鹿 帥，李 鐸，燕良東，周亞紅

(河北地質(zhì)大學(xué) a.水資源與環(huán)境學(xué)院，b.河北省水資源可持續(xù)利用與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，石家莊 050031)

資源與環(huán)境專業(yè)學(xué)位研究生教育旨在以工程實(shí)踐為導(dǎo)向，培養(yǎng)具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)的分析與解決問(wèn)題的能力，能夠承擔(dān)專業(yè)技術(shù)工作或管理工作的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)是其核心目標(biāo)，也是重要的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)[1]。自1991年開(kāi)始實(shí)行專業(yè)學(xué)位教育制度至今，我國(guó)專業(yè)學(xué)位研究生教育已經(jīng)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。為了提高專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)質(zhì)量，教育部陸續(xù)出臺(tái)了《關(guān)于改進(jìn)和加強(qiáng)研究生課程建設(shè)的意見(jiàn)》、《關(guān)于加強(qiáng)專業(yè)學(xué)位研究生案例教學(xué)和聯(lián)合培養(yǎng)基地建設(shè)的意見(jiàn)》、“新工科”建設(shè)計(jì)劃、《專業(yè)學(xué)位研究生教育發(fā)展方案(2020-2025)》等一系列指導(dǎo)性文件和意見(jiàn)，明確要求專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)要堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向、突出高層次應(yīng)用型人才培養(yǎng)特征，強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)案例教學(xué)、改革教學(xué)方法，突出既要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、專業(yè)知識(shí)，還要有較強(qiáng)的實(shí)踐能力的人才培養(yǎng)目標(biāo)。新時(shí)代，加強(qiáng)課程建設(shè)、改革教學(xué)模式、推行案例教學(xué)，無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)資源與環(huán)境專業(yè)學(xué)位碩士研究生教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要手段。案例教學(xué)是一種以學(xué)生為中心、以案例為基礎(chǔ)，通過(guò)呈現(xiàn)案例情境將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，從而掌握理論、形成觀點(diǎn)、提高能力的教學(xué)方式(1)《教育部關(guān)于加強(qiáng)專業(yè)學(xué)位研究生案例教學(xué)和聯(lián)合培養(yǎng)基地建設(shè)的意見(jiàn)》(教研〔2015〕1號(hào))。。教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)是案例教學(xué)的核心部分，在資源與環(huán)境專業(yè)學(xué)位碩士研究生課程建設(shè)中建立教學(xué)案例庫(kù)并推廣案例教學(xué)，有助于深化專業(yè)學(xué)位研究生教育教學(xué)改革，有助于推動(dòng)教師更新教學(xué)理念、提高教學(xué)水平，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，提高其分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及實(shí)踐創(chuàng)新與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力[2]。

1 構(gòu)建“同位素水文地質(zhì)學(xué)”課程教學(xué)案例庫(kù)的必要性

同位素水文地質(zhì)學(xué)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一門新興學(xué)科，主要從宏觀上和微觀上闡明水文地質(zhì)過(guò)程的機(jī)理，為應(yīng)用同位素方法解決水文地質(zhì)問(wèn)題提供理論依據(jù)。河北地質(zhì)大學(xué)于2019年面向資源與環(huán)境專業(yè)學(xué)位研究生開(kāi)設(shè)“同位素水文地質(zhì)學(xué)”課程，這是在水文地質(zhì)學(xué)、水文地球化學(xué)等傳統(tǒng)專業(yè)課程基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)?！把錾侥剿鞭k學(xué)特色及多個(gè)省部級(jí)科研平臺(tái)而開(kāi)設(shè)的一門重要的專業(yè)課程，主要講授同位素的基本概念及基本原理、環(huán)境同位素水文地球化學(xué)及其在水文地質(zhì)研究中的應(yīng)用等內(nèi)容。在課程教學(xué)中引入相關(guān)案例，可以讓學(xué)生在牢固掌握穩(wěn)定同位素及放射性同位素性質(zhì)、同位素分餾及放射性衰變?cè)淼幕A(chǔ)上，將理論知識(shí)與實(shí)際工程案例相結(jié)合，提高分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后從事工程實(shí)踐和課題研究打下基礎(chǔ)。

