土木工程專業(yè)《水文學(xué)》課程教學(xué)改革探討

1、土木工程專業(yè)水文學(xué)課程教學(xué)改革探討水文學(xué)是建設(shè)部高校土木工程學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會推薦 課程，有些高校把它設(shè)為專業(yè)必修課，也有的把它設(shè)為選修課。 該課程針對土木工程專業(yè)的特點(diǎn)和需要，闡述水文學(xué)的基本概 念、理論和方法，重點(diǎn)從土木工程對水文知識的需要角度出發(fā)， 將水文學(xué)知識、理論和方法與專業(yè)知識相結(jié)合，應(yīng)用于土木工程 中。但從實(shí)際教學(xué)實(shí)踐來看， 土木工程專業(yè)的學(xué)生似乎并不十分 重視該課程。通過實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分土木工程專業(yè)的學(xué)生， 只對土木工程專業(yè)主干課程感興趣，而對水文學(xué)課程則學(xué)習(xí) 積極性低，學(xué)習(xí)效果差。進(jìn)一步分析，造成這種教學(xué)被動局面的 根本原因，一方面固然有學(xué)生認(rèn)識上的問題，但另一方面，也可

2、 以說是更重要的方面，還在于該課程的教學(xué)問題。鑒于此，本文試從水文學(xué)教學(xué)內(nèi)容編排、教學(xué)方法、實(shí) 踐教學(xué)等方面進(jìn)行探討，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使本課程的教 學(xué)更好地服務(wù)于專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。一、改革教學(xué)內(nèi)容編排，將理論知識與課程實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合水文學(xué)該課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握水文和橋涵孔徑 及沖刷計算的基本概念、基本理論和基本計算方法，并具有分析 問題和解決問題的能力。該課程以理論研究為主，如降水、蒸發(fā)、 下滲、產(chǎn)匯流的基本原理和規(guī)律，又十分強(qiáng)調(diào)應(yīng)用方法的掌握，如相關(guān)分析方法、橋涵孔徑設(shè)計等。水文學(xué)教學(xué)理論課程和實(shí)驗(yàn)課程的綜合化趨勢，是現(xiàn)代 科學(xué)技術(shù)交叉綜合整體化發(fā)展趨勢的必然體現(xiàn)。 一方面講授必要

3、 的基礎(chǔ)理論知識， 另一方面在實(shí)踐教學(xué)過程中要求學(xué)生掌握更多 的、特別是綜合性實(shí)驗(yàn)技能， 從而鍛煉學(xué)生的綜合運(yùn)用知識能力 和分析、解決問題的能力。在課程教學(xué)內(nèi)容的安排上，既不能面 面俱到， 導(dǎo)致課程重點(diǎn)內(nèi)容不突出， 學(xué)生抓不住課程的主線和重 點(diǎn)，也不能出現(xiàn)基本知識點(diǎn)的斷鏈情況， 從而導(dǎo)致課程內(nèi)容不連 貫，人為增加學(xué)生學(xué)習(xí)課程的難度。據(jù)此，筆者試提出教學(xué)內(nèi)容 的編排建議如下：1 緒論，含水文學(xué)的教學(xué)內(nèi)容與任務(wù)及其與土木工程 的關(guān)系。 2 河流水文，含水文學(xué)與水文測站，降水的觀測與流 域平均降雨量計算，蒸發(fā)與下滲，徑流的形成及表示方法，水文 循環(huán)和水量平衡，江河水位、流量、泥沙觀測及資料整理，水文

