水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實(shí)踐研究

趙靜 李志萍 趙貴章

摘要：水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容豐富、信息量大，重在闡明地下水相關(guān)的基本概念、原理和方法，其教學(xué)內(nèi)容學(xué)生易于理解，但不容易深入掌握和靈活運(yùn)用。本次研究從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、師生互動(dòng)及考核方式四個(gè)教學(xué)主體環(huán)節(jié)對(duì)該課程進(jìn)行了改革與實(shí)踐探索，逐漸摸索出了既能滿足趣味性教學(xué)的要求又能培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的教學(xué)模式，該課程教學(xué)改革取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ);教學(xué)改革;實(shí)踐教學(xué)模式

關(guān)于水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)這門課程，很多學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀是一看就懂、一學(xué)就會(huì)，但一做就難，考試后感覺(jué)沒(méi)有學(xué)到什么知識(shí)。究其原因，在于這門課程內(nèi)容豐富、信息量大，其教學(xué)內(nèi)容學(xué)生易于理解，但不容易深入掌握和靈活運(yùn)用。隨著高等教育的整體發(fā)展與調(diào)整，高等教育推行“寬口徑、厚基礎(chǔ)、高素質(zhì)”的培養(yǎng)模式，以平衡素質(zhì)教育、基礎(chǔ)教育與專業(yè)教育的發(fā)展。與此同時(shí)，我國(guó)水資源狀況也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：由于地下水超采造成的地下水環(huán)境與災(zāi)害問(wèn)題、飲用水的安全與保護(hù)問(wèn)題、已污染地下水土的治理與修復(fù)問(wèn)題、地下環(huán)境災(zāi)害的防治問(wèn)題等，都成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展迫切需要解決的重要問(wèn)題當(dāng)前對(duì)水文地質(zhì)基礎(chǔ)課程教學(xué)的要求也越來(lái)越高，如何引導(dǎo)學(xué)生掌握和運(yùn)用水文地質(zhì)基本概念及原理，為我國(guó)培養(yǎng)出越來(lái)越多的水文地質(zhì)人才，需要高校進(jìn)行積極的教學(xué)改革研究。本次研究主要針對(duì)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、師生互動(dòng)及考核方式四個(gè)教學(xué)主體環(huán)節(jié)進(jìn)行改革實(shí)踐。

一、水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革

水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程有理論學(xué)時(shí)28個(gè)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)4個(gè)。華北水利水電大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院采用的是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，該教材是張人權(quán)、梁杏、靳孟貴等編著的2011年由地質(zhì)出版社出版的《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》（第六版）。要在28個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)講授16個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，教師授課壓力較大。針對(duì)學(xué)生比較厭煩授課教師長(zhǎng)篇大論的講解以及學(xué)生上課注意力集中時(shí)間有限的特點(diǎn)，教師在授課內(nèi)容安排上要做到少而精，重點(diǎn)、難點(diǎn)突，出，力求在有限的時(shí)間內(nèi)獲得最優(yōu)的教學(xué)效果，具體教學(xué)內(nèi)容改革見表1。

二、水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)方法改革

水文地質(zhì)學(xué)課程的研究對(duì)象埋藏在地表之下，很多特征、性質(zhì)不能直接看到和感知，因此，教師在講授其中一些基本概念與原理時(shí)有較大的困難，學(xué)生也不容易掌握這些知識(shí)。根據(jù)這一特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生對(duì)專業(yè)課教學(xué)的需求，本次研究從不同方面采取多種手段，逐漸摸索出既能滿足趣味性教學(xué)的要求又能培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的教學(xué)模式。

（一）實(shí)踐教學(xué)改革

1.野外實(shí)踐

野外實(shí)踐是水文地質(zhì)專業(yè)能力培養(yǎng)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，可以豐富學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，更重要的是在這個(gè)基礎(chǔ)上讓學(xué)生學(xué)會(huì)整理、歸納、總結(jié)、概括等學(xué)習(xí)方法，有助于鞏固和深化課堂知識(shí)。但學(xué)校水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程并未設(shè)置專門的野外實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)為此，本次研究充分利用學(xué)校嵩山普通地質(zhì)實(shí)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，將水文地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和普通地質(zhì)實(shí)習(xí)結(jié)合在一起，在不增加學(xué)時(shí)、學(xué)分的情況下，滿足水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程的野外實(shí)踐教學(xué)要求。

