水文地质学基础课程教学改革与实践研究

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摘要：水文地质学基础课程内容丰富、信息量大，重在阐明地下水相关的基本概念、原理和方法，其教学内容学生易于理解，但不容易深入掌握和灵活运用。本次研究从教学内容、教学方法、师生互动及考核方式四个教学主体环节对该课程进行了改革与实践探索，逐渐摸索出了既能满足趣味性教学的要求又能培养学生专业素养的教学模式，该课程教学改革取得了较好的效果。

关键词：水文地质学基础;教学改革;实践教学模式

关于水文地质学基础这门课程，很多学生的学习现状是一看就懂、一学就会，但一做就难，考试后感觉没有学到什么知识。究其原因，在于这门课程内容丰富、信息量大，其教学内容学生易于理解，但不容易深入掌握和灵活运用。随着高等教育的整体发展与调整，高等教育推行“宽口径、厚基础、高素质”的培养模式，以平衡素质教育、基础教育与专业教育的发展。与此同时，我国水资源状况也面临着严峻的挑战：由于地下水超采造成的地下水环境与灾害问题、饮用水的安全与保护问题、已污染地下水土的治理与修复问题、地下环境灾害的防治问题等，都成为我国经济社会发展迫切需要解决的重要问题当前对水文地质基础课程教学的要求也越来越高，如何引导学生掌握和运用水文地质基本概念及原理，为我国培养出越来越多的水文地质人才，需要高校进行积极的教学改革研究。本次研究主要针对水文地质学基础课程，从教学内容、教学方法、师生互动及考核方式四个教学主体环节进行改革实践。

一、水文地质学基础课程教学内容改革

水文地质学基础课程有理论学时28个，实验学时4个。华北水利水电大学地球科学与工程学院采用的是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，该教材是张人权、梁杏、靳孟贵等编著的2011年由地质出版社出版的《水文地质学基础》（第六版）。要在28个学时内讲授16个章节的内容，教师授课压力较大。针对学生比较厌烦授课教师长篇大论的讲解以及学生上课注意力集中时间有限的特点，教师在授课内容安排上要做到少而精，重点、难点突，出，力求在有限的时间内获得最优的教学效果，具体教学内容改革见表1。

二、水文地质学基础课程教学方法改革

水文地质学课程的研究对象埋藏在地表之下，很多特征、性质不能直接看到和感知，因此，教师在讲授其中一些基本概念与原理时有较大的困难，学生也不容易掌握这些知识。根据这一特点，结合学生对专业课教学的需求，本次研究从不同方面采取多种手段，逐渐摸索出既能满足趣味性教学的要求又能培养学生专业素养的教学模式。

（一）实践教学改革

1.野外实践

野外实践是水文地质专业能力培养的重要教学环节，可以丰富学生的感性认识，更重要的是在这个基础上让学生学会整理、归纳、总结、概括等学习方法，有助于巩固和深化课堂知识。但学校水文地质学基础课程并未设置专门的野外实践教学环节为此，本次研究充分利用学校嵩山普通地质实习的优势，将水文地质认识实习和普通地质实习结合在一起，在不增加学时、学分的情况下，满足水文地质学基础课程的野外实践教学要求。

学校普通地质学课程开设在第2学期，其教学内容涵盖地下水及其地质作用章节。普通地质实习安排在第2学期结束或第3学期开始，为期2周。而水文地质学基础课程开设在第3学期，在开课之前学生已经通过普通地质学实习接触到部分水文地质学知識，这对学生后续水文地质学的学习有重要的作用。经过野外踏勘和备课，研究者在嵩山地区确定了3条野外水文地质认识实习路线。

路线1：太子沟口至唐窑北分水岭地质路线。由驻地经太子沟口至唐窑北分水岭，学生主要观察寒武系地层岩性、空隙发育特征、上覆盖层厚度及岩性、植被发育情况。

路线2：玉皇庙村西书院河西岸地质路线。由驻地经县城东向南至玉皇庙村西书院河西岸，学生主要观察三大岩性（罗汉洞组石英岩、二叠上石盒子组石英砂岩、石秤花岗岩）及其空隙发育特征、上覆第四系盖层岩性、厚度、孔隙发育特征及植被发育情况。沿书院河东岸至玉皇庙一路，学生主要观察洪积物的颗粒粗细变化、厚度变化及地下水埋藏变化。至玉皇庙附近，学生主要观察地下水溢出情况。