4、 資料的收集來源。 3 水文資料統(tǒng)計分析方法，含統(tǒng)計分析的任 務(wù)和方法，現(xiàn)行水文頻率計算方法一適線法，相關(guān)分析方法。 4 設(shè)計洪水推求， 含由流量資料推求設(shè)計洪水， 由暴雨資料推求設(shè) 計洪水，小流域設(shè)計洪水推求。 5 橋涵孔徑設(shè)計。 6 實(shí)驗(yàn)與實(shí) 習(xí)，含水文測流實(shí)驗(yàn)、水文站實(shí)習(xí)與上機(jī)實(shí)習(xí)等。二、采用靈活多樣的教學(xué)方法1 強(qiáng)調(diào)師生交往，構(gòu)建互動的師生關(guān)系、教學(xué)關(guān)系 教師與學(xué)生都是教學(xué)過程的主體， 教學(xué)是教師的教與學(xué)生的 學(xué)的統(tǒng)一，這種統(tǒng)一的實(shí)質(zhì)是交往。 水文學(xué)課程內(nèi)容的理論 性強(qiáng)，因此應(yīng)處理好傳授知識與培養(yǎng)能力的關(guān)系， 激發(fā)學(xué)生的學(xué) 習(xí)積極性， 培養(yǎng)學(xué)生掌握和運(yùn)用知識的態(tài)度和能力， 使每個學(xué)生

5、都得到充分的發(fā)展。在教學(xué)過程中，強(qiáng)調(diào)師生間、學(xué)生間的動態(tài) 信息交流，實(shí)現(xiàn)師生互動、相互溝通、相互影響、相互補(bǔ)充。使 傳統(tǒng)意義上的教師教和學(xué)生學(xué)， 讓位于師生互教互學(xué)， 彼此將形 成一個真正的“學(xué)習(xí)共同體”。2 采用啟發(fā)式教學(xué)和反饋式教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式 教師在授課時要提綱挈領(lǐng)，鼓勵學(xué)生發(fā)表自己的看法和見 解，鼓勵學(xué)生通過互助討論的方式解決問題， 教師在其中只起引 導(dǎo)作用。進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)就要把全面、 系統(tǒng)地講授教材內(nèi)容改為首先 向?qū)W生介紹本章節(jié)知識結(jié)構(gòu)框架， 然后講授重點(diǎn)和難點(diǎn)。 根據(jù)教 學(xué)需要適時設(shè)置提問， 啟發(fā)學(xué)生積極思考。 例如在第八章產(chǎn)流機(jī) 制學(xué)習(xí)過程中，采用啟發(fā)式教學(xué)，讓學(xué)生思考：為什

6、么有時候降 雨能使河流水位上漲， 有時候卻不能使河流水位上漲。 要回答這 個問題，引入學(xué)習(xí)本章第一節(jié)降雨的損失、截留和填洼，部分水 分到達(dá)地表后， 就是包氣帶對水分的分配了， 于是接著學(xué)習(xí)第二 節(jié)包氣帶及其結(jié)構(gòu)和第三節(jié)包氣帶水分動態(tài)及對降雨的再分配 作用。分配過程中就有可能產(chǎn)生徑流。哪些情況產(chǎn)生徑流呢?于是進(jìn)入第四節(jié)的學(xué)習(xí)，產(chǎn)流的基本物理?xiàng)l件。啟發(fā)式教學(xué)，剖析 章節(jié)知識結(jié)構(gòu)框架，學(xué)生學(xué)習(xí)自主性明顯增加。為了解決課程內(nèi)容多、 課時緊的矛盾， 對某些章節(jié)的內(nèi)容可 采用反饋式教學(xué)，課堂上只講基本內(nèi)容、基本思路，讓學(xué)生自學(xué) 并定期反饋?zhàn)詫W(xué)情況。 如植物散發(fā)是流域蒸發(fā)的一部分， 但植物 散發(fā)原理規(guī)律學(xué)生

