《水文預(yù)報(bào)》課程教學(xué)方法改革的探索與實(shí)踐

李紹飛 王麗珍 余萍 孫書(shū)洪

摘要：針對(duì)《水文預(yù)報(bào)》偏重于實(shí)際應(yīng)用、授課對(duì)象為高年級(jí)學(xué)生的特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中，立足于應(yīng)用型人才和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，探索并實(shí)踐了教學(xué)方法改革。本文闡述了課堂教學(xué)過(guò)程中講練結(jié)合、研討式教學(xué)模式的具體的實(shí)施方案及存在的問(wèn)題，為后續(xù)深化教學(xué)改革、提高教學(xué)質(zhì)量積累了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：教學(xué)方法；改革與實(shí)踐；水文預(yù)報(bào)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）12-0163-02

一、問(wèn)題的提出

《水文預(yù)報(bào)》是天津農(nóng)學(xué)院水文水資源專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)課程，開(kāi)設(shè)在第七學(xué)期，偏重于實(shí)際應(yīng)用，傳統(tǒng)的課堂講述方式，教學(xué)效果不盡人意。立足于創(chuàng)新型人才和實(shí)踐型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，提高課堂教學(xué)效果，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法勢(shì)在必行。在教學(xué)方式上，變“單一的教師講授式”為“師生的研究交流式”，在師生關(guān)系上，變“主—客改造關(guān)系”為“主—主合作關(guān)系”，突出學(xué)生的主體地位，營(yíng)造活躍的課堂氛圍，培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

二、教學(xué)方法的改革方案與實(shí)施

1.講練結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。課堂上，精心講授基本概念、原理和預(yù)報(bào)方法的理論知識(shí)，幫助學(xué)生形成理論知識(shí)體系的貯備。講述完畢后，有針對(duì)性地設(shè)置科學(xué)的課堂練習(xí)題和綜合訓(xùn)練題，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題、分析問(wèn)題、解答問(wèn)題。學(xué)生練習(xí)的過(guò)程中，教師深入到學(xué)生中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)同學(xué)們練習(xí)過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的知識(shí)漏洞及存在的問(wèn)題。練習(xí)結(jié)束后，請(qǐng)同學(xué)回答計(jì)算結(jié)果和結(jié)論。教師對(duì)學(xué)生的結(jié)果和結(jié)論進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、講解，給出最佳的解題步驟及計(jì)算結(jié)果，對(duì)學(xué)生們練習(xí)過(guò)程中存在的各種問(wèn)題進(jìn)行糾正和講解。這樣，通過(guò)課堂精講——學(xué)生做練習(xí)——學(xué)生回答問(wèn)題——教師點(diǎn)評(píng)、歸納、總結(jié)的教學(xué)環(huán)節(jié)，既鞏固了所學(xué)內(nèi)容，又及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決了學(xué)生們存在的問(wèn)題。

本課程中，洪水預(yù)報(bào)及其相關(guān)知識(shí)是本門(mén)課程的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，在洪水預(yù)報(bào)內(nèi)容的教學(xué)過(guò)程中，很多處采用了這種講練結(jié)合的教學(xué)方法。具體包括：①在實(shí)測(cè)徑流分析部分的教學(xué)中，已知大清河流域紫荊關(guān)水文站的次洪的徑流過(guò)程，利用課堂講授的2種次洪徑流深的計(jì)算方法，計(jì)算流域的次洪徑流深。②在蓄滿(mǎn)產(chǎn)流部分，已知蓄水容量曲線的指數(shù)方程的參數(shù)，推求流域平均蓄水容量和最大點(diǎn)處蓄水容量的計(jì)算公式、徑流系數(shù)。③給定前期連續(xù)的降雨資料，計(jì)算前期雨量影響因子，繪制降雨徑流相關(guān)圖，分析主要影響因素。④蓄滿(mǎn)產(chǎn)流的教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)蓄滿(mǎn)產(chǎn)流原理，計(jì)算初始土濕為零的情況下，時(shí)段產(chǎn)流量和補(bǔ)充土壤含水量各是多少，以加深學(xué)生們對(duì)流域蓄滿(mǎn)前和蓄滿(mǎn)后降雨量與產(chǎn)流量關(guān)系的理解（尤其是蓄滿(mǎn)前的產(chǎn)流量計(jì)算）。⑤在兩水源的水源劃分教學(xué)過(guò)程中，已知某流域的時(shí)段降雨過(guò)程和對(duì)應(yīng)的徑流深、穩(wěn)定入滲率，計(jì)算產(chǎn)生的地表徑流深和地下徑流深。要求同學(xué)們總結(jié)在此計(jì)算過(guò)程中，計(jì)算徑流深需要用到的參數(shù)有哪些？⑥在匯流計(jì)算的教學(xué)過(guò)程中，分別對(duì)單位線法和等流時(shí)線法進(jìn)行課上練習(xí)。已知某流域出口斷面的徑流過(guò)程線，時(shí)段地表徑流深，計(jì)算單位過(guò)程線。已知時(shí)段地表徑流深、等流時(shí)面積，計(jì)算等流時(shí)線法的匯流過(guò)程。⑦在利用線性水庫(kù)演算法計(jì)算地下水的匯流過(guò)程的教學(xué)中。已知某流域的地下徑流深以及匯流系數(shù)，推求地下水的匯流過(guò)程。⑧在河道流量演算的計(jì)算過(guò)程中，分別利用特征河長(zhǎng)法和馬斯京根法，根據(jù)單元河段上游的來(lái)水過(guò)程計(jì)算下游的出流過(guò)程。⑨在新安江模型的講述過(guò)程中，要求學(xué)生繪制新安江水文模型的計(jì)算流程圖以及各部分計(jì)算模塊用到的參數(shù)，加深對(duì)模型和計(jì)算過(guò)程的理解。