“同位素水文地質(zhì)學(xué)”課程內(nèi)容涉及很多化學(xué)與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，具有學(xué)科交叉性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。該課程傳統(tǒng)教學(xué)方式以教師講授為主，側(cè)重理論知識(shí)傳授，缺少真實(shí)工程案例分析，由于內(nèi)容抽象、難以理解，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握往往達(dá)不到應(yīng)用的維度，解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)往往無(wú)從入手。案例教學(xué)基于載有大量信息的日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐案例，這些信息中既有學(xué)生已掌握的知識(shí)點(diǎn)，更有學(xué)生在課本上從未接觸過(guò)的內(nèi)容。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)課下圍繞案例進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)資料的查閱和整理、課上師生互動(dòng)等環(huán)節(jié)置身于具體的問(wèn)題情境中，從而潛移默化地提高自主調(diào)研和獨(dú)立思考能力以及從不同角度、不同途徑解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。

經(jīng)瀏覽中國(guó)專業(yè)學(xué)位教學(xué)案例中心官網(wǎng)，未發(fā)現(xiàn)與“同位素水文地質(zhì)學(xué)”課程相關(guān)的教學(xué)案例。目前雖然網(wǎng)絡(luò)上可散見(jiàn)一些與該課程相關(guān)的案例，但大多年代久遠(yuǎn)、質(zhì)量參差不齊，沒(méi)有形成科學(xué)的案例體系，無(wú)法滿足專業(yè)學(xué)位碩士研究生培養(yǎng)的需要，因此，有必要對(duì)“同位素水文地質(zhì)學(xué)”課程教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)進(jìn)行深入探索，構(gòu)建符合資源與環(huán)境專業(yè)學(xué)位碩士研究生培養(yǎng)要求的教學(xué)案例庫(kù)，以突出專業(yè)特色、實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2 教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)

2.1 教學(xué)案例篩選原則

教學(xué)案例的篩選對(duì)于案例教學(xué)和案例庫(kù)建設(shè)非常重要，所選取的案例要有真實(shí)性、典型性、創(chuàng)新性、系統(tǒng)性和前沿性?！巴凰厮牡刭|(zhì)學(xué)”課程教學(xué)的案例篩選主要應(yīng)遵循以下三個(gè)基本原則。

2.1.1 典型性原則

首先，所選案例要能涵蓋教學(xué)章節(jié)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，使學(xué)生能更好地掌握課程內(nèi)容，為學(xué)生參與社會(huì)實(shí)踐提供范例[3]。其次，所選案例要規(guī)范合理、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，盡可能依托領(lǐng)域內(nèi)有一定影響力和典型特色的項(xiàng)目。案例越典型，借鑒意義越大，學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的實(shí)踐創(chuàng)新能力越能得到培養(yǎng)。如所選青藏高原大空間尺度水循環(huán)、河北平原地層水的形成演化、江漢平原地下水流系統(tǒng)演化與劣質(zhì)水的形成、珠江流域水體重金屬污染研究等大量涉及同位素水文地質(zhì)學(xué)應(yīng)用的案例，都具有較強(qiáng)的典型性。

2.1.2 啟發(fā)性原則

所選教學(xué)案例應(yīng)體現(xiàn)基礎(chǔ)理論與實(shí)踐應(yīng)用的深度融合，真實(shí)客觀地反映理論知識(shí)在實(shí)際工程中的應(yīng)用過(guò)程與效果，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)思考專業(yè)知識(shí)具有啟發(fā)性，逐步培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐能力[4]。

