適用于水文專業(yè)的“地球科學概論”課程教學研究

趙景宇 臧春娟 李建樓 王明梁 劉文沛

摘要：水文與水資源工程專業(yè)不是純粹的工程專業(yè)，是一門以地球科學基本理論為基礎，以“水”為核心研究對象的工程技術學科，既要體現(xiàn)出地學的特點，又要滿足為工程設計和運行管理服務的需求。地球科學概論作為該專業(yè)學生重要的基礎知識課程，筆者在該課程授課實踐過程中認識到，要想切實提高該課程的教育質(zhì)量，教學環(huán)節(jié)中存在以下4個方面值得進一步深入思考：（1） 教學教材均為通用教材，沒有體現(xiàn)水文與水資源專業(yè)特色內(nèi)容;（2） 教學實驗安排不合理，與水文專業(yè)結(jié)合不夠密切;（3） 野外實驗、實踐教學平臺構(gòu)建不足，教學條件缺乏;（4） 教學方法單一，傳統(tǒng)的“標準化”授課模式教學效果不佳，缺乏混合式學習模式的探索。針對上述4個問題，筆者進行了調(diào)研思考，希望能夠為建設適合水文與水資源工程專業(yè)的“地球科學概論”課程體系構(gòu)建提供思路和借鑒。

關鍵詞：水文與水資源工程;地球科學概論;教學研究

中圖分類號：N41 文獻標識碼：A

1 概述

水利建設事業(yè)事關經(jīng)濟社發(fā)展全局，不僅關系防洪安全、供水安全、糧食安全，而且關系經(jīng)濟安全、生態(tài)安全、國家安全等諸多方面。因此，大力發(fā)展水利類學科建設，培養(yǎng)能夠在國土資源、水利、城建、環(huán)境保護等部門從事水文分析與計算、水資源規(guī)劃與管理、水環(huán)境保護與治理、水利工程建設與設計等方面工作的應用研究型人才符合社會發(fā)展的需要，是促進經(jīng)濟長期平穩(wěn)較快發(fā)展與社會和諧穩(wěn)定的保證。2018年，依托于國家工程技術研究中心、安徽省博士后科研工作站，我校新增了水文與水資源工程專業(yè)。

水文與水資源工程專業(yè)是一門研究地球系統(tǒng)中水的來源、運動、循環(huán)，水的時間變化和空間分布，水旱災害防治、水資源合理開發(fā)利用、水環(huán)境保護和生態(tài)系統(tǒng)修復提供科學依據(jù)的學科[1-2]，也是地球科學的重要分支之一，因此，對于水文與水資源工程專業(yè)的學生而言，需要具備詳細系統(tǒng)的有關地球科學的基本知識、基本概念和基本原理。在水文與水資源工程專業(yè)學生培養(yǎng)過程中，“地球科學概論”作為本專業(yè)的主干課程，系統(tǒng)地闡述了有關地球的基本知識，各種動力地質(zhì)作用的基本原理和過程，地殼或巖石圈的運動規(guī)律及其發(fā)展演化的基本概念等[3]，為以后該專業(yè)學生更好的理解高年級要學習的“水文與水資源學”“地下水水文學”等課程奠定基礎。

水文與水資源工程專業(yè)是我校新增專業(yè)，學科建設仍處在探索過程中，筆者承擔了該專業(yè)的第一次“專業(yè)導論”野外實踐、第一門專業(yè)課程“地球科學概論”的教學任務，在教學和實踐過程中深感責任重大。通過教學實踐過程筆者認識到，教學環(huán)節(jié)中存在一些問題，筆者進行了調(diào)研思考，希望能夠通過本文的闡述，為建設適合水文與水資源工程專業(yè)的“地球科學概論”課程體系構(gòu)建提供思路和借鑒。

2 “地球科學概論”課程的教學工作存在的問題

筆者通過“地球科學概論”課程的教學工作，認為本課程的教學環(huán)節(jié)中存在以下4個方面需要進一步改進。

2.1 教學教材均為通用教材，沒有體現(xiàn)水文與水資源專業(yè)特色內(nèi)容

目前發(fā)行的幾本《地球科學概論》教材（如高等教育出版社的《地球科學導論》、石油工業(yè)出版社出版的《地球科學概論》[3]等）基本是通識教育教材，涉及地球科學的地質(zhì)學、地球物理學、地理學、氣象學、海洋學、水文學、環(huán)境地學、地球系統(tǒng)科學等領域的基本知識，該類教材更適合于地質(zhì)學、地球物理學、地理學、地質(zhì)工程、資源勘查工程等專業(yè)教學工作。結(jié)合水文與水資源專業(yè)特色的內(nèi)容較少，對于水文專業(yè)大方向把握的內(nèi)容很少涉及，所以在上課的過程中要求授課教師根據(jù)目前經(jīng)濟社會發(fā)展的趨勢，水文與水資源在社會中的需求，學科的發(fā)展方向，補充這方面的內(nèi)容。同時這就要求教師具有深入的專業(yè)知識，一定的專業(yè)高度[4]。