學(xué)校普通地質(zhì)學(xué)課程開設(shè)在第2學(xué)期，其教學(xué)內(nèi)容涵蓋地下水及其地質(zhì)作用章節(jié)。普通地質(zhì)實(shí)習(xí)安排在第2學(xué)期結(jié)束或第3學(xué)期開始，為期2周。而水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程開設(shè)在第3學(xué)期，在開課之前學(xué)生已經(jīng)通過(guò)普通地質(zhì)學(xué)實(shí)習(xí)接觸到部分水文地質(zhì)學(xué)知識(shí)，這對(duì)學(xué)生后續(xù)水文地質(zhì)學(xué)的學(xué)習(xí)有重要的作用。經(jīng)過(guò)野外踏勘和備課，研究者在嵩山地區(qū)確定了3條野外水文地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)路線。

路線1：太子溝口至唐窯北分水嶺地質(zhì)路線。由駐地經(jīng)太子溝口至唐窯北分水嶺，學(xué)生主要觀察寒武系地層巖性、空隙發(fā)育特征、上覆蓋層厚度及巖性、植被發(fā)育情況。

路線2：玉皇廟村西書院河西岸地質(zhì)路線。由駐地經(jīng)縣城東向南至玉皇廟村西書院河西岸，學(xué)生主要觀察三大巖性（羅漢洞組石英巖、二疊上石盒子組石英砂巖、石秤花崗巖）及其空隙發(fā)育特征、上覆第四系蓋層巖性、厚度、孔隙發(fā)育特征及植被發(fā)育情況。沿書院河?xùn)|岸至玉皇廟一路，學(xué)生主要觀察洪積物的顆粒粗細(xì)變化、厚度變化及地下水埋藏變化。至玉皇廟附近，學(xué)生主要觀察地下水溢出情況。

在學(xué)生實(shí)地接觸三大巖后，教師要現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，并啟發(fā)學(xué)生舉出構(gòu)成含水層的巖層條件的例子。例如：堅(jiān)硬的沉積巖（如砂巖、礫巖）雖然由于固結(jié)其原生孔隙不發(fā)育，但如果裂隙發(fā)育則可以構(gòu)成含水層;巖溶化的碳酸鹽巖（如石灰?guī)r和白云巖）是良好的含水層，我國(guó)北方的寒武-奧陶系碳酸鹽巖就是非常重要的含水層;火山巖（如玄武巖、流紋巖、凝灰?guī)r）孔隙性變化大，含有氣孔和發(fā)育垂直節(jié)理的火山巖可以構(gòu)成含水層;侵人巖（如花崗巖、閃長(zhǎng)巖）只有裂隙發(fā)育的部位可以構(gòu)成局部含水層;變質(zhì)巖（如片巖、片麻巖、石英巖）在淺部風(fēng)化帶發(fā)育密集的裂隙時(shí)可以構(gòu)成局部含水層。

路線3：石淙河至斷層谷路線。學(xué)生主要觀察巖溶地貌、水流對(duì)巖溶發(fā)育的控制作用及斷層帶的水文地質(zhì)意義。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程有4個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，學(xué)校主要安排達(dá)西實(shí)驗(yàn)及砂性土、黏性土毛細(xì)水實(shí)驗(yàn)。以往，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)均是統(tǒng)一到一起進(jìn)行的，在達(dá)西儀飽和過(guò)程中開始做毛細(xì)水上升實(shí)驗(yàn)，在達(dá)西實(shí)驗(yàn)過(guò)程中兼顧毛細(xì)水上升測(cè)定及記錄。從歷年情況來(lái)看，一般在3個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)均能成功完成，剩下的一個(gè)學(xué)時(shí)就無(wú)法發(fā)揮出應(yīng)有的作用了。為此，在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，研究者安排了地下水流系統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)：利用學(xué)院新購(gòu)置的地下水流系統(tǒng)演示儀，演示均質(zhì)各向同性介質(zhì)中的二維穩(wěn)定流的地下水流系統(tǒng)，直觀地再現(xiàn)多級(jí)次地下水流系統(tǒng)——局部的、中間的及區(qū)域的水流系統(tǒng)。該實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)地下水流系統(tǒng)理論有了更直觀的認(rèn)識(shí)，取得了良好的教學(xué)效果。