2.1.3 關(guān)聯(lián)性原則

所選案例應(yīng)與資源與環(huán)境專業(yè)學(xué)位研究生課程教學(xué)高度相關(guān)，要能在知識(shí)點(diǎn)之間建立內(nèi)在聯(lián)系，從而引導(dǎo)學(xué)生積極思考、融會(huì)貫通，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S[5]。如所選案例大同盆地高砷地下水成因，不僅涉及氫、氧、鐵、硫、碳等不同穩(wěn)定同位素知識(shí)，還涉及水文地質(zhì)學(xué)、水文地球化學(xué)、微生物學(xué)等多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，需要學(xué)生融合多學(xué)科專業(yè)理論及應(yīng)用技術(shù)來(lái)加以研究，體現(xiàn)出學(xué)科之間、理論與實(shí)踐之間的關(guān)聯(lián)性。

2.2 教學(xué)案例庫(kù)的構(gòu)成

依據(jù)專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)目標(biāo)與“同位素水文地質(zhì)學(xué)”課程特點(diǎn)，教學(xué)案例庫(kù)由思政案例、基礎(chǔ)案例、工程案例和創(chuàng)新案例共4類案例組成(如圖1所示)。思政案例貫穿于課程教學(xué)始終，應(yīng)充分挖掘各個(gè)章節(jié)的思政元素，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立科學(xué)的世界觀、人生觀和價(jià)值觀；基礎(chǔ)案例用于輔助課程知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，通過(guò)實(shí)際案例切入，形象地講解同位素的基本概念和原理，啟發(fā)學(xué)生思考；工程案例用于課程的實(shí)踐教學(xué)，案例內(nèi)容覆蓋常見(jiàn)的某一種或多種同位素在實(shí)踐中的具體應(yīng)用，旨在引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)分析如何應(yīng)用同位素方法解決水文地質(zhì)問(wèn)題；創(chuàng)新案例用于拓展已學(xué)理論，引導(dǎo)學(xué)生采用多學(xué)科交叉手段進(jìn)行專業(yè)問(wèn)題研究。案例制作、存檔與共享通過(guò)超星泛雅教學(xué)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以便教師授課使用及學(xué)生隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)交流。

圖1 教學(xué)案例庫(kù)總體結(jié)構(gòu)圖

2.3 教學(xué)案例的收集與選取

詳實(shí)合理的案例素材是教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)的重要基礎(chǔ)，其獲取途徑主要有以下三種。

一是共享的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)資源。學(xué)堂在線、中國(guó)大學(xué)MOOC、部分高校校友網(wǎng)及一些學(xué)術(shù)期刊和學(xué)位論文等都有同位素理論及應(yīng)用研究資源，可從中收集、選取相關(guān)案例并納入教學(xué)案例庫(kù)。

二是課程組成員主持或參與的研究項(xiàng)目。參與相關(guān)項(xiàng)目研究的課程組成員可根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)需求，瞄準(zhǔn)專業(yè)發(fā)展前沿，從研究項(xiàng)目中篩選出啟發(fā)性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)密集的素材，自主開(kāi)發(fā)教學(xué)案例。如所選傍河地下水開(kāi)采綜合案例素材源于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“傍河地下水開(kāi)采影響下潛流帶內(nèi)鐵錳的生物地球化學(xué)行為研究”，即對(duì)河水入滲過(guò)程中所發(fā)生的生物地球化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致含水介質(zhì)中有毒有害物質(zhì)的釋放進(jìn)而威脅居民用水安全的問(wèn)題進(jìn)行研究。該項(xiàng)目研究采用水化學(xué)與同位素等方法查明了河水入滲過(guò)程中所發(fā)生的反應(yīng)并提出了切實(shí)可行的解決方案，參與該項(xiàng)目研究的課程組成員據(jù)此開(kāi)發(fā)出操作性強(qiáng)、具有鮮明專業(yè)特色的教學(xué)案例。

