寬基礎與本科專業基礎課教學的思考——以水文學原理課程為例

范玉潔，張紅霞，代俊峰

(桂林理工大學環境科學與工程學院，廣西桂林541004)

水文學原理作為水文學科的基礎課程，主要闡述水文現象的成因和機理，是進行水文過程定量化研究的基礎，通常本課程主要涵蓋的內容有水文循環過程、蒸散發及下滲過程與機理、土壤水形成與運移、洪水波運動、產匯流機制等。通過研究各種水體的物理化學性質，運動、變化規律，探討其在不同環境和人類活動作用下的響應研究。實現對水量和水質發展動態的模擬和預測，為洪水的防控及資源化、水資源的利用保護、生態的保護及恢復等提供科學依據［1-2］。水文學原理教學應在物理學、自然地理學、水力學、高等數學、概率論與數理統計、水文地質工程地質、水文氣象學、測量學、計算機程序設計等課程知識的基礎上，理解水文現象的成因和機理，并能用水文專業術語加以闡述和分析。課程教學內容包含有河川徑流量的計算、降水分析計算、產匯流分析計算、水文測驗與氣象觀測實習實驗基本技能的掌握，因此本課程具有很高的實踐應用性和動手能力要求。考慮到本課程對學生前期知識體系的要求，通常將其安排在大學三年級開設［3］。學時一般設置為56個理論學時，4～6個實踐學時，3.5學分。

針對當前的學科發展情況，水文學科早已從20世紀的簡單應用，發展到現代著眼于對水資源的最優開發與利用的方向上來。那么作為水文學科基礎課程的水文學原理也被提出了新的要求。最初的定性或定量的對一些水文現象機理的描述已不能滿足對水資源的相關課題的研究。隨著現代科學技術與相關學科的發展，水文學科也有了質的飛躍。特別是現今對全球尺度上的環境變化研究更加推動了水文學科的發展。近百年來全球氣候顯著變化，水分循環受氣候變化的影響也隨之發生改變，從而導致水資源總量及水質在時空分布上的改變。而這些正是水文學科當前研究的主要任務之一。大范圍大規模的工程建設促進了工程水文的發展，而現在觀測、統計以及降雨徑流模擬技術的完善，也促使對水文現象的研究從經驗性的“黑箱”、集總式的“灰箱”到以計算機技術和遙感技術為依托的“白箱”，即分布式水文模型成為當前的研究熱點。

正是在這種大背景下，水文學原理的教學內容也吸納了許多新知識和研究成果。在這種新趨勢下對本專業的學生在學習水文學原理時，要求其掌握的前期基礎性知識也越來越多。筆者根據多年的教學體會和認識、結合自身的教學實踐，對水文學原理課程教學的改革和發展提出了一些思路和觀點與各位同仁共同探討。

一 把握學科發展、注重發展寬基礎精專業的教學模式

在水文學原理教學過程中，只有真正把握住學科發展脈博才能使學生所學知識與時俱進，保證所學即所用。這一點在我們當前的三段式教育模式下是一個不容忽示的缺陷。當前有很多高校在本課程的教學過程中還是只注重基礎理論的講授，吸納當前本學科已被廣泛接受認可的理論則略顯不足。這種情況下老師傳授給學生的只能是給學生打下了一個好的基礎，沒有給學生提供發展的契機。學生只是把學一些經典的知識理論作為儲備獲得。而這些知識在當前的學科發展條件下可能已經有了質的飛躍或者脫離了原有狹小的框架，使不可能成為可能。

這種情況的突出代表就是水文模型的發展。當20世紀50年代后期經驗性水文模型大行其道時，分布式水文模型還是無法實現的。但隨著信息技術的發展，RS、GIS、GPS技術的發展分布式水文模型已成為研究熱點而且出現了相當數量的較好的模型。而傳統的水文學原理教學過程中只是講授了這些模型的基本原理，學生并不會真正使用這些模型。

為了使學生能學以致用，僅有前面所提的基礎知識是遠遠不夠的，當然如果要求其有創新就更加困難。這給水文學原理教學提出了一個難題同時也是一個改革的契機——進行寬基礎精專業教學。

這里筆者所謂的“寬基礎”僅指蔣乃平先生所指的第二類“是面向一個專業或數個相近專業的公共專業課”(不同于傳統的“三段式”課程中的專業理論課)”［4］。比如對于水文學科而言完全可以把《地理信息系統》作為自已的專業課程之一，因此課程在水文模型的研究中是重要的基礎知識。試想一個不會地理信息系統的人，怎么能把眾多的空間信息轉化為分布式水文模型的配置文件;連模型都不能調試運行又怎么奢求能改進模型，能提出新的模型。這個例子也反應出寬基礎教學是時代和水文水資源工程專業發展的要求。

