魯程鵬 姜 果 王萬杰 劉 波 束龍倉(cāng) 溫忠輝

（河海大學(xué)水文水資源學(xué)院）

地下水水文學(xué)課程基礎(chǔ)概念的課堂微實(shí)踐模式初探與效果評(píng)價(jià)

魯程鵬 姜 果 王萬杰 劉 波 束龍倉(cāng) 溫忠輝

（河海大學(xué)水文水資源學(xué)院）

理論聯(lián)系實(shí)際是地下水學(xué)科的基本方法論。加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是提高教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生能力的一個(gè)重要方面。提出在課堂教學(xué)開展“微實(shí)踐”教學(xué)環(huán)節(jié)，并結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)歷，對(duì)比分析了“微實(shí)踐”的教學(xué)效果，提出師生互動(dòng)、實(shí)例教學(xué)和能力培養(yǎng)三個(gè)方面值得教學(xué)工作者進(jìn)一步思考和提高。

微實(shí)踐；師生互動(dòng)；實(shí)例教學(xué)；能力培養(yǎng)

由于學(xué)科歷史沿革不同，目前國(guó)內(nèi)的地下水科學(xué)有許多分支，其中屬于地質(zhì)科學(xué)分支的有水文地質(zhì)學(xué)、專門水文地質(zhì)學(xué)以及地下水勘測(cè)類的科學(xué)；屬于水文科學(xué)分支的有地下水水文學(xué)，水資源評(píng)價(jià)、規(guī)劃和管理類的科學(xué)；地下水動(dòng)力學(xué)以及滲流理論及其應(yīng)用類的學(xué)科可以劃歸流體力學(xué)的范疇。我國(guó)地下水水文學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)在歷代科研人員的共同努力下，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，在理論研究和工作方法方面已大大縮短了和世界先進(jìn)水平的差距，并接近世界先進(jìn)水平。

地下水水文學(xué)是水文與水資源工程專業(yè)的必修課程和地下水方向的核心課程。課程主要的教學(xué)任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生從水文循環(huán)的基本原理出發(fā)，在完整的水循環(huán)體系內(nèi)了解地下水的形成、儲(chǔ)存、運(yùn)動(dòng)、補(bǔ)給、排泄等特征的變化規(guī)律，并使學(xué)生初步掌握地下水動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期觀測(cè)資料整理與分析的基本方法、野外實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)資料整理與分析的基本方法、水量平衡原理及其應(yīng)用步驟、地下水資源評(píng)價(jià)的基本方法和水量平衡的基本分析方法，運(yùn)動(dòng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，通過站網(wǎng)觀測(cè)資料和實(shí)驗(yàn)資料來了解地下水動(dòng)態(tài)，并作出地下水資源的初步評(píng)價(jià)。

由于地下水科學(xué)研究對(duì)象的特殊性，決定了野外實(shí)踐是其基本工作方法。因此，野外實(shí)踐是相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)中的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。從現(xiàn)階段已有的水文學(xué)與水資源工程專業(yè)的培養(yǎng)方案來看，地下水相關(guān)的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)顯然是不充分的。本文提出在水文學(xué)與水資源工程專業(yè)培養(yǎng)方案穩(wěn)定不變的前提下，結(jié)合地下水科學(xué)的實(shí)際特點(diǎn)，提出在課堂教學(xué)開展“微實(shí)踐”的教學(xué)手段，并且結(jié)合個(gè)人教學(xué)經(jīng)歷，開展試驗(yàn)性教學(xué)改革，分析了此次微實(shí)踐教學(xué)改革的效果，并對(duì)微實(shí)踐今后發(fā)展的方向提出了一些個(gè)人的看法。