2.2 教學實驗安排不合理，與水文專業(yè)結(jié)合不夠密切

從水文與水資源工程的學科特征來看，該門課程具有較強的工程實踐性。因此，對學生這門課程的能力培養(yǎng)，既離不開課堂的理論教學，也離不開必要的實驗環(huán)節(jié)[5]?！暗厍蚩茖W概論”的教學實驗安排中，以礦物的形態(tài)及物理性質(zhì)、三大巖巖石標本鑒賞與描述、常見生物化石標本鑒賞與描述、構(gòu)造模型及地質(zhì)圖讀圖等為主，這些實驗安排更加適合地質(zhì)、資勘等專業(yè)教學工作，對于水文與水資源專業(yè)應當適當將實驗課程安排在河流及其地質(zhì)作用、地下水及其地質(zhì)作用、海洋及其地質(zhì)作用、湖泊及其地質(zhì)作用等章節(jié)。

2.3 野外實驗、實踐教學平臺構(gòu)建不足，教學條件缺乏

工科教育有別于中國其他學科高等教育最大的特點就是重實踐，重應用[6]。工科教育過程中，良好的實驗、實踐教學平臺是保證實驗教學質(zhì)量的基礎。對于水文專業(yè)而言，實驗、實踐教學平臺應由室內(nèi)實驗室及野外現(xiàn)場教學兩部分組成。室內(nèi)實驗室完成教學過程中的地質(zhì)學基礎實驗，如以礦物的形態(tài)及物理性質(zhì)、三大巖巖石標本鑒賞與描述、常見生物化石標本鑒賞與描述等。野外現(xiàn)場教學完成教學過程中的課程設計與野外實際現(xiàn)象相結(jié)合部分，如河流及其地質(zhì)作用、地下水及其地質(zhì)作用等。目前，我校學生在上課過程中，室內(nèi)實驗室能夠滿足教學要求，但是野外教學現(xiàn)場情況仍有待改善，因為是新增專業(yè)，很多與野外實踐教學相關的野外教學基地還在建設中。

2.4 教學方法單一，傳統(tǒng)的“標準化”授課模式教學效果不佳，缺乏混合式學習模式的探索

教師在教學過程中，認真?zhèn)湔n，課堂講授時盡心盡力，但學生聽課卻是心不在焉，這種傳統(tǒng)的“標準化”授課模式教學效果不佳，學生在學習過程中缺乏主動思考，課堂氣氛沉悶[7-8]。這種“標準化”授課模式，將所有的學生視為相同的個體，采用無差別化的培養(yǎng)模式，忽略了學生個體在興趣、認知水平、能力等各方面的差異，這勢必會造成“教”“學”“用”存在著一定的脫節(jié)，教學效果不佳。翻轉(zhuǎn)課堂是起源于可汗學院及其創(chuàng)始人薩爾曼·可汗，是近幾年獲得了國內(nèi)外很多教育工作者們關注的教學模式，基本思路是學生在課前通過學習教師提供的教學視頻、查閱資料、完成一定數(shù)量的作業(yè)等方式進行知識的學習，在學生有一定的課前準備基礎上，教師進行疑惑解答、知識講解，由此實現(xiàn)了師生或生生之間的良性互動，轉(zhuǎn)變學生被動學習為主動學習的教育模式[9-11]。大量實踐證明，翻轉(zhuǎn)課堂在激發(fā)學生的學習主動性、改善教學效果等方面都具有積極作用[12-13]。

信息化環(huán)境下，通過計算機、手機、平板電腦等高科技設備的使用，學生與外界信息的接觸面更廣，利用自身的貯備知識及與之相匹配的設備、媒體和教材開展自主學習的渠道增多，學生學習特點個體差異性更為突出。特別是對于高等教育而言，基于班級授課制，強調(diào)知識傳遞、以教定學的知識傳授模式日益顯示出在現(xiàn)代信息化教育背景下的不適性，而強調(diào)問題中心、以學為主的整合探究模式的信息化教學方式體現(xiàn)出愈發(fā)明顯的優(yōu)越性[14]。

