孫永帥,張 薇
(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院,北京 100083;2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院,北京 100083)
將思政元素融合于水文地質(zhì)課程中,目的是為了增強對于學(xué)生的工程倫理教育,培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神,激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命責(zé)任感[1]。習(xí)近平總書記在2016 年的全國高校思想政治工作會議指出“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié),把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程,實現(xiàn)全程育人、全方位育人”[2],2019 年習(xí)近平總書記在學(xué)校思想政治理論課教師座談會上提出,要堅持顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一[3]。思政元素融入到各專業(yè)課程教育中成為當(dāng)下教育討論的熱點內(nèi)容。
思政元素融入水文地質(zhì)專業(yè)教育中,通過在對學(xué)生進行思想教育的過程中,使學(xué)生認(rèn)識到水文地質(zhì)專業(yè)的重要性,水文地質(zhì)專業(yè)的思政教育改革以課堂教育為主要切入點,依托于實踐課程教育,課堂教育與實踐教育相結(jié)合,“潤無聲”式融入思政元素,完成“立德樹人”的教育目標(biāo)[4]?!端牡刭|(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》是一本針對初學(xué)者的入門教材,它深入淺出地講解了水文地質(zhì)學(xué)的核心概念、基本原理和分析技術(shù),使讀者能夠更好地掌握知識。本文基于此分別對水文地質(zhì)課程的課堂教育和實踐教育所蘊含的思政元素進行深度挖掘,并且選取典型的教學(xué)案例從實際上分析思政元素融入后的教學(xué)效果。以期為《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》的初學(xué)者起到引導(dǎo)作用,對于水文地質(zhì)方向的教育有一定的借鑒意義。
水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)是水文與水資源工程、地下水研究方向、環(huán)境工程及地質(zhì)工程等研究方向的基礎(chǔ)性課程。《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》一書將研究重點放在了地下水,旨在探索地下水在不同環(huán)境中的變化規(guī)律,研究地下水于巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈,以及人類活動等的關(guān)系,從而實現(xiàn)有效利用,避免可能帶來的潛在風(fēng)險。水文地質(zhì)學(xué)研究的重點是探討地下水的種類及其形成、運行狀況、平衡性,并且根據(jù)我國的地質(zhì)環(huán)境,深入研究各地的地質(zhì)構(gòu)造、地下水的埋藏情況、分布模式及滲漏情況,最終提出有效的地下水資源評價方案[5]。文章以書中的主要內(nèi)容為例分析水文地質(zhì)方向的課堂教育中所蘊含的思政元素?!端牡刭|(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》一書主要包含十六個章節(jié)的內(nèi)容,主要研究對象是地下水。學(xué)者對于水文地質(zhì)學(xué)的長時間研究,課程已經(jīng)發(fā)展形成理論教學(xué)、實踐教學(xué)及課程設(shè)計于一體的課程教學(xué)體系[6]。將十六個章節(jié)的內(nèi)容進行重新劃分類別,可以分為前言介紹篇、基礎(chǔ)理論篇、實踐應(yīng)用篇及課外拓展篇[7-8]。