一、微實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)方案設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)高等教育培養(yǎng)人才的主要模式是課堂理論教學(xué)?！八乃Y源”課程教學(xué)模式仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即單向灌輸。教材過分強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)完整的知識(shí)體系，偏重于培養(yǎng)學(xué)生的理論素養(yǎng)和知識(shí)水平。應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)理念與不斷發(fā)展的教學(xué)群體，譬如，多媒體手段等新興的教學(xué)手段逐漸成為授課教師關(guān)注的對(duì)象，并且得到了諸多有益的嘗試。然而實(shí)踐教學(xué)是水文與水資源工程專業(yè)人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，在提高人才培養(yǎng)質(zhì)量方面具有重要作用。作者提出可以在維持現(xiàn)有教學(xué)方案的前提下，適當(dāng)增加課堂微實(shí)踐的內(nèi)容，彌補(bǔ)以往地下水教學(xué)過程中理論有余、實(shí)踐不足的現(xiàn)狀。

地下水水文學(xué)的基本概念與原理，從字面上理解并不困難，但是想要掌握并靈活運(yùn)用，卻并不容易。這里主要原因之一就是初學(xué)者缺乏地下水感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)地下水科學(xué)具有綜合性，只有結(jié)合具體問題分析才能理解并掌握。地下水水文學(xué)課程中適宜于進(jìn)行課堂實(shí)踐教學(xué)的環(huán)節(jié)有水文地質(zhì)特性實(shí)驗(yàn)、地下水滲流規(guī)律實(shí)驗(yàn)以及潛水與承壓水的補(bǔ)給、徑流與排泄模擬實(shí)驗(yàn)。除此之外，包括抽水實(shí)驗(yàn)等的水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)雖然也是地下水水文學(xué)教學(xué)中的重難點(diǎn)，但是在室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)的難度較大，因此，本次微實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)此知識(shí)點(diǎn)不予考慮。

本次微實(shí)踐教學(xué)方案基于水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)和地下水動(dòng)力學(xué)基本原理的課內(nèi)實(shí)踐內(nèi)容，具體包括：（1）水文地質(zhì)性質(zhì)認(rèn)知實(shí)踐；（2）地下水滲流規(guī)律演示實(shí)踐；（3）潛水與承壓水的運(yùn)動(dòng)模擬實(shí)踐。共計(jì)三次實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。微實(shí)踐課程目標(biāo)：增強(qiáng)學(xué)生對(duì)含水介質(zhì)水理特性的感性認(rèn)識(shí)，掌握地下水運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，能夠較好地識(shí)記不同類型的地下水補(bǔ)給、徑流與排泄的基本特征，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的基本科研素養(yǎng)，并且訓(xùn)練學(xué)生基本的動(dòng)手實(shí)踐與計(jì)算分析能力，能夠獨(dú)立解決地下水水文學(xué)的基礎(chǔ)工程問題。

本次課程微實(shí)踐結(jié)合本人教學(xué)經(jīng)歷，在講授相關(guān)理論知識(shí)后，使用一定的課堂時(shí)間開展相關(guān)內(nèi)容的演示與學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐。單次微實(shí)踐控制在一個(gè)課時(shí)之內(nèi)，總計(jì)三次。為了準(zhǔn)確評(píng)估教學(xué)效果，采用學(xué)生自愿報(bào)名的方式。本次教學(xué)對(duì)象共計(jì)本科生147人，其中57人報(bào)名參加微實(shí)踐環(huán)節(jié)。

二、實(shí)施效果對(duì)比分析

根據(jù)參與微實(shí)踐環(huán)節(jié)與否，將授課學(xué)生分為兩組（實(shí)驗(yàn)組和普通組）。下面按照出勤情況（非實(shí)踐環(huán)節(jié)的課堂出勤情況）和課程總評(píng)分結(jié)果來對(duì)比微實(shí)踐教學(xué)效果。兩組學(xué)生的出勤結(jié)果見下表。整個(gè)課程教學(xué)期間，除去微實(shí)踐環(huán)節(jié)，共計(jì)以課堂作業(yè)、提問、點(diǎn)名等形式考察出勤情況4次，共計(jì)588人次。其中實(shí)到人次532人次，出勤率為90.48%。對(duì)比實(shí)驗(yàn)組與普通組的出勤結(jié)果可知實(shí)驗(yàn)組同學(xué)的總體出勤率和方差均要優(yōu)于普通組。