在学生实地接触三大岩后，教师要现场教学，并启发学生举出构成含水层的岩层条件的例子。例如：坚硬的沉积岩（如砂岩、砾岩）虽然由于固结其原生孔隙不发育，但如果裂隙发育则可以构成含水层;岩溶化的碳酸盐岩（如石灰岩和白云岩）是良好的含水层，我国北方的寒武-奥陶系碳酸盐岩就是非常重要的含水层;火山岩（如玄武岩、流纹岩、凝灰岩）孔隙性变化大，含有气孔和发育垂直节理的火山岩可以构成含水层;侵人岩（如花岗岩、闪长岩）只有裂隙发育的部位可以构成局部含水层;变质岩（如片岩、片麻岩、石英岩）在浅部风化带发育密集的裂隙时可以构成局部含水层。

路线3：石淙河至断层谷路线。学生主要观察岩溶地貌、水流对岩溶发育的控制作用及断层带的水文地质意义。

2.实验教学改革

水文地质学基础课程有4个实验学时，学校主要安排达西实验及砂性土、黏性土毛细水实验。以往，这两个实验均是统一到一起进行的，在达西仪饱和过程中开始做毛细水上升实验，在达西实验过程中兼顾毛细水上升测定及记录。从历年情况来看，一般在3个学时内两个实验均能成功完成，剩下的一个学时就无法发挥出应有的作用了。为此，在学生完成实验后，研究者安排了地下水流系统演示实验：利用学院新购置的地下水流系统演示仪，演示均质各向同性介质中的二维稳定流的地下水流系统，直观地再现多级次地下水流系统——局部的、中间的及区域的水流系统。该实验使学生对地下水流系统理论有了更直观的认识，取得了良好的教学效果。

3.在教学中应用科研成果

知识就是力量，是很多人信奉的至理名言，但现在学会运用知识才是真正的力量。我们教授给学生水文地质学知识，是希望学生能够真正掌握水文地质学的基本概念和基本原理，并将其应用到实际中去。在教学过程中，教师要把实际生产科研项目及成果作为教学案例，在这些案例中铺展与教材相关的内容，加深学生对课本概念、理论及实际应用的理解。同时，教师要向学生讲解项目研究过程中的思路、方法，培养学生分析问题、解决问题的能力。比如，研究者在讲到渗透系数时，将已经结题的南水北调某标段降排水可行性论证项目研究成果和经验介绍给学生，让学生明白渗透系数虽然是一个非常简单的水文地质参数，但它对地下水量的计算对基坑降排水方案的确定以及由此引发的工程索赔都有举足轻重的作用，同时学生也学会了在野外测试岩土渗透系数的诸多方法。

（二）多媒体教学改革

水文地质现象隐藏于地表之下，人们不能用肉眼感官，这在一定程度上使得水文地质现象和相关知识不易被学生理解和接受，而多媒体教学可以很好地解决这一难题。在学校水文地质学基础课程申报省级精品课程之际，水文地质课题组教师精心制作课件，将许多野外拍摄的水文地质现象照片（如将岩溶大泉、泉华、钙化、裂隙、孔隙等的照片）编入课件，这些照片开拓了学生的视野，是很好的教学素材。在讲授第15章内容时，教师泛泛地讲解不合理利用地下水会引发诸多环境地质问题，学生无法深刻地认识地下水的重要性。如果对该章进行多媒体教学，在课件中展示大量的图表、照片和数据，就会直击学生眼球，震撼学生心灵。学生在看到大量我国主流媒体对地面沉降的报道以及地面沉降与地下水过量抽取的对应关系后，就会认识到地下水与其赋存的岩土体是一个完整的力学体系，地下水的不合理利用势必会引起相关地质环境问题;在看到湿地由于过量抽取地下水而引起的珍贵水禽死亡、湿地生态衰退的图片时，就会明白地下水的生态意义;等等。这样的例子不胜枚举。多媒体教学使学生在有限的时间里获得更多的知识，让教学内容变得生动、直观、形象，有助于引起学生的兴趣和热情，增强学生的注意力和记忆力。