7、在之前的課程中已了解，可以提示性講解。3 采用以多媒體教學(xué)為主、傳統(tǒng)板書為輔的教學(xué)手段水文學(xué)課程涉及很多抽象概念、空間概念和動態(tài)過程。 教師用傳統(tǒng)的板書教學(xué)很難將這些概念及過程清晰地展現(xiàn)在學(xué) 生面前，而使用多媒體教學(xué)可以將抽象的解釋直觀化。比如在 “降雨徑流形成過程”一節(jié)的教學(xué)中，用三維動畫演示蒸發(fā)水汽輸送一降雨一下滲一徑流形成的整個過程， 就會讓學(xué)生 對比較抽象的內(nèi)容有一個比較直觀的理解， 還可以提高學(xué)生的學(xué) 習(xí)興趣。 再經(jīng)過教師的進(jìn)一步講解和學(xué)生的積極參與， 常常會起 到事半功倍的作用， 大大地改進(jìn)了課堂的授課效果， 提高了教學(xué) 效率。但是對于需要演算、 推導(dǎo)過程的基本理論內(nèi)容， 比如講解

8、新 安江模型時， 雖然用多媒體教學(xué)速度較快， 但學(xué)生難以跟上推導(dǎo) 過程，這部分內(nèi)容用傳統(tǒng)的板書教學(xué)，條理性好，速度慢，使學(xué) 生學(xué)得更扎實(shí)。4 適時運(yùn)用案例教學(xué)法“設(shè)計洪水推求”這一章應(yīng)用性極強(qiáng)， 要達(dá)到理想的教學(xué)效 果，就要根據(jù)情況適時運(yùn)用案例教學(xué)法。 在對這一章進(jìn)行教學(xué)時， 由于是敘述性的內(nèi)容， 表面文字沒有什么難度， 照本宣讀不僅枯燥乏味， 最重要的是學(xué)生不能領(lǐng)會它的重要性， 所以筆者通過一 些具體的工程實(shí)例來講解， 在這章內(nèi)容結(jié)束后， 就讓學(xué)生分小組 直接參與到“XX小型水庫設(shè)計洪水推求”工程項(xiàng)目中來，這樣學(xué)生的積極性就被調(diào)動起來，對教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)掌握也就更有 效。近年來，筆者已經(jīng)陸續(xù)籽

9、“頻率分析”、“暴雨強(qiáng)度公式推 求”、“小流域的暴雨洪峰流量計算”等方法、 技術(shù)結(jié)合實(shí)際應(yīng) 用傳授給學(xué)生，并收到了實(shí)效。5 課外查閱資料和課堂討論相結(jié)合 為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情， 針對目前水文學(xué)研究中存在的一 些問題，開展不同專題的討論，分成 45組，組織查閱相關(guān)文 獻(xiàn)，通過閱讀論文、科研報告，使學(xué)生對水文學(xué)發(fā)展中存在的問 題有所了解，同時，也提高他們的積極性和主動性，讓他們各抒 己見，學(xué)生真正感受到本課程在實(shí)際工作中的重要性。三、加強(qiáng)和改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié) 水文學(xué)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)分為課間實(shí)驗(yàn) （2 學(xué)時） 、上機(jī)實(shí) 習(xí)（4 學(xué)時）與課程實(shí)習(xí) （1 天）。為了加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高實(shí)踐教 學(xué)質(zhì)量，筆者根

10、據(jù)學(xué)校實(shí)際情況，編寫了切實(shí)可行的水文學(xué)實(shí) 驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和水文學(xué)實(shí)習(xí)大綱、實(shí)習(xí)指導(dǎo)書，提 前將實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)計劃和指導(dǎo)書發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生提前熟悉實(shí)驗(yàn)、 實(shí)習(xí)內(nèi)容。同時嚴(yán)格考核標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)均按百分制評定，課 間實(shí)驗(yàn)根據(jù)考勤、態(tài)度、外業(yè)及上機(jī)操作熟練程度、實(shí)驗(yàn)報告內(nèi) 容等進(jìn)行考核；實(shí)習(xí)按平?？己?（占 20） 、儀器操作考核 （占 30 ） 、實(shí)習(xí)小結(jié)考核 （占 30） 、成果質(zhì)量考核 （占 20） ，分別 予以打分。1 課間實(shí)驗(yàn) 課間實(shí)驗(yàn)通常采用“現(xiàn)場實(shí)物教學(xué)”，通過“先講后練”、 “邊講邊練”、“先練后講”的方法，先由教師演示操作過程， 再由學(xué)生自己操作，教師指導(dǎo)，直到學(xué)生能夠獨(dú)立操作為止