2.開(kāi)展研討式教學(xué)。在對(duì)基本概念、原理、模型及推導(dǎo)過(guò)程進(jìn)行精講之后，有針對(duì)性地開(kāi)展研討式教學(xué)。將同學(xué)們分成幾個(gè)小組，指導(dǎo)學(xué)生課下查閱文獻(xiàn)資料、分析資料、提出合理的計(jì)算方法，在課下完成具體的計(jì)算和分析過(guò)程，總結(jié)整個(gè)過(guò)程中遇到的問(wèn)題和存在的不足，準(zhǔn)備課上研討資料。課上教師請(qǐng)小組代表說(shuō)明小組的計(jì)算結(jié)果和結(jié)論，并提出遇到的問(wèn)題，同學(xué)們開(kāi)展交流與討論，最后教師對(duì)同學(xué)們的研討結(jié)果和結(jié)論進(jìn)行講評(píng)、歸納、總結(jié)。洪水預(yù)報(bào)是本課程的重中之重，共開(kāi)展5次研討式教學(xué)。比如，在流域的蒸發(fā)計(jì)算部分，課上講解了蒸發(fā)計(jì)算的研究意義、蒸發(fā)影響因素的概化、水面蒸發(fā)的計(jì)算、蒸發(fā)過(guò)程中土壤含水量的變化過(guò)程以及一層、二層、三層蒸發(fā)模型。精講之后，布置案例教學(xué)題目：“對(duì)比一層、二層、三層蒸發(fā)模型計(jì)算結(jié)果，并分析各模型的適用條件”，給出流域的蒸發(fā)皿觀測(cè)資料以及初始土濕數(shù)據(jù)，將同學(xué)們5—6人一小組，每個(gè)班級(jí)分成5組。引導(dǎo)同學(xué)們課下查閱文獻(xiàn)和資料、確定研究方法，并開(kāi)展計(jì)算，分析計(jì)算結(jié)果，得出結(jié)論。最后總結(jié)課下計(jì)算過(guò)程中遇到的問(wèn)題，準(zhǔn)備下次課上的研討資料。下次課上，組織學(xué)生開(kāi)展交流討論，請(qǐng)各小組代表講述本小組的計(jì)算方法、計(jì)算成果、結(jié)論，以及整個(gè)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。最后對(duì)研討的過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行歸納性總結(jié)與結(jié)果評(píng)定，對(duì)過(guò)程中的得失全面分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。在教學(xué)過(guò)程中，開(kāi)展的研討式教學(xué)的題目如下：①應(yīng)用蓄滿(mǎn)產(chǎn)流模型計(jì)算流域的時(shí)段徑流深?？偨Y(jié)計(jì)算過(guò)程中有哪些參數(shù)，參數(shù)值變化了，如何影響計(jì)算結(jié)果（徑流深）？哪些參數(shù)值靈敏度較高？②通過(guò)實(shí)例計(jì)算，對(duì)比兩種常用的匯流過(guò)程計(jì)算方法——單位線法和等流時(shí)線法的不同，根據(jù)結(jié)果分析原因，總結(jié)結(jié)論。③通過(guò)實(shí)例計(jì)算，對(duì)比分析兩種流量驗(yàn)算法——特征河長(zhǎng)法和馬斯京根法的計(jì)算結(jié)果、計(jì)算過(guò)程及參數(shù)的物理意義。④通過(guò)查閱文獻(xiàn)和資料，至少給出1個(gè)流域水文模型的具體應(yīng)用實(shí)例。包括應(yīng)該模型的結(jié)構(gòu)、用到的參數(shù)、實(shí)例分析、結(jié)論。