表 實(shí)驗(yàn)組與非實(shí)驗(yàn)組學(xué)生出勤率統(tǒng)計(jì)表

下圖所示為兩組同學(xué)的課程總評(píng)分分布情況（上圖為實(shí)驗(yàn)組，下圖為普通組）。實(shí)驗(yàn)組同學(xué)平均分為88.45（100分制），標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.433。普通組的平均分為83.13，較實(shí)驗(yàn)組低5.32分；標(biāo)準(zhǔn)偏差為14.14，比實(shí)驗(yàn)組的標(biāo)準(zhǔn)偏差高出90.23%。從直方圖分布來看，實(shí)驗(yàn)組的同學(xué)總評(píng)分更加集中，異常值（極小值）較少，而普通組的同學(xué)總評(píng)分中盡管也有部分同學(xué)取得了優(yōu)秀的總評(píng)成績(jī)，但是仍有部分同學(xué)考核成績(jī)不理想。

圖 課堂微實(shí)踐實(shí)驗(yàn)組與普通組課程總評(píng)分對(duì)比圖

通過出勤情況和課程總評(píng)情況來看，實(shí)驗(yàn)組的同學(xué)普遍具有更高的參與課程的積極性，課程主要內(nèi)容的掌握情況也要高于普通組的同學(xué)。這里排除學(xué)生自愿參與的主觀篩選因素外，課程微實(shí)踐的主要教學(xué)效果可以體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：學(xué)生可以在感性認(rèn)識(shí)上增加對(duì)地下水基本知識(shí)的掌握，并且有利于提高學(xué)生利用地下水原理解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)通過這些實(shí)際能力的掌握與增強(qiáng)，可以進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生對(duì)地下水課程的興趣，提高自主學(xué)習(xí)的積極性。

三、微實(shí)踐環(huán)節(jié)的發(fā)展前景

在教學(xué)理念的傳承和發(fā)展過程中，地下水水文學(xué)（水文地質(zhì)學(xué)）課程向來是秉承以學(xué)生為本、實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場(chǎng)并重，突出能力考察的教學(xué)模式。目前縱觀國(guó)內(nèi)高校相關(guān)專業(yè)及課程現(xiàn)狀，都是課堂教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于實(shí)踐教學(xué)。這往往是由于培養(yǎng)方案和培養(yǎng)經(jīng)費(fèi)等多方面的因素限制。隨著信息化社會(huì)的快速發(fā)展，“微”字已經(jīng)體現(xiàn)在我們生活學(xué)習(xí)的各個(gè)方面。通過我們開展的課程微實(shí)踐活動(dòng)，表明在不顯著增加教學(xué)時(shí)間和經(jīng)費(fèi)的條件下，微實(shí)踐可以有效提高教學(xué)效果。通過本次改革，作者對(duì)地下水課程課堂微實(shí)踐的發(fā)展方向和注意要點(diǎn)做了初步的總結(jié)。

1.微實(shí)踐中做到師生互動(dòng)

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)方式通常是“老師講實(shí)驗(yàn)，學(xué)生照著做”。在時(shí)間較短的微實(shí)踐環(huán)節(jié)中，更加要打破這種傳統(tǒng)乏味的單一模式。教師可以事先把實(shí)驗(yàn)任務(wù)布置給學(xué)生，在微實(shí)踐環(huán)節(jié)中用較少的時(shí)間進(jìn)行綱要性地演示。把剩余的時(shí)間留給學(xué)生，各個(gè)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，研究和解決在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的各種問題。教師對(duì)各組進(jìn)行提問和點(diǎn)評(píng)，讓學(xué)生帶著壓力去實(shí)驗(yàn)，有利于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和意識(shí)，盡量多給學(xué)生留下思考的時(shí)間和動(dòng)手機(jī)會(huì)。

