以多維激發(fā)興趣為導(dǎo)向的“水文學(xué)與水文地質(zhì)”課程教學(xué)設(shè)計(jì)

摘 要 鑒于“水文學(xué)與水文地質(zhì)”課程存在教學(xué)內(nèi)容偏于理論化和復(fù)雜化、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)不匹配等問(wèn)題，該課程的教學(xué)效果不理想。因此，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是亟待解決的重要問(wèn)題之一?；诮虒W(xué)實(shí)踐，文章提出了集水文和水文地質(zhì)現(xiàn)象解釋法、影視引入法、“大事件”解讀法、敦促認(rèn)知法、生活啟發(fā)法、典故分析法和前沿研究法于一體的多維激發(fā)興趣的教學(xué)模式，有望提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性以提高課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 多維；激發(fā)興趣；水文學(xué)與水文地質(zhì)；課程教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.3.036

Teaching Design of \"Hydrology and Hydrogeology\" Course Guided by

Multidimensional Inspiration of Interest

YANG Shiwei， FAN Wanli， ZHAO Dongsheng

（School of Civil and Architectural Engineering， Nanyang Normal University， Nanyang， Henan 473061）

Abstract Due to the teaching content of \"Hydrology and Hydrogeology\" being too theoretical and complex， and the mismatch between teaching content and class hours， the teaching effect of this course is not ideal. Therefore， how to stimulate students' interest in learning is one of the important issues that urgently need to be solved. Based on teaching practice， the article proposes a multi-dimensional teaching model that combines the interpretation of hydrological and hydrogeological phenomena， the introduction of film and television， the interpretation of \"major events\"， the urging recognition method， the life inspiration method， the analysis of allusions， and the cutting-edge research method to stimulate interest. It is expected to improve the enthusiasm of students in learning and improve the quality of curriculum teaching.

Keyword multi-dimensional; stimulating interest; Hydrology and Hydrogeology; teaching design

“水文學(xué)與水文地質(zhì)”通過(guò)揭示各種水文地質(zhì)現(xiàn)象的成因和水文過(guò)程的演化規(guī)律為水資源的合理利用提供指導(dǎo)建議。由此可知，該課程的教學(xué)內(nèi)容偏于理論化和復(fù)雜化（涉及地質(zhì)、地理、化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)和氣象等學(xué)科），加之課程內(nèi)容多而學(xué)時(shí)分配較少，這對(duì)于教師和學(xué)生都是不小的挑戰(zhàn)。教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生很容易滋生懶惰心理。再者，國(guó)家水利工程事業(yè)經(jīng)歷的不利轉(zhuǎn)折也影響了學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)熱情[1]。因此，講授過(guò)程中提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣對(duì)提高“水文學(xué)與水文地質(zhì)”課程教學(xué)質(zhì)量具有重要的意義。

1" 多維激發(fā)興趣教學(xué)模式的特點(diǎn)

對(duì)于多維激發(fā)興趣教學(xué)模式提高教學(xué)質(zhì)量是其目標(biāo)，激發(fā)興趣是其基礎(chǔ)，多維度是其形式。該教學(xué)模式具有以下特點(diǎn)：

1.1" 激發(fā)學(xué)生興趣與教學(xué)內(nèi)容同等重要

學(xué)生主動(dòng)對(duì)某些課程產(chǎn)生濃厚興趣的機(jī)率不大。學(xué)生或欣賞教師的風(fēng)趣幽默，或誠(chéng)服教師的道德品質(zhì)，或感念教師的感同身受，或敬佩教師的學(xué)術(shù)造詣，才會(huì)對(duì)該教師的授課課程興趣倍增[2]。

1.2" 激發(fā)學(xué)生興趣的手段多多益善

教育工作者們提出了不少措施來(lái)激發(fā)學(xué)生興趣，如多媒體穿插法（重在傳遞知識(shí)）、問(wèn)題導(dǎo)入法[3]和翻轉(zhuǎn)課堂法等。作者認(rèn)為還有很多手段可以激發(fā)學(xué)生興趣，如水文和水文地質(zhì)現(xiàn)象解釋法、影視引入法、“大事件”解讀法、敦促認(rèn)知法、生活啟發(fā)法、典故分析法和前沿研究法等（圖1）。