這就促使高等教育必須在教育理念、教學目標、教學模式和教學手段等方面進行變革，既要繼續(xù)挖掘傳統(tǒng)課堂中教師引導、啟發(fā)和引導教學過程的積極作用，又要充分發(fā)揮學生主體自主學習的主動性、積極性和創(chuàng)造性，在信息化基礎上實現(xiàn)高層次的混合式學習。

3 關于問題解決的思考

針對上述問題，筆者將從以下幾個方面進行“地球科學概論”課程的教學改革探索研究。

（1）自編教學內(nèi)容與傳統(tǒng)教學教材相結(jié)合，自編部分體現(xiàn)水文與水資源專業(yè)特色內(nèi)容。“地球科學概論”作為地球科學最為基礎的專業(yè)課程，涵蓋了地球科學眾多知識，但在目前很多高校現(xiàn)行教學活動中，存在和知識體系設置不合理的問題。通過修訂宿州學院2019水文與水資源工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，申請者發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行的“地球科學概論”知識體系中的部分內(nèi)容與“自然地理學”或者是“第四紀地質(zhì)學”或者是“地貌學”部分內(nèi)容相互重復，主要包括河流地質(zhì)作用、冰川地質(zhì)作用、海洋地質(zhì)作用等章節(jié)，雖然側(cè)重點不同，但內(nèi)容重復嚴重;與此同時，“地球科學概論”知識體系中缺少氣象學知識，若該專業(yè)開設“氣象學”課程可彌補，若未開設“氣象學”課程，授課過程中應將氣象學知識添加進入“地球科學概論”知識體系中。

（2）積極尋找適合野外現(xiàn)場教學實驗基地，積極聯(lián)系校外水文局、水資源研究實驗室等單位，改善野外教學條件，彌補野外實驗、實踐教學平臺構(gòu)建不足的問題。

（3）改變原有的教學模式，教學過程中探索性進行翻轉(zhuǎn)課堂+信息化混合式教學實驗。每次課課前布置觀看相關教學視頻、查閱資料、完成作業(yè)，并制作PPT，課前20分鐘分小組進行匯報，針對學生自學過程中暴露出的問題，有針對性地進行講解。依托學校網(wǎng)絡教學平臺，建設網(wǎng)絡課程及網(wǎng)絡討論平臺，并與學生進行郵件、QQ或微信的溝通與交流，就課程學習中遇到的問題和難點進行答疑解惑。

參考文獻

[1] 胡方榮，侯宇光.水文學原理（一）[M].北京：水利電力出版社，1988.

[2] 芮孝芳.水文學原理[M].北京：高等教育出版社，2013.

[3] 柳成志，冀國盛，許延浪.[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008.

[4] 劉本培，蔡運龍.地球科學導論[M].北京：高等教育出版社，2003.

[5] 王益?zhèn)?《水文地質(zhì)學》實驗教學環(huán)節(jié)保障體系的構(gòu)建探討[J].教育教學論壇，2016（36）：275-276.

[6] 劉媛媛，王巧煥，馬文潔，等.水文與水資源工程專業(yè)實踐教學研究與探索[J].東華理工大學學報（社會科學版），2018，37（2）：192-195.

[7] 徐文杰.工程地質(zhì)教學改革、創(chuàng)新與MOOC建設：以清華大學《工程地質(zhì)》課程為例[C]..中國吉林長春：2015.

[8] 林國慶，鄭西來，陳友媛，等.地下水污染控制課程改革探索[J].大學教育，2018（6）：69-72.

[9] 趙興龍.翻轉(zhuǎn)教學的先進性與局限性[J].中國教育學刊，2013（4）：65-68.

[10] 楊彩紅，趙錦梅，李廣，等.基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的水文與水資源學教學改革探索[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報（社會科學版），2016，18（35）：77-82.

[11] 陳子超，蔣家傅.高校翻轉(zhuǎn)課堂教學模式探索與實踐[J].現(xiàn)代教育技術，2014（12）：112-117.

[12] 王長江，胡衛(wèi)平，李衛(wèi)東.“翻轉(zhuǎn)的”課堂：技術促進的教學[J].電化教育研究，2013（8）：73-78.

[13] 何朝陽，歐玉芳，曹祁.美國大學翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的啟示[J].高等工程教育研究，2014（2）：148-151.

[14] 劉海涌，郭濤.混合式學習方法在傳熱學實驗課教學中的應用研究[J].現(xiàn)代教育技術，2018（11）：39-40.