（三）课堂教学改革

在水文地质学基础课程的课堂教学中，教师要采用板书与多媒体并重的教学方法，充分发挥板书内容少而精、层次性强的优势，同时利用文本、图片、声音、动画等多媒体信息精心设计教学课件，从而丰富课堂教学表现力。

此外，教师要综合运用启发式、讨论式、研究型等多种教学方法。所谓启发式、讨论式教学是指在教学过程中通过不断提出问题来积极引导学生主动思考和讨论的一种教学模式。比如，教师在讲解泉的定义时，可提问：泉水真的是从天上掉下来的吗？讲解泉的特征时，教师可以列举日常生活中经常听到的“喷泉”“矿泉”“温泉”等词语，并提问：这些和泉哪些方面的特征有关呢？类似这样的提问可有效地引导学生积极思考。

众所周知，学生上课的注意力集中时间有限，因此教学的趣味性尤为重要。教师从学生的日常生活或者熟悉的事物入手，以此铺展专业知识，既能使学生容易接受教学内容，也能激发学生的专业学习兴趣。以泉的教学内容为例，趣味性教学设计如图1所示，

三、增强学生主体地位和师生互动

本次研究最大的变化就是让学生走上讲台自主讲课。水文地质学基础课程第11、12、13章主要为陈述性内容，较少涉及重要基本概念和原理，因此在第1堂课做课程简介及课程要求时，教师要指明这3章为学生自主上台讲课内容，并将讲课内容以提纲的形式发放给学生。学生可以采用多样的形式，如板书、多媒体等。同时，每一章结课时，教师要让学生自己总结知识点，并提醒学生期末考试会在他们自己总结的知识点中命题，这大大促进了学生的学习兴趣，提高了学生学习的自主性。

此外，好的教师不仅要精于讲解，还应善于聆听，师生间的良好互动可有效促，进课堂教学质量的提高。为此，学院水文地质课题组充分利用学校的评教平台，鼓励学生对教材、授课内容、授课方法等进行评价。根据学生评价结果，授课教师对教学内容和方式进行适时调整，以实现最佳的教学效果。当前，电子邮箱、QQ、微信等多样化交流的平台拉近了学生与教师的距离，促进了学生与教师的交流、互动。良好互动关系的建立，让任课教师更好地知晓怎样才能教好学生，怎样才能上好每一堂课。

四、考核方式改革

以往的水文地质学基础课程考核方式比较单一，偏重期末考试，同时考试内容多为死记硬背的知识，这在一定程度上束缚了学生活学活用的能力，因此，对该课程考核方式进行改革势在必行。新的考核方式不仅有期末考试成绩（占比60%），而且综合考虑课堂表现成绩（占比10%）、课堂测验（占比15%）和实验成绩（占比15%）。改革过的期末考试弱化了死记硬背的内容，强化了学生读图、分析、计算等应用方面的能力。目前，学校水文地质学基础课程通常采用小班授课，学生的出勤率、听课态度和状态，教师比较容易把握，教师要将学生的这些表现纳入课堂表现考核中。另外，课程中一些基础、琐碎和需要记忆的知识，教师要以选择、填空或判断的形式放在课堂测验中对学生进行考核。而在实验过程中，教师要重点观察与培养学生的动手能力以及发现问题和解决问题的能力。经过调整后，学生深刻地认识到学习过程的重要性，不再寄希望于考前的突击，这对学生自学能力、动手能力等各方面的发展也有重要的作用。

教师进行的专业课教学，最低的标准是使学生学会这门课程的知识，掌握必要的技能，但更多时候教师需要反思怎样才能让学生“会学”与“乐学"。这就需要教师对教学内容进行精心设计并反复实践，让每一节课都“活”起来，提升学生的学习兴趣，教学效果自然水到渠成。学校越来越多的学生上过水文地质基础课程后喜欢上了水文地质学，在考研、工作时选择了水文地质方向。实践证明，水文地质学基础课程的改革取得了良好的效果。

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