針對于上述提出的四個篇章進行思政元素的深入挖掘(表1)。
表1 課程體系及思政元素分析
第一部分為前言介紹部分,包括書中的第一章緒論部分和第二章地球中水的分布與循環(huán)。這一篇章主要是針對于水文地質(zhì)學(xué)的研究對象——地下水進行闡述,提出當(dāng)代水文地質(zhì)學(xué)的特點并進一步提出中國的水文地質(zhì)特點。本書指出,水文地質(zhì)學(xué)的研究范圍已經(jīng)大大超越了原先飽和帶水的范疇,而是飽和帶水和不飽和帶水。這體現(xiàn)出在水文地質(zhì)學(xué)的不斷發(fā)展過程中其相關(guān)理論也是在不斷地完善與發(fā)展的,正如哲學(xué)中的理論一般,事物是不斷發(fā)展的且總體趨勢是在不斷前進的。除此之外,介紹利用“地下水源熱泵”新技術(shù)作為空調(diào)能源。運用科學(xué)解決問題的思維方式,使能源利用達到可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。并且該技術(shù)有利于改善空氣質(zhì)量,緩解溫室氣體排放的壓力。引起學(xué)生運用自己所學(xué)的科學(xué)知識解決問題,保護環(huán)境。書中還提到地下水是不可忽視的地災(zāi)因子,并且舉例:地面沉降、地裂縫、巖溶塌陷、淺蝕管涌、礦坑與隧道突水、海水入侵含水層及石窟文物破壞等,這都是地下水利用不當(dāng)所產(chǎn)生的問題,在課程中引用這些例子引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用,正確利用地下水,并且培養(yǎng)學(xué)生人與自然和諧共生的理念[9]。除此之外,學(xué)習(xí)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)就不能不提起水文地質(zhì)學(xué)先驅(qū)——王大純先生。給學(xué)生講述王大純先生優(yōu)秀事跡,學(xué)習(xí)王大純先生的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、求真務(wù)實、勇于開拓的精神[10-11]。
第二部分是基礎(chǔ)理論篇,涵蓋了書中的第三章到第八章,以及第十章的內(nèi)容。書中在解釋含水層與隔水層定義時,特別之處在“相當(dāng)數(shù)量”這一用詞,并且解釋道,在大型的供水水源中,供水能力強的巖層才是含水層,但是在小型供水水源中,有些透水性較差的巖層也可以看作是含水層。在這種例子面前可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會“一分為二”辯證地看待問題,所有的事情并不是只有一種答案,并且還要學(xué)會“因地制宜”“因事制答”。書中描述包氣帶水時提到,研究包氣帶水是多個學(xué)科都在做的事情,研究水文地質(zhì),不僅僅是解決水的問題,而是可以解決多個學(xué)科的問題,以此引導(dǎo)學(xué)生用自己所學(xué)的水文地質(zhì)的基礎(chǔ)知識解決實際應(yīng)用問題,激發(fā)學(xué)生對專業(yè)的熱情,以及職業(yè)責(zé)任感和自豪感[12]。通過學(xué)習(xí)地下水中的化學(xué)成分更好地了解地下水污染的過程,才可以提出更好的水質(zhì)改善的解決方法。引導(dǎo)學(xué)生形成遵循合理用水、科學(xué)治水的理念。在課堂上講述準(zhǔn)格爾盆地西部艾比湖的湖水由地下水補給再通過濃縮作用形成鹵水。在這個過程中不僅僅可以向?qū)W生講述地下水的濃縮作用,還可以展示祖國的大好河山,讓學(xué)生感受大自然的鬼斧神工,激發(fā)學(xué)生對大自然的敬畏之心及對大自然的熱愛之情[13]。