當然“寬基礎”也不是提倡把所有與本專業課程有聯系的課程都納入本專業教學。而是有選擇有重點的“寬”，不能盲目而為。這就涉及到“精專業”的問題。

以上文所述為例，我們強調了《地理信息系統》在水文學原理教學中的重要作用。那么是不是水文水資源工程專業也要用60個學時詳細的學習《地理信息系統》呢?答案當然是否定的。我們只要粗略掌握本課程的體系，精通本專業涉及到的具體操作即可。這樣既可使本專業學生更好的學習《水文學原理課》，同時也為學生進一步深造提供契機。這也是筆者想提倡的在“寬基礎”專業課程中，掌握與本專業最直接相關的重要內容，而對整個知識體只做大粗線條的學習即精專業。

二 為了取得良好的教學效果，應安排有教學實踐環節

本環節主要以教學參觀實習和實踐教學相結合的方式開展。在教學過程中，根據實驗室具備的儀器，開展諸如氣象觀測、土壤含水率測定、流速儀測流實驗。充分利用相關單位的教學資源，組織同學去氣象站參觀，聽專業工程師講解整個氣象觀測要領，觀測衛星云圖，并了解天氣預報的整個過程。組織去水文站，觀看水位、流速測流過程。在實習過程中注重基礎資料的收集與整理，引導同學對收集來的資料進行深層次的分析利用。比如指導同學對氣象觀測資料進行分析，了解氣象各要素間的聯系及其變化規律、局部小氣候的影響因素等。加深學生對課堂教學內容的理解，提高學生分析問題和解決問題的能力，增加教學的趣味性多樣性，同時可為教學提供原始資料。

三 加強課堂討論和輔導

首先是要求學生以當前水文學研究存在的一些問題進行專題討論。具體實現過程是先進行學生分組，組織各小組查閱相關的專著、科研報告以及近期的高水平科研論文等，并要求各小組撰寫書面報告，使學生對水文學研究中存在的問題有比較清晰的把握和理解。同時，鼓勵學生各抒己見，提高課堂學習的積極性和主動性，使學生感受本課程在生產實踐中的重要性和實用性。在課堂教學中注重對前面知識點的回顧，認真解答學生作業及討論中出現的具有普遍性、代表性的問題。從而加深學生對所學知識的理解和掌握，提高學生的學習熱情。

其次是注重教學輔導。通過加強教學輔導使學生快速掌握本課程的特點和知識結構，有利于學生對所授內容的消化吸收，達到提高教學質量的目的。平時根據學生反映的問題及時輔導，注重因材施教。對知識掌握比較好的學生，將他們從理論的探討上及新技術的應用上引向深入，比如在平時的作業和畢業設計中引導他們應用計算機解題。對學習上有困難的學生，重點放在基礎知識的學習上，采取個別輔導、當面批改作業等辦法，使他們掌握主要內容、學會基本原理、基本方法。在教學過程中及時為學生排疑解難，培養學生們良好的學習興趣。

四 注重教學方式方法的多元化

以課堂講授為主的水文學原理課程，由于理論上的原理和方法涉及較多，傳統的板書講述過程中板書時間耗費較多;尤其是繁雜的理論公式推導過程中老師與學生幾乎沒有正面交流的時間，難以吸引學生的全部注意力，大大降低學生的學習興趣;同時也難以提高課堂教學效率，學生也對所授內容難以透徹理解和掌握。應用多媒體技術可以把所授內容以文字、圖像、動畫、音頻及視頻等多種信息溶為一體。在較短的時間內傳授給學生更多內容，形式也更為靈活多樣，極大地豐富了現代課堂的教學內容，利于學生對所授內容的理解掌握。比如對于包含有繁雜的理論公式推導的降雨入滲過程、洪水波運動及產匯流計算等教學內容，可以預先制成多媒體課件，通過對圖片、文本、動畫及音頻視頻的綜合運用，不僅可以調動學生的學習興趣，使學生更直觀地理解抽象概念，還可以節省相應內容的板書時間，更充分地講述課程內容，從而提高教學效率和教學質量。

水文學原理作為水文與水資源工程本科專業重要基礎課程之一，是學生繼續深造前應掌握的重要基礎知識，是我國部分高校研究生招生考試的專業課(或復試)科目。因此，上好這門課是本專業學生能否進一步深造學習的重要環節，除上述筆者從多年的教學實踐中總結的幾點外，還要求授課教師本身擁有豐富的專業知識儲備，具有進取精神和創新意識。通過精心備課、虛心聽課、坦誠求教等方式，積極吸取和借鑒他人成功的教學方法和經驗，取長補短;及時準確了解和掌握本學科的發展動態，結合相關的科研工作;達到以研促教，使自身教學業務水平不斷得以提高，促進本專業高等人才的培養。

［1］繆 韌.水文學原理［M］.北京:中國水利水電出版社，2007.

［2］沈 冰，黃紅虎.水文學原理［M］.北京:中國水利水電出版社，2008.

［3］侯立柱，萬 力，周 訓，等.淺析“水文學原理”課程的教學與實踐［J］.中國地質教育，2008(4).

［4］蔣乃平.寬基礎是為職業院校學生職業生涯發展服務的基礎— —“寬基礎、活模塊”課程模式再論之十一［J］.職業技術教育，2008，10(29).