3.在教學(xué)中應(yīng)用科研成果

知識(shí)就是力量，是很多人信奉的至理名言，但現(xiàn)在學(xué)會(huì)運(yùn)用知識(shí)才是真正的力量。我們教授給學(xué)生水文地質(zhì)學(xué)知識(shí)，是希望學(xué)生能夠真正掌握水文地質(zhì)學(xué)的基本概念和基本原理，并將其應(yīng)用到實(shí)際中去。在教學(xué)過(guò)程中，教師要把實(shí)際生產(chǎn)科研項(xiàng)目及成果作為教學(xué)案例，在這些案例中鋪展與教材相關(guān)的內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)課本概念、理論及實(shí)際應(yīng)用的理解。同時(shí)，教師要向?qū)W生講解項(xiàng)目研究過(guò)程中的思路、方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。比如，研究者在講到滲透系數(shù)時(shí)，將已經(jīng)結(jié)題的南水北調(diào)某標(biāo)段降排水可行性論證項(xiàng)目研究成果和經(jīng)驗(yàn)介紹給學(xué)生，讓學(xué)生明白滲透系數(shù)雖然是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的水文地質(zhì)參數(shù)，但它對(duì)地下水量的計(jì)算對(duì)基坑降排水方案的確定以及由此引發(fā)的工程索賠都有舉足輕重的作用，同時(shí)學(xué)生也學(xué)會(huì)了在野外測(cè)試巖土滲透系數(shù)的諸多方法。

（二）多媒體教學(xué)改革

水文地質(zhì)現(xiàn)象隱藏于地表之下，人們不能用肉眼感官，這在一定程度上使得水文地質(zhì)現(xiàn)象和相關(guān)知識(shí)不易被學(xué)生理解和接受，而多媒體教學(xué)可以很好地解決這一難題。在學(xué)校水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程申報(bào)省級(jí)精品課程之際，水文地質(zhì)課題組教師精心制作課件，將許多野外拍攝的水文地質(zhì)現(xiàn)象照片（如將巖溶大泉、泉華、鈣化、裂隙、孔隙等的照片）編入課件，這些照片開拓了學(xué)生的視野，是很好的教學(xué)素材。在講授第15章內(nèi)容時(shí)，教師泛泛地講解不合理利用地下水會(huì)引發(fā)諸多環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，學(xué)生無(wú)法深刻地認(rèn)識(shí)地下水的重要性。如果對(duì)該章進(jìn)行多媒體教學(xué)，在課件中展示大量的圖表、照片和數(shù)據(jù)，就會(huì)直擊學(xué)生眼球，震撼學(xué)生心靈。學(xué)生在看到大量我國(guó)主流媒體對(duì)地面沉降的報(bào)道以及地面沉降與地下水過(guò)量抽取的對(duì)應(yīng)關(guān)系后，就會(huì)認(rèn)識(shí)到地下水與其賦存的巖土體是一個(gè)完整的力學(xué)體系，地下水的不合理利用勢(shì)必會(huì)引起相關(guān)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題;在看到濕地由于過(guò)量抽取地下水而引起的珍貴水禽死亡、濕地生態(tài)衰退的圖片時(shí)，就會(huì)明白地下水的生態(tài)意義;等等。這樣的例子不勝枚舉。多媒體教學(xué)使學(xué)生在有限的時(shí)間里獲得更多的知識(shí)，讓教學(xué)內(nèi)容變得生動(dòng)、直觀、形象，有助于引起學(xué)生的興趣和熱情，增強(qiáng)學(xué)生的注意力和記憶力。

（三）課堂教學(xué)改革

在水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程的課堂教學(xué)中，教師要采用板書與多媒體并重的教學(xué)方法，充分發(fā)揮板書內(nèi)容少而精、層次性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)利用文本、圖片、聲音、動(dòng)畫等多媒體信息精心設(shè)計(jì)教學(xué)課件，從而豐富課堂教學(xué)表現(xiàn)力。

此外，教師要綜合運(yùn)用啟發(fā)式、討論式、研究型等多種教學(xué)方法。所謂啟發(fā)式、討論式教學(xué)是指在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)不斷提出問(wèn)題來(lái)積極引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考和討論的一種教學(xué)模式。比如，教師在講解泉的定義時(shí)，可提問(wèn)：泉水真的是從天上掉下來(lái)的嗎？講解泉的特征時(shí)，教師可以列舉日常生活中經(jīng)常聽到的“噴泉”“礦泉”“溫泉”等詞語(yǔ)，并提問(wèn)：這些和泉哪些方面的特征有關(guān)呢？類似這樣的提問(wèn)可有效地引導(dǎo)學(xué)生積極思考。

眾所周知，學(xué)生上課的注意力集中時(shí)間有限，因此教學(xué)的趣味性尤為重要。教師從學(xué)生的日常生活或者熟悉的事物入手，以此鋪展專業(yè)知識(shí)，既能使學(xué)生容易接受教學(xué)內(nèi)容，也能激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣。以泉的教學(xué)內(nèi)容為例，趣味性教學(xué)設(shè)計(jì)如圖1所示，

三、增強(qiáng)學(xué)生主體地位和師生互動(dòng)