第三部分將第十一章孔隙水、第十二章裂隙水及第十三章巖溶水劃分為實踐應(yīng)用篇。由于裂隙介質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜,影響裂隙運動的因素有很多,為了對多種介質(zhì)及多種影響因素的影響力大小進行評判,可以通過建立數(shù)學(xué)模型的方法,建立一個簡化的概念模型。通過學(xué)科融合的方式解決問題,引導(dǎo)學(xué)生多維度地思考問題,讓學(xué)生的思維更加發(fā)散,對于自己所學(xué)的知識更可以學(xué)以致用[14]。在介紹巖溶水時提到我國多位著名地質(zhì)學(xué)家,并且列舉了從19 世紀(jì)70 年代至今的研究結(jié)論,通過這種方式讓學(xué)生知道我國科研人員的努力,體現(xiàn)出他們身上的探索精神,堅韌不拔的精神,更加反映出大國的工匠精神[15]。書中提出我國的南、北方的巖溶含水介質(zhì)、孔隙大小及均勻性都有明顯的差異,老師在講解這里的時候就可以引出:我國地大物博,南北方距離足夠大才會產(chǎn)生如此現(xiàn)象,激發(fā)學(xué)生的愛國之情及民族自豪感。正因如此,在解決我國的地下水環(huán)境問題時,不能照搬課本知識,應(yīng)該實地考察,因地制宜[16]。
第四部分課外拓展篇包括第九章及第十四章到第十六章的內(nèi)容。第九章主要是對地下水流系統(tǒng)進行擴展。最后三章分別是針對于地下水與水資源的關(guān)系、與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系以及水文地質(zhì)未來的發(fā)展方向和研究的方法。通過對相關(guān)知識的擴展可以讓學(xué)生知道自己所學(xué)的知識有很大的發(fā)展空間,激發(fā)學(xué)生對自己所學(xué)專業(yè)的熱愛之情[17]。學(xué)習(xí)相關(guān)的水資源管理和水與生態(tài)環(huán)境的知識,讓學(xué)生了解地下水文化,明確地下水的重要地位,貫徹落實可持續(xù)發(fā)展理念,保證生態(tài)環(huán)境處于良性循環(huán)中。讓學(xué)生明確節(jié)約用水及環(huán)保的重要性[18]。
實踐是理論學(xué)習(xí)的最終目的,實踐教學(xué)不僅可以讓學(xué)生鞏固自己所學(xué)的理論知識,還可以在進行試驗過程中提高學(xué)生解決問題的能力。但是不能單純地重視理論教學(xué)也不能單純地重視實踐教學(xué),應(yīng)當(dāng)合理分配課時,切實轉(zhuǎn)變教育模式,創(chuàng)新教育方法,培養(yǎng)適應(yīng)新時代的全民人才[19]。在本文中的實踐教學(xué)是包括實驗教學(xué)和實習(xí)教學(xué)兩個方面。
翁紅波[20-21]認(rèn)為,實驗應(yīng)該按照其所追求的教學(xué)目標(biāo)進行劃分,包括基本實驗、復(fù)雜綜合性研究實驗和指導(dǎo)性控制實驗。給實驗分等定級,劃分實驗難度,可以更好地在教學(xué)實踐過程中因材施教。在水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程中基礎(chǔ)類實驗主要是:孔隙度、持水度和給水度的測定、達西滲流實驗、潛水和承壓水的模擬實驗、包氣帶毛細(xì)力測定實驗、孔隙水測定實驗和水質(zhì)分析測定實驗等,旨在幫助學(xué)生更好地理解相關(guān)水文地質(zhì)知識。通過這類基礎(chǔ)實驗課程,學(xué)生不僅可以深入了解基本的理論知識,還可以熟練掌握一些實踐技能,從而更好地將所學(xué)知識應(yīng)用于實際情況,從而提升自身的綜合素質(zhì)。為更進一步增強學(xué)生的求知欲望,拓寬學(xué)生的知識面,提高學(xué)生的綜合素質(zhì),可以讓學(xué)生自主進行設(shè)計綜合類對比試驗。野外實習(xí)是學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)的機會,老師通過布置實習(xí)前的準(zhǔn)備工作,主要是包括查閱相關(guān)的文獻資料、準(zhǔn)備實習(xí)器材等,發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性及自主學(xué)習(xí)的能力,更是讓學(xué)生通過自己的探索獲取知識[22]。