1.3" 選擇用于激發(fā)興趣的材料應(yīng)具有普遍接受性

無(wú)論采用何種手段，一定要根據(jù)學(xué)生的年齡、年級(jí)、性別和普遍喜好進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。換句話說(shuō)，激發(fā)興趣的過(guò)程不能演變?yōu)橐粓?chǎng)“獨(dú)角戲”。

如今，該課程面臨一些窘境：①課程教學(xué)內(nèi)容偏理論且涉及多學(xué)科交叉。這意味著學(xué)生除了需要具備較牢固的數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)，還需要有跳躍性思維；②教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)不匹配。課程涉及的內(nèi)容很多而分配的學(xué)時(shí)卻較少；③水利工程事業(yè)的不利國(guó)內(nèi)形勢(shì)。1970以來(lái)水利工程事業(yè)經(jīng)歷了從興修水利到維護(hù)和水文分析預(yù)報(bào)的不利轉(zhuǎn)折，客觀上導(dǎo)致了該課程教學(xué)效果變差。只有積極應(yīng)對(duì)以上窘境，該課程的教學(xué)效果才能得到提高。

2" 多維激發(fā)興趣導(dǎo)向的“水文學(xué)與水文地質(zhì)”課程教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1" 水文和水文地質(zhì)現(xiàn)象解釋法

水文和水文地質(zhì)現(xiàn)象解釋法是在授課過(guò)程中引入現(xiàn)實(shí)生活中奇特的水文地質(zhì)現(xiàn)象，通過(guò)揭示其成因和變化規(guī)律，以達(dá)到拓展學(xué)生知識(shí)面和將理論知識(shí)融入實(shí)踐的教學(xué)目的。該教學(xué)模式的特點(diǎn)：①將課本里抽象的理論知識(shí)具象化，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和記憶；②揭示成因和變化規(guī)律的過(guò)程中，教師需要結(jié)合多學(xué)科的知識(shí)，以提高學(xué)生分析、遷移和綜合應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在“水文現(xiàn)象及其特征”章節(jié)，根據(jù)常識(shí)“冬冷夏熱”，引入太行山“冬夏顛倒—冰冰背”這一奇特現(xiàn)象。首先，向?qū)W生提問(wèn)“‘冰冰背’冬熱夏涼的成因”。引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論后再次提問(wèn)“該現(xiàn)象體現(xiàn)了水文現(xiàn)象的什么特點(diǎn)”。接著，引出水文和水文地質(zhì)現(xiàn)象在地域上的相似性和特殊性。首先，向?qū)W生提問(wèn)“牛軛湖的形成過(guò)程”并引導(dǎo)學(xué)生繪制示意圖。然后，提問(wèn)“牛軛湖的成因”。引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論“其形成與河流的截彎取直有關(guān)”。接著，基于長(zhǎng)直高速路會(huì)在一定距離刻意鋪設(shè)一段彎路的基本事實(shí)，組織學(xué)生討論“自然界中彎與直的辯證關(guān)系”。

2.2" 影視引入法

影視引入法是在授課過(guò)程中引入與課本知識(shí)相關(guān)的影視作品片段，通過(guò)深層次剖析劇情內(nèi)容中隱含的理論知識(shí)，以達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)生分析能力的教學(xué)目的。影視引入法的特點(diǎn)：①影視作品的引入可顯著提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；②從課程知識(shí)角度分析影視作品，可提高學(xué)生分析和知識(shí)遷移能力；③通過(guò)剖析劇情，見微知著，可提高學(xué)生的鑒賞能力。在“水在巖石中的存在形式”章節(jié)，通過(guò)觀看動(dòng)漫《秦時(shí)明月之君臨天下》中蒙恬“油澆之—點(diǎn)火—水澆之—一箭破城”影視片段，向?qū)W生提問(wèn)“蒙恬‘一箭破城’中的科學(xué)依據(jù)是什么？”首先，引導(dǎo)學(xué)生得出破城原理。然后，再次提問(wèn)“接觸城墻前后期，水的存在形式分別有哪些？”在“地下水的循環(huán)”章節(jié)，觀看《神話》“懸劍取水”的劇情，引導(dǎo)學(xué)生分析水進(jìn)入該“社會(huì)循環(huán)”進(jìn)行補(bǔ)給屬于什么補(bǔ)給方式。結(jié)合其他案例，向?qū)W生講授“地下水的補(bǔ)給”相關(guān)課程內(nèi)容。