本次研究最大的變化就是讓學(xué)生走上講臺(tái)自主講課。水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程第11、12、13章主要為陳述性內(nèi)容，較少涉及重要基本概念和原理，因此在第1堂課做課程簡(jiǎn)介及課程要求時(shí)，教師要指明這3章為學(xué)生自主上臺(tái)講課內(nèi)容，并將講課內(nèi)容以提綱的形式發(fā)放給學(xué)生。學(xué)生可以采用多樣的形式，如板書、多媒體等。同時(shí)，每一章結(jié)課時(shí)，教師要讓學(xué)生自己總結(jié)知識(shí)點(diǎn)，并提醒學(xué)生期末考試會(huì)在他們自己總結(jié)的知識(shí)點(diǎn)中命題，這大大促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。

此外，好的教師不僅要精于講解，還應(yīng)善于聆聽，師生間的良好互動(dòng)可有效促，進(jìn)課堂教學(xué)質(zhì)量的提高。為此，學(xué)院水文地質(zhì)課題組充分利用學(xué)校的評(píng)教平臺(tái)，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)教材、授課內(nèi)容、授課方法等進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)學(xué)生評(píng)價(jià)結(jié)果，授課教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容和方式進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)最佳的教學(xué)效果。當(dāng)前，電子郵箱、QQ、微信等多樣化交流的平臺(tái)拉近了學(xué)生與教師的距離，促進(jìn)了學(xué)生與教師的交流、互動(dòng)。良好互動(dòng)關(guān)系的建立，讓任課教師更好地知曉怎樣才能教好學(xué)生，怎樣才能上好每一堂課。

四、考核方式改革

以往的水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程考核方式比較單一，偏重期末考試，同時(shí)考試內(nèi)容多為死記硬背的知識(shí)，這在一定程度上束縛了學(xué)生活學(xué)活用的能力，因此，對(duì)該課程考核方式進(jìn)行改革勢(shì)在必行。新的考核方式不僅有期末考試成績(jī)（占比60%），而且綜合考慮課堂表現(xiàn)成績(jī)（占比10%）、課堂測(cè)驗(yàn)（占比15%）和實(shí)驗(yàn)成績(jī)（占比15%）。改革過(guò)的期末考試弱化了死記硬背的內(nèi)容，強(qiáng)化了學(xué)生讀圖、分析、計(jì)算等應(yīng)用方面的能力。目前，學(xué)校水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程通常采用小班授課，學(xué)生的出勤率、聽課態(tài)度和狀態(tài)，教師比較容易把握，教師要將學(xué)生的這些表現(xiàn)納入課堂表現(xiàn)考核中。另外，課程中一些基礎(chǔ)、瑣碎和需要記憶的知識(shí)，教師要以選擇、填空或判斷的形式放在課堂測(cè)驗(yàn)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核。而在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師要重點(diǎn)觀察與培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。經(jīng)過(guò)調(diào)整后，學(xué)生深刻地認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)過(guò)程的重要性，不再寄希望于考前的突擊，這對(duì)學(xué)生自學(xué)能力、動(dòng)手能力等各方面的發(fā)展也有重要的作用。

教師進(jìn)行的專業(yè)課教學(xué)，最低的標(biāo)準(zhǔn)是使學(xué)生學(xué)會(huì)這門課程的知識(shí)，掌握必要的技能，但更多時(shí)候教師需要反思怎樣才能讓學(xué)生“會(huì)學(xué)”與“樂(lè)學(xué)"。這就需要教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精心設(shè)計(jì)并反復(fù)實(shí)踐，讓每一節(jié)課都“活”起來(lái)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果自然水到渠成。學(xué)校越來(lái)越多的學(xué)生上過(guò)水文地質(zhì)基礎(chǔ)課程后喜歡上了水文地質(zhì)學(xué)，在考研、工作時(shí)選擇了水文地質(zhì)方向。實(shí)踐證明，水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程的改革取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬亞杰，常江，韓秀麗，“水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課“精小化”實(shí)踐[J].河北聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2012，（4）.

[2]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）.

[3]段作章，武穎穎.教師培養(yǎng)模式創(chuàng)新的制約因素分析與個(gè)性化選擇[J].河北師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教學(xué)科學(xué)版），2010，（8）.

[4]梁四海，周訓(xùn)，方斌，等.“水文地質(zhì)學(xué)”實(shí)踐教學(xué)改革點(diǎn)滴體會(huì)[J].中國(guó)地質(zhì)教育，2005，（2）.

[5]倪金龍，唐小玲，李增學(xué)，等?！皢?wèn)題引導(dǎo)式”教學(xué)模式的實(shí)踐與體會(huì)——以“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”課程教學(xué)為例[J].中國(guó)地質(zhì)教育，2009，（1）.

[6]畢二平，劉若鵬，劉菲，等.項(xiàng)目研討式教學(xué)法在“水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”授課中的應(yīng)用[J].科技信息，2010，（21）.