帶領(lǐng)學(xué)生參觀水庫,在參觀過程中介紹我國的水利工程設(shè)施,講述文化遺產(chǎn)。例如,三峽永久船閘全長6.4 km,不僅僅是三峽水利樞紐的三大建筑物之一,而且它的規(guī)模、級數(shù)和水頭都處于世界領(lǐng)先地位,它的建設(shè)過程也極具挑戰(zhàn)性,可以說是極具創(chuàng)新性的。這樣的建筑是2 000 多名武警水電官兵搬掉了18 座山頭,在山體中深度開挖而成[23-24]。在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生體會到不怕苦、不怕累的工作態(tài)度,樹立強烈的責(zé)任感和擔(dān)當(dāng)意識。參觀船閘時,學(xué)生們不僅被宏偉的建筑物、“天下第一門”的內(nèi)容所折服,還感受到了中華民族的智慧,比如愚公移山的精神,激發(fā)了他們的自信心,使他們擁有了更強的道德、理念、制度和文化的認(rèn)知,并且給他們帶來了極其深刻的思想體驗[25-26]。除了深入研究水庫的攔河壩、輸水建筑和溢洪道的特性,以及它們的防洪能力、可利用能力和死庫容,還需要綜合考慮壩身、庫容、庫形和流速等多方面的因素,以確定該水庫是湖泊型還是河川型;此外,還需要進行水文觀測,以收集入庫水的流速、流量、水位及其他水情數(shù)據(jù)(如沙子含量)。并且參觀水庫附近的氣象服務(wù)站,可以通過電腦觀測到實施的降水量,并測得年降水量。后期可以進行布置繪圖作業(yè)任務(wù),測得一定區(qū)域的水位變化情況,繪制流網(wǎng),并在圖中標(biāo)明相關(guān)信息[27-29]。在這個過程中可以培養(yǎng)學(xué)生的勇于創(chuàng)新、求真務(wù)實、精益求精的工作精神。除此之外,寒暑假期間的社會實踐活動,例如“三下鄉(xiāng)”等活動。組織過程中可以引導(dǎo)學(xué)生以訪談的形式對水利企業(yè)或者壩區(qū)居民進行采訪調(diào)研,并且可以安排學(xué)生在水利工程片區(qū)集中進行實踐學(xué)習(xí)[30]。在實踐活動過程中學(xué)生既可以有學(xué)習(xí)技能的提高,也可以豐富社會實踐的經(jīng)歷,既響應(yīng)習(xí)近平總書記的號召“服務(wù)基層”又可以增強學(xué)生的社會責(zé)任感。
在水文地質(zhì)生產(chǎn)實習(xí)過程中,思政元素是非常重要的,這些元素可以幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)對實際工作中的各種挑戰(zhàn)和問題。同時,通過分析發(fā)生的水文地質(zhì)事故,可以更好地挖掘思政元素,從而提高學(xué)生的安全責(zé)任意識、思想道德素質(zhì)和社會責(zé)任感。
例如,2015 年12 月25 日山東省臨沂市平邑縣石膏礦區(qū)大面積的采空區(qū)和巷道坍塌,造成29 人被困。礦難發(fā)生后,礦區(qū)水文地質(zhì)條件發(fā)生劇烈的變化,產(chǎn)生膏上灰?guī)r帶泥質(zhì)灰?guī)r巖溶裂隙水,閉坑礦山老坑水和豎井井壁涌水三種充水水源。平邑石膏礦的坍塌給城市帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟和環(huán)境影響。除此之外,經(jīng)過專家和有關(guān)部門的不懈努力,通過地面垂直打孔方式進行救援,最終被困井下的礦工成功獲救,這是國內(nèi)大口徑鉆孔救援成功的首例,也是世界救援成功的第三例,在礦山救援史上具有里程碑的意義[31-32]。學(xué)生通過學(xué)習(xí)并分析平邑石膏礦坍塌的原因及后續(xù)救援過程,可以讓學(xué)生分析救援過程中遇到的水文地質(zhì)問題,將自己所學(xué)知識應(yīng)用到實際案例中,激發(fā)學(xué)生吃苦耐勞、不畏艱難的愛崗敬業(yè)的精神,增強學(xué)生對水文地質(zhì)安全的關(guān)注,增強社會責(zé)任感。
