下水動力學(xué)課程安排了2學(xué)時(shí)Aquifer Test軟件含水層求參的上機(jī)練習(xí)，但該練習(xí)是給定學(xué)生抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)，直接運(yùn)行求結(jié)果，學(xué)生對于現(xiàn)場抽水試驗(yàn)仍然沒有客觀的認(rèn)識。因此，建議水文與水資源工程和地下水科學(xué)與工程兩個(gè)專業(yè)在課程結(jié)束后安排一周的課程設(shè)計(jì)，組織學(xué)生開展現(xiàn)場抽水試驗(yàn)，抽水試驗(yàn)可以在三峽秭歸試驗(yàn)場進(jìn)行，然后通過多種方法進(jìn)行含水層參數(shù)求取，最終完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。

四、結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，南水北調(diào)工程、高速鐵路的建設(shè)等大型工程的實(shí)施均需要對建設(shè)區(qū)進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查，在大多工程施工過程中，尤其是隧道開挖過程中涌水量的估計(jì)與預(yù)測，均與地下水動力學(xué)的內(nèi)容息息相關(guān)。希望我校地下水動力學(xué)教學(xué)更上一層樓，為國家培養(yǎng)高質(zhì)量的人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳崇希，林敏，成建梅.地下水動力學(xué)[M].地質(zhì)出版社，2011.

[2]王錦國，周志芳，張發(fā)明.地質(zhì)工程專業(yè)地下水動力學(xué)課程教學(xué)改革初探[J].中國地質(zhì)教育，2008，（4）：128-130.

[3]靳孟貴，成建梅.地下水動力學(xué)實(shí)驗(yàn)與習(xí)題[M].北京：中國水利水電出版社，2010.