2.3" “大事件”解讀法

“大事件”解讀法是在授課過(guò)程中引入國(guó)際國(guó)內(nèi)的重大事件，通過(guò)分析實(shí)際案例與水文學(xué)原理的辯證關(guān)系，以激發(fā)學(xué)生求知欲、培養(yǎng)學(xué)生洞察力和家國(guó)情懷的教學(xué)手段。在“水文統(tǒng)計(jì)基本原理與方法”章節(jié)，引入2021年07月鄭州氣象局的資料，提問(wèn)“千年一遇暴雨的設(shè)計(jì)頻率是多少”，讓學(xué)生對(duì)于經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算公式的理解更加透徹。此外，結(jié)合海綿城市的相關(guān)理論，組織討論“海綿城市作用”和“海綿城市預(yù)防自然災(zāi)害的機(jī)理”等。在“地下水資源評(píng)價(jià)和開發(fā)”章節(jié)，可借助美國(guó)“奧加拉拉”蓄水層超采來(lái)闡明水資源合理開發(fā)的重要性，引導(dǎo)學(xué)生理解水資源的合理利用是關(guān)乎全球可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。并引導(dǎo)學(xué)生討論水、能源和糧食儲(chǔ)備的重要性和相互之間的辯證關(guān)系。

2.4" 敦促認(rèn)知法

敦促認(rèn)知法是教學(xué)過(guò)程中通過(guò)不斷提問(wèn)的方式敦促學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)以讓學(xué)生體會(huì)到探索未知樂(lè)趣的教學(xué)方法。在“由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水”章節(jié)，經(jīng)驗(yàn)頻率的計(jì)算公式為P=M/（N+1）=M/[（T2-T1+1）+1]。分層次提問(wèn)：“T1為調(diào)查或考證到的最遠(yuǎn)年份”如何理解，“N= T2-T1+1”中為何要“+1”，“P=M/（N+1）”中為何要“+1”。通過(guò)簡(jiǎn)單連續(xù)自然數(shù)數(shù)列引導(dǎo)學(xué)生分析重現(xiàn)期“N”中“+1”的由來(lái)；根據(jù)實(shí)際情況下千年/百年一遇洪水在連續(xù)千年/百年并非一定發(fā)生，引導(dǎo)學(xué)生分析“P=M/（N+1）”中“+1”的由來(lái)。在“由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水”章節(jié)，結(jié)合某地水文分區(qū)定點(diǎn)定面點(diǎn)面關(guān)系曲線圖，分層次討論暴雨點(diǎn)面的關(guān)系。引導(dǎo)學(xué)生分析區(qū)域面積、點(diǎn)面系數(shù)和記錄歷時(shí)三者的辯證關(guān)系。