2013年3 月11 日在黑龍江龍煤礦業(yè)集團股份有限公司鶴崗分公司振興煤礦發(fā)生重大水害事故,造成18 人死亡,直接經(jīng)濟損失2 281 萬元。由于逆斷層下盤放頂煤開采過程中,水裂隙帶的發(fā)展加劇,從而影響了上部煤層的采空區(qū)和斷層帶,最終導(dǎo)致了一場嚴(yán)重的水害事故發(fā)生。此外,由于水文地質(zhì)技術(shù)管理的缺失,以及對于多條不同力學(xué)性質(zhì)斷裂構(gòu)造的相互錯動破壞條件下,近距離特厚煤層多煤層放頂重復(fù)采動可能引起頂板覆巖抽冒破壞的情況,以及其他一些專業(yè)知識的缺失,也都是導(dǎo)致這次事故的主要原因。除此之外,缺乏有效的水害防護措施,導(dǎo)致了嚴(yán)重的水害事故后果。這次事故共造成18 名礦工遇難,造成不可逆的生命財產(chǎn)損失[33-34]。學(xué)生可以通過對黑龍江煤礦發(fā)生重大水害事故分析,更好地理解水文地質(zhì)工作的重要性和責(zé)任,提高自己的社會責(zé)任感和使命感。學(xué)生在學(xué)習(xí)事故問題的過程中,明確基礎(chǔ)知識對于水文地質(zhì)專業(yè)的重要性,讓學(xué)生更加認(rèn)真學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生的職業(yè)責(zé)任感,在面對工程實踐問題時,堅持科學(xué)的良知。
此外,還可以在生產(chǎn)實習(xí)中加強對紅色精神的傳承。例如,習(xí)近平總書記于2022 年10 月28 日來到紅旗渠進行考察,并提出“紅旗渠就是紀(jì)念碑,記載了林縣人不認(rèn)命、不服輸、敢于戰(zhàn)天斗地的英雄氣概。要用紅旗渠精神教育人民特別是廣大青少年,社會主義是拼出來、干出來、拿命換來的,不僅過去如此,新時代也是如此。”紅旗渠是1960 年人工修建的灌渠,是一條在三年自然災(zāi)害期間修建出的灌渠,經(jīng)過十年奮戰(zhàn),才完成通水工作。1969 年,紅旗渠的建設(shè)為林縣帶來了巨大的變化,使得有效灌溉面積達到54 萬畝(1 畝約等于667 m2),徹底改變了當(dāng)?shù)厝嗣褚蕾囉谧匀唤涤甑钠D苦生活狀況。借用紅旗渠向?qū)W生講述老一輩的自力更生、艱苦創(chuàng)業(yè)的故事,增強學(xué)生的團結(jié)協(xié)作、無私奉獻精神[35-36]。
為便于分析,本文將課堂教學(xué)與實踐教學(xué)結(jié)合為一節(jié)課給出案例分析過程。文章以實踐教學(xué)部分最著名的達西定律實驗為例進行分析。
上課之前,通過給學(xué)生布置預(yù)習(xí)任務(wù),查閱達西及達西定律的相關(guān)信息。調(diào)動學(xué)生積極學(xué)習(xí)的主動性。并且可以給學(xué)生播放有關(guān)達西生平的介紹視頻,引起學(xué)生的興趣,便于學(xué)生在后續(xù)上課階段集中注意力。
進行理論知識講解過程中可以通過合理設(shè)置以下三個場景與學(xué)進行互動,適當(dāng)融入思政元素。
場景一:引入達西人物。展示達西的照片主要是介紹達西生平工作事跡,著重講解達西在科研工作中的探索精神。思政元素分析:學(xué)生可以學(xué)習(xí)達西的勇敢開拓精神及對于學(xué)術(shù)的執(zhí)著與熱愛[37]。
場景二:達西定律的出現(xiàn),標(biāo)志著法國第戎市供水凈化系統(tǒng)的重大突破,法國水力學(xué)家達西在1856 年的研究中,利用均勻砂柱的滲流實驗,得出線性滲透定律,這一定律極大地提升了第戎市的供水質(zhì)量[7]。思政元素分析:讓學(xué)生切實體會到自己所學(xué)知識的重要性,引導(dǎo)學(xué)生運用自己所學(xué)的知識解決實際應(yīng)用問題。讓學(xué)生更加知道要好好學(xué)習(xí)。