2.微實(shí)踐中強(qiáng)調(diào)實(shí)例教學(xué)

在地下水水文學(xué)課程原有的教學(xué)模式中，教師按照教學(xué)大綱，將規(guī)定內(nèi)容傳授給學(xué)生，尤其是注重基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)的傳授。經(jīng)常有學(xué)生會(huì)問：老師，這個(gè)理論在今后的工作中如何應(yīng)用？對(duì)于科研工作經(jīng)驗(yàn)豐富的優(yōu)秀教師或許可以輕松解決學(xué)生此類的疑問。而對(duì)于多數(shù)年輕教師，要想圓滿地解決學(xué)生的疑惑還是存在一定的困難。在微實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生更加直接地面對(duì)地下水問題，那么如何將室內(nèi)模擬模型中的地下水文過程與實(shí)際問題相結(jié)合，是教師必須事先做好功課的內(nèi)容。而且教師在微實(shí)踐環(huán)節(jié)將實(shí)驗(yàn)與實(shí)際問題的內(nèi)在關(guān)聯(lián)解答清楚，也是提高教學(xué)效果的重要手段。最為重要的是學(xué)生可以提出自己對(duì)實(shí)際問題的看法，而學(xué)生的這些看法可能就會(huì)給教師帶來教學(xué)的靈感，從而使教師自身水平得到提高，以達(dá)到“教學(xué)相長(zhǎng)”的效果。

3.微實(shí)踐中重視能力的培養(yǎng)

理論聯(lián)系實(shí)踐是地下水研究中的重要方法論。實(shí)踐環(huán)節(jié)豐富了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，然后更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生能夠在對(duì)水文現(xiàn)象感性認(rèn)識(shí)上進(jìn)行整理、歸納、總結(jié)和概括。因此，實(shí)踐環(huán)節(jié)雖然有助于學(xué)生對(duì)抽象概念的掌握及理解，但這一點(diǎn)也不能被濫用，否則就會(huì)影響學(xué)生抽象思維能力的培養(yǎng)。實(shí)踐教學(xué)不僅在于驗(yàn)證書本知識(shí)和鞏固理論知識(shí)，而且要更加重視引導(dǎo)學(xué)生探討學(xué)科理論的形成與發(fā)展。這是與學(xué)科理論形成過程相反的過程。在實(shí)踐教學(xué)過程中可以針對(duì)不同的地下水現(xiàn)象作為知識(shí)興趣點(diǎn)提出問題，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。從這一角度來看，微實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)該重視從單一方法的培養(yǎng)到方法綜合運(yùn)用培養(yǎng)的高級(jí)階段，也即是科研能力培養(yǎng)階段。

創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。尋求在體制范圍內(nèi)的微創(chuàng)新、微實(shí)踐是教育事業(yè)改革的新方向。本文以地下水水文學(xué)現(xiàn)狀教學(xué)體系為出發(fā)點(diǎn)，提出在不改變?cè)薪虒W(xué)大綱、教學(xué)目標(biāo)的前提下，引入若干次體量小、靈活性強(qiáng)的微實(shí)踐活動(dòng)。通過教學(xué)實(shí)踐對(duì)比分析，表明微實(shí)踐對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提升理論知識(shí)掌握程度具有顯著的效果。

本次研究?jī)H是作者結(jié)合自身教學(xué)科研領(lǐng)域做的微小嘗試，其中不乏許多不足之處。作者對(duì)于微實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的師生互動(dòng)、實(shí)例教學(xué)和能力培養(yǎng)方面的認(rèn)識(shí)都還不夠深入。微實(shí)踐作為解決信息化時(shí)代知識(shí)爆炸這一問題的有益解決方案，值得更多的教育工作者思考和嘗試。

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·編輯 溫雪蓮

魯程鵬，男，1984年1月2日出生，安徽肥東人，博士，副教授，目前在河海大學(xué)從事水文水資源專業(yè)的教學(xué)科研工作。