11、。課 間實(shí)驗(yàn)的主要目的是讓學(xué)生對水文測驗(yàn)和儀器操作有一個初步 的認(rèn)識， 以熟悉各種水文測試儀器的基本操作和數(shù)據(jù)處理； 通過 實(shí)驗(yàn)，及時鞏固課堂教學(xué)的內(nèi)容，加深對基礎(chǔ)理論的認(rèn)識，同時 可以為以后的集中實(shí)習(xí)打好基礎(chǔ)。2 上機(jī)實(shí)習(xí) 一般情況下，分配水文學(xué)課程上機(jī)實(shí)習(xí) 4 個學(xué)時，主要 目的有：熟悉氣象資料/水文測驗(yàn)的收集與整理； 掌握流域 產(chǎn)匯流計算方法；及時把新思想、新理論、新技術(shù)、新方法反 映到課程教學(xué)之中，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計算機(jī)相應(yīng)計算分析軟件完 成。如：EXCEL MATLAB SPSS等等，既適應(yīng)現(xiàn)代學(xué)科的發(fā)展， 又鍛煉學(xué)生計算機(jī)應(yīng)用技能。 由于上機(jī)實(shí)習(xí)內(nèi)容豐富， 計算量大， 需要邊講邊上機(jī)，

12、 課時安排不夠可以適當(dāng)延長。 這樣最終能使學(xué) 生對這些方法步驟和過程有一個了解， 鞏固了課堂教學(xué)內(nèi)容， 提 高了學(xué)習(xí)的積極性。3 課程實(shí)習(xí)在總結(jié)過去實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上， 我們提出了“點(diǎn)線結(jié)合、 全 面與重點(diǎn)、 方便與實(shí)效”的實(shí)習(xí)點(diǎn)確定原則。 這一原則針對課間 實(shí)習(xí)具有時間短、次數(shù)少的特點(diǎn)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)實(shí)習(xí)的內(nèi)容和效果。 “點(diǎn)線結(jié)合”是指實(shí)習(xí)點(diǎn)是由預(yù)先選定的若干觀測點(diǎn)連接構(gòu)成 的；“全面與重點(diǎn)”是指在選擇觀測點(diǎn)和路線時， 一定要使實(shí)習(xí) 內(nèi)容既全面又重點(diǎn)突出，所選地點(diǎn)要典型、有代表性；“方便與 實(shí)效”是指實(shí)習(xí)地點(diǎn)在交通和費(fèi)用方面既便利又合理， 同時又能 保證實(shí)習(xí)效果。筆者的做法是：首先，組織學(xué)生去廣州五山氣象站參觀，聽 專業(yè)工程師講解整個氣象觀測要領(lǐng)， 觀測衛(wèi)星云圖， 并了解天氣 預(yù)報的整個過程。然后組織學(xué)生去廣東省 XX局水文站參觀水位 流速測流過程，同時，與之相結(jié)合的有，借助以建成的小型氣 象觀測站，在學(xué)生中開展降雨、蒸發(fā)觀測，按照兩人一組，每天 在早 8時、晚 8 時觀測，并采用流速儀在室內(nèi)測斷面流速。指導(dǎo) 具有科研興趣的學(xué)生對收集來的降雨觀測資料進(jìn)行分析， 了解測 站代表區(qū)域降雨情況。 其次，組織學(xué)生參觀廣東省水利試驗(yàn)基地， 該基地是具有現(xiàn)代化水平的水利科學(xué)試驗(yàn)研究基地和工程研究 中心