場景三:講解達西定律相關(guān)公式。向同學(xué)們介紹,達西定律是后續(xù)解決滲流問題,建立數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)[38-39]。思政元素分析:在這個過程中有達西定律、數(shù)學(xué)模型及提到解決滲流問題,引導(dǎo)學(xué)生多維度多元化地解決問題。要有發(fā)散性思維,將自己所學(xué)知識融會貫通。
達西實驗旨在收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù),進行試樣裝樣和飽和處理,并進行實驗和測試。經(jīng)過滲流實驗的檢查,可以獲得準(zhǔn)確的滲透系數(shù),并且可以利用這些數(shù)據(jù)進一步地分析和處理,以便更好地驗證線性滲透定律。學(xué)生進行實驗操作過程中,老師需要在場巡視,積極幫助學(xué)生解決問題,并且要與學(xué)生進行溝通與交流,及時了解學(xué)生實驗進程[40]。思政元素分析:在達西實驗中,學(xué)生們不僅要參與“實驗操作-實驗驗證”的實踐活動,而且在實施“實驗分析與設(shè)計”之前,也要深入探討,從而有效地提升他們的動手實踐技能、創(chuàng)新意識及專業(yè)思考能力。
課程是傳播思政元素的有效途徑。通過上述分析,得出以下結(jié)論:①文章首先對于《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》一書中所涵蓋的思政元素進行分析,得出水文地質(zhì)學(xué)是可以將水文地質(zhì)得基礎(chǔ)知識與科學(xué)發(fā)展觀、可持續(xù)發(fā)展理念進行結(jié)合。②通過課堂理論學(xué)習(xí)亦或是實踐課程學(xué)習(xí)可以激起同學(xué)們的愛國之情、民族自豪感等人文思想政治素養(yǎng)。③向?qū)W生們介紹生產(chǎn)實習(xí)過程中發(fā)生的水文地質(zhì)事故,從中分析思政元素,從而提高學(xué)生在工作中的安全責(zé)任意識、思想道德素質(zhì)和社會責(zé)任感。④文章通過列舉實際案例,模擬學(xué)生在生產(chǎn)實習(xí)過程中遇到的問題,學(xué)生通過分析問題并解決問題,極大地鍛煉了學(xué)生運用知識的能力,并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。通過上述分析,在水文地質(zhì)課程中融入思政元素不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的專業(yè)技能,培養(yǎng)學(xué)生的道德素養(yǎng),還可以傳播中國優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化及中國特色社會主義理念。
在分析水文地質(zhì)課程與思政元素結(jié)合的過程中發(fā)現(xiàn)相關(guān)的問題。首先是課堂教育中存在的問題,上課過程中“低頭族”較多。老師可以通過播放課程視頻或者向?qū)W生提問的方式改善這種情況,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次是實踐教育過程中的問題,第一,實踐教育的時間不充分,對于實踐過程的細(xì)枝末節(jié)處理不夠好,并且在野外實習(xí)過程中需要管理的學(xué)生太多,不能很好地進行一對一的指導(dǎo)服務(wù)。第二,野外實習(xí)過程中,實習(xí)器材不夠,有的同學(xué)是一直負(fù)責(zé)測量,有的同學(xué)一直負(fù)責(zé)記錄,整體上工作分工不合理,有的同學(xué)只能學(xué)會一項技能。老師可以有針對性地分組,并且按時觀察學(xué)生的分工情況,并及時提醒學(xué)生交換工作,以達到每個學(xué)生都會進行有針對性的訓(xùn)練的目的。在此需要指出的是,在上述分析過程中所提到的思政元素不僅僅可以用于所舉的例子中,大多數(shù)情況向各類思政元素可以共通,沒有確切的使用標(biāo)準(zhǔn),只要是引導(dǎo)學(xué)生成為更好的自己,實現(xiàn)“立德樹人”的教育目標(biāo)就可以認(rèn)為思政元素運用正確。