2.5" 生活啟發(fā)法

生活啟發(fā)法是根據(jù)日常生活中的普遍現(xiàn)象，通過(guò)合理提問(wèn)和引導(dǎo)，讓學(xué)生積極主動(dòng)思考以達(dá)到提高學(xué)生思考、分析和學(xué)習(xí)能力以及培養(yǎng)學(xué)生熱愛生活情懷的一種教學(xué)手段。在“小流域設(shè)計(jì)洪水”章節(jié)，通過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)討論洪峰來(lái)臨的時(shí)間。結(jié)合流域等時(shí)刻線原理相關(guān)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考出水口何時(shí)會(huì)出現(xiàn)洪峰。在“地下水水質(zhì)惡化”章節(jié)，以瓶裝水有保質(zhì)期為例拓展講授水質(zhì)惡化的相關(guān)內(nèi)容。首先，教師組織學(xué)生討論“自然界的水無(wú)保質(zhì)期，瓶裝水有保質(zhì)期”的謬論。引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論“雖然自然界的水有自凈能力，但前提是有一定限度”。然后，向?qū)W生提問(wèn)“為何瓶裝水有保質(zhì)期”。引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論“瓶裝水的保質(zhì)期很可能與微生物超標(biāo)和微塑料的產(chǎn)生有關(guān)”。

2.6" 典故分析法

典故分析法是在教學(xué)過(guò)程中引入典故，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生分析典故中蘊(yùn)涵的辯證邏輯，以使學(xué)生達(dá)到深度思考的一種教學(xué)手段。在“水文統(tǒng)計(jì)基本原理與方法”章節(jié)，引入名家公孫龍的典故“白馬非馬”討論互斥事件的特點(diǎn)。首先，引導(dǎo)學(xué)生理解典故的主要內(nèi)容。然后，向?qū)W生提問(wèn)“白和黑的分類依據(jù)”和“馬與白馬和黑馬的關(guān)系”。最后，得出“白馬非馬”中蘊(yùn)涵的數(shù)理邏輯。在“巖石的空隙與巖石的水理性質(zhì)”章節(jié)，引入“烏鴉喝水”的典故討論巖石孔隙度與巖石顆粒形狀和均勻性的關(guān)系。最后，講授“顆粒的均勻性和形狀與孔隙度的辯證關(guān)系”等課程內(nèi)容。

2.7" 前沿研究法

前沿研究法是在授課過(guò)程中引入學(xué)術(shù)論文中的部分前沿內(nèi)容以達(dá)到拓寬學(xué)生視野和培養(yǎng)學(xué)生分析能力的一種教學(xué)手段。所選材料要和教學(xué)內(nèi)容有一定緊密度，脫離基礎(chǔ)的拓展效果往往猶如“曇花一現(xiàn)”。例如，在“河流水文觀測(cè)及資料整理”章節(jié)，根據(jù)近年來(lái)極端降雨事件正影響全球越來(lái)越多的國(guó)家，向?qū)W生提問(wèn)“此情勢(shì)下在集水區(qū)需要注意什么？”引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論“需要對(duì)集水區(qū)進(jìn)行有效監(jiān)控”后，結(jié)合生活中航拍所用裝備，再次提問(wèn)“對(duì)于大面積的集水區(qū)或者山地集水區(qū)，采用什么設(shè)備監(jiān)控更方便且長(zhǎng)期成本效益更高？”如此，引出“無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在地表水和地下水監(jiān)管中的應(yīng)用”。結(jié)合傳統(tǒng)衛(wèi)星觀測(cè)和地面定點(diǎn)測(cè)量的監(jiān)控手段，引導(dǎo)學(xué)生思考無(wú)人機(jī)測(cè)量在水文觀測(cè)中扮演的角色。

3" 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，本文提出了集水文和水文地質(zhì)現(xiàn)象解釋法、影視引入法、“大事件”解讀法、敦促認(rèn)知法、生活啟發(fā)法、典故分析法和前沿研究法于一體的教學(xué)模式，同時(shí)分析了每種教學(xué)手段的特點(diǎn)且列舉了各手段應(yīng)用于該課程教學(xué)實(shí)踐的具體示例，其有望提高“水文學(xué)與水文地質(zhì)”課程的整體教學(xué)質(zhì)量。

基金項(xiàng)目：南陽(yáng)師范學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目“給排水科學(xué)與工程專業(yè)‘雙碳’復(fù)合型人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐”（2023-JXYJYB-18）；教育部高等教育司產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“新工科背景下的廢水處理領(lǐng)域師資能力提升工程”（202101255035）。

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