學(xué)生們親歷了系統(tǒng)的分析過(guò)程和計(jì)算過(guò)程，即加深了對(duì)課本知識(shí)的理解，又提高了理論聯(lián)系實(shí)際、獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，接觸了文獻(xiàn)檢索、撰寫(xiě)總結(jié)報(bào)告等基本的科研工作。

3.教導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成正確的學(xué)習(xí)方法。培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成的正確的學(xué)習(xí)方法，教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的本領(lǐng)和能力，學(xué)會(huì)舉一反三、觸類(lèi)旁通。在蓄滿(mǎn)產(chǎn)流部分的教學(xué)過(guò)程中，從“為什么全流域蓄滿(mǎn)之前，有的地方也能觀測(cè)到徑流現(xiàn)象？”這個(gè)問(wèn)題講起，引導(dǎo)同學(xué)們思考問(wèn)題、分析問(wèn)題，得出答案“流域各地點(diǎn)缺水量不同”。接著提出下一問(wèn)題“如何反映這種下墊面含水量分布的空間不均勻性？”引出答案“采用蓄水容量曲線來(lái)表征”。接下來(lái)，精講“蓄水容量曲線”的定義，指數(shù)方程，參數(shù)的含義，據(jù)此推導(dǎo)土壤蓄水容量的表達(dá)式。在講述過(guò)程中，巧妙設(shè)計(jì)、合理設(shè)計(jì)一些稍微高于學(xué)生能力的略難的問(wèn)題，引發(fā)同學(xué)們利用已有知識(shí)進(jìn)行思考、分析、解決問(wèn)題。授課過(guò)程中，將“設(shè)計(jì)問(wèn)題”、“引導(dǎo)思考”、“假設(shè)結(jié)論”、“探索求證”環(huán)環(huán)相扣。既加深了學(xué)生們對(duì)蓄水容量曲線圖像、指數(shù)方程以及各參數(shù)含義的理解，也為后續(xù)的產(chǎn)流計(jì)算做好鋪墊。

三、存在的問(wèn)題

通過(guò)上述教學(xué)方法改革，教學(xué)效果得到了提高，課堂氛圍也得以明顯改善。但是，在實(shí)踐中還存在如下問(wèn)題：①課上練習(xí)的時(shí)候，同學(xué)們做題的進(jìn)度相差很大，但課上時(shí)間有限，只能一部分同學(xué)做完就開(kāi)始講解。②研討式教學(xué)過(guò)程中，每個(gè)小組里基本只有一兩位同學(xué)參與，小組成員之間的交流不夠。③本課程開(kāi)設(shè)于第七學(xué)期，學(xué)生面臨研究生考試和就業(yè)考試，課下時(shí)間有限，對(duì)研討式教學(xué)投入的時(shí)間和精力不多。

四、結(jié)論

《水文預(yù)報(bào)》課程具有偏重于實(shí)際應(yīng)用性的特點(diǎn)，授課對(duì)象為高年級(jí)學(xué)生，具有一定的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備。立足于應(yīng)用型人才和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，開(kāi)展講練結(jié)合、研討式教學(xué)模式，增強(qiáng)學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的主導(dǎo)地位，將專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)與才干技能訓(xùn)練結(jié)合起來(lái)，提高教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考的習(xí)慣和勇于創(chuàng)新的精神。

參考文獻(xiàn)：

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Exploration and Practice of Teaching Methods Reformation on Hydrology Forecasting

LI Shao-fei1，2，WANG li-zhen1，2，YU Ping1，2，SUN Shu-hong1，2

（1.Hydraulic Engineering School，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China；

2.Hydraulic Engineering Experimental Center，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China）

Abstract：Hydrology forecasting focuses on practice，and the listeners are senior. According to this characteristic，aiming to training practical and innovative talent，the teaching methods reformation was explored and practiced during teaching process. In this paper，we presented the detailed schemes for teaching methods reformation and practices，and the problems in practices process. It gathered experience for the further deeply teaching methods reformation to improve teaching effects.

Key words：teaching methods；reformations and practices； hydrology forecasting