三是采編自企事業(yè)單位及實(shí)踐基地的素材。課程組成員長(zhǎng)期以來(lái)與中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心、河北省地礦局、河北省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院以及河北省水文工程地質(zhì)勘查院等科研院所有著很好的合作與交流，學(xué)校建設(shè)有河北省省級(jí)專業(yè)學(xué)位研究生(工程碩士-地質(zhì)工程)培養(yǎng)實(shí)踐基地，這些都是很好的案例素材的來(lái)源。資源與環(huán)境專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)實(shí)行校內(nèi)、校外雙導(dǎo)師制，在學(xué)期間必須有不少于1年的企事業(yè)單位專業(yè)實(shí)踐經(jīng)歷。這一培養(yǎng)模式無(wú)疑使師生有更多機(jī)會(huì)參與到企事業(yè)單位的工作實(shí)踐中并有助于提煉加工教學(xué)案例素材。通過(guò)實(shí)際調(diào)研和生產(chǎn)實(shí)踐收集的案例素材能夠緊跟社會(huì)需求，從而大大提高了案例的實(shí)用性，有助于擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面、促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的養(yǎng)成。

2.4 教學(xué)案例的制作

依據(jù)教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)原則，將收集的案例素材去蕪存菁，以問(wèn)題為導(dǎo)向進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作，并以多媒體課件、視頻等形式展現(xiàn)案例文本。完整的教學(xué)案例文本主要包括案例名稱、案例背景、教學(xué)目的及重難點(diǎn)、思政元素、案例正文、啟發(fā)性問(wèn)題、剖析總結(jié)、教學(xué)建議等要素。各個(gè)案例之間應(yīng)相互關(guān)聯(lián)，最終拓展為綜合案例，使案例教學(xué)具有系統(tǒng)性。

2.5 教學(xué)平臺(tái)的選取

超星泛雅教學(xué)平臺(tái)能夠覆蓋案例教學(xué)課前、課中和課后全部環(huán)節(jié)，教師將教學(xué)案例上傳平臺(tái)后，學(xué)生可隨時(shí)隨地通過(guò)計(jì)算機(jī)、平板電腦和智能手機(jī)等電子設(shè)備進(jìn)行案例分析討論、互動(dòng)反饋，同時(shí)平臺(tái)可全程記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程。

2.6 教學(xué)案例庫(kù)的更新維護(hù)

教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，隨著培養(yǎng)方案與教學(xué)大綱的更新迭代，教師需要根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、課程建設(shè)要求、學(xué)生能力培養(yǎng)體系的變化等實(shí)際需求，加強(qiáng)與相關(guān)行業(yè)、企業(yè)的溝通與研討，將同位素研究領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)的新理論、新技術(shù)、新方法及相關(guān)研究成果引入案例庫(kù)，使案例內(nèi)容不斷得到補(bǔ)充、優(yōu)化和更新。同時(shí)還要利用超星泛雅教學(xué)平臺(tái)對(duì)教學(xué)案例加強(qiáng)推廣，通過(guò)平臺(tái)“活動(dòng)”“討論”等模塊加強(qiáng)師生互動(dòng)，根據(jù)學(xué)生反饋不斷進(jìn)行改進(jìn)，使教學(xué)案例隨時(shí)保持應(yīng)有的適應(yīng)性、生動(dòng)性和創(chuàng)新性。

3 教學(xué)活動(dòng)的組織實(shí)施

教學(xué)活動(dòng)的組織實(shí)施是案例教學(xué)的核心環(huán)節(jié)。任課教師首先以案例導(dǎo)入的方式向?qū)W生提出問(wèn)題，激發(fā)其主動(dòng)學(xué)習(xí)的欲望；在講授完相關(guān)概念或理論后，組織學(xué)生針對(duì)具體案例進(jìn)行研討分析，引導(dǎo)其發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，培養(yǎng)其解決實(shí)際問(wèn)題的能力，搭建以學(xué)生為中心的教學(xué)情境。下面以傍河地下水開(kāi)采綜合案例教學(xué)為例介紹具體實(shí)施步驟。

第一，通過(guò)介紹案例研究背景引導(dǎo)學(xué)生自主搜集整理基礎(chǔ)資料并進(jìn)行對(duì)比和歸納。由“華北地下水大漏斗”的形成引入地下水安全開(kāi)采問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)責(zé)任感；進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生思考如何在安全開(kāi)采、利用地下水的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)資源-環(huán)境可持續(xù)發(fā)展；同時(shí)給出研究區(qū)地理位置，引導(dǎo)學(xué)生利用圖書(shū)館、期刊文獻(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)資源、社會(huì)資源等搜集整理研究區(qū)的自然地理、地質(zhì)、水文地質(zhì)等資料，以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力及與專業(yè)人員溝通的能力；學(xué)生搜集整理過(guò)程結(jié)束后，教師給出研究區(qū)基礎(chǔ)資料并與學(xué)生所得資料進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)歸納和整理過(guò)程激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探索的熱情。

第二，講授同位素的基本概念和基本原理。任課教師通過(guò)介紹王恒純、沈照理等老前輩將同位素理論引入我國(guó)并一生致力于教育事業(yè)的事跡來(lái)加深學(xué)生的家國(guó)情懷。接著講授同位素的概念、組成及表示方法、樣品采集及測(cè)試方法、分餾機(jī)理等基礎(chǔ)知識(shí)，即教材中《緒論》《同位素的基本概念》《同位素分餾基本原理》等章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)，為后續(xù)案例分析打下理論基礎(chǔ)。

第三，帶領(lǐng)學(xué)生結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，用前面所得基礎(chǔ)資料、理論方法進(jìn)行案例分析。每一章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)完整的小案例(如表1所示)，最終將這些小案例串聯(lián)匯總成一個(gè)綜合案例。在這一過(guò)程中任課教師綜合運(yùn)用啟發(fā)式、討論式等教學(xué)方法，帶領(lǐng)學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用分析。

表1 部分案例內(nèi)容

第四，與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合，提出地下水利用與保護(hù)方案，提升案例教學(xué)效果。通過(guò)案例教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂的有機(jī)融合，學(xué)生在查閱資料、分析討論、總結(jié)匯報(bào)的全過(guò)程中鍛煉了實(shí)踐探索與溝通交流能力，利用理論知識(shí)解決了實(shí)際問(wèn)題，促進(jìn)了自身素養(yǎng)的提升。

“同位素水文地質(zhì)學(xué)”課程開(kāi)課四年來(lái)，在教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)中始終堅(jiān)持加強(qiáng)理論與實(shí)際相結(jié)合，教學(xué)案例覆蓋了水資源評(píng)價(jià)、地下水起源、水體污染物來(lái)源、地表水與地下水的相互作用等多個(gè)方面，并注重從國(guó)家發(fā)展、環(huán)境保護(hù)、雙碳戰(zhàn)略、學(xué)術(shù)價(jià)值、技術(shù)專長(zhǎng)等多角度對(duì)案例進(jìn)行綜合貫通，目前已初步形成一套能夠反映最新科技前沿且能夠不斷完善更新的案例體系。通過(guò)案例庫(kù)建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生更加清晰地了解了本專業(yè)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域，更加牢固地掌握了基礎(chǔ)理論，提高了資料搜集與文獻(xiàn)檢索基本技能，增強(qiáng)了工程意識(shí)與專業(yè)自豪感，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、創(chuàng)新意識(shí)、責(zé)任意識(shí)、擔(dān)當(dāng)意識(shí)，體會(huì)到了踐行可持續(xù)發(fā)展理念與弘揚(yáng)工匠精神的重要性，提升了對(duì)資源與環(huán)境專業(yè)的認(rèn)可度。學(xué)生普遍反映課程理論相較之前更加容易理解，考試成績(jī)和科研能力都有了一定程度的提升。

4 結(jié)語(yǔ)

建設(shè)教學(xué)案例庫(kù)，將案例教學(xué)融入課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，是資源與環(huán)境專業(yè)學(xué)位碩士研究生培養(yǎng)的必然要求。為此，基于典型性、啟發(fā)性和關(guān)聯(lián)性原則，對(duì)“同位素水文地質(zhì)學(xué)”課程教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)進(jìn)行了探索，在跟蹤領(lǐng)域前沿的基礎(chǔ)上開(kāi)展了原創(chuàng)性工作，形成了一套案例教學(xué)的組織與實(shí)施方法，進(jìn)而增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)專業(yè)的深入理解和學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，極大地提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力，切實(shí)保證了高素質(zhì